DE3047886A1

DE3047886A1 - Verfahren zur herstellung eines stanzwerkzeugs und nach diesem verfahren hergestelltes stanzwerkzeug

Info

Publication number: DE3047886A1
Application number: DE19803047886
Authority: DE
Inventors: Yasuo Kasai; Masahiro Tokyo Koguchi; Teruo Sakuma; Koichi Yamada
Original assignee: Fujikura Ltd; Fujikura Cable Works Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd; Fujikura Cable Works Ltd
Priority date: 1979-12-20
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1981-10-29
Also published as: US4579022A; GB2066162A; GB2066162B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stanzwerkzeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Stanzwerkzeug.

Speziell betrifft die Erfindung ein Stanzwerkzeug zum Ausstanzen von Flächengebilden, Insbesondere zum Ausstanzen von Leiterbahnen aus Metallfolien, die auf der Oberfläche einer elektrisch isolierenden Karte aufgebracht sind. Schaltkarten mit Leiterbahnen dieser Art können zwar nach den verschiedensten Verfahren hergestellt werden, jedoch ist das Ausstanzen des Leiterbahnmusters aus einer auf die Grundplatte laminierten Metallfolie mittels eines Stanzwerkzeugs nach wie vor das wirtschaftlichste Verfahren.

Ein zu diesem Zweck gebräuchlicherweise verwendetes Stanzwerkzeug hat die Form eines tafelartigen Werkzeugblocks, auf dessen Arbeitsseite, in der Regel der Unterseite, entsprechend dan auszustanzenden Mustern vorspringende Schneidkanten ausgebildet sind. Die Schneidkanten bilden in eich geschlossen umlaufende Linien oder Kurven, die den Begrenzungslinien der auszustanzenden Flächenmuster entsprechen. Die von den Schneidkanten eingeschlossenen Flächen und die außerhalb der Schneidkanten liegenden Flächen der Arbeitsfläche des Werkzeugblocks springen gegenüber der Schneidkante des Stanzwerkzeugs zurück, wobei die Schneidkanten gebräuchlicherweise bis zu einigen Zehntel Millimetern über diese zurückspringenden Flächenbereiche vorstehen.

Die Schneidkanten eines solchen Stanzwerkzeugs, das gebräuchlicherweise aus einem niedrig gekohlten Stahl oder einem vergleichbaren harten Werkstoff besteht, werden üblicherweise durch Fotoätzen des Werkzeugblocks hergestellt.

130044/0565

Dieses Verfahren zur Herstellung von Stanzwerkzeugen der genannten Art ist zeitaufwendig und erfordert zur Durchführung hochqualifizierte Fachleute. Dieses Verfahren der Herstellung von Stanzwerkzeugen der genannten Art ist also langwierig und kostenaufwendig.

Aus den Druckschriften US 3 741 764 A1 und US 3 758 350 A1 sind Verbesserungen des gebräuchlichen Verfahrens zur Herstellung der Stanzwerkzeuge durch Ätzen bekannt, die jedoch nicht in der Lage sind, den nach wie vor langwierigen und kostenaufwendigen Herstellungsprozeß spürbar wirtschaftlicher zu gestalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde/ ein Verfahren zur Herstellung eines Stanzwerkzeugs zum Ausstanzen von Flächengebilden insbesondere aus Metallfolien, die auf eine Grundplatte gebunden sind, speziell zum Ausstanzen von Leiterbahnen aus Folien auf elektrisch isolierenden Karten, zu schaffen, nach dem auch Stanzwerkzeuge mit komplizierten Mustern rasch und wirtschaftlich auch durch ungelernte Arbeiter ausführbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung eines Stanzwerkzeugs der eingangs genannten Art geschaffen, das erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.

Auch das Verfahren der Erfindung ist also im Prinzip ein Ätzverfahren. Dieses Verfahren besteht aus folgenden Stufen:

(a) Auf die mit einem Fotolack beschichtete oberfläche des Werkzeugblocks wird eine Maske aufgelegt, die das vorgegebene Schneidkantenmuster in einheitlich und gleichmäßig breiten Linien trägt, wobei jeweils

130044/0565

die Mittellinie dieser einheitlich und gleichmäßig breiten Linien der Maske exakt dem Verlauf der herzustellenden Schneidkanten entspricht;

(b) Belichten der Fotolackschicht durch die Maske hindurch, und zwar in der Weise, daß der Fotolack unter dem Linienmuster der Maske vernetzt bzw. ausgehärtet wird;

(c) Entwickeln der Fotolackschicht, so daß auf der Oberfläche des Werkzeugblocks der vernetzte Fotolack das Linienmuster der Maske abbildet;

(d) Ätzen der das Fotolackmuster tragenden Oberfläche des Werkzeugblocks in einem ersten Ätzdurchgang in der Weise und in einem solchen Ausmaß, daß auch die unter dem Fotolack liegenden Werkstoffbereiche durch seitlichen Angriff des Ätzmittels merklich geätzt werden, der Ätzvorgang also den Fotolack merklich hinterschneidet, gleichzeitig jedoch nur soweit hinterschneidet, daß nach diesem Ätzvorgang auf der Oberfläche des Werkzeugblocks vorspringende Kanten stehenbleiben, deren Mittellinien in der Ebene des Musters dem Verlauf der Mittellinien des vom Fotolack gebildeten Musters, ebenfalls in der Ebene des Musters, entsprechen;

(e) Entfernen der vernetzten Fotolackschicht, so daß die Oberkanten der beim ersten Ätzdurchgang stehengebliebenen vorspringenden Kanten freiliegen; und

(f) Durchführen eines zweiten Ätzdurchgangs auf dieser Oberfläche zur Bildung der scharfen Schneidkanten des auf der Oberfläche des Werkzeugblocks gebildeten Kantenmusters.

130044/056S

Nach diesem Verfahren werden mit exakter Geometrie außerordentlich scharfkantige Schneidkanten auch für die kompliziertesten Muster des Schneidkantenverlaufs erhalten. Das Verfahren ist rasch und auch von ungeübten Arbeitskräften durchführbar. Die Durchführung des Verfahrens erfordert keine Spezialgeräte.

Durch die Anwendung des Verfahrens der Erfindung lassen sich weiterhin nach dem Stand der Technik bislang nicht herstellbare Merkmale an den Stanzwerkzeugen verwirklichen, mit deren Hilfe eine signifikante Steigerung der Produktivität des Stanzvorgangs selbst erzielt werden kann. Diese Merkmale und Vorteile sind im einzelnen an Hand der Beschreibung konkreter Ausführungsbeispiele weiter unten erläutert.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Mutterpause eines Flächenmusters als Vorlage zur Herstellung des Stanzwerkzeugs;

Fig. 2 in perspektivischer schematischer Darstellung das auf die Oberfläche eines Werkzeugblocks der Mutterpause entsprechend übertragene Fotolackmuster;

Figuren verschiedene Stadien des Ätzvorgangs, wobei die Fig. 3 eine vergrößerte Teildarstellung eines Schnittes nach III-III in Fig. 2 ist;

Fig. 8 im Schnitt ein Stanzwerkzeug mit gefülltem

Innenflächenbereich zwischen den Schneidkanten;

130044/066$

Pig. 9 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein Verfahren zum Füllen der Flächenbereiche zwischen den Schneidkanten des Stanzwerkzeugs;

Fig. 10 im Schnitt und in schematiecher Darstellung das Ausstanzen von Leiterbahnen aus Metallfolien, die auf einer elektrisch isolierenden Basisplatte aufgebracht sind, mittels eines Stanzwerkzeugs mit effektiv verminderter Tiefe zwischen den Schneidkanten;

Fig. 11 in schematischer Darstellung den Stanzvorgang im Augenblick des Durchtrennens der auszustanzenden Metallfolie durch die Schneidkanten des Stanzwerkzeugs;

Fig. 12 in schematischer Darstellung und im Schnitt eine Schaltkarte mit einer durch Ausstanzen hergestellten Leiterbahn;

Fig. 13 die in Fig. 12 gezeigte Schaltkarte in

schematischer perspektivischer Darstellung,-

Fig. 14 in schematischer Darstellung eine Stanzmaschine mit eingesetztem Stanzwerkzeug;

Figuren das durch den Stanzvorgang erzeugte Stanz-

Ca <* Λ CU

teil und den nach dem Stanzen verbleibenden Stanzabfall in perspektivischer und schematischer Darstellung;

Fig. 16 in schematischer Darstellung in Draufsicht die Arbeitsfläche eines Stanzwerkzeugs mit zwei in sich geschlossen umlaufenden Schneidkanten und einer den Buchstaben "C" wiedergebenden Prägekante;

130044/0665

Fig. 17

einen Schnitt nach XVII-XVII in Fig. in vergrößerter Teildarstellung;

Fig. 18 in schematischer Darstellung den Stanzvorgang mit einem Stanzwerkzeug der in den Figuren 16 und 17 gezeigten Art;

Fig. 19 im Schnitt und in schematischer Darstellung eine Schaltkarte mit Leiterbahn und in die Leiterbahn eingeprägter Markierung, wie sie mit einem Stanzwerkzeug der in den Figuren 16 und 17 gezeigten Art erhältlich ist;

Figuren - 23

in schematischer Darstellung verschiedene Stadien der Herstellung eines Stanzwerkzeugs der in Fig. 16 gezeigten Art mit Prägekante;

Fig. 24 in Draufsicht die Oberfläche eines Stanzwerkzeugs mit Fotolackmuster für eine in sich geschlossen umlaufende Schneidkante und eine Prägekante;

Figuren - 29

verschiedene Stadien der Herstellung eines Stanzwerkzeugs mit Schneidkanten und flachen und breiten Preß- und Prägekanten;

Figuren - 32

drei verschiedene Stadien der kontinuierlichen Herstellung von Schaltkarten durch Stanzen, Prägen und Pressen;

Fig. 33 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein Stanzwerkzeug mit Schneidkanten und Preßkanten auf einer Arbeitsfläche;

1300U/0B6S

Fig. 34 im Schnitt und in schematischer Darstellung ein Stanzwerkzeug mit Schneidkanten und neben den Schneidkanten angeordneten Begrenzungskanten; und

Fig. 35 in schematischer Darstellung einen Stanzvorgang unter Verwendung des in Fig. 34 gezeigten- Stanzwerkzeugs.

Nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Stanzwerkzeuge dienen insbesondere dem Ausstanzen von Stanzteilen aus Metallfolien, speziell dem Ausstanzen von Leiterbahnen.

Der erste Schritt zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung besteht darin, den beabsichtigten Verlauf der Schneidkanten des Stanzwerkzeugs als Linienmuster auf einer Fotomaske herzustellen. Zu diesem Zweck wird zunächst eine gebräuchliche Mutterpause angefertigt. Die Herstellung der Mutterpause kann in beliebiger Waise erfolgen, beispielsweise mittels einer numerisch gesteuerten Zeichenmaschine auf einer Transparentfolie oder einem Transparentpapier. Eine solche Mutterpause ist echematisch in der Fig. 1 gezeigt. Der Verlauf des Linienmuefcers 3 entspricht dem beabsichtigten Verlauf der herzustellenden Schneidkanten des Stanzwerkzeugs. Die Linie 3 bildet eine in sich geschlossene Kurve. Die Linien des gesamten Musters wijLsen über ihre gesamte Länge einheitlich die gleiche Breite W auf. Die Mittellinie C des Linienmusters 3 entspricht dftbei exakt der äußeren Begrenzungslinie de» durch das herzustellende Stanzwerkzeug auszustanzenden Stanzteils. Die Linien des LinienmuBters 3 der Mutterpause 1 werden also einheitlich so breit gezeichnet, daß sie sich mit einer Breite von 1/2 W zu beiden Seiten der Mittellinie C erstrecken, die Linien, mit denen das Muster auf der Pause gezeichnet ist, also auf ihrem gesamten Verlauf einheitlich die Breite W aufweisen. Die Linienbreite W liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2,0 mm.

130044/OSeS

Aus der so angefertigten Mutterpause wird dann in gebräuchlicher Weise ein als Maske dienendes fotografisches Negativ hergestellt.

Nach Herstellung des fotografischen Negativs, nämlich der eigentlichen Maske/ wird die Oberfläche eines Werkzeugblocks 2 mit einem Fotolack beschichtet. Als Werkzeugblock dient gebräucherweise eine Stahltafel, die gut getempert und zumindest auf einer ihrer Oberflächen, nämlich der späteren Arbeitsfläche, zuvor poliert ist. Das als Maske dienende fotografische Negativ des Linienmusters 3 wird dann auf die Fotolackschicht auf dem Werkzeugblock gelegt. Der Fotolack wird durch die Maske hindurch belichtet. Da~ bei trifft das auf die Maske aufgestrahlte Licht nur an den Stellen auf die Fotolackschicht, die in der Pause (Fig. 1) den dunklen Linien entsprechen. Nur an diesen Stellen wird der Fotolack durch das einwirkende Licht vernetzt. Im Fotolack werden also vernetzte Bereiche gebildet, die ein Abbild des Linienmusters 3 der Mutterpause 1 sind.

Die belichtete Fotolackschicht wird anschließend entwickelt. Dabei wird der Fotolack an allen unvernetzten Stellen von der Oberfläche des Werkzeugblocks 2 abgelöst, so daß nur noch die fotovernetzte Schicht der Fotolackschicht als Muster 3' auf der Oberfläche des Werkzeugblocks 2 stehenbleibt (Fig. 2). Das vernetzte Fotolackmuster 3' auf der Oberfläche des Werkzeugblocks 2 entspricht also dem Muster der Mutterpause 1 .

Das in der Fig. 2 gezeigte Linienmuster der vernetzten Fotolackschicht auf der Oberfläche des Werkzeugblocks 2 ist in der Fig. 3 im Schnitt nach III-III in Fig. 2 in vergrößerter Teildarstellung gezeigt. Als Abbild des Linienmusters 3 der Mutterpause weist auch das Fotolackmuster 3' die Linienbreite W auf.

1300U/0565

Anschließend wird die mit dem Fotolackmuster 3' versehene Oberfläche des Werkzeugblocks 2 einem ersten Ätzprozeß unterzogen. Die Ätzerosion schreitet dabei primär in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Werkzeugblocks 2 in Richtung der in Fig. 4 gezeigten Pfeile 4 fort. Im Verlauf des Ätzprozesses wird jedoch auch das unter dem schützenden Fotolackmuster 3' stehenbleibende Material des Werkzeugblocks 2 zunehmend mehr von der Seite her angegriffen und abgetragen. Durch diesen als Seitenätzen bezeichneten Vorgang wird also das Fotolackmuster 3' auf der Oberfläche des Werkzeugblocks 2 hinterschnitten. Dieser erste Ätzvorgang wird solange fortgeführt, bis eine Struktur gebildet ist, die im wesentlichen dem in Fig. 4 gezeigten Stadium entspricht. Die durch das Ätzen reliefartig über der durch den Ätzvorgang abgesenkten Oberfläche des Werkzeugblocks 2 stehenbleibenden Kanten sind an ihrer Krone nach wie vor eben, weisen also unter der Fotolackschicht 3¹ eine ebene Oberfläche auf, die in der Ebene der ursprünglichen Oberfläche des Werkzeugblocks 2 liegt. Die Kronenbreite X der durch das Ätzen gebildeten Stege oder Kanten ist mehr oder weniger, jedoch deutlich kleiner als die Linienbreite W des Fotolackmusters 3'. Im Einzelfall richtet sich die Größe der Kronenbreite X der Stege nach den verschiedensten Parametern, insbesondere nach dem Werkstoff des Werkzeugblocks und der Stärke der verwendeten Ätzlösung. Die Kronenbreite X der im ersten Ätzvorgang gebildeten Stege beträgt vorzugsweise ungefähr 0,05 bis 0,4 mm. Von den so im ersten Ätzvorgang gebildeten Stegen 5 wird dann anschließend mechanisch oder durch Lösen die Fotolackschicht 3* entfernt, so daß die ebenen Oberkanten der Stege 5 freiliegen (Fig. 5). Bei gleichmäßig durchgeführtem ersten Ätzprozeß entsprechen dabei die Mittellinien der ebenen oberen Stirnflächen der Stege 5 den Mittellinien des Fotolackmusters 3' und damit den Mittellinien C der ursprünglichen Zeichnung 3 auf der Mutterpause 1. Die ebene stirnseitige obere Fläche der

130044/0565

Stege 5 erstreckt sich also gleichmäßig und einheitlich mit einer Breite von 1/2 X zu beiden Seiten der Mittellinie, die dem exakten beabsichtigten Verlauf der herzustellenden Schneidkante des Stanzwerkzeugs entspricht.

Nach dem Entfernen der Fotolackschicht 3' wird die mit den Kanten 5 versehen Oberfläche des Werkzeugblocks einem zweiten Ätzverfahren unterzogen. Dabei kann für den zweiten Ätzprozeß dieselbe Ätzlösung wie im ersten Ätzprozeß, kann aber auch eine andere Ätzlösung verwendet werden. Wiederum erfolgt die durch das Ätzen herbeigeführte Erosion primär in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Werkzeugblocks, also ebenfalls in Richtung der auch in den Figuren 5 und 6 gezeigten Pfeile. Dabei ist aber auch die zunächst flache stirnseitige, nach oben gekehrte Oberfläche der Stege 5 dem Angriff der Ätzlösung ausgesetzt. Dies führt dazu, daß zunächst die Kanten der Stirnfläche abgefast und im weiteren Verlauf die gesamte obere Kante der Stege 5 zunehmend stärker abgerundet werden. Ein solches Zwischenstadium ist im Querschnitt in der Fig. 6 gezeigt, bei der die Oberkanten der Stege 5 als kräftig gerundete Schultern 6 ausgebildet sind. Schließlich wird ein Endstadium erreicht, bei dem die ursprünglich abgeflachten Stege 5 die Form scharfer Schneidkanten 7 angenommen haben. Die Höhe Y der Schneidkanten 7 bezüglich der von den Schneidkanten eingeschlossenen Flächenbereiche 12 ist gleich der Höhe dieser Schneidkanten 7 bezüglich der angrenzenden, außerhalb dem von den Schneidkanten umschlossenen inneren Flächenbereiche 12 liegenden äußeren Flächenbereiche 14 der Arbeitsoberfläche des Werkzeugblocks 12.

Auf diese Weise können auch komplizierte Schneidkantenverläufe oder Schneidkantenmuster von Stanzwerkzeugen durch ein einfaches, preiswertes und rasch durchführbares Verfahren hergestellt werden. Dabei werden vor allem unge-

130044/0565

wohnlich scharfe Schneidkanten erhalten, mit denen problemlos die verschiedensten Werkstoffe geschnitten werden können, beispielsweise Metallfolien oder Kunststoffolien. Der Verlauf der Schneidkanten hält dabei den durch die ursprüngliche Mutterlinie vorgegebenen Verlauf der Mittellinie der Zeichnungslinienbreite W mit großer geometrischer Genauigkeit ein. Beim anschließenden Einsatz eines auf diese Weise hergestellten Stanzwerkzeugs werden daher Stanzteile erhalten, die das Sollmaß mit hoher Präzision einhalten. Bei langem Einsatz stumpfgewordene Schneidkanten können durch
Nachätzen problemlos wieder geschärft werden. Diese Vorteile lassen sich durch die bekannten Verfahren zur Herstellung von Stanzwerkzeugen der genannten Art nicht erzielen, da bei allen bekannten Verfahren, seien dies mechanische
oder chemische Verfahren, stets die Seitenwände der Schneidkantenstege einzeln und nacheinander formgebend bearbeitet werden.

Bei den bekannten Stanzwerkzeugen der genannten Art ist gebräuchlicherweise die Tiefe y¹ der von den Schneidkanten 7 eingeschlossenen Flächenbereiche geringer, die Höhe der
Schneidkante 7 bezüglich dieser Innenfläche also niedriger als die Höhe derselben Schneidkante 7 gegenüber den außerhalb des eingeschlossenen Flächenbereichs liegenden Flächenbereiche ist, die Tiefe y dieser außenliegenden Flächenbereiche also größer als die Tiefe y¹ der innenliegenden Flächenbereiche ist. Diese Tiefendifferenz zwischen den eingeschlossenen und den umgebenden äußeren Flächenbereichen der Arbeitsoberfläche des Stanzwerkzeugs relativ zu den Schneidkanten dient beim Stanzen von Metallfolien auf Unterlagen dem gleichzeitigen Verbinden der Stanzteile mit der Oberfläche einer elektrisch isolierenden Kunststoffplatte oder Grundplatte, auf der die Metallfolie, aus der die Stanzteile gestanzt werden sollen, liegt. Dadurch wird beim Stanzen die innerhalb der geschlossenen Kontur der Schneidkanten liegende Metall-

130044/0565

folie, also das Stanzteil, unter größerem Druck auf die Kunststoffplatte gepreßt als die außerhalb der geschlossenen Kurven der Schneidkanten liegenden Bereiche der Metallfolie, die den eigentlichen Stanzabfall bilden. Solche Stanzwerkzeuge mit erhöhter innerer Fläche sind durch den Mehraufwand bei ihrer Herstellung jedoch ungewöhnlich teuer.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann jedoch das nach dem Verfahren der Erfindung zunächst mit gleicher Tiefe im Innenflächenbereich und im Außenflächenbereich hergestellte Stanzwerkzeug durch Füllen der von den Schneidkanten umschlossenen Flächenbereiche in einfacher Weise in ein Stanzwerkzeug mit unterschiedlicher Schneidkanthöhe bezüglich der Innenfläche (y¹) und der Außenfläche (y) hergestellt werden.

In der Fig. 8 ist im Querschnitt und in schematischer Darstellung ein solches Stanzwerkzeug nach der Ausgestaltung der Erfindung gezeigt, bei dem die Tiefe y¹ der von den Schneidkanten 7 eingeschlossenen Flächenbereiche, bezogen auf die Schneidkanten 7, kleiner als die Tiefe der außerhalb der von den Schneidkanten 7 eingeschlossenen Flächenbereiche 14 ist. Dies wird nach der Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt, daß die ursprünglich tieferen Innenflächenbereiche mit einem Füllmaterial 13 gefüllt werden, ihre Oberfläche dadurch also angehoben wird. Als Werkstoff für das Füllmaterial dienen vorzugsweise wärmebeständige Kunststoffe und wärmebeständiger Kautschuk, insbesondere Polytetrafluorethylen oder Siliconkautschuk mit einer Wärmebeständigkeit von mindestens 150⁰C oder niedrigschmelzende Legierungen und Kupferblech. Auch die organischen Werkstoffe werden zum Füllen der Innenflächenbereiche vorzugsweise in Form von Folien verwendet. Diese Folien 13 weisen vorzugsweise glatte Oberflächen auf und sind an die von den

130044/0565

Schneidkanten eingeschlossene zurückspringende innere Oberfläche 12 unter Verwendung eines wärmebeständigen Klebstoffs 15 gebunden. Die Stärke der zum Füllen der Innenfläche 12 benutzten Folie 13 richtet sich dabei selbstverständlich nach der benötigten Tiefendifferenz y - y¹ zwischen den Außenflächenbereichen 14 und den durch das Füllmaterial 13 auszufüllenden Innenflächenbereichen 1 2.

