DE102007030924A1 - Plastic molded metallic strip conductor manufacturing method for e.g. battery sensor of vehicle, involves producing conductor, applying flame-pyrolytic coating of amorphous silicate layer on conductor, and molding conductor with plastic - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kunststoffumspritzten Leiterbahnen mit einer möglichst geringen Leckrate.The The present invention relates to a process for the preparation of plastic-coated conductor tracks with one possible low leak rate.
Bei der Herstellung von elektrischen Geräten oder Bauteilen werden in der Regel Leiterbahnen eingesetzt, die der mechanischen Befestigung und der elektrischen Verbindung von elektronischen Bauteilen dienen. Unter Leiterbahn wird erfindungsgemäß daher sowohl eine Platine als auch eine stromführende Schicht mit entsprechender Schichtdicke und -breite verstanden. Oftmals werden diese Leiterbahnen in Gehäuse integriert oder sollen aufgrund rauer Umgebungsbedingungen mechanisch geschützt werden. Die Leiterbahnen werden deswegen mit Kunststoff hinter- oder umspritzt.at the manufacture of electrical equipment or components are usually used conductor tracks, the mechanical Fixing and electrical connection of electronic components serve. Under conductor is therefore according to the invention both a circuit board and a current-carrying layer with appropriate layer thickness and width understood. often These interconnects are integrated in housing or should be mechanically protected due to harsh environmental conditions. The printed conductors are therefore back-molded or overmoulded with plastic.
Je nach Bauteil ist es dabei erforderlich, dass die umspritzte Leiterbahn gasdicht ist. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sind Verbindungen von Metallen und Kunststoffen in der Regel nicht besonders gasdicht, so dass Leckraten von bis zu 7 ml/min gemessen werden. Dies ist bei Verwendungen in Anwesenheit korrosiver Gase von großem Nachteil. Beispielsweise können bei Batteriesensoren Schwefelsäuredämpfe austreten und das Fahrzeug oder den Sensor beschädigen.ever After component, it is necessary that the over-molded conductor track is gas-tight. Due to the different thermal expansion coefficients As a rule, compounds of metals and plastics are not particularly gas-tight, allowing leakage rates of up to 7 ml / min measured become. This is when used in the presence of corrosive gases of great disadvantage. For example, at Battery sensors leak sulfuric acid vapor and damage the vehicle or the sensor.
Zur Verbesserung der Verbindung zweier Komponenten sind eine ganze Reihe von Verfahren bekannt, die die Oberfläche eines oder aller Komponenten verändern. Hierbei ist jedoch für jeden Einzelfall materialabhängig zu entscheiden, welches Verfahren für welche Substanzen geeignet ist. So sind Plasmaflammen zur Oberflächenbehandlung bekannt, die die Oberfläche reinigen und reaktiver machen.to Improving the connection of two components are quite a few known by methods that cover the surface of one or all Change components. However, this is for depending on the material to decide which case Process for which substances are suitable. So are plasma flame known for surface treatment, which is the surface cleanse and make more reactive.
