DE2624803A1

DE2624803A1 - Form

Info

Publication number: DE2624803A1
Application number: DE19762624803
Authority: DE
Inventors: Frederick William Barter; Peter James Douglas Vict Brett
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1975-06-04
Filing date: 1976-06-02
Publication date: 1976-12-23
Also published as: US4076791A; CA1080922A; FR2313844B1; CH612120A5; FR2313844A1; JPS5221069A; GB1508324A

Description

Anwaltsakte 27 109 2. Juni 1976

Form

BIe Erfindung bezieht sich auf eine Fora zum Einkapseln von Körpern, insbesondere von solchen Körpern, welche keine eigenen Halteeinrichtungen zum Ausrichten in einer Form aufweisen» auf ein Verfahren zum Einkapseln eines Körpers unter Verwendung einer solchen Form, sowie auf einen unter Anwendung eines solchen Verfahrens eingekapselten Körper.

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Das Einkapseln oder Einbetten von elektrischen Bauteilen in einer elektrisch isolierenden duroplastischen Masse ist allgemein bekannt und dient dazu, ein solches Bauteil zu isolieren sowie es vor Umwelteinflüssen und mechanischer Beschädigung zu schützen. Die meisten elektrischen Bauteile haben Anschlußdrähte, mittels welcher sie in einer Form ausgerichtet und festgehalten werden können, worauf die Form dann mit einer flüssigen duroplastischen Hasse gefüllt und die Masse dann, gewöhnlich durch Erwärmung gehärtet wird.

Manche elektrischen Bauteile, etwa Spulen, Widerstände und insbesondere keramische Kondensatoren, haben jedoch keine Anschlußdrähte, oder ihre Anschlußdrähte "sind nicht zum Ausrichten und Festhalten des Bauteils in einer Form geeignet, so daß diese Teile zwischen bestimmten Teilen der Form selbst eingespannt werden müssen. Bei einer Änderung der Gestalt oder der Abmessungen der Form, etwa beim Erwärmen derselben zum Aushärten der durpplastischen Masse, können sich die Formwandungen auswärts dehnen, wodurch sich das Bauteil dann innerhalb der Form bewegen kann. Dabei bewegt sich das Bauteil häufig zu nahe an eine Innenwand der Form heran, so daß dann nicht alle seine Oberflächen mit einer ausreichend dicken Schicht der Masse überzogen sind. Ein solches Bauteil ist dann ungenügend isoliert und daher nicht verwendbar.

Es besteht daher ein Bedarf an einer Form, in welcher

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ein einzukapselndes Bauteil sicher festgehalten werden kann, so daß es sich auch beim Erwärmen der Form nicht in dieser zu bewegen vermag.

Eine derartige Halterung ist im wesentlichen dadurch erzielbar, daß ein solches Bauteil zwischen zwei in einer Form angebrachten Einsätzen aus einem elastischen Material, dessen Ausdehnungskoeffizient höher ist als der des Materials der Form, eingespannt wird. Dehnen sich dann die Wandungen der Form bei Erwärmung auswärts, so dehnen sich die Einsätze proportional stärker aus, so daß die Wirkung des Auswärtsbewegung der Formwände ausgeglichen und das Eauteil weiterhin festgehalten wird.

Demgemäß schafft die Erfindung eine Form zum Einkapseln eines Körpers, vorzugsweise eines elektrischen Bauteils und insbesondere eines solchen ohne Anschlußdrähte, in einer duroplastischen Masse, welche gekennzeichnet ist durch ein starres äußeres Gehäuse, durch wenigstens zwei in einander gegenüberliegende Wandungen des Gehäuses eingesetzte, massive Einsätze aus einem flexiblen Material, welche über die inneren Wandflachen der Form hervorstehen und deren Material einen höheren Volumen-Dehnungskoeffizienten hat als das des Gehäuses, und durch Einrichtungen zum Vorschieben wenigstens des einen Einsatzes zur Mitte der Form hin, wobei sich die Einsätze beim Erwärmen der Form ausdehnen, so daß ihr Haltegriff an dem Bauteil im wesentlichen erhalten bleibt.

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Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Einkapseln eines Körpers, bei welchem der Körper in eine Form der vorstehend beschriebenen Art eingesetzt, wenigstens einer der Einsätze vorgeschoben wird, um den Körper zwischen den beiden Einsätzen einzuspannen, die Form mit einer duroplastischen Masse gefüllt und die Masse zuai Aushärten erwärmt wird»

Ferner schafft die Erfindung ein unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingekapseltes Bauteil.

