DE19954973A1 - Process for applying conducting pathways to plastic surfaces, e.g. in vehicles comprises applying a melt acting in the cold state as conducting pathways onto the plastic surface, and applying an insulating material to the melt - Google Patents

Process for applying conducting pathways to plastic surfaces, e.g. in vehicles comprises applying a melt acting in the cold state as conducting pathways onto the plastic surface, and applying an insulating material to the melt

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    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
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Abstract

Process for applying conducting pathways to plastic surfaces comprises applying a melt (5) acting in the cold state as conducting pathways onto the plastic surface, and applying an insulating material (4) to the melt. An Independent claim is also included for a device for applying the conducting pathways to the plastic surfaces comprising a first heating and processing pistol (2) for applying the melt to the plastic surface; and a second heating and processing pistol (3) for applying the insulating material to the melt (5). Preferred Features: A wire (1) made of a low melting alloy is introduced into the first pistol. The two pistols are fixed to a guide arm which can be moved by an actuator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen von Lei­ terbahnen auf Kunststoff-Oberflächen, insbesondere von großen, beliebig geform­ ten Kunststoffteilen.The invention relates to a method and a device for applying lei tracks on plastic surfaces, especially large, arbitrarily shaped plastic parts.

Es ist kein direktes, schreibendes Verfahren bekannt, mit dem Leiterbahnen auf Kunststoffoberflächen von großen, beliebig geformten Kunststoffteilen aufbringbar sind. Alle indirekten Verfahren, wie die naßtechnischen, die hinterspritzenden oder die laserstrukturierenden Verfahren oder ähnliche Verfahren erfordern Zwischen­ schritte. Soweit das Aufbringen von Leiterbahnen bei kleinsten Bauteilen bekannt ist, eignet sich diese nicht zur Verwendung für Bauteile in der Größe beispielsweise einer Mittelkonsole oder einer Instrumententafel bei einem Kraftfahrzeug. Im übri­ gen sind die bisher angewandten Verfahren nicht wirtschaftlich.No direct, writing method is known with which conductor tracks are opened Plastic surfaces of large, arbitrarily shaped plastic parts can be applied are. All indirect processes, such as the wet process, the back-spraying or the laser structuring processes or similar processes require intermediate steps. As far as the application of conductor tracks for the smallest components is known is not suitable for use for components of size, for example a center console or an instrument panel in a motor vehicle. Otherwise The previously used processes are not economical.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen von Leiterbahnen auf Kunststoffoberflächen anzugeben, mit denen Leiterbahnen auch auf großen, beliebig geformten Bauteilen kostengünstig und schnell geschaf­ fen werden können.The object of the invention is a method and an apparatus for application Specify conductor tracks on plastic surfaces with which conductor tracks Can be made quickly and inexpensively, even on large, arbitrarily shaped components can be opened.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale in den Ansprüchen 1 bzw. 4 gelöst. This object is solved by the features in claims 1 and 4, respectively.  

Gemäß der Erfindung werden zwei Heiz- und Verarbeitungspistolen verwendet, mit denen zum einen eine im erkalteten Zustand als Leiterbahn dienende Schmelze auf die Kunststoff-Oberfläche eines Kunststoff-Teils in schreibender Weise aufgebracht wird. Mit einer zweiten Heiz- und Verarbeitungsvorrichtung wird dann ein Isolati­ onsmaterial auf die Schmelze aufgetragen. Dabei kann die Schmelze auch schon etwas oder ganz erkaltet sein.According to the invention, two heating and processing guns are used, with which, on the one hand, has a melt which serves as a conductor track when cooled applied the plastic surface of a plastic part in writing becomes. With a second heating and processing device an Isolati ons material applied to the melt. The melt can already do so to be somewhat or completely cold.

Die Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung, mit dem bzw. der die Leiterbahnen für sogenannte mechatronische Bauteile durch Metallex­ trusion direkt auf ein Kunststoffsubstrat aufgebracht werden können.The invention provides a method and an apparatus with which or the conductor tracks for so-called mechatronic components through Metallex trusion can be applied directly to a plastic substrate.

