DE102005004754A1

DE102005004754A1 - Verfahren zur Nachreinigung von abisolierten Bereichen einer elektrischen Leitung

Info

Publication number: DE102005004754A1
Application number: DE102005004754A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Herzig; Thomas Herzing
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2006-08-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Nachreinigung von abisolierten Bereichen einer elektrischen Leitung mit wenigstens einem elektrischen Leiter, der von einer Kunststoffisolationsschicht umgeben ist, wobei die Kunststoffisolationsschicht im Bereich des abisolierten Bereichs insbesondere mittels Laser verdampft bzw. abgedampft wurde. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Anlösen der nach dem Abisolieren auf dem elektrischen Leiter verbleibenden Reste der Kunststoffisolationsschicht durch Aufbringen einer Flüssigkeit auf Alkoholbasis und das Ablösen der Reste durch Aufbringen einer mechanischen Reinigungskraft wenigstens in diesem Bereich.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachreinigung von abisolierten Stellen bzw. Bereichen einer elektrischen Leitung, wobei die elektrische Leitung wenigstens einen elektrischen Leiter umfasst, der von einer Kunststoffisolationsschicht umgeben ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Nachreinigung von abisolierten Stellen, die durch vollflächiges Verdampfen der Kunststoffisolationsschicht mittels eines Lasers erzeugt werden. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Abisolieren einer elektrischen Leitung, umfassend die eingangs beschriebene Nachreinigung.

Isolierte elektrische Leitungen werden meist zur Verbindung von elektrischen und elektronischen Bauelementen verwendet. Sie müssen im Allgemeinen vor der Verbindung mit den jeweiligen Bauelementen an entsprechenden Stellen abisoliert werden. Dieses Abisolieren sollte dabei derart geschehen, dass keine Beschädigung des innerhalb der Isolationsschicht eingebetteten elektrischen Leiters erfolgt, was insbesondere bei der Verwendung dünner Drähte zu erheblichen Schwierigkeiten führen kann.

Flachbandleitungen bieten eine elegante Möglichkeit, eine Vielzahl von Leitern gewichtssparend und übersichtlich zu verlegen. Insbesondere in der Automobilindustrie kommen Flachbandleitungen vermehrt zum Einsatz. Um die Flachbandleitung mit elektrischen Bauelementen zu verbinden, müssen die Enden der Flachbandleitung abisoliert werden, um so die im Inneren der Flachbandleitung befindlichen elektrischen Leiter mit den elektrischen Bauelementen kontaktieren zu können. Andererseits kann es jedoch auch erforderlich sein, Abzweigungen oder Kontaktstellen entlang der Flachbandleitung, entweder auf nur einer oder beiden Seiten der Flachbandleitung zu schaffen. Hierzu werden an den jeweiligen Abisolationsstellen Ausnehmungen in der Isolationsschicht der Leitung geschaffen, um auf diese Weise den elektrischen Leiter freizulegen. Dieses Abisolieren ist jedoch wegen der zueinander sehr eng beabstandeten elektrischen Leiter oftmals schwierig.

So ist zum Beispiel aus der DE 101 46 720 A1 sowohl ein Verfahren als auch eine Vorrichtung zum Abisolieren einer Flachbandleitung bekannt, bei dem die Isolationsschicht an der jeweiligen Abisolationsstelle mit Hilfe eines Laserstrahls verdampft wird. Dabei ist allerdings festgestellt worden, dass eine im Bereich einiger Mikrometer Dicke liegende Restschicht des Isolationsmaterials auf den elektrischen Leitern zurückbleibt. Diese Restschicht, die oftmals durch die Wärmeentwicklung beim Verdampfen mit dem elektrischen Leiter zu einer festen "Kruste" verschmilzt, ist bei der Kontaktierung mit Bauelementen nachteilig und stellt eine stete Fehlerquelle dar.

Ein anderes Verfahren zum Verdampfen der Isolationsschicht ist aus der DE 35 01 839 A1 bekannt, bei der das die elektrischen Leiter umgebende Isolationsmaterial mit einem gepulsten Laser berührungsfrei verdampft wird. Schließlich offenbart auch die DE 41 02 987 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abdampfen der Isolationsschicht einer elektrischen Leitung mittels eines Laserstrahls.

