DE102018001208B3 - Verfahren zur Herstellung einer funktionsintegrierbaren elektrisch leitenden Kunststoffsubstrat-Struktur - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer funktionsintegrierbaren elektrisch leitenden Kunststoffsubstrat-Struktur Download PDF

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Thomas Krause
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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer funktionsintegrierbaren elektrisch leitenden Kunststoffsubstrat-Struktur, bei dema) ein Organoblech bereitgestellt und zugeschnitten wird,b) auf die planare Oberfläche oder eine Teiloberfläche des Organoblechs eine elektrische Leiterbahnstruktur aus einer elektrisch leitenden thixotropen Kunststoffkomponente mittels Siebdruck aufgetragen undc) zusammen mit dem Organoblech aufgeheizt wird, wobei die elektrischen Leiterbahnstruktur ausgehärtet und das Organoblech zugleich teilplastifiziert werden,d) das auf der planaren Oberfläche oder Teiloberfläche mit der elektrischen Leiterbahnstruktur siebdruckmäßig bedruckte Organoblech in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt, in diesem mit Kunststoff verstärkungsmäßig hinterspritzt, entsprechend Vorgaben umgeformt und zugleich durch den Wärmeintrag gemäß Schritt c) ausgehärtet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer funktionsintegrierbaren elektrisch leitenden Kunststoffsubstrat-Struktur.
  • Die Herstellung von elektrisch leitenden Kunststoffen und das Hinterspritzen von metallischen Einlegern sind Standardverfahren der Kunststoffverarbeitung. Im Fahrzeugbau werden elektrische Kabel und Folien verwendet, um den Stromtransport an die Energieverbraucher zu realisieren. Die Stromkabel werden bspw. im Fahrzeug durch Kabelhalter und Klebebänder fixiert und durch Steckverbinder kontaktiert bzw. montiert. Folien werden exakt positioniert als Schaltungsträger auf Fahrzeugteile aufgeklebt. Zudem ist die Spritzgussverarbeitung von elektrisch leitenden Kunststoffen oder niedrigschmelzenden Einlegern möglich.
  • Die Verwendung von Kabeln erfordert die Montage und Fixierung im Fahrzeug. Die Anlieferung und Qualitätsprüfung verursachen Personalkosten und Montageaufwendungen und haben unmittelbare Einwirkung auf die Fertigungsline, da Montagevorgaben wie Biegeradien und Kontaktierungskräfte und -richtungen einzuhalten sind. Zudem sind Montagefehler aufgrund korrodierter Leitungsenden bzw. Stecker zu vermeiden.
  • Aus der DE 10 2011 014 902 B3 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Antennen-Bauelementes mit einer dreidimensionalen Antenne bekannt. Auf einer thermoplastischen Trägerfolie wird eine erste elektrisch leitfähige Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Lack in einem als Antennenstruktur ausgeformten Antennenbereich ausgebildet. Auf die erste elektrisch leitfähige Schicht wird eine Abdeckschicht derart aufgebracht, dass die Abdeckschicht in ein oder mehreren zweiten, jeweils in einem Biegebereich angeordneten Teilbereichen des Antennenbereichs auf die erste elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht wird. Auf den nicht durch die Abdeckschicht abgedeckten Bereichen der ersten elektrisch leitfähigen Schicht wird eine zweite elektrisch leitfähige Schicht aus einem metallischen Material galvanisch abgeschieden. Weiter wird ein Folienelement umfassend die thermoplastische Trägerfolie, die erste elektrisch leitfähige Schicht und die zweite elektrisch leitfähige Schicht derart thermogeformt, dass die thermoplastische Trägerfolie hierbei in den ein oder mehreren Biegebereichen verbogen wird. Das Auftragen der ersten elektrischen leitfähigen Schicht aus dem elektrisch leitfähigen Lack auf die thermoplastische Trägerfolie kann mittels Siebdruck erfolgen. Weiterhin kann das gebildete Folienelement zum Thermoumformen in eine Spritzgussform eingelegt, in dieser hinterspritzt und durch das Einwirken von Hitze und Druck entsprechend verformt werden.
