DE19931774A1 - Micro punching tools, micro punching device and method for manufacturing micro punching tools and hold-down devices - Google Patents

Micro punching tools, micro punching device and method for manufacturing micro punching tools and hold-down devices

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DE19931774A1
DE19931774A1 DE1999131774 DE19931774A DE19931774A1 DE 19931774 A1 DE19931774 A1 DE 19931774A1 DE 1999131774 DE1999131774 DE 1999131774 DE 19931774 A DE19931774 A DE 19931774A DE 19931774 A1 DE19931774 A1 DE 19931774A1
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Wolfgang Ehrfeld
Frank Michel
Udo Berg
Peter Strubel
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Institut fuer Mikrotechnik Mainz GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00Electroforming
    • C25D1/10Moulds; Masks; Masterforms

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikrostanzwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen Niederhalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3, eine Mikrostanzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8, sowie Verfahren zur Herstellung von Mikrostanzwerkzeugen und Niederhaltern gemäß der Oberbegriffe der Patentansprüche 12, 14 und 18.The invention relates to a micro punching tool according to the preamble of Claim 1, a hold-down device according to the preamble of Claim 3, a micro punching device according to the preamble of Claim 8, as well as processes for the production of Micro punching tools and hold-down devices according to the generic terms of Claims 12, 14 and 18.

Stanzverfahren werden zur Herstellung verschiedenster Kleinstbauteile mit Stegbreiten von ≦ 0,2 mm in großem Umfang eingesetzt, z. B. in der Uhren- und Elektronikindustrie. Generell zeigt sich bei vielen Anwendungen, wie z. B. Kleinstrelais oder Leadframes eine klare Tendenz in Richtung fortschreitender Miniaturisierung.Stamping processes are used to manufacture a wide variety of small components Bridge widths of ≦ 0.2 mm used on a large scale, e.g. B. in the watch and electronics industry. Generally shows in many applications, such as. B. Small relays or lead frames have a clear tendency towards progressive Miniaturization.

Bei Stegen von geringer Breite werden Stanzstrukturen üblicherweise mit Folgeschneidwerkzeugen in mehreren Stationen gefertigt. Dadurch lassen sich Verformungen des Werkstücks weitestgehend vermeiden. Die Herstellung beispielsweise von Leadframes erfordert eine Zerlegung der Schneidvorgänge in viele Einzelschritte, so daß die Werkzeuglänge und die Anforderung an die Werkzeugtoleranzen ganz erheblich ansteigen. Das Werkzeug hat im vorliegenden Falle eine Gesamtlänge von 2,4 m. Der Leadframe muß daher auf drei Stanzmaschinen nacheinander gefertigt werden. Die derzeit bei Stanzstrukturen erreichbare Genauigkeit wird entscheidend durch die hohe Zahl der Positionierschritte im Werkzeug und die daraus resultierende ungleichmäßige Schnittspaltverteilung begrenzt.In the case of webs of small width, stamping structures are usually used Sequential cutting tools manufactured in several stations. This allows Avoid deformation of the workpiece as far as possible. The production For example, lead frames require the cutting operations to be disassembled in many individual steps, so that the tool length and the demands on the Tool tolerances increase significantly. The tool has in present case a total length of 2.4 m. The lead frame must therefore be manufactured in succession on three punching machines. The currently at The high number of precision achievable punching structures is crucial  the positioning steps in the tool and the resulting uneven cut gap distribution limited.

Beim Schneiden von Blechen mit einer Stärke von weniger als 1 mm werden zusätzlich sogenannte Niederhalterplatten eingesetzt, die zur Fixierung des Stanzbandes während des Schneidvorgangs und als zusätzliche Führung der Schneidstempel dienen. Dadurch werden ungewollte Verformungen der Stanzteile weiter vermindert. Die aus Metall bestehende Niederhalterplatte wird in der Regel über die Säulen des Werkzeuggestells geführt und über Schraubenfedern am Oberwerkzeug abgestützt.When cutting sheet metal with a thickness of less than 1 mm In addition, so-called hold-down plates are used, which are used to fix the Stamping tape during the cutting process and as additional guidance of the Serve cutting punches. This will prevent unwanted deformations of the Stamped parts further reduced. The metal hold-down plate is usually led over the columns of the tool frame and over Coil springs supported on the upper tool.

Ausschlaggebend für die Maßgenauigkeit der Stanzstrukturen ist neben der Verformung des Stanzbandes die Kontur- und Formgenauigkeit der aktiven Schneidelemente. Typischerweise werden Schneidplatten mit einfachen Geometrien durch Drahterodieren mit einer Form- und Maßabweichung bis herab zu einem 1 µm gefertigt, wobei geschliffene Hartmetalleinsätze in die Schneidplatte eingesetzt werden, um die Standzeit des Werkzeuges zu erhöhen. Schneidstempel sind ebenfalls mittels Erodierverfahren, aber auch durch Konturschleifen, mit der gleichen Präzision herstellbar. Einer der Hauptnachteile konventioneller Stanzwerkzeuge ist, daß hierdurch lediglich Schnittspalte im Bereich von 2 bis 4 µm realisiert werden können. Bei ungleichmäßigen Schnittspalten, die durch Form- und Maßabweichung hervorgerufen werden können, verschleißen vor allem die Stempel einseitig stärker.The decisive factor for the dimensional accuracy of the punching structures is in addition to the Deformation of the punched tape the contour and shape accuracy of the active Cutting elements. Typically, inserts are made with simple Geometries by wire EDM with a shape and dimension deviation up to manufactured down to a 1 µm, with ground carbide inserts in the Insert are used to increase the service life of the tool. Cutting punches are also by means of EDM processes, but also by Contour grinding, can be manufactured with the same precision. One of The main disadvantage of conventional punching tools is that this only Cutting gaps in the range of 2 to 4 µm can be realized. At uneven cutting gaps caused by shape and size deviation can be caused, especially the stamp wear on one side stronger.

Darüber hinaus wird die Präzision des Schnitteils beim Folgeschneidwerkzeug aber auch von der Genauigkeit des maschinengesteuerten Bandvorschubs bestimmt. Die am häufigsten angewendete Methode zur exakten Bandpositionierung im Werkzeug ist die sogenannte Fangstiftmethode. In addition, the precision of the cut part with the secondary cutting tool but also on the accuracy of the machine-controlled tape feed certainly. The most commonly used method for exact Belt positioning in the tool is the so-called catch pin method.  

Ein weiterer Hauptnachteil der konventionell gefertigten Folgeschneidwerkzeuge ist deren Größe. Zum einen ist die Werkzeuglänge bedingt durch eine Vielzahl von Folgeschneidstationen häufig sehr groß. Zum anderen wird die Bauhöhe der Werkzeuge wesentlich durch den metallischen Niederhalter bestimmt. Bedingt durch diese Vorgaben sind die Werkzeuge sehr schwer, die während des Schneidvorgangs zu bewegende Masse ist hoch und es muß mit einem im Verhältnis zur Höhe der Stanzstruktur großen Hub gestanzt werden. Die Anforderungen an die Stanzmaschinen bezüglich Werkzeugeinbauraum und Bewegungsgenauigkeit sind sehr hoch.Another major disadvantage of conventionally made Sequential cutting tools is their size. First, is the tool length often very large due to a large number of subsequent cutting stations. To the others, the height of the tools is essentially due to the metallic Hold-down determined. Due to these requirements, the tools are very good heavy, the mass to be moved during the cutting process is high and it must have a large stroke in relation to the height of the stamping structure to be punched. The punching machine requirements regarding Tool installation space and movement accuracy are very high.