Mit Hilfe der in den oben erwähnten Druckschriften beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zum Abisolieren von elektrischen Leitungen wird das Isolationsmaterial durch den Laser entweder verdampft, verbrannt oder "abgesprengt", wodurch jedoch auf der Leiteroberfläche eine dünne Restschicht verbleibt, deren Dicke im Bereich einiger μm liegt. Diese dünne Restschicht wirkt sich störend auf Folgeprozesse, wie zum Beispiel das Löten bzw. Schweißen, d.h. die Verbindung mit den Bauelementen, aus.

Eine Lösung, um diese Probleme zu vermeiden, stellen die EP 1 443 619 A1 oder die DE 103 32 845 A1 bereit. Bei diesen Lösungen wird mittels Laser nur ein Rahmen in der Isolationsschicht erzeugt und die Isolationsschicht im Anschluss mittels eines Keils mechanisch von dem elektrischen Leiter abgehoben.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine zur Lösung gemäß EP 1 443 619 A1 oder DE 103 32 845 A1 alternative Verfahrensweise bereitzustellen, mittels der die zuvor beschriebenen Nachteile vermindert oder vollständig vermieden werden können. Somit liegt das technische Problem der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zu entwickeln, das es ermöglicht, auf einfache Art und Weise Restrückstände der Isolationsschicht, die nach dem Abisolieren auf der Leiteroberfläche zurückbleiben, entfernen zu können. Ferner soll das Verfahren die Möglichkeit bieten, eine Oxidation der Leiteroberfläche bis zur weiteren Be- oder Verarbeitung der Leitung zu vermeiden. Darüber hinaus liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das auf einfache Art und Weise ein präzises Abisolieren der Isolationsschicht einer Leitung unter Berücksichtigung der obigen Kriterien ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Nachreinigung von abisolierten Bereichen einer elektrischen Leitung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Abisolieren einer elektrischen Leitung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die vollflächig laserabisolierten Bereiche der elektrischen Leitung einer "nasschemischen Reinigung" zu unterziehen. Dies wird erfindungsgemäß durch die folgenden Schritte bewerkstelligt. Zunächst wird eine Flüssigkeit auf Alkoholbasis, wie beispielsweise eine Lösung umfassend Ethylalkohol, auf den mittels Laser vollflächig abisolierten Bereich der elektrischen Leitung aufgebracht. Diese Flüssigkeit löst die auf dem elektrischen Leiter verbleibenden Reste der Kunststoffisolationsschicht an, so dass diese in einem nachfolgenden Schritt leichter abgetragen werden können. Insbesondere, wenn zum Abisolieren die eingangs beschriebenen Laser-Abdampf-Verfahren eingesetzt werden, tritt die Problematik auf, dass Reste der Kunststoffisolation eine starke Verbindung mit dem elektrischen Leiter eingehen. Mit anderen Worten: Die verbleibenden Kunststoffreste bilden auf dem elektrischen Leiter eine harte Kruste, die bei der weiteren Verarbeitung der elektrischen Leitung, insbesondere dem Kontaktieren erhebliche Probleme aufwirft. Durch das Anlösen wird diese Verbindung aufgebrochen. Nach dem Anlösen durch die Flüssigkeit werden die Kunststoffreste durch Aufbringen einer mechanischen Reinigungskraft wenigstens in dem abisolierten Bereich abgetragen und damit von dem elektrischen Leiter entfernt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird sichergestellt, dass für die nachfolgende Verarbeitung der elektrischen Leitung blanke, nicht verschmutzte elektrische Leiter, beispielsweise Kupferbahnen, zur Verfügung stehen. Darüber hinaus sind Parameter, wie Form, Größe und Position der Bereiche durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht beschränkt, sondern frei wählbar. Somit wird die Verarbeitbarkeit der elektrischen Leitung im Vergleich zu der bloßen vollflächigen Laserabisolierung mit einfachen und kostengünstigen Mitteln stark verbessert. Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Integration unmittelbar im Anschluss an die Abisolierstation mit dem Laser, was unter produktionstechnischen Gesichtspunkten vorteilhaft ist.