Zum Einbringen der Füllung 13 in die Innenflächenbereiche 12 des Stanzwerkzeugs wird das Stanzwerkzeug in der schematisch in Fig. 9 gezeigten Weise am Oberteil 17 einer Stanzmaschine gehaltert. Dabei weisen die Schneidkanten 7 abwärts. Auf dem Stanztisch 16 der Stanzmaschine liegt eine einschneidbare druckaufnehmende Tafel 18, auf der wiederum die mit einer nach oben weisenden Schicht eines Klebstoffs 15 beschichtete, zum Füllen der Innenflächenbereiche 12 verwendete Folie 13 liegt. Beim Absenken des Stanzwerkzeugs und Schließen der Werkzeughalterung 17 der Stanzmaschine wird die Füllmaterialfolie 13 von den Schneidkanten 7 des Stanzwerkzeugs durchtrennt. Die Folie 13 wird gleichzeitig durch den Klebstoff 15, der vorzugsweise ein Heißkleber ist, fest auf die Oberfläche des Werkzeugblocks 2 aufgeklebt. Nach dem Abheben des Stanzwerkzeugs von der Unterlage 18 und Abkühlen des Werkzeugs und der aufgeklebten Folie werden die Folie 13 und der Klebstoff 15 von den Außenflächenbereichen 14 abgeschält. Im Hinblick darauf werden die Außenflächenbereiche 14 des Werkzeugblocks 2 vor dem Ausstanzen und Aufkleben der Folie 13 vorzugsweise mit einem Trennmittel beschichtet, so daß die Folie 13 und die Klebmittelschicht 15 von den Außenflächenbereichen 14 leicht und mühelos abgezogen werden können. Dieser Vorgang des Füllens der Innenflächenbereiche des Stanzwerkzeugs kann auch mehrfach wiederholt werden, so daß also die Innenflächenbereiche 12 nicht nur durch eine

13004 4/0565

einzige Folie, sondern durch eine laminatartige Folge von Folien 13 ausgefüllt ist, bis die gewünschte Innentiefe y¹ relativ zu den Schneidkanten 7 eingestellt ist. Unter Verwendung geeigneter Füllfolien 13 läßt sich also die Tiefendifferenz y - y¹ zwischen den Innenflächenbereichen 12, die geschlossen von den Schneidkanten 7 umgeben sind, und den außerhalb der geschlossenen Schneidkanten 7 liegenden Außenflächenbereichen 14 praktisch beliebig einstellen.

Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten gefüllten oder ungefüllten Stanzwerkzeuge werden wie gebräuchliche Stanzwerkzeuge verwendet. Die Verwendung der Stanzwerkzeuge der Erfindung ist in der Fig. 10 schematisch dargestellt. Das Stanzwerkzeug wird unter Zwischenschaltung einer über Heizkanäle 17b heizbaren Zwischenplatte 17a an einem oberen Werkzeughalter 17 einer Stanzmaschine in der Weise gehaltert, daß die Schneidkanten 7 abwärts gerichtet sind. Auf dem Stanztisch 16 liegen eine Grundplatte 20 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff und eine mit einem Klebstoff 21 beschichtete Metallfolie 22. Dabei ist die Klebstoffschicht 21 abwärts gekehrt und liegt lose auf der nach oben weisenden Oberfläche der Kunststofftafel 20 auf. Beim Niederfahren des Stanzwerkzeugs, also Schließen des Stanzwerkzeugs, wird die Metallfolie 21 In dem von den Schneidkanten 7 umschlossenen Flächenbereich 12 vom Füllmaterial 13 auf die Oberfläche der Kunststofftafel 20 gepreßt und dort durch den Klebstoff 21 fest aufgeklebt (Fig. 11). Gleichzeitig erfolgt dabei das ausstanzende Abschneiden des Stanzteils durch die Trennwirkung der Schneidkanten 7 des Stanzwerkzeugs. Wie in der Fig. 11 in vergrößerter schematischer Darstellung gezeigt ist, erfolgt auf Grund der größeren Tiefe der Außenflächenbereiche 14 des Stanzwerkzeugs relativ zu den Schneidkanten 7 im Bereich dieser Außenflächen kein Verkleben der Metall-

1300U/056S

folie 22 über die Klebschicht 21 mit der Oberfläche der Basisplatte 20. In diesen Außenflächenbereichen 14 unterliegt die Metallfolie 22 nicht dem Anpreßdruck, dem sie innerhalb der geschlossen umlaufenden Schneidkanten 7 durch das Füllmaterial 13 unterliegt. Nach Anheben des Stanzwerkzeugs, also nach öffnen der Stanzmaschine, wird dabei eine mit einer Leiterbahn (22) versehene Schaltkarte erhalten, wie sie in der Fig. 12 im Querschnitt und in der Fig. 13 in schematlscher perspektivischer Darstellung gezeigt ist. Die durch Ausstanzen in ihrer Kontur festgelegte Leiterbahn 22 ist durch eine Klebstoffschicht 21 auf die Oberfläche der elektrisch isolierenden Grundkarte 20 aufgeklebt. Dabei entspricht die Kontur, also die Kante oder äußere Begrenzungslinie der Leiterbahn 22 exakt dem Verlauf der Mittellinie C in der in Fig. 1 gezeigten Mutterpause.

Das nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Stanzwerkzeug kann selbstverständlich nicht nur zum Ausstanzen, Aufpressen und Aufkleben von Leiterbahnen auf die Grundkarten von Schaltkarten eingesetzt werden, sondern auch zu jedem beliebigen anderen Formstanzvorgang, bei dem ein Stanzteil aus einem relativ dünnen Folienmaterial ausgestanzt werden soll.

Je dünner die Folien, die gestanzt werden sollen, sind, um so präziser müssen das Stanzwerkzeug und die Stanzmaschine ausgelegt sein. Insbesondere erfordert die Herstellung des Stanzwerkzeugs nach den bekannten Verfahren zum Stanzen dünner und sehr dünner Folien einen erheblichen Aufwand. Je komplizierter die Konturen des Stanzteils und je dünner die Folien, aus denen solche Stanzteile ausgestanzt werden sollen, sind, desto aufwendiger und langwieriger wird üblicherweise der Prozeß zur Herstellung des Stanzwerkzeugs. Diese Kosten können ebenfalls unter Einsatz des Verfahrens der Erfindung gesenkt werden. So lassen sich nach dem Verfahren

130044/0565

der Erfindung vor allem auch Stanzwerkzeuge vom sogenannten Victoria-Typ herstellen. Die eigentlichen Victoria-Stanzwerkzeuge eignen sich jedoch nicht zum Ausstanzen von Stanzteilen mit komplizierterer Kontur, da diese Stanzwerkzeuge gebräuchlicherweise durch Einsetzen und/oder Aufspannen eines der Kontur entsprechend gebogenen scharfkantigen Stahlbandes hergestellt werden. Dies führt dazu, daß mit Victoria-Stanzwerkzeugen hergestellte Stanzteile nur eine geringe Maßgenauigkeit aufweisen. Auch sind die eigentlichen Victoria-Stanzwerkzeuge durch die während dos Gebrauchs leicht verbiegbaren Stanzmesser gegen eine zunehmende Verzerrung der vorgegebenen Stanzteilkontur anfällig.

Dagegen lassen sich auch sehr dünne Folien ohne weiteres mit einem nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Stanzwerkzeug ausstanzen. Da die Schneidkanten der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Stanzwerkzeuge ungewöhnlich robust sind und auch einfach nachschärfbar sind, brauchen auch beim Ausstanzen dünnster Folien keine aufwendigen Abstandshalter wie bei den bekannten Stanzwerkzeugen verwendet zu werden. Außerdem zeichnet sich das Verfahren der Erfindung dadurch aus, daß die zur Herstellung des Stanzwerkzeugs erforderliche Zeit praktisch unabhängig von der Kompliziertheit des Schneidkantenverlaufs ist. Auch für beliebig komplizierte Schneidkantenmuster wird nicht mehr Zeit zur Herstellung des Stanzwerkzeugs benötigt als für einfachere Stanzteilkonturen, da in jedem Fall die von den Mutterpause vorgegebene Kontur des Schneidkantenverlaufs in einem einzigen Arbeitstakt durch eine einzige Maske auf das Werkzeug bzw. den Werkzeugblock übertragen wird.

Darüber hinaus ist die Maßhaltigkeit des Schnittkantenverlaufs auf dem Stanzwerkzeug der Erfindung ungewöhnlich gut, da die Schnittkanten direkt durch Ätzen auf und aus der

130044/0565

Oberfläche des Werkzeugblocks hergestellt und ausgeformt werden. Die Gefahr einer Verwerfung oder Verformung der Schneidkanten während der Benutzung des Schneidwerkzeugs kann daher praktisch ausgeschlossen werden. Da das Stanzwerkzeug nach dem Verfahren der Erfindung auch nicht spanabhebend mit Werkzeugmaschinen bearbeitet wird/ kann der als Werkstoff für das Stanzwerkzeug verwendete Stahl bereits vor der Bildung der Schneidkanten bis zu seiner maximalen Härte getempert werden. Dies führt dazu, daß die mit größter Genauigkeit herstellbaren Schneidkantenkonturen durch ihre ungewöhnlich große Härte sehr widerstandsfähig sind, das Stanzwerkzeug daher eine lange Lebensdauer aufweist.

Zum Gebrauch wird das Stanzwerkzeug in den Werkzeughalter einer Stanzmaschine eingespannt. Da das einstückige Stanzwerkzeug ohne weiteres auch unter Einsatzbedingungen erwärmt werden kann, und zwar auf recht hohe Temperaturen, kann der eigentliche Stanzvorgang mit höherer Produktivität durchgeführt werden. Das nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Stanzwerkzeug wird daher vorzugsweise dort eingesetzt, wo nach Verfahren der Massenproduktion aus Folien, insbesondere Metallfolien und/oder Kunststofffolien, kompliziertere Muster, das heißt Stanzteile mit komplizierteren Konturen,mit hoher Genauigkeit durch Stanzen ausgeformt werden müssen.

In der Fig. 14 ist die Verwendung eines nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Stanzwerkzeugs zum Ausstanzen von Stanzteilen aus einer Folie 25 dargestellt. Die Folie kann dabei eine Metallfolie, ein Metallblech, Papier, eine Kautschukfolie oder eine Kunststoffolie, kann aber ebensogut auch eine Laminatstruktur sein. Der Werkzeugblock 2 des Stanzwerkzeugs ist an einem oberen Werkzeughalter 17 am oberen Joch einer Stanzpresse 26 gehaltert. Dabei weisen

130044/0565

die Schneidkanten 7 des Stanzwerkzeugs abwärts. Die Folie 25, aus der die Stanzteile auszustanzen sind, wird auf einen Stanztisch 23 der Stanzpresse 26 unter Zwischenfügen einer Stütztafel 18 gelegt. Die Stütztafel 18 besteht aus einem relativ weichen Metall, aus Kunststoff oder Kautschuk, vorzugsweise insbesondere aus Hartgummi, Papier oder Phenolharz, generell also aus einem nicht zu spröden, dennoch formbeständigen, preiswerten Werkstoff. Die Stütztafel 18 ist vorzugsweise so dick, daß die Schneidkanten 7 des Stanzwerkzeugs nicht auf dem unteren Stanzpressentisch 23 aufsetzen können. Nach Abnutzung im Verlauf des Betriebs der Stanzpresse 26 wird die Stütztafel 18 ausgewechselt. Ein Beispiel für ein Stanzteil 25a, das nach der in Fig. 1 gezeigten Mutterpause hergestellt ist, ist in der Fig. 15a gezeigt. Das entsprechende verbleibende Stanzabfallteil 25b ist in der Fig. 15b gezeigt.

Zur Herstellung elektronischer Schaltkarten durch Ausstanzen der Leiterbahnen mit Hilfe von Stanzwerkzeugen, die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurden, wird von Anwendern häufig der Wunsch geäußert, die Leiterbahnen gleichzeitig mit dem Stanzvorgang auch mit Prägungen zu versehen, beispielsweise mit Symbolen, Buchstaben, Ziffern oder Linien. Solche Prägungen sollen die anschließende Bestückung der Schaltkarte erleichtern. Auch der Anschluß bestückter Schaltkarten beim Zusammenbau der elektronischen Geräte kann durch solche Prägungen auf den Leiterbahnen, beispielsweise an den Anschlußkontakten, erleichtert werden. Solche Prägungen werden gebräuchlicherweise nach dem Ausstanzen der Leiterbahnen in einem zweiten Arbeitsgang mit einem zweiten Werkzeug, nämlich einem Prägewerkzeug, durchgeführt. Dieser Prägevorgang erfolgt im Anschluß an die Fertigstellung der Schaltkarte. Da dieses Verfahren sowohl vom Werkzeug als auch von der Produktivität unwirtschaftlich ist, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der

130044/0665

Erfindung das nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Stanzwerkzeug vorzugsweise gleichzeitig mit Prägestempeln versehen. Beim Stanzen und Aufkleben der Leiterbahnen auf die Grundkarte der Schaltkarte wird mit einem solchen Werkzeug gleichzeitig und in einem einzigen Arbeitstakt auf der ausgestanzten und aufgeklebten Leiterbahn die gewünschte Markierung eingeprägt.

Ein Ausführungsbeispiel für ein solches Stanzwerkzeug, das gleichzeitig die Funktion eines Prägewerkzeugs oder Prägestempels übernimmt, also eines Stanzwerkzeugs mit integriertem einstückigem Prägestempel, ist in der Fig. 16 in Draufsicht gezeigt. Das Werkzeug weist zwei in sich geschlossen umlaufende Schneidkanten 7a und 7b zum Ausstanzen der Leiterbahnen und einen Prägestempel 27 auf, der während des Ausstanzens in die ausgestanzte Leiterbahn den Buchstaben "C" einprägt. In vergrößerter Teildarstellung ist in der Fig. ein Schnitt nach XVII-XVII in Fig. 16 dargestellt. Die von den Schneidkanten 7a und 7b eingeschlossenen Flächen 12a bzw. 12b entsprechen der Kontur der auf der Grundplatte herzustellenden und anzubringenden Leiterbahnen. Da die Prägung des Buchstabens "C" auf einer der Leiterbahnen selbst erfolgen soll, muß der Prägestempel 27 also innerhalb des durch eine der Schneidkanten, hier durch die Schneidkante 7a, eingeschlossenen Flächenbereiches, hier des Flächenbereiches 12a, liegen.

In der aus Fig. 17 ersichtlichen Weise sind die Schneidkanten 7a und 7b scharfkantig ausgebildet, wobei die seitlichen Flanken der Schneidkanten 7 einen Winkel im Bereich von 20° bis 60° einschließen können. Schneidkantenwinkel von kleiner als 20° ergeben beim Gebrauch relativ anfällige Schneidkanten, während Schneidkantenwinkel von größer als 60° bereits relativ große Scherkräfte beim Stanzen erfordern.

130044/0585

Im Gegensatz zu den scharfkantigen Schneidkanten 7 weisen die Stege des Prägestempels 27 flache, angefaste oder flach abgerundete Schultern 27a auf. Wenn die Kanten des Prägestempels 27 nicht weich genug abgefast oder stark genug abgerundet sind/ kann unter Umständen ein unbeabsichtigtes Einreißen oder Trennen der Metallfolie im Prägebereich erfolgen. Dies wird jedoch in aller Regel zu vermeiden sein.

Die scharfe Kante der Schneidkante 7 und die flach abgerundete Kante des Prägestempels 27 liegen vorzugsweise zumindest angenähert in der selben Ebene, das heißt also, springen zumindest angenähert gleichhoch über die Oberfläche des Werkstückblocks 2 vor. Selbst wenn jedoch die Krone des Prägestempels 27 weiter als die scharfe Kante der Schneidkante 7 über die Bezugsoberfläche des Werkzeugblocks 2 vorspringt, ist dies in aller Regel ohne nachteiligen Einfluß auf den Stanz- und Prägevorgang und führt nicht zu einem Einreißen der Metallfolie im Prägebereich, solange die Krone des Prägestempels 27 ausreichend flach und mit abgerundeten Schultern 27a ausgebildet ist. Bei dem in Fig. 17 gezeigten Ausführungsbeispiel des Stanzwerkzeugs ist der innerhalb der Umgrenzung der Schneidkante 7 liegende Flächenbereich 12 wiederum mit einem Füllmaterial 13 relativ zur Ebene der Schneidkanten angehoben. Der Abstand y' von der Oberfläche des Füllmaterials 13 zur Ebene der Kronen der Schneidkanten und des Prägestempels ist deutlich kleiner als der Abstand y von dieser Ebene zur außerhalb des durch die Schneidkanten 7 eingeschlossenen Flächenbereiches liegenden Oberfläche des Werkzeugblocks 2.

Bei der Herstellung einer Schaltkarte mit dem in den Figuren 16 und 17 gezeigten Stanz- und Prägewerkzeug wird die Metallfolie 22 mit einer Klebstoffschicht 21 auf die nach oben welsende Oberfläche einer Grundplatte 20 in der weiter

130044/0565

oben beschriebenen Weise unter Verpressung aufgeklebt, während gleichzeitig die Konturen der Leiterbahnen durch die Schneidkanten 7 ausgestanzt werden. Die flache abgerundete Schulter des Prägestempels 7 ist jedoch in der in Fig. 18 gezeigten Weise auch bei diesem Stanzvorgany nicht in der Lage, die Metallfolie 22 einzureißen. Vielmehr werden die Metallfolie 22 und die Oberfläche der Grundplatte 20 durch die gerundete Schulter 27a des Prägestempels 27 so verformt, daß das eingeprägte Zeichen auf der fertigen Leiterbahn der fertigen Schaltkarte in der in Fig. 19 im Querschnitt schematisch dargestellten Weise deutlich sichtbar ist.

Auch das in den Figuren 16 und 17 gezeigte Stanzwerkzeug mit integriertem Prägestempel wird nach dem Verfahren dar Erfindung durch Fotoätzen hergestellt. Dazu wird wiederum zunächst die polierte Oberfläche eines Werkzeugblocks in der vorstehend beschriebenen Weise mit einem Fotolack beschichtet, durch eine Maske hindurch belichtet und anschließend entwickelt. Nach dem Entwickeln verbleibt auf der Oberfläche des Werkzeugblocks ein Linienmuster des vernetzten Fotolacks stehen. Dieses Muster aus dem vernetzten Fotolack weist auch die Kontur des Prägestempels auf. Der Fotolack deckt also sowohl die Kontur des Prägestempels 27 auf der Oberfläche des Werkzeugblocks als auch durch Bildung des Linienmusters 3' den Verlauf der Schneidkanten 7 ab.

Bei der Anfertigung der Mutterpause zur Herstellung ein·::; Stanz- und Prägewerkzeugs der in Fig. 16 gezeigten Art wurden jedoch die Linien, die der Kontur des Prägestempels entsprechen, breiter als die den Verlauf der Schneidkanten festlegenden Linien ausgeführt, und zwar vorzugsweise 0,1 bis 0,4 mm breiter als die den Verlauf der Schneidkanten festlegenden Linien. Dabei richtet sich die Breite der dun

130044/05 65

Verlauf der Schneidkanten festlegenden Linien vor allem nach der Tiefe der auszuätzenden Flächen, also nach der Höhe, mit der die Schneidkanten über die umgebenden Oberflächen vorspringen sollen, und liegen für typische Anwendungen vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2,0 mm. Für das in den Figuren 16 und 17 gezeigte Ausführungsbeispiel des Stanzwerkzeugs mit integriertem Prägestempel ist beispielsweise die Linie des die Kontur des den Buchstaben "C" festlegenden Prägestempels 27 ungefähr 0,8 mm breit, während die Breite der Linie, die den Verlauf der Schneidkanten festlegt, ungefähr 0,6 mm breit ist. Dabei entspricht die Breite der Linien in den Zeichnungen der Mutterpausen exakt der Breite der nach dem Entwickeln des Fotolacks auf der Oberfläche des Werkstückblocks verbleibenden ausgehärteten Fotolackschichten.

Mit der nach der Mutterpause hergestellten Maske, einem Negativfoto auf Transparentmaterial, wird die Fotolackschicht auf der Oberfläche des Werkzeugblocks 2 belichtet. Nach dem Entwickeln verbleiben auf dieser Oberfläche die vernetzten Fotolackschichten, die das Linienmuster der Schneidkanten und des Prägestempels abbilden. Dabei haben die den Verlauf der Schneidkanten bestimmenden Linien des Fotolackmusters 3' eine Breite W, während die den Verlauf der Prägestempelkonturen festlegenden Fotolackmuster 3¹¹ eine Breite W¹ haben, die deutlich größer als die Breite W ist. Vorzugsweise ist W¹ um 0,1 bis 0,4 mm größer als W.

Die mit den Fotolackmustern 3' und 3'' bedeckte Oberfläche des Werkzeugblocks 2 wird dann dem ersten Ätzvorgang unterworfen. Die Ätzfront bzw. die Ätzerosion schreitet dabei primär senkrecht zur Oberfläche des Werkzeugblocks 2 fort, wie dies durch Zeile 4 in der Fig. 21 symbolisch angedeutet ist. Dabei werden vertiefte Flächenbereiche 12 gebildet,

130044/0565 original inspected

die von den Stegen 5, aus denen später die Schneidkanten gebildet werden, umschlossen sind, und werden die Außenflächenbereiche 14 gebildet, die außerhalb der von den Schneidkantenstegen 5 umschlossenen Innenflächenbereiche liegen. Dieser erste Ätzvorgang wird dabei solange fortgeführt, bis durch Seitenätzen eine spürbare Hinterschneidung der Fotolackschichten 3', 3¹¹ eingetreten ist. Sowohl die Stege 5 für die Schneidkanten als auch die Stege 5* für den Prägestempel weisen beim Abbruch des ersten Ätzvorgangs ebene, nach oben weisende stirnseitige Flächen auf, die in einer Ebene liegen, nämlich in der Ebene der ursprünglichen Oberfläche des Werkzeugblocks 2. Beim Abbruch des ersten Ätzvorgangs sind diese ebenen oberen Stirnseiten der Stege 5 und 5' noch mit den Fotolackschichten 3¹ und 3¹' bedeckt. Diese Fotolackschichten werden dann chemisch oder mechanisch entfernt, so daß die nach oben weisenden ebenen Stirnflächen der Stege 5 und 5¹ in der in Fig. 22 gezeigten Weise freiliegen.

Die auf diese Weise mit den Stegen 5 und 5' versehene Oberfläche des Werkzeugblocks 2 wird anschließend dem zweiten Ätzvorgang unterzogen, der wiederum senkrecht zur Oberfläche des Blocks 2 in der auch in der Fig. 22 durch die Pfeile 4 angedeuteten Richtung fortschreitet. Wiederum werden bei diesem Ätzvorgang auch die Stirnflächen und Schulterpartien der Stege 5 und 5¹ angegriffen und abgetragen, so daß an den Kronen der schmaleren Stege 5 die Schneidkanten mit spitzem Schneidwinkel und scharfem Schneidrücken gebildet werden. Während an den schmaleren Stegen 5 jedoch bereits die scharfen Schneidkanten 7 ausgebildet sind, sind die breiteren flachen Kronen der Stege 5' durch den Ätzangriff gerade erst abgefast oder abgerundet, so daß aus den breiteren Stegen 5¹ die Prägestempel 27 (Fig. 23) gebildet werden, während an den schmaleren Stegen 5 bereits die scharfen Schneidkanten 7 ausgebildet sind.

130044/0 SB δ

Bei dem auf diese Weise hergestellten Stanzwerkzeug haben, wie oben bereits erläutert, die von den Schneidkanten 7 jeweils eingeschlossenen Innenflächenbereiche 12 und die die in sich umlaufenden Schneidkanten 7 jeweils außen umgebenden Außenflächenbereiche 14 zunächst notwendigerweise, wie in Fig. 23 gezeigt, die gleiche Tiefe y, bezogen auf die durch die Schneidkanten 7 und die Schulter des Prägestempels 27 definierte Ebene. Vorzugsweise ist jedoch die Tiefe y¹ der von den Schneidkanten 7 jeweils eingeschlossenen Innenflächenbereiche 12 kleiner als die Tiefe y der Außenflächenbereiche 14. Dies wird dadurch erreicht, daß die Innenfläche mit einem Füllmaterial, vorzugsweise einem folienartigen Füllmaterial 13, gefüllt ist, das in der in Fig. 17 gezeigten Weise mittels eines Klebstoffes 15 mit der nach unten weisenden Oberfläche in dem Innenbereich 12 des Werkzeugblocks 2 verklebt ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Stanzwerkzeug, das nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt wird, außerdem einstückig mit mindestens einem flachen Preßstempel neben den Schneidkanten zum Ausstanzen der Folien, insbesondere Metallfolien, ausgerüstet. Wird beispielsweise bei der Herstellung von Schaltkarten nur mit einem reinen Stanzwerkzeug gearbeitet, um die mit dem Klebstoff beschichtete Metallfolie auszustanzen und unter Druck auf der Oberfläche der als Träger dienenden Kunststoffkarte im vorgegebenen Leiterbahnmuster zu verkleben, kann mitunter auf Grund ungenügender Bindung der Metallfolie an die elektrisch isolierende Trägerkarte ein Abblättern der Metallfolie oder die Bildung von Falten in der Metallfolie, die die Leiterbahn bildet, auftreten. Zur Vermeidung dieser Nachteile wird daher häufig zunächst mit einem Pressenstempel die Metallfolie mit der als Träger dienenden Kunststoffkarte verklebt. Erst anschließend wird das Ausstanzen der Leiterbahnen vorgenommen. Dabei sind

130044/0565

der Stempel der Presse und das Stanzwerkzeug unabhängig voneinander arbeitende und ausgebildete Teile. Zu diesem Zweck wird die elektrisch isolierende Kunststoff-Trägerplatte mit der auf dieser liegenden klebstoffbeschichteten Metallfolie mit regelmäßigem Vorschub unter den Pressenstempel geführt, wobei die Metallfolie zunächst erwärmt und mit dem Pressenstempel auf die Grundkarte gepreßt wird. Dabei tritt unter Druck und Erwärmung eine feste Verklebung der Metallfolie mit der Oberfläche der Kunststoffkarte ein. Nach dem Herstellen dieses festen Laminatverbundes wird dann die Kontur der Leiterbahn ausgestanzt.

Das Erfordernis eines gegenüber dem Stanzwerkzeug separaten Preßwerkzeugs erhöht die Werkzeugkosten und vermindert die Produktivität der Herstellung von Schaltkarten der genannten Art, da das Aufkleben der Metallfolie auf die Kunststoffkarte und das anschließende Ausstanzen der Leiterbahnen auf der auf die Kunststoffkarte aufgeklebten Metallfolie als getrennte und damit zeitaufwendige Arbeitsschritte durchgeführt werden müssen. Dabei muß zudem für eine exakte Justierung der Werkzeuge relativ zum Werkstück beim Pressen und Stanzen gewährleistet sein, wenn nicht auch in den die Leiterbahnen umgebenden Bereichen die Metallfolie mit der Kunststoffoberfläche verklebt werden soll. Zudem bereitet das Synchronisieren der Arbeitstakte beider Werkzeuge, nämlich des Pressenstempels und des Stanzwerkzeugs, gewisse Schwierigkeiten und erfordert ausgebildetes Bedienungspersonal.

Zur Vermeidung dieser Probleme ist nach einer Weiterbildung der Erfindung eine Abänderung des Verfahrens in der Weise vorgesehen, daß an dem einen einzigen Werkzeugblock integriert sowohl mindestens ein Preßstempel neben den Schneidkanten zum Ausstanzen der Leiterbahnen vorgesehen ist. Dabei ist die Höhe der Oberfläche des integrierten Preßste-πι-

130044/0565

pels, bezogen auf das Niveau der umgebenden, durch Ätzen abgesenkten Oberfläche des Werkzeugblocks etwas kleiner als die Höhe der Schneidkanten, bezogen auf dasselbe Niveau. Wenn zwei oder mehr in Vorschubrichtung des zu stanzenden Werkstücks hintereinanderliegende Preßwerkzeuge auf der Oberfläche des Werkzeugblocks 2 ausgebildet sind, weisen diese untereinander denselben Abstand d auf, den auch die Schneidkante bzw. die Schneidkanten vom ersten benachbarten Preßwerkzeug aufweisen. Dabei kann nach dem Verfahren der Erfindung ein solches kombiniertes Preß- und Stanzwerkzeug in einem Arbeitsgang und ohne Verzögerung der Arbeitsgänge zusammen mit und neben der eigentlichen Herstellung des Stanzwerkzeugs erfolgen. Dadurch, daß bei einem solchen kombinierten Preß- und Stanzwerkzeug sowohl das eigentliche Preßwerkzeug als auch das eigentliche Stanzwerkzeug auf und aus einem einzigen Werkzeugblock 2 gefertigt sind und daher beim Einsatz gleichtaktig arbeiten, entfallen auch das aufwendige Zentrieren des Werkstücks und das Synchronisieren beider Werkzeuge, das nach dem Stand der Technik für die beiden separat ausgebildeten Werkzeuge erforderlich ist. Dies führt insgesamt zu einer Erhöhung der Präzision und der Produktivität bei der Herstellung von Schaltkarten für elektronische Geräte.

Sowohl das Stanzwerkzeug als auch die oben beschriebenen kombinierten Werkzeuge können schließlich dadurch weiter verbessert werden, daß an mindestens einer, vorzugsweise beiden Außenseiten der in sich umlaufenden Schneidkanten integrierte Abstandshalter ausgeformt sind, die verhindern, daß die Schneidkanten unerwünscht tief in die Oberfläche der elektrisch isolierenden Kunststoff-Grundplatte der Schaltkarte eindringen.

Auch die vorstehend beschriebenen Modifikationen des Stanzwerkzeugs, also die beiden vorstehend beschriebenen kombi-

130044/0565

30A7886

nierten Werkzeuge, die auch in der Weise kombiniert sein können, daß das Stanzwerkzeug zusätzlich zu den Schneidkanten mindestens ein Preßwerkzeug und mindestens einen Abstandshalter enthält, können nach dem Verfahren der Erfindung unter Anwendung des Fotoätzens hergestellt werden. Zur Herstellung solcher kombinierter Werkzeuge wird ebenso wie oben bereits eingehend erläutert zunächst eine Mutterpause hergestellt, die dann auf ein als Fotomaske dienendes Negativ-Fotomaterial übertragen wird. Die mit einem Fotolack beschichtete Oberfläche eines Werkzeugblocks 2 wird dann durch diese Maske belichtet. Anschließend wird die belichtete Fotolackschicht entwickelt. Nach dem Entwickeln verbleiben auf der Oberfläche des Werk/icucjblocks 2 die vernetzten Fotolackbereiche mit den Konturen und Mustern stehen, die ein Abbild der Mutterpause sind. Eine solche Oberfläche eines Werkzeugblocks 2 mit vernetzten Fotolackbereichen 3' für eine Schneidkante und 3¹" für ein Preßwerkzeug ist in der Fig. 24 in schematischer Draufsicht gezeigt. Das in der Fig. 24 dargestellte Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 25 in vergrößerter Ausschnittdarstellung und im Querschnitt nach XXV-XXV in Fig. 24 dargestellt. Die den Verlauf der Schneidkanten festlegenden linearen Fotolackmuster 3¹ und die Fotolackschichten 3'", die die Konturen der Arbeitsfläche des Preßwerkzeugs bestimmen, sind auf der Oberfläche des Werkzeugblocks 2 in Form vernetzter Fotolackmuster aufgebracht (Fig. 25). Dabei entspricht der Abstand d vom Flächenschwerpunkt der durch die Fotolackschicht 3' definierten Konfiguration zum Flächenschwerpunkt der durch die Fotolackschicht 3'" definierten Kontur dem linearen Vorschubintervall des Werkstücks beim Stanzen und Pressen. Dieser Abstand d ist im folgenden auch als "Vorschublänge" bezeichnet.

Der auf diese Weise mit den Fotolackmustern 3¹ und 3'" versehene Werkzeugblock 2 wird dann einem ersten Atzver-

130044/0565

fahren unterzogen, und zwar in der Weise, daß neben dem prinzipiell senkrechten Fortschreiten der Ätzerosion relativ zur Oberfläche des Werkzeugblocks 2 in Richtung der in Fig. 26 schematisch angedeuteten Zeile 4 auch in merklichem Umfang bereits ein Seitenätzen, das heißt ein seitliches Anätzen der stehenbleibenden Stege unter den Fotolackschichten eintritt. Dieser erste Ätzvorgang wird dann unterbrochen, wenn noch alle stehenbleibenden Stege, also auch die schmälsten Stege 5, an ihrer nach oben weisenden Oberfläche eben sind, also gewissermaßen eine nach oben weisende plane Stirnfläche aufweisen. Nach Abschluß dieses ersten Ätzvorgangs wird der als Ätzmaske dienende vernetzte Rest der Fotolackschicht chemisch oder mechanisch entfernt, so daß die stirnseitigen, nach oben weisenden Oberflächen der schmaleren, den Verlauf der Schneidkanten festlegenden Stege 5 und des die Kontur des Preßwerkzeugs aufweisenden Steges 5" freiliegen (Fig. 27). Während dieses Vorgangs wird vorzugsweise die Höhe des Preßwerkzeugs relativ zur umgebenden Oberfläche des Werkzeugblocks 2 während dieses Arbeitsvorgangs um einen Höhendifferenzbetrag t.. entweder abgeschliffen oder in anderer Weise erniedrigt. Der Grad beispielsweise eines solchen Abschleifens führt dann dazu, daß die Höhe der Krone des Preßwerkzeugs 5" relativ zur Höhe der Krone der Schneidkantenstege 5 um einen Differenzbetrag t- erniedrigt worden ist.

Bei Durchführung der zweiten Ätzung, die in der in Fig. angedeuteten Weise senkrecht zur Hauptoberflache des Werkzeugblocks 2 in Richtung der Pfeile 4 fortschreitet, werden die Kronen der schmalen Stege 5 unter Bildung der Schneidkanten 7 geschärft, während der breite Steg 5¹ mit seiner geringeren Höhe unter Rundung der Kanten zu Schultern zum Preßwerkzeug 28 geätzt wird. Die Höhendifferenz t zwischen den Schneidkanten 7 und der nach oben weisenden flachen ebenen Stirnseite des Preßwerkzeugs 28 ist nach Abschluß

ORIGINAL INSPECTED 130044/0565

des zweiten Ätzprozesses vorzugsweise gleich oder kleiner als die Höhendifferenz t.. (Fig. 27) zwischen den genannten beiden Niveaus nach Abschluß des ersten Ätzprozesses.

Statt wie vorstehend beschrieben vor Beginn der zweiton Ätzstufe das Plateau des breiten Steges 5'" mechanisch abzuschleifen, kann selbstverständlich die zweite Ätzstufe auch ohne mechanisches Schleifen unmittelbar anschließend an die erste Ätzstufe durchgeführt werden. Das Niederschleifen der Oberfläche des breiten Steges 5" zum Preßwerkzeug 2ö um den Höhendifferenzbetrag t₁ kann dann ohne weiteres auch nach Abschluß des zweiten Ätzverfahrens erfolgen. Die Höhe das Preßwerkzeugs 28 relativ zur Höhe der Schneidkanten 7 wird vorzugsweise so gewählt, daß beispielsweise bei der Fertigung von Schaltkarten oder Leiterbahnplatinen das lleißverkleben der Metallfolie unter Zwischenschaltung der Klebstoffschicht mit der Oberfläche der elektrisch isolierenden Kunststoff-Grundkarte abgeschlossen und das verbleibende Laminat gerade so dick ist, daß es von den Schneidkaten 7 des Stanzwerkzeugs einwandfrei in seinen beiden oberen Schichten, also der Metallfolie und der Klebstoffschicht, durchtrennt, also ausgestanzt werden kann. Dies wird erreicht, wenn die Höhendifferenz t_ zwischen der Höhe der oberen Arbeitsfläche des Preßwerkzeugs 28 und der oder den Schneidkanten 7, nämlich die Höhendifferenz t„ gleichgroß oder kleiner als die Höhendifferenz t.. nach Abschluß do:; ersten Ätzvorgangs ist. Vorzugsweise wird das mechanische.· Abschleifen der Oberfläche des Steges 5'" jedoch vor dem Beginn der zweiten Ätzstufe durchgeführt. Dies ist wegen der beim zweiten Ätzprozeß erzielten Abrundungen der Kanten vorzuziehen, da bei scharfkantigen Rändern des Preßwerkzeugs die Gefahr des Einreißen oder anderweitigen Verletzens der als Leiterbahn dienenden Metallfolie besteht.

1300U/0565

In den Figuren 30 bis 32 sind die bestimmungsgemäße Verwendung und ein Verfahren zur bestimmungsgemäßen Verwendung eines Stanzwerkzeugs der in den Figuren 24 und 29 gezeigten Art näher erläutert. In der aus Fig. 30 ersichtlichen Weise wird das kombinierte Werkzeug an einer über Heizkanäle 17b beheizbaren und als Werkzeughalter dienenden Heizplatte 17a gehaltert. Dabei springen das Preßwerkzeug 28 und die Schneidkanten 7 des Stanzwerkzeugs nach unten vor. Auf den unteren Tisch 16 der Stanzmaschine werden die aus elektrisch isolierendem Werkstoff bestehende Grundkarte oder Grundplatte 20 und die mit dem Klebstoff 21 beschichtete Metallfolie 22 aufgelegt, und zwar in der Weise, daß die Klebstoffschicht 21 sandwichartig zwischen der Metallschicht 22 und der Grundplatte eingefügt ist.

Beim Absenken des kombinierten Werkzeugs auf die Metallfolie 22 in der in Fig. 31 gezeigten Weise werden die innerhalb der in sich geschlossen umlaufend ausgebildeten Schneidkanten 7 liegenden Bereiche der Folie 22 aus dem Rest der Metallfolie ausgestanzt. Gleichzeitig werden die Bereiche der Metallfolie 22, die im Abstand d der Vorschublänge des Werkstücks durch das Preßwerkzeug 28 auf die Oberfläche gepreßt werden, dort durch die Klebschicht 21 fest mit der Oberfläche der Grundkarte 20 verklebt. Dabei tritt eine geringfügige Verformung der Schichtstruktur ein (Figuren 31 und 32). Durch diese geringfügige Verformung unter gleichzeitiger Erwärmung und Verpressung der Schichtstruktur wird zwischen den Schichten gegebenenfalls noch eingeschlossene Luft, die beispielsweise zwischen der Metallfolie 22 und der Grundkarte 20 eingeschlossen ist, aus der Struktur ausgetrieben.

130044/0565

Anschließend wird das kombinierte Werkzeug wieder angehoben und die Grundkarte 20 mit der auf ihr liegenden Metallfolie 22 bzw. der ausgestanzten Leiterbahn wird um die Vorschublänge d, also um einen Arbeitstakt, in der Darstellung der Fig. 32 nach rechts, weitertransportiert. Dabei gelangt der zunächst unter dem Preßwerkzeug 28 gepreßte und vo'rkonturierte Bereich unter die Schneidkanten 7 des Stanzwerkzeugs, und zwar konfigurationskomplementär. Beim erneuten Absenken des Stanzwerkzeugs wird dann in der vorstehend erläuterten Weise die Leiterbahn aus dem fest mit der Karte 20 verbundenen Laminat ausgestanzt. Bei kontinuierlichem Arbeiten gelangen also auf diese Weise nur solche Bereiche der Metallfolie 22 unter die Schneidkanten 7 des Stanzwerkzeugs, die zuvor im einstückig mit dem Stanzwerkzeug ausgebildeten vorgeschalteten Preßwerkzeug 28 fest mit der Grundplatte 20 verbunden worden sind. Auf diese Weise kann eine wesentlich festere Bindung des elektrisch leitenden Werkstoffs, nämlich der Stanzausschnitte der Metallfolie 22, auf der elektrisch isolierenden Grundkarte der Schaltkarte erzielt werden. Durch bloßen Anpressen und Verkleben der Folie auf der Oberfläche der Schaltkarte durch die gefüllten Innenflächenbereiche 12, die innerhalb der in sich geschlossen umlaufenden Schneidkanten 7 definiert sind, kann keine so feste Bindung der Leiterbahn auf der elektrisch isolierenden Grundkarte erzielt werden wie bei vorgeschaltetem Verpressen der Struktur unter dem integrierten Preßwerkzeug 28.

In der Fig. 32 ist in schematischer Darstellung eine Phase aus einem kontinuierlichen Fertigungsprozeß für Schaltkarten mit Leiterbahnen, die durch Ausstanzen hergestellt werden, dargestellt. Bei der in der Fig. 32 gezeigten Prozeßphase sind die ersten beiden Leiterbahnen oder Kontaktbereiche oder anderen Zwecken dienenden elektrisch leitenden Strompfade auf der elektrisch isolierenden Karte 20 bereits

130044/0565

fertig ausgestanzt und auf der Karte verklebt, während der Bereich der dritten Leiterbahn durch das Preßwerkzeug 28 fest mit der Karte 20 verbunden worden ist, ohne jedoch bereits ausgestanzt zu sein. Das kombinierte Preß- und Stanzwerkzeug ist in angehobener Stellung nach Durchführung des Arbeitstaktes'gezeigt. Mit dem öffnen und Schließen/ das heißt Anheben und Absenken des kombinierten Preß- und Stanzwerkzeugs ist der jeweils um die Länge d erfolgende Vorschub der Trägerkarte 20 und der Metallfolie 22 synchronisiert. Auf diese Weise lassen sich Schaltkarten mit fest auf der Oberfläche der Trägerkarte gebundenen metallischen Leiterbahnen oder Kontaktbereichen mit ungewöhnlich hoher Genauigkeit kontinuierlich herstellen.

In dem in den Figuren 30 bis 32 gezeigten kombinierten Preß- und Stanzwerkzeug entspricht der Abstand des Preßwerkzeugs vom Stanzwerkzeug der Vorschublänge d, um die das Werkstück während jedes Arbeitstaktes der kontinuierlichen Fertigung vorgeschoben wird. Um die Bindung der Metallfolie auf der"Kunststoffoberfläche der Trägerkarte 20 unter Verwendung eines Heißklebers zu verbessern, muß die Metallfolie ausreichend lange bei ausreichend erhöhter Temperatur unter Druck auf die Oberfläche der Karte 20 gepreßt werden. Beim Pressen der Metallfolie durch das von der Heizplatte 17a der Stanzmaschine aufgeheizte Preßwerkzeug 28 wird diesem Preßwerkzeug 28 durch die Metallfolie 22 Wärme entzogen. Die in die Metallfolie abgeflossene Wärme wird bei angehobenem Werkzeug wieder von der Heizplatte 17a der Werkzeughalterung nachgeliefert. Mit zunehmender Taktfrequenz besteht daher bei Ausbildung des kombinierten Werkzeugs in der in den Figuren 30 bis gezeigten Art die Gefahr, daß das Wärmegleichgewicht im Preßwerkzeug gestört wird, daß speziell dem Preßwerkzeug mehr Wärme entzogen wird, als über die Heizplatte 17a der Werkzeughalterung nachgeliefert werden kann. Gleichzeitig

130044/0565

mit diesem Temperaturabfall wird jedoch die Verweilzeit der Folie unter dem Druck des Preßwerkzeugs auf Grund der verkürzten Taktzeit verkürzt. Dies kann schließlich dazu führen, daß die Metallfolie 22 durch ein einziges Preßwerkzeug 28 nicht mehr ausreichend fest mit der Oberfläche der Trägerkarte 20 verklebt werden kann bzw. daß der Verkürzung der Taktzeit Grenzen gesetzt sind, die vom Stanzvorgang her ohne weiteres noch wesentlich verkürzt werden könnten.

Diese Beschränkung der Taktzeitverkürzung bei der kontinuierlichen Herstellung von Schaltkarten kann dadurch praktisch aufgehoben werden, daß das kombinierte Preß- und Stanzwerkzeug statt nur eines einzigen Preßwerkzeugs 28 eine Folge von mehreren hintereinanderliegenden Preßwerkzeugen 28 aufweist, die jeweils im Abstand der Vorschublänge d voneinander angeordnet sind (Fig. 33). Bei dieser Ausbildung des Werkzeugs ist die wirksame Wärmekapazität aller Preßwerkzeuge insgesamt wesentlich größer als die an nur einem einzigen Preßwerkzeug 28 zur Verfügung stehende Wärmekapazität. Sind an einem solchen kombinierten Werkzeug beispielsweise η hintereinanderliegende Preßwerkzeuge ausgebildet, so kann die Wärmewirkung bzw. die Heizwirkung bis zum η-fachen gegenüber der Heizwirkung eines einzigen Preßwerkzeugs gesteigert werden. Entsprechend kann die für jedes einzelne Preßwerkzeug benötigte Verweilzait des Werkstücks verkürzt werden. In der Fig. 33 ist ein solches kombiniertes Werkzeug mit η hintereinanderliegenden Preßwerkzeugen 28 schematisch dargestellt. Der Abstand vom ersten zum letzten Preßwerkzeug 28 der Folge des Werkzeugs beträgt also offensichtlich d·(n-1) .

Selbstverständlich brauchen die Preßwerkzeuge 28 jedoch nicht nur, wie in der Fig. 33 gezeigt, auf einer Seite

130044/056 5

der Schneidkanten 7 angeordnet zu sein, sondern können auch zu beiden Seiten der Schneidkanten 7 angeordnet sein, so daß also beispielsweise auch nach dem Stanzen die Leiterbahnen noch einmal fest auf die Oberfläche der Karte 20 aufgepreßt werden. Durch solche nachgeschalteten Preßwerkzeuge kann nicht nur die Haftfestigkeit der Metallfolie auf der Oberfläche der Trägerkarte 20 verbessert werden/ sondern können vor allem während des Stanzvorgangs entstehende Kantenrundungen auf Aufwölbungen wieder flachgepreßt werden. Durch solche dem Stanzwerkzeug nachgeschalteten Preßwerkzeuge können Schaltkarten oder Leiterplatten mit ungewöhnlich flachen metallischen Leiterbahnen hergestellt werden.

Dabei lassen sich die mit mehreren Preßwerkzeugen ausgestatteten kombinierten Stanzwerkzeuge in der gleichen Weise und ohne jeden Mehraufwand herstellen wie die einfachen Stanzwerkzeuge oder wie kombinierte Stanzwerkzeuge der in Fig. 30 gezeigten Art mit nur einem einzigen Preßwerkzeug. Zur Herstellung komplizierterer kombinierter Stanzwerkzeuge mit mehreren hintereinandergeschalteten Preßwerkzeugen bedarf es letztendlich lediglich einer Änderung der Mutterzeichnung. Bei Benutzung des Werkzeugs entfällt das aufwendige Justieren der Preßwerkzeuge untereinander und relativ zum Stanzwerkzeug, wie dies bei den gebräuchlichen mehrteiligen Preß- und Stanzwerkzeugen der Fall ist. Im Endeffekt können dadurch die Herstellungskosten für Schaltkarten spürbar gesenkt werden.

Mit zunehmender Anzahl von Preßwerkzeugen im kombinierten Preß- und Stanzwerkzeug nimmt notwendigerweise auch die Länge des gesamten Werkzeugs, also die Länge des Werkzeugblocks 2, merklich zu. Dies führt dazu, daß selbst bei kleineren Neigungen des Werkzeugs durch ungenaues Einspannen im Werkzeughalter die Schneidkanten 7 des Stanzwerkzeugs unterschiedlich tief in die Metallfolie 22 und in

130044/0565

die Trägerkarte 20 eindringen. Diese Gefahr besteht insbesondere dann, wenn die Preßwerkzeuge in der in den Figuren 30 und 33 gezeigten Art nur auf einer Seite des Stanzwerkzeugs angebracht sind. Bei ungenügender Stanztiefe, also bei ungenügend tiefem Einschneiden der Schneidkanten 7 in die Metallschicht, kann kein sauberes Ausstanzen der Leiterbahnen erfolgen. Auf der anderen Seite wird bei einer zu großen Stanztiefe, also bei einem zu tiefen Einschneiden der Schneidkanten, die Grundkarte 20 unnötig stark verletzt.

Dieses Problem der exakten Halterung des Werkzeugs kann dadurch weitgehend entschärft werden, daß auf mindestens einer Seite, gegebenenfalls beiden Seiten der Schneidkanten, Begrenzerkanten oder Anschlagkanten ausgebildet sind. Ein Ausführungsbeispiel für ein kombiniertes Preß- und Stanzwerkzeug mit Abstandshalter oder Begrenzerkante 29 ist in der Fig. 34 im Schnitt schematisch dargestellt. Die Begrenzerkante 29 ist relativ dicht neben der Schneidkante 7 angeordnet, und zwar auf der dem Preßwerkzeug 2b abgewandten Seite der Schneidkante. Die zur Metallfolie weisende Stirnseite der Begrenzerkante 29 ist vorzugsweise ausreichend flach und breit ausgebildet, um die Stanztiefe exakt zu begrenzen. Dabei ist die Höhendifferenz zwischen den Schneidkanten 7 und der Krone der Begrenzerkante 29 selbstverständlich eine Funktion der Dicke der Metallschicht 22 und der Klebstoffschicht 21 und so bemessen, daß beim Begrenzen der abwärtsgerichteten Stanzbewegung des Stanzwerkzeugs durch Aufliegen der Begrenzungskante 29 auf der Oberfläche der Metallfolie 22 gerade die Metallfolie 22 und die Klebstoffschicht 21 durch die Schneidkanten 7 sauber und ■vollständig durchtrennt sind, ohne daß die Schneidkanten 7 wesentlich in die Oberfläche der Grundkarte 20 eindringen. Dieses Zusammenwirken zwischen der Begrenzerkante 29 und den Schneidkanten 7 ist in der Fig. 35 schematisch dargestellt.

130044/0565

Zur Herstellung kombinierter Stanzwerkzeuge mit einer oder mehreren Anschlag- oder Begrenzerkanten wird in der gleichen Weise verfahren, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit der Herstellung kombinierter Preß- und Stanzwerkzeuge beschrieben ist. Nach Herstellen der Mutterpause und fotografischem übertragen der Pause auf die Oberfläche des Werkzeugblocks wird die erste Ätzstufe durchgeführt. Anschließend wird der vernetzte Fotolack von der Oberfläche des Werkzeugblocks entfernt und dann die zweite Ätzstufe durchgeführt. Vor oder nach dem zweiten Ätzen kann dann die Oberfläche der Begrenzerkante auf das relativ zur Höhe der Schneidkante benötigte Sollmaß geschliffen werden.

Vorzugsweise sind auf der Arbeitsfläche des Werkzeugblocks möglichst gleichmäßig verteilt mehrere solcher Begrenzerkanten, um auch in Gegenwart mehrerer Schneidkanten möglichst gleichmäßig stanzen zu können.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen im einzelnen näher erläutert.

Beispiel 1

Auf der Oberfläche eines gut getemperten und zuvor polierten, niedriggekohlten Stahlblocks, der als Werkzeugblock dient, wird unter Zugrundelegung einer Mutterpause ein Linienmuster eines vernetzten Fotolacks erzeugt. Die Breite W der Linien dieses Musters liegt im Bereich von 0,2 bis 0,8 mm und ist im einzelnen für die einzelnen Linien des Musters in der Tabelle 1 angegeben. Die mit dem vernetzten Fotolackmuster versehene Oberfläche des Werkzeugblocks wird dann der ersten Ätzstufe unterzogen. Zum Ätzen wird eine Ätzlösung eingesetzt, die Eisen(III)-Chlorid in der Menge enthält, daß die Fotolackschicht durch Seitenätzen spürbar hinterschnitten

130044/0566

wird. Anschließend wird der Fotolack mechanisch entfernt, so daß die zunächst durch den Fotolack abgedeckten Oberflächenbereiche auf den gebildeten Stegen freiliegen. Nach dem Entfernen des Fotolacks wird die zweite Ätzstufe mit. der selben Ätzlösung durchgeführt, wobei die Oberkanten der Stege zu scharfen Schneidkanten abgeätzt werden. Die mit diesem Versuchsmuster erhaltenen Daten sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt. Die Zeiten für die erste und zweite Ätzstufe, die Stegbreiten nach dem ersten Ätzen und die Höhe der fertiggestellten Schneidkanten nach dem zweiten Ätzen und die Dicke der mit den so hergestellten Schneidkanten optimal stanzbaren Folien sind ebenso wie die Breite W der Linien der Mutterpause bzw. des Fotolackmusters in der Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Linien- breite W (mm)	Erstes fitzen (min)	Steg breite X (mm)	Zwei tes Ätzen (S)	Höhe y der Schneidkante (mm)	Dicke der stanzbaren Folien (mm)
0,2	7	0,02-0,05	10	0,13-0,15	0,065
0,4	14	0,05-0,10	40	0,20-0,23	0,120
0,6	21	0,10-0,17	120	0,31-0,34	0,170
0,8	28	0_;12-0_;20	200	0,45-0,50	0,250

130044/0566

Mit den unter diesen Bedingungen hergestellten Schneidkanten konnten die verschiedensten Folien einwandfrei gestanzt werden, insbesondere Metallfolien, Kunststoffolien und Laminate aus Metall und Kunststoff. In gleicher Weise positive Ergebnisse werden auch für Linienbreiten W erhalten, die außerhalb des oben dargestellten Linienbreitenbereichs von 0,2 bis 0,8 mm liegen. So wurden in weiteren Versuchen einwandfreie Stanzergebnisse für Ausgangslinienbreiten W Im gesamten Bereich von 0,1 bis 2,0 mm erzielt. Die in der Praxis im einzelnen zu wählende Linienbreite W für die Mutterpause bzw. für die von dieser übertragene Linienbreite des Musters der Fotolackschicht auf der Oberfläche des Werkzeugblocks richtet sich in der aus den Daten der Tabelle 1 ohne weiteres ableitbaren Weise nach der Dicke der mit dem so hergestellten Stanzwerkzeug zu stanzenden Folie.

Beispiel 2

Ein nach Beispiel 1 hergestelltes Stanzwerkzeug mit einer Schneidkantenhöhe y von 0,31 bis 0,34 mm wird in seinem von der Schneidkante umschlossenen Innenflächenbereich mit zwei 0,1 mm dicken Folien aus einem Fluorkohlenstoffkunststoff gefüllt. Die erste Folie wird unter Verwendung eines Klebstoffs auf die innerhalb der Schneidkante liegende Fläche des Werkzeugblocks aufgeklebt. Die zweite Kunststoffolie wird ebenfalls unter Verwendung eines Klebstoffs auf die erste Folie aufgeklebt. Auf diese Weise wird die effektive Tiefe y¹ der innerhalb der in sich geschlossen umlaufenden Schneidkante liegenden Fläche auf 0,11 bis 0,14 mm verringert.

Das auf diese Weise erhaltene Stanzwerkzeug wird in den oberen Werkzeughalter einer Stanzmaschine eingespannt.

130044/0565

Auf den Stanztisch der Stanzmaschine wird eine 1,6 mm dicke Trägerkarte aus einem mit Phenolharz imprägnierten Papierlaminat und auf diese eine 0,035 mm dicke Kupferfolie gelegt, die in einer Stärke von 0,020 mm mit einer Phenolharz-Klebstoffschicht beschichtet ist. Die Folie wird dabei so auf die Oberfläche der Trägerkarte gelegt, daß die Klebstoffbeschichtung zwischen der Kupferfolie und der Trägerkarte liegt. Zum Ausstanzen der Leiterbahnen und zum Aufkleben der ausgestanzten Bahnen auf die Oberfläche der Trägerkarte wird das stanzwerkzeug auf eine Temperatur von 110 bis 13O⁰C erwärmt. Zum Stanzen wird das Stanzwerkzeug mit einer Kraft von 0,1 bis 0,2 MN beaufschlagt. Unter diesen Bedingungen werden sauber ausgestanzte Leiterbahnen erhalten, die fest und nicht abschälbar auf der Oberfläche der Trägerkarte aufgeklebt sind. Der nach dem Ausstanzen und Aufkleben der Leiterbahnen verbleibende Rest der klebstoffbeschichteten Metallfolie, der eigentliche Stanzabfall, läßt sich leicht von der Trägerplatte abheben.

Beispiel 3

In der im Beispiel 1 beschriebenen Weise werden Stanzwerkzeuge mit Schneidkantenhöhen y im Bereich von 0,20 bis 0,90 mm hergestellt. Das Stanzwerkzeug wird im Werkzeughalter einer Kurbelpresse eingespannt. Als Werkstücke, aus denen Stanzteile ausgestanzt werden, dienen die verschiedensten Folien, und zwar 0,018 bis 0,350 mm dicke Kupferfolien, 0,250 bis 0,450 mm dicke Weichstahlbänder, 0,025 bis 0,250 mm dicke Polyesterfolien, mit Klebstoff beschichtete Kaschierungsfolien mit einer Dicke von 0,050 bis 0,150 mm, 0,025 bis 0,125 mm dicke Capton-Filme und 0,050 bis 0,250 mm dicke FPC-Filme. Diese Folienwerkstükke werden auf einer 1,6 mm dicken Phenolharzplatte als Unterlage ausgestanzt. Die Stanzpresse wird mit einer

130044/0 56

Kraft von 20 kW bis 0,5MN beaufschlagt. Sämtliche Stam:- teile werden sauber und gratfrei ausgestanzt. Die Schneidkanten sind auch nach längerer Stanzzeit unverändert scharf.

130044/0565

Claims

JAEGER, GRAMS &5PONTÄNI

DIPL.CHEM. DR. KLAUS JAECiE-R DIPL.-INQ. KLAUS D. GRAMS IJR.-ING. HANS H. PONTANI

0O3B GAUTING · BERGSTR. 4BV. 803t STOCKDORF . KREUZWEG! 34 £i702 KLEINOSTHEIM · HIHSCHPFAD 3

The Fujikura Cable Works, Ltd., FUJ-4

5-1, Kiba 1-chome, Koto-ku,
Tokyo (Japan)

Verfahren zur Herstellung eines Stanzwerkzeugs und nach diesem Verfahren hergestelltes Stanzwerkzeug

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Stanzwerkzeugs unter Anwendung des Fotoätzens,
gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte:

(a) Beschichten einer Oberfläche eines Werkzeugblocks mit einem Fotolack und Auflegen einer Fotomaske, die ein Linienmuster aus gleichmäSig und einheitlich breiten Linien trägt, deren Mittellinie exakt der Kontur des mit dem herzustellenden Stanzwerkzeug auszustanzenden Stanzteiles entspricht;

1300U/0565

TELEPHON: (OS9) 8SO2O3O; 8574O8O; (O6O27) 88 25 · TELEX; B 21 777 laar d

(b) Belichten der Fotolackschicht durch die Maske hindurch, wobei die unter den Linien des Linienmusters auf der Maske liegenden Fotolackbereiche fotovernetzt werden;

(c) Entwickeln der belichteten Fotolackschicht und Entfernen der unvernetzten Bereiche der Fotolackschicht, so daß auf der Oberfläche des Werkzeugblocks ein Fotolack-Linienmuster stehenbleibt, das das Muster auf der Maske abbildet;

(d) Durchführen einer ersten Ätzstufe auf der Oberfläche des Werkzeugblocks bis zum Eintritt einer merklichen Seitenätzung und Hinterschneidung des Fotolackmusters, wobei das Seitenätzen jedoch nur solange fortgeführt wird, daß am Ende dieser ersten Ätzstufe die Kronen der durch das Ätzen gebildeten Stege noch eben sind, also stirnflächenartige flache Oberkanten bilden;

(e) Entfernen des Fotolacks von der Oberfläche des Werkzeugblocks, so daß die stumpfen und ebenen Oberkanten der gebildeten Stege freiliegen; und

(f) Durchführen einer zweiten Ätzstufe auf der auch von den Resten der Fotolackschicht befreiten Oberfläche des Werkzeugblocks bis zur Bildung scharfkantiger Schneidkanten aus den nach dem ersten Ätzen stehengebliebenen Stegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Breite der Linien auf der Fotomaske im Bereich von 0,1 bis 2,0 mm liegt.

130044/0565

3. Stanzwerkzeug, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, zum Ausstanzen von Flächengebilden.

4. Stanzwerkzeug zum Ausstanzen von Flächengebilden aus einer Metallfolie auf einer Trägertafel unter gleichzeitigem Prägen eines aus Linien bestehenden Zeichens auf das aus der Metallfolie ausgestanzte Stanzteil, gekennzeichnet durch ein Prägewerkzeug bzw. einen Prägestempel mit flacher Oberfläche und abgerundeten Schultern, deren Verlauf in der Prägeebene der Kontur der herzustellenden Prägung entspricht, wobei dieses Prägewerkzeug innerhalb einer eine in sich geschlossen umlaufende Kontur bildenden Schneidkante angeordnet ist.

5. Stanzwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß der von der mit geschlossener Linie in eich umlaufend ausgebildeten Schneidkante eingeschlossene Flächenbereich mit einem Füllstoff gefüllt ist, so daß die Tiefe der von der Schneidkante eingeschlossenen Ausnehmung kleiner ist als die Tiefe der die in sich umlaufende Schneidkante außen umgebenden Oberfläche des Werkzeugblocks.

6. Stanzwerkzeug nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet , daß das Füllmaterial eine Kunststoffolie, Metall oder eine niedrigschmelzende Legierung ist.

1 30044/0565

7. Verfahren zum Herstellen eines Stanzwerkzeugs zum Ausstanzen eines Flächengebildes aus einer Metallfolie auf einer Unterlage unter gleichzeitigem Prägen eines aus Linien bestehenden Zeichens auf den als Stanzteil hergestellten Metallfolienabschnitt, gekennzeichnet durch
die folgenden Verfahrensschritte:

(a) Beschichten der Oberfläche eines Werkseuyblocks mit einem Fotolack und Auflegen einer Fotomaske, die (i) ein Linienmuster aus Linien einheitlicher Breite, deren Mittellinie exakt dem Verlauf der äußeren Konturlinie des mit dem herzustellenden Stanzwerkzeug auszustanzenden Stanzteiles entspricht, und (ii) ein Linienmuster trägt, dessen Linien 0,1 bis 0,4 mm breiter als die Linien des vorstehend genannten ersten Linienmusters sind, wobei die breiteren Linien des zweiten Linienmusters in ihrem Verlauf dem Verlauf von Zeichen entsprechen, die in die Stanzteile einzuprägen sind;

(b) Belichten der Fotolackschicht durch die Maske hindurch, wobei der Fotolack unter den Linien der Linienmuster vernetzt wird;

(c) Belichten des Fotolacks und Entwickeln der belichteten Schicht, so daß die Linienmuster der Maske als vernetzte Fotolack-Linienmuster auf der Oberfläche des Werkzeugblocks stehenbleiben;

(d) Durchführen einer ersten Ätzstufe auf der Oberfläche des Werkzeugblocks in der Weise, daß ein merkliches Seitzenätzen und Hinterschneiden des Fotolack-Linienmusters auf der Oberfläche des Werkzeugblocks eintritt, dieses erste Ätzen aber nur

130044/0565

solange fortgeführt wird, daß die durch das Ätzen gebildeten Stege noch flache und stumpfe ebene stirnseitenartige Oberkanten aufweisen, die dem ersten und dem zweiten Linienmuster entsprechen;

(e) Entfernen der Reste der Fotolackschicht von der Oberfläche des Werkzeugblocks, so daß die flachen stirnseitenartigen Oberkanten der Stege freiliegen; und

(f) Durchführen einer zweiten Ätzstufe auf der auch von den Resten der Fotolackschicht befreiten Oberfläche des Werkzeugblocks, wobei dieses zweite Ätzen solange durchgeführt wird, bis die Oberkanten der durch das erste Linienmuster gebildeten Stege zu scharfkantigen Schneidkanten abgeätzt sind, während die Oberkanten, deren Verlauf durch das zweite Linienmuster festgelegt ist, noch eine flache oder abgerundete Oberkante mit abgerundeten Schulterbereichen aufweist.

Verfahren zum Ausstanzen einer Folie auf einer. Stanzmaschine mit einem nach einem der Ansprüche 1, 2 oder hergestellten Stanzwerkzeug,
dadurch gekennzeichnet , daß auf dem Stanztisch der Stanzmaschine aufliegend zwischen den Stanztisch und das Werkstück eine Unterlagtafel eingelegt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet , daß die Unterlagtafel aus Metall, Gummi oder Kunststoff besteht.

130044/0565

10. Stanzwerkzeug zum kontinuierlichen Ausstanzen von Stanzteilen aus einer auf einer Grundtafel· aufliegenden Metallfolie mit schrittweisem Vorschub, dadurch gekennzeichnet , daß das Stanzwerkzeug auf der Oberfläche eines Werkzeugblocks eine der Konturlinie des Stanzteiles entsprechende Schneidkante trägt und zusätzlich mindestens ein Preßwerkzeug mit vollkommen ebener Arbeitsfläche trägt/ die die gleiche Kontur der auf der gleichen Oberfläche des Werkzeugblocks ausgebildeten Schneidkante aufweist und in einer Ebene liegt, die parallel zur Ebene der Schneidkante ist, wobei die Höhe der ebenen Arbeitsfläche des Preßwerkzeugs über der Bezugsoberfläche des Werkzeugblocks jedoch kleiner als die Höhe der Schneidkante über derselben Bezugsoberfläche ist.

11. Stanzwerkzeug nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mehrere Preßwerkzeuge mit ebener Arbeitsfläche auf einer oder zu beiden Seiten der das Stanzteil ausstanzenden Schneidkante, wobei die einzelnen Preßwerkzeuge untereinander und relativ zur Schneidkante insgesamt in gleichen Abständen angeordnet sind.

12. Verfahren zur Herstellung eines Stanzwerkzeugs mit mindestens einem integrierten Preßwerkzeug mit ebener Arbeitsfläche,

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

(a) Beschichten der Oberfläche eines Werkzeugblocks mit einem Fotolack und Auflegen einer Fotomaske,

130044/0565

die ein Linienmuster aus Linien mit einheitlicher Linienbreite trägt, wobei die Mittellinie dieser Linien der Konturlinie des mit dem herzustellenden Stanzwerkzeug auszustanzenden Stanzteils entspricht, und wobei die Maske weiterhin ein Flächenmuster trägt, wobei die Flächen der Form der mit dem herzustellenden Stanzwerkzeug auszustanzenden Stanzteile entspricht und das Linienmuster und die Flächenmuster parallel zueinander ausgerichtet sind;

(b) Belichten der Fotolackschicht durch die Maske hindurch, wobei die unter dem Linienmuster und dem Flächenmuster der Maske liegenden Bereiche der Fotolackschicht vernetzt werden;

(c) Entwickeln der belichteten Fotolackschicht, wobei nach dem Entfernen der unvernetzten Bereiche der Fotolackschicht auf der Oberfläche des Werkzeugblocks Bereiche der vernetzten Fotolackschicht stehenbleiben, die das Linienmuster und das Flächenmuster der Maske abbilden;

(d) Durchführen einer ersten Ätzstufe auf der mit dem Fotolackmuster bedeckten Oberfläche des Werkzeugblocks in der Weise, daß die Fotolackschicht durch Seitenätzen merklich hinterschnitten wird, diese erste Ätzstufe jedoch nur soweit geführt wird, daß die beim Ätzen gebildeten Stege, deren Verlauf dem Verlauf des Linienmusters des Fotolacks entspricht, noch flache und ebene, stirnseitenartige Oberkanten aufweisen;

1300A4/056S

(e) Entfernen des gesamten Fotolacks von der Oberfläche des Werkzeugblocks, so daß die flachen und stumpfen Oberkanten der durch die Linienmuster gebildeten Stege und die ebenen plateauartigen Oberflächen, deren Kontur durch das Flächenmuster der Maske bestimmt ist, freiliegen;

(f) Abschleifen der durch die Flächenmuster erzeugten plateauartigen Oberflächen zur Verminderung der Höhe dieser Plateaus; und

(g) Durchführen einer zweiten Atzstufe auf der so behandelten Oberfläche des Werkzeugblocks, in der die stumpfen flachen Kanten der Stege und die plateauartigen Oberflächen, die durch die Flächenmuster gebildet worden sind und in der vorangegangenen Verfahrensstufe plan abgeschliffen worden sind, freiliegen, wobei das Ätzen in dieser zweiten Stufe solange durchgeführt wird, bis die Oberkanten der Stege zu scharfen Schneidkanten abgeätzt sind und die Kanten der plateauartigen Flächen zu abgerundeten Schultern eines sonst mit ebener Arbeitsfläche ausgebildeten Preßwerkzeugs abgeätzt sind.

13. Stanzwerkzeug nach einem der Ansprüche 3, 4, 10 oder 11, gekennzeichnet durch

mindestens eine im Bereich der Schneidkante angeordnete oder diese umgebende Begrenzerkante mit stumpfer Oberkante zum Begrenzen der Stanzschnittiefe durch Auflage auf der Werkstückoberfläche.

130044/0565