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Elektrisches Bauelement, das zentriert und justiert in
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einem Gehäuse untergebracht ist Die Erfindung betrifft ein elektrisches
Bauelement, das zentriert und justiert in einem Gehäuse in Form eines mit einer
Öffnung versehenen Bechers mit rechteckigem Querschnitt untergebracht ist, Stromzuführungsdrähte
aufweist, die aus der Öffnung des Bechers in gleicher Richtung herausragen (radiale
Bedrahtung), und in dem Becher mit ausgehärtetem Vergußmaterial festgelegt ist.
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Elektrische Bauelemente, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht,
sliid insbesondere elektrische Kondensatoren mit einem Dielektrikum aus Kunststoffolie,
vorzugsweise in Schichtbauweise. Aber auch andere elektrische Bauelemente, wie z.
B. elektrische Widerstände, Induktivitäten und Halbleiterbauelemente sind elektrische
Bauelemente im Sinne der vorliegenden Erfindung.
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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 #51 dieses Buches ist erläutert, daß zur besseren Lötbarkeit im Lötbad
- bei Einbau solcher elektrischer Bauelemente in gedruckte Schaltungen - die Kondensatoren
im rechteckigen Kunststoffbecher eingebaut sind. Auf den Seiten 455, 461, 462 und
484 dieses Buches sind solche elektrischen Bauelemente, in diesem Fall stets elektrische
Kondensatoren, gezeigt.
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In der DE-A1 23 04 412 ist eine feuchtedichte Umhüllung für elektrische
Bauelemente oder Bauelementekombinationen mit Anschlußdrähten beschrieben, die in
die gleiche Richtung weisen, wobei die Umhüllung aus einer einstückigen, tiefgezogenen,
thermoplastischen Kunststoffolie und einem Abschluß aus einem härtbaren Vergußharz
im Bereich der Anschlußdrähte besteht. Die Anschlußdrähte 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 Bauelemente bzw. Bauelementekombinationen 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 Kunststofffolie umhüllt werden. Danach
werden die Vergußräuma mit einem härtbaren Vergußharz ausgegossen.
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In der DE-C3 28 30 #72 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 zumindest annähernd parallel verlaufende radiale Anschlußdrähte aufweisen,
geschieht dabei dadurch, daß die Bauelemente in eine Gießform mit einer Bodenschicht,
die ein eingesteckte Anschlußdrähte dichtend umgebendes 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 Gleßnestern enthält und das Gießharz über die verbleibenden
Öffnungen der Gießnester zugeführt und in der Gießform ausgehärtet wird. Die Bauelemente
werden zuerst in die erforderliche Lage zueinander gebracht.
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Dann wird eine tiefziehbare Kunststoffolie von der Seite der Anschlußdrähte
her um die Bauelemente herumgezogen, so daß die noch warme bzw. plastische Folie
durch eine mit einen elastischen Material belegte Stempelplatte entlang der Anschlußdrähte
gegen die Bauelemente gedrückt wird und daß die so umzogenen Bauelemente auf die
mit Sacklöchern, die zur seitlichen Führung und exakten Halterung der Anschlußdrähte
dienen, versehene Platte aufgesetzt und vergossen werden.
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In der DE-C3 28 30 454 ist ein Verfahren zum Umhüllen der Körper elektrischer
Bauelemente, insbesondere Kondensatoren, 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 Umhüllung versehene Bauelement entformt wird, wobei jeweils in ein
Gießnest der Gießform ein Füllmaterial und Bauelementekörper eingebracht werden
und das Gießharz so eingebracht wird, daß es das Füllmaterial durchtränkt.
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Auch bei diesem Verfahren kann eine zweiteilige Gießform verwendet
werden, die aus einer unteren, mit Öffnungen für die Aufnahme der Stromzuführungadrähte
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 bekannten Bauelemente und die Verfahren zu
ihrer Herstellung bereiten, wie sich zwischenzeitlich herausgestellt hat, Schwierigkeiten,
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 Gießform 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 Fallschacht,
durch den das Bauelement mit den Stromzuführungsdrähten voraus in die Gießmulde
eingesetzt wird. Ein Eindruckstempel sorgt dafür, daß die Kunststoffolie von den
Stromzuführungsdrähten durchstoßen wird. Wird nun das Bauelement im Fallschacht
nicht exakt genau geführt, dann kommt es zum Verkanten der Bauelemente, so daß bei
Betätigung des Eindruckstempels die Stromzuführungsdrähte die Kunststofffolie zwar
durchstoßen, jedoch nicht in die vorgesehenen Öffnungen geraten. Dies führt zu teilweise
beträchtlichem Ausschuß, 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.