Die Auswahl der Werkstoffe für Stanzwerkzeuge hängt entscheidend von der Art und Dicke der zu schneidenden Materialien sowie von der erforderlichen Standzeit ab. Als Werkzeugwerkstoffe für die Aktivelemente von Schneidwerkzeugen werden bevorzugt Kaltarbeitsstähle, Hartmetalle und pulvermetallurgisch hergestellte Schnellarbeitsstähle mit Härten von 60 bis 70 HRC bzw. 1000 bis 1800 HV verwendet. Hartmetalle zeichnen sich gegenüber Kaltarbeitsstählen durch einen geringeren Verschleiß aus. Die Entwicklung von zäheren Hartmetallen ermöglichte auch die Fertigung sehr feiner Schneidelemente. Deshalb werden gerade in Bereichen mit einem hohen Bedarf an Bauteilen mit immer kleineren kritischen Abmessungen, wie beispielsweise in der Elektronik, Schneidteile vielfach aus Hartmetallen hergestellt. Neben gewöhnlichen Werkzeugstählen und Hartmetallen finden auch pulvermetallurgisch erzeugte Werkzeugstähle Verwendung. Sie besitzen ein sehr feinkörniges Gefüge mit einer extrem gleichmäßigen Verteilung der Legierungsbestandteile, die sehr lange Werkzeugstandzeiten ermöglichen.The choice of materials for punching tools depends crucially on the Type and thickness of the materials to be cut and of the required Service life from. As tool materials for the active elements from Cutting tools are preferred cold work steels, hard metals and powder-metallurgically manufactured high-speed steels with hardnesses from 60 to 70 HRC or 1000 to 1800 HV used. Hard metals stand out against each other Cold work steels are characterized by less wear. The development of tougher hard metals also enabled the production of very fine Cutting elements. Therefore, especially in areas with high demand on components with ever smaller critical dimensions, such as in electronics, cutting parts often made of hard metals. Next ordinary tool steels and hard metals can also be found Tool steels produced using powder metallurgy. You own one very fine-grained structure with an extremely even distribution of Alloy components that allow very long tool life.

Eine Beschichtung der aktiven Schneidelemente erhöht die Standzeit erheblich und ist in der industriellen Praxis weit verbreitet. Mit einer Hartstoff- Beschichtung, wie z. B. Titannitrid, Titancarbonitrid oder Chromnitrid, wird die Verschleißbeständigkeit und die Oberflächenhärte erhöht. Als Beschichtungsverfahren werden Verfahren aus der Gruppe der CVD (Chemical Vapour Deposition) und der PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition) angewendet, wobei sich die PVD-Verfahren aufgrund der verfahrensbedingten niedrigeren Substrattemperaturen für eine größere Zahl von Materialien eignet. Mit Standardverfahren sind alle metallischen Werkstoffe mit Schichtdicken von 1 bis 4 µm beschichtbar.A coating of the active cutting elements increases the service life considerably and is widely used in industrial practice. With a hard material Coating, such as B. titanium nitride, titanium carbonitride or chromium nitride increases wear resistance and surface hardness. As Coating processes are processes from the group of the CVD (Chemical  Vapor Deposition) and the PVD process (Physical Vapor Deposition) applied, the PVD process due to the process-related lower substrate temperatures are suitable for a larger number of materials. With standard processes, all metallic materials with layer thicknesses of 1 to 4 µm coatable.

Zusammenfassend stehen einer weiteren Miniaturisierung gestanzter Bauteile im wesentlichen die folgende Nachteile der derzeit für die Fertigung von Stanzwerkzeugen eingesetzten Verfahren im Wege:
In summary, further miniaturization of stamped components essentially stands in the way of the following disadvantages of the methods currently used for the production of stamping tools:

  • - die mangelnde Genauigkeit der Schneidwerkzeuge aufgrund der Fertigungstoleranzen der eingesetzten Verfahren,- The lack of accuracy of the cutting tools due to Manufacturing tolerances of the processes used,
  • - die Toleranzen der relativen Positionierung zweier Stempel zueinander,The tolerances of the relative positioning of two stamps to one another,
  • - die mangelnde Genauigkeit der relativen Positionierung von Schneid- und Stempelplatte innerhalb einer Folgeschneidstation, z. B. bedingt durch den im Vergleich zur Höhe der Stanzstruktur aufgrund des Niederhalters notwendigen großen Werkzeughub und eine große Werkzeugmasse,- the lack of accuracy of the relative positioning of cutting and stamp plate within a sequential cutting station, e.g. B. conditional by the compared to the height of the punching structure due to the Niederhalter's necessary large tool stroke and a large one Tool mass,
  • - die fehlende Möglichkeit zur Fertigung von komplexen Schneidstrukturen bedingt eine sehr große Zahl von Folgeschneidstationen,- The lack of possibility to manufacture complex Cutting structures require a very large number of Follow-up cutting stations,
  • - und die mangelnde Genauigkeit der relativen Positionierung der Schneidwerkzeuge zwischen aufeinanderfolgenden Schneidstationen.- and the lack of accuracy of the relative positioning of the Cutting tools between successive cutting stations.

Aufgabe der Erfindung ist es, Mikrostanzwerkzeuge zu schaffen, die eine höhere Genauigkeit und eine höhere Integrationsdichte von Schneidstrukturen aufweisen, so daß die Anzahl der Schneidstationen in einer Mikrostanzvorrichtung reduziert werden kann. Im Rahmen dieser Aufgabe soll auch eine Mikrostanzvorrichtung bereitgestellt werden, die nicht die Nachteile des Standes der Technik aufweist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung solcher Mikrostanzwerkzeuge bereitzustellen.The object of the invention is to provide micro punching tools, the one higher accuracy and a higher integration density of cutting structures have, so that the number of cutting stations in one  Micro punch device can be reduced. As part of this task also a micro punching device can be provided which does not have the disadvantages of the prior art. It is also an object of the invention to To provide methods for producing such micro punching tools.

Diese Aufgabe wird mit einem Mikrostanzwerkzeug gelöst, bei der Stempel und Stempelplatte einstückig mit mikrotechnischen Verfahren hergestellt sind und wobei die Stempel Mikroschneidstrukturen im Submillimeterbereich aufweisen.This task is solved with a micro punching tool, the stamp and stamp plate are made in one piece with microtechnical processes and the stamp micro-cutting structures in the submillimeter range exhibit.

Der Vorteil der Einstückigkeit besteht darin, daß einerseits die Positioniergenauigkeit der Stempel zueinander und andererseits die Dichte der Schneidstrukturen weitaus höher ist, als dies bei herkömmlichen Stanzwerkzeugen der Fall ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß keine platzbeanspruchenden Befestigungsmittel erforderlich sind, um die Stempel in der Stempelplatte zu befestigen. Dadurch ist es möglich, Schneidstrukturen in beiden Raumrichtungen nahezu beliebig dicht nebeneinander anzuordnen. Außerdem ist das Gesamtgewicht von Stempelplatte und Stempel der einstückigen Ausführung geringer, so daß der Energieaufwand zum Bewegen des Mikrostanzwerkzeuges geringer ist, was wiederum die Genauigkeit der relativen Positionierung von Schneid- und Stempelplatte erhöht.The advantage of the one-piece is that on the one hand the Positioning accuracy of the stamp to each other and on the other hand the density of the Cutting structures is much higher than that of conventional ones Punching tools is the case. This is due to the fact that none Space consuming fasteners are required to place the stamp in to attach the stamp plate. This makes it possible to cut in structures to arrange the two spatial directions next to each other almost arbitrarily. In addition, the total weight of the stamp plate and stamp is the one-piece design less so that the energy expenditure for moving of the micro punching tool is lower, which in turn increases the accuracy of the relative positioning of cutting and stamping plate increased.

Die Mikroschneidstrukturen können mit höherer Genauigkeit hergestellt werden, weil mikrotechnische Verfahren eingesetzt werden, bei denen Form- und Maßabweichungen im Submikrometerbereich liegen.The micro-cutting structures can be manufactured with higher accuracy because microtechnical processes are used in which form and dimensional deviations are in the submicron range.

