WO2022101127A1 - Stempel für eine spritzgusspressvorrichtung, verwendung des stempels in einer spritzgusspressvorrichtung und spritzgusspressvorrichtung - Google Patents

Stempel für eine spritzgusspressvorrichtung, verwendung des stempels in einer spritzgusspressvorrichtung und spritzgusspressvorrichtung Download PDF

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WO2022101127A1 PCT/EP2021/080906 EP2021080906W WO2022101127A1 WO 2022101127 A1 WO2022101127 A1 WO 2022101127A1 EP 2021080906 W EP2021080906 W EP 2021080906W WO 2022101127 A1 WO2022101127 A1 WO 2022101127A1
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rod
head
chamber
groove
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PCT/EP2021/080906
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Wilhelm Sytschev
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Vitesco Technologies Germany Gmbh
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    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/2616—Moulds having annular mould cavities

Definitions

  • the invention relates to a stamp for an injection molding device for encapsulating semiconductor components, the stamp having a stamp head with a chamber arranged in the stamp head.
  • a pressure element that can be acted upon by a pressure medium is arranged inside the chamber, the pressure element being in operative connection with an elastic ring element.
  • the ring element can be displaced at least in sections in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the stamp in order to clamp and/or seal against an inner wall of a hollow shaft surrounding the stamp.
  • the invention relates to a use of the stamp according to the invention in an injection molding device and an injection molding device with the stamp according to the invention.
  • Devices for injection molding are known in principle.
  • the piston conveys an injection molding material arranged in the hollow shaft along the hollow shaft into an injection molding tool.
  • the preferably solid injection molding material changes into a low-viscosity state in order to enclose and/or envelop the workpiece arranged in the injection molding tool at least in sections.
  • a disadvantage of these known methods is that when the injection molding material is injected into the preheated injection molding tool, the low-viscosity injection molding material can flow around the die head.
  • a stamp for an injection molding device comprising a stamping rod with a media channel formed within the stamping rod, a stamping head arranged at a distal end of the stamping rod, a chamber connected to the media channel being formed inside the stamping head, and a peripheral chamber on an outside of the stamping head groove is formed, the chamber and the groove being separated from one another by a partition wall having at least one opening, an elastic ring element arranged in the groove, and a pressure element arranged and/or formed in the chamber, the pressure element being stretched when pressure is applied experiences and directly or indirectly exerts a force on the ring element, so that it can be displaced at least in sections in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the stamp.
  • a punch for an injection molding device is provided.
  • the injection molding device is preferably set up and designed for this purpose to encapsulate and/or encapsulate semiconductor components with a plastic material at least in sections, preferably completely.
  • the semiconductor components are preferably used in a transmission control unit of an at least partially electrically driven motor vehicle.
  • the injection molding device can also be referred to as a device for transfer molding or in particular as a transfer molding device.
  • the stamp includes a stamp rod with a media channel formed within the stamp rod.
  • the plunger rod is preferably formed in a straight line or along a longitudinal axis. The same applies to the media channel within the stamp rod.
  • the plunger rod has a distal end.
  • a punch head is formed at a distal end of the punch rod.
  • a chamber is arranged within the punch head, the chamber being directly or indirectly connected and/or coupled to the media channel.
  • a circumferential groove is formed on an outside of the punch head.
  • a groove depth of the groove is preferably arranged and/or formed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the punch or the punch rod.
  • the chamber formed in the punch head and the circumferential groove are separated from one another by at least one partition.
  • the partition is preferably formed continuously.
  • a closed edge opening is formed in the partition.
  • the opening thus establishes a connection between the groove and the chamber.
  • An elastic ring element is provided or arranged in the groove.
  • a pressure element is arranged and/or formed in the chamber, the pressure element being media-tight and/or media-technically connected to the media channel of the punch head, so that when pressure is applied, the pressure element expands and directly or indirectly exerts a force on the ring element.
  • the pressure element can preferably deviate at least in sections through the opening. Due to the acting force, the elastic ring element is displaced at least in sections in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the stamp.
  • the pressure to inflate the pad can be fluid or gas such as air.
  • the elastic ring element By shifting the elastic ring element at least in sections in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the ram, it is possible—if the ram is arranged in a hollow shaft of an injection molding device—to seal and/or brace the ring element against an inside of the hollow shaft. Due to the fact that the pressure element can be pressurized on the one hand and the pressure can also be released again, the contact pressure of the elastic ring element on the inside of the hollow shaft can be changed. If the stamp is displaced within the hollow shaft in the longitudinal direction of the hollow shaft, the abrasiveness of the stamp can thus be reduced, so that the longevity of the stamp or its service life is increased.
  • the pressure element can be designed as an elastic cushion and/or have a cushion-like configuration, with at least one opening for filling the cushion with the pressure medium being provided in the cushion.
  • the pressure element is an elastic membrane or an elastic foil, which is preferably arranged in a materially bonded manner on an inner side of the partition wall, which is formed on a side facing the longitudinal axis of the stamp or stamp head.
  • the pressure element can be designed in one piece or particularly preferably in multiple parts.
  • the pressure element is formed from the elastic membrane or film, preferably in the form of a circular ring, with a force transmission element being arranged at least in sections in the opening of the partition wall, which transmits a force applied via the membrane or film to the elastic ring element transmits.
  • the elastic ring element and/or the elastic pressure element are preferably formed from an elastomer and/or a silicone.
  • the elastomer is preferably a rubber, in particular formed from a synthetically produced rubber.
  • the elastic ring element and/or the elastic pressure element are particularly preferably made of perfluoro rubber (FFKM) or fluoro rubber (FKM). Perfluoro rubber has an increased chemical and increased temperature resistance, which is particularly important in a Injection molding device is advantageous.
  • FFKM perfluoro rubber
  • FKM fluoro rubber
  • Perfluoro rubber has an increased chemical and increased temperature resistance, which is particularly important in a Injection molding device is advantageous.
  • the elastic pressure element preferably the elastic membrane or film, is made from a silicone, in particular a two-component silicone “2K silicone”.
  • the power transmission element is preferably made of a rubber, for example a rubber as described above.
  • the rubber of the elastic ring element is the same as the rubber of the force transmission element. It is advantageously provided that the rubber of the force transmission element is different from the elastic ring element and/or has different material properties compared to the elastic ring element. Particularly preferably, the force transmission element has a higher strength and/or hardness than the elastic ring element.
  • the media channel within the plunger rod can be designed in such a way that a pressure medium, preferably a gaseous pressure medium or a fluid pressure medium, can be supplied to the stamp head.
  • a pressure medium preferably a gaseous pressure medium or a fluid pressure medium
  • the media channel is designed coaxially to the longitudinal axis of the plunger rod.
  • the plunger rod can thus preferably be designed in the form of a hollow cylinder. Such a stamp rod can be produced inexpensively.
  • the ram head is arranged on the distal end of the ram rod in a materially, form-fitting and/or force-fitting manner.
  • a material connection can preferably be an adhesive connection and/or a welded connection.
  • the connection between the ram head and the ram rod is a form-fitting and/or force-fitting connection.
  • the punch head is aligned coaxially to a longitudinal axis of the punch rod via and/or with the aid of a first centering device.
  • the first centering device can preferably have a circumferential fold that is formed on a face of the distal end that faces the punch head.
  • the punch head has a corresponding material recess in the form of a counter fold on a front face that faces the distal end, so that the fold of the distal end can engage in the counter fold. In this way, a high degree of centering accuracy between the punch head and the punch rod can be made possible.
  • a preferred development of the invention provides that the ram rod and the ram head are each cylindrical, the ram head is arranged coaxially to the ram rod, and an outer diameter of the ram head is larger than an outer diameter of the ram rod.
  • the punch head is designed in one piece. This has the advantage that the punch head as such consists of few components, can be produced inexpensively, has increased tolerance accuracy, and is easily exchangeable as a one-piece structure, since only one connection to the punch rod has to be released if the punch head should be worn.
  • one-piece means that the entire punch head is made of one material or is milled from one block. It is also conceivable that the punch head is cast or is produced in one piece by means of an additive process.
  • the stamp head is designed in multiple parts and has at least one connecting part and one sealing part, with the connecting part being arranged between the sealing part and the stamp rod, and at least the sealing part having the circumferential groove and /or the Chamber trains. Due to the multi-part design of the stamp head, the pressure element can be inserted into the chamber of the sealing part in a simple manner. In this way, the entire punch head can be assembled easily.
  • the connecting part delimits the chamber on a side of the chamber facing the plunger rod.
  • the pressure element is inserted into the chamber of the sealing part either as a cushion or as a membrane on the inside of the partition wall in a materially bonded manner.
  • the connecting part is then placed on the sealing part, so that the connecting part delimits the chamber at least on one side.
  • the pressure element is consequently arranged in the chamber and, in relation to the longitudinal direction of the ram, cannot escape from the chamber.
  • connection is preferably an adhesive connection and/or a welded connection. Provision is particularly preferably made for the connecting part and the sealing part to be screwed together, by which is meant a non-positive and/or positive connection.
  • the screw connection is simple and inexpensive to produce.
  • sealing part can be connected to the connecting part in a simple manner after the insertion or the arrangement of the pressure element in the chamber.
  • the connecting part and the sealing part are centered on one another via a second centering device.
  • the second centering device can be designed in the form of a fold.
  • a peripheral fold is preferably formed on an end face of the connecting part formed on the sealing part.
  • a circumferential projection or a counter fold is formed on an end face of the sealing part, which faces the connecting part.
  • the projection engages in the surrounding Fold in and in this way center the connecting part and the sealing part to one another.
  • the pressure element is designed and arranged in the chamber in such a way that a pressure medium, be it gaseous or a fluid, enters the pressure element if it is designed as a cushion, or enters the chamber and acts against the membrane.
  • a pressure medium be it gaseous or a fluid
  • the pressure element is designed as a cushion and has a socket that protrudes at least in sections into the media channel of the plunger rod and/or an extension of the media channel in the plunger head and/or the connecting part.
  • the socket can preferably only be inserted into the media channel.
  • the connecting piece is screwed into and/or arranged in the media channel or the extension of the media channel within the connecting part.
  • the pressure element has a circular configuration in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stamp.
  • the pressure element can preferably build up a uniform pressure in its radial direction and experience a uniform expansion in its circumferential direction in order to move the elastic ring that is operatively connected to the pressure element at least in sections in the radial direction or in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the punch to relocate outside.
  • the elastic pressure element is designed as a circular elastic membrane or elastic film which rests against the inside of the partition wall and/or seals with it.
  • the membrane or the film is preferably arranged on the inside of the partition in a material-to-material and/or form-fitting manner.
  • the material connection can preferably be an adhesive connection.
  • the elastic membrane or film is and/or is cast onto the inside of the partition wall.
  • the chamber at least partially encapsulated with the silicone. After a setting process, the set silicone is at least partially removed, so that the inside of the partition, including the openings in the partition, are covered with the silicone.
  • the membrane or foil is elastic and thus stretchable.
  • the elastic foil or membrane can preferably deviate at least in sections through the opening in the partition wall and exert a force on the elastic ring element directly or indirectly.
  • a force transmission element is arranged and/or formed at least in sections in the opening of the partition wall.
  • the force transmission element can thus provide a connection between the elastic ring and the cushion or the elastic ring and the foil or the membrane, so that there is an operative connection between the eleatic ring element and the cushion or the elastic ring element and the membrane.
  • the elongation of the pad, foil or membrane can be reduced to exert a force on the elastic ring since no expansion of the pad, foil or membrane over the entire opening depth is required.
  • the longevity of the pad, film or membrane can be increased.
  • the force transmission element preferably has greater strength than the elastic ring. Due to the higher strength, the force to be transmitted can be transmitted without significant losses.
  • the groove has a groove depth and the elastic ring element has a ring thickness, the ring thickness in an initial state of the elastic ring element being equal to the groove depth or greater than the groove depth.
  • the groove has a groove depth, with the groove depth extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the punch.
  • the elastic ring element is arranged in the groove and has a ring thickness, the ring thickness also relating to a direction which is aligned perpendicularly to the longitudinal direction of the punch.
  • the ring thickness is slightly larger than the groove depth. In this way, even when the pressure element is not acted upon, a small sealing effect of the stamp head can be achieved via the elastic ring element in relation to an inner wall of a hollow shaft in which the stamp is arranged so that it can move axially.
  • a soffit of the opening in the dividing wall is designed in the shape of a valley and/or rounded. In this way, sharp edges in the area of the opening can be avoided, so that the risk of damage to the pressure element when it expands and escapes through the opening can be reduced.
  • the partition has a plurality of openings.
  • the plurality of openings are spaced apart from one another at regular intervals in the circumferential direction of the punch head. In this way, a substantially uniform seal against an inside of a hollow shaft, in which the plunger is arranged in an axially displaceable manner, can be achieved.
  • the invention also relates to the use of the stamp according to the invention in an injection molding device for overmolding semiconductor components, the stamp being arranged in a hollow shaft such that it can be displaced in the axial direction of the hollow shaft, and the annular element can be clamped and/or sealed against an inside of the hollow shaft at least in sections when pressure is applied .
  • the invention relates to an injection molding device for encapsulating semiconductor components of a transmission control unit with the stamp according to the invention.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a stamp in the area of the stamp head according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the stamp in the area of the stamp head with a pressurized pressure element in a chamber of the stamp head according to the preferred exemplary embodiment of the invention
  • FIG 4 shows a longitudinal section through the ram in the area of the ram head with a pressurized pressure element in a chamber of the ram head according to a further preferred embodiment of the invention.
  • the stamp 10 comprises a stamp rod 12 with a media channel 14 formed within the stamp rod 2 .
  • the stamp rod 12 is formed in a straight line or runs along a longitudinal axis 16 .
  • the media channel is arranged coaxially to the longitudinal direction or longitudinal axis 16 of the plunger rod 12 .
  • the plunger rod 12 has a distal end 18 .
  • a punch head 20 is arranged at the distal end 18 of the punch rod 12 .
  • a chamber 22 is formed within the punch head 20, the chamber 22 being directly or indirectly is connected and/or coupled to the media channel 14 .
  • a peripheral groove 26 is formed on an outer side 24 of the punch head 20 .
  • a groove depth of the groove 26 is arranged and/or formed in a direction perpendicular to the longitudinal axis 16 of the punch 10 or the punch rod 12 .
  • the chamber 22 formed in the punch head 20 and the circumferential groove 26 are separated from one another by at least one partition 28 .
  • the partition wall 28 is formed continuously.
  • a plurality of spaced-apart, edge-closed openings 30 are formed in the partition wall 28 .
  • the openings 30 thus establish a connection between the groove 26 and the chamber 22 .
  • An elastic ring element 32 is arranged in the groove 26 .
  • an expandable pressure element 34 is arranged and/or formed in the chamber 22 , the pressure element 34 being connected to the media channel 14 of the plunger rod 12 in a media-tight manner and/or in terms of media technology.
  • a pressure medium for example a gaseous medium such as air, or a fluid, can be supplied to the pressure element 34 via the media channel 14 .
