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Verfahren zum teilweisen Vergießen von Bauelementen
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und mehrteiliges Gehäuse zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum teilweisen Vergießen von Bauelementen in einem Gehäuse
mittels einer Vergußmasse.
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Wenn in einem Gehäuse zusätzlich zu elektronischen Bauelementen auch
elektromechanische Bauelemente enthalten sind, muß dafür Sorge getragen werden,
daß die Vergußmasse, die dem Isolieren und Haltern der elektronischen Bauelemente
dient, nicht auch in das elektromechanische Bauelement eindringt und dieses zerstört
Bei explosionsgeschützten Betriebsmitteln, bei denen häufig elektromechanische und
elektronische Bauelemente gemeinsam druckfest gekapselt sind, muß die Vergußmasse
gleichzeitig einen druckfesten Verschluß des Gehäuses bilden, wobei auch die obengenannte
Bedingung eingehalten werden muß.
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Hierzu ist es bekannt, in dem Gehäuse zwischen den elektronischen
und den elektromechanischen Bauelementen Abschottungen vorzusehen, die ein Durchfließen
der Vergußmasse zu den elektromechanischen Bauelementen verhindern sollen , was
jedoch die Montage- und Herstellungskosten erhöht und keineswegs immer zufriedenstellend
arbeitet. Immer wieder durchlaufende Vergußmasse macht die elektromechanischen Bauelemente
unbrauchbar und sorgt so für einen verhältnismäßig hohen Produktionsausschuß.
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Es ist weiterhin bekannt, die zu vergießenden Gehäuse mit der Montageöffnung
für die elektronischen Bauelemente nach unten auf eine Platte fest aufzudrücken
und von oben her teilweise mit Vergußmasse zu füllen Das Verfahren hat aber den
Nachteil, daß die Gehäuse bis zum Aushärten der Vergußmasse in der Gießeinrichtung
verbleiben müssen, womit sich wiederum die Herstellungskosten erhöhen.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum teilweisen
Vergießen von Gehäusen zu schaffen, bei dem keine Abschottungen innerhalb des Gehäuses
erforderlich sind und bei dem die zu vergießenden Gehäuse auch nicht zum Aushärten
der Vergußmasse. in der Gießvorrichtung verbleiben müssen. Ferner ist es Aufgabe
der Erfindung, ein für die Durchführung des Verfahrens geeignetes Gehäuse zu schaffen.
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Das Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Hauptanspruches gekennzeichnet, während das zur Durchführung geeignete
Gehäuse durch die Merkmale des Anspruches 6 gekennzechnet ist.
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Das Verfahren weist den Vorteil auf, daß der Bereich, in den die Vergußmasse
beim Einfüllen vordringt, genau vorherzusehen ist, ohne daß kostenintensive und
unzuverlässige Dichtungen vorgesehen werden müssen. Außerdem kann das vergossene
Gehäuse, auch wenn die Vergußmasse noch nicht ausgehärtet ist, bereits aus der Vergießeinrichtung
entnommen werden.
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Wenn. über die ,Außenabmessungen des fertigen vergossenen Gehäuses
keine Angußöffnungen hervorstehen dürfen, bzw.
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in dem Gehäuseinneren keine Angußöffnung vorgesehen werden kann, ist
es zweckmäßig, den Deckel bereits vor dem Einsetzen des Gehäuses wenigstens teilweise
mit Vergußmasse zu füllen.
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Um zu verhindern, daß bei eventuell zu groß bemessener Menge der Vergußmasse
der Füllstand in dem Gehäuse un-.
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zulässig hoch wird, kann die Höhe des Deckelrandes derart gewählt
werden, daß sie der Höhe des Füllstandes der Vergußmasse entspricht, so daß ein
zuviel an Vergußmasse nach außen überlaufen kann.
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Sehr einfache Konstruktionsverhältnisse für das Gehäuse ergeben sich,
wenn die Gestalt des Deckelrandes derart gewählt wird, daß an wenigstens einer Stelle
ein eine Angußöffnung bildender Spalt zwischen dem Deckelrand und dem Gehäuse entsteht,
wobei zwischen dem Spalt und dem Inneren des Gehäuses eine strömungsmäßige Verbindung
besteht. Hierdurch ist es möglich, den Deckel bereits auf das Gehäuse aufzusetzen
und seitlich zwischen dem Gehäuse und dem Deckel die Vergußmasse einzufüllen.
