Brevet FR2216752A1 — publié le 19740830

La présente invention concerne d'une manière générale la protection des éléments électroniques tt plus particulièrement un procédé et un appareil destinés à l'enrobage d'éléments électroniques, tels que des transformateurs d'impulsions, etc., à l'aide d'une matière thermodurcissable. La fiabilité des transformateurs d'impulsions qui sont largement utilisés dans le domaine des ordinateurs électroniques, des équipements de communication, etc. doit tre élevée en permanence. Pour répondre à une telle exigence, on a proposé divers procédés, dont l'un consiste R enrober les éléments des transformateurs d'impulsions à l'aide d'une matière thermodurcissable, par exemple une résine phénolique ou une résine époxy. Ces transformateurs d'impulsions comprennent un noyau toroldal sur lequel sont enroulées des bobines et qui est noyé dans une base, en forme de plaque, d'une matière isolante. Plusieurs broches de connexion perpendiculaires à la base la traversent et sortent par ses côtés opposés. Les extrémités supérieures des broches de connexion sont connectées aux extrémités des bobines préci- tées. Le procédé classique consiste à utiliser une cavité de deux demi-moules. Des ouvertures distinctes, de 0,5 à 1,2 millimètre environ de diamètre, sont disposées sur la surface infé- rieure et les broches de connexion du transformateur d'impulsions sont introduites dans les ouvertures de la cavité avant l'opération de moulage. Cette technique antérieure a des inconvénients évidents. L'opération consistant h introduire individuellement les broches de connexion dans les ouvertures dsla cavité est extrmement fastidieuse et peu efficace. De plus, il est inévi- table qu'une matière thermodurcissable injectée dans la cavité de moulage pénètre dans les ouvertures précitées et adhère aux broches de connexion, de sorte que des bavures se forment non seulement entre les demi-moules, mais encore sur les broches de connexion du transformateur d'impulsions. Ces bavures doivent tre supprimées du produit terminé après l'opération de moulage. Il est évident que cet ébavurage non seulement réduit le rendement de l'opération, mais encore conduit à une production médiocre, car il est très possible que les produits finis soient détériorés pendant l'élimination des bavures au point que leur aspect soit'altéré et que, dans le pire des cas, ils ne puissent tre vendus. De plus, la formation des ouvertures distinctes, qui doivent avoir nécessairement des dimensions précises, sur la surface de la cavité augmente le prix du moule lui-mme. L'invention concerne un procédé et un appareil simplifiés et peu coûteux, permettant de donner a des éléments électroniques, tels que des transformateurs d'impulsions ou autres, une protection plus grande vis-à-vis de leur environnement. Le procédé et l'appareil selon l'invention permettent d'enrober des transformateurs d'impulsions sans aucune bavure ni entre les demi-moules ni sur les broches de connexion. Le procédé et l'appareil selon l'invention permettent d'enrober des éléments électroniques tels qu'un transformateur d'impulsions ou autre à l'aide d'une matière thermodurcissable, par exemple une résine phénolique ou une résine époxy. Un transformateur d'. impulsions comprenant un noyau toro$dal en ferrite, sur lequel sont enroulées des bobines et qui est noyé dans une base comportant une partie intermédiaire en forme de joue et des broches de connexion, est introduit dans la cavité d'un demi-moule inférieur à empreintes multiples. Les broches de connexion sont introduites dans des fentes allongées situées sur les cotés opposés de la cavité du demi-moule inférieur qui est isolée de la cavité de moulage supérieure dans laquelle est injectée la matière thermodurcissable. Les demi-moules sont serrés ensuite l'un contre l'autre. La surface supérieure de la partie intermédiaire précitée en forme de joue de la base du transformateur est légèrement en relief au-dessus du demimoule inférieur et sa périphérie porte contre l'autre demimoule, de sorte qu'un joint étanche est réalisé entre ces demi-moules lorsque la joue est ramollie par la chaleur. En conséquence, il ne se produit aucune bavure ni entre les demimoules, ni sur les broches de connexion du produit enrobé. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels : Les figures 1A et 1B sont une élévation et une vue en plan d'un exemple de transformateur d'impulsions auquel le procédé d'enrobage de l'invention peut tre appliqué ; la figure 2A est une vue en plan d'un exemple de moule à empreintes multiples selon l'invention, comprenant un corps dans lequel sont creusées des cavités et auquel est fixée une plaque la figure 2B est une coupe suivant la ligne IIB-IIB de la figure 2A et représente le mode de fixation de la plaque latérale du moule sur le corps contenant des cavités de moulage ; la figure 2C est une coupe partielle à échelle agrandie suivant la ligne IIC-IIC de la figure 2A et représente l'une des cavités creusées dans le moule ; la figure 3 est une vue en plan de dessous, représen- tant un exemple de moule supérieur selon l'invention ; la figure 4 est une vue en plan représentant un exemple de moule inférieur a empreintes multiples selon l'invention ; les figures 5A et 5B sont des coupes suivant les lignes V-7 des figures 3 et 4 et représentent les demi-moules supérieur et Inférieur séparés et appliqués l'un contre l'autre ; les figures 6A et 6B sont des ccupes partielles à échelle agrandie de la cavité du moule supérieur et de la cavité du moule inférieur dans laquelle est introduit un transformateur d'impulsions, et montrent comment le transformateur est enrobé par le procédé de l'invention ; et la figure 7 est une vue en perspective représentant un transformateur d'impulsions 1 destiné a. tre enrobé d'une matière thermodurcissable, à l'aide de la présente invention. Le transformateur comprend un noyau toroldal 2 en ferrite sur lequel sont enroulées des bobines 3 et qui est noyé dans une base 4 en une matière thermodurcissable, telle qu'une résine phénolique ou une résine époxy. La base 4 comprend une partie supérieure 4a, une partie intermédiaire en forme de joue 4b et une partie inférieure 4c. La référence numérique 5 indique des broches de connexion passant verticalement par les parties supérieure et intermédiaire 4a et 4b. Les broches sont espacées des surfaces latérales de la partie inférieure 4c. Les extrémités des bobines 3 sont connectées aux extrémités supérieures des broches de connexion 5. Bier. que six broches de connexion aient été représentées sur les dessins, elles peuvent tre en nombre quelconque voulu. La figure 2A représente un magasin 6 à cavités multiples de moulage selon l'invention. Il comprend un corps principal 6a et une plaque latérale 6b. La plaque latérale 6b est fixée au corps principal 6a à l'aide de vis 6c vissées et réglées dans le corps principal, par des ouvertures de la plaque latérale. Chaque vis est poussée vers l'extérieur par un ressort 6d interposé entre le corps principal et la plaque latérale, comme on le voit sur la figure 2B, de sorte que ladite plaque est espacée latéralement d'un intervalle p par rapport au corps principal 6a. Des cavités 6e du corps principal 6a comprennent chacune des parties en gradin 6f disposées sur ses côtés opposés, des fentes allongées 6g disposées parallèlement, au voisinage des parties en gradin et un socle 6h situé entre les fentes 6g. La partie inférieure du transformateur d'impulsions 1, décrit plus haut en liaison avec les figures 1A et 1B, est destinée à reposer sur une surface supérieure sensiblement plane 6h'du socle 6h. Les parties en gradin 6f sont conçues de manière que la joue 4b de la base du transformateur d'im- pulsions puisse venir étroitement en contact avec elles. Il convient de noter particulièrement que la profondeur de chaque partie en gradin 6f est déterminée de manière à tre légèrement plus faible que l'épaisseur de la joue 4b du transformateur d'impulsions 1, par exemple de 0,2 à 0, 6 millimètre, comme on l'expliquera en détail en liaison avec la figure 6. La différence entre la profondeur de chaque partie en gradin 6f et l'épaisseur de la joue 4b ne se limite pas à la plage indiquée plus haut, mais