  • the pressure element 34 is designed in the form of a cushion.
  • the ram head 20 has a multi-part design and has at least one connecting part 36 and one sealing part 38 , the connecting part 36 being arranged between the sealing part 38 and the ram rod 12 .
  • the sealing part 38 has the circumferential groove 26 and at least largely forms the chamber 22 . Due to the multi-part design of the punch head 20, the pressure element 34 can be inserted into the chamber 22 of the sealing part 38 in a simple manner. In this way, the entire punch head 20 can be assembled easily.
  • the connecting part 36 is screwed onto the distal end 18 of the plunger rod 12 .
  • corresponding first threads 40 are formed on the distal end 18 of the plunger rod 12 and on an end face of the connecting part 36 facing the plunger rod 12 . If the entire punch head 20 is worn, it can easily be detached from the punch rod 12 and replaced via the screw connection. This way they can Operating costs of the stamp 10 or the injection molding device can be reduced since wear parts can be replaced in a simple manner.
  • a first centering device 42 is arranged on the distal end 18 of the plunger rod 12 and on the first end face of the connecting part 36 so that the plunger head 20 can be aligned coaxially with the longitudinal axis 16 of the plunger rod 12 .
  • the first centering device 42 includes a circumferential fold that is formed on a face of the distal end 18 that faces the punch head 20 .
  • the connecting part 36 has a corresponding material recess in the form of a counter-fold on the end face facing the plunger rod 12, so that the fold of the distal end 18 can engage in the counter-fold. In this way, a high degree of centering accuracy between the punch head 20 and the punch rod 12 can be made possible.
  • the ram rod 12 and the ram head 20 are each configured in a cylindrical shape, with the ram head 20 being arranged coaxially with the ram rod 12 .
  • An outside diameter of the punch head 20 is larger than an outside diameter of the punch rod 12.
  • the sealing part 38 is screwed onto the connecting part 36 via a second thread device 44 and a second centering unit 46 .
  • the pressure element 34 can be arranged in the chamber 22 first.
  • the chamber is limited in the longitudinal direction 16 of the stamp 10 by screwing the sealing part 38 onto the connecting part 36 .
  • the pressure element 34 is consequently arranged in the chamber 22 and cannot escape from the chamber 22 in its longitudinal direction 16 .
  • the second centering device 46 is designed in the form of a fold.
  • a peripheral fold is preferably formed on an end face of the connecting part 36 facing the sealing part 38 .
  • a circumferential projection or a counter fold is formed on an end face of the sealing part 38 which faces the connecting part 36 . The lead is taking hold into the circumferential fold and in this way centers the connecting part 36 and the sealing part 38 in relation to one another.
  • the groove 26 has the groove depth and the elastic ring element 32 has an annular thickness, the annular thickness being greater than the groove depth in an initial state of the elastic annular element 32 .
  • the groove 26 has a groove depth, with the groove depth extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction 16 of the stamp 10 .
  • the elastic ring element 32 is arranged in the groove 26 and has a ring thickness, the ring thickness also relating to a direction which is aligned perpendicularly to the longitudinal direction 16 of the punch 10 . When the ring element 32 is positioned in the groove 26 and is not in operative connection with the pressure element 34, the ring thickness is greater than the groove depth.
  • Fig. 2 shows a cross section through the punch head 20 at the level of the chamber 22.
  • the chamber 22 is circular in cross section and is formed by the ring-shaped partition 28, in particular by an inner side 48 of the partition 28 directed inwards in the radial direction limited direction.
  • the groove 26 adjoins an outer side 50 of the partition wall 28 directed outwards in the radial direction of the punch head 20 .
  • the outside 50 thus forms a groove base 52 of the groove 26 .
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the punch 10 known from FIG.
  • the pressure element 34 is acted upon in FIG.
  • the ring element 32 is shifted at least in sections in a direction perpendicular to the longitudinal direction 16 of the stamp 10 .
  • the pressure for applying the pressure element 34 can be via a fluid or a gas, such as air.
  • the at least partial displacement of the elastic ring element 32 in the direction perpendicular to the longitudinal direction 16 of the punch 10 can - if the punch 10 is arranged in a hollow shaft of an injection molding device - sealing and/or bracing of the ring element 32 against an inside of the hollow shaft can be made possible. Due to the fact that the pressure element 34 can be pressurized and the pressure can also be released again, the contact pressure of the elastic ring element 32 on the inside of the hollow shaft can be changed and/or adjusted. When the stamp 10 is displaced within the hollow shaft in the longitudinal direction of the hollow shaft, the abrasiveness of the stamp 10 can thus be reduced, so that the longevity of the stamp 10 or its service life is increased.
  • the stamp 10 in FIG. 4 differs in the design of the pressure element 34.
  • the pressure element 34 has an annular elastic membrane.
  • the membrane is preferably made from silicone, in particular from a two-component silicone, and seals against the inside 48 of the partition 28 .
  • the silicone can preferably be cast onto the inside 48 of the partition 28 .
  • a force transmission element 58 is arranged in the opening 30 of the partition wall 28 so that the elastic membrane is in operative connection via the force transmission element 58 with the elastic ring element 32 arranged in the groove 26 .
  • a pressure medium is now supplied to the chamber 22 via the media channel 14 and pressure is built up in the chamber 22, this acts against the pressure element 34 designed as an elastic membrane.
  • the membrane is stretched. Due to the stretching, the membrane deviates at least in sections in a direction perpendicular to the longitudinal direction 16 of the stamp 10 into the opening 30 and acts against the force transmission element 58.
  • a force 56 is exerted on the force transmission element 58.
  • the force transmission element 58 is displaced in a direction perpendicular to the longitudinal direction 16 of the stamp 10 and transmits the force 58 to the elastic ring element 32, as a result of which this is also displaced at least in sections in the direction perpendicular to the longitudinal direction 16 of the stamp 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stempel (10) für eine Spritzgußpressvorrichtung, umfassend eine Stempelstange (12) mit einem innerhalb der Stempelstange (12) ausgebildeten Medienkanal (14), einem an einem distalen Ende (18) der Stempelstange (12) angeordneten Stempelkopf (20), wobei innerhalb des Stempelkopfes (20) eine mit dem Medienkanal (14) verbundene Kammer (22) ausgebildet ist, auf einer Außenseite (24) des Stempelkopfes (20) eine umlaufende Nut (26) ausgebildet ist, wobei die Kammer (22) und die Nut (26) über eine wenigstens eine Öffnung (30) aufweisende Trennwand (28) voneinander getrennt sind, ein in der Nut (26) angeordnetes elastisches Ringelement (32), und ein in der Kammer (22) angeordnetes und/oder ausgebildetes Druckelement (34), wobei über einen aufgebrachten Druck das Druckelement (34) eine Kraft (56) auf das Ringelement (32) ausübt, so dass dieses zumindest abschnittsweise in eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung (16) des Stempels (10) verlagerbar ist.

Description

Beschreibung
Stempel für eine Spritzgusspressvorrichtung, Verwendung des Stempels in einer Spritzgusspressvorrichtung und Spritzgusspressvorrichtung
Die Erfindung betrifft einen Stempel für eine Spritzgusspressvorrichtung zur Umspritzung von Halbleiterbauelementen, wobei der Stempel einen Stempelkopf mit einer in dem Stempelkopf angeordneten Kammer aufweist. Innerhalb der Kammer ist ein über ein Druckmedium beaufschlagbares Druckelement angeordnet, wobei das Druckelement in Wirkverbindung mit einem elastischen Ringelement steht. Durch eine Druckbeaufschlagung des Druckelements ist das Ringelement zumindest abschnittsweise in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Stempels verlagerbar, um gegen eine Innenwand einer den Stempel umgebenden Hohlwelle zu verspannen und/oder abzudichten. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verwendung des erfindungsgemäßen Stempels in einer Spritzgusspressvorrichtung sowie eine Spritzgusspressvorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Stempel.
