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Die Erfindung betrifft den Ersatz von aufwendig hergestellten walzplattierten Bändern mit in ein Trägerband selektiv eingebrachten unterschiedlichen Materialien. Dies gilt sowohl den Prozess, als auch die dazu notwendigen Vorrichtungen bzw. Werkzeuge.
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Stand der Technik ist es beim Walzplattieren zwei oder mehr unterschiedliche Materialien zu vereinen um jeweils die besten Eigenschaften der einzelnen Werkstoffe optimal in einem gewissen Bereich nutzen zu können. Mit diesem Verfahren können selbst nicht gut verschweißbare Werkstoffe durch Einbau von Zwischenschichten miteinander verbunden werden. Unterschieden werden hier ganzflächige und streifenförmige Ausführungen. Stanzteile die aus walzplattierten Bändern hergestellt werden, dienen als Leiter für kleinste Ströme, sowie für Anforderungen in der Starkstromtechnik. Beim Walzplattieren werden die zu verbindenden Werkstoffe einem Walzspalt zugeführt und die Gesamtdicke beim anschließenden Walzvorgang um mehr als 50% verringert. Die in Linie durchgeführte Oberflächenpräparation stellt ein gleichmäßiges Kaltschweißen sicher. Walzplattierte Werkstoffe ob flach oder auch profiliert kommen immer dann zum Einsatz, wenn ein einzelner Werkstoff den geforderten Eigenschaften des daraus zu produzierenden Bauteils nicht gerecht wird. Gegenüber rein galvanischen Oberflächen die gewisse Restriktionen haben in Bezug auf Auslaufzonen, Abstand und Oberflächenkombinationen sind die walzplattierten Schichten sehr duktil.
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Bei der Herstellung von walzplattierten Bändern werden drei Fertigungsprozesse unterschieden:
Overlay (Das Trägerband erhält auf einer oder beiden Seiten einen vollflächigen Belag) 1
Inlay (streifenförmige Ei lagenplattierung aus Unedel- oder Edelmetallen die ein- oder beidseitig eingebettet werden) 2
Onlay (dünne, streifenförmige Kontaktwerkstoffe werden ein- oder beidseitig direkt aufplattiert) 2
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Die so hergestellten Werkstoffe haben ganz spezielle Eigenschaften die Anwendung finden beim Bonden, Kleben, Löten und Kontaktieren.
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Die größte Einschränkung stellt jedoch die streifenförmigen Einbringung dar, die sich eben in dieser über das daraus zu fertigenden Bauteil zieht 4. Hierbei kann genau diese Tatsache zu störenden Nachteilen führen. Beispielweise aufgestanzte Leiterbahnen die dann im walzplattierten Bereich gebogen werden, so dass es zu Ablösungen der Walzplattierung kommen kann. Ebenso falscher Werkstoff in Bezug auf Eigenschaften in einem gewissen Bereich, da die Walzplattierung immer nur streifenförmig aufgebracht werden kann. 4 und 5 Im Vergleich dazu das Ideal 3 Mit dem selektiven Plattieren (c) hergestellten Bänder vereinen alle Vorteile der walzplattierten Werkstoffe und haben zusätzlich den Vorteil nur Einlagerungen an den tatsächlich benötigten Stellen zu besitzen. Dies wirkt sich hauptsächlich beim Einsatz von Edelmetallen aus, sowie bei der Gestaltung von aus plattiertem Band hergestellten Bauteilen. Keine Einschränkungen mehr durch die streifenförmige/n Einlagen die sich durch störende Bereiche ziehen würden.
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Das selektive Plattieren sieht vor, Konturen aus dem Trägerband (b) zu stanzen und diese dann wiederum mit dem speziell benötigten Werkstoff aufzufüllen und zu verpressen, welches einer Kaltverschweißung gleich kommt.
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Die Konturen, gleich welcher Form können ebenfalls zusätzlich noch profiliert werden und stellen so mit den optimalen Eigenschaften und optimaler Größe bei der Weiterverarbeitung durch beispielsweise Bonden, Kleben, Löten oder Kontaktierung eine technische und wirtschaftliche Alternative zu den bislang eingesetzten walzplattierten Bändern dar. Ebenfalls kann durch das selektive Plattieren das separate Aufschweißen, Einnieten, Einpressen etc. ersetzt werden.
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Die durch selektives Plattieren hergestellten Bänder haben ebenfalls den Vorteil, dass das durch Stanzen hergestellte Konturenträgerband zunächst nur sortenreinen Abfall erzeugt im Gegensatz zu walzplattiertem. Die Trennung bei walzplattierten Bänder mit z. B. unedlem Trägerband kombiniert mit hochwertigerem Metall oder gar Edelmetall erweist sich als sehr schwierig und kostenintensiv.
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Ebenfalls ist das zusätzliche Aufbringen von galvanischen Oberflächen an walzplattierten Bänder nur begrenzt möglich, da gewisse physikalische, wie auch mechanische Einschränkungen die Möglichkeiten begrenzen. Das galvanisieren findet immer nach dem Walzplattieren statt. Im Gegensatz dazu beim selektiven Plattieren ist das Galvanisieren vor und nach dem Plattieren möglich.
