DE3146515A1

DE3146515A1 - Elektrisches bauelement mit radial angeordneten, zueinander parallelen stromzufuehrungsdraehten, das in einem kunststoffblock formvergossen eingeschlossen ist, und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3146515A1
Application number: DE19813146515
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. 8411 Reifenthal Schmid
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-11-24
Filing date: 1981-11-24
Publication date: 1983-06-01

Description

Elektrisches Bauelement mit radial angeordneten, zuein-
ander parallelen Stromzuführungsdrähten, das in einem Kunststoffblock formvergossen eingeschlossen ist, und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement mit radial angeordneten, zueinander parallelen Stromzuführungsdrähten, das zusammen mit Teilen dieser Stromzuführungsdrähte vollständig in einem ausgehärteten Kunststoffblock formvergossen eingeschlossen ist, aus dem die freien Teile der Stromzuführungsdrähte herausragen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelementes, bei dem in die der angestrebten äußeren Form des Kunststoffblockes angepaßten Gießmulden einer Gießform, die Öffnungen zur Aufnahme der herausragenden Teile der Stromzuführungsdrähte aufweist, eine Kunststoffolie durch Tiefziehtechnik eingelegt wird, danach in jede Mulde je ein Bauelement durch einen Fallschicht mittels Eindrückstempel mit den Stromzuführungsdrähten voraus, die dabei die Kunststoffolie durchstoßen, eingesetzt werden und dann in den Hohlraum zwischen Bauelement und Kunststoffolie in der Gießmulde aushärtbarer Kunststoff gefüllt und ausgehärtet wird, wonach die Bauelemente der Gießform entnommen werden.
Elektrische Bauelemente, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind insbesondere elektrische Kondensatoren mit einem Dielektrikum aus Kunststoffolie, vor- zugsweise in Schichtbauweise. Aber auch andere elektrische Bauelemente, wie z.B. elektrische Widerstände, Induktivitäten, Halbleiterbauelemente sind elektrische Bauelemente im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Elektrische Bauelemente der eingangs genannten Art sind beispielsweise beschrieben in dem Buch "Bauelemente, technische Erläuterungen und Kenndaten für Studierende" 2. Auflage, April 1977, herausgegeben von Siemens AG, Bereich Bauelemente. Auf Seite 451 dieses Buches ist erläutert, daß zur besseren Lösbarkeit im Lötbad - beim Einbau solcher elektrischer Bauelemente in gedruckte Schaltungen - die Kondensatoren im rechteckigen Kunststoffbecher bzw. Schichtkondensatoren mit Sunststoffumhüllung mit Abstandsfüßchen (AbstAndhaltern) versehen sind. Damit eignen sich diese Kondensatoren besonders fdr den Einsatz in Leiterplatten. Auf den Seiten 455, 461, 462 und 484 dieses Buches sind solche elektrische Bauelemente, in diesem Falle stets elektrische Eondensatoren, gezeigt. Die Abstandhalter können bei rechteckförmiger Kunststoffumhüllung als Füßchen auf der Grundfläche des Rechtecks an gegenUberliegenden Ecken oder auch in Form von Rippen, die quer zur längsrichtung der Grundfläche sich erstrecken, ausgebildet sein.
In der DE-OS 23 04 412 ist eine feuchtedichte Umhiillung für elektrische Bauelemente oder Bauelementekombinationen mit Anschlußdrähten beschrieben, die in die gleiche Richtung weisen, wobei die Umhüllung aus einer einstuckigen, tiefgezogenen, thermoplastischen Kunststoffolie und einem Abschluß aus einem härtbaren Vergußharz im Bereich der Ans chlußdrahte besteht. Die Anschlußdrahte ragen dabei durch den aus Vergußharz bestehenden Abschluß heraus.
