DE102021118949A1

DE102021118949A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Drucksinterverbindung

Info

Publication number: DE102021118949A1
Application number: DE102021118949.7A
Authority: DE
Inventors: Dominic Birkicht; Kurt-Georg Besendörfer; Silke Kraft; Erik Michaelsen
Original assignee: Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date: 2021-07-22
Filing date: 2021-07-22
Publication date: 2023-01-26

Abstract

Vorgestellt werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Drucksinterverbindung eines ersten und eines zweiten Verbindungspartners, mit einer ersten Teilvorrichtung zur Anordnung einer ersten Fügegruppe aus dem ersten und zweiten Verbindungspartner mit dazwischen angeordneter Sinterpaste mittelbar oder unmittelbar auf einem Unterwerkzeug einer zweiten Teilvorrichtung; der zweiten Teilvorrichtung mit einem Oberwerkzeug, das aus Normalenrichtung des Unterwerkzeugs auf dieses zu bewegbar ausgebildet ist und dafür vorgesehen ist auf den zweiten Verbindungspartner Druck auszuüben um hierbei die Sinterpaste in ein Sintermetall überzuführen und aus der ersten eine zweite Fügegruppe zu bilden bei der die Verbindungspartner mittels einer Sinterverbindung stoffschlüssig miteinander verbunden sind; einer dritten Teilvorrichtung zur Anordnung einer ersten Abdeckfolie, die die erste Fügegruppe ach deren Anordnung in der zweiten Teilvorrichtung auf der dem Oberwerkzeug zugewandten Seite der ersten Fügegruppe, vorzugsweise unmittelbar, überdeckt und an zwei gegenüberliegenden Rändern unter Ausbildung eines ersten Überlappungsabschnitts zusätzlich überlappt.

Description

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren hierzu zur Drucksinterverbindung einer ersten Fügegruppe mit einem ersten und einem zweiten Verbindungspartner und einer dazwischen angeordneten Sinterpaste, mit einer Mehrzahl von Teilvorrichtungen, wobei eine zweite Teilvorrichtung dazu ausgebildet ist die Sinterpaste in ein Sintermetall und somit die erste in eine zweite Fügegruppe zu überführen.
Die DE 10 2015 120 156 A1 offenbart eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einem ein elastisches Kissenelement aufweisenden Pressstempel zur materialschlüssigen Drucksinterverbindung, eines ersten mit einem zweiten Verbindungspartner eines Leistungselektronik-Bauteils, wobei das elastische Kissenelement des Pressstempels von einem formstabilen Rahmen umgeben ist, innerhalb welchem das Kissenelement und ein Führungsteil des Pressstempels derart linear beweglich geführt werden, dass sich der formstabile Rahmen auf den ersten Verbindungspartner oder einen Werkstückträger mit darin angeordnetem ersten Verbindungspartner, absenkt und nach Anliegen an diesem der Pressstempel samt elastischem Kissenelement auf den zweiten Verbindungspartner abgesenkt wird und auf das elastische Kissen ein notwendiger Druck ausgeübt wird, um den ersten mit dem zweiten Verbindungspartner zu verbinden. Fachüblich wird hierbei während des Sintervorgangs eine Abdeckfolie zwischen dem Kissenelement, allgemeiner dem Oberwerkzeug, und mindestens dem zweiten Verbindungspartner angeordnet. Häufig haftet im Anschluss an den Sintervorgang diese Abdeckfolie an dem zweiten, meist an beiden Verbindungspartnern.
Die DE 10 2011 080 929 B4 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundes, bei dem mindestens zwei Fügepartner fest miteinander verbunden werden, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines ersten Fügepartners und eines zweiten Fügepartners; Bereitstellen eines Verbindungsmittels; Bereitstellen eines Dichtmittels; Bereitstellen eines eine Druckkammer aufweisenden Reaktors; Bereitstellen eines Heizelementes; Anordnen des ersten Fügepartners, des zweiten Fügepartners und des Verbindungsmittels in der Druckkammer, so dass sich das Verbindungsmittel zwischen dem ersten Fügepartner und dem zweiten Fügepartner befindet; Erzeugen eines gasdichten Bereichs, in welchem das Verbindungsmittel angeordnet ist; Erzeugen eines Gasdrucks in der Druckkammer außerhalb des gasdichten Bereichs, so dass der Gasdruck auf den gasdichten Bereich einwirkt und den ersten Fügepartner, den zweiten Fügepartner sowie das zwischen diesen befindliche Verbindungsmittel mit mindestens 2 MPa aneinander presst; Erhitzen des ersten Fügepartners, des zweiten Fügepartners und des Verbindungsmittels mittels des Heizelementes auf eine vorgegebene Maximaltemperatur von mindestens 210°C; nachfolgendes Abkühlen des ersten Fügepartners, des zweiten Fügepartners und des Verbindungsmittels; wobei das Volumen der geschlossenen Druckkammer kleiner oder gleich 200 ml ist.
