DE102011009826A1 - Verfahren zur Herstellung eines Schaltungsträgers - Google Patents

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Prof. Dr.-Ing. Schindele Paul
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbringung und/oder Einbringung zumindest einer aus einem metallischen Werkstoff gefertigten, elektrisch leitenden Bahn (3) auf ein Substrat (1) und/oder in die Oberfläche des Substrats (1), wobei das Substrat (1) zweidimensional oder dreidimensional ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) mittels eines Erwärmungswerkzeugs (2) zumindest im Bereich der Bahn (3) erwärmt wird, wobei das Erwärmungswerkzeug (2) mittels zumindest einer externen Wärmequelle und/oder durch Reibung mit dem Substrat (1) und/oder einem Reibelement erwärmt wird, und dass gleichzeitig oder direkt nachfolgend zumindest ein metallischer Werkstoff zur Bildung der Bahn (3) auf oder in das erwärmte Substrat (1) aufgebracht oder eingebracht wird, insbesondere mittels eines Rührelements (4) oder eines Eindrückelements (5).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schaltungsträgers, insbesondere eines thermoplastischen Schaltungsträgers, welcher mit zumindest einer elektrisch leitenden Bahn, die auf einem Substrat aufgebracht ist, versehen ist. Weiter betrifft die Erfindung einen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Schaltungsträger.
  • Durch die Verwendung von Hochtemperaturthermoplasten und deren zweidimensionale und dreidimensionale Belegung mit elektrisch leitenden Bahnen ergibt sich die Möglichkeit, räumliche Schaltungsträger zu erzeugen, welche bevorzugt durch Spritzgussverfahren hergestellt werden (Molded Interconnect Devices, MID). Es handelt sich somit um Formteile mit integrierter Leiterbildstruktur. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, eine Alternative zu herkömmlichen Leiterplatten vorzusehen.
  • Die elektrisch leitenden Bahnen sind dabei aus elektrisch leitenden, meist metallischen Werkstoffen hergestellt.
  • Die DE 198 13 323 C1 zeigt einen Stand der Technik, bei welchem vorgefertigte Leiterbahnen mittels eines Heißprägeverfahrens in die zu bestückende Schaltungsträgeroberfläche (Substrat) unter Temperatureinwirkung eingedrückt werden. Die Leiterbahnen sind beispielsweise ausgestanzt und werden in Kombination mit dem Stanzvorgang auf das Substrat aufgebracht.
  • Die EP 0 040 190 B1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Bahn an der Oberfläche eines Durchlasses durch ein nicht-leitfähiges Substrat, bei welchem leitfähiges Material mittels eines sich relativ zu dem Substrat bewegenden Werkzeugs auf die Wand des Durchlasses gerieben wird.
  • Wesentliche Einsatzgebiete für die MID Technologie sind die Automobilelektronik und die Telekommunikation, daneben aber z. B. auch Computer, Hausgeräte oder die Medizintechnik.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Herstellverfahren verwenden:
    • • 3D-Masken,
    • • Laserresist- oder Laserdirekt-Verfahren,
    • • Flamecon-Verfahren,
    • • Laserdirektstrukturierungs-Verfahren,
    • • Tampondruck-Verfahren,
    • • Formstempel,
    • • 2K-Spritzguss-Verfahren,
    • • Aerosol-Jet-Verfahren,
    • • Folien-Verfahren, sowie
    • • Plasmadunst-Verfahren
  • Zur Herstellung einer MID-Baugruppe erfolgt nach der Herstellung eines zweidimensionalen oder dreidimensionalen Substrats die Bestückung desselben mit elektronischen Bauelementen mittels Leitklebern oder Lotpasten. Aufgrund der geometrischen Komplexität werden hierzu üblicherweise Automaten mit erweiterter Kinematik verwendet, beispielsweise mittels zusätzlicher Drehachsen in der Werkstückhandhabung oder durch den Einsatz flexibler Werkzeuge. Nach dem Bestücken werden die elektronischen Bauelemente mit dem Substrat verbunden. Dies kann durch klassische Lötverfahren erfolgen. Es ist auch möglich, niedrig schmelzende Lotpasten, Leitklebstoffe oder anderes zu verwenden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen zumindest einer elektrisch leitenden Bahn auf ein Substrat zu schaffen, welches manuell, teilautomatisiert oder vollautomatisiert durchführbar ist und schnell und kostengünstig durchführbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombinationen der nebengeordneten Ansprüche gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen.
  • Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass das Substrat mittels eines Erwärmungswerkzeuges zumindest im Bereich der zu erzeugenden elektrisch leitenden Bahn erwärmt wird. Das Erwärmungswerkzeug kann erfindungsgemäß mittels zumindest einer externen Wärmequelle (beispielsweise elektrischer Widerstands- oder Induktionsheizung) erwärmt werden. Es ist jedoch auch möglich, das Erwärmungswerkzeug durch Reibung zu erwärmen, wobei die Reibung entweder zwischen dem Erwärmungswerkzeug und dem Substrat und/oder zwischen dem Erwärmungswerkzeug und einem externen Reibelement realisiert werden kann. Es wird somit das Material des Substrats, welches bevorzugterweise ein Hochtemperatur-Thermoplast ist, auf eine Plastifizierungstemperatur oder eine Erweichungstemperatur erwärmt.
  • Das Erwärmungswerkzeug kann in Stabform oder als Rolle ausgebildet sein. Das Erwärmungswerkzeug wird erfindungsgemäß längs der zu erzeugenden (Leiter-)Bahn relativ zu dem Substrat bewegt und kann dabei auch eine weitere Relativbewegung zu dem Substrat, wie beispielsweise eine Rotation um die eigene Längsachse, ausführen. Die Erwärmung kann erfindungsgemäß bei Verwendung einer externen Wärmequelle durch einen Heizstrahler oder Ähnliches erfolgen, wobei hierbei auch eine Erwärmung des Substrats selbst, insbesondere eine vollständige Erwärmung des Substrats möglich ist. Zur Erwärmung des Substrats kann auch ein Ofen oder eine Heizplatte vorgesehen sein. Auch ein das gesamte Substrat erwärmender Heizstrahler ist erfindungsgemäß einsetzbar.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass gleichzeitig oder nachfolgend zumindest ein metallischer Werkstoff zur Bildung der Bahn auf bzw. in das erwärmte Substrat aufgebracht bzw. eingebracht wird, insbesondere mittels eines Rührelements oder eines Eindrückelements.
  • Erfindungsgemäß ergibt sich bei dem Verfahren somit eine Verbindung zwischen dem aufgebrachten oder eingebrachten metallischen Werkstoff und dem Material des Substrats.
  • Der metallische Werkstoff kann erfindungsgemäß in flüssiger oder plastifizierter Form aufgebracht oder eingebracht werden, beispielsweise durch Aufschmelzen oder Erwärmen eines Lotdrahts. Das Schmelzen oder Erwärmen des metallischen Werkstoffs kann durch Reibungswärme erfolgen, die beispielsweise durch eine Relativbewegung zwischen einem Reib- oder Rührelement und dem metallischen Werkstoff erzeugbar ist. Das Schmelzen oder Erwärmen des metallischen Werkstoffs wird bevorzugt durch Kontakt mit dem heißen Rührelement ähnlich dem Kontakt mit einem Lötkolben erzeugt. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass der metallische Werkstoff in pulverförmiger Form aufgebracht oder eingebracht wird, beispielsweise als Kupferpulver, welches durch das Eindrückwerkzeug oder das Eindrückelement auf bzw. in den plastifizierten Bereich des Substrats aufgebracht oder eingebracