DE1263285B

DE1263285B - Verfahren zum Umhuellen von elektrischen Bauteilen

Info

Publication number: DE1263285B
Application number: DE1960S0070322
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Walter Vieser
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-09-13
Filing date: 1960-09-13
Publication date: 1968-03-14

Description

Verfahren zum Umhüllen von elektrischen Bauteilen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umhüllen von elektrischen Bauteilen durch Umpressen mit härtbaren Isolierpreßmassen unter Anwendung von Temperatur und/oder Druck in einer Automatenstraße.
In vielen Fällen ist eine Umhüllung von kleinen scheiben- oder andersförmigen Körpern zum Schutz gegen Feuchtigkeit oder andere mechanische Einflüsse erforderlich. Insbesondere werden bei der Herstellung von elektrischen Bauteilen Umhüllungen derselben verlangt, die neben der mechanischen Festigkeit und Feuchtedichtigkeit die erforderliche Spannungsfestigkeit besitzen. Derartige Umhüllungen werden insbesondere bei Keramikkondensatoren elektrischen Widerständen, gedruckten Schaltungen und ähnlichen elektrischen Bauteilen verlangt.
Es ist bereits bekannt, derartige Überzüge auf elektrischen Bauteilen mittels Wirbelsinterung von Kunststoffmassen, beispielsweise auf Epoxydharzgrundlage, herzustellen. Es sind auch Verfahren zur Herstellung von Schutzüberzügen vorgeschlagen worden, bei denen härtbare Kunststoffe durch Aufschmelzen, Flammspritzen, Aufrieseln oder Aufwalzen auf den zu umhüllenden Körper aufgebracht werden. Ein anderer Vorschlag zur günstigen Aufbringung solcher Umhüllungen besteht darin, daß die zu umhüllenden Körper vorerwärmt werden und diese vorerwärmten Körper durch gerütteltes Pulver, z. B. Epoxydharze, geführt werden, wobei sich eine dünne Kunstharzschicht als Umhüllung auf den Körpern bildet. Weiterhin sind Verfahren bekannt, nach denen elektrische Bauteile in Formen eingelegt und mit Kunststoffmassen umspritzt bzw. umpreßt werden. Das Einlegen der zu umhüllenden Bauteile in die Spritz- oder Preßform verlangt dabei eine besondere Justierung. Die Halterung der Bauteile kann dabei nur an den Kontaktierungsdrähten erfolgen. Insbesondere in der Massenfertigung sind diese Verfahren von Nachteil, da gerade beim Spritzpressen infolge der mit hohem Druck in die geschlossene Form einschließenden Masse die zu umhüllenden Bauteile verschoben werden und dadurch die Umhüllung ungleichmäßig vorgenommen wird. Die Spannungsfestigkeit solcher Umhüllungen läßt dann vielfach zu wünschen übrig. Beim Spritzgußverfahren treten ähnliche Schwierigkeiten auf. Insbesondere kleine Bauteile können durch die verhältnismäßig hohen Drücke zerdrückt oder zumindest verformt werden. Der Verlust an Umhüllungsmaterial ist beim Spritzverfahren verhältnismäßig hoch, da in deren Kanälen jeweils überschüssiges Material erhärtet und nicht mehr Verwendung finden kann. Ein solches Verfahren ist nur bei Verwendung von Mehrfachformen lohnend und läßt sich nur sehr schwer in eine Automatenstraße einfügen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur sicheren Umhüllung elektrischer Bauteile u. dgl. anzugeben, das in möglichst einfacher und rascher Weise vorgenommen werden kann und sich zur Verwendung in der Massenproduktion, insbesondere in der Automation, eignet. Dabei sollen die Bauteile allseitig möglichst gleichmäßig von den umhüllenden Stoffen umgeben werden, ohne daß besondere zusätzliche Justiervorrichtungen der Bauteile während des Umhüllungsprozesses vorhanden sein müssen.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die zum Teil bekannten Verfahrensschritte: a) Herstellen von Umhüllungsteilen aus Preßmassepulver in Tablettenform; b) Andrücken der Tabletten an einander gegenüberliegenden Stirnseiten des zu umhüllenden angewärmten elektrischen Bauteils mit Hilfe von Haltevorrichtungen, so daß die Tabletten frei an dem Bauteil haften.
