DE2944922C2 - Elektrisches Bauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Bauelement oder eine Bauelementegruppe, die mit einer Isolierstoffumhüllung versehen ist.

Elektrische Bauelemente bzw. Gruppen von elektrischen Bauelementen müssen in der Regel mit einer schützenden Umhüllung versehen sein, um sowohl mechanische als auch atmosphärische Einflüsse von dem Bauelement fernzuhalten, welche eine nachteilige Einwirkung auf die elektrischen Eigenschaften der Bauelemente haben können. Zu diesem Zweck kann man elektrische Bauelemente oder ganze Gruppen von Bauelementen in ein dichtes Gehäuse einbauen. Dies hat aber den Nachteil eines großen Raumbedarfs und eines hohen Preises.

Es ist weiter bekannt, anstelle eines Gehäuses eine Isolierstoffmasse direkt auf ein elektrisches Bauelement oder eine Bauelementegruppe aufzubringen, um so den entsprechenden Schutz zu erzielen. Beim Aufbringen der Isolierstoffumhüllung durch Umspritzen oder Umpressen werden meist höhere Temperaturen und Drücke benötigt, welche einen nachteiligen Einfluß auf die elektrischen Eigenschaften des Bauelementes haben können. Es ist deshalb meist vorteilhafter, von einer mehr oder weniger flüssigen Isolierstoffmasse auszugehen, welche auf das Bauelement durch Spritzen, Tauchen oder dergleichen aufgebracht wird, und die anschließend einem Härtungsprozeß unterworfen wird. So kann beispielsweise ein Bauelement oder eine ganze Bauelementegruppe in eine flüssige Isolierstoffmasse aus einem härtbaren Kunstharz getaucht werden und anschließend durch Wärmeeinwirkung das Kunstharz zum Aushärten gebracht werden. Eine solche Umhüllung hat eine charakteristische Tropfenform, aus der die Anschlußdrähte des Bauelementes bzw. der Bauelementegruppe herausragen.

Die aufzubringende Isolierstoffmasse kann aber auch in Form eines feinen Pulvers vorliegen, das durch einen hindurchgeblasenen Gasstrom in einen quasiflüssigen Zustand gebracht wird, und die Bauelemente in vorerhitzter Form in dieses aufgewirbelte Pulver eingetaucht werden. Dieses Verfahren wird im allgemeinen als Fließbettverfahren bezeichnet. Auch hierbei wird ein Pulver aus einem härtbaren Kunstharz verwendet, das anschließend durch einen Erhitzungsprozeß zum Aushärten gebracht wird.

Um einen zuverlässigen Schutz des Bauelementes und eine zuverlässige Abdichtung der Durchführungsstelle

ίο der Zuleitungsdrähte zu erhalten, müssen solche Isolierstoffumhüllungen verhältnismäßig dick sein. Dabei ergibt sich die oben genannte Tropfenform. Um eine solche dicke Umhüllungsschicht zu erzielen, müssen der Aufbringvorgang und der Aushärtevorgang meist in mehreren Stufen vorgenommen werden, wobei nacheinander mehrere Schichten des Umhüllungsmaterials aufgebracht und ausgehärtet werden.

Die meist verwendeten bekannten wärmehärtenden Kunstharze haben aber sowohl fertigungsmäßig als auch im Hinblick auf das umhüllte Bauelement verschiedene Nachteile. Je nach der Zusammensetzung der härtbaren Kunstharze ist eine mehr oder weniger lange Wärmeeinwirkung zum Aushärten erforderlich. Dies bedingt nicht nur einen großen Zeitaufwand bei der Herstellung der Umhüllung, sondern infolge der länger andauernden Temperatureinwirkung werden die zu umhüllenden Bauelemente oft ungünstig beeinflußt. Weiterhin wird die Viskosität des Kunstharzes beim Aushärtevorgang infolge der Temperatureinwirkung zunächst stark vermindert, was leicht ein Abfließen der Umhüllungsmasse zur Folge hat. Es müssen somit zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um ein Abfließen der Umhüllungsmasse während des Aushärtevorganges zu verhindern.