elle peut tre déterminée sélectivement suivant les dimensions de l'élément qui doit tre enrobé, de la pression de serrage du moule, du type de matière thermodurcissable mise en oeuvre, etc. La figure 3 représente en 7 le demi-moule supérieur selon l'invention. Il comp end six cavités 7a, par exemple, qui sont en communication par des gorges ou canaux 7c avec un orifice d'entrée 7b destiné à un comprimé de matière thermodurcissable, par exemple une résine phénolique ou époxy. Le figure 4 représente le demi-moule inférieur 8 selon la présente invention. Il comprend deux évidements 8a dans lesquels sont introduits des magasins 6, une banquette centrale 8b séparant les évidements 8a et deux éléments de poussée mobiles 8c portant contre les plaques latérales 6b des magasins 6 lorsque ces derniers sont introduits dans les évi- dements. Un évidement circulaire 8d'd'où partent des gorges ou canaux de coulée 8d, correspondant à l'orifice d'entrée 7b et aux canaux 7c du demi-moule supérieur 7, est réalisé sur la banquette centrale 8b. Lorsque les magasins 6 sont introduits dans les évi- dements 8a du demi-moule inférieur 8, ils sont maintenus initialement au-dessus des fonds des évidements 8a par des éléments appropriés, par exemple par des broches d'éjection (non repré- sentées) qui montent du fond de chaque évidement. Les plaques latérales 6b sont mises en contact avec les éléments de poussée Se qui sont également maintenus au-dessus du fond de chaque évidement 8a, par exemple à l'aide de ressorts (non représen- tés) comme on le voit sur la figure 5A sur laquelle les demimoules supérieur et inférieur, 7 et 8, sont séparés l'un de l'autre. La figure 5B représente les demi-moules supérieur et inférieur 7,8 fermés et l'on voit que lorsque les deux demimoules sont rapprochés l'un de l'autre, les magasins 6 et les éléments de poussée 8c sont appliqués les uns contre les autres et sont poussés vers le bas par/le demi-moule supérieur 7, de façon à tre mis en contact avec le fond de chaque évidement. Lorsque les éléments de poussée Se sont poussés vers le bas de la façon indiquée ci-dessus, ils glissent obliquement et sont guidés par des gorges 8e (figure 4) de la surface des évidements 8a et par des saillies orientées obliquement 8f (figure 4) des surfaces latérales correspondantes des éléments 8c, disposées de manière à s'engager dans les gorges de guidage obliques 8e des évidements 8a. L'inclinaison des gorges obliques Se et des saillies 8f est déterminée de façon que, lorsque les éléments de poussée 8c sont déplacés vers le bas de la manière indiquée, ils sont également déplacés latéralement vers les plaques latérales 6b des magasins 6, sur une distance qui correspond à l'intervalle séparant ces dernières des corps principaux 6a des magasins 6. En conséquence, lorsque les deux demi-moules 7 et 8 sont fermés, les plaques latérales 6b sont mises étroitement en contact avec les corps principaux 6a par les éléments de pous- sée 8c, comme on le voit sur la figure 5B. Sur cette figure, la référence 7d indique des canaux de coulée par lesquels les canaux d'alimentation 7c sont mis en communication avec les cavités 7a du demi-moule supérieur 7, Il convient de noter particulièrement que les cavités 7a du moule supérieur 7 sont conçues de manière que l'espacement entre les surfaces laté- rales opposées de chacune d'elles soit légèrement plus faible que l'espacement correspondant des surfaces latérales de chaque cavité 6e du magasin 6, par exemple d'environ à. 0,5 millimètre, comme on le voit sur les figures 5A et 6B. La différence entre les dimensions des cavités des demi-moules supérieur et inférieur ne se limite pas à la plage indiquée plus haut et elle peut tre déterminée sélectivement suivant les dimensions et l'aspect des éléments à enrober, le type de matière thermodurcissable mise en oeuvre, etc. On décrira ci-après le procédé de l'invention, en liaison avec les figures 6A et 6B. Un transformateur d'impulsions 1, tel que le transformateur décrit plus haut en liaison avec les figures 1A et 1B, est introduit d'abord dans chaque cavité 6e du magasin 6, comme