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Dokumentenidentifikation DE2952297C2 07.07.1988
Titel Form zum gehäusebildenden Umschäumen von elektrischen Schaltungsbaueinheiten und Verfahren zur Herstellung dieser Form
Anmelder Schaller, Werner, Dipl.-Ing., 6840 Lampertheim, DE
Erfinder Schaller, Werner, Dipl.-Ing., 6840 Lampertheim, DE
Vertreter Junge, H., 6901 Heiligkreuzsteinach
DE-Anmeldedatum 24.12.1979
DE-Aktenzeichen 2952297
Offenlegungstag 02.07.1981
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.07.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.07.1988
IPC-Hauptklasse H01B 19/02

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Form zum gehäusebildenden Umschäumen von elektrischen Schaltungsbaueinheiten sowie auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Form.

Aus der DE-OS 19 62 501 ist es bekannt, Kunststoffschaumkörper dadurch herzustellen, daß flüssiges Mehrkomponenten-Kunstharz in eine Form eingefüllt und das Kunstharz bei der anschließenden chemischen Reaktion durch Gasbildung zum Aufschäumen gebracht wird, wonach das Kunstharz zum Schaumkörper aushärtet. Es handelt sich hierbei um Polyurethanschaum, der eine integrale porenfreie Außenhaut bildet, deren Dicke durch entsprechende Temperatur der Form in gewissen Grenzen variiert werden kann. Einzelheiten über die Form und deren Herstellung gehen aus dieser Druckschrift nicht hervor.

Aus dem Buch "Gießharze in der elektronischen Technik" von Harper, 1963, Seiten 269 bis 271 ist das Umschäumen von Teilen in einer zur Aufnahme der Druckkräfte durch Bandagen verstärkten, aus Platten zusammengesetzten Kastenform bekanntgeworden. Die mit einer solchen Kastenform herstellbaren Schaumkörper können deshalb nur einen relativ einfachen, insbesondere quaderförmigen Querschnitt erhalten, und das Ausformen ist wegen des Entfernens der zahlreichen Bandagen umständlich. Außerdem ist diese bekannte Form nur für das Umschäumen großer Teile gedacht, bei denen der großflächig auf die Plattenwände der Form einwirkende Schaumdruck durch die Versteifungen abgefangen werden muß. Für geometrisch komplizierte Formteile, wie sie bei elektronischen Modulen verlangt werden, ist diese bekannte Form ungeeignet.

Die DE-AS 24 57 823 zeigt auch schon das Umschäumen kleiner elektronischer Schaltungen in einer aus Platten zusammengesetzten Form. Hier werden mehrere elektrische Schaltungen in Reihe hintereinander in die Form eingelegt und gemeinsam zu einem Stangenkörper ausgeschäumt, der nach dem Aushärten in die einzelnen Schaltungskörper zersägt wird. Diese Form ist zum Einfüllen der flüssigen schaumbildenden Kunstharz-Komponenten nach oben offen und wird nach Beginn des Ausschäumvorganges durch einen separaten Schieber abgedeckt. Durch die Plattenwände und den plattenförmigen Abdeckschieber dieser Form können hiermit nur relativ einfache quaderförmige Gehäuseformen hergestellt werden und zum Ausformen müssen die Formplatten und der Schieber ganz auseinander gebaut und für den nächsten Schäumvorgang wieder einzeln zusammengefügt werden. Da die Formplatten hier genau in-einander-passen müssen, ist die Herstellung dieser Form außerdem aufwendig.

Um elektrische Bauteile beim Einbetten in Gießharz sicher in der Form halten zu können, ist es aus der DE-OS 26 24 803 auch schon bekannt, elastische Haltelemente in die Platten der Form einzusetzen und die Formplatten durch Führungsbohrungen und Führungsstifte gegeneinander zu zentrieren. Mit dieser aus Platten zusammengesetzten Form lassen sich auch nur Schaumkörper mit relativ einfachen Außenkonturen herstellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Form zum gehäusebildenden Umschäumen von elektrischen Schaltungsbaueinheiten anzugeben, die relativ kurze Aushärtezeiten zuläßt und dabei billig und einfach herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 beziehungsweise 6 gelöst.

Dadurch, daß die Formhälften aus formstabilen Halbschalen gebildet werden, erhält jede Formhälfte eine verzugsfreie hohe Stabilität und Dauerfestigkeit. Durch das Ausfüllen des Innenhohlraumes mit Gießharz bis zu den Außenkonturen der umschäumten Schaltungsbaueinheit läßt sich in einfachster Weise eine formgetreue Gehäuseabbildung auch für schwierige Konturen erzielen.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren zum Herstellen dieser Form gemäß Anspruch 6 können die beiden Formhälften ihre fertigen Innenkonturen durch einfaches Abgießen der Gehäusemodellhälften in Gießharz erhalten, so daß jede beliebige Außenkontur hergestellt werden kann. Da für die verschiedensten Formen die gleichen Halbschalen verwendet werden können und nur der relativ kleine Zwischenraum zwischen den Halbschalen und den Außenkonturen der Gerätemodellhälften ohne zusätzliche Gießform mit Gießharz ausgefüllt wird, ist der Herstellungsaufwand äußerst gering und es läßt sich über die vorzugsweise metallische Halbschalen eine schnelle Wärmeableitung erzielen. Die beiden Formhälften bilden nach dem Ausgießen mit Gießharz allein durch Entfernen der Modellplatte die entgültige Schäumform, wobei beim Aufeinandersetzen der Formhälften ein meßgenauer, den beiden Modellhälften entsprechender Innenhohlraum gebildet wird, der exakt der Außenkontur des auszuschäumenden Gerätegehäuses angepaßt ist. Das Ausgießen der Formhälften mit Gießharz wird dadurch ermöglicht, daß beim Schäumen der Gehäuse keine höhere Temperaturen und Drücke auftreten und die Wärme gut über die Halbschalen abgeleitet werden kann.

Bestehen die Halbschalen entsprechend dem Merkmal des Anspruchs 2 aus Aluminium, so ist die die Gehäusekontur abbildende Gießform in einer stützenden, verspannungsfreien Tragwanne eingebettet, die eine Formänderung des Gießharzes weder durch äußere Einflüsse beim Formgebungsvorgang für den Schaumkörper noch durch eigene Verformungen infolge Nachpolymerisation zuläßt. Abgesehen hiervon wirken die Aluminium-Halbschalen infolge ihrer hohen Wärmekapazität temperaturstabilisierend beim Schäumprozeß.

Ist das Gießharz hierbei gemäß Anspruch 3 mit Aluminiumspänen gefüllt, so wirkt diese Füllung mechanisch stabilisierend und außerdem wird die Wärmeleitung nach außen zu den temperaturstabilisierenden Halbschalen verbessert.

Ist als Gießharz entsprechend dem Anspruch 4 eine weichelastische Masse verwendet, lassen sich auch Hinterschneidungen herstellen, da ein Ausformen der Hinterschneidungen durch die Elastizität des Gießharzes ermöglicht wird.

Gemäß dem Merkmal des Anspruchs 5 wird als Gießharz ein Silicon- Gummiharz vorgeschlagen, das sich nicht mit der Schaumoberfläche verbindet und dadurch eine leichte Ausbringung des Schäumlings aus der Form ermöglicht.

Die genaue Lage der beiden Gehäusemodellhälften zueinander auf der Platte läßt sich leichter überprüfen, wenn entsprechend dem Merkmal des Anspruchs 7 als Platte eine durchsichtige Scheibe, insbesondere eine Plexiglasscheibe verwendet wird.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 die zur Herstellung der Form erforderlichen beiden Halbschalen mit der Modellplatte und

Fig. 2 die Draufsicht auf eine fertige Formhälfte mit eingelegter Schaltung vor dem Ausschäumvorgang.