Ein weiterer Nachteil der bekannten wärmehärtenden Kunstharze ist die bei der Aushärtung eintretende Schrumpfung, durch die ein Druck auf das umschlossene Bauelement ausgeübt wird, wodurch dessen elektrische Eigenschaften in vielen Fällen nachteilig beeinflußt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein mit einer Isolierstoffumhüllung versehenes elektrisches Bauelement oder eine Bauelementegruppe zu schaffen, das schneller und billiger hergestellt werden kann und bei dem während des Aufbringens der Isolierstoffumhüllung und danach keine nachteiligen Einwirkungen auf das umhüllte Bauelement eintreten.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Gemäß der Erfindung besteht das Umhüllungsmaterial mindestens teilweise aus einem UV-gehärteten Harz. Insbesondere wird ein Harz auf der Basis von Acrylaten verwendet.

UV-härtbare Harze sind an sich bekannt. Diese bestehen aus ungesättigten Polyestern, ungesättigtem Polyurethan, Epoxyacrylatharz, einem 1,2-Polybutadien mit endständigen Acryloyl-, Acryloyloxy-, Methacryloyl- oder Metacryloyloxy-Gruppen.

Diese bekannten UV-härtbaren Harze wurden bisher nur zur Herstellung dünner Schichten verwendet, wobei die Aushärtung durch UV-Strahlung auch dann unproblematisch ist, wenn der Basislack Füllstoffe wie

<r 7,. B. Pigmente als Beimischung enthält.

UV-härtbare Harze, insbesondere auf der Basis von Acrylaten, werden in Form von dünnen Schichten als Siebdruckverfahren, insbesondere zum Bedrucken von

Leiterplatten, verwendet Hierbei dienen die aufgedruckten Schichten als Lötstopplack, ätzfester Überzug und zum Aufdrucken von Beschriftungen. Diese UV-härtbaren Lackschichten sind in der Regel mit einem hohen Anteil an Füllstoffen, wie z. 3. Pigmenten, versehen. Sie werden in sehr dünnen Schichten auf die Leiterplatten aufgedruckt und dann durch eine kurze Belichtung mit einer UV-Lampe ausgehärtet. Ein Aushärten dickerer Schichten mit UV-Strahlung ist nicht oder nur sehr schwierig möglich, weil die UV-Strahlung durch die in der Regel vorhandenen Füllstoffe absorbiert wird, so daß tiefere Schichten von der Strahlung nicht erreicht werden.

Aus der DE-AS 26 07 185 ist es bekannt, UV-härtende Harze als Isolierüberzug für Elektrobleche zu verwenden, wobei diese Harze 10 bis 90% anorganische Füllstoffe enthalten. Der Überzug kann auch aus mehreren Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung bestehen. Infolge des hohen Füllstoffgehaltes können nur sehr dünne Überzüge mit einer Gesamtschichtdicke von weniger als 10 μίτι hergestellt werden.

Gemäß der Erfindung werden nun solche UV-härtbaren Harze zum Umhüllen von elektrischen Bauelementen bzw. Bauelementegruppen verwendet, wobei sehr dicke Schichten verwendet werden, die in der Regel durch Eintauchen des Bauelementes in das ungehärtete flüssige Harz aufgebracht werden. Durch eine UV-Belichtung von nur wenigen Sekunden ist es dann möglich, die so oder in anderer Weise aufgebrachte Umhüllungsmasse vollständig auszuhärten. Dabei wird das Bauelement keinerlei Wärmeeinfluß ausgesetzt, so daß ~uch die elektrischen Eigenschaften nicht nachteilig beeinflußt werden. Durch die sehr kurzen riärtungszeiten ist eine wesentlich schnellerem Fertigung solcher umhüllter Bauelemente möglich. Die UV-härtbaren Harze haben aber auch im Vergleich mit den wärmehärtbaren Harzen eine wesentlich geringere Schrumpfung, so daß auch keine Druckbeeinflussung der umhüllten Bauelemente stattfindet.