Vorzugsweise weist mindestens ein Teil der Mikroschneidstrukturen in der Stempelplattenebene Freiformflächen und/oder Hinterschneidungen auf. Derartige komplexe Strukturen mußten bisher in Strukturen ohne Hinterschneidung bzw. in einfachere Strukturen unterteilt werden, die wiederum auf mehrere Folgeschneidstationen verteilt werden mußten. Auch diese erfindungsgemäße Maßnahme trägt zu einer hohen Dichte von Schneidstrukturen und damit zu einer Verkleinerung der gesamten Mikrostanzvorrichtung bei.Preferably, at least some of the micro-cutting structures in the Stamp plate level on free-form surfaces and / or undercuts. Such complex structures have previously had to be in structures without Undercut or divided into simpler structures that again had to be distributed over several subsequent cutting stations. Also  this measure according to the invention contributes to a high density of Cutting structures and thus a reduction in the overall size Micro punch device at.

Mit mikrotechnischen Verfahren hergestellte Mikroschneidstrukturen im Submillimeterbereich weisen verfahrensbedingt nur eine geringe Höhe auf, was bisher als Nachteil angesehen wurde. Die geringe Bauhöhe hat jedoch gleichzeitig den Vorteil, daß die zu bewegenden Massen deutlich geringer sind und daß die Hubstrecke kürzer ist, was wiederum die Schneidgenauigkeit erhöht.Micro cutting structures produced with microtechnical processes in the Due to the process, the submillimeter range is only a small height, which was previously considered a disadvantage. However, the low overall height at the same time the advantage that the masses to be moved are significantly smaller and that the stroke length is shorter, which in turn reduces the cutting accuracy elevated.

Die geringe Höhe der Stempel- bzw. Mikroschneidstrukturen erfordert spezielle Niederhalter. Herkömmliche Niederhalter, die beispielsweise aus Metallplatten bestehen, können deshalb nicht eingesetzt werden, weil diese eine Mindestdicke aufweisen müssen und somit die Stempel den Niederhalter nicht durchdringen können.The low height of the stamp or micro-cutting structures requires special hold-down devices. Conventional hold-downs, for example made of Metal plates can not be used because they are one Must have minimum thickness and therefore the stamp does not hold down can penetrate.

Erfindungsgemäß weist der Niederhalter elastisches Polymermaterial auf. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Niederhalter vollständig aus elastischem Polymermaterial.According to the invention, the hold-down device has elastic polymer material. In In a preferred embodiment, the hold-down consists entirely of elastic polymer material.

Vorzugsweise besteht der Niederhalter aus einer auf der Stempelplatte aufgebrachten elastischen Polymerschicht. Die elastische Polymerschicht kann durch verschiedene bekannte Verfahren aufgebracht werden, z. B. durch Tauchen oder Aufsprühen. Als elastische Polymere kommen insbesondere Elastomere in Frage.The hold-down device preferably consists of one on the stamp plate applied elastic polymer layer. The elastic polymer layer can applied by various known methods, e.g. B. by Dip or spray on. In particular come as elastic polymers Elastomers in question.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht der Niederhalter aus einer elastischen Polymerplatte, die durchaus auch dicker sein kann als die Höhe der Stempel. Beim Ausstanzen wird dieses Polymermaterial komprimiert, wodurch der durch die Höhe der Stempel vorgegebene Schneidweg nur geringfügig verringert wird.According to a further embodiment, the hold-down consists of a elastic polymer plate, which can also be thicker than the height of the Stamp. When punching this polymer material is compressed, which  the cutting path specified by the height of the stamp is only slight is reduced.

Die elastische Polymerplatte ist vorzugsweise auf der Stempelplatte befestigt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Polymerplatte an anderen Bauteilen der Stanzvorrichtung zu befestigen, wie z. B. auf der die Stempelplatte tragenden Grundplatte oder an den Führungssäulen. Die Polymerplatte kann festgeklebt, geschraubt oder aufgespannt werden. Andere Befestigungsmöglichkeiten sind ebenfalls denkbar.The elastic polymer plate is preferably attached to the stamp plate. But there is also the possibility of attaching the polymer plate to other components attach the punching device, such as. B. on the stamp plate load-bearing base plate or on the guide columns. The polymer plate can glued, screwed or clamped. Other Fastening options are also conceivable.

Der Niederhalter kann dieselben Mikrodurchbrüche aufweisen wie die Schneidplatte. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die elastische Polymerplatte mittels einer mit Stempeln versehenen Stempelplatte und einer Schneidplatte auszustanzen.The hold-down device can have the same micro openings as that Insert. In this case it is advantageous to use the elastic polymer plate by means of a stamp plate provided with stamps and a cutting plate to punch out.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein elastisches Polymer direkt auf der Stempelplatte mittels Tauchverfahren, Aufsprühen oder Ausgießen aufgebracht werden. Der Niederhalter kann in diesem Fall auf der Stempelplatte verbleiben.According to a further embodiment, an elastic polymer can be used directly on the stamp plate by dipping, spraying or pouring be applied. The hold-down can in this case on the Stamp plate remain.

Es ist aber nicht unbedingt notwendig, daß die elastische Polymerplatte, die zu den Mikroschneidstrukturen gehörenden Durchbrüche aufweist. Es können auch vereinfachte Durchbrüche in der elastischen Polymerplatte vorgesehen sein.However, it is not absolutely necessary that the elastic polymer plate, which too breakthroughs belonging to the microcutting structures. It can simplified openings in the elastic polymer plate are also provided his.

Die Verwendung von Polymeren für den Niederhalter reduziert vorteilhafterweise das Gewicht der bewegten Massen in einer Mikrostanzvorrichtung, so daß auch hierdurch die Genauigkeit der relativen Positionierung von Schneid- und Stempelplatte erhöht wird. Als bevorzugte Materialien kommen thermoplastische Elastomere, Kautschuke oder weichelastische Schaumstoffe in Frage. Zu den thermoplastischen Elastomeren zählen z. B. Styrol-Butadien-Copolymere, Polyamide, Polyetheramide, Polyetheresteramide oder Polyether-Block-Amide sowie Polyurethane.The use of polymers for the hold-down is reduced advantageously the weight of the moving masses in one Micro punching device, so that the accuracy of the relative Positioning of cutting and stamping plate is increased. As preferred Materials come from thermoplastic elastomers, rubbers or soft elastic foams in question. To the thermoplastic elastomers  count z. B. styrene-butadiene copolymers, polyamides, polyetheramides, Polyetheresteramides or polyether block amides and polyurethanes.

Bevorzugte Kautschuke sind Chloroprenkautschuk, Naturkautschuk, Fluorkautschuk, Siliconkautschuk oder Polyurethankautschuk.Preferred rubbers are chloroprene rubber, natural rubber, Fluororubber, silicone rubber or polyurethane rubber.

Als weichelastische Schaumstoffe können z. B. Schaumstoffe mit Bestandteilen aus Polyethylen (PE), Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyurethane (PU) eingesetzt werden.As soft elastic foams such. B. foams with ingredients made of polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC) or polyurethane (PU) be used.

Eine erfindungsgemäße Mikrostanzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Stempel und Stempelplatte als auch die Schneidplatte einstückig sind, wobei Stempel, Stempelplatte und Schneidplatte nach mikrotechnischen Verfahren hergestellt sind und die Stempel Mikroschneidstrukturen und die Schneidplatte Mikrodurchbrüche jeweils im Submillimeterbereich aufweisen. Bei der einstückigen Schneidplatte entfallen die sonst üblichen Schneideinsätze.A micro punching device according to the invention is characterized in that both the stamp and stamp plate and the cutting plate are in one piece, where stamp, stamp plate and cutting plate according to microtechnical Processes are manufactured and the stamp micro-cutting structures and the Cutting insert have micro breakthroughs in the submillimeter range. With the one-piece cutting plate, the usual cutting inserts are not required.

Vorzugsweise werden Stempel/Stempelplatte und die Schneidplatte mit demselben mikrotechnischen Verfahren hergestellt, was die Genauigkeit der beiden zusammenwirkenden Stanzwerkzeuge erhöht. Die Breite des Schneidspaltes kann dadurch weiter verringert werden, was wiederum die Qualität der ausgestanzten Strukturen verbessert.The stamp / stamping plate and the cutting plate are preferably included same microtechnical process, which is the accuracy of two interacting punching tools increased. The width of the Cutting gap can be further reduced, which in turn Quality of punched structures improved.