In Kenntnis des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung und ein hierzu Verfahren anzugeben, die mittels einer Mehrzahl von zusammenwirkenden Teilvorrichtungen eine getaktete Herstellung von zweiten Fügegruppen erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Drucksinterverbindung eines ersten und eines zweiten Verbindungspartners, mit

• einer ersten Teilvorrichtung zur Anordnung einer ersten Fügegruppe aus dem ersten und zweiten Verbindungspartner mit dazwischen angeordneter Sinterpaste mittelbar oder unmittelbar auf einem Unterwerkzeug einer zweiten Teilvorrichtung;
• der zweiten Teilvorrichtung mit einem Oberwerkzeug, das aus Normalenrichtung des Unterwerkzeugs auf dieses zu bewegbar ausgebildet ist und dafür vorgesehen ist auf den zweiten Verbindungspartner Druck auszuüben um hierbei die Sinterpaste in ein Sintermetall überzuführen und aus der ersten eine zweite Fügegruppe zu bilden bei der die Verbindungspartner mittels einer Sinterverbindung stoffschlüssig miteinander verbunden sind;
• einer dritten Teilvorrichtung zur Anordnung einer ersten Abdeckfolie, die die erste Fügegruppe ach deren Anordnung in der zweiten Teilvorrichtung auf der dem Oberwerkzeug zugewandten Seite der ersten Fügegruppe, vorzugsweise unmittelbar, überdeckt und an zwei gegenüberliegenden Rändern unter Ausbildung eines ersten Überlappungsabschnitts zusätzlich überlappt.

Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn in der dritten Teilvorrichtung die erste Abdeckfolie in einer Vorlageeinrichtung, insbesondere auf einer Rolle, angeordnet ist und von dort abschnittsweise, insbesondere auch getaktet, angeordnet werden kann.
Es ist grundsätzlich vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine vierte Teilvorrichtung, zur Anordnung einer zweiten Abdeckfolie, aufweist, die die erste Fügegruppe nach Anordnung in der zweiten Teilvorrichtung auf ihrer dem Unterwerkzeug zugewandten Seite, vorzugsweise unmittelbar, überdeckt und an zwei gegenüberliegenden Rändern unter Ausbildung eines zweiten Überlappungsabschnitts zusätzlich überlappt.
Ebenso ist es grundsätzlich vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine fünfte Teilvorrichtung aufweist, die ein Schneidwerkzeug aufweist, das dafür ausgebildet und vorgesehen ist die erst Abdeckfolie oder falls eine zweite vorhanden ist eine oder beide Abdeckfolien in einem Abschnitt zu perforieren oder zu zerschneiden. Hierbei kann das Schneidwerkzeug auch Teil anderer Teilvorrichtungen, beispielhaft des Oberwerkzeugs sein.
Weiterhin ist es grundsätzlich vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine sechste Teilvorrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, die an der ersten Abdeckfolie anhaftende oder zwischen beiden Abdeckfolien angeordnete zweite Fügegruppe aus der zweiten Teilvorrichtung auszuschleusen.
Es kann bevorzugt sein, wenn das Oberwerkzeug als ein elastisches Sinterkissen, vorzugsweise mit einem dieses umrahmenden Rahmenelements oder als ein oder mehrere starre Sinterstempel ausgebildet ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn bei mittelbarer Anordnung einer ersten Fügegruppe auf dem Unterwerkzeug die erste Fügegruppe auf oder in einem Werkstückträger angeordnet ist und mitsamt diesem in die zweite Teilvorrichtung eingebracht wird.
Grundsätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn die erst oder die zweite Abdeckfolie oder beide Abdeckfolien als oder jeweils als eine PTFE-Folie ausgebildet ist und jeweils bevorzugt eine Dicke zwischen 10 µm und 200 µm, insbesondere zwischen 30 µm und 100 µm aufweist.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Drucksinterverbindung eines ersten und eines zweiten Verbindungspartners mittels einer oben beschriebenen Vorrichtung mit folgenden Verfahrensschritten:

A) Ausbilden der ersten Fügegruppe;
B) Mittelbares oder unmittelbares Anordnen der ersten Fügegruppe auf dem Unterwerkzeug der zweiten Teilvorrichtung mittels der ersten Teilvorrichtung; hierbei wird unter einem unmittelbaren Anordnen verstanden, dass der erste Fügepartner direkt auf dem Unterwerkzeug zu liegen kommt; unter mittelbarem Anordnen wird dann beispielhaft das Anordnen mittels eines Werkstückträgers verstanden;
C) Anordnen der ersten Abdeckfolie mittels der dritten Teilvorrichtung, wobei diese die erste Fügegruppe auf der dem Oberwerkzeug zugewandten Seite, vorzugsweise unmittelbar, überdeckt und an zwei gegenüberliegenden Rändern die erste Fügegruppe zusätzlich überlappt;
D) Ausbilden der Drucksinterverbindung mittels der zweiten Teilvorrichtung und wobei aus der ersten Fügegruppe die zweite Fügegruppe ausgebildet wird, wobei das Oberwerkzeug aus der Normalenrichtung des Unterwerkzeugs auf den zweiten Verbindungspartner drückt und dabei die Sinterpaste in ein Sintermetall überführt wird;
E) Ausschleusen der zweiten Fügegruppe aus der zweiten Teilvorrichtung, vorzugsweise mittels der sechsten Teilvorrichtung.

Es kann hierbei besonders vorteilhaft sein, wenn vor dem Verfahrensschritt B) mittels der vierten Teilvorrichtung die zweite Abdeckfolie, auf dem Unterwerkzeug derart angeordnet wird, dass im Verfahrensschritt B) die erste Fügegruppe auf der zweiten Abdeckfolie derart angeordnet wird, dass die erste Fügegruppe auf ihrer dem Unterwerkzeug zugewandten Seite überdeckt wird und an zwei gegenüberliegenden Rändern zusätzlich überlappt wird; der erste Verbindungspartner liegt hierbei mittelbar auf dem Unterwerkzeug auf.
Es kann vorteilhaft sein, wenn vor oder nach dem Verfahrensschritt E) mittels des Schneidwerkzeugs der fünften Teilvorrichtung die erst Abdeckfolie oder falls eine zweite vorhanden ist eine oder beide Abdeckfolien in einem Abschnitt, vorzugsweise in einem der Überlappungsabschnitte, vorzugsweise unmittelbar oder nahe an einem der Ränder der zweiten Fügegruppe, zu perforieren. Es kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn anschließend an einen der Verfahrensschritts E) in einem jeweiligen Verfahrensschritt F1) die Mehrzahl zweiter Fügegruppen samt erster und wenn vorhanden zweiter Abdeckfolie auf eine Rolle aufgewickelt werden.
Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn die Verfahrensschritte A) bis E) in dieser Reihenfolge zyklisch durchlaufen werden und hierbei eine Mehrzahl von zweiten Fügegruppen in einem getakteten Ablauf hergestellt werden.
Es kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn anschließend an einen der Verfahrensschritts E) in einem jeweiligen Verfahrensschritt Fa) die Mehrzahl zweiter Fügegruppen samt erster und wenn vorhanden zweiter Abdeckfolie auf eine Rolle aufgewickelt werden.
Alternativ hierzu kann es vorteilhaft sein, wenn anschließend an einem der Verfahrensschritte E) in einem jeweiligen Verfahrensschritt Fb) die Mehrzahl zweiter Fügegruppen von der ersten und wenn vorhanden auch von der zweiten Abdeckfolie getrennt werden.
Es kann allerdings auch bevorzugt sein, wenn vor oder nach dem Verfahrensschritt E) mittels des Schneidwerkzeugs der fünften Teilvorrichtung die erst Abdeckfolie oder falls eine zweite vorhanden ist eine oder beide Abdeckfolien in einem Abschnitt, vorzugsweise in einem der Überlappungsabschnitte, vorzugsweise unmittelbar an einem der Ränder der zweiten Fügegruppe, zu zerschneiden.
Selbstverständlich können, sofern dies nicht explizit oder per se ausgeschlossen ist oder dem Gedanken der Erfindung widerspricht, die jeweils im Singular genannten Merkmale, insbesondere der zweite Verbindungspartner, auch mehrfach in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorhanden sein oder angeordnet werden.
Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung, gleichgültig ob sie im Rahmen der Beschreibung der Vorrichtung oder des Verfahrens offenbart sind, einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein können, um Verbesserungen zu erreichen. Insbesondere sind die vorstehend und im Folgenden genannten und erläuterten Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Erläuterungen der Erfindung, vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den 1 bis 7 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung oder von jeweiligen Teilen hiervon.
1 bis 6 zeigen jeweils in schematischer seitlicher Schnittansicht verschiedene teilweise Alternative Ausgestaltungen von Teilvorrichtungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei verschiedenen Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens.
7 zeigt zwei zweite Fügegruppen angeordnet mittels einer ersten und zweiten Abdeckfolien.
1 zeigt in schematischer seitlicher Schnittansicht eine erste und eine zweite Teilvorrichtung 11,12 während des Verfahrensschritts B) des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dargestellt sind zwei erste Fügegruppen 100, die linke davon in Explosionsdarstellung. Jede erste Fügegruppe 100 besteht hier ohne Beschränkung der Allgemeinheit aus einem leistungselektronischen Substrat, als erstem Verbindungspartner 102, mit einem keramischen Isolationskörper und mit Kupferleiterbahnen auf einer Oberfläche dieses Substrats. Auf den Leiterbahnen sind zwei Schichten aus Sinterpaste 104 angeordnet, auf denen wiederum jeweils ein Leistungshalbleiterbauelement, als zweiter Verbindungspartner 106, angeordnet ist. Grundsätzlich können die ersten und zweiten Verbindungspartner 102,106 beliebig ausgestaltete sein. Beispielhaft, kann ein fachüblicher Folienstapel als interne Verbindungseinrichtung eines Leistungshalbleitermoduls ebenfalls einen zweiten Verbindungspartner ausbilden.
Die rechte der beiden ersten Fügegruppen 100 liegt mit dem Substrat, also dem ersten Verbindungspartner 102 unmittelbar, also ohne einen dazwischen angeordneten Gegenstand auf einem Unterwerkzeug 20 der zweiten Teilvorrichtung 12 auf. Weiterhin dargestellt ist ein Oberwerkzeugt 22 der zweiten Teilvorrichtung 12, hier ohne Beschränkung der Allgemeinheit ausgebildet als ein fachübliches elastisches Sinterkissen aus Silikon mit einer Shore-A Härte von 56, und durch metallische Zusätze derart stabilisiert, dass es bei Temperaturen von über 200°C und einem Druck von über 30 MPa eingesetzt werden kann. Hierbei wurde auf die Darstellung eines dieses Sinterkissen umgebenden, ebenfalls fachüblichen Rahmenelements verzichtet. Als eine Alternative hierzu kann das Oberwerkzeug beispielhaft auch aus einem oder einer Mehrzahl harter Stempel ausgebildet sein.
Die linke der beiden ersten Fügegruppen 100 ist, als Alternative zur oben genannten Anordnung, in einem Werkstückträger 120 angeordnet, der sowohl zum Transport der Fügegruppe 100 ausgebildet ist, wie auch auf dem Unterwerkzeug 20 angeordnet werden kann, wodurch die darin oder darauf befindliche erste Fügegruppe 100 dann mittelbar auf dem Unterwerkzeug 20 angeordnet ist.
Zur Anordnung der ersten Fügegruppen 100 ist weiterhin eine erste Teilvorrichtung 11 schematisch dargestellt, die als Fördereinrichtung, beispielhaft als Förderband, ausgebildet sein kann oder die auch als fachüblicher Handling-Roboter ausgebildet sein kann.
2 zeigt in schematischer seitlicher Schnittansicht die bereits beschriebene zweite und eine dritte Teilvorrichtung 12,13 während des Verfahrensschritts C) des erfindungsgemäßen Verfahrens. in dieser dritten Teilvorrichtung 13 ist die erste Abdeckfolie 30 in einer Vorlageeinrichtung, hier auf einer Rolle, angeordnet. Von dieser Rolle wird die erste Abdeckfolie 30 über der ersten Fügegruppe 100, also auf ihrer dem Oberwerkzeug 22 zugewandten Seite, angeordnet, während diese erste Fügegruppe 100 bereits auf dem Unterwerkzeug 20 angeordnet ist. Alternativ, insbesondere falls die erste Fügegruppe 100 mittels eines Werkstückträgers 120 transportiert wird, kann die erste Abdeckfolie 30 auch bereits vor dem Anordnen der ersten Fügegruppe 100 auf dem Unterwerkzeug 20 auf der ersten Fügegruppe 100 angeordnet werden. Hierbei ist es dann besonders vorteilhaft, wenn mittels eines Schneidwerkzeugs 50, das insbesondere Teil einer fünften Teilvorrichtung 15 ist, vgl. 5, die erste Abdeckfolie 30 in Abschnitte zerteilt wird. Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn das Schneidwerkzeug 50 als Element, insbesondere als Rahmenelement des Werkstückträgers 120 selbst ausgebildet ist. Anschließend wird dann mittel der ersten Teilvorrichtung 11 die erste Fügegruppe 100, vorteilhafterweise angeordnet in oder auf einem Werkstückträger 120 samt Abschnitt der ersten Abdeckfolie 30 auf dem Unterwerkzeug 20 angeordnet. Beide vorgestellte Varianten eigenen sich hervorragend für eine getaktet und damit wirtschaftliche und rationelle Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei der zweiten genannten Alternative ist es besonders vorteilhaft, wenn der Abschnitt der ersten Abdeckfolie 30 die erste Fügegruppe 100 insbesondere in Transportrichtung, symbolisiert durch die Pfeilrichtung der ersten Teilvorrichtung 11, an den beiden gegenüberliegenden Rändern 110,112, vgl. 7, überlappt.
3 zeigt zusätzlich zu 2 noch eine vierte Teilvorrichtung 14. Mittels dieser vierten Teilvorrichtung 14 kann vor dem Verfahrensschritt B) eine zweite Abdeckfolie 40, auf dem Unterwerkzeug 20 derart angeordnet wird, dass während des Verfahrensschritts B) die erste Fügegruppe 100 auf dieser zweiten Abdeckfolie 40 derart angeordnet ist, dass die erste Fügegruppe 100 auf ihrer dem Unterwerkzeug 20 zugewandten Seite überdeckt wird. Zudem kann, insbesondere analog zur ersten Abdeckfolie 30, die zweite Abdeckfolie 40 die erste Fügegruppe 100 an den beiden gleichen gegenüberliegenden Rändern 110,112 zusätzlich überlappen.
In dieser Ausführung sind sowohl die erste wie auch die zweite Abdeckfolie 30,40 jeweils als eine PTFE-Folie ausgebildet. Hierbei kann es entweder vorteilhaft sein, die zweite Abdeckfolie 40 signifikant dicker auszubilden, beispielhaft 90 µm und die erste Abdeckfolie 30 beispielhaft 40 µm, oder auch beide Abdeckfolien 30,40 gleich dick, beispielhaft mit einer Dicke von 50 µm auszubilden.
4 zeigt die Anordnung gemäß 3 nach dem Verfahrensschritt D). Bei diesem drückt das Oberwerkzeug 22 aus der Normalenrichtung des Unterwerkzeugs 20 auf den zweiten Verbindungspartner 106, wobei hier natürlich zischen der ersten Fügegruppe 100 und dem Oberwerkzeugt 22 die erste Abdeckfolie 30 angeordnet ist und war. Durch diese Druckausübung, die fachüblich durch eine Erwärmung der ersten Fügegruppe 100 unterstütz werden kann, wird die Sinterpaste 104 in ein Sintermetall überführt und somit die Drucksinterverbindung ausgebildet. Durch diesen Übergang der Sinterpaste 104 in das Sintermetall wird aus der ersten Fügegruppe 100 die zweite Fügegruppe 101, bei der eine stoffschlüssige und elektrisch leitende Verbindung mittels des Sintermetalls zwischen den beiden Verbindungspartnern 102,106 ausbildet wurde.