Vorrichtungen zum Spritzgießen sind grundsätzlich bekannt. Bei den bekannten Vorrichtungen ist vorgesehen, dass diese neben einem Spritzgusswerkzeug und einer mit dem Spritzgusswerkzeug gekoppelten Hohlwelle einen in der Hohlwelle hydraulisch verlagerbaren Kolben und/oder Stempel aufweisen. Der Kolben befördert ein in der Hohlwelle angeordnetes Spritzgussmaterial entlang der Hohlwelle in ein Spritzgusswerkzeug. Im beheizten Spritzgusswerkzeug geht das vorzugsweise feststoffartige Spritzgussmaterial in einen niederviskosen Zustand über, um das in dem Spritzgusswerkzeug angeordnete Werkstück zumindest abschnittsweise zu umschließen und/oder zu umhüllen. Nachteilig bei diesen bekannten Verfahren ist, dass beim Einspritzen des Spritzgussmaterials in das vorgeheizte Spritzgusswerkzeug das niederviskose Spritzgussmaterial um den Stempelkopf herumfließen kann. Dies kann dazu führen, dass sich das Spritzgussmaterial um den Stempel herum absetzt und somit nicht ausreichend Material dem Spritzgusswerkzeug zur Umspritzung des Halbleiterbauteils zugeführt wird. Wenn sich das Spritzgussmaterial um den Stempel herum absetzt, muss der Stempel bei weiteren Zyklen mit einem höheren Druck verlagert werden. Ferner können die Matenalablagerungen um den Stempel herum dazu führen, dass bei weiteren Zyklen eine erhöhte abrasive Nutzung des Stempels stattfindet, wodurch dieser schneller verschleißt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Stempel für eine Spritzgusspressvorrichtung bereitzustellen, der eine erhöhte Standzeit bzw. einen reduzierten Verschleiß aufweisen kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen, wobei jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen kann, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit etwas Gegenteiliges ergibt.
Erfindungsgemäß ist ein Stempel für eine Spritzgusspressvorrichtung vorgesehen, umfasst eine Stempelstange mit einem innerhalb der Stempelstange ausgebildeten Medienkanal, einen an einem distalen Ende der Stempelstange angeordneten Stempelkopf, wobei innerhalb des Stempelkopfes eine mit dem Medienkanal verbundene Kammer ausgebildet ist, auf einer Außenseite des Stempelkopfes eine umlaufende Nut ausgebildet ist, wobei die Kammer und die Nut über eine wenigstens eine Öffnung aufweisende Trennwand voneinander getrennt sind, ein in der Nut angeordnetes elastisches Ringelement, und ein in der Kammer angeordnetes und/oder ausgebildetes Druckelement, wobei über einen aufgebrachten Druck das Druckelement eine Dehnung erfährt und mittelbar oder unmittelbar eine Kraft auf das Ringelement ausübt, so dass dieses zumindest abschnittsweise in eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Stempels verlagerbar ist.
Mit anderen Worten ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass ein Stempel für eine Spritzgusspressvorrichtung bereitgestellt wird. Die Spritzgusspressvorrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet und ausgebildet Halbleiterbauelemente mit einem Kunststoffmaterial zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, zu umspritzen und/oder zu umhüllen. Die Halbleiterbauelemente finden vorzugsweise Anwendung in einem Getriebesteuergerät eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Die Spritzgusspressvorrichtung kann auch als Vorrichtung zu Transfermolden oder insbesondere als Transfermold-Pressvorrichtung bezeichnet werden.
Der Stempel umfasst eine Stempelstange mit einem innerhalb der Stempelstange ausgebildeten Medienkanal. Die Stempelstange ist vorzugsweise geradlinig, bzw. Entlang einer Längsachse ausgebildet. Selbiges gilt für den Medienkanal innerhalb der Stempelstange. Die Stempelstange weist ein distales Ende auf. An einem distalen Ende der Stempelstange ist ein Stempelkopf ausgebildet. Innerhalb des Stempelkopfes ist eine Kammer angeordnet, wobei die Kammer mittelbar oder unmittelbar mit dem Medienkanal verbunden und/oder gekoppelt ist. Auf einer Außenseite des Stempelkopfes ist eine umlaufende Nut ausgebildet. Eine Nuttiefe der Nut ist vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Stempels bzw. der Stempelstange angeordnet und/oder ausgebildet. Die in dem Stempelkopf ausgebildete Kammer und die umlaufende Nut sind über wenigstens eine Trennwand voneinander getrennt. Die Trennwand ist vorzugsweise um laufend ausgebildet. In der Trennwand ist eine randgeschlossene Öffnung ausgebildet. Die Öffnung stellt somit eine Verbindung zwischen der Nut und der Kammer her. In der Nut ist ein elastisches Ringelement vorgesehen bzw. angeordnet. Ferner ist in der Kammer ein Druckelement angeordnet und/oder ausgebildet, wobei das Druckelement mediendicht und/oder medientechnisch mit dem Medienkanal des Stempelkopfes verbunden ist, sodass über einen aufgebrachten Druck das Druckelement sich dehnt und mittelbar oder unmittelbar eine Kraft auf das Ringelement ausübt. Dabei kann vorzugsweise das Druckelement zumindest abschnittsweise durch die Öffnung ausweichen. Durch die wirkende Kraft wird das elastische Ringelement zumindest abschnittsweise in eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Stempels verlagert. Der Druck zum Beaufschlagen des Kissens kann über eine Fluid oder ein Gas, wie beispielsweise Luft, erfolgen. Durch die zumindest abschnittsweise Verlagerung des elastischen Ringelements in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Stempels, kann - sofern der Stempel in einer Hohlwelle einer Spritzgusspressvorrichtung angeordnet ist - eine Abdichtungen und/oder Verspannung des Ringelements gegen eine Innenseite der Hohlwelle ermöglicht werden. Bedingt dadurch, dass das Druckelement einerseits mit Druck beaufschlagt werden kann und der Druck auch wieder abgelassen werden kann, kann somit der Anpressdruck des elastischen Ringelements an die Innenseite der Hohlwelle verändert werden. Bei einer Verlagerung des Stempels innerhalb der Hohlwelle in Längsrichtung der Hohlwelle kann somit die Abrasivität des Stempels reduziert sein, sodass die Langlebigkeit des Stempels bzw. dessen Standzeit erhöht ist.
Das Druckelement kann als elastisches Kissen ausgebildet sein und oder eine kissenförmige Ausgestaltung aufweisen, wobei in dem Kissen wenigstens eine Öffnung zum Befüllen des Kissens mit dem Druckmedium vorgesehen ist.
Denkbar ist jedoch auch, dass das Druckelement eine elastische Membran oder eine elastische Folie ist, die vorzugsweise stoffschlüssig auf einer Innenseite der Trennwand, die auf einer der Längsachse des Stempels bzw. Stempelkopfes zugewandten Seite ausgebildet ist, angeordnet ist. Das Druckelement kann einteilig oder besonders bevorzugt mehrteilig ausgebildet sein. Bei einer mehrteiligen Ausbildung kann vorgesehen sein, dass das Druckelement aus der vorzugsweise kreisringförmig ausgebildeten, elastischen Membran oder Folie ausgebildet ist, wobei in der Öffnung der Trennwand zumindest abschnittsweise ein Kraftübertragungselement angeordnet ist, welches eine über die Membran oder Folie aufgebrachte Kraft auf das elastische Ringelement überträgt.
Das elastische Ringelement und/oder das elastische Druckelement sind vorzugsweise aus einem Elastomer und/oder einem Silikon ausgebildet. Das Elastomer ist vorzugweise ein Kautschuk, insbesondere aus einem synthetisch hergestellten Kautschuk ausgebildet. Besonders bevorzugt sind das elastische Ringelement und/oder das elastische Druckelement aus Perfluorkautschuk (FFKM) oder Fluorkautschuk (FKM) hergestellt. Perfluorkautschuk weist eine erhöhte chemische und erhöhte Temperaturbeständigkeit auf, was insbesondere in einer Spritzgusspressvorrichtung von Vorteil ist. Denkbar ist, dass das elastische Druckelement, vorzugsweise die elastische Membran oder Folie, aus einem Silikon, insbesondere einem Zwei-Komponenten Silikon „ 2K Silikon“ ausgebildet ist. Das Kraftübertragungselement ist vorzugsweise aus einem Kautschuk, beispielsweise aus einem vorstehend beschriebenen Kautschuk, ausgebildet. Denkbar ist, dass der Kautschuk des elastischen Ringelements gleich dem Kautschuk des Kraftübertragungselements ist. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Kautschuk des Kraftübertragungselements verschieden ist von dem elastischen Ringelement und/oder gegenüber dem elastischen Ringelement verschiedene Materialeigenschaften aufweist. Besonders bevorzugt weist das Kraftübertragungselement eine gegenüber dem elastischen Ringelement höhere Festigkeit und/oder Härte auf.
Grundsätzlich kann der Medienkanal innerhalb der Stempelstange derart ausgebildet sein, dass ein Druckmedium, vorzugsweise ein gasförmiges Druckmedium oder ein fluides Druckmedium, dem Stempelkopf zugeführt werden kann. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Medienkanal koaxial zur Längsachse der Stempelstange ausgebildet ist. Die Stempelstange kann somit vorzugsweise hohlzylinderförmig ausgebildet sein. Eine derartige Stempelstange ist preiswert herstellbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stempelkopf stoffschlüssig, formschlüssig, und/oder kraftschlüssig auf dem distalen Ende der Stempelstange angeordnet ist. Eine stoffschlüssige Verbindung kann vorzugsweise eine Klebeverbindung und/oder eine Schweißverbindung sein. Besonders bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Verbindung von Stempelkopf und Stempelstange eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung ist. Hierunter ist vorzugsweise ein Schraubverbindung zu stehen. Über eine Schraubverbindung kann der Stempelkopf, sofern er verschlissen sein sollte, in einfacher Weise von der Stempelstange gelöst und ersetzt werden. Auf diese Weise können insbesondere die Betriebskosten des Stempels bzw. der Spritzgusspressvorrichtung reduziert sein, da Verschleißteile in einfacher Weise ausgetauscht werden können. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stempelkopf über und/oder mit Hilfe einer ersten Zentriereinrichtung koaxial zu einer Längsachse der Stempelstange ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann eine hohe Präzision zur Anordnung des Stempelkopfes auf der Stempelstange ermöglicht werden. Die erste Zentriereinrichtung kann vorzugsweise einen umlaufenden Falz aufweisen, der auf einer Stirnseite des distalen Endes ausgebildet ist, die dem Stempelkopf zugewandt ist. Hierzu weist der Stempelkopf auf einer Stirnseite, die dem distalen Ende zugewandt ist, eine entsprechende Materialausnehmung in Form einer Gegenfalz auf, so dass die Falz des distalen Endes in die Gegenfalz eingreifen kann. Auf diese Weise kann eine hohe Zentriergenauigkeit zwischen Stempelkopf und Stempelstange ermöglicht werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Stempelstange und der Stempelkopf jeweils zylinderförmig ausgebildet sind, der Stempelkopf koaxial zur Stempelstange angeordnet ist, und ein Außendurchmesser des Stempelkopfes größer ist als ein Außendurchmesser der Stempelstange.
Denkbar ist, dass der Stempelkopf einteilig ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass der Stempelkopf als solches aus wenigen Bauteilen besteht, preiswert herstellbar ist, eine erhöhte Toleranzgenauigkeit aufweist, und als einteiliges Gebilde einfach austauschbar ist, da lediglich eine Verbindung zur Stempelstange gelöst werden muss, sofern der Stempelkopf verschlissen sein sollte. Einteilig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der gesamte Stempelkopf aus einem Material hergestellt bzw. aus einem Block gefräst ist. Denkbar ist auch, dass der Stempelkopf gegossen ist, oder mittels eines additiven Verfahrens einteilig herstellt ist.
Alternativ zur einteiligen Ausbildung des Stempelkopfes liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass der Stempelkopf mehrteilig ausgebildet ist, und wenigstens ein Verbindungsteil und ein Abdichtteil aufweist, wobei das Verbindungsteil zwischen dem Abdichtteil und der Stempelstange angeordnet ist, und zumindest das Abdichtteil die umlaufende Nut und/oder die Kammer ausbildet. Durch die mehrteilige Ausbildung des Stempelkopfes kann das Druckelement in einfacher Weise in die Kammer des Abdichtteils eingesetzt werden. Auf diese Weise kann eine einfache Montage des gesamten Stempelkopfes erfolgen.
In diesem Zusammenhang ist vorteilhaft vorgesehen, dass das Verbindungsteil die Kammer auf einer der Stempelstange zugewandten Seite der Kammer begrenzt. Mit anderen Worten ist zunächst vorgesehen, dass in die Kammer des Abdichtteils das Druckelement entweder als Kissen eingelegt wird oder als Membran auf die Innenseite der Trennwand stoffschlüssig angeordnet wird. Im Anschluss daran wird auf das Abdichtteil das Verbindungsteil aufgesetzt, so dass das Verbindungsteil zumindest an einer Seite die Kammer begrenzt. Das Druckelement ist folglich in der Kammer angeordnet und kann, bezogen auf die Längsrichtung des Stempels, aus der Kammer nicht entweichen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verbindungsteil und das Abdichtteil formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Eine stoffschlüssige Verbindung ist vorzugsweise eine Klebeverbindung und/oder eine Schweißverbindung. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Verbindungsteil und das Abdichtteil miteinander verschraubt sind, worunter eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung verstanden wird. Die Schraubverbindung ist einfach und preiswert herstellbar. Zudem kann auf diese Weise in einfacher Weise das Abdichtteil mit dem Verbindungsteil nach dem Einsetzen bzw. der Anordnung des Druckelements in die Kammer verbunden werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verbindungsteil und das Abdichtteil über eine zweite Zentriereinrichtung zueinander zentriert ausgerichtet sind. Die zweite Zentriereinrichtung kann falzförmig ausgebildet sein. Hierzu ist auf einer dem Abdichtteil ausgebildeten Stirnseite des Verbindungsteils vorzugsweise eine umlaufende Falz ausgebildet.
Korrespondierend zu dieser umlaufenden Falz ist auf einer Stirnseite des Abdichtteils, welche dem Verbindungsteil zugewandt ist, ein umlaufender Vorsprung bzw. eine Gegenfalz ausgebildet. Der Vorsprung greift in die umlaufende Falz ein und zentriert auf diese Weise das Verbindungsteil und das Abdichtteil zueinander.
Das Druckelement ist in der Kammer derart ausgebildet und angeordnet, das ein Druckmedium, sei es gasförmig oder ein Fluid, in das Druckelement gelangt, sofern es als Kissen ausgebildet ist, oder in die Kammer gelangt und gegen die Membran wirkt. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das Druckelement als Kissen ausgebildet ist und einen Stutzen aufweist, der zumindest abschnittsweise in den Medienkanal der Stempelstange und/oder einer Verlängerung des Medienkanals im Stempelkopf und/oder des Verbindungteils hineinragt. Auf diese Weise kann über den Stutzen das als Kissen ausgebildete Druckelement in der Kammer zentriert werden. Der Stutzen kann vorzugsweise lediglich in den Medienkanal eingesteckt werden. Denkbar ist jedoch auch, dass der Stutzen in den Medienkanal bzw. die Verlängerung des Medienkanals innerhalb des Verbindungsteils eingeschraubt und/oder angeordnet ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Druckelement in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Stempels eine kreisförmige Ausgestaltung aufweist. Auf diese Weise kann das Druckelement vorzugsweise in dessen radialer Richtung einen gleichmäßigen Druck aufbauen und eine gleichmäßige Dehnung in dessen Umfangsrichtung erfahren, um den mit dem Druckelement in Wirkverbindung stehenden elastischen Ring zumindest abschnittsweise in radialer Richtung, bzw. in Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Stempels nach außen zu verlagern.
Ein vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das elastische Druckelement als kreisförmige elastische Membran oder elastische Folie ausgebildet ist, die gegen die Innenseite der Trennwand anliegt und/oder mit dieser abdichtet. Vorzugsweise ist die Membran oder die Folie auf der Innenseite der Trennwand stoffschlüssig und/oder formschlüssig angeordnet. Die stoffschlüssige Verbindung kann vorzugsweise eine Klebeverbindung sein. Denkbar ist, dass die elastische Membran oder Folie an die Innenseite der Trennwand angegossen wird und/oder ist. Hierzu kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Kammer zumindest teilweise mit dem Silikon vergossen wird. Nach einem Abbindeprozess wird das abgebundene Silikon zumindest teilweise entfernt, so dass die Innenseite der Trennwand inklusive der Öffnungen in der Trennwand mit dem Silikon bedeckt sind. Die Membran oder Folie ist elastisch und somit dehnbar ausgebildet. Die elastische Folie oder Membran kann vorzugsweise zumindest abschnittsweise durch die Öffnung in der Trennwand ausweichen und eine Kraft auf das elastische Ringelement mittelbar oder unmittelbar ausüben.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Öffnung der Trennwand zumindest abschnittsweise ein Kraftübertragungselement angeordnet und/oder ausgebildet ist. Das Kraftübertragungselement kann somit eine Verbindung zwischen dem elastischen Ring und dem Kissen bzw. dem elastischen Ring und der Folie bzw. der Membran bereitstellen, so dass eine Wirkverbindung zwischen der eleatischen Ringelement und dem Kissen bzw. dem elastischen Ringelement und der Membran vorliegt. Auf diese Weise kann die Dehnung des Kissens, der Folie oder der Membran reduziert sein, um eine Kraft auf den elastischen Ring ausüben, da keine Ausdehnung des Kissens, der Folie oder der Membran über die gesamte Öffnungstiefe erforderlich ist. Somit kann die Langlebigkeit des Kissens, der Folie oder der Membran erhöht werden.
Gegenüber dem elastischen Ring weist das Kraftübertragungselement vorzugsweise eine höhere Festigkeit auf. Durch die höhere Festigkeit kann die zu übertragende Kraft ohne nennenswerte Verluste übertragen werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Nut eine Nuttiefe aufweist, und das elastische Ringelement eine Ringstärke aufweist, wobei die Ringstärke in einem Ausgangszustand des elastischen Ringelements gleich der Nuttiefe oder größer als die Nuttiefe ist. Mit anderen Worten weist die Nut eine Nuttiefe auf, wobei sich die Nuttiefe in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Stempels erstreckt. Das elastische Ringelement ist in der Nut angeordnet und weist eine Ringstärke auf, wobei die Ringstärke sich ebenfalls auf eine Richtung bezieht, die senkrecht zur Längsrichtung des Stempels ausgerichtet ist. Wenn das Ringelement in der Nut angeordnet ist, und nicht in Wirkverbindung mit dem Druckelement steht, ist die Ringstärke gleich der Nuttiefe oder größer als die Nuttiefe. In der Regel ist vorgesehen, dass die Ringstärke etwas größer ist als die Nuttiefe. Auf diese Weise kann auch bei einer Nichtbeaufschlagen des Druckelements eine geringe Abdichtwirkung des Stempelkopfes über das elastische Ringelement gegenüber einer Innenwandung einer Hohlwelle, in der der Stempel axial verlagerbar angeordnet ist, erzielt werden.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass eine Leibung der Öffnung in der Trennwand kehlförmig und/oder abgerundet ausgebildet ist. Auf diese Weise können scharfe Kanten im Bereich der Öffnung vermieden werden, so dass die Gefahr einer Beschädigung des Druckelements beim Ausdehnen und Ausweichen durch die Öffnung reduziert werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Trennwand eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist. Die Mehrzahl der Öffnungen sind in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung des Stempelkopfes zueinander beabstandet angeordnet. Auf diese Weise kann eine im Wesentlichen gleichmäßige Abdichtung gegen eine Innenseite einer Hohlwelle, in der der Stempel axial verlagerbar angeordnet ist, erzielt werden.
Die Erfindung betrifft zudem eine Verwendung des erfindungsgemäßen Stempels in einer Spritzgusspressvorrichtung zur Umspritzung von Halbleiterbauelementen, wobei der Stempel in einer Hohlwelle in axialer Richtung der Hohlwelle verlagerbar angeordnet ist, und das Ringelement bei Druckbeaufschlagung zumindest abschnittsweise gegen eine Innenseite der Hohlwelle verspannbar und/oder abdichtbar ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Spritzgusspressvorrichtung zur Umspritzung von Halbleiterbauelementen eines Getriebesteuergeräts mit dem erfindungsgemäßen Stempel.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Sie sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne und/oder mehrere der in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
In diesen zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Stempel im Bereich des Stempelkopfes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Stempelkopf gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Stempel im Bereich des Stempelkopfes mit einem mit Druck beaufschlagten Druckelement in einer Kammer des Stempelkopfes gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Stempel im Bereich des Stempelkopfes mit einem mit Druck beaufschlagten Druckelement in einer Kammer des Stempelkopfes gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Stempel 10 für eine Spritzgusspressvorrichtung (nicht dargestellt) gezeigt. Der Stempel 10 umfasst eine Stempelstange 12 mit einem innerhalb der Stempelstangel 2 ausgebildeten Medienkanal 14. Die Stempelstange 12 ist geradlinig ausgebildet, bzw. verläuft entlang einer Längsachse 16 ausgebildet. Der Medienkanal ist koaxial zur Längsrichtung bzw. Längsachse 16 der Stempelstange 12 angeordnet.