Vorzugsweise weist eine Schneidstation mindestens eine Stempelplatte auf. Es ist dadurch möglich, ein modulares System mit Mikroschneidstrukturen aufzubauen, wobei die Stempelplatten nur noch in der gewünschten Anordnung zusammengefügt werden müssen. Dies ist für einfache Strukturen im Hinblick auf Flexibilität von Vorteil, allerdings wird dieser modulare Aufbau durch eine Beeinträchtigung der Positioniergenauigkeit erkauft. A cutting station preferably has at least one stamp plate. It is possible, a modular system with micro cutting structures build up, with the stamp plates only in the desired arrangement must be put together. This is with regard to simple structures advantage of flexibility, but this modular structure is supported by a Impaired positioning accuracy bought.  

Für hochkomplizierte Strukturen ist es deshalb von Vorteil, wenn die Stempelplatte mehrere Gruppen von Stempeln für mehrere Schneidstationen trägt. Die Positioniergenauigkeit ist bei dieser Ausführungsform deutlich erhöht.For highly complex structures, it is therefore advantageous if the Stamp plate several groups of stamps for several cutting stations wearing. The positioning accuracy is clear in this embodiment elevated.

Das Verfahren zur Herstellung von einstückigen Mikrostanzwerkzeugen wie Schneidplatte und Stempelplatte mit Stempeln ist gemäß einer ersten Alternative dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Tiefenstrukturierungsprozesses eine Negativform des Mikrostanzwerkzeuges mit Mikroschneidstrukturen oder Mikrodurchbrüchen im Submillimeterbereich aus Resistmaterial hergestellt wird, daß die Negativform galvanisch zur Bildung einer Positivform mittels einer Hartlegierung abgeformt wird und daß das Resistmaterial aus der Positivform zur Bildung des Stanzwerkzeuges entfernt wird. Form und Positionierung der Mikroschneidstrukturen werden somit durch den Tiefenstrukturierungsprozeß festgelegt, wobei insbesondere Tiefenlithographieverfahren und Laserstrukturierungsverfahren in Frage kommen.The process for producing one-piece micro punching tools such as Cutting plate and stamp plate with stamps is according to a first one Alternative characterized in that by means of a Deep structuring process is a negative form of the micro punching tool with micro cutting structures or micro breakthroughs in the submillimeter range is made of resist material that the negative form galvanically Forming a positive shape is molded using a hard alloy and that the resist material from the positive form to form the stamping tool Will get removed. Shape and positioning of the micro cutting structures thus determined by the deep structuring process, in particular Depth lithography and laser structuring methods in question come.

Nach dem Entfernen des Resistmaterials ist es vorteilhaft, das Stanzwerkzeug einem Schleifprozeß zu unterziehen, wobei überschüssiges Material abgetragen werden kann. Der Hauptzweck des Nachschleifens besteht allerdings darin, die Schneidkanten an den Stempeln bzw. an der Schneidplatte zu schärfen.After removing the resist material, it is advantageous to use the punch to undergo a grinding process, whereby excess material is removed can be. The main purpose of regrinding is, however, that Sharpen cutting edges on the punches or on the cutting plate.

Eine weitere Alternative zur Herstellung von einstückigen Mikrostanzwerkzeugen besteht darin, daß mittels eines Tiefenstrukturierungsprozesses eine Positivform des Stanzwerkzeuges mit Mikroschneidstrukturen oder Mikrodurchbrüchen im Submillimeterbereich aus Resistmaterial hergestellt wird, daß diese Positivform zur Herstellung einer Senkelektrode galvanisch abgeformt wird und daß mittels der Senkelektrode mittels Senkerodieren in ein Halbzeug Durchbrüche oder Vertiefungen zur Bildung des Stanzwerkzeuges eingebracht werden. Another alternative to making one piece Micro punching tools is that by means of a Deep structuring process with a positive form of the punch Micro cutting structures or micro breakthroughs in the submillimeter range Resist material is produced that this positive form for producing a Lowering electrode is galvanically molded and that by means of the lowering electrode erosion or recesses in a semi-finished product by means of EDM Formation of the punch are introduced.  

Obwohl dieses Verfahren einen weiteren Verfahrensschritt beinhaltet, besteht dadurch die Möglichkeit, das Stanzwerkzeug aus Materialien herzustellen, die bei einer galvanischen Abformung nicht verwendet werden können. Es wird daher vorzugsweise ein Halbzeug aus Hartmetall oder Stahl verwendet.Although this process involves a further process step, there is thereby the possibility of producing the punching tool from materials that cannot be used for a galvanic impression. It will therefore preferably a semi-finished product made of hard metal or steel.

Vorzugsweise wird die Positivform zur Herstellung der Senkelektrode mittels Kupfer galvanisch abgeformt.The positive mold is preferably used to produce the lowering electrode Copper electroplated.

Eine weitere Verfahrensalternative zur Herstellung einer Schneidplatte besteht darin, daß eine Stempelplatte mit Mikroschneidstrukturen im Submillimeterbereich mit mindestens einer Trennschicht versehen wird und anschließend diese beschichtete Stempelplatte mittels einer Hartlegierung galvanisch abgeformt wird. Vorzugsweise wird die Stempelplatte nach einer der zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt.Another process alternative for the production of a cutting insert exists in that a stamp plate with micro cutting structures in Submillimeter range is provided with at least one separation layer and then this coated stamp plate using a hard alloy is electroplated. Preferably, the stamp plate after a of the previously described methods.

Über die Dicke der Trennschicht kann der Schneidspalt eingestellt werden. Der Schneidspalt darf allerdings nicht so gering sein, daß sich Stempel und Schneidplatte nicht mehr voneinander lösen können. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht auch darin, daß eine weitaus höhere Präzision der komplementären Mikroschneidstrukturen oder Mikrodurchbrüche erzielt werden kann.The cutting gap can be adjusted via the thickness of the separating layer. The However, the cutting gap must not be so small that the stamp and Can no longer separate the insert. The advantage of this The method also consists in that a much higher precision of the complementary micro cutting structures or micro breakthroughs achieved can be.

Wenn die Mikroschneidstrukturen kleine Aspektverhältnisse aufweisen, wird vorzugsweise zur Ausbildung der Trennschicht die Stempelplatte mit Nickel anodisch oxidiert. Dadurch wird eine Trennschicht im Nanometerbereich erhalten.If the micro-cutting structures have small aspect ratios, preferably to form the separating layer, the stamp plate with nickel anodized. This creates a separation layer in the nanometer range receive.

Wenn die Mikroschneidstrukturen der Stempel hohe Aspektverhältnisse aufweisen, worunter vorzugsweise Verhältnisse von größer 5 zu verstehen sind, sind Trennschichten aus Wachs oder Polymermaterial von Vorteil. Diese Schichten können beispielsweise mittels Tauchverfahren, durch Aufsprühen oder auch in Form von Schrumpffolien aufgebracht werden. Vorzugsweise wird ein aufgebrachter Wachsfilm durch Eindampfen verfestigt.If the micro-cutting structures of the stamp have high aspect ratios have, which should preferably be understood to mean ratios greater than 5 separating layers made of wax or polymer material are advantageous. This Layers can be sprayed on, for example by means of immersion processes  or can also be applied in the form of shrink films. Preferably an applied wax film is solidified by evaporation.

Da diese Materialien nicht als Startschicht für den anzuschließenden Galvanikprozeß geeignet sind, wird auf diese Wachs- oder Polymerschicht eine Metallschicht als Startschicht für den Galvanikprozeß aufgebracht. Dieses Aufbringen kann durch Aufdampfen, Sputtern oder Aufsprühen erfolgen. Die Metallschicht besteht vorzugsweise aus Nickel, Kupfer, Silber oder Gold.Since these materials are not used as a starting layer for those to be connected Electroplating process are suitable, one is on this wax or polymer layer Metal layer applied as the starting layer for the electroplating process. This It can be applied by vapor deposition, sputtering or spraying. The Metal layer preferably consists of nickel, copper, silver or gold.