  • Das Dokument DE 20 2011 110 183 U1 offenbart ferner eine Gehäuseschale mit an einen Transceiver eines insbesondere portablen elektrischen Gerätes wie eines mobilen Telekommunikationsgerätes anzuschließender Antenne. Eine schneckenförmig verlaufende Spule ist im Sandwich mit einer ferromagnetischen Schicht an der Innen- oder an der Außenfläche der Gehäuseschale angeordnet, die aus einem in thermoplastischer Matrix eingefassten Flächengebilde von Fasermatten geformt ist.
  • In der DE 100 23 015 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Sensorelementes mit einem Träger, auf den metallische Elektrodenflächen aufgebracht werden, beschrieben. Dabei wird eine modellierbare Primerpaste auf den zunächst planaren Träger zur Strukturierung der Elektrodenflächen aufgebracht. Anschließend wird der mit Primerpaste versehene Träger dreidimensional verformt und die Elektrodenflächen vorgebende Primärpaste metallisiert.
  • Außerdem offenbart das Dokument DE 11 2012 001 582 T5 eine elektrisch leitende Dickfilmpasten-Zusammensetzung, die Ag und ein Pb-freies Wismut-Tellur-Oxid enthält, beide in einem organischen Medium dispergiert. Zudem ist eine Elektrode offenbart, gebildet aus der Pasten-Zusammensetzung, und eine Halbleitervorrichtung und insbesondere eine Solarzelle, die eine derartige Elektrode umfasst. Außerdem ist ein Wismut-Tellur-Oxid beschrieben, das eine Komponente von Dickfilmpasten ist.
  • Aus der DE-A 101 47 537 ist zudem ein Verfahren bekannt, bei dem elektrische Leiter einer Oberfläche einer Kunststofffolie zugeordnet werden, die anschließend mit einer weiteren Kunststoffschicht hinterspritzt oder hinterprägt wird, um einen Scheibenkörper zu bilden. Zum Verlegen der Drähte wird z.B. ein Verlegekopf über die Folienfläche geführt, der die Drähte unter leichtem Druck und mittels Wärme in die Folienoberfläche eindrückt oder einsteppt, was jedoch verhältnismäßig zeitaufwendig ist.
  • In der US-A 5 525 401 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzugfensters aus Kunststoff offenbart, bei dessen Herstellung auf eine Oberfläche einer zunächst ebenen dünnen Kunststofffolie eine elektrisch leitfähige Struktur durch Siebdruck aufgebracht wird. Nach dem Aushärten des Siebdruckmusters, das auch einen opaken rahmenförmigen Randstreifen umfassen kann, wird die bedruckte Folie in eine Spritzgießform eingelegt, in der sie eine gekrümmte Raumform einnehmen kann. Dann wird ihre bedruckte Seite mit einem Kunststoffsubstrat verbunden, das in die Form eingespritzt wird.
  • Aus der EP 2 266 810 B1 geht ferner ein Verfahren zur Herstellung einer mit elektrischen Leiterbahnen bedruckten dreidimensionalen gekrümmten Kunststoffscheibe aus thermoplastischem Kunststoff als bekannt hervor, bei dem während der Dauer der Bedruckung die Scheibe so verformt wird, dass sie eben oder annähernd eben ist. Hierbei werden folgende Schritte ausgeführt:
    1. a) vollflächige oder teilflächige Beschichtung der dreidimensionalen gekrümmten Kunststoffscheibe aus thermoplastischem Kunststoff,
    2. b) Verformen der kompletten Fläche der dreidimensionalen gekrümmten Kunststoffscheibe oder einer Teilfläche der Scheibe, so dass diese eine ebene oder nahezu ebene Fläche bildet,
    3. c) Bedrucken der flach liegenden Kunststoffscheibe mit elektrischen Leiterbahnen mittels Siebdruckverfahren,
    4. d) Entlasten der Scheibe und Aushärten des Siebdruckmusters
  • Die thermoplastische Kunststoffscheibe kann durch Spritzgießen, Spritzprägen oder Thermoformen aus einem transparenten Thermoplasten, insbesondere aus einem Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat hergestellt sein.