Vorzugsweise wird ein Draht in der ersten Heiz- und Verarbeitungspistole verwen­ det, der aus einer niedrigschmelzenden Legierung besteht. Durch die Verwendung einer solchen niedrigschmelzenden Legierung muß die Temperatur in der ersten Heiz- und Verarbeitungspistole nicht übermäßig hoch sein.Preferably a wire is used in the first heating and processing gun det, which consists of a low-melting alloy. By using it of such a low melting alloy, the temperature in the first The heating and processing gun should not be excessively high.

Durch die eingebrachte Wärmemenge wird die Kunststoffoberfläche zudem ange­ schmolzen, so daß es zu einer Haftverbindung zwischen der entstehenden Leiter­ bahn und dem Kunststoffteil kommt. Nach den heutigen Erkenntnissen ist dabei kein Haftvermittler notwendig.Due to the amount of heat introduced, the plastic surface is also attached melted so that there is an adhesive bond between the emerging ladder web and the plastic part comes. According to today's knowledge, it is included no adhesion promoter required.

Der oben genannte Draht kann auf einer Rolle gelagert sein, die wiederum an der ersten Heiz- und Verarbeitungspistole befestigt ist. Um ein schreibendes Verfahren zu gewährleisten, sollte die erste Heiz- und Verarbeitungspistole kontinuierlich be­ trieben werden können, d. h. eine kontinuierlich arbeitende Ausstoßvorrichtung, beispielsweise unter Verwendung einer Schneckenfördereinrichtung besitzen.The above-mentioned wire can be mounted on a roller, which in turn on the first heating and processing gun is attached. To a writing process to ensure, the first heating and processing gun should be continuously can be driven, d. H. a continuously operating ejection device, for example using a screw conveyor.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ergibt sich durch eine Kombination der ersten und zweiten Heiz- und Verarbeitungspistolen. Dabei sind deren Auslässe so angeordnet, daß das Isolationsmaterial mit einem bestimmten Abstand hinter der Schmelze aufgetragen wird. Durch die mit der Schmelze eingebrachte Wärme und das evtl. auch in geschmolzenem Zustand vorliegende Isolationsmaterial kommt es ebenfalls zu einer guten Verbindung, so daß die Gefahr eines Ablösens des Isolati­ onsmaterials von der Leiterbahn nicht gegeben ist.A particularly preferred embodiment results from a combination the first and second heating and processing guns. There are their outlets arranged so that the insulation material with a certain distance behind the Melt is applied. Due to the heat and the heat brought in by the melt the insulation material may also be present in the molten state  also to a good connection, so that the danger of the isolati coming off on material from the conductor track is not given.

Insbesondere bei der Aufbringung von Leiterbahnen auf beliebig geformte Kunst­ stoffteile ist es von Vorteil, wenn die erste und zweite Heiz- und Verarbeitungspi­ stole an einem Führungsarm befestigt sind, der mittels wenigstens eines Aktuators zumindest in einem Freiheitsgrad bewegbar ist. Der Aktuator wiederum wird von einer Steuereinrichtung beaufschlagt, die vorzugsweise frei programmierbar ist. Durch die freie Programmierung können jegliche Bauteile mit Leiterbahnen, deren Verlauf vorgegeben ist, versehen werden.Especially when applying conductor tracks to art of any shape fabric parts, it is advantageous if the first and second heating and processing pi stole are attached to a guide arm by means of at least one actuator is movable at least in one degree of freedom. The actuator in turn is from a control device, which is preferably freely programmable. Due to the free programming, any components with conductor tracks, their Course is given.