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Um die mechanische Verbindung zwischen der Vergußmasse und dem Gehäuse
einerseits und der Vergußmasse und dem Deckel andererseits zu verbessern, können
an dem Gehäuse und/oder dem Deckel Hinterschneidungen vorgesehen werden.
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Damit beim Vergießen die Vergußmasse in die entsprechenden Bereiche
innerhalb des Gehäuses läuft, weist da.s Gehäuse wenigstens eine innerhalb des Deckels
befindliche öffnung auf, durch die hindurch die Vergußmasse eindringt, wobei der
Deckel wannenartig ausgebildet ist und zusammen mit dem Gehäuse eine in sich abgeschlossene,
vollständige Gießform bildet.
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Je nach der Kontur des Hohlraumes in dem Gehäuse ist es unter UmstäNden
günstig, in dem Gehäuse Entlüftungs örfnungen oder Steiger vorzusehen, damit die
Vergußmasse
alle vorgesehenen Hohlräume entsprechend ausfüllen kann.
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Bei explosionsgeschützten Betriebsmitteln kann die Entlüftungsöffnung
durch einen zünddurchschlagssicheren Spalt eines Betätigungselementes oder eine
Prüföffnung gebildet sein.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein gemäß der Erfindung zu vergießendes Gehäuse für
elektronische Bauelemente, geschnitten entlang der Linie I-I nach Fig. 2 in einer
Seitenansicht, Fig. 2 das Gehäuse nach Fig. 1 in einer Draufsicht, Fig. 3 einen
Teil des Gehäuses nach Fig. 1, geschnitten entlang der Linie 111-111 nach Fig. 2
in einer Seitenansicht und Fig. 4 ein gemäß der Erfindung vergossenes Gehäuse mit
einem explosionsgeschützten Schalter in einem Längsschnitt,ähnlich dem Schnitt nach
Fig. 1 in einer Seitenansicht.
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Das beispielsweise für den Einbau in Steuerkästen vorgesehene und
in Fig. 1 veranschaulichte Gehäuse 1 weist einen oberen Anschlußraum 2 sowie eine
durch eine Trennwand 3 abgeteilte darunterliegende Kammer 4 auf, die nach unten
offen ist. In der Kammer 4 stecken auf einer gedruckten Schaltungsplatte 5 angeordnete
elektronische Bauelemente, wie eine Sicherung 6, ein Widerstand 7 und ein Transformator
8, die insgesamt bis zum Erhärten - der einzufüllenden Vergußmasse durch die Leiterplatte
5 mechanisch zusammengehalten sind.
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Die elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 5 und in dem
Anschlußraum 2 angeordneten Anschlußklemmen 9, 10, 11 und 12 erfolgt mittels Anschlußfahnen
13, die in entsprechenden Bohrungen 14d sitzen, die die Trennwand 3 zwischen dem
Anschlußraum 2 und der Kammer 4 von oben nach unten durchsetzen.
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Von unten her ist auf das Gehäuse 1 ein wannenartiger Deckel 15 aufgeschoben,
der mit seinem Rand 16 das Gehäuse 1 bis zu einer vorbestimten Höhe vollständig
umschließt und und auf diese Weise die Kammer 4 nach unten vollständig abschließt.
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Der Deckelrand 16 steht, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, an zwei bezüglich
dem Gehäuse 1 gegenüberliegenden Seiten flanschartig ab, so daß in diesen Bereichen-
zwischen dem Gehäuse 1 und dem Deckelrand 16 nach oben offene öffnungen 17 und 18
entstehen, die strömungsmäßig mit der Kammer 4 im Inneren des Gehäuses 1 verbunden
sind. In den flanschartigen Ausbuchtungen des Randes 16 können Befestigungs bohrungen
19 und 20 vorgesehen sein.