Nach dem galvanischen Abformen empfiehlt es sich, den Verbund aus Schneidplatte und Stempel zum leichteren Trennen zu erwärmen oder mit Lösungsmittel oder Ultraschall zu behandeln.After electroplating, it is recommended to take the composite out Cutting plate and stamp for easier cutting to heat or with Treat solvents or ultrasound.

Vorzugsweise wird beim galvanischen Abformen zuerst eine Schicht aus einer Hartlegierung aufgebracht und anschließend diese Schicht durch galvanische Abscheidung eines weicheren Materials, wie beispielsweise Cu und/oder Ni, hinterfüttert.In the case of galvanic molding, a layer is preferably first made from a Hard alloy applied and then this layer by galvanic Deposition of a softer material, such as Cu and / or Ni, back-fed.

Als Hartlegierung wird vorzugsweise Nickel-Eisen, Nickel-Wolfram, Kobalt- Wolfram oder Nickel-Kobalt verwendet.The preferred hard alloy is nickel-iron, nickel-tungsten, cobalt Tungsten or nickel-cobalt are used.

Das Stanzwerkzeug bzw. zumindest die Mikroschneidstrukturen können zusätzlich noch mit einer Hartstoffbeschichtung versehen werden, um den Verschleiß der Schneidkanten an Stempel und Schneidplatte zu minimieren. Hierzu geeignet sind Titannitrit (TiN), Titancarbonnitrit (TiCN) Chromnitrit (CrN), Titancarbid (TiC), Titanaluminonitrit (TiAlN).The punching tool or at least the micro-cutting structures can additionally be provided with a hard material coating to the To minimize wear of the cutting edges on the punch and cutting plate. Titanium nitrite (TiN), titanium carbonitrite (TiCN), chromium nitrite are suitable for this (CrN), titanium carbide (TiC), titanium aluminonitrite (TiAlN).

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Exemplary embodiments of the invention are described below the drawings explained in more detail.  

Es zeigen:Show it:

Fig. 1a-c eine Mikrostanzvorrichtung im Querschnitt während verschiedener Phasen des Stanzvorgangs, Fig. 1a-c, a micro-punching device in cross-section at different stages of the punching operation,

Fig. 2 ein ausgestanztes Bauteil aus dem Elektronikbereich, Fig. 2 is a punched part in the electronics sector,

Fig. 3a die Unteransicht einer Stempelplatte mit Stempeln für drei Schneidstationen in perspektivischer Darstellung, Fig. 3a shows the bottom view of a punch plate having punches for three cutting stations in a perspective view;

Fig. 3b eine Darstellung der Schnittfolge mit der in der Fig. 3a gezeigten Stempelplatte, FIG. 3b is a representation of the cutting sequence with that shown in Fig. 3a shown stamp plate,

Fig. 4 eine Darstellung der Schnittfolge mit einer Stempelplatte nach dem Stand der Technik, Fig. 4 is a representation of the cutting sequence with a stamp plate according to the prior art,

Fig. 5a-c eine Darstellung der gesamten Schnittfolge mit konventioneller Werkzeugtechnik zur Herstellung des Bauteils aus Fig. 2, FIGS. 5a-c is a representation of the entire cutting sequence with conventional tool technology for the production of the component from Fig. 2,

Fig. 6 die gesamte Schnittfolge mit einer erfindungsgemäßen Mikrostanzvorrichtung zur Herstellung des Bauteils aus Fig. 2, Fig. 6, the entire cutting sequence with an inventive micro-punching device for producing the component of Fig. 2,

Fig. 7 eine Stempelplatte und einen Niederhalter in perspektivischer Darstellung, Fig. 7 shows a die plate and a hold-down device in a perspective view;

Fig. 8 die schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Schneidplatte gemäß einer ersten Ausführungsform, Fig. 8 is a schematic representation of a method for producing a cutting plate according to a first embodiment,

Fig. 9 die schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Stempelplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform, Fig. 9 is a schematic representation of a method for producing a stamp plate according to another embodiment,

Fig. 10 die schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Stempelplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform, Fig. 10 is a schematic representation of a method for producing a stamp plate according to another embodiment,

Fig. 11 die schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Schneidplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform, Fig. 11 is a schematic representation of a method for producing a cutting plate according to another embodiment,

Fig. 12 die perspektivische Unteransicht einer Stempelplatte, die gemäß einer weiteren Ausführungsform zur Herstellung einer Schneidplatte abgeformt wird und Fig. 12 is a perspective bottom view of a stamp plate to a further embodiment of producing a cutting insert is shaped according to, and

Fig. 13 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte zur Erläuterung des in Fig. 12 gezeigten Verfahrens. FIG. 13 shows a schematic illustration of the method steps for explaining the method shown in FIG. 12.

In der Fig. 1 ist eine Mikrostanzvorrichtung im Vertikalschnitt dargestellt. Die Mikrostanzvorrichtung weist ein Oberwerkzeug 9a und ein Unterwerkzeug 9b auf, die über Führungssäulen 3 miteinander verbunden sind. Zwischen beiden Werkzeugen 9a, 9b befindet sich das auszustanzende Band 10.In FIG. 1, a micro-punching device is shown in vertical section. The micro punching device has an upper tool 9 a and a lower tool 9 b, which are connected to one another via guide columns 3 . The band 10 to be punched out is located between the two tools 9 a, 9 b.

Das Oberwerkzeug 9a besitzt eine obere Anpaßplatte 1 und eine obere Grundplatte 2, in der die Führungssäulen 3 befestigt sind. Die Führungssäulen 3 werden in Kugelführungen 4 geführt.The upper tool 9 a has an upper adapter plate 1 and an upper base plate 2 , in which the guide columns 3 are attached. The guide columns 3 are guided in ball guides 4 .

An der Unterseite der oberen Grundplatte 2 ist eine einstückige Stempelplatte 40 mit Stempeln 41 angeordnet, die Mikroschneidstrukturen im Submillimeterbereich aufweisen. Ferner ist ein Niederhalter 20 aus einem elastischen Polymermaterial auf die Stempelplatte 40 aufgeklebt. Die Dicke des Niederhalters 20 kann größer sein als die Höhe der Stempelstrukturen 41, weil der Niederhalter während des Stanzvorganges komprimiert wird.Arranged on the underside of the upper base plate 2 is a one-piece stamp plate 40 with stamps 41 which have micro-cutting structures in the submillimeter range. Furthermore, a hold-down 20 made of an elastic polymer material is glued to the stamp plate 40 . The thickness of the hold-down device 20 can be greater than the height of the stamp structures 41 because the hold-down device is compressed during the punching process.

Das Unterwerkzeug 9b der Mikrostanzvorrichtung ist entsprechend dem Oberwerkzeug 9a aufgebaut und weist eine untere Anpaßplatte 8 sowie eine untere Grundplatte 7 auf, die auf der unteren Anpaßplatte befestigt ist. Die Grundplatte 7 trägt eine Schneidplattenaufnahme 31, auf der die Schneidplatte 30 befestigt ist. Die Befestigung von Stempelplatte und Schneidplatte erfolgt durch obere bzw. untere Befestigungsschrauben 5 und 6.The lower tool 9 b of the micro-punching device is constructed in accordance with the upper tool 9 a and has a lower adapter plate 8 and a lower base plate 7 , which is fastened on the lower adapter plate. The base plate 7 carries a cutting plate receptacle 31 on which the cutting plate 30 is fastened. The stamp plate and cutting plate are fastened using upper and lower fastening screws 5 and 6 .

Die Schneidplatte 30 weist Mikrodurchbrüche 32 auf. Auch die Schneidplattenaufnahme 31, die untere Grundplatte 7 und die untere Anpaßplatte 8 weisen konisch geformte bzw. vergrößerte Durchbrüche auf, um den Butzen, das heißt das vom Band 10 ausgeschnittene Teil, entfernen zu können.The cutting plate 30 has micro breakthroughs 32 . The insert holder 31 , the lower base plate 7 and the lower adapter plate 8 also have conically shaped or enlarged openings in order to be able to remove the slug, that is to say the part cut out from the band 10 .