Die feuchtedichte Umhüllung wird hergestellt, indem ein Halterahmen mit mehreren elektrischen Bauelementen oder Bauelementekombinationen bestückt wird, wobei die en Bauelemente bzw. Bauelementekombination auf Erhebungen gesteckt werden, welche auf dem Halterahmen vorhanden sind und die zur Vorformung des Vergußraumes dienen, wonach die Bauelemente bzw. Bauelementekombinationen anschließend in bekannter Weise mittels einer tiefgezogenen Kunststoffolie umhüllt werden. Danach werden die Vergußräume mit einem härtbaren Vergußharz ausgegossen.
In der DE-PS 28 30 472 ist ein Verfahren zum Umhüllen der Körper elektrischer Bauelemente, insbesondere von Kondensatoren, beschrieben. Die serienmäßige Umhüllung dieser elektrischen Bauelemente, die in einer Richtung weisende und voneinander beabstandet zumindestens annähernd parallel verlaufende radiale Anschlußdrähte aufweisen, geschieht dabei dadurch, daß die Bauelemente in eine Gießform mit einer Bodenschicht, die ein eingesteckte Anschlußdrähte dichtend gebendes weiches Material aufweist und die Anschlußdrähte halten, in der vorgesehenen Position in die Gießform eingeführt und dabei ihre Anschlußdrähte in die Bodenschicht eingedrückt werden, wobei die Gießform eine Mehrzahl von Gießnestern enthält und das Gießharz über die verbleibenden Öffnungen der Gießnester zugeführt und in der Gießform ausgehärtet ird. Die Anschlußdrähte werden durch eine Positioniervorrichtung in die in Bezug auf die Bodenschicht vorgesehene horizontale Lage gebracht und in einer senkrecht zur Bodenschicht verlaufenden Richtung in diese eingedrückt, die Bodenschicht ist von einer als weiches ab dichtendes Material dienenden Kunststoffolie gebildet, die durch die Anschlußdrähte der Bauelemente druchstoßen wird, die Anschlußdrähte werden unter der Kunststoffolie in eine seitliche Wahrung und exakte Halterung bis zu einem Höhenanschlag eingedrückt, eine reichlich bemessene Menge von Gießharz wird ohne genaue Dosierung auf die Gießform gebracht und durch einen Abstreifer in alle Gießnester verteilt, wonach die Aushärtung erfolgt.
Unterhalb der die Bodenschicht bildenden Kunststoffolie ist eine mit Sacklöchern zur seitlichen FUhrung und exakten Halterung der Anschlußdrähte versehene Platte angeordnet, und durch die Positioniervorrichtung werden die Anschlußdrähte der Bauelemente durch die Kunststoffolie hindurch in entsprechende Sacklöcher bis zum Anschlag auf dem Boden der Sackldcher eitgedrückt, wonach eine Gießform auf die mit einer Kunststoffolie bedeckten Platte aufgesetzt wird, die die seitlichen Wände der Gießnester bildet.
In der DE-PS 28 30 454 ist ein Verfahren zum Umhüllen der Körper elektrischer Bauelemente, insbesondere gondensatoren, beschrieben, bei dem die Bauelementekörper in einer Gießform mit mehreren Gießnestern untergebracht werden, bei dem das flüssige Gießharz von oben in die Gießform eingefüllt wird, die so ausgebildet ist, daß überflüssiges Gießharz abfließen kann, und bei dem dann das Gießharz gehärtet und schließlich das mit einer Umfüllung versehene Bauelement entformt wird, wobei Jeweils in ein Gießnest der Gießform ein Fülimaterial und Bauelementekörper eingebracht werden und das Gießharz so eingebracht wird, daß es das Füllmaterial durchtränkt.
Auch bei diesem Verfahren kann eine zweiteilige Gießform verwendet werden, die aus einer unteren, mit Öffnungen für die Aufnahme der Stromzuführungsdrähte versehenen Platte, einer darüber angeordneten Kunststoffolie und einer darüber angeordneten, mit die Gießnester bildenden Ausnehmungen versehenen Platte besteht. Die Stromzuführungsdrähte der Bauelemente sind in Löcher der unteren Platte eingesetzt und reichen bis zu einem dort vorgesehenen Anschlag. Auf diese Weise sind die Bauelementekörper in ihrer Lage fixiert. Die Anschlußdrähte haben eine Kunststoffolie durchstoßen, welche als Abdichtung gegen das Durchlaufen von Gießharz dient.