Da der Aushärtevorgang in sehr kurzer Zeit vor sich geht, erübrigen sich Maßnahmen, um ein Abfließen der flüssigen Umhüllungsmasse zu verhindern.

Die UV-gehärteten Harze haben eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit, so daß derartig umhüllte Bauelemente bis zu Temperaturen von 290⁰C anwendbar sind.

Die gehärtete Umhüllungsmasse ist außerdem flammhemmend und "ollkommen dicht und porenlos, so daß ein sehr guter Abschluß des Bauelementes gegenüber der Umgebung vorhanden ist. Es genügt deshalb im allgemeinen ein einmaliger Auftrag von Umhüllungsmasse.

Vorteilhaft wird die IJmhüllungsmasse in Form eines durchsichtigen oder durchscheinenden Materials verwendet, so daß die UV-Strahlung für die Aushärtung auch dicke Schichten durchdringt, so daß eine vollständige und schnelle Härtung gewährleistet ist.

Bei lichtempfindlichen elektrischen Bauelementen kann es angezeigt sein, die Umhüllungsmasse noch mit einer dünnen Schicht aus undurchsichtigem Material zu überziehen.

Vorteilhaft wird die Umhüllungsmasse durch Eintauchen der Bauelemente in die flüssige Masse aufgebracht.

Vorteilhaft ist C's auch, die auf das Bauelement aufzubringende Beschriftung ebenfalls aus einem UV-gehärteten Harz auszubilden, wodurch die Beschriftung nicht nur sehr hart und abriebfest wird, sondern auch auf der Unterlage aus dem gleichen Material ausgezeichnet haftet.

In den Figuren sind Beispiele für umhüllte Bauelemente gemäß der Erfindung dargestellt.

F ι g. 1 zeigt ein umhülltes Bauelement mit radialen Anschlußdrähten im Schnitt

F i g. 2 zeigt ein umhülltes Bauelement mit axialen Anschlußdrähten im Schnitt.

F i g. 3 zeigt ein elektrisches Bauelement teilweise im Schnitt, das eine Außenschicht und eine Beschriftung

ίο trägt

Bei dem elektrischen Bauelement 1 nach F i g.l kann es sich um einen elektrischen Widerstand, einen Kondensator, wie z. B. einen Tantalkondensator, oder ein anderes elektrisches Bauelement handeln. Die Anschlußdrähte 2 und 3 sind hier an der gleichen Seite dei Bauelementes angeordnet Man spricht von einer radialen Anordnung der Anschlußdrähte. Unter Handhabung des Bauelementes an den Anschlußdrähten 2 und 3 wird dieses dann in das ungehärtete Harz eingetaucht, das beispielsweise aus Acrylaten besteht. Nach dem Herausziehen des Bauelementes aus der isolierstoff masse bildet sich ein Tropfen 4 um das Bauelement 1. Durch anschließende Bestrahlung mit UV-Strahlen wird diese Isolierstoffmasse gehärtet, wozu in der Regel nur wenige Sekunden erforderlich sind. Dabei wird das Bauelement t weder einer Wärmebeeinflussung noch einem Druck ausgesetzt.

In F i g. 2 ist ein Beispiel für ein umhülltes elektrisches Bauelement dargestellt, bei dem die Anschlußdrähte 2 und 3 an gegenüberliegenden Seiten des Bauelementes 1 angeordnet sind. Man spricht hier von einer sogenannten axialen Anordnung der Anschlußdrähte. Zum Aufbringen der Urr.hüllungsmasse 4 wird das Bauelement an einem der Anschlußdrähte 2 oder 3 gehalten

J5 und in die Umhüllungsmasse eingetaucht. Anschließend wird in geeigneter Weise die Umhüllungsmasse auf dem eingetauchten Anschlußdraht entfernt.