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Die strömungsmäßige Verbindung zwischen den Angußöffnungen 17 und
18 und der Kammer 4 kann durch seitliche Ausnehmungen in dem Gehäuse 1 in dem Bereich
des Deckelrandes zustandekommen oder dadurch erfolgen, daß zwischen dem Gehäuse
1 und dem Boden 21 des Deckels 15 ein Spalt freibleibt, beispielsweise im das Gehäuse
1 auf am Deckelrand 16 angeordneten Anschlägen aufsteht.
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Zum Vergießen der Bauelemente 6, 7, 8 in dem Gehäuse 1 nach Fig. 1
wird zunächst die fertigbestückte Leiterplatte 5 in die Kammer 4 des Gehäuses 1
eingeführt und mit den in den Bohrungen 14a bis 14c steckenden Anschlußfahnen 13
elektrisch und mechanisch, beispielsweise durch Verlöten, verbunden. Danach wird
das so vorbereitete Gehäuse 1 von oben in den wannenartigen Deckel 15 gesteckt,
der nunmehr durch eine der Angußöffnungen 17 oder 18 mit Vergußmasse gefüllt wird,
die entsprechend
dem Prinzip der kommunizierenden Röhren im Inneren
der Kammer 4 aufsteigt und bis zur Einfülihöhe alle Bauelemente umschließt.
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Wenn die Kontaktfahnen 13 mit ausreichendem Spiel in den zugehörigen
Bohrungen 14a bis 14c sitzen, wirken diese Bohrungen 1 4a bis 14c als Entlüftungso#ffnungen
oder Steiger, so die eingefüllte und fldssige Vergußmasse ohne weiteres in den Bohrungen
14a bis 14c aufsteigen kann und auch die Kontaktfahnen 13 in dem Gehäuse 1 fixiert.
Damit die Füllung der Kammer 4 durch die Vergußmasse nicht unter Umständen wegen
komprimierter Luft behindert wird, kann es unter Umständen zweckmäßig sein, weitere
Steiger anzubringen, die in entsprechend geeigneter Höhe innerhalb der Kammer 4
enden. Außerdem ist sichergestellt, daß bei explosionsgeschützten Betriebsmitteln
die Kontaktfahnen 13 in ausreichender Länge von der Vergußmasse umhüllt und in dem
Gehäuse fixiert sind.
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Anstatt die Kammer 4 über die Angußöffnungen 17 und 18 mit der Vergußmasse
zu füllen, ist es auch möglich, den wannenartigen Deckel 15 vor dem Einsetzen des
vorbereiteten Gehäuses 1 teilweise mit Vergußmasse zu füllen, die dann beim Einsetzen
des Gehäuses 1 entsprechend in der Kammer 4 nach oben steigt und die zu vergießenden
Bauelemente umschließt. Wenn dieses Verfahren verwendet wird, ist es nicht notwendig,
daß der Deckelrand 16 über die äußere Kontur des Gehäuses 1 hinaussteht, um eine
nach oben offene Angußöffnung zu bilden.
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Es ist ersichtlich, daß durch das Verfahren die Füllhöhe der Kammer
4 auch ohne die Verwendung von eventuellen Dichtungsmitteln zwangsläufig begrenzt
ist und sichergestellt ist, daß die Vergußmasse nicht weiter als erwünscht
in
der Kammer 4 aufsteigt bzw. diese füllt. Beispielsweise kann die Vergußmasse nicht
in den Anschlußraum eindringen, obwohl die Bohrungen 14a bis 14c eine flüssigkeitsdurchlässige
Verbindung zwischen der Kammer 4 und dem Anschlußraum 2 besteht. Außerdem kann das
mit dem Deckel 15 versehene und vergossene Gehäuse 1 sofort aus der Gießeinrichtung
entnommen werden, noch ehe die Vergußmasse erstarrt ist.
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Um die mechanische Festigkeit zwischen der Vergußmasse und dem Deckel
15 einerseits und der Vergußmasse und dem Gehäuse 1 andererseits zu erhöhen, können
an dem Gehäuse 1 und dem Deckel 15 Hinterschneidungen 30 und 31 vorgesehen sein,
wie sie in den Fig. 2 und 3 ersichtlich sind.