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In der deutschen Patentanmeldung P 31 12 906.4 vom 31.03.81 und in
der als Zusatz hierzu am 14.08.81 eingereichten deutschen Patentanmeldung 31 32
243.3 ist ein elektrisches Bauelement beschrieben, das zentriert und justiert in
einem Gehäuse in Form eines Bechers mit rechteckigem Querschnitt untergebracht und
mit ausgehärtetem Vergußmaterial festgelegt ist, Stromzuführungsdrähte aufweist,
die aus der Öffnung des Bechers in gleicher Richtung herausragen (radiale Bedrahtung)
und bei dem der Becher wenigstens
an zwei gegenüberliegenden Seiten,
insbesondere an den gegenüberliegenden schmalen Seiten, mit einstückig angeformten
Laschen aus dem gleichen Material versehen ist und diese Laschen in das Innere des
Bechers umgebogen sind, durch ihre Federkraft das Bauelement klemmend halten und
beim Vergießen mit Vergußmaterial und Aushärten desselben als Zentrierung und Justierung
für das Bauelement dienen.
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Die Laschen können auch V-förmig geformt sein, so daß sie Rinnen bilden,
in denen die Stromzuführungsdrähte des Bauelements eingeführt sind. Die vorliegende
Erfindung unterscheidet sich hiervon, daß keine zusätzlich an den Becher anzuformende
Laschen erforderlich sind.
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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 Stromzuführungsdrähte exakt an
den dafür vorgesehenen Stellen praktisch senkrecht aus dem das Bauelement umgebenden
rechteckförmigen Becher herausragen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist das elektrische Bauelement der eingangs
angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Becher an wenigstens
zwei gegenüberliegenden Seiten, insbesondere an den gegenüberliegenden langen Seiten,
derart nach innen eine Wölbung bildend verformt ist, daß diese Seiten durch ihre
Federkraft das Bauelement klemmend halten und beim Vergießen mit Vergußmaterial
und Aushärten desselben als Zentrierung und Justierung für das Bauelement dienen.
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Der als Gehäuse dienende Becher gehört praktisch mit zum elektrischen
Bauelement, weil durch ihn die elektrischen Eigenschaften des Bauelementes beibehalten
werden, indem Einflüsse aus der Umgebung (Feuchtigkeit, Verschmutzung usw.) abgehalten
werden.
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Die Ausgestaltung des Bechers des elektrischen Bauelementes gemäß
der Erfindung gewährleistet, daß die bei den bekannten Ausführungen auftretenden
Schwierigkeiten vermieden werden und darüberhinaus die der Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe in befriedigender Weise gelöst wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Abmessungen von Bauelement
und Becher derart aufeinander abgestimmt, daß der Abstand zwischen den nach innen
gewölbten Seitenflächen des leeren Bechers geringfügig kleiner ist als die Dicke
des Bauelementes Dadurch wird eine besonders gute Klemmung des Bauelementes im Becher
erreicht.
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Vorteilhafterweise ist der nichtbestückte Becher in seiner Breite
um das maximal auftretende Aufweitungsmaß kleiner, d. h. daß bei der oberen Toleranzgrenze
der Bauelementdicke die Außenwände des. bestückten Bechers plan sind.
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Es ist auch möglich, und liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung,
daß die Wölbung der Becherlängsseiten vom Becherboden beginnend zunimmt, ein Maximum
erreicht und zur Becheröffnung hin abnimmt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
die Becheröffnung so ausgeführt, daß sie als Führungstrichter für das einzusetzende
Bauelement wirkt.
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Die Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Verschieben des Bauelementes
wird durch Aufrauhen des Becherinneren und/ oder des eingesetzten Bauelements erhöht.
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Die Herstellung der Wölbung der Längsseiten erfolgt vorteilhafterweise
aus einem quaderförmigen Becher mittels Temperatr- und Druckeinwirkung. Zum Einsetzen
des Bauelements in den Becher wird dieser durch nach außen
ziehende
Kräfte an den Längsseiten und/oder durch Druck von außen auf die Schmalseiten vorübergehend
in der Breite erweitert.
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Durch die voliegende Erfindung wird die ihr zugrunde liegende Aufgabe
in vorteilhafter Weise gelöst und eine Zentrierung und Justierung für das Bauelement
erreicht.
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Ferner wird erreicht, daß die einfachste Form eines als Gehäuse dienenden
Bechers, also ohne Laschen, ohne Zentrierrippen und ohne anderweitige Einführungshilfen
am Becher Verwendung findet.
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Weiterhin wird erreicht, daß die Stromzuführungsdrähte des Bauelements
ebenfalls ohne zusätzliche Hilfsmittel -wie Laschen, Führungsrippen - im gleichen
Abstand von den gegenüberliegenden Längsseiten, wenn die Wölbungen an den Längsseiten
sind, aus dem Becher herausragen. Hierbei versteht es sich von selbst, daß die Federwirkungen
der Wölbungen der beiden Seiten nahezu gleich sein müssen.
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Dies wird durch die Auswahl des Materials und eine entsprechende Zuordnung
der Wanddicke erreicht.
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Nicht zuletzt ist das Einführen des Bauelements in den Becher vereinfacht,
weil die Abmessungen ein Aufweiten der Becheröffnung über die Querschnittsabmessungen
des Bauelements hinaus erlauben und deshalb das Bauelement ohne zusätzlich wirkende
Zentriervorrichtung in den aufgeweiteten Becher in einfacher Weise eingeführt wird,
wobei es dabei auf eine bereits von vorneherein festgelegte Zentrierung nicht ankommt.
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Zur Erläuterung der Erfindung wird diese anhand der beigefügten Figuren
näher beschrieben.
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Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt eines
elektrischen Bauelements, Fig. 2 einen Schnitt II-II der Fig. 1, wobei das eingesetzte
Bauelement 1 nicht geschnitten dargestellt ist, Fig. 3 einen leeren rechteckförmigen
Becher im Schnitt, Fig. 4 den leeren Becher gemäß Fig. 3 geschnitten nach IV-IV,
mit übertrieben dargestellter Wölbung, Fig. 5 eine Draufsicht auf den leeren Becher
gemäß Fig.3 und Fig. 4 und Fig. 6 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform
des leeren Bechers mit übertrieben dargestellter Wölbung der Seitenflächen.
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In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In Fig. 1 ist das elektrische Bauelement 1, das an seinen Stirnseiten
Metallschichten 2 und 3 aufweist, mit Stromz.uführungsdrähten 14 und 5 versehen,
die an den Metallschichten 2 und 3 vorzugsweise durch Löten befestigt sind Die Stromzuführungsdrähte
14 und 5 ragen in gleicher Richtung aus der Öffnung 6 des rechteckförmigen Bechers
7 heraus, in welchem das Bauelement 1 eingesetzt ist. Der zwischen dem Becher 7
und dem Bauelement 1 samt den Stromzuführungs drähten 14 und 5 verbliebene Hohlraum
ist mit Vergußmasse 8 ausgefüllt, die ausgehärtet ist.
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Fig. 2 zeigt einen rechteckförmigen Becher 7, in dem das Bauelement
1 mit den Anschlußdrähten 4 und 5 durch die Öffnung 6 des Bechers 7 eingesetzt ist
und mit Vergußmasse 8 vergossen, die ausgehärtet ist. Das zentriert und justiert
eingesetzte Bauelement 1 wird durch die Federkraft der langen Seiten 9 und 10 des
Bechers 7 längs der Berührungsflächen 11 und 12 zwischen Bauelement 1 und Becher
7 gehalten. Dabei können die Berührungsflächen 11
und 12 des Bauelements
1 und/oder des Bechers 7, zur Erhöhung der Reibung, aufgerauht sein.
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Die Abmessungen des Bechers 7 sind so bemessen, daß bei der oberen
Toleranzgrenze der Bauelementedicke 23 die Becheraußenwände 24 und 25 plan sind.
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In Fig. 3 ist ein leerer rechteckförmiger Becher 7 mit einer Öffnung
6 im Schnitt dargestellt.
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Die Fig. 14 zeigt den leeren rechteckförmigen Becher 7 mit einer Öffnung
6 und den bei 13 und 14 gewölbten langen Seiten 9 und 10, die auf den Innenflächen
11 und 12 des Bechers 7 zwecks Vergrößerung der Reibung bei eingesetztem Bauelement
aufgerauht sein können.
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Fig. 5 zeigt die Draufsicht auf die Becheröffnung 6 des leeren rechteckförmigen
Bechers mit den gewölbten langen Seiten 9 und 10, die auf den Innenflächen 11 und
12 aufgerauht sein können. Die vorübergehende Erweiterung des Bechers zum Einsetzen
des Bauelements kann durch an den Längsseiten 9, 10 nach außen ziehende Kräfte gemäß
den Pfeilen 15 und/oder durch Druck gemäß den Pfeilen 16 von außen auf die Schmalseiten
17 und 18 des Bechers erfolgen.
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In Fig. 6 ist eine weItere Ausführung des rechteckförmigen Bechers
7 mit einer Öffnung 6 dargestellt. Die Wölbung der Becherlängsseiten 9 und 10 beginnt
am Becherboden 19 und nimmt bis zu einem Maximum 20 und 21 zu. Zur Becheröffnung
6 hin nimmt die Wölbung der Längsseiten 9 und 10 wieder ab, so daß unterhalb der
Becheröffnung 6 ein trichterförmiger Bereich 22 entsteht. Dieser erleichtert das
Einsetzen des Bauelements. Die Innenflächen 11 und 12 können zwecks Vergrößerung
der Reibung bei eingesetztem Bauelement aufgerauht sein.
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8 Patentansprüche 6 Figuren
Bezugszeichenliste 1
Bauelement 2 Metallschicht an der Stirnseite 3 Metallschicht an der Stirnseite 14
Stromzuführungsdraht 5 Stromzuführungsdraht 6 Becheröffnung 7 Becher 8 Vergußmasse
9 lange Seite des Bechers 10 lange Seite des Bechers 11 Berührungsfläche des Bauelements
mit dem Becher 12 Berührungsfläche des Bauelements mit dem Becher 13 Wölbung der
Becherlängsseite 14 Wölbung der Becherlängsseite 15 gemäß den Pfeilen nach außen
ziehende Kräfte 16 Druck gemäß den Pfeilen 17 Schmalseite des Bechers 18 Schmalseite
des Bechers 19 Becherboden 20 Maximum der Wölbung 21 Maximum der Wölbung 22 trichterförmiger
Bereich 23 obere Toleranzgrenze der Bauelementdicke 24 Becheraußenwand 25 Becheraußenwand