  • Mit der bekannten Plasmadust-Technologie ist eine automatisierte Abscheidung metallischer Strukturen aus einem kalt-aktiven Atmosphärendruck-Plasma direkt auf Spritzguss-Bauteile möglich. Hierbei erfolgt die Erzeugung des Gasplasmas durch eine hochwirksame direkte Gasentladung. Dem kalten, nicht thermischen Plasma mit Temperaturen zwischen 1200 C und 250° C unter Umgebungsbedingungen wird ein Beschichtungspulver mit einem Korndurchmesser von 100 nm bis 20 µm kontinuierlich mittels einer speziellen Zerstäuber- und Fördertechnologie in Agglomerat freier Weise in Kombination mit einem einstellbaren, gleichmäßigen Partikel-Fluss zugeführt.
  • In der WO 2017/077193 ist schließlich ein Verfahren zur Herstellung einer vielschichtigen, mit elektronischen Elementen wie elektrischen Leiterbahnen zu versehenen Kunststoff-Substratstruktur offenbart, bei dem auf eine erste Seite eines vorgegebene Bruchstellen aufweisenden Substratfilms mittels herkömmlicher Technik zum Aufdrucken elektronischer Elemente eine Anzahl elektrischer Leiterbahnen und mindestens eine elektronische Komponente aufgebracht werden und anschließend eine Kunststoffschicht spritzgießmäßig so aufgebracht wird, dass die Kunststoffschicht den Substratfilm an dessen vorgegebenen Bruchstellen derart durchdringt, dass auf der zweiten Seite des Substratfilms elektrische Anschlusselemente darstellende Vorsprünge gebildet werden. Die Kunststoff-Substratstruktur kann bei diesem Verfahren nach Aufbringen der elektrischen Leiterbahnen und des mindestens einen elektronischen Elementes auf die erste Seite des Substratfilms auch z.B. durch druckmäßiges Thermoformen in eine vorbestimmte 3D-Form umgeformt werden.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung funktionsintegrierbarer elektrisch leitender Kunststoffsubstrat-Strukturen zur Verfügung zu stellen, die für die Verscheibung komplexer Geometrien mit transparenten Kunststoffen wie Polycarbonat und nicht transparenten Kunststoffen wie Polyamide oder Polypropylene genutzt werden können und die im Innenbereich von Fahrzeugen zwischen deren Innenbereich und/oder Außenbereich und/oder im Außenbereich von Fahrzeugen zur Versorgung mit elektrischer Energie eingesetzt werden können.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt das Verfahren zur Herstellung einer funktionsintegrierbaren elektrisch leitenden Kunststoffsubstrat-Struktur, indem
    1. a) ein Organoblech bereitgestellt und zugeschnitten wird,
    2. b) auf eine planare Oberfläche oder Teiloberfläche des Organoblechs eine elektrische Leiterbahnstruktur aus einer Silberpaste oder einer thixotrop eingestellten Flüssigkeit mit leitfähigen Zusatzstoffen mittels Siebdruck aufgetragen wird,
    3. c) das auf der planaren Oberfläche oder Teiloberfläche mit der elektrischen Leiterbahnstruktur siebdruckmäßig bedruckte Organoblech aufgeheizt, die elektrischen Leiterbahnstruktur aus der thixotropen Kunststoffkomponente dabei ausgehärtet und das Organoblech zugleich teilplastifiziert werden, und
    4. d) das auf der planaren Oberfläche oder Teiloberfläche mit der elektrischen Leiterbahnstruktur siebdruckmäßig bedruckte Organoblech in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt, in diesem mit Kunststoff verstärkungsmäßig hinterspritzt und entsprechend Vorgaben umgeformt, zugleich durch den Wärmeintrag aus Verfahrensschritt c) ausgehärtet wird, sowie Elektronikkomponenten in das Spritzgusswerkzeug eingelegt, mit der auf der planaren Oberfläche oder Teiloberfläche des Organoblechs siebdruckmäßig aufgetragenen elektrischen Leiterbahnstruktur kontaktiert, mit Kunststoff umspritzt und nach Entnahme des Organoblechs aus dem Spitzgusswerkzeug mit einem Anschlussteil kontaktiert werden, wobei die Verfahrensschritte c) und d) so schnell hintereinander folgen, dass die im Verfahrensschritt c) eingeleitete Aushärtung der elektrischen Leiterbahnstruktur zu Beginn von Verfahrensschritt d) noch nicht abgeschlossen und die elektrische Leiterbahnstruktur noch verformbar ist.