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Beispielweise müssen AlSi-Spuren für einen galvanischen Vorgang entsprechend abgedeckt werden, dies erfordert eine gewisse Überlappung des Abdeckbandes in dessen Bereich eine galvanische Oberfläche gänzlich ausgeschlossen ist. Die Gefahr bei zu geringem Abstand von Unterwanderungen der Abdeckung ist sehr groß. Dieser Abdeckvorgang ist ebenfalls teuer und birgt wie beschrieben ebenfalls gewisse Risiken.
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Der Prozessablauf bzw. die Verarbeitung von walzplattierten Bändern sieht in der Regel wie folgt aus:
Walzplattiertes Band wird im Nachgang eventuell zusätzlich partiell galvanisiert, was natürlich bedeutet, dass in den galvanisierten Bereichen später blanke Stanzkanten sein werden, es sei den in gewissen Bereichen wird vor dem Galvanikgang vorgestanzt. Das so hergestellte walzplattierte Band ist jedoch immer Kunden bzw. Produktspezifisch, da die Plattierungsspur in seiner Lage eben kundenspezifisch angelegt wird. Das walzplattierte Band wird nun so z. B. dem eigentlichen Stanzprozeß (Fertigstanzen) zugeführt, wobei hier die entstehenden Stanzabfälle nicht sortenrein sein werden, sondern teils Trägermaterial mit Walzplattierung sowohl auch Trägerband mit galvanischer Oberfläche als auch beides kombiniert anfallen kann.
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Im Gegensatz dazu beim selektiven Plattieren wird das Bandmaterial vorgestanzt (Abfall 100% sortenrein), falls notwendig selektive oder partielle Galvanik ohne aufwendiges Abdecken. Im Anschluss dann einbringen der selektiven Plattierungsflächen/konturen (c). Dies kann in einem Folgeverbundwerkzeug realisiert werden, in das zum einen das vorgestanzte und im Bedarfsfalle galvanisierte Trägerband (b) eiläuft und zum anderen mindesten eins oder mehrere Zusatz-/Plattierungsbänder (a) einlaufen die dann in die spätere Bond/Kontakt/Löt/Klebeflächen eingepresst werden. Nach dem einpressen/kaltverschweißen und je nach Bauteil geforderten Umformungen wie Biegen oder Prägen werden dann die fertigen Bauteile mit einen Folgeverbundwerkzeug aus dem Trägerband getrennt und vereinzelt.
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Lediglich die herausgetrennten Anbindungsstege können eine Vermischung aus Trägerband und Galvanik besitzen, je nach Lage der plattierten Fläche zur Teilekontur. Es gibt keine grundsätzliche Vermischung von Trägerband und Plattierungswerkstoff. Dies bedeutet beim Einsatz von Edelmetallen eine drastische Einsparung neben den technischen Vorteilen bei der Auslegung, da die durch das gesamte Bauteil sich ziehende streifenförmige Plattierung bei walzplattierten Bändern gewisse konstruktive Einschränkungen mit sich zieht.
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So können beispielsweise vorgestanzte Bänder aufwendig galvanisiert und im Nachgang selektiv plattiert werden. Oder auch ein vorgalvanisiertes Band verarbeitet werden. Ein walzplattiertes Band hat an dieser Stelle sehr viele Restriktionen und teilweise auch ohne Umkonstruktion des ursprünglichen Bauteiles nicht möglich.
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Die aufwendig hergestellten walzplattierten Bänder sind immer kundenspezifisch und benötigten daher eine sehr lange Vorlaufzeit. Dies wird mit dem selektiven Plattieren deutlich verkürzt, wie auch Änderungen sind unproblematisch umsetzbar.
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Die selektive Walzplattierung kann über die komplette Trägermaterialstärke eingepresst werden oder in eine partiell eingeprägte Tasche/Vertiefung. Je nach Art und Ausführung erfordert dies entsprechende Arbeitsschritte sowohl am Trägerband als auch am Plattierwerkstoff.
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Das Verfahren erlaubt es auch unterschiedlich Dicke Werkstoffe miteinander zu verbinden und im Anschluss daran eine Kontaktkuppe oder eine andere Prägeformen aufzubringen.
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Legende:
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1 = zeigt ein vollflächiges walzplattiertes Band
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2 = zeigt ein In- oder Onlay walzplattiertes Band
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3 = zeigt das theoretische Bauteil das hergestellt werden soll
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4 = zeigt das Bauteil inklusive Lage im walzplattierten Band
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5 = zeigt das Bauteil bedingt durch die Walzplattierung
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6 = Prinzipaufbau eines einstufigen Folgeverbundwerkzeuges zu Herstellung selektiver Plattierungen
- a
- = Plattierwerkstoff
- b
- = Trägerband
- c
- = selektive Plattierung
- d
- = streifenförmige Plattierung
- e
- = Stempel für selektive Plattierung (Konturstempel)
- f
- = Schnittplatte/-ensatz für selektive Plattierung