Die Stempelstange 12 weist ein distales Ende 18 auf. An dem distalen Ende 18 der Stempelstange 12 ist ein Stempelkopf 20 angeordnet. Innerhalb des Stempelkopfes 20 ist eine Kammer 22 ausgebildet, wobei die Kammer 22 mittelbar oder unmittelbar mit dem Medienkanal 14 verbunden und/oder gekoppelt ist. Auf einer Außenseite 24 des Stempelkopfes 20 ist eine umlaufende Nut 26 ausgebildet. Eine Nuttiefe der Nut 26 ist in einer Richtung senkrecht zur Längsachse 16 des Stempels 10 bzw. der Stempelstange 12 angeordnet und/oder ausgebildet. Die in dem Stempelkopf 20 ausgebildete Kammer 22 und die umlaufende Nut 26 sind über wenigstens eine Trennwand 28 voneinander getrennt. Die Trennwand 28 ist um laufend ausgebildet. In der Trennwand 28 sind eine Mehrzahl von zueinander beabstandeter, randgeschlossener Öffnungen 30 ausgebildet. Die Öffnungen 30 stellen somit eine Verbindung zwischen der Nut 26 und der Kammer 22 her. In der Nut 26 ist ein elastisches Ringelement 32 angeordnet. Ferner ist in der Kammer 22 ein dehnbares Druckelement 34 angeordnet und/oder ausgebildet, wobei das Druckelement 34 mediendicht und/oder medientechnisch mit dem Medienkanal 14 der Stempelstange 12 verbunden ist. Auf diese Weise kann dem Druckelement 34 über den Medienkanal 14 ein Druckmedium, beispielsweise ein gasförmiges Medium wie Luft, oder ein Fluid, zugeführt werden. Das Druckelement 34 ist vorliegend kissenförmig ausgebildet.
Der Stempelkopf 20 ist mehrteilig ausgebildet weist wenigstens ein Verbindungsteil 36 und ein Abdichtteil 38 auf, wobei das Verbindungsteil 36 zwischen dem Abdichtteil 38 und der Stempelstange 12 angeordnet ist. Das Abdichtteil 38 weist die umlaufende Nut 26 auf und bildet zumindest größtenteils die Kammer 22 aus. Durch die mehrteilige Ausbildung des Stempelkopfes 20 kann das Druckelement 34 in einfacher Weise in die Kammer 22 des Abdichtteils 38 eingesetzt werden. Auf diese Weise kann eine einfache Montage des gesamten Stempelkopfes 20 erfolgen.
Das Verbindungsteil 36 ist auf dem distalen Ende 18 der Stempelstange 12 aufgeschraubt. Hierzu sind an dem distalen Ende 18 der Stempelstange 12 und auf einer der Stempelstange 12 zugewandten Stirnseite des Verbindungsteils 36 entsprechende erste Gewinde 40 ausgebildet. Über die Schraubverbindung kann der gesamte Stempelkopf 20, sofern er verschlissen sein sollte, in einfacher Weise von der Stempelstange 12 gelöst und ersetzt werden. Auf diese Weise können die Betriebskosten des Stempels 10 bzw. der Spritzgusspressvorrichtung reduziert sein, da Verschleißteile in einfacher Weise ausgetauscht werden können.
An dem distalen Ende 18 der Stempelstange 12 und auf der ersten Stirnseite des Verbindungsteils 36 ist eine erste Zentriereinrichtung 42 angeordnet, so dass der Stempelkopf 20 koaxial zu Längsachse 16 der Stempelstange 12 ausgerichtet werden kann. Die erste Zentriereinrichtung 42 umfasst einen um laufenden Falz, der auf einer Stirnseite des distalen Endes 18 ausgebildet ist, die dem Stempelkopf 20 zugewandt ist. Zudem weist der Verbindungsteils 36 auf der der Stempelstange 12 zugewandten Stirnseite eine entsprechende Materialausnehmung in Form einer Gegenfalz auf, so dass die Falz des distalen Endes 18 in die Gegenfalz eingreifen kann. Auf diese Weise kann eine hohe Zentriergenauigkeit zwischen Stempelkopf 20 und Stempelstange 12 ermöglicht werden.
Die Stempelstange 12 und der Stempelkopf 20 sind jeweils zylinderförmig ausgebildet sind, der Stempelkopf 20 ist dabei koaxial zur Stempelstange 12 angeordnet. Ein Außendurchmesser des Stempelkopfes 20 ist größer ist als ein Außendurchmesser der Stempelstange 12.
Das Abdichtteil 38 ist über eine zweite Gewindeeinrichtung 44 und eine zweite Zentriereinheit 46 auf dem Verbindungsteil 36 aufgeschraubt. Somit kann, bevor das Abdichtteil 38 auf dem Verbindungsteil 36 befestigt wird, zunächst das Druckelement 34 in der Kammer 22 angeordnet werden. Durch das Aufschrauben der des Abdichtteils 38 auf das Verbindungsteil 36 wird die Kammer in Längsrichtung 16 des Stempels 10 begrenzt. Das Druckelement 34 ist folglich in der Kammer 22 angeordnet und kann aus der Kammer 22 in dessen Längsrichtung 16 nicht entweichen.
Die zweite Zentriereinrichtung 46 ist falzförmig ausgebildet. Hierzu ist auf einer dem Abdichtteil 38 zugewandten Stirnseite des Verbindungsteils 36 vorzugsweise eine umlaufende Falz ausgebildet. Korrespondierend zu dieser umlaufenden Falz ist auf einer Stirnseite des Abdichtteils 38, welche dem Verbindungsteil 36 zugewandt ist, ein um laufender Vorsprung bzw. eine Gegenfalz ausgebildet. Der Vorsprung greift in die umlaufende Falz ein und zentriert auf diese Weise das Verbindungsteil 36 und das Abdichtteil 38 zueinander.
Die Nut 26 weist die Nuttiefe auf, und das elastische Ringelement 32 hat eine Ringstärke, wobei die Ringstärke in einem Ausgangszustand des elastischen Ringelements 32 größer als die Nuttiefe ist. Mit anderen Worten weist die Nut 26 eine Nuttiefe auf, wobei sich die Nuttiefe in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung 16 des Stempels 10 erstreckt. Das elastische Ringelement 32 ist in der Nut 26 angeordnet und weist eine Ringstärke auf, wobei die Ringstärke sich ebenfalls auf eine Richtung bezieht, die senkrecht zur Längsrichtung 16 des Stempels 10 ausgerichtet ist. Wenn das Ringelement 32 in der Nut 26 angeordnet ist, und nicht in Wirkverbindung mit dem Druckelement 34 steht, ist die Ringstärke größer als die Nuttiefe. Auf diese Weise kann auch bei einer Nichtbeaufschlagen des Druckelements 34 eine geringe Abdichtwirkung des Stempelkopfes 20 über das elastische Ringelement 32 gegenüber einer Innenwandung einer Hohlwelle, in der der Stempel 10 axial verlagerbar angeordnet ist, erzielt werden.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Stempelkopf 20 auf Höhe der Kammer 22. Die Kammer 22 ist im Querschnitt kreisförmig ausgebildet und wird durch die ringförmig ausgebildete Trennwand 28, insbesondere durch eine in radialer Richtung nach innen gerichteten Innenseite 48 der Trennwand 28, in radialer Richtung begrenzt. An eine in radialer Richtung des Stempelkopfes 20 nach außen gerichtete Außenseite 50 der Trennwand 28 grenzt die Nut 26 an. Die Außenseite 50 bildet somit einen Nutgrund 52 der Nut 26 aus.
In der Trennwand 28 sind die Mehrzahl von Öffnungen 30 in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet. Eine Öffnung 30 ist randgeschlossen und erstreckt sich von der Innenseite 48 zur Außenseite 50. Eine Leibung 54 einer Öffnung 30 in der Trennwand 28 ist insbesondere, ausgehend von der Innenseite 48, kehlförmig und/oder abgerundet ausgebildet. Auf diese Weise können scharfe Kanten im Bereich der Öffnung 30 vermieden werden, so dass die Gefahr einer Beschädigung des Druckelements 34 beim Ausdehnen und Ausweichen durch die Öffnung 30 reduziert werden kann. In Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch den aus Fig. 1 bekannten Stempel 10 gezeigt. Im Unterschied zur Fig. 1 ist in Fig. 3 das Druckelement 34 beaufschlagt, so dass es an der Innenwand 48 der Trennwand 28 anliegt und zumindest abschnittsweise durch die Öffnung 30 ausweicht und eine Kraft 56 auf das Ringelement 32 ausübt. Auf diese Weise wird das Ringelement 32 zumindest abschnittsweise in eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung 16 des Stempels 10 verlagert. Der Druck zum Beaufschlagen des Druckelements 34 kann über ein Fluid oder ein Gas, wie beispielsweise Luft, erfolgen.