  • Vorzugsweise wird anschließend an Verfahrensschritt d) das siebdruckmäßig mit der elektrischen Leiterbahnstruktur bedruckte Organoblech in einem Verfahrensschritt e) entsprechend einem vorgegebenen Zweck funktionalisiert.
  • Vorteilhafterweise wird die auf der planaren Oberfläche oder Teiloberfläche des Organoblechs im Verfahrensschritt c) aufgebrachte elektrische Leiterbahnstruktur mit PU-Lack überspritzt oder überflutet.
  • Sollen großflächige Kunststoffteile mit Sensoren oder anderen elektrischen/elektronischen Komponenten hergestellt werden, ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Kontaktierung durch siebgedruckte Leiterbahnen ohne weitere Montage wie Klipsen oder Verrasten und ohne zusätzliche Bauteile wie Stecker möglich.
  • Organobleche als strukturtragende Bauteile können elektrisch leitende Funktionen übernehmen. Somit ist die Kontaktierung von Sensoren oder Antennen und insbesondere bei großflächigen Bauteilen eine Kontaktierung an exponierten, technisch unzugänglichen Positionen des Bauteils möglich.
  • Zudem ist im Spritzgusswerkzeug ein Drapieren des mit der elektrischen Leiterbahnstruktur bedruckten Organoblechs zu einem Bauteil möglich, das mit weiteren mechanischen Funktionen ausgestattet werden kann. Beispielsweise kann das Bauteil mit Sensoren versehen werden, die eine Monitoring-Funktion aufweisen.
  • Von Vorteil ist weiterhin, dass der zur Teilplastifizierung des Oganoblechs im Verfahrensschritt c) aufgebrachte Wärmeeintrag zugleich zur Aushärtung des im Spritzgusswerkzeug hinterspritzten und umgeformten Organobleches genutzt werden kann.
  • Durch die erfindungsgemäße Herstellung von funktionsintegrierbaren elektrisch leitenden Kunststoffsubstrat-Strukturen wie der elektrisch leitenden Organobleche können Logistikkosten, die bislang für die Bauteilanlieferung von Kabeln und Steckern anfallen sowie Personalkosten für qualitätsbegleitende Maßnahmen wie Eingangswarenprüfung sowie für die Montage der angelieferten Bauteile eingespart werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine hohe Druckgenauigkeit und -auflösung kontaktierender durchgängiger elektrischer Leiterbahnstrukturen auf dem Organoblech, so dass sich im Vergleich zu einer üblichen elektrischen Verkabelung zusätzliche Halterungen erübrigen und die Möglichkeit eine unmittelbare Kontaktierung der auf dem Organoblech hergestellten elektrischen Leiterbahnstruktur mit Sensoren, Aktoren, Antennen, Steckern u.s.w. gegeben ist. Zudem können auch im Verfahrensablauf zur Kontaktierung Metallstifte hinterspritzt und zwischen elektrische Leiterbahnen eingepresst werden.
  • Bei der Kfz-Produktion ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens für folgende Anwendung in Betracht zu ziehen:
    1. I. Herstellung eines Kfz- Strukturbauteils mit tragenden Funktionen oder zur Crash-Sicherheit mit den Verfahrensschritten:
      1. 1. Organoblech herstellen und zuschneiden.
      2. 2. Organoblech mittels Siebdruckens mit einer elektrischen Leiterbahnenstruktur versehen.
      3. 3. Organoblech anplastifizieren mittels IR-Strahlern.
      4. 4. Organoblech in Spritzgusswerkzeug einlegen und zur mechanischen Verstärkung hinterspritzen.
    2. II. Herstellung eines Kfz-Exterieur-Bauteils
      1. 1. Kfz-Trägerteil im Standardverfahren mit konventionellen Thermoplasten spritzgießen und Einlegen von Elektronikkomponenten wie Sensoren etc..
      2. 2. Trägerteil mittels Siebdruckens mit elektrischer Leiterbahnstruktur versehen.