Die bekannten Bauelemente und die Verfahren zu ihrer Herstellung weisen, wie sich zwischenzeitlich herausgestellt hat, insofern Nachteile auf, als es Schwierigkeiten bereitet, die später aus der Kunststoffumhüllung, dem Kunststoffblock, herausragenden Teile der Stromzuführungsdrähte so in der Gießform zu Positionieren, daß sie mit Sicherheit in die in der eßform für die dafür vorgesehenen Öffnungen geraten. Insbesondere bei unterschiedlich großen elektrischen Bauelementen, die in einem Kunststoffblock gleicher äußerer Abmessung untergebracht werden sollen, kommt es zum Verkanten der Bauelemente. Die Positioniervorrichtung, die in diesen Fällen benutzt wird, besteht aus einem Fallschicht, durch den das Bauelement mit den Stromzuführungsdrähten voraus in die Gießmulde eingesetzt wird. Ein Eindrückstempel sorgt dafür, daß die Kunststoffolie von den Stromzuführungsdrähten durchstoßen wird. Wird nun das Bauelement im Fallschicht nicht exakt genau geführt, dann kommt es zum Verkanten der Bauelemente, so daß bei Betätigung des Eindrückstempels die Stromzuführungsdrähte die Kunststoffolie zwar durchstoßen, jedoch nicht in die vorgesehene Öffnungen geraten. Dies führt zu teilweise beträchtlichem Ausschluß, zumal es sich bei den elektrischen Bauelementen, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, um Massenprodukte handelt, die in sehr großen Stückzahlen (einige Millionen pro Monat) hergestellt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Bauelement der eingangs angegebenen Art anzugeben, das so ausgebildet ist, daß die erläuterten Schwierigkeiten nicht auftreten, und bei dem die Stromzueührungsdrähte exakt an den dafür vorgesehenen Stellen praktisch senkrecht aus der Grundfläche des Isolierstoffblockes herausragen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das elektrische Bauelement der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche des Kunststoffblockes, aus der die StromzufUhrungsdrähte herausragen, mit Erhebungen versehen ist, deren Höhe über der Mittellinie der Grundfläche am größten ist, daß die Stromzuffhrungsdrähte im Scheitel aus den Erhebungen herausragen und daß Abstandhalter auf der Grundfläche vorhanden sind.
Vorteilhafterweise sind die Erhebungen nur im Randbereich an der schmalen Seite der Grundfläche vorhanden und die Abstandhalter daran anschließend angeordnet.
Vorzugsweise sind die Erhebungen dachförmig mit dreieckigem Querschnitt, betrachtet in Richtung der Mittellinie der Grundfläche.
Andererseits ist es vorteilhaft, wenn die Erhebungen aus konkav gekrummten Flächen gebildet sind, die sich im Scheitel der Erhebung treffen.
Durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, daß die Bauelemente exakt aus dem Isolierstoffblock herausragende Stromzuführungsdrähte aufweisen, so daß sie ohne Schwierigkeiten in Leiterplatten gedruckter Schaltungen eingesetzt werden können. Die Abstandhalter sorgen nicht nur für eine gute Lötbarkeit, sondern auch für die eindeutige Auflage der Bauelemente auf der Leiterplatte, so daß ein Verkanten nicht möglich ist.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht in der besonders einfachen Herstellung, denn die Form der Erhebungen entspricht einem Trichter, der im Boden der Gießform angebracht ist.
Das Verfahren zur Herstellung solcher elektrischer Bauelemente, das eingangs angegeben ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bauelement beim Einsetzen mit Hilfe von trichterförmigen Verformungen im Boden der Gießmulde derart geführt wird9 daß die Teile der Stromzuführungsdrähte zwangsläufig über die Öffnungen zu deren Aufnahme gelangen und beim Durchstoßen der Kunststoffolie in die Öffnungen eintreten.