Durch die zumindest abschnittsweise Verlagerung des elastischen Ringelements 32 in Richtung senkrecht zur Längsrichtung 16 des Stempels 10, kann - sofern der Stempel 10 in einer Hohlwelle einer Spritzgusspressvorrichtung angeordnet ist - eine Abdichtungen und/oder Verspannung des Ringelements 32 gegen eine Innenseite der Hohlwelle ermöglicht werden. Bedingt dadurch, dass das Druckelement 34 einerseits mit Druck beaufschlagt werden kann und der Druck auch wieder abgelassen werden kann, kann somit der Anpressdruck des elastischen Ringelements 32 and die Innenseite der Hohlwelle verändert und/oder angepasst werden. Bei einer Verlagerung des Stempels 10 innerhalb der Hohlwelle in Längsrichtung der Hohlwelle kann somit die Abrasivität des Stempels 10 reduziert sein, sodass die Langlebigkeit des Stempels 10 bzw. dessen Standzeit erhöht ist.
In Fig. 4 ist eine Längsschnitt durch den Stempel 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Gegenüber den in Fig. 1 und Fig. 3 gezeigten Stempel 10 unterschiedet sich der Stempel 10 in der Fig. 4 in der Ausbildung des Druckelements 34. In der Fig. 4 weist das Druckelement 34 eine kreisringförmige elastische Membran auf. Die Membran ist vorzugsweise aus einem Silikon, insbesondere aus einem Zweikomponenten Silikon ausgebildet und dichtet gegen die Innenseite 48 der Trennwand 28 ab. Das Silikon kann vorzugsweise an die Innenseite 48 Trennwand 28 angegossen werden. In der Öffnung 30 der Trennwand 28 ist ein Kraftübertragungselement 58 angeordnet, so dass die elastische Membran über das Kraftübertragungselement 58 mit dem in der Nut 26 angeordneten elastischen Ringelement 32 in Wirkverbindung steht. Wird nun der Kammer 22 über den Medienkanal 14 ein Druckmedium zugeführt, und in der Kammer 22 ein Druckaufgebaut, so wirkt dieser gegen das als elastische Membran ausgebildete Druckelement 34. Im Bereich der Öffnungen 30 erfährt die Membran eine Dehnung. Durch die Dehnung weicht die Membran zumindest abschnittsweise in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung 16 des Stempels 10 in die Öffnung 30 aus wirkt gegen das Kraftübertragungselement 58. Insbesondere wird eine Kraft 56 auf das Kraftübertragungselement 58 ausgeübt. Das Kraftübertragungselement 58 wird in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung 16 des Stempels 10 verlagert und überträgt die Kraft 58 auf das elastische Ringelement 32, wodurch dieses ebenfalls zumindest abschnittsweise in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung 16 des Stempels 10 verlagert wird.

Claims

Patentansprüche
1 . Stempel (10) für eine Spritzgußpressvorrichtung, umfassend eine Stempelstange (12) mit einem innerhalb der Stempelstange (12) ausgebildeten Medienkanal (14), einem an einem distalen Ende (18) der Stempelstange (12) angeordneten Stempelkopf (20), wobei innerhalb des Stempelkopfes (20) eine mit dem Medienkanal (14) verbundene Kammer (22) ausgebildet ist, auf einer Außenseite (24) des Stempelkopfes (20) eine umlaufende Nut (26) ausgebildet ist, wobei die Kammer (22) und die Nut (26) über eine wenigstens eine Öffnung (30) aufweisende Trennwand (28) voneinander getrennt sind, ein in der Nut (26) angeordnetes elastisches Ringelement (32), und ein in der Kammer (22) angeordnetes und/oder ausgebildetes Druckelement (34), wobei über einen aufgebrachten Druck das Druckelement (34) mittelbar oder unmittelbar eine Kraft (56) auf das Ringelement (32) ausübt, so dass dieses zumindest abschnittsweise in eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung (16) des Stempels (10) verlagerbar ist.
2. Stempel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Medienkanal (14) koaxial zur Längsachse der Stempelstange ausgebildet ist.
3. Stempel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelkopf (20) stoffschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig auf dem distalen Ende (18) der Stempelstange (12) angeordnet ist.
4. Stempel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelkopf (20) über und/oder mit Hilfe einer ersten Zentriereinrichtung (42) koaxial zu einer Längsachse (16) der Stempelstange (12) ausgerichtet ist.
5. Stempel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelstange (12) und der Stempelkopf (20) jeweils zylinderförmig ausgebildet sind, der Stempelkopf (20) koaxial zur Stempelstange (12) angeordnet ist, und ein Außendurchmesser des Stempelkopfes (20) größer ist als ein Außendurchmesser der Stempelstange (12).
6. Stempel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelkopf (20) mehrteilig ausgebildet ist, und wenigstens ein Verbindungsteil (36) und ein Abdichtteil (38) aufweist, das Verbindungsteil (36) zwischen dem Abdichtteil (38) und der Stempelstange (12) angeordnet ist, und zumindest das Abdichtteil (38) die umlaufende Nut (26) und/oder die Kammer (22) ausbildet.
7. Stempel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (36) die Kammer (22) auf einer der Stempelstange (12) zugewandten Seite der Kammer (22) begrenzt.
8. Stempel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (36) und das Abdichtteil (38) formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
9. Stempel nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (36) und das Abdichtteil (38) über eine zweite Zentriereinrichtung (46) zueinander zentriert ausgerichtet sind.
10. Stempel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (34) kissenförmig ausgebildet ist und einen Stutzen aufweist, der zumindest abschnittsweise in den Medienkanal (14) der Stempelstange (12) und/oder einer Verlängerung des Medienkanals (14) im Stempelkopf (20) hineinragt.
11. Stempel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (34) in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung (16) des Stempels (10) eine kreisförmige Ausgestaltung aufweist. 19
12. Stempel nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Druckelement (34) als kreisringförmige, elastische Membran oder elastische Folie ausgebildet ist, die gegen eine Innenseite (48) der Trennwand (28) anliegt und/oder mit dieser abdichtet.
13. Stempel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnung (30) der Trennwand (28) zumindest abschnittsweise ein Kraftübertragungselement angeordnet und/oder ausgebildet ist.
14. Stempel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (26) eine Nuttiefe aufweist, und das elastische Ringelement (32) eine Ringstärke aufweist, wobei die Ringstärke gleich der Nuttiefe oder größer als die Nuttiefe ist.
15. Stempel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leibung (54) der Öffnung (30) in der Trennwand (28) kehlförmig und/oder abgerundet ausgebildet ist.
16. Stempel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (28) eine Mehrzahl von Öffnungen (30) aufweist.
17. Verwendung eines Stempels (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche in einer Spritzgusspressvorrichtung zur Umspritzung von Halbleiterbauelementen, wobei der Stempel (10) in einer Hohlwelle in axialer Richtung der Hohlwelle verlagerbar angeordnet ist, und das elastische Ringelement (32) bei Druckbeaufschlagung zumindest abschnittsweise gegen eine Innenseite der Hohlwelle verspannbar und/oder abdichtbar ist.
18. Spritzgusspressvorrichtung zur Umspritzung von Halbleiterbauelementen mit einem Stempel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
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