      3. 3. Außenfläche des Trägerteils herstellen durch
        1. a) Überspritzen oder
        2. b) Überfluten z.B. mit PU-Lack.
    3. III. Herstellung eines Kfz-Interieur-Bauteils (Nichtsichtteils).
      1. 1. Kfz-Trägerteil im Standardverfahren mit konventionellen Thermoplasten spritzgießen.
      2. 2. Kfz-Trägerteil mittels Siebdruckens mit elektrischer Leiterbahnstruktur versehen.
      3. 3. Mit elektrischer Leiterbahnstruktur versehenes Kfz-Trägerteil in Spritzgusswerkzeug einlegen und hinterspritzen.
  • Für das automatisierte robotergestützte Auftragen der elektrischen Leiterbahnstruktur auf die planare Oberfläche oder Teiloberfläche des Organoblechs mittels Siebdruck wird bevorzugt ein computerlesbares Medium vorgesehen, beinhaltend ein Programm, das direkt in den internen Speicher eines Computers geladen werden kann und Softwareabschnitte umfasst, mit denen das Auftragen der elektrischen Leiterbahnstruktur mittels Siebdruck auf das Organoblech auszuführen ist, wenn das Programm auf einem Computer läuft.
  • Weiterhin werden vorzugsweise eine Vorrichtung vorgesehen, eingerichtet, ausgelegt, konstruiert und/oder ausgerüstet mit einer Software zum automatisiert robotergestützten Auftragen einer elektrischen Leiterbahnstruktur auf die planare Oberfläche oder Teiloberfläche des Organoblechs mittels Siebdruck sowie ein Computerprogramm umfassend Instruktionen, die, wenn sie auf einem Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, das automatisiert robotergestützte Auftragen einer elektrischen Leiterbahnstruktur auf die planare Oberfläche oder Teiloberfläche des Organoblechs mittels Siebdrucks auszuführen.
  • Ebenso wird vorteilhafterweise für das Drapieren des mit der elektrischen Leiterbahnstruktur siebdruckmäßig bedruckten Organoblechs zu einem Bauteil ein computerlesbares Medium vorgesehen, beinhaltend ein Programm, das direkt in den internen Speicher eines Computers geladen werden kann und Softwareabschnitte umfasst, mit dem Decklagen des mit der elektrischen Leiterbahnstruktur siebdruckmäßig versehenen Organoblechs vorgeformt und letzteres zu einem Bauteil drapiert werden, wenn das Programm auf einem Computer läuft.
  • Weiterhin werden vorzugsweise eine Vorrichtung vorgesehen, eingerichtet, ausgelegt, konstruiert und/oder ausgerüstet mit einer Software zum Vorformen und Drapieren des mit der elektrischen Leiterbahnstruktur siebdruckmäßig versehenen Organoblechs zu einem Bauteil sowie ein Computerprogramm umfassend Instruktionen, die, wenn sie auf einem Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, das mit der elektrischen Leiterbahnstruktur siebdruckmäßig versehene Organoblech vorzuformen und letzteres zu einem Bauteil zu drapieren.
  • Die vorliegende Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In diesen zeigen:
    • 1 den Verfahrensablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 2 eine schematische Schnittansicht einer verfahrensmäßig siebdruckmäßig mit einer elektrischen Leiterbahnstruktur versehenen planaren Teiloberfläche des Organoblechs.
    • 3 eine schematische Schnittansicht eines Spritzgusswerkzeugs, mit dem in dieses verfahrensmäßig eingelegten, vorgeheizten und siebdruckmäßig mit der elektrischen Leiterbahnstruktur versehenen Organoblech.
    • 4 eine schematische Schnittansicht des Spritzgusswerkzeugs, wobei das verfahrensmäßige Vorformen und Drapieren des siebdruckmäßig mit der elektrischen Leiterbahnstruktur versehenen Organoblechs zu einem Bauteil gezeigt ist.
    • 5 eine schematische Schnittansicht des Spritzgusswerkzeugs, wobei das Hinterspritzen des verfahrensmäßig final umgeformten, zu einem Bauteil drapierten, siebdruckmäßig mit der elektrischen Leiterbahnstruktur versehenen Organoblechs mit Kunststoff zur mechanischen Verstärkung des letzteren gezeigt ist.
