Rotationssymmetrisches elektrisches Bauelement

Abstract

 Ein rotationssymmetrisches elektrisches Bauelement, insbesondere HF-Drossel, wird mit einer Beschichtung versehen, die aus einer durch UV-Bestrahlung und thermisch härtbaren Zusammensetzung besteht. Die Beschichtung enthält radikalisch härtbare (meth)acrylfunktionelle Harze, Photoinitiatoren, Peroxide und ggf. Zusatzstoffe.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein rotationssymmetrisches elektrisches Bauelement, insbesondere HF-Drossel, die aus einem zylinderähnlichen mit Kupferlackdraht bewickelten Keramik- oder Ferritkörper besteht, das eine Beschichtung aus einer durch UV-Bestrahlung und thermisch härtbaren Zusammensetzung aufweist.

[0002] Bewickelte elektrische Bauelementekörper, wie bewickelte Keramik- bzw. Ferritkörper für HF-Drosseln, müssen mit einer Beschichtung versehen werden. Mit der Beschichtung wird eine Fixierung und elektrische Isolierung der Wicklung erreicht. Ferner schützt die Beschichtung den Wickelkörper vor Korrosion sowie mechanischer Beschädigung und glättet die Wicklungsoberfläche. Eine weitgehend glatte Oberfläche ist unter anderem erforderlich für die spätere Kennzeichnung der Bauelemente zur Beringung oder Beschriftung.

[0003] Die Beschichtung der bewickelten elektrischen Bauelementekörper erfolgt in einem oder mehreren Beschichtungsschritten. Zunächst wird auf die bewickelten Bauelementekörper ein oder mehrmals ein Lack, im weiteren Grundlack genannt, appliziert und gehärtet bis die Hohlräume der Wicklung gefüllt und die Wicklungsoberfläche geglättet ist. Auf den Grundlack kann anschließend noch ein weiterer Lack, im folgenden Decklack genannt, aufgebracht und gehärtet werden, so weit dies für die Farbgebung der Bauelemente bzw. deren Kennzeichnung und Beschriftung erforderlich ist.

[0004] Aus der DE 34 19 332 A1 ist ein elektronisches Bauteil mit einem Überzug aus einer mit ultraviolettem Licht härtbaren Zusammensetzung bekannt, die unmittelbar auf dem Bauteil aufgebracht ist. Der Überzug ist ein aus einer Mischung eines Bisphenol A Epoxiddiacrylat und eines cycloaliphatischen Methacrylat gewonnenes gehärtetes Erzeugnis. Im Überzug können ein Adhäsionsmittel, ein Photoinitiator und ein Peroxid vorhanden sein.

[0005] Die Erfindung kennzeichnet ein rotationssymmetrisches elektrisches Bauelement mit den Merkmalen der Patentansprüche.

[0006] In den folgenden Ausführungsbeispielen wird der Gegenstand der Erfindung erläutert.

[0007] In der dazugehörenden Zeichnung mit einer einzigen Figur ist ein rotationssymmetrisches elektrisches Bauelement, z. B. eine HF-Drossel 1 dargestellt, die eine Beschichtung 4 aufweist, die aus einer durch UV-Bestrahlung und thermisch härtbaren Zusammensetzung besteht. Am Bauelement 1 sind Anschlußdrähte 2 angeordnet, deren Enden 3 abgeflacht sind.

[0008] Zur Beschichtung 4 mit lösungsmittelfreien UV-Lacken eignen sich radikalisch härtbare Harzmischungen auf der Basis von niedermolekularen oder höhermolekularen Verbindungen mit einer oder mehreren Doppelbindungen, wie sie beispielsweise bei (meth) acrylatfunktionellen Harzen vorliegen. Geeignete Harze sind hierbei (meth)acrylierte Epoxidharze, (meth)acrylierte Polyether, (meth)acrylierte Polyurethane sowie die (Meth)acrylsäureester mehrfach funktioneller Alkohole wie Bisphenol A sowie der Umsetzungsprodukte von Bisphenol A mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid. Zur Erhöhung der Härungsgeschwindigkeit und zur Erniedrigung der Viskosität dieser teilweise hochviskosen bis festen Harze können mono-und polyfunktionelle reaktive Verdünner eingesetzt werden, wie sie beispielsweise im Buch von S. P. Pappas "UV-Curing: Science & Technology", Volume II, Technology Marketing Corporation, Norwalk 1985, auf den Seiten 162-185 beschrieben sind.