on le voit sur la figure 6A. Les broches de connexion 5 sont introduites dans les fentes allongées 6g et la partie en forme de joue 4b est appliquée étroitement contre les parties en gradin 6f, de sorte que la cavité 6e est recouverte complètement par la joue 4b. Dans ce cas, du fait que la profondeur des parties en gradin 6f est légèrement plus faible que l'épaisseur de la joue 4b., comme on l'a indiqué plus haut, la surface supérieure de celle-ci estblus haute que le magasin 6 lorsqu'elle est en contact avec les parties en gradin 6f, comme on le voit en particulier sur la figure 6A. Lorsque le demi-moule supérieur 7 est descendu jusqu'à la position indiquée en traits mixtes, il vient en contact avec la surface supérieure de la joue 4b. A mesure qu'il continue à descendre vers le moule inférieur, il porte contre la joue 4b qui, en conséquence, est ramollie par la chaleur du moule qui est chauffé à une température d'environ 120 à 180 C, puis les deux demi-moules sont fermés complètement comme on le voit sur la figure 6B. Il convient de noter qu'il en résulte une étanchéité parfaite due au fait que la joue 4b est ramol- lie de la façon indiquée ci-dessus et que sa périphérie porte contre le demi-moule supérieur 7 comme on le voit sur la figure 6T,. Lorsque les deux demi-moules 7, 8 sont fermés, comme on le volt sur la, igure 6B, un concrimé de matière thermD- durcissable, par exemple une résine phénolique ou époxy, est jeté dans l'orifice d'entrée 7b du moule supérieur 7. Il est préférable que ce comprimé soit préchauffé à l'aide d'un appareil de chauffage par induction dont la fréquence élevée peut atteirdre 60 tEz environ, pendant une à une minute et demie. Le comprimé introduit dans l'orifice d'entrée 7b est comprimé ensuite contre l'évidement circulaire 8d' (figure 4) par un plongeur (non représenté) et il est fondu de manière à tre injecté ou transmis à chaque cavité 7a du moule supérieur 7 par les canaux d'alimentation 7c, 8d et les canaux de coulée 7d. L'injection s'effectue avec une surpression de 28 à 35 bars environ. Après l'injection, les deux demi-moules sont maintenus fermés pendant 3 à 5 minutes environ. De cette façon la partie supérieure 4a du transformateur d'impulsions est enrobée de matière thermodurcissable, de la façon indiquée en. 4d sur la figure (, B. Les deux demi-moules sont séparés ensuite de la manière représentée sur la figure 6A et les magasins 7 sont sortis du demi-moule inférieur. A ce moment, la plaque latérale 6b de chaque magasin est espacée automatiquement du corps principal 6a, de sorte que l'enlèvement hors des magasins de chaque transformateur d'impulsions enrobé est considérablement facilité ensuite. La figure 7 représente le transformateur d'impulsions enrobé suivant la présente invention. Il comprend une partie en gradin 4 qui évite que l'aspect du produit fini ne soit altéré par tout défaut de correspondance possible entre les deux moules. Comme on s'en rend compte facilement d'après la description précédente, la présente invention permet une amélioration considérable du rendement de l'opération d'enro- bage car les broches de connexion sont Introduites dans des fentes allongées au lieu de l'tre individuellement dans des ouvertures distinctes. De plus, l'invention supprime complète- ment le risque que la matière thermoduroissable puisse adhéré, 7 aux broches de connexion et y former des bavures par le fait que les fentes précitées sont isolées de la cavité dans laquelle la matière thermodurcissable est injectée, de sorte qu'il est possible d'obtenir une excellente production de produits d'aspect satisfaisant et une amélioration du rendement de la coulée, car aucune opération supplémentaire n'est nécessaire pour l'é- bavurage du produit fini. On évite, de plus, le risque que le produit enrobé na soit détérioré pendant la suppression des bavures. Enfin, le prix des moules peut oestre réduit car il est inutile que les dimensions des fentes allongées soient aussi précises que celles des ouvertures distinctes utilisées dans la technique antérieure. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent tre apportées au dispositif et au procédé décrits sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1-Frocelé d'elrobage d'un élement élect-onique compor- tant des broches de connexion à l'aide d'une matière thermo- durcissable, caractérisé en ce ql ;'il consiste à introduire ltélément dar. s la cevit d'm semi-moule 4nférieur, lesdites broches de connexion étant introduites dans des fentes allongées du fend de ladite cavité, à disposer la cavité d'un demi-moule supérieur chauffé contre la cavité du moule inférieur et à injecter ladite matière thermodurcissable dans la cavité du demi-moule supérieur de manière que l'élément électronique soit enrobé de ladite matière thermodurcissable sans que celle-ci adhère à ses broches de connexion. 2-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément électronique comprend une base en matière thermodurcissable comprenant une partie supérieure, une partie intermédiaire en forme de joue et une partie inférieure, les broches de connexion, qui traversent les parties supérieure et intermédiaire =n forme de joue de cette base, étant espacées de ladite partie inférieure, cette partie intermédiaire en forme de joue et la partie inférieure de la base étant introduites dans la cavité du demi-moule inférieur de manière que la surface supérieure le la partie intermédiaire soit légèrement en relief au-dessus de la surface du demi-moule inférieur et que sa périphérie soit en contact avec le demi-moule supérieur, de sorte que la cavité du demi-moule inférieur est isolée de la cavité du demi-moule supérieur d'une manière étanche aux liquides, ladite joue étant ramollie par la chaleur du moule de façon a constituer un joint d'étanchéité entre les demimoules, aucune bavure n'étant produite ni entre les demi-moules ni sur les broches de connexion de l'élément électronique. -Appareil d'enrobage d'éléments électroniques à broches de connexion, à l'aide d'une matière thermodurcissable, caractérisé en ce qu'il comprend un demi-moule supérieur à plusieurs cavités, un demi-moule inférieur à plusieurs cavités dort chacune comprend des éléments latéraux en gradin, des fentes allongées disposées parallèlement aux parties latérales en gradin et au voisinage de celles-ci, ainsi qu'un socle central, lesdites fentes allongées étant destinées à loger les broches de connexion, les parties latérales en gradin de la cavité du de.-ai-moule inférieur étant destinées à venir en contact avec les parties périphériques de l'élément électronique placé sur le socle, de sorte que les cavités du demi-moule inférieur sont isolées des cavités du demi-moule supérieur, ces de ; ni-moules étant mis en contact l'un avec l'autre et la matière thermodurcissable étant injectée dans les cavités du demi-moule supérieur isolées des cavités du demi-moule infé- rieur par les é éments élecQroniques eux-mmes, de sorte que ceux-ci sont enrobés de ladite matière thermodurcissable sans que cette dernière adhère à leurs broches de connexion. 4-Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la profondeur des parties latérales en gradin de la cavité du demi-moule inférieur est déterminée de façon å tre légèrement plus faible que l'épaisseur de la partie intermédiaire en forme de joue de chaque élément électronique, l'espacement entre les surfaces latérales opposées des cavités du demi-moule supérieur étant déterminé de manière à tre lé gèrement plus faible que l'espacement entre les surfaces latérales opposées des cavités du demi-moule inférieur. 5-Appareil suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les cavités du demi-moule inférieur sont réalisées dans un magasin pouvant tre monté sur ce demi-moule inférieur et en tre démonté. 6-Appareil suivant l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le magasin des cavités de moulage comprend un corps principal dans lequel sont réalisées lesdites cavités et une plaque latérale fixée audit corps, poussée élastiquement de façon à en tre espacée, ladite plaque latérale étant destinée å tre mise étroitement en contact avec le corps principal lorsque le magasin est introduit dans le demi-moule inférieur.