Besonders vorteilhaft kann das Verfahren durchgeführt werden, wenn Epoxydharze im vorvernetzten Zustand mit Härtern und gegebenenfalls anderen Zusatzstoffen, wie z. B. Füllstoffen, als Preßmasse verwendet werden.
Insbesondere ist es vorteilhaft, als Härter für die Epoxydharze p,p'-Methyldianilin zu verwenden.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die zu umhüllenden elektrischen Bauteile vor dem Andrücken und Verpressen der Umhüllungsteile mit einem dünnen Film versehen werden.
Für die Ansprüche 2, 3 und 4 wird selbständiger Schutz nicht geltend gemacht.
Die Tabletten können dabei eine solche Form besitzen, daß sie sich mit ihrer dem Bauteil zugewandten Seite möglichst weitgehend der Form des Bauteils angleichen und dadurch beim Andrücken auf dem vorgewärmten Bauteilkörper festkleben, ohne bereits vollständig an den klebenden Schichten auszuhärten. Auch solche Formen dieser Preßmasse tabletten kommen in Betracht, die im Bereich der Auflageflächen vorzugsweise eine leicht konkave Krümmung aufweisen. Die mittleren Teile der Tabletten sind also mit einem geringeren Querschnitt als die Randteile der Tabletten versehen, so daß beim Fertigpressen, d. h. beim vollständigen Umhüllen der Bauteile, an den Randteilen, d. h. an den zu verschließenden Rändern der Bauteile, mehr Preßmasse zur Verfügung steht als an den mittleren bereits von den Tabletten bedeckten Teilen der zu umhüllenden Körper. Eine derartige Augestaltung der Tabletten ist insbesondere auch für die Druckverteilung während des Fertigpressens vorteilhaft.
Bei Epoxydharzen mit Härtern, z. B. p,p'-Methylendianilin, und gegebenenfalls anderen Zusatzstoffen, insbesondere vorvernetzten härtbaren Kunststoffen auf Epoxydharzbasis, als Preßmassen sind dabei vorzugsweise Polyglykole Weichmacher und feinkörniges Quarzmehl, Kaolin, Metallpulver od. dgl.
Füllstoffe.
Eine solche Harz-Härter-Mischung durchläuft bei Abkühlung auf Raumtemperatur den sogenannten B-Zustand, wobei sie erstarrt und nunmehr pulverisiert und tablettiert werden kann. Bei Wiedererwärmung auf mindestens etwa 800 C verflüssigt sich die Masse wieder für kurze Zeit und beginnt anschließend zu härten. Diese Massen haben den Vorteil, daß sie nur eine relativ niedrige Aufschmelztemperatur von mindestens etwa 80°C verlangen und anschließend ohne Druck bei denselben Temperaturen zu härten vermögen. Die Anwendung höherer Härtungstemperaturen bringt eine hohe Wärmefestigkeit bis zu 1800 C mit sich. Die Lagerzeit der Pulver bzw. Tabletten beträgt bei Raumtemperatur etwa 1/4 Jahr. Zwischen dem Aufkleben der Tabletten auf das Bauteil und der Formgebung (Umpressen) kann längere Zeit verstreichen.
Bei geeigneter Vorerwärmung können auch andere, z. B. typisierte Phenol-Formaldehyd-Preßmassen mit anorganischer Füllung oder Polyestermassen verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren verlangt bei Verwendung der genannten Epoxydharze nur einen geringen Druck und verwertet die eingebrachten Preßmassen nahezu restlos. Das Verformen der Tabletten auf den Bauteilen geschieht also beispielsweise durch zwei Formhälften, die unter einem derartigen leichten Druck gegen die Tabletten geführt werden, daß sie den Werkstoff der Tabletten in die gewünschte Form bringen, ohne ihn besonders zusammenzupressen.
Dabei soll allerdings die Porosität der Umpressung sehr klein werden, damit wenig Lufteinschlüsse vorhanden bleiben. Die Aushärtung erfolgt lediglich durch die entsprechende Temperatur. Bei den genannten Epoxydgemischen reichen Temperaturen von etwa 80 bis 1000 C und eine Behandlungszeit von etwa 5 bis 10 Minuten aus. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für eine Automatenstraße gut geeignet und läßt sich im Taktverfahren sowohl einfach als auch mit Mehrfachformen durchführen. Die Kontaktdrähte brauchen nur noch in Kanälen aus der Form herausgeführt zu werden, sie haben keine tragende Funktion mehr, so daß eine Justierung automatisch durch das richtige Aufsetzen der Tabletten und das Einrutschen der Tabletten in die Preßform eintritt.