    • 6 eine schematische Schnittansicht des verfahrensmäßig final umgeformten, zu einem Bauteil drapierten, siebdruckmäßig mit der elektrischen Leiterbahnstruktur versehenen und mit Kunststoff hinterspritzten Organoblechs bei verfahrensmäßiger Kontaktierung der elektrischen Leiterbahnstruktur mit einer elektronischen Komponente.
    • 7 eine perspektivische Draufsicht auf ein verfahrensmäßig im Spritzgusswerkzeug zu einem Bauteil drapiertes, siebdruckmäßig mit einer elektrischen Leiterbahnstruktur versehenes Organoblech mit angespritzten Verstärkungsrippen.
  • Wie 1 zeigt, wird gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Verfahrensschritt A ein Organoblech, mit planarer Oberfläche oder Teiloberfläche bereitgestellt und gemäß den Anforderungen zugeschnitten.
  • In einem Verfahrensschritt B wird auf die planare Oberfläche oder Teiloberfläche des Organoblechs eine elektrische Leiterbahnstruktur aus einer Silberpaste oder einer thixotrop eingestellten Flüssigkeit mit leitfähigen Zusatzstoffen mittels Siebdruck F aufgetragen
  • In einem Verfahrensschritt C werden das auf der planaren Oberfläche oder Teiloberfläche mit der elektrischen Leiterbahnstruktur siebdruckmäßig versehene Organoblech aufgeheizt G, um die spätere Aushärtung der elektrischen Leiterbahnstruktur aus der Silberpaste oder der thixotrop eingestellten Flüssigkeit mit leitfähigen Zusatzstoffen einzuleiten, und das Organoblech zugleich teilplastifiziert.
  • In einem Verfahrensschritt D wird das auf der planaren Oberfläche oder Teiloberfläche mit der elektrischen Leiterbahnstruktur siebdruckmäßig versehene Organoblech in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt, in diesem zur mechanischen Verstärkung mit Kunststoff hinterspritzt I, entsprechend Vorgaben umgeformt und zugleich durch den Wärmeintrag gemäß Verfahrensschritts C aufgeheizt sowie Elektronikkomponenten in das Spritzgusswerkzeug eingelegt, mit der auf der planaren Oberfläche oder Teiloberfläche des Organoblechs siebdruckmäßig aufgetragenen elektrischen Leiterbahnstruktur kontaktiert, mit Kunststoff umspritzt und nach Entnahme des Organoblechs aus dem Spitzgusswerkzeug mit einem Anschlussteil kontaktiert.
  • Die Verfahrensschritte C und D erfolgen dabei so schnell hintereinander, dass die im Verfahrensschritt C eingeleitete Aushärtung der elektrischen Leiterbahnstruktur zu Beginn von Verfahrensschritt D noch nicht abgeschlossen und die elektrische Leiterbahnstruktur noch verformbar ist.
  • In einem anschließenden Verfahrensschritt E wird das mit der elektrischen Leiterbahnstruktur siebdruckmäßig versehene und mechanisch verstärkte Organoblech entsprechend einem vorgegebenen Zweck optional funktionalisiert. Optional können in das Spritzgusswerkzug im Verfahrensschritt D Elektronikkomponenten eingelegt H werden.
  • 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer verfahrensmäßig siebdruckmäßig mit einer elektrischen Leiterbahnstruktur 2 versehenen planaren Oberfläche oder Teiloberfläche 3 des Organoblechs 1. Das Auftragen der elektrischen Leiterbahnstruktur 2 auf die planare Oberfläche oder Teiloberfläche 3 des Organoblechs 1 mittels Siebdruck kann automatisiert robotergestützt erfolgen.
  • Vorzugsweise kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, eingerichtet, ausgelegt, konstruiert und/oder ausgerüstet mit einer Software zum automatisiert robotergestützten Auftragen der elektrischen Leiterbahnstruktur 2 auf die planare Oberfläche oder Teiloberfläche 3 des Organoblechs 1 mittels Siebdruck sowie ein Computerprogramm umfassend Instruktionen, die, wenn sie auf einem Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, das automatisiert robotergestützte Auftragen einer elektrischen Leiterbahnstruktur 2 auf die planare Oberfläche oder Teiloberfläche 3 des Organoblechs 1 mittels Siebdrucks auszuführen.
  • 3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Spritzgusswerkzeugs 4 mit dem in dieses verfahrensmäßig eingelegten, vorgeheizten und siebdruckmäßig mit der elektrischen Leiterbahnstruktur 2 versehenen Organoblech 1.
  • 4 zeigt eine schematische Schnittansicht des Spritzgusswerkzeugs 4, wobei das verfahrensmäßige Vorformen und Drapieren des siebdruckmäßig mit der elektrischen Leiterbahnstruktur 2 versehenen Organoblechs 1 zu einem Bauteil dargestellt ist.
  • Vorzugsweise kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, eingerichtet, ausgelegt, konstruiert und/oder ausgerüstet mit einer Software zum Vorformen und Drapieren des mit der elektrischen Leiterbahnstruktur 2 siebdruckmäßig versehenen Organoblechs 1 zu einem Bauteil sowie ein Computerprogramm umfassend Instruktionen, die, wenn sie auf einem Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, das mit der elektrischen Leiterbahnstruktur 2 siebdruckmäßig versehenen Organoblechs 1 vorzuformen und letzteres zu einem Bauteil zu drapieren.
  • 5 zeigt eine schematische Schnittansicht des Spritzgusswerkzeugs 4, wobei das Hinterspritzen des verfahrensmäßig final umgeformten, zu einem Bauteil drapierten, siebdruckmäßig mit der elektrischen Leiterbahnstruktur 2 versehenen Organoblechs 1 mit Kunststoff zur Bildung einer mechanischen Verstärkung 5 des letzteren gezeigt ist.
  • 6 zeigt eine schematische Schnittansicht des verfahrensmäßig final umgeformten, zu einem Bauteil drapierten, siebdruckmäßig mit der elektrischen Leiterbahnstruktur 2 versehenen und mit Kunststoff hinterspritzten Organoblechs 1 bei verfahrensmäßiger Kontaktierung der elektrischen Leiterbahnstruktur 2 mit einer elektronischen Komponente 6.
  • 7 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf ein verfahrensmäßig im Spritzgusswerkzeug 4 zu einem Bauteil drapiertes, siebdruckmäßig mit einer elektrischen Leiterbahnstruktur 2 versehenes Organoblech 1 mit angespritzten Verstärkungsrippen 5.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung einer funktionsintegrierbaren elektrisch leitenden Kunststoffsubstrat-Struktur, bei dem a) ein Organoblech mit planarer Oberfläche oder Teiloberfläche bereitgestellt und zugeschnitten wird, b) auf die planare Oberfläche oder Teiloberfläche des Organoblechs eine elektrische Leiterbahnstruktur aus einer Silberpaste oder einer thixotrop eingestellten Flüssigkeit mit leitfähigen Zusatzstoffen mittels Siebdruck aufgetragen wird, c) das auf der planaren Oberfläche oder Teiloberfläche mit der elektrischen Leiterbahnstruktur siebdruckmäßig bedruckte Organoblech aufgeheizt, die elektrische Leiterbahnstruktur aus der elektrisch leitenden thixotropen Kunststoffkomponente dabei ausgehärtet und das Organoblech zugleich teilplastifiziert werden, und d) das auf der planaren Oberfläche oder Teiloberfläche mit der elektrischen Leiterbahnstruktur siebdruckmäßig bedruckte Organoblech in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt, in diesem mit Kunststoff verstärkungsmäßig hinterspritzt, entsprechend Vorgaben umgeformt und zugleich durch den Wärmeeintrag gemäß Verfahrensschritt c) ausgehärtet wird, sowie Elektronikkomponenten in das Spritzgusswerkzeug eingelegt, mit der auf der planaren Oberfläche oder Teiloberfläche des Organoblechs siebdruckmäßig aufgetragenen elektrischen Leiterbahnstruktur kontaktiert, mit Kunststoff umspritzt und nach Entnahme des Organoblechs aus dem Spitzgusswerkzeug mit einem Anschlussteil kontaktiert werden, wobei die Verfahrensschritte c) und d) so schnell hintereinander folgen, dass die im Verfahrensschritt c) eingeleitete Aushärtung der elektrischen Leiterbahnstruktur zu Beginn von Verfahrensschritt d) noch nicht abgeschlossen ist und die elektrische Leiterbahnstruktur noch verformbar ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an Verfahrensschritt d) das siebdruckmäßig mit der elektrischen Leiterbahnstruktur bedruckte Organoblech in einem Verfahrensschritt e) entsprechend einem vorgegebenen Zweck funktionalisiert wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der planaren Oberfläche oder Teiloberfläche des Organoblechs im Verfahrensschritt c) aufgebrachte elektrische Leiterbahnstruktur mit PU-Lack überspritzt oder überflutet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Spritzgusswerkzeug das mit der elektrischen Leiterbahnstruktur siebdruckmäßig bedruckte Organoblech zu einem Bauteil drapiert wird und dass anschließend das zu einem Bauteil drapierte Organoblech mit mechanischen Funktionselementen versehen wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung des Organoblechs zusammen mit der elektrischen Leiterbahnstruktur mittels Infrarotstrahlern erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen der elektrischen Leiterbahnstruktur auf die planare Oberfläche oder Teiloberfläche des Organoblechs mittels Siebdruck automatisiert robotergestützt erfolgt.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5525401A (en) 1994-10-24 1996-06-11 Decoma International Inc. Vehicle window and method of making the same
DE10023015A1 (de) 2000-05-05 2002-01-24 Inst Chemo Biosensorik Verdahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Sensorelementes
DE10147537A1 (de) 2001-09-26 2003-04-17 Freeglass Gmbh & Co Kg Verfahren zum Herstellen einer Kunststoffscheibe mit einer Leitstruktur und Kunststoffscheibe mit eingebetteten Drähten
EP2266810A1 (de) 2009-06-25 2010-12-29 Bayer MaterialScience AG Verfahren und Herstellung einer bedruckten dreidimensional gekrümmten Kunststoffscheibe
DE102011014902B3 (de) 2011-03-23 2012-02-02 Leonhard Kurz Stiftung & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Antennen-Bauelements
DE202011110183U1 (de) 2011-09-24 2013-03-28 Oechsler Aktiengesellschaft Mit einer Antenne ausgestattete Gehäuseschale fürinsbesondere ein mobiles Telekommunikationsgerät
DE112012001582T5 (de) 2011-04-05 2014-02-13 E.I. Du Pont De Nemours And Co. Wismut-Tellur-Oxid enthaltende Dickfilmpaste und ihre Verwendung bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen
WO2017077193A1 (en) 2015-11-06 2017-05-11 Tactotek Oy Multilayer structure and related method of manufacture for electronics

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5525401A (en) 1994-10-24 1996-06-11 Decoma International Inc. Vehicle window and method of making the same
DE10023015A1 (de) 2000-05-05 2002-01-24 Inst Chemo Biosensorik Verdahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Sensorelementes
DE10147537A1 (de) 2001-09-26 2003-04-17 Freeglass Gmbh & Co Kg Verfahren zum Herstellen einer Kunststoffscheibe mit einer Leitstruktur und Kunststoffscheibe mit eingebetteten Drähten
EP2266810A1 (de) 2009-06-25 2010-12-29 Bayer MaterialScience AG Verfahren und Herstellung einer bedruckten dreidimensional gekrümmten Kunststoffscheibe
DE102011014902B3 (de) 2011-03-23 2012-02-02 Leonhard Kurz Stiftung & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Antennen-Bauelements
DE112012001582T5 (de) 2011-04-05 2014-02-13 E.I. Du Pont De Nemours And Co. Wismut-Tellur-Oxid enthaltende Dickfilmpaste und ihre Verwendung bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen
DE202011110183U1 (de) 2011-09-24 2013-03-28 Oechsler Aktiengesellschaft Mit einer Antenne ausgestattete Gehäuseschale fürinsbesondere ein mobiles Telekommunikationsgerät
WO2017077193A1 (en) 2015-11-06 2017-05-11 Tactotek Oy Multilayer structure and related method of manufacture for electronics

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