In der Fig. 1b ist die Mikrostanzvorrichtung in abgesenkter Position zu Beginn des Stanzvorganges zu sehen. Der Niederhalter 20 ist bereits geringfügig komprimiert. In der Fig. 1c tauchen die Stempel 41 zum Ausschneiden in das Band 10 ein.In Fig. 1b, the micro-punching device can be seen in the lowered position at the beginning of the stamping process. The hold-down device 20 is already slightly compressed. In FIG. 1 c, the punches 41 are immersed in the band 10 for cutting out.

In der Fig. 2 ist ein ausgestanztes Bauteil 11 dargestellt, wie es beispielsweise im Elektronikbereich verwendet wird. Um die gezeigte Struktur zu erreichen, sind mehrere Stempel 41 notwendig, die mit konventioneller Werkzeugtechnik bisher gemäß Fig. 5a-c auf insgesamt 18 Schneidstationen und mit erfindungsgemäßer Werkzeugtechnik gemäß Fig. 6 auf lediglich 6 Schneidstationen verteilt sind. Die ersten drei Schneidstationen der erfindungsgemäßen Werkzeugtechnik zur Herstellung der ersten drei Schnittfolgen in Fig. 6 sind in der Fig. 3a dargestellt und die Fig. 3b zeigt die hiermit gestanzte Schnittfolge. In der Fig. 3a sind die Stempel 41 zu insgesamt drei Stempelgruppen 42a, b und c entsprechend den drei vorgesehenen Schneidstationen zusammengefaßt. In der Fig. 3b sind die Flächen 43, 43', 43" der jeweiligen Stempel der Gruppen 42a, b und c schraffiert dargestellt und die durch die jeweils vorangehende Schneidstation ausgestanzten Flächen 11' sind ohne Schraffierung eingezeichnet. Es ist deutlich zu sehen, daß die Mikroschneidstrukturen auch senkrecht zur Schneidrichtung ausgebildete Hinterschneidungen 72 aufweisen können. Ebenso können die Mikroschneidstrukturen als Freiformflächen ausgebildet sein.In FIG. 2 a punched member 11 is shown as it is used for example in the electronics field. In order to achieve the structure shown, a plurality of punches 41 are necessary, which have so far been distributed over a total of 18 cutting stations according to FIGS. 5a-c using conventional tool technology and only 6 cutting stations according to the inventive tool technology according to FIG . The first three cutting stations of the tool technology according to the invention for producing the first three cutting sequences in FIG. 6 are shown in FIG. 3a, and FIG. 3b shows the cutting sequence punched herewith. In FIG. 3a, the stamps are 41 to a total of three die arrays 42 a, b and c corresponding to the three envisaged cutting stations summarized. In FIG. 3b, the faces 43, 43 ', 43 "of the respective stamp of the groups 42 a, b and c shown hatched and the punched out by the respective preceding cutting station faces 11' are shown without hatching. It is clear to see, that the micro-cutting structures can also have undercuts 72 formed perpendicular to the cutting direction, and the micro-cutting structures can also be designed as free-form surfaces.

Die Stempeldichte ist im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung von Stempeln, die in Fig. 4 gezeigt ist, deutlich höher. Die den Stempeln entsprechenden Flächen sind ebenfalls schraffiert eingezeichnet.The stamp density is significantly higher compared to a conventional arrangement of stamps shown in FIG. 4. The areas corresponding to the stamps are also hatched.

In den Fig. 5a-c ist dies an dem konkreten Beispiel der Fig. 2 noch einmal vollständig dargestellt. In den Fig. 5a-c ist die gesamte Schnittfolge mit einem herkömmlichen Werkzeug zu sehen, wobei die freien Flächen die bereits ausgestanzten Flächen darstellen und die schraffierten Flächen die Stempelflächen der jeweiligen Folgeschneidestationen kennzeichnen. Während die Schnittfolge gemäß der Fig. 5 eine Länge von 508 mm umfaßt, ist die Schnittfolge mit einer erfindungsgemäßen Mikrostanzvorrichtung gemäß der Fig. 6 deutlich verkürzt und beträgt nur noch 172 mm. Dies ist auf die erhöhte Stempeldichte zurückzuführen, die aufgrund der einstückigen Ausführung von Stempelplatte und Stempel erzielt werden kann. Es werden lediglich zwei Stanzvorgänge mit der in Fig. 3a gezeigten Stempelplatte benötigt.In FIGS. 5a-c, this is shown again in full using the specific example of FIG. 2. In FIGS. 5a-c, the entire cutting sequence is to be seen with a conventional tool, the free areas represent the already punched surfaces and the shaded areas indicate the punch faces of the respective subsequent cutting stations. During the cutting sequence comprises mm according to FIG. 5, a length of 508, the cutting sequence with an inventive micro-punching device according to the Fig. 6 significantly reduced and amounts to only 172 mm. This is due to the increased stamp density that can be achieved due to the one-piece design of the stamp plate and stamp. Only two punching operations with the stamp plate shown in FIG. 3a are required.

In der Fig. 7 ist eine Stempelplatte 40 mit den Stempeln 41 und den zugehörigen Mikroschneidstrukturen 70 in Unteransicht perspektivisch dargestellt. Der dazu gehörige Niederhalter 20 in Form einer Elastomerplatte 22 weist Durchbrüche 21 auf, die den Mikrodurchbrüchen 32 der dazugehörigen Schneidplatte entsprechen. Eine solche Elastomerplatte 22 kann z. B. durch Stanzen mittels der Stempelplatte 40 mit den Stempeln 41 und der Schneidplatte hergestellt werden.In FIG. 7, a die plate 40 with the punches 41 and the corresponding micro-cutting structures 70 is shown in perspective bottom view. The associated hold-down 20 in the form of an elastomer plate 22 has openings 21 which correspond to the micro openings 32 of the associated insert. Such an elastomer plate 22 can, for. B. by punching by means of the stamp plate 40 with the stamps 41 and the cutting plate.

In der Fig. 8 ist eine erste Ausführungsform des Herstellungsverfahrens eines Mikrostanzwerkzeuges in Form einer Schneidplatte 30 dargestellt. Auf einem Substrat 53 befindet sich Resistmaterial 52, über dem eine Maske 51 mit Mikrostrukturen 57 angeordnet ist. Von oben wird mittels Röntgenstrahlung oder UV-Strahlung, die durch die Pfeile 50 gekennzeichnet ist, eine Bestrahlung des Resistmaterials 52 vorgenommen. Aufgrund der Mikrostrukturen 57 der Maske 51 erfolgt eine Aushärtung nur in bestimmten Bereichen, so daß das verbleibende Material herausgelöst werden kann. Es wird dadurch eine Negativform 54 des Stanzwerkzeuges hergestellt. Diese Negativform 54 wird anschließend galvanisch abgeformt, wodurch ein Galvanikkörper 55 bzw. 56 entsteht, wenn das restliche Resisimaterial 52 und das Substrat 53 entfernt worden ist. In einem weiteren Bearbeitungsschritt wird überschüssiges Material abgetragen, wodurch die Mikrodurchbrüche 32 vollständig freigelegt und die entsprechenden Schnittkanten 34 geschärft werden. In FIG. 8, a first embodiment of the manufacturing method is illustrated a micro punching tool in form of a cutting plate 30. Resist material 52 is located on a substrate 53 , over which a mask 51 with microstructures 57 is arranged. The resist material 52 is irradiated from above by means of X-ray radiation or UV radiation, which is identified by the arrows 50 . Due to the microstructures 57 of the mask 51 , curing takes place only in certain areas, so that the remaining material can be removed. A negative mold 54 of the punching tool is thereby produced. This negative mold 54 is then electroplated, whereby an electroplating body 55 or 56 is formed when the remaining resist material 52 and the substrate 53 have been removed. In a further processing step, excess material is removed, as a result of which the micro openings 32 are completely exposed and the corresponding cut edges 34 are sharpened.