Da das Laser-Abdampf-Verfahren hauptsächlich bei Flachbandleitungen (FFC) zum Einsatz kommt – weil bei der Rundleiterkonfektionierung die mechanische Lösung durch bloßes Abziehen der Isolationsschicht noch immer am kostengünstigsten, wirkungsvollsten und zeiteffektivsten ist – wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die elektrische Leitung vorzugsweise eine Flachbandleitung sein. Es ist jedoch auch denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren auf andere Leitungstypen anzuwenden.

Üblicherweise enthält die Kunststoffisolationsschicht einer Flachbandleitung ein Polymer. Es sind jedoch auch andere Kunststoffbestandteile denkbar. Ferner ist es auch denkbar, dass die Kunststoffisolationsschicht nicht ausschließlich aus einem Polymer besteht, sondern verschiedene Verstärkungselemente in der Isolationsschicht enthalten sind, die aus einem anderen Material bestehen.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die mechanische Kraft über Bürsten, vorzugsweise über Rotationsbürsten, aufgebracht. Handelt es sich um feststehende Bürsten, so wird die elektrische Leitung an mehreren Bürsten vorbeigeführt, so dass eine mechanische Ablöskraft bzw. Reinigungskraft auf die abisolierten Bereiche aufgebracht wird, in denen die Kunststoffreste bereits angelöst sind. Es ist jedoch bevorzugt, dass die mechanische Kraft über wenigstens eine Rotationsbürste aufgebracht wird. In diesem Fall werden sich die Rotationsbürsten derart drehen, dass sie entgegen der Förderrichtung der elektrischen Leitung bürsten, um so eine effektivere Entfernung der Reste zu bewirken.

Alternativ ist jedoch auch eine Rotation in der gleichen Richtung wie dem Vorschub der elektrischen Leitung denkbar. In jedem Fall ist es bevorzugt, die mechanische Kraft über einen Bürstvorgang aufzubringen. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, die mechanische Kraft durch Ultraschallschwingungen aufzubringen. Bei Tests hat sich dies jedoch als weniger vorteilhaft herausgestellt. Dies lässt sich möglicherweise dadurch begründen, dass die Kunststoffreste, die auf dem elektrischen Leiter verbleiben, eine sehr enge Verbindung mit dem elektrischen Leiter eingehen, so dass zwischen diesen beiden Schichten keine Kavitäten vorkommen. Derartige Kavitäten sind jedoch notwendig, um die Kunststoffreste mittels Ultraschall abzulösen und zu entfernen. Dennoch ist es möglich, durch spezielle Flüssigkeiten die Reste derart anzulösen, dass auch ein Ablösen und Entfernen mittels Ultraschall möglich wird. Ebenfalls kann angedacht werden, die mechanische Kraft zum einen über wenigstens eine Bürste und zum anderen über Ultraschall aufzubringen. Im Falle der Kombination ist es bevorzugt, dass zunächst die Bürste bzw. die Bürsten auf den abisolierten Bereich wirken und im Anschluss die elektrische Leitung beispielsweise durch ein Ultraschallbad geführt wird. So kann durch die Einwirkung der Bürsten die Restschicht bereits leicht angehoben werden, so dass die notwendigen Kavitäten entstehen. Im anschließenden Ultraschallbad werden diese Restschichten dann von dem elektrischen Leiter "abgesprengt". Durch die Verkettung bzw. Kombination von mehreren Bürsten oder Ultraschallsystemen bzw. wenigstens einer Bürste und wenigstens einem Ultraschallsystem kann die Prozesssicherheit ggf. erhöht werden. Neben den oben erwähnten Möglichkeiten sind jedoch auch andere Einrichtungen denkbar, mittels derer eine mechanische Kraft auf die abisolierten Bereiche aufgebracht werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die auf Alkohol basierende Flüssigkeit durch Führen der Leitung durch ein Tauchbad, über Sprühdüsen, die die Flüssigkeit auf die Leitung sprühen, eine Dosiereinheit oder Walzen auf die abisolierten Bereiche aufgebracht, um das Anlösen der verbleibenden Kunststoffreste auf dem elektrischen Leiter zu bewirken. Bei der Verwendung von Sprühdüsen, einer Dosiereinheit oder Walzen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die von der elektrischen Leitung tropfende Flüssigkeit in einem Becken aufzufangen und wieder zu verwenden (möglicherweise nach Durchlaufen eines Filters). Eventuell könnte das Aufbringen der Flüssigkeit derart erfolgen, dass noch gelöste Partikel von der Leitung gespült werden und eventuell die Bürsten gereinigt bzw. befeuchtet werden.