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Zur Erhöhung der Festigkeit können bei Kammern mit großem Querschnitt
vor dem Einsetzen des vorbereiteten Gehäuses 1 in den Deckel 15 Geflechte aus Metall
oder organischen bzw. anderen anorganischen Materialien eingelegt werden, die dann
ebenfalls.
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von der Vergußmasse umschlossen und festgelegt werden.
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Wenn das Gehäuse 1 zusammen mit den darin untergebrachten Einbauten
ein explosionsgeschütztes Betriebsmittel in der Schutzart Druckfeste Kapselung darstellt,
weist die Trennwand 3 eine Prüföffnung 32 auf, die beim Vergießen ebenfalls als
Entlüftungsöffnung wirkt und bei dem Gießvei fahren frei von Vergußmasse bleibt.
Nachdem die Vergußmasse ausgehärtet ist, kann über-die Prüföffnung 32 der in der
Kammer 4 verbliebene Hohlraum auf Druckfestigkeit geprüft werden, woraufhin dann
die Prüföffnung 32 mit einer entsprechenden eingeklebten Schraube bleibend verschlossen
wird und das Gehäuse einen druckfesten gekapselten Raum enthält.
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In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei
dem ein Schalter 40, angeordnet in der Kammer 4 des Gehäuses 1, explosionsgeschützt
in der Schutzart Druckfeste Kapselung ausgeführt ist.
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Der Druckschalter 40 enthält in einem eigenen Schalter gehäuse 41
angeordnete, feststehende Kontakte 42, die über zugehörige Anschlußfahnen 43 mit
Leiterbahnen der gedruckten Schaltungsplatte 5 elektrisch verbunden sind.
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Innerhalb des Schaltergehäuses 41 befindet sich zwischen den feststehenden
Kontakten eine durch eine Feder 44 in eine Endlage vorgespannte,bewegliche Kontaktbrücke
45, die je nach ihrer Lage unterschiedliche Kontakte 42 elektrisch miteinander verbindet.
Zur Betätigung der Kontaktbrücke 45 sitzt in einer Öffnung des Schaltergehäuses
41 ein Schalterstößel 46, der seinerseits über einen in einer Bohrung 47 der Trennwand
3 sitzenden und axial verschieblichen Stößel 48 zu betätigen ist. Der Stößel 48
bildet zusammen mit der Bohrung 47 einen zünddurchschlagssicheren Spalt.
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Im übrigen entspricht der Aufbau des Gehäuses 1 nach Fig. 4 dem Ausführungsbeispiel
nach den Fig. 1 und 2, weshalb hier gleiche Bezugszahlen entsprechende# Gegenstände
kennzeichnen; eine Beschreibung ist insofern überflüssig.
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Zum hermetischen Verschließen der Zugangsöffnung, über die der Schalter
40 von unten her in die Kammer 4 bei der Montage eingeführt wurde, wird der unter
dem Schalter 40 befindliche Raum mit einer Vergußmasse gefüllt, so daß sich der
Schalter 40 dann in einer druckfesten Kapsel befindet, die nurmehr über den zünddurchschlagssicheren
Spalt zwischen dem Stößel 48 und der Bohrung 47 belüftet ist.
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Zum Vergießen wird gemäß dem Verfahren das mit dem Schalter 40 versehene,
fertig vorbereitete Gehäuse 1 von oben her in den wannenartigen Deckel 15 gesteckt,
der nunmehr von oben her durch eine der Angußöffnungen 17 oder 18, wie sie aus Fig.
2 ersichtlich sind, mit Vergußmasse gefüllt wird. Die Vergußmasse steigt innerhalb
des wannenartigen Deckels 15 auf, wobei die Einfüllhöhe durch den Rand 16 des annenartigen
Deckels begrenzt ist, da dieser bei weiterem Einfüllen von Vergußmasse einfach überläuft.
Die Oberfläche der eingefüllten Vergußmasse ist in Fig. 4 durch eine Linie 50 dargestellt.
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Die Entlüftung der Kammer 4 beim Einfüllen der Vergußmasse erfolgt
durch den zünddurchschlagssicheren Spalt, so daß zusätzliche Entlüftungsöffnungen
in dem Gehäuse 1 nicht erforderlich sind.