In der Fig. 9 ist ein weiteres Herstellungsverfahren dargestellt, das zur Herstellung einer Stempelplatte 40 mit Stempeln 41 eingesetzt wird. Es wird ebenfalls von einem Substrat 53 mit Resistmaterial 52 ausgegangen, über dem eine Maske 51' mit Mikrostrukturen 57' positioniert wird. Auch hier erfolgt eine Bestrahlung mittels Röntgen- oder UV-Strahlung 50, Herauslösen der Resiststrukturen und eine galvanische Abformung zur Herstellung eines Galvanikkörpers 55', aus dem schließlich die Stempelplatte 40 mit den Stempeln 41 nach Herauslösen des restlichen Resistmaterials 52 und Entfernen des Substrates 53 hergestellt wird. Nachfolgend werden die Stempel zum Schärfen überschliffen. FIG. 9 shows a further production method that is used to produce a stamp plate 40 with stamps 41 . A substrate 53 with resist material 52 is also assumed, over which a mask 51 'with microstructures 57 ' is positioned. Irradiation by means of X-ray or UV radiation 50 , removal of the resist structures and electroplating are also carried out here to produce a galvanic body 55 ', from which the stamp plate 40 with the dies 41 is finally produced after the remaining resist material 52 has been removed and the substrate 53 has been removed becomes. The stamps are then ground for sharpening.

In der Fig. 10 ist ein weiteres Verfahren dargestellt, bei dem in einem Zwischenschritt zunächst eine Senkelektrode 60 hergestellt wird. Ausgehend von einem Substrat 53 mit Resistmaterial 52 und einer darüber angeordneten Maske 51 und der Bestrahlung durch Röntgen- oder UV-Strahlung 50 wird zunächst eine Positivform 59 der Stempelplatte hergestellt, die galvanisch zur Herstellung eines Galvanikkörpers 60 abgeformt wird. Nach Herauslösen des Resistmaterials 52 erhält man eine Senkelektrode 60, mittels derer aus einem Halbzeug 62 durch Senkerodieren die Stempelplatte 40 mit den Stempeln 41 hergestellt wird. Der Funkenspalt ist mit den Bezugszeichen 61 gekennzeichnet.Another method is shown in FIG. 10, in which a lowering electrode 60 is first produced in an intermediate step. Starting from a substrate 53 with resist material 52 and a mask 51 arranged above it and the irradiation by X-ray or UV radiation 50 , a positive mold 59 of the stamp plate is first produced, which is electroplated to produce a galvanic body 60 . After the resist material 52 has been removed, a lowering electrode 60 is obtained , by means of which the stamp plate 40 with the stamps 41 is produced from a semifinished product 62 by EDM. The spark gap is identified by the reference number 61 .

In der Fig. 11 ist ein weiteres Herstellungsverfahren dargestellt, mit dem eine Schneidplatte 30 mittels Senkerodieren und einer Senkelektrode 60' hergestellt wird. Das Verfahren entspricht dem Verfahren gemäß der Fig. 10. FIG. 11 shows a further production method with which a cutting insert 30 is produced by means of die sinking and a sinking electrode 60 '. The method corresponds to the method according to FIG. 10.

In den Fig. 12 und 13 ist ein weiteres Herstellungsverfahren dargestellt. Es wird zunächst eine Stempelplatte mit Stempeln 41 gemäß einem der zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt, auf die anschließend eine Trennschicht 33 aufgebracht wird. Mittels galvanischer Abformung wird wiederum ein Galvanikkörper 55 hergestellt, der durch weitere Bearbeitungen dann zu einer Schneidplatte 30 mit Durchbrüchen 32 führt, wie dies in der Fig. 13 zu sehen ist.In Figs. 12 and 13, another manufacturing method is shown. First, a stamp plate with stamps 41 is produced in accordance with one of the previously described methods, to which a separating layer 33 is subsequently applied. An electroplating body 55 is in turn produced by means of galvanic molding, which then leads through further processing to a cutting plate 30 with openings 32 , as can be seen in FIG. 13.

Durch die bereits beschriebenen Verfahren ist auch ersichtlich, daß die Stempelplatte auch durch galvanische Abformung von der Schneidplatte hergestellt werden kann. It can also be seen from the methods already described that the Stamp plate also by galvanic molding from the cutting plate can be manufactured.  

BezugszeichenlisteReference list

11

obere Anpaßplatte
upper adapter plate

22nd

obere Grundplatte
upper base plate

33rd

Führungssäule
Guide pillar

44th

Kugelführung
Ball bearing

55

obere Befestigungsschraube
upper fastening screw

66

untere Befestigungsschraube
lower fastening screw

77

untere Grundplatte
lower base plate

88th

untere Anpaßplatte
lower adapter plate

99

a Oberwerkzeug
a upper tool

99

b Unterwerkzeug
b lower tool

1010th

Band
tape

1111

ausgestanztes Bauteil
punched component

1111

' ausgestanzte Flächen
'' punched out areas

2020th

Niederhalter
Hold-down

2121

Durchbrüche
Breakthroughs

2222

Elastomerplatte
Elastomer sheet

3030th

Schneidplatte
Insert

3131

Schneidplattenaufnahme
Insert holder

3232

Mikrodurchbruch
Micro breakthrough

3333

Trennschicht
Interface

3434

Schnittkante
Cutting edge

4040

Stempelplatte
Stamp plate

4141

Stempel
42a, b, c Stempelgruppe
stamp
42a, b, c stamp group

4343

Fläche der Stempel der jeweiligen Folgeschneidstation
Area of the stamp of the respective subsequent cutting station

4343

', ',

4343

" Fläche der Stempel der jeweiligen Folgeschneidstation
"Area of the stamp of the respective subsequent cutting station

5050

UV- oder Röntgenstrahlung
UV or X-rays

5151

, ,

5151

' Maske
'Mask

5252

Resistmaterial
Resist material

5353

Substrat
Substrate

5454

Negativform
negative form

5555

, ,

5555

' Galvanikkörper
'' Electroplating body

5656

Positivform
Positive form

5757

, ,

5757

' Mikrostruktur
'' Microstructure

5959

Positivform
Positive form

6060

, ,

6060

' Senkelektrode
'' Lowering electrode

6161

Funkenspalt
Spark gap

6262

Halbzeug
Workpiece

7070

Mikrostanzstruktur
Micro punch structure

7272

Hinterschneidung
Undercut

Claims (26)