Das Verfahren läßt sich auch auf beliebige Teile anwenden, die ohne herausgeführte Drähte rundum zentriert umhüllt werden sollen.
Als Beispiel (für die umhüllenden Preßmassen) wird die Zusammensetzung einer vorzugsweise verwendeten Epoxydpreßmasse angegeben: 100 Gewichtsteile Epoxydharz mit einem Molekulargewicht von etwa 800 bis 1000, 13 Gewichtsteile p,p'-Methylendianilin (Dimethyl-amino-diphenylmethan) als Härter, 5 bis 10 Gewichtsteile Polyglykol als Weichmacher, 50 Gewichtsteile Kaolin, 2 Gewichtsteile Farbstoff.
Bei der Umhüllung von beispielsweise Kohleschichtwiderständen ist eine doppelte Umhüllung, zuerst mit einem dünnen Phenolharzlackfilm und sodann mit der oben angegebenen Preßmasse, vorteilhaft.
In den Figuren sind Beispiele für das erfindungsgemäße Verfahren und die Form der erfindungsgemäßen Tabletten angegeben.
F i g. 1 zeigt eine scheibenförmige Tablettengestalt 1; in F i g. 2 ist der Querschnitt der Tablette 1 nach den Außenseiten konkav ausgebildet, wobei eine dieser konkav ausgebildeten Seiten an das Bauteil angedrückt wird; in Fig. 3 ist eine vorgeformte Tablette 1 angegeben, die mit ihrer Seite a auf das zu umhüllende Bauteil aufgedrückt wird, wobei selbständig eine Zentrierung eintritt, während sich die Seite b der Tablette bereits weitgehend der Form des Preßstempels anfügt, so daß auch dabei eine automatische Zentrierung erfolgt; Fig.4 bis 9 zeigen schematisch die Reihenfolge des erfindungsgemäßen Verfahrens; in F i g. 4 ist das Pressen der Tabletten aus den pulverförmigen Preßmassen 2 dargestellt; F i g. 5 zeigt schematisch eine vorgepreßte Tablette 1; nach Fig.6 wird jeweils eine Tablette 1 mittels eines Halterungsorgans 3 beidseitig auf ein vorgewärmtes zu umhüllendes Bauteil 4 angedrückt, wobei auf dem bei Verwendung von Epoxydpreßmassen auf etwa 900 C angewärmten Bauteil die Tabletten festkleben.
Nach Entfernung der Halterungsorgane werden die Tabletten fest von den Bauteilen getragen (Fig.7).
Nach F i g. 8 wird nunmehr das von den Tabletten eingeschlossene Bauteil zwischen zwei Preßformhälften 5 geführt, die die vollständige Preßmasseumhüllung des Bauteils bewirken und der Umhüllung damit die endgültige Form geben.. Durch Wärme härtet nunmehr die Umhüllung aus.
Beim Zurückgehen der Formhälften fällt das fertig umhüllte Bauteil heraus (F i g. 9) und kann zum nächsten Arbeitsschritt, z. B. zur Prüfung, in der Automatenstraße weiterlaufen. Gegebenenfalls wird die Umhüllung in der Form nur so weit vorgehärtet, daß sie äußerlich fest ist, während die endgültige Aushärtung außerhalb der Form durch eine Nachtemperung erfolgt. Ein Einprägen von Bezeichnungen in die Umhüllung ist wie bei den üblichen Umpressungsverfahren möglich.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Umhüllen von elektrischen Bauteilen durch Umpressen mit härtbaren Isolierpreßmassen unter Anwendung von Temperatur und/oder Druck in einer Automatenstraße, gekennzeichnet durch die zum Teil bekannten Verfahrensschritte: a) Herstellen von Umhüllungsteilen aus Preßmassepulver in Tablettenform; b) Andrücken der Tabletten an einander gegenüberliegenden Stirnseiten des zu umhüllenden angewärmten elektrischen Bauteils (4) mit Hilfe von Haltevorrichtungen (3), so daß die Tabletten frei an dem Bauteil (4) haften.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Epoxydharzen im vorvernetzten Zustand mit Härtern und gegebenenfalls anderen Zusatzstoffen, wie z. B. Füllstoffen, als Preßmasse.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von p,p'-Methylendianilin als Härter für die Epoxydharze.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu umhüllenden elektrischen Bauteile vor dem Andrücken und Verpressen der Umhüllungsteile mit einem dünnen Film versehen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 757 045, 831 768, 1 006 153; französische Patentschriften Nr. 586 630, 1 134 871; britische Patentschrift Nr. 519 295; Buch von Sommerfeld, »Plastische Massen«, Auflage 1934, S. 34; Zeitschrift »Kunststoffe«, 1952, H. 10, S. 291.