Im Anschluss an das Anlösen und Ablösen der Reste wird die elektrische Leitung mittels einer Flüssigkeit, z.B. Wasser, gespült und/oder getrocknet, so dass die Leitung unmittelbar danach weiter verarbeitet, d.h. kontaktiert oder mit Bauteilen versehen werden kann.

Neben dem Verfahren zur Nachreinigung von abisolierten Bereichen einer elektrischen Leitung schlägt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Abisolieren wenigstens eines Bereichs einer elektrischen Leitung vor, das zunächst das Abdampfen der Kunststoffisolationsschicht in wenigstens dem abzuisolierenden Bereich der Leitung mittels Laser umfasst, so dass der elektrische Leiter in diesem Bereich freigelegt wird. Ferner umfasst dieses Verfahren das Nachreinigen des abisolierten Bereichs, wie es vorstehend beschrieben wurde.

Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung der beispielhaften Ausführungsform ersichtlich.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung erläutert.
Die einzige Zeichnung zeigt rein schematisch die einzelnen Stationen einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
Bei der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise eine Flachbandleitung 1 in einer Abisolierstation 2 mittels eines Laser-Abdampf-Verfahrens, wie es eingangs beschrieben ist, abisoliert. Hinsichtlich Details bezüglich des Abisolierees durch vollflächiges Abdampfen der Isolationsschicht im abzuisolierenden Bereich wird auf die in der Beschreibungseinleitung genannten Schriften verwiesen.
Im Anschluss läuft die Flachbandleitung 1 zunächst in eine Reinigungsstation. In der Reinigungsstation ist eine Sprühdüse 3 vorgesehen, die eine Lösung auf Alkoholbasis, beispielsweise Ethylalkohol, auf die Flachbandleitung 1 aufbringt. Diese Flüssigkeit dient dem Anlösen von, nach dem Abdampfen auf dem elektrischen Leiter verbliebenen, Restbestandteilen der Kunststoffisolationsschicht, die vorzugsweise ein Polymer enthält. Es ist anzumerken, dass die Isolationsschicht auch durch nicht-polymere Materialien verstärkt sein kann. Die Restbestandteile gehen beim Verdampfen der Isolationsschicht durch die Wärmeentwicklung eine starke Bindung mit dem elektrischen Leiter ein, die durch das Aufbringen der Flüssigkeit über die Sprühdüse 3 angelöst werden.
Nachfolgend läuft die Leitung 1 in der Reinigungsstation über Umlenkwalzen unter zwei Rotationsbürsten 4 hindurch. Im Bereich des Kontakts, d.h. dem Bereich, in dem die Flachbandleitung 1 mit ihrem abisolierten Bereich mit der Rotationsbürste 4 in Kontakt kommt, ist die Flachbandleitung vorzugsweise um eine Welle oder Walze 5 gekrümmt, um durch die Verformung den Abtrag der Isolationsreste auf dem elektrischen Leiter zu unterstützen. Die Rotation der Bürsten 4 erfolgt vorzugsweise entgegen der Förderrichtung der Flachbandleitung 1, die durch einen Pfeil A angedeutet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform drehen sich die Bürsten daher im Uhrzeigersinn B. Es ist jedoch auch eine entgegengesetzte Rotation oder eine Rotation quer zur Bewegungsrichtung denkbar. Um die Reibung zwischen den Bürsten, die vorzugsweise aus Kunststoffborsten bestehen, geeignet einstellen zu können und eine mögliche Beschädigung des elektrischen Leiters zu vermeiden, werden die Bürsten durch eine Flüssigkeit, die über die Zuführeinrichtungen 6 zugeführt wird, befeuchtet. Ferner werden die Bürsten durch diese Einrichtung 6 auch gereinigt. Die Flüssigkeit, die durch die Zuführeinrichtungen 6 ausgegeben wird, kann die gleiche Flüssigkeit sein, die durch die Sprühdüse 3 auf die Flachbandleitung 1 aufgebracht wird. Es sind jedoch auch andere Flüssigkeiten denkbar.
Von der Flachbandleitung 1 tropfende Flüssigkeit wird in einem Auffangbecken 7 aufgefangen und vorteilhafter Weise zur Wiederverwendung zurückgeführt. Zu diesem Zweck kann es vorteilhaft sein, die Flüssigkeit in einer Filtereinrichtung zu filtern.
Im Anschluss wird die Flachbandleitung zu einer Spül- und Trockenstation weitergeleitet, in der die auf dem elektrischen Leiter verbleibenden Restbestandteile der Isolationsschicht sowie die verbliebene Reinigungsflüssigkeit über eine Spüleinrichtung 8 von der Bahn abgespült werden. In diesem Bereich ist ein getrenntes Auffangbecken 9 vorgesehen, das die Spülflüssigkeit aufnimmt. Schließlich wird die Flachbandleitung 1 über Luftdüsen 10 getrocknet und kann im Anschluss der weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich vorteilhaft, dass die Nachreinigung unmittelbar nach der Abisolierstation in die Anlage integriert werden kann, so dass für die nachfolgenden Prozesse "blanke" Leiterbahnen zur Verfügung stehen. Die Form, Größe und Position der Kupferfreiflächen bzw. elektrischen Leiter-Freiflächen sind dabei frei wählbar. Somit ist die Verarbeitbarkeit einer elektrischen Leitung, die gemäß dem Verfahren der Erfindung bearbeitet wurde, im Vergleich zu einer elektrischen Leitung, die nur die Station 2 durchläuft, erheblich verbessert.

Claims

Verfahren zur Nachreinigung von abisolierten Bereichen einer elektrischen Leitung (1) mit wenigstens einem elektrischen Leiter, der von einer Kunststoffisolationsschicht umgeben ist, wobei die Kunststoffisolationsschicht im Bereich des abisolierten Bereichs insbesondere mittels Laser verdampft wurde, umfassend die Schritte: Anlösen der nach dem Abisolieren auf dem elektrischen Leiter verbleibenden Reste der Kunststoffisolationsschicht durch Aufbringen einer Flüssigkeit auf Alkohol-Basis; und Ablösen der Reste durch Aufbringen einer mechanischen Reinigungskraft wenigstens in dem abisolierten Bereich.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die elektrische Leitung eine Flachbandleitung ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kunststoffisolationsschicht ein Polymer aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die mechanische Kraft über Bürsten, vorzugsweise über wenigstens eine Rotationsbürste (4) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Aufbringen der Flüssigkeit durch Führen der Leitung (1) durch ein Tauchbad, über Sprühdüsen (3), eine Dosiereinheit oder Walzen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Leitung im Anschluss an die Reinigung gespült und/oder getrocknet wird.
Verfahren zum Abisolieren wenigstens eines Bereichs einer elektrischen Leitung (1), vorzugsweise einer Flachleitung, mit wenigstens einem in einer Kunststoffisolationsschicht eingebetteten elektrischen Leiter, umfassend die Schritte: vollflächiges Abdampfen der Kunststoffisolationsschicht in wenigstens dem abzuisolierenden Bereich der Leitung mittels Laser (2), so dass der elektrische Leiter in diesem Bereich freigelegt wird; und Nachreinigen des abisolierten Bereichs mittels eines Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.