1. Mikrostanzwerkzeug mit Stempel aufweisender Stempelplatte, dadurch gekennzeichnet, daß Stempel (41) und Stempelplatte (40) einstückig mit mikrotechnischen Verfahren hergestellt sind und daß die Stempel (41) Mikroschneidstrukturen (70) im Submillimeterbereich aufweisen.1. Micro punching tool with stamping stamp plate, characterized in that stamp ( 41 ) and stamp plate ( 40 ) are made in one piece with microtechnical processes and that the stamp ( 41 ) have micro-cutting structures ( 70 ) in the submillimeter range. 2. Mikrostanzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Mikroschneidstrukturen (70) in der Stempelplattenebene Freiformflächen und/oder Hinterschneidungen (72) aufweist.2. Micro punching tool according to claim 1, characterized in that at least some of the micro-cutting structures ( 70 ) in the stamp plate plane have free-form surfaces and / or undercuts ( 72 ). 3. Niederhalter für eine Stanzvorrichtung mit einer Stempelplatte, dadurch gekennzeichnet, daß er elastisches Polymermaterial aufweist.3. hold-down device for a punching device with a stamp plate, characterized in that it has elastic polymer material. 4. Niederhalter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine auf der Stempelplatte aufgebrachte Polymerschicht.4. hold-down device according to claim 3, characterized by one on the Stamp plate applied polymer layer. 5. Niederhalter nach einem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (20) eine elastische Polymerplatte (22) ist.5. hold-down device according to claim 3, characterized in that the hold-down device ( 20 ) is an elastic polymer plate ( 22 ). 6. Niederhalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerplatte (22) auf der Stempelplatte (40) befestigt ist.6. hold-down device according to claim 5, characterized in that the polymer plate ( 22 ) on the stamp plate ( 40 ) is attached. 7. Niederhalter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er aus thermoplastischen Elastomeren, Kautschuken oder weichelastischen Schaumstoffen besteht. 7. hold-down device according to one of claims 3 to 6, characterized characterized in that it is made of thermoplastic elastomers, Rubbers or flexible foams.   8. Mikrostanzvorrichtung mit mindestens einer Schneidstation, die Stempelplatte, Stempel, Schneidplatte und gegebenenfalls Niederhalter aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl Stempel (41) und Stempelplatte (40) als auch die Schneidplatte (30) einstückig sind, wobei Stempel (41), Stempelplatte (40) und Schneidplatte (30) nach mikrotechnischem Verfahren hergestellt sind, und
daß die Stempel (41) Mikroschneidstrukturen (70) und die Schneidplatte (30) Mikrodurchbrüche (71) jeweils im Submillimeterbereich aufweisen.
8. Micro punching device with at least one cutting station, which has a stamping plate, stamp, cutting plate and optionally hold-down device, characterized in that
that both stamp ( 41 ) and stamp plate ( 40 ) and the cutting plate ( 30 ) are in one piece, stamp ( 41 ), stamp plate ( 40 ) and cutting plate ( 30 ) being produced by a microtechnical method, and
that the punches ( 41 ) have micro cutting structures ( 70 ) and the cutting plate ( 30 ) have micro openings ( 71 ) in the submillimeter range.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schneidstation mindestens eine Stempelplatte (40) aufweist.9. The device according to claim 8, characterized in that a cutting station has at least one stamp plate ( 40 ). 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stempelplatte (40) mehrere Gruppen (42a, b, c) von Stempeln (41) für mehrere Schneidstationen trägt.10. The device according to claim 8, characterized in that a stamp plate ( 40 ) carries several groups ( 42 a, b, c) of stamps ( 41 ) for several cutting stations. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (20) elastisches Polymermaterial aufweist.11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the hold-down device ( 20 ) comprises elastic polymer material. 12. Verfahren zur Herstellung von einstückigen Mikrostanzwerkzeugen, wie Schneidplatte und Stempelplatte mit Stempeln, dadurch gekennzeichnet,
daß mittels eines Tiefenstrukturierungsprozesses eine Negativform des Mikrostanzwerkzeugs mit Mikroschneidstrukturen oder Mikrodurchbrüchen im Submillimeterbereich aus Resistmaterial hergestellt wird,
daß die Negativform galvanisch zur Bildung einer Positivform mittels einer Hartlegierung abgeformt wird und
daß das Resistmaterial aus der Positivform zur Bildung des Stanzwerkzeuges entfernt wird.
12. A method for producing one-piece micro-punching tools, such as cutting plate and stamping plate with stamps, characterized in that
that a negative form of the micro punching tool with micro cutting structures or micro breakthroughs in the submillimeter range is produced from resist material by means of a deep structuring process,
that the negative form is electroplated to form a positive form by means of a hard alloy and
that the resist material is removed from the positive mold to form the punch.
13. Verfahren Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen des Resistmaterials das Stanzwerkzeug mindestens im Bereich der Schneidkanten geschliffen wird.13. The method claim 12, characterized in that according to the Remove the resist material at least in the area the cutting edge is ground. 14. Verfahren zur Herstellung von einstückigen Mikrostanzwerkzeugen, wie Schneidplatte und Stempelplatte mit Stempeln, dadurch gekennzeichnet,
daß mittels eines Tiefenstrukturierungsprozesses eine Positivform des Stanzwerkzeuges mit Mikroschneidstrukturen oder Mikrodurchbrüchen im Submillimeterbereich aus Resistmaterial hergestellt wird,
daß die Positivform zur Herstellung einer Senkelektrode galvanisch abgeformt wird,
daß mittels der Senkelektrode mittels Senkerodieren in ein Halbzeug Durchbrüche oder Vertiefungen zur Bildung des Stanzwerkzeugs eingebracht werden.
14. A method for producing one-piece micro-punching tools, such as cutting plate and stamping plate with stamps, characterized in that
that a positive form of the punching tool with micro-cutting structures or micro-openings in the submillimeter range is produced from resist material by means of a deep structuring process,
that the positive mold is galvanically molded to produce a lowering electrode,
that openings or recesses for forming the punching tool are introduced into a semifinished product by means of the erosion electrode.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Tiefenstrukturierungsprozeß ein Tiefenlithographieverfahren verwendet wird. 15. The method according to any one of claims 12 or 14, characterized characterized that as a deep structuring process Depth lithography is used.   16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbzeug aus Hartmetall oder Stahl verwendet wird.16. The method according to claim 14, characterized in that a Semi-finished products made of hard metal or steel are used. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Stempel und Stempelplatte und/oder Schneidplatte einstückig hergestellt werden.17. The method according to any one of claims 12 to 16, characterized characterized that stamp and stamp plate and / or cutting plate be made in one piece. 18. Verfahren zur Herstellung einer Schneidplatte, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Stempelplatte mit Stempeln, die Mikroschneidstrukturen im Submillimeterbereich aufweisen,
mit einer Trennschicht versehen wird, und
daß die Stempelplatte mittels einer Hartlegierung galvanisch abgeformt wird.
18. A method for producing a cutting insert, characterized in that
that a stamp plate with stamps which have micro-cutting structures in the submillimeter range,
is provided with a separating layer, and
that the stamp plate is electroplated using a hard alloy.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Trennschicht die Stempelplatte oberflächlich durch anodische Oxidation mit NiO beschichtet wird.19. The method according to claim 18, characterized in that for Formation of the separating layer on the surface of the stamp plate anodic oxidation is coated with NiO. 20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Trennschicht eine Wachs- oder eine Polymerschicht auf die Stempelplatte aufgebracht wird, und daß eine Metallschicht als Startschicht für die galvanische Abformung auf die Wachs- oder Polymerschicht aufgebracht wird. 20. The method according to claim 18, characterized in that for Forming the separation layer on a wax or a polymer layer the stamp plate is applied, and that a metal layer as the starting layer for the galvanic impression is applied to the wax or polymer layer.   21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem galvanischen Abformen zum Trennen von Schneidplatte und Stempel/Stempelplatte der Verbund erwärmt, oder mit Lösungsmittel oder Ultraschall behandelt wird.21. The method according to any one of claims 18 to 20, characterized characterized in that after galvanic molding for separation the cutting plate and stamp / stamp plate of the composite are heated, or treated with solvent or ultrasound. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß beim galvanischen Abformen zuerst eine Schicht aus einer Hartlegierung aufgebracht wird und anschließend diese Schicht durch galvanische Abscheidung eines weicheren Materials hinterfüttert wird.22. The method according to any one of claims 18 to 21, characterized characterized in that when electroplating first a layer is applied from a hard alloy and then this Layer by electrodeposition of a softer material is back-fed. 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartlegierung NiFe, NiW, CoW oder NiCo verwendet wird.23. The method according to any one of claims 12 to 22, characterized characterized in that as hard alloy NiFe, NiW, CoW or NiCo is used. 24. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Mikroschneidstrukturen mit einer Hartstoffschicht versehen werden.24. The method according to any one of claims 12 to 23, characterized characterized in that at least the micro-cutting structures with a Hard material layer. 25. Verfahren zur Herstellung eines Niederhalters, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Polymer mittels einer Stempelplatte mit Stempeln mit Mikroschneidstrukturen im Submillimeterbereich ausgestanzt wird.25. A method for producing a hold-down device, thereby characterized in that an elastic polymer by means of a stamp plate with stamps with micro-cutting structures in the submillimeter range is punched out. 26. Verfahren zur Herstellung des Niederhalters, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Polymer mittels Tauchverfahren, Aufsprühen oder Ausgießen direkt auf der Stempelplatte aufgebracht wird.26. A process for producing the hold-down device, characterized in that that an elastic polymer by means of immersion, spraying or Pouring is applied directly to the stamp plate.
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