Das Einbringen der Tiefziehfolie in die Gießmulden der Gießform wird in Tiefziehtechnik vorgenommen und ist deshalb besonders einfach zu realisieren. Die trichterförmigen Teile im Boden der Gießform sorgen dafür, daß die Anschlußdrähte der Kondensatoren beim Bestückungsvorgang in die Position gleiten, in der sie durch die Tiefziehfolie gedrückt werden sollen, damit sie einwandfrei in die dafür vorgesehene Öffnungen gelangen können.
Diese Lage wird bis zum Abschluß des Bestückungsvorganges der Gießform beibehalten.
Durch die vorliegende Erfindung wird nicht nur das Verkanten der Bauelemente in der Gießform vermieden, sondern es wird auch erreicht, daß im Falle des Durchstoßens der Kunststoffolie von der Senkrechten abweichende Lagen der Stromzufuhrungsdrähte nicht auftreten.
Dieses als "Außermittigkeit" bezeichnete Fehlermerkmal ist bei den bekannten Kondensatoren aufgetreten, obwohl solche Kondensatoren nicht unbedingt als unbrauchbar zu bezeichnen sind, weil dennoch eine Verwendung in Leiterplatten in gewissen Fällen möglich ist.
Man hat schon versucht, hier eine gewisse Abhilfe zu schaffen, indem (vgl. DE-PS 28 30 472) eine mit Sacklöchern zur seitlichen Führung und exakten Halterung der Anschlußdrähte versehene Platte, die unter einer die Bodenschicht bildenden Kunststoffolie angeordnet wird, mit angeformten Gießnestern versehen ist, wobei die Öffnungen eine Verbreiterung in ihrem oberen Bereich aufweisen, um die Positionierung zu erleichtern, Da aber die die Bodenschicht bildende Kunststoffolie über dieser Verbreiterung ebenflächig verläuft, tritt auch hier der Nachteil auf, daß ein Verkanten der Bauelemente beim Bestücken der Gießform nicht zwingend ausgeschlossen werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Bauelement in perspektivischer Darstellung; Fig. 2, 3 und 4 den Ablauf des Herstellungsverfahrens und Fig. 5 eine andere Form der Ausbildung des Bodens der Gießform, die zu konkav gekrümmten Flächen der Erhebungen führt.
In Fig. 1 ist mit 1 das elektrische Bauelement bezeichnet, das hier nur schematisch und gestrichelt dargestellt ist. Die Anschlußdrähte 2 und 3 sind an den Stirnseiten des elektrischen Bauelementes befestigt, wobei die Teile 4 und 5 innerhalb des Kunststoffblockes 6 sich befinden.
Die Teile 7 und 8 der Anschlußdrähte 2 und 3 ragen aus der Grundfläche 9 des Kunststoffblockes 6 heraus. Die Grundfläche 9 des Kunststoffblockes 6 ist mit Erhebungen 10 und 11 versehen, die hier gewissermaßen dachförmig, d.h. mit dreieckigem Querschnitt in Richtung der Mittellinie M der Grundfläche 9 ausgebildet sind. Die Höhe h der Erhebungen 10 und 11 ist über der Mittellinie M der Grundfläche 9 am größten. Die Erhebungen 10 und 11 sind hier nur im Randbereich an der schmalen Seite der Grundfläche 9 vorhanden, und die Abstandhalter 12 und 13 sind ttelbar daran anschließend angeordnet. Die Stromzuführungsdrähte 2 und 3 rag@n im Scheitel S aus den Erhebungen 10 und 11 heraus.
Für die Herstellung der Bauelemente gemäß der Erfindung wird eine mit Gießmulden 14 versehene Gießform 15 verwendet, die Öffnungen 16 zur Aufnahme der aus dem Kunststoffblock 6 herausragenden Teile 7 und 8 der Stromzuführungsdrähte 2 und 3 enthält. In den Randbereichen der Gießmulden 14 weist der Boden trichterförmige Verformungen 20 auf. Durch Tiefziehtechnik ist eine Kunststoffolie 17 in die Gießmulden eingelegt. Diese Kunststoffolie 17 schließt die Öffnungen 16 ab.
In Fig. 3 ist dargestellt, daß das Bauelement 1 mit seinen Anschlußdrähten 2 durch den Fallschacht 18 der Positioniervorrichtung in die mit der Folie 17 ausgekleidete Gießmulde 14 eingeführt wird. Der EindrAckstempel 19 sorgt dafür, wie in Fig. 4 gezeigt ist, daß der Stromzuführungsdraht 2 die Kunststoffolie 17 durchstößt und in die Öffnung 16 hineingerät.
In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform der trichterförmigen Verformung gezeigt, nämlich in der Weise, daß konvex gewölbte Teile 21 vorhanden sind, die beim fertigen Bauelement zu entsprechend konkav geformten Flächen der Erhebungen 10 und 11 führen.
5 Patentansprüche, 5 Figuren.

Claims

Patentansprüche 1. Elektrisches Bauelement (1) mit radial angeordneten, zieinander parallelen Stromzuführungsdrähten (2, 3) des zusammen mit Teilen (4, 5) dieser Stromzuführungsdrähte vollständig in einem ausgehärteten Kunststoffblock (6) formvergossen eingeschlossen ist, aus dem die freien Teile (7, 8) der Stromzuführungsdrähte (2, 3) herausragen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Grundfläche (9) des Kunststoffblockes (6), aus der die Stromzuführungsdrähte (2, 3) herausragen, mit Erhebungen (10, 11) versehen ist, deren Höhe (h) über der Mittellinie (M) der Grundfläche (9) am größten ist, daß die Stromzuführungsdrähte (2, 3) im Scheitel (S) aus den Erhebungen (10, 11) herausragen und daß Abstandhalter (12, 13) auf der Grundfläche (9) vorhanden sind.
2. Elekktrisches Bauelement nach Anspruch 1, d a d u r e h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Erhebungen (10, 11) nur im Randbereich an der schmalen Seite der Grundfläche (9) vorhanden sind und die Abstandhalter (12, 13) daran anschließend angeordnet sind.
3. Elektrisches Bauelement nach den Ansprüchen 1 oder 2, d a U u r 9 h g e k e n n Z e i c h n e t , daß die Erhebungen (10, 11) dachförmig mit dreieckigem Querschnitt sind.
4. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c Ç g e k e n n z e i c h n e t , daß die Erhebungen (10, 11) aus konkav gekrümmten Flächen gebildet sind, die im Scheitel (S) zusammentreffen.
5. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem in die der angestrebten äußeren Form des Kunststoffblockes (6) angepaßten Gießmulden (14) einer GieBform (ins), die Öffnungen (16) zur Aufnahme der Teile (7, 8) der Stromzufuhrngsdrähte (2, 3) aufweist, eine Kunststoffolie (17) durch Tiefziehtechnik eingelegt wird, danach in Jede Mulde (14) ein Bauelement (1) durch einen Fallschacht (18) mittels Eindrückstempel (19) mit den Stromzuflihrungsdrähten (2, 3) voraus, die dabei die Xunststoffolie (17) durchstoßen, eingesetzt werden, und dann in den Hohlraum zwischen Bauelement (1) und Kunststoffolie (17) in der Gießmulde (14) aushärtbarer Kunststoff gefüllt und dieser Kunststoff ausgehärtet wird, wonach die Bauelemente der Gießform entnommen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Jedes Bauelement (1) beim Einsetzen mit Hilfe von trichterförmigen Verformungen (20) im Boden der Gießmulde (14) derart geführt wird, daß die Teile (7, 8) der Stromzuführungsdrähte (2, 3) zwangsläufig über die Öffnungen (16) zu deren Aufnahme gelangen und beim Durchstoßen der Kunststoffolie (17) in die Öffnungen (16) eintreten.