[0009] Die Beschichtung erfolgt derart, daß in einer Verarbeitungsvorrichtung zunächst der lösungsmittelfreie UV-Lack auf die bewickelten Bauelementekörper reproduzierbar aufgebracht wird. Eine bevorzugte Methode ist z. B. der Lackauftrag über ein Lackrad. Hierbei werden die bewickelten elektrischen Bauelementekörper über ein Transportband einem Lackrad zugeführt, von dem sie unter Rotation die erforderliche Lackmenge abstreifen. Das Lackrad selbst nimmt den Lack durch Rotation in einer lackgefüllten Schale auf. Hierbei sind Harzmischungen mit einer Viskosität zwischen 0,1 und 10 Pas bei 25° C besonders geeignet, wobei eine thixotrope Rheologie häufig vorteilhaft ist.

[0010] Andere gleichfalls geeignete Verfahren sind Fluten, Spritzen oder Gießen des Lackes.

[0011] Die Temperatur des flüssigen Lackes beträgt je nach Viskositat und Zusammensetzung zwischen Raumtemperatur und 50° C. Bevorzugt wird der UV-Lack auf vorgewärmte, mit Kupferlackdraht bewickelte elektrische Bauelemente appliziert.

[0012] Mit Hilfe des Transportbandes werden die Teile anschließend einer Bestrahlungsstation zugeführt, in der durch UV-Strahlung der Lack an den lichtzugänglichen Stellen gehärtet wird. In gleicher Weise kann zur Modifikation der Oberfläche ein weiterer Grundlack, aber auch ein Decklack, eventuell farbig und deckend pigmentiert, appliziert werden.

[0013] In der Bestrahlungsstation können prinzipiell alle üblichen UV-Strahlungsquellen eingesetzt werden, wie Xenon-, Wolfram- und Metallhalogenidstrahler sowie UV-emittierende Laser.

[0014] Da der lösungsmittelfreie UV-Lack auch die Hohlräume der Wicklung füllt, in denen er einer direkten, die Härtung auslösenden UV-Bestrahlung nicht mehr zugängig ist, muß der UV-Lack an den lichtabgeschatteten Stellen thermisch gehärtet werden. Diese thermische Härtung kann gleichzeitig mit der UV-Bestrahlung, unmittelbar anschließend oder erst später in einem separaten thermischen Prozeß erfolgen. Die zur thermischen Härtung erforderliche Wärme kann durch Infrarotstrahler oder erwärmte Umluft zugeführt werden. Es ist aber auch möglich, den von einem UV-Strahler ausgesandten IR-Strahlungsanteil, wie dies beispielsweise bei Quecksilber- und Xenonstrahlern der Fall ist, auszunutzen, oder die von einer heißen Strahlerwandung konvektiv übertragene Wärme.

[0015] Die photoreaktive Einstellung dieser Harze erfolgt durch Zusatz von Photoinitiatoren. Geeignete Photoinitiatoren sind intramolekular Radikale bildende Initiatoren, wie Benzoinderivate, Acetophenonderivate, Benzoylphosphinoxide und durch intermolekulare H-Abstraktion Radikale Bildende Initiatoren, wie Benzophenone und Thioxanthone in Verbindung mit Coinitiatroen und Sensibilisatoren. Derartige Photoinitiatoren sind dem Fachmann bekannt.

[0016] Die thermoreaktive Einstellung der Harze erfolgt durch Zusatz von Peroxiden, wobei die Auswahl der Peroxide so zu treffen ist, daß die Lagerstabilität der Harzmischung nicht eingeschränkt wird, beim Zerfall der Peroxide keine gasförmigen Zersetzungsprodukte entstehen und eine rasche Härtung bei Temperaturen unter 150° C erfolgt.

[0017] Bevorzugt geeignete Peroxide sind z. B. t-Butylpermaleinat, 1,1-Bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, t-Butylperoxybenzoat und 2,2-Bis-(t-butylperoxy)-butan.

[0018] Als Zusatzstoffe können den Harzmischungen mineralische und organische Füllstoffe zugesetzt werden. Bevorzugt werden der Mischung plättchenförmige Füllstoffe wie Glimmer, Talkum, Aluminiumsilikate, Quarz oder Glasflakes zugesetzt, wodurch eine gute Einebnung der Wicklungstopographie und eine erhöhte Sperrwirkung gegenüber Wasserdampf und anderen Gasen erreicht wird.