Insgesamt ergibt sich mit der vorliegenden Erfindung eine Reduktion der Kosten sowie die Möglichkeit der Erzeugung von Leiterbahnen auf großen Kunststoffbau­ teilen, die beliebig geformt sein können. Nicht zuletzt kann die Leiterbahn inklusive der Isolierung in einem einzigen Schritt erzeugt werden.Overall, the present invention results in a reduction in costs as well as the possibility of creating conductor tracks on large plastic structures parts that can be shaped in any way. Last but not least, the conductor track can be included insulation in a single step.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die einzige Zeichnung näher erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt eine erfin­ dungsgemäße Vorrichtung zum Aufbringen von Leiterbahnen auf eine Kunststoffo­ berfläche.The invention is described below using an exemplary embodiment and with reference explained in more detail on the single drawing. The only drawing shows an invented one device according to the invention for applying conductor tracks to a plastic surface.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine erste Heiz- und Verarbeitungspi­ stole 2, mit einer Spitze an der eine Schmelze 5 einer niedrigschmelzenden Legie­ rung austritt. Diese Schmelze 5 wird auf eine Kunststoffoberfläche 6 eines Kunst­ stoffteils 7 aufgetragen und dient im erkalteten Zustand als Leiterbahn. Am der Spitze gegenüberliegenden Ende der Heiz- und Verarbeitungspistole 2 wird ein Draht 1 eingeführt, der mit einer (nicht dargestellten) Heizvorrichtung in der Heiz- und Verarbeitungspistole 2 zu der Schmelze 5 geschmolzen wird. Der Draht 1 ist auf einer Rolle 9 gelagert, welche wiederum an der Heiz- und Verarbeitungspistole 2 befestigt ist.The device according to the invention comprises a first heating and processing pin 2 , with a tip at which a melt 5 of a low-melting alloy emerges. This melt 5 is applied to a plastic surface 6 of a plastic part 7 and serves as a conductor in the cooled state. At the opposite end of the heating and processing gun 2 , a wire 1 is inserted, which is melted into the melt 5 by a heating device (not shown) in the heating and processing gun 2 . The wire 1 is mounted on a roller 9 , which in turn is attached to the heating and processing gun 2 .

An der Heiz- und Verarbeitungspistole 2 ist ferner eine weitere Heiz- und Verarbei­ tungspistole 3 angeordnet, mit welcher ein Isolationsmaterial in einer später noch zu erläuternden Weise auf die Schmelze 5 auftragbar ist. Die Zuführung des Isolati­ onsmaterials zu der Heiz- und Verarbeitungspistole 3 ist vorliegend nicht dargestellt.On the heating and processing gun 2 , a further heating and processing gun 3 is also arranged, with which an insulation material can be applied to the melt 5 in a manner to be explained later. The supply of Isolati onsmaterials to the heating and processing gun 3 is not shown here.

Auf der Oberfläche 6 des Kunststoffteils 7, nachfolgend als Substrat bezeichnet, wird in schreibender Weise durch eine entsprechende Führung der Heiz- und Ver­ arbeitungspistole 2 zunächst die Schmelze 5 aufgetragen. Die Austrittsöffnung der Heiz- und Verarbeitungspistole 3 ist so angeordnet, daß kurz nach dem Auftragen der Schmelze 5 auf die Oberfläche 6 des Substrats 7 das Isolationsmaterial 4 auf die Schmelze 5 aufgebracht wird. Durch die vorhandenen Wärmemengen kommt es sowohl zu einer Haftung zwischen Schmelze 5 und Substrat 7 wie auch zwi­ schen Isolationsmaterial 4 und Schmelze 5. Damit muß kein separater Haftvermitt­ ler verwendet werden.On the surface 6 of the plastic part 7 , hereinafter referred to as the substrate, the melt 5 is first applied in a writing manner by appropriate guidance of the heating and processing gun 2 . The outlet opening of the heating and processing gun 3 is arranged such that shortly after the application of the melt 5 to the surface 6 of the substrate 7, the insulation material 4 is applied to the melt 5 . Due to the amount of heat present, there is both an adhesion between the melt 5 and the substrate 7 and also between the insulation material 4 and melt 5 . This means that no separate adhesion promoter has to be used.