Die Isolierstoffmasse 4 kann aber auch in der Weise auf das Bauelement 1 aufgebracht werden, daß dieses an den Anschlußdrähten 2 und 3 horizontal gehalten und in geeigneter Weise mit dem Überzugsmaterial beschichtet wird, bis dieses in genügender Dicke auf dem Bauelement 1 und den anschließenden Teilen der Anschlußdrähte 2 und 3 vorhanden ist. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Schicht wird hierbei zweckmäßig das Bauelement mittels der Anschlußdrähte 2 und 3 gedreht.

Durch anschließende kurze Belichtung mit UV-Strahlung wird die Aushärtung der Überzugsschicht 4 erzielt.

so Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 wurde das Bauelement 1 mittels seiner Anschlußdrähte 2 und 3 in eine Isolierstoffmasse 4 eingetaucht und diese ausgehärtet. Die Isolierstoffmasse 4 besteht in der Regel aus durchsichtigem oder durchscheinendem Material, das keine Füllstoffe enthält. Um eine Lichteinwirkung auf das Bauelement 1 zu verhindern, wurde anschließend eine dünne Schicht 5 auf die Umhüllung 4 aufgebracht und ausgehärtet, wobei die Schicht 5 aus einem undurchsichtigen UV-härtbaren Harz besteht. Die Lichtundurchlässigkeit des Materials der Schicht 5 kann beispielsweise durch Zugabe eines geringen Anteils an geeigneten Füllstoffen zum Harz erzielt werden. Solche füllstoffhaltigen Schichten sind an sich bekannt (DE-AS 26 07 185). Im vorliegenden Fall kommt es jedoch nur

fts auf die Lichtundurchlässigkeit an, so daß ein geringer Anteil ausreicht.

Anschließend wird außen die Beschriftung 6 aufgedruckt, wozu ebenfalls ein UV-härtbares Harz der

gleichen Art wie für die Schichten 4 und 5 verwendet wird. Hierdurch ergibt sich eine sehr gute Haftung der Beschriftung auf der Unterlage.

Das Umhüllungsmaterial wird vorzugsweise durch Tauchen aufgebracht, es ist aber auch möglich, dies in anderer Weise beispielsweise durch Aufwalzen, Aufspritzen oder in anderer Art und Weise, auf das Bauelement aufzubringen.

Verfahrensmäßig haben die UV-härtbaren Harze noch den großen Vorteil, daß ohne UV-Bestrahlung keinerlei Härtevorgang abläuft, so daß die Ausgangsmasse beliebig lang in flüssiger Form vorrätig gehalten werden kann. Bei den bekannten wärmehärtenden Kunstharzen, die aus einem Gemisch von Harz und Härter bestehen, läuft der Aushärtevorgang schon bei Raumtemperatur ab, so daß das angerührte Harz-Härter-Gemisch nur eine sehr beschränkte Zeit verwendbar ist. Der teilweise ausgehärtete Harzvorrat ist dann nicht mehr verwendbar und oft nur schwer aus dem Vorratsgefäß zu entfernen. Auf jeden Fall können bei Verwendung von wärmehärtenden Harzen nur geringe Vorratsmengen angemischt werden. Diesen verfahrensmäßig großen Nachteil haben die UV-härtbaren Harze nicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Mit einer Isolierstoffumhüllung versehenes elektrisches Bauelement oder elektrische Bauelementegruppe, dadurch gekennzeichnet, daß das Umhüllungsmaterial mindestens teilweise aus einem UV-gehärteten Harz besteht.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung mindestens teilweise aus einem Harz auf der Basis von Acrylaten besteht.

3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung mindestens teilweise aus durchsichtigem oder durchscheinendem Harz besteht.

4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus durchsichtigem oder durchscheinendem Harz besteht und mit einer Oberflächenschicht aus undurchsichtigem Harz versehen ist.

5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung durch Tauchen aufgebracht ist.

6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschriftung der Umhüllung auch ans UV-gehärteten Harzen besteht.