Aus
der
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung einer kunststoffumspritzten metallenen Leiterbahn sowie eine derartige Leiterbahn anzugeben, das zu einer möglichst gasdichten Verbindung der Substanzen führt.The The present invention has for its object to provide a method for Production of a plastic-coated metal conductor track as well specify such a track, which is as gas-tight as possible Compound leads the substances.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst enthaltend die Schritte: a) Fertigen der Leiterbahn, b) flammenpyrolytische Abscheidung einer Silikatschicht auf der Leiterbahn, c) Umspritzen der Leiterbahn mit Kunststoff. Die auf bekanntem Wege hergestellte Leiterbahn umfasst das Grundmaterial aus faserverstärktem Harz und den eingepressten Cu-Leiter nebst Cu- oder Au-Kontakten zur Kontaktierung der Leiterbahn oder den erfindungsgemäß ebenfalls als Leiterbahn verstandenen gestanzten Körper aus Cu- oder Cu-Legierung, an dem keine elektronischen Bauteile angebracht sind. Vor der Umspritzung der Leiterbahn in einem Spritzgießwerkzeug wird nun erfindungsgemäß mit großem Vorteil eine flammenpyrolytische Abscheidung von amorphem Silikat an der Oberfläche der Leiterbahn, bzw. deren Kontakten durchgeführt. Diese Abscheidung führt zu einer deutlichen Vergrößerung der Leiterbahnoberfläche, einer höheren Oberflächenenergie, einer höheren Polarität der Leiterbahnoberfläche und erlaubt durch die eingebrachten SiOH-Gruppen weitere chemische Reaktionen, so dass ein gasdichterer Verbund zwischen dem Metall der Leiterbahn und dem Kunststoff mit großem Vorteil möglich ist. Ganz allgemein hat die Anmelderin herausgefunden, dass sich Metalle mit einer flammenpyrolytisch abgeschiedenen Silikatschicht gasdicht mit Kunststoffen umspritzen lassen.The The object is achieved by a method comprising the Steps: a) Finishing the trace, b) flame pyrolytic deposition a silicate layer on the conductor track, c) encapsulation of the conductor track with plastic. The conductor track produced in a known way comprises the base material of fiber-reinforced resin and the pressed-in Cu conductor together with Cu or Au contacts for contacting the conductor track or according to the invention also as a conductor track understood punched body made of Cu or Cu alloy, where no electronic components are attached. Before the encapsulation the conductor in an injection mold is now inventively with great advantage a flame pyrolytic deposition of amorphous silicate on the surface of the conductor track, or their contacts. This deposition leads to a significant increase in the track surface, a higher surface energy, a higher one Polarity of the track surface and allowed by the introduced SiOH groups further chemical reactions, so that a more gas-tight bond between the metal of the conductor track and the plastic with great advantage possible is. In general, the Applicant has found that Metals with a flame-pyrolytically deposited silicate layer gas-tight with plastics.
In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zwischen Schritt b) und Schritt c) ein Schritt b1) erfolgt, in dem das Werkstück auf Raumtemperatur abgekühlt wird, vorzugsweise in einer trockenen Umgebung, und anschließend in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt wird, vorzugsweise automatisch. Das abgekühlte Werkstück ist leichter handhabbar und ungefährlicher, gleichzeitig steht genug Zeit zur Ausbildung einer festen Verbindung von Metall und abgeschiedenem Silikat zur Verfügung. Ist die Umgebung trocken, sättigt sich die hydrophile Silikatschicht nicht mit Wasser, ihre Reaktivität bleibt erhalten. Andererseits kann es auch gewünscht sein, die Oberfläche mit Wassermolekülen zu sättigen, um mit diesem Wasser oder in dieser wasserhaltigen Umgebung Reaktionen zwischen Kunststoff und Werkstückoberfläche zu ermöglichen.In Embodiment of the method is provided that between step b) and step c) a step b1) takes place, in which the workpiece is cooled to room temperature, preferably in one dry environment, and then into an injection mold is inserted, preferably automatically. The cooled Workpiece is easier to handle and safer, at the same time there is enough time to form a solid connection of metal and deposited silicate. Is the Dry environment, saturates the hydrophilic silicate layer not with water, their reactivity is maintained. on the other hand It may also be desired to use the surface Water molecules to saturate with this water or in this watery environment reactions between plastic and workpiece surface to enable.
Wird die die Oberfläche der Leiterbahn gereinigt, vorzugsweise mit einer Säure, einem Alkohol oder einem Detergenz bevor die flammenpyrolytische Beschichtung erfolgt, so wird die Verbindung zwischen Silikat und Metall der Leiterbahn homogener, da keine nichtbeaufschlagten Verunreinigungsstellen vorhanden sind.Becomes which cleans the surface of the track, preferably with an acid, an alcohol or a detergent before the flame pyrolytic coating takes place, so the connection between Silicate and metal of the track homogeneous, since no uninvited Pollution sites are present.