[0019] Zur gezielten Eigenschaftsveränderung der ungehärteten Harzmischung oder des Formstoffs können weitere Zusätze, wie Thixotropiermittel, Entgasungshilfsmittel, Benetzungsmittel, Haftvermittler, organische Farbstoffe und Farbpigmente zugesetzt werden.

[0020] HF-Drosseln, deren Ferritkern mit 100 Windungen eines 125 µm dicken Kupferlackdrahtes bewickelt ist, wurden mit einem lösungsmittelfreien Grundlack folgender Zusammensetzung beschichtet:
100 Gewichtsteile Methacrylat (Dimethacrylat des ethoxylierten Bisphenol-A)
2 Gewichtsteile Photoinitiator (2-Methyl-1- 4-(methylthio) phenyl -2-morpholinopropanon-1)
1 Gewichtsteil Peroxid (1,1-Bis(t.-butylperoxy)-3,3,5-trimethyl cyclohexan)
30 Gewichtsteile Talkum
2 Gewichtsteile Zinksulfid
1,5 Gewichtsteile pyrogene Kieselsäure
Der fertig aufbereitete Grundlack ist thixotrop; die Viskosität bei 25° C und einem Geschwindigkeitsgefälle von 2000 s⁻¹ beträgt 1,8 Pas. Die Lagerstabilität beträgt mehr als drei Monate.

[0021] Die HF-Drosseln wurden unter einem Infrarotstrahler auf etwa 120° C vorgewärmt und übernahmen den Grundlack von einem sich drehenden Lackrad. Die Lackschicht wurde nachfolgend 10 s unter einem 400 W-Quecksilberstrahler mit UV-Licht bestrahlt. Die Leistungsdichte im UVA-Bereich betrug am Ort des Bestrahlungsgutes ca. 80 mW/cm². Anschließend wurden die so grundlackierten HF-Drosseln noch 2 min auf 150° C durch IR-Bestrahlung erwärmt.

[0022] Die Wicklungsoberfläche ist ausreichend eingeebnet. Es treten keine Blasen oder Krater in der Lackschicht auf und der Grundlack in der Wicklung ist nach der IR-Bestrahlung gehärtet. Als Härtungsdauer erwiesen sich 10 s als ausreichend, wobei ein Grundiervorgang zur Einebnung der Wicklungsoberfläche ausreichend war.

Ansprüche

1. Rotationssymmetrisches elektrisches Bauelement, insbesondere HF-Drossel, die aus einem zylinderähnlichen mit Kupferlackdraht bewickelten Keramik- oder Ferritkörper besteht, das eine Beschichtung aus einer durch UV-Bestrahlung und thermisch härtbaren Zusammensetzung mit folgenden Bestandteilen aufweist:

- Radikalisch härtbare Harzmischungen auf der Basis von nieder- oder höhermolekularen Verbindungen mit einer oder mehreren Doppelbindungen mit zumindest einem Bestandteil der folgenden Gruppe: (meth)acrylierte Epoxidharze, (meth)acrylierte Polyether, (meth)acrylierte Polyurethane, (Meth)acrylsäureester mehrfach funktioneller Alkohole wie Bisphenol A, Umsetzungsprodukte von Bisphenol A mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid;

- zumindest einem Photoinitiator der folgenden Gruppen: Benzoine, Acetophenone, Benzoylphosphinoxide sowie Benzophenone und Thioxanthone in Verbindung mit Choinitiatoren und Sensibilisatoren.

- zumindest einem Peroxid der folgenden Gruppe: t-Butylpermaleinat, 1,1-Bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, t-Butylperoxybenzoat, 2,2-Bis-(t-butylperoxy)-butan.

2. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1 mit einer Beschichtung, die jeweils 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent (bezogen auf die härtbare Harzmischung) Photoinitiatoren und Peroxide enthält.

3. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dessen Beschichtung zusätzlich einen oder mehrere Zusatzstoffe enthält.

4. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusatzstoffe aus zumindest einem Bestandteil der folgenden Gruppen bestehen: Mineralische und organische Füllstoffe, vorzugsweise plättchenförmige Füllstoffe wie Glimmer, Talkum, Aluminiumsilikate, Quarz, Glasflakes.

5. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtung Thixotropiermittel, Entgasungshilfsmittel, Benetzungsmittel, Haftvermittler, organische Farbstoffe und Farbpigmente enthält.

Zeichnung