Je nach Führung der als Kombination aus den beiden Heiz- und Verarbeitungspi­ stolen 2 und 3 bestehenden Vorrichtung können Leiterbahnen in jeglicher ge­ wünschter Geometrie auf der Oberfläche 6 erzeugt werden. Die Heiz- und Verar­ beitungspistole 2 ist dazu über die Aufnahme 8 an einem (nicht dargestellten) Füh­ rungsarm befestigt, welcher über Aktuatoren (ebenfalls nicht dargestellt) betrieben wird. Die vorliegende Erfindung ist im Betrieb beispielsweise an einem 5-Achs- Roboter befestigt, der eine Führung in allen Freiheitsgraden ermöglicht. Die Aktua­ toren bzw. der 5-Achs-Roboter wird über eine nicht dargestellte Steuereinrichtung beaufschlagt, welche frei programmierbar ist. Durch den Einsatz einer solchen frei programmierbaren Steuereinrichtung ist es möglich, Kunststoffbahnen auf ver­ schiedenen, beliebig geformten Kunststoffteilen in gewünschter Weise aufzubrin­ gen.Depending on the leadership of the combination of the two heating and processing stoles 2 and 3 existing device, conductor tracks can be generated in any ge desired geometry on the surface 6 . The heating and processing beitungspistole 2 is about the mount 8 attached to a (not shown) Füh approximately arm, which is operated via actuators (also not shown). In operation, the present invention is attached, for example, to a 5-axis robot, which enables guidance in all degrees of freedom. The actuators or the 5-axis robot is acted upon by a control device, not shown, which is freely programmable. Through the use of such a freely programmable control device, it is possible to apply plastic webs to different, arbitrarily shaped plastic parts in the desired manner.

Claims (10)

1. Verfahren zum Aufbringen von Leiterbahnen auf Kunststoffoberflächen mit den Schritten:
Aufbringen einer im erkalteten Zustand als Leiterbahn dienenden Schmelze (5) auf die Kunststoffoberfläche (6) und Aufbringen eines Isolationsmaterials (4) auf die Schmelze.1. Method for applying conductor tracks to plastic surfaces with the following steps:
Application of a melt ( 5 ) serving as a conductor track in the cooled state to the plastic surface ( 6 ) and application of an insulation material ( 4 ) to the melt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Draht (1) aus einer niedrig schmelzenden Legierung in eine erste Heiz- und Verarbeitungspistole (2) eingeführt und in dieser geschmolzen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a wire ( 1 ) made of a low-melting alloy is introduced into a first heating and processing gun ( 2 ) and is melted therein. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze (5) kontinuierlich aufgetragen wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the melt ( 5 ) is applied continuously. 4. Vorrichtung zum Aufbringen von Leiterbahnen auf Kunststoffoberflächen umfassend eine erste Heiz- und Verarbeitungspistole (2), mit der eine in er­ kaltetem Zustand als Leiterbahn dienende Schmelze (5) auf eine Kunststoff­ oberfläche (6) aufbringbar ist, und eine zweite Heiz- und Verarbeitungspi­ stole (3), mit der ein Isolationsmaterial (4) auf die Schmelze (5) aufbringbar ist.4. Apparatus for applying conductor tracks to plastic surfaces comprising a first heating and processing gun ( 2 ) with which a melt serving in a cold state as a conductor track ( 5 ) can be applied to a plastic surface ( 6 ), and a second heating and Processing pin stole ( 3 ) with which an insulation material ( 4 ) can be applied to the melt ( 5 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die erste Heiz- und Verarbeitungspistole (2) ein Draht (1) aus einer niedrig schmelzenden Legierung einführbar ist.5. The device according to claim 4, characterized in that in the first heating and processing gun ( 2 ) a wire ( 1 ) made of a low-melting alloy can be inserted. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (1) auf einer an der ersten Heiz- und Verarbeitungspistole (2) gelagerten Rolle (9) vorgesehen ist.6. The device according to claim 5, characterized in that the wire ( 1 ) on a on the first heating and processing gun ( 2 ) mounted roller ( 9 ) is provided. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Heiz- und Verarbeitungspistole (2) eine kontinuierlich arbeiten­ de Ausstoßvorrichtung besitzt.7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the first heating and processing gun ( 2 ) has a continuously working de ejection device. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Heiz- und Verarbeitungspistolen (2, 3) mitein­ ander kombiniert sind.8. Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the first and the second heating and processing guns ( 2 , 3 ) are combined with each other. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Heiz- und Verarbeitungspistolen (2, 3) an einem Führungsarm befestigt sind, der mittels wenigstens eines Aktuators zumin­ dest in einem Freiheitsgrad bewegbar ist, wobei der wenigstens eine Aktua­ tor von einer Steuereinrichtung beaufschlagt wird. 9. Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that the first and second heating and processing guns ( 2 , 3 ) are attached to a guide arm which is movable at least in one degree of freedom by means of at least one actuator, the at least an actuator is acted upon by a control device. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung frei programmierbar ist.10. The device according to claim 9, characterized, that the control device is freely programmable.
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