Die in der Fig. 1 gezeigten beiden Halbschalen 1 und 2 bestehen aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium und besitzen Zentrierstifte 3 und Zentrierbohrungen 4, mit denen sie beim Schließen der Form in ihrer Lage zueinander fixiert werden. Die Halbschalen 1 und 2 sind mit Innenhohlräumen 5 und 6 versehen, die größer ausgebildet sind als die herzustellenden Schaumkörper. Die fertigen Formhälften werden durch Ausgießen der Hohlräume 5 und 6 mit Gießharz hergestellt, wobei die Zwischenplatte 7 mit den auf der Oberseite 8 und der Unterseite 9 aufgeklebten positiven Modellhälften 10 als Hilfseinrichtung dient. Die Zwischenplatte 7 mit den positiven Modellhälften 10 wird mittels der Zentrierlöcher 11 auf die Zentrierzapfen 3 der einen Halbschale aufgesteckt und anschließend werden die beiden Halbschalen 1 und 2 mit der dazwischenliegenden Platte 7 geschlossen. Durch Einfließenlassen von Gießharz in die obere Öffnung 12 der Innenhohlräume 5 und 6 der aufrechtgestellten Form werden die beiden Modellhälften 10 formgetreu abgebildet. Nach Aushärten des Gießharzes und Entfernen der Zwischenplatte 7 sind die endgültigen Formhälften hergestellt.

Die Fig. 2 zeigt eine solche mit Gießharz ausgefüllte Formhälfte 13. In diese Formhälfte 13 ist eine zum Umschäumen bestimmte elektronische Schaltung 14 eingelegt, die an ihrem einen Ende das Anschlußkabel 15 trägt, das in eine der Kabelform angepaßte Ausnehmung 16 der Formhälfte 13 stramm eingelegt ist. Dadurch ist die Schaltung 14 an diesem Ende zentrisch fixiert. Die Fixierung der eingelegten Schaltung 14 erfolgt am anderen Ende durch den Zentrierstift 17, der nach dem Beginn des Geliervorganges bis an die Gehäuseaußenkante 18 zurückgezogen wird, so daß der herzustellende elektronische Sensor auch an dieser Stelle eine geschlossene Außenkontur erhält.

Zum Umschäumen der Schaltung 14 gelangt eine Mischung der flüssigen Kunststoffkomponenten über die Einfüllöffnung 19 in den mit Schaum auszufüllenden Hohlraum 20 des Sensors, wobei sich die Flüssigkeit über die Länge des Sensors verteilt, und erst dann der Aufschäumvorgang beginnt. Beim Aufschäumen kann die Luft aus dem Hohlraum 20 über die kleinen Entlüftungsbohrungen 21 entweichen. Beim Anlegen der Schaumbläschen an die Innenwand 22 der Formhälften 13 zerfallen die Bläschen, so daß eine bläschenfreie massive Außenschicht gebildet wird, die nach der Aushärtung die feste Gerätehülle bildet.


Anspruch[de]
  1. 1. Zweiteilige Form zum gehäusebildenden Umschäumen von elektrischen Schaltungsbaueinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Formhälften (13) aus durch Führungszapfen (3) zentrierbaren Halbschalen (1, 2) aus einem formstabilen Werkstoff bestehen, deren Innenhohlraum (5, 6) bis zu den Außenkonturen der umschäumten elektrischen Schaltungsbaueinheit (14) mit Gießharz ausgefüllt ist.
  2. 2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (1, 2) aus Aluminium bestehen.
  3. 3. Form nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz mit feinen Aluminiumspänen gefüllt ist.
  4. 4. Form nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz weichelastisch mit einer Härte von vorzugsweise 40 bis 80 Shore ist.
  5. 5. Form nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz ein Silicongummiharz ist.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung einer Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Führungszapfen (3) der einen Halbschale (1) eine Platte (7), auf der beidseitig Gehäusemodellteile (10) einander gegenüberliegend befestigt sind, aufgesetzt wird, daß auf diese die andere Halbschale (2) aufgelegt wird, daß anschließend die verbleibenden Innenhohlräume (5, 6) mit Gießharz ausgegossen werden und daß nach dem Aushärten des Gießharzes die Platte (7) entfernt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Platte (7) eine durchsichtige Scheibe, insbesondere eine Plexiglasscheibe verwendet wird.






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