Das Gehäuse der Form ist zv/eckmäßig aus Metall oder aus einem gehärteten duroplastischen Harz. Die Einsätze sind zweckmäßig aus einem thermoplastischen oder gummiartigen Material mit einem geeigneten Volumen-Ausdehnungskoeffizienten, gegebenenfalls auch teilweise aus einem Metall. Da sie aus einem flexiblen Material sind, wird das Bauteil nicht durch sie beschädigt. Sie dürfen jedoch bei der Aushärttemperatur nicht zu weich werden. Gegebenenfalls kann eine Form mehrere einander gegenüber angeordnete Paare von Einsätzen haben, beispielsweise wenn mehrere Bauteile gleichzeitig in der Form eingekapselt werden sollen. Das Vorschieben des wenigstens einen Einsatzes zum Einspannen des Bauteils geschieht vorzugsweise mittels einer Schraube.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Schiiittansicht und

Fig. 2 eine zerlegte Schrägansicht einer Form in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Die dargestellte Form hat ein Oberteil 2 und ein Unterteil 1, welche unter Zwischenlage von Dichtungsringen 6 mittels Schrauben 4-, 5 an e5.nem Mittelteil 3 festgespannt sind. In das Ober- und Unterteil 2 bzw. 1 ist jeweils ein Einsatz 7 bzw* 8 aus einem thermoplastischen Werkstoff eingesetzt. Der eine Einsatz 8 stützt sich unter Zwischenlage einer Metallscheibe 10 auf einer in einer Bodenplatts 11 sitzenden Schraube 9 ab. Eine obere Einspannplatte 12 hält die Teile der Form zusammen mit der Bodenplatte 11 zusammen. Ein zum Einkapseln bestimmter Körper 13 ist zwischen den beiden Einsätzen 7 und 8 eingespannt, wobei jegliches zwischen den Körper 13 und den Einsätzen vorhandene Spiel durch Vorschieben des Einsatzes 8 mittels der Schraube 9 beseitigt ist. Eine zum Einkapseln verwendete Harzmasse wird durch Eingüsse 14 und 15 zugeführt, um den Zwischenraum zwischen dem Körper 13 und den Innenflächen der Form auszufüllen.

Als Material für 'die starren Teile der Form eignen sich Metalle wie Aluminium, Eisen oder Stahl, sowie ausgehärtete duroplastische Harze, etwa Epoxidharze, gegebenenfalls mit mineralischen, vorzugsweise metallischen Füllstofen, etwa Aluminium- oder Eisenpulver, zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit.

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Als Material für die massiven Einsätze 7 und 8 eignet sich Rylin, Polytetrafluorethylen, Polyäthylen, flexible bzw. thermoplastische Polyurethane, Polypropylen und Silikongummis.

Die Zeichnung stellt lediglich ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Form dar. Dieses kann je nach Erfordernis abgewandelt werden. So können anstelle der Einspannschrauben 4- und 5 andere Halte einrichtungen, etwa Spannknebel verwendet werden. Die Form kann aus zwei anstelle von drei Teilen zusammengesetzt sein. Der Einsatz 7 kann sich in gleicher Weise wie der andere Einsatz auf einer Schraube abstützen. Diese und weitere Abwandlungen liegen als handwerkliche Haßnahmen im Rahmen der Erfindung.

Zum Einkapseln von Körpern .mittels der erfindungsgemäßen Form verwendet man vorzugsweise die zum Einkapseln von elektrischen Bauteilen üblichen duroplastischen Harze wie Phenol-Formaldehyd, Polyurethan, Alkyd und andere Polyester-₁ Silikon- und insbesondere- Epoxidharze*

Aufgrund des Angriffs der Einsätze während des Einkapseins bleiben gewisse Stellen des einzukapselnden. £~örpers von dem duroplastischen Harz frei. Falls diese Stellen für elektrische Anschlüsse verwendet werden sollen, können sie unbedeckt bleiben. Anderenfalls können sie unter Anwendung bekannter Verfahren in einem zweiten Arbeitsgang mit der zum Einkapseln verwendeten Harzmasse

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überzogen werden. Bei bekannten Verfahren, in denen eingekapselte Körper in einzelnen Bereichen ihrer Oberfläche aufgrund der Berührung mit oder Annäherung an die Wände der Form garnicht oder zu dünn mit der duroplastischen Harzmasse überzogen sind, besteht der Nachteil, daß diese Bereiche zufällig auf den Körpern verteilt sind.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Beispiels erläutert, in welchem die Temperaturen in ⁰C angegeben sind.

Beispiel

Eine Form der in Fig. 1 und 2 gezeigten Art wurde aus einem mit Aluminiumpulver versetzten Epoxidharz gefertigt. Die Formteile hatten eine Seitenlänge von 92 mm und eine Stärke von 12mm für das obere und untere bzw. von 2$ mm für das mittlere Teil. Die oberen und unteren Formteile enthielten jeweils einen Einsatz aus Polypropylen mit einem Kopfdurchmesser von 20 mm und einem Schaftdurch» messer von 10 mm. Das mittlere Formteil umgab einen Hohlraum mit einem Durchmesser von 49 mm." Die Form wurde zusammengehalten durch eine obere und eine untere, jeweils 5 mm starke Aluminiumplatte und durch vier an diesen angreifende.-Schrauben.