In
Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in Schritt b)
die Leiterbahn mit dem oxidierenden Bereich einer Flamme kontaktiert
wird, in die eine siliziumhaltige Substanz eindosiert ist, wobei diese
in der Flamme oxidiert und sich als amorphes Silikat in dünner,
festhaftender Schicht auf dem Metall der Leiterbahn abscheidet.
Die Flamme ist dabei vorzugsweise eine Gasflamme aus einem oxidierbaren
Kohlenwasserstoff wie Butan, Propan oder Wasserstoff und einem Oxidationsmittel
wie Sauerstoff oder Luft. Als siliziumhaltige Substanz wird vorzugsweise
Hexamethyldisiloxan verwendet. Einzelheiten dieses Schrittes und
insbesondere der in die Flamme dosierten Substanzen sind der
Generell können die siliziumhaltigen Substanzen erfindungsgemäß siliziumorganische Verbindungen, Silane oder Siliziumhydride sein.As a general rule can the silicon-containing substances according to the invention organosilicon Compounds, silanes or silicon hydrides.
Wird gleichzeitig zu der siliziumhaltigen Substanz eine halogenhaltige Substanz eindosiert und/oder eine metallorganische Verbindung oder ein Metallhydrid, so kann die Haftung und die Gasdichtigkeit noch verbessert werden.Becomes simultaneously with the silicon-containing substance a halogen-containing Substance metered and / or an organometallic compound or a metal hydride, so the adhesion and the gas tightness can still be improved.
Beansprucht wird weiterhin eine kunststoffumspritzte Leiterbahn aufweisend eine Silikatschicht zwischen dem Metall der Leiterbahn und dem Kunststoff mit einer Gasdichtigkeit von weniger als 2 ml/min und insbesondere ein Batteriesensorgehäuse.claimed will continue a plastic-coated conductor having a Silicate layer between the metal of the track and the plastic with a gas tightness of less than 2 ml / min and in particular a battery sensor housing.
Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.The Invention is in a preferred embodiment below With reference to a drawing described by way of example, where further advantageous details to refer to the figures of the drawing are.
Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.functionally the same parts are provided with the same reference numerals.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:The Figures of the drawing show in detail:
Die zu umspritzende bronzenen Baugruppen werden für 12 min in 6 cm Abstand vom Flammenaustritt aus einem Handbrenner durch eine Silanflamme geführt. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur werden die Werkstücke in ein handelsübliches Spritzgießwerkzeug mit einer Kavität eingebracht und mit PBT GF-30 umspritzt. Das fertige Bauteil wird zum Abkühlen und zur Nachschwindung gelagert. Die Prüfung auf Dichtigkeit bei 700 mbar Unterdruck ergibt eine Leckrate von 0,05 bis 1,6 ml/min, die auch nach Durchlaufen von acht Temperaturzyklen von –40°C bis 110°C nicht zunimmt.The to be sprayed bronze assemblies are for 12 min in 6 cm distance from the flame exit from a hand burner through passed a silane flame. After cooling to room temperature The workpieces are in a commercial injection mold introduced with a cavity and overmoulded with PBT GF-30. The finished component is used for cooling and shrinking stored. The test for tightness at 700 mbar negative pressure results a leak rate of 0.05 to 1.6 ml / min, even after passing through of eight temperature cycles from -40 ° C to 110 ° C does not increase.
- 11
- PolklemmePolklemme
- 22
- Shuntshunt
- 33
- Sensorpinsensor pin
- 44
- flammenpyrolytische Schichtflammenpyrolytische layer
- 55
- Gehäusecasing
- 66
- Schraubescrew
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 102006045951 A1 [0005, 0010] - DE 102006045951 A1 [0005, 0010]
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- 2007-07-03 DE DE200710030924 patent/DE102007030924A1/en not_active Withdrawn
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