Durch den hohen Druck während des Verfahrensschritts D) haften nun beide Abdeckfolien 30,40 an der zweiten Fügegruppe 101 oder direkt aneinander an.
5 zeigt zusätzlich zu 4 noch eine fünfte Teilvorrichtung 15, wobei auf die Darstellung des Oberwerkzeugs 22 der zweiten Teilvorrichtung 12 verzichtet wurde. Diese fünfte Teilvorrichtung 15 weist ein Schneidwerkzeug 50 auf, das dafür ausgebildet und vorgesehen ist, die erste Abdeckfolie 30 oder falls wie hier dargestellt auch eine zweite vorhanden ist eine oder beide Abdeckfolien 30,40 in einem Abschnitt zu perforieren oder zu zerschneiden.
Insbesondere vor dem Verfahrensschritt E) oder nach dem Verfahrensschritt E) in einem Verfahrensschritt Fa) wird mittels des Schneidwerkzeugs 50 der fünften Teilvorrichtung 15 die erste und zweite Abdeckfolie 30,40 in einem Abschnitt, der in einem der Überlappungsabschnitte 300,400, in Transportrichtung nahe an den gegenüberliegenden Rändern 110,112, vgl. 7, der zweiten Fügegruppe 101 perforiert. Somit entsteht ein in 7 weiter dargestelltes Band mit einzelnen in die erste und zweite Abdeckfolie 30,40 eingebetteten zweiten Fügegruppen 101.
Alternativ zur oben genannten Ausgestaltung des Verfahrens mittels der fünften Teilvorrichtung 15, können vor dem Verfahrensschritt E) oder nach dem Verfahrensschritt E) in einem jeweiligen Verfahrensschritt Fb) mittels des Schneidwerkzeugs 50 die erste Abdeckfolie 30 oder falls wie hier dargestellt eine zweite vorhanden ist beide Abdeckfolien 30,40 in einem Abschnitt, vorzugsweise in einem der Überlappungsabschnitte 300,400 zerschneiden uns somit vollständig getrennt werden.
6 zeigt einen Teil der zweiten Teilvorrichtung 12, das Unterwerkzeug 20, und eine sechste Teilvorrichtung 16. Diese sechste Teilvorrichtung 16 ist dazu ausgebildet ein an der ersten Abdeckfolie 30 anhaftende oder zwischen beiden Abdeckfolien 30,40 angeordnete und damit vorzugsweise an beiden Abdeckfolien 30,40 anhaftenden zweite Fügegruppe 101 aus der zweiten Teilvorrichtung 12 auszuschleusen und hierbei die zweite Fügegruppe 101 von einer oder beiden Abdeckfolien 30,40 zu trennen. Dieser Verfahrensschritt ist wie alle anderen einem getakteten Ablauf einfach zugänglich, da hier die zweiten Fügegruppen 101 aus der Vorrichtung ausgeschleust werden und hierbei vorzugsweise keine Abdeckfolie 30,40 mehr an der zweiten Fügegruppe 101 anhaftet.
7 zeigt zwei zweite Fügegruppen 101 zueinander angeordnet mittels einer ersten und zweiten Abdeckfolie 30,40, wobei von der ersten Abdeckfolie 30 nur ein Bereich dargestellt ist. Hierdurch wird ein Band mit äquidistant angeordneter zweiten Fügegruppe 101 eingebettet in eine erste und ein zweite, wie oben beschrieben angeordnete, Abdeckfolien 30,40 ausgebildet, wobei die Abdeckfolien 30,40 jeweils entweder an der jeweiligen zweiten Fügegruppe 101 oder aneinander anhaften.
Weiterhin dargestellt sind, mittels des Schneidwerkzeugs in dem oben beschriebenen Verfahrensschritt Fa) erzeugten, Perforierungen 500 beider Abdeckfolien 30,40. Diese Perforierungen 500 können wie links dargestellt unmittelbar benachbart zu einem der Ränder 110,112 der zweiten Fügegruppe 101 in einem der Überlappungsabschnitte 300,400 oder wie rechts dargestellt beabstandet von einem dieser Ränder 110,112. Die Transportrichtung im Rahmen eines getakten Herstellungsablaufs einer Mehr- oder einer Vielzahl von zweiten Fügegruppen 101 verläuft hier von links nach rechts.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
11: erste Teilvorrichtung
12: zweite Teilvorrichtung
13: dritte Teilvorrichtung
14: vierte Teilvorrichtung
15: fünfte Teilvorrichtung
16: sechste Teilvorrichtung
100: erste Fügegruppe
101: zweite Fügegruppe
102: erster Verbindungspartner
104: Sinterpaste
106: zweiter Verbindungspartner
110, 112: gegenüberliegende Ränder
120: Werkstückträger
20: Unterwerkzeug
22: Oberwerkzeug
30: erste Abdeckfolie
300: erster Überlappungsabschnitt
40: zweite Abdeckfolie
400: zweiter Überlappungsabschnitt
50: Schneidwerkzeug
500: Perforierungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015120156 A1 [0002]
DE 102011080929 B4 [0003]

Claims

Vorrichtung (1) zur Drucksinterverbindung eines ersten und eines zweiten Verbindungspartners (102,106), mit • einer ersten Teilvorrichtung (11) zur Anordnung einer ersten Fügegruppe (100) aus dem ersten und zweiten Verbindungspartner (102,106) mit dazwischen angeordneter Sinterpaste (104) mittelbar oder unmittelbar auf einem Unterwerkzeug (200) einer zweiten Teilvorrichtung (12); • der zweiten Teilvorrichtung (12) mit einem Oberwerkzeug (22), der aus Normalenrichtung des Unterwerkzeugs (20) auf diese zu bewegbar ausgebildet ist und dafür vorgesehen ist auf den zweiten Verbindungspartner (106) Druck auszuüben um hierbei die Sinterpaste (104) in ein Sintermetall überzuführen und aus der ersten eine zweite Fügegruppe (101) zu bilden bei der die Verbindungspartner (102,106) mittels einer Sinterverbindung stoffschlüssig miteinander verbunden sind; • einer dritten Teilvorrichtung (13) zur Anordnung einer ersten Abdeckfolie (30), die die erste Fügegruppe (100) nach deren Anordnung in der zweiten Teilvorrichtung (12) auf der dem Oberwerkzeug (22) zugewandten Seite der ersten Fügegruppe (100), vorzugsweise unmittelbar, überdeckt und an zwei gegenüberliegenden Rändern (110,112) unter Ausbildung eines ersten Überlappungsabschnitts (300) zusätzlich überlappt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei in der dritten Teilvorrichtung (13) die erste Abdeckfolie (30) in einer Vorlageeinrichtung, insbesondere auf einer Rolle, angeordnet ist und von dort abschnittsweise, insbesondere auch getaktet, angeordnet werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer vierten Teilvorrichtung (14) zur Anordnung einer zweiten Abdeckfolie (40), die die erste Fügegruppe (100) nach Anordnung in der zweiten Teilvorrichtung (12) auf ihrer dem Unterwerkzeug (20) zugewandten Seite, vorzugsweise unmittelbar, überdeckt und an zwei gegenüberliegenden Rändern (110,112) unter Ausbildung eines zweiten Überlappungsabschnitts (400) zusätzlich überlappt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer fünften Teilvorrichtung (15), die ein Schneidwerkzeug (50) aufweist, das dafür ausgebildet und vorgesehen ist die erst Abdeckfolie (30) oder falls eine zweite vorhanden ist eine oder beide Abdeckfolien (30,40) in einem Abschnitt zu perforieren oder zu zerschneiden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer sechsten Teilvorrichtung (16), die die dazu ausgebildet ist an der ersten Abdeckfolie (30) anhaftende oder zwischen beiden Abdeckfolien (30,40) angeordnete zweite Fügegruppe (101) aus der zweiten Teilvorrichtung (12) auszuschleusen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Oberwerkzeug (22) als ein elastisches Sinterkissen, vorzugsweise mit einem dieses umrahmenden Rahmenelements oder als ein oder mehrere starre Sinterstempel ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei mittelbarer Anordnung einer ersten Fügegruppe (100) auf dem Unterwerkzeug (20) die erste Fügegruppe (100) auf oder in einem Werkstückträger (120) angeordnet ist und mitsamt diesem in die zweite Teilvorrichtung (12) eingebracht wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste oder die zweite Abdeckfolie (30,40) oder beide Abdeckfolien (30,40) als eine PTFE-Folie ausgebildet ist und bevorzugt eine Dicke zwischen 10 µm und 200 µm, insbesondere zwischen 30 µm und 100 µm aufweist.
Verfahren zur Drucksinterverbindung eines ersten und eines zweiten Verbindungspartners (102,106) mittels einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Verfahrensschritten: A) Ausbilden der ersten Fügegruppe (100); B) Mittelbares oder unmittelbares Anordnen der ersten Fügegruppe (100) auf dem Unterwerkzeug (20) der zweiten Teilvorrichtung (12) mittels der ersten Teilvorrichtung (11); C) Anordnen der ersten Abdeckfolie (30) mittels der dritten Teilvorrichtung (13), wobei diese die erste Fügegruppe (100) auf der dem Oberwerkzeug (22) zugewandten Seite, vorzugsweise unmittelbar, überdeckt und an zwei gegenüberliegenden Rändern (110,112) die erste Fügegruppe (100) zusätzlich überlappt; D) Ausbilden der Drucksinterverbindung mittels der zweiten Teilvorrichtung (12) und wobei aus der ersten Fügegruppe (100) die zweite Fügegruppe (101) ausgebildet wird, wobei das Oberwerkzeug (22) aus der Normalenrichtung des Unterwerkzeugs (20) auf den zweiten Verbindungspartner (106) drückt und dabei die Sinterpaste (104) in ein Sintermetall überführt wird; E) Ausschleusen der zweiten Fügegruppe (101) aus der zweiten Teilvorrichtung (12), vorzugsweise mittels der sechsten Teilvorrichtung (16).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei vor dem Verfahrensschritt B) mittels der vierten Teilvorrichtung (14) die zweite Abdeckfolie (40), auf dem Unterwerkzeug (20) derart angeordnet wird, dass im Verfahrensschritt B) die erste Fügegruppe (100) auf der zweiten Abdeckfolie (40) derart angeordnet wird, dass die erste Fügegruppe (100) auf ihrer dem Unterwerkzeug (20) zugewandten Seite überdeckt wird und an zwei gegenüberliegenden Rändern (110,112) zusätzlich überlappt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei vor oder nach dem Verfahrensschritt E) mittels des Schneidwerkzeugs (50) der fünften Teilvorrichtung (15) die erst Abdeckfolie (30) oder falls eine zweite vorhanden ist eine oder beide Abdeckfolien (30,40) in einem Abschnitt, vorzugsweise in einem der Überlappungsabschnitte (300,400), vorzugsweise unmittelbar oder nahe an einem der Ränder (110,112) der zweiten Fügegruppe (101), zu perforieren.
Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, wobei die Verfahrensschritte A) bis E) in dieser Reihenfolge zyklische durchlaufen werden und hierbei eine Mehrzahl von zweiten Fügegruppen (101) in einem getakteten Ablauf hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei anschließend an einen der Verfahrensschritts E) in einem jeweiligen Verfahrensschritt Fa) die Mehrzahl zweiter Fügegruppen (101) samt erster und wenn vorhanden zweiter Abdeckfolie (30,40) auf eine Rolle aufgewickelt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei anschließend an einem der Verfahrensschritte E) in einem jeweiligen Verfahrensschritt Fb) die Mehrzahl zweiter Fügegruppen (101) von der ersten und wenn vorhanden auch von der zweiten Abdeckfolie (30,40) getrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei vor oder nach dem Verfahrensschritt E) mittels des Schneidwerkzeugs (50) der fünften Teilvorrichtung (15) die erst Abdeckfolie (30) oder falls eine zweite vorhanden ist eine oder beide Abdeckfolien (30,40) in einem Abschnitt, vorzugsweise in einem der Überlappungsabschnitte (300,400), vorzugsweise unmittelbar an einem der Ränder (110,112) der zweiten Fügegruppe (101), zu zerschneiden.