Die Innenflächen der Form wurden mit einem Silikon-Trennmittel behandelt, und ein zuvor in Trichloräthylen entfetteter keramischer Kondensator mit einem Durchmesser von 44 mm und einer Stärke von 20 mm wurde so

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in die Form eingesetzt, daß er zu deren Innenflächen überall gleichen Abstand hatte. Die Einspannschraube wurde angezogen, bis der Kondensator fest zwischen den Polypropylen-Einsätzen eingespannt war. Die Porin wurde dann auf 75 bis 80 ⁰C erwärmt.

Ein aus einem handelsüblichen Epoxidharz, einem Diglycidyläther von 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propan, pulverförmigem Kalziumkarbonat als Füllstoff, einer blauen Farbpaste und einem Härter, Bis(4—aminophenyl)methan, aufbereitetes Gemisch wurde auf 70 C erwärmt und bei 0,5 - 1 ram Hg entgast.

Die erwärmte Form wurde auf 0,5 ram Hg evakuiert und unter Anwendung eines Vakuuia-Differentialverfahrens in einer Gießvorrichtung mit dem Harzgemisch gefüllt. Zum Aushärten des Harzes wurde die Form dann während 8 h auf einer Temperatur von 65 °C gehalten. Der Kondensator ließ sich anschließend mühelos aus der Form entnehmen und war, mit Ausnahme der Angriffsstellen der Einsätze, gleichmäßig eingekapselt.

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Claims

- 9 - 262A.8Q3

Patentansprüche:

1·) Form zum Einkapseln eines Körpers in einer duroplastischen Harzmasse, gekennzeichnet durch ein starres äußeres Gehäuse (1, 2, 3)t durch wenigstens zwei in einander gegenüberliegende Wandungen des Gehäuses eingesetzte, massive Einsätze (7, 8) aus einem flexiblen Werkstoff, welche über die inneren Wandflächen der Form hervorstehen und deren Werkstoff einen höheren Volumen-Dehnungskoeffizienten hat als das des Gehäuses, und durch Einrichtungen (9, 10, 11) zum Vorschieben"wenigstens des einen Einsatzes zur Mitte der Form hin, wobei sich die Einsätze beim Erwärmen der Form ausdehnen, so daß ihr Haltegriff an de'm Körper (1$) im wesentlichen erhalten bleibt.

2. "Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehr als ein Paar Einsätze (7, 8) enthält.

3« Form nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 2, 3) aus Netall ist. .

4. Form nach Anspruch 3_? dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 2, 3) aus Aluminium, Eisen oder Stahl ist.

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5. Form nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1,2,3) aus einem ausgehärteten duroplastischen Harz ist.

6. Form nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet, daß das duroplastische Harz einen metallischen Füllstoff enthält.

7. Form nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Aluminium- oder Eisenpulver ist.

8. Form nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Epoxidharz ist*

9. Form nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennz eichnet, daß die Einsätze (7, S) aus einen Nylon, Foiytetrafluoräthylen, Polyäthylen, einem flexiblen Polyurethan, Polypropylen oder einen Silikongummi sind.

10. Form nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vorschieben wenigstens eines Einsatzes (8) eine Schraube (9) aufweist.

11. Form nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, in wesentlichen wie vorstehend beschrieben und anhand der Zeichnung dargestellt«

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12. Verfahren zum Einkapseln eines Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper in eine Form nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11 eingesetzt wird, daß wenigstens der eine Einsatz vorgeschoben wird, so daß der Körper fest zwischen einem Paar Einsätze eingespannt ist, daß die Form mit einer duroplastischen Harzmasse gefüllt wird und daß die Harzniasse zum Aushärten erwärmt wird.

Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß der einzukapselnde Körper ein elek trisches Bauteil ist.

Verfahren nach Anspruch 13 ₅ dadurch g e k e η η * -

zeichnet, daß das Bauteil keine oder für seine Halterung in einer Form ungeeeignete Anschlußdrähte hat.

15«· Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil eine Spule, ein V7iderstand oder ein keramischer Kondensator ist*

16." Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die duroplastische Harzmasse ein Phenol-Formaldehydharz, ein Alkyd oder ein Epoxidharz enthält.

1?. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die duroplastesehe Harzmasse ein Polyurethan, ein Polyester (außer einem Alkyd) oder e.in Silikonharz enthält.

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18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 17» im wesentlichen wie vorstehend beschrieben.

19· Unter Anwendung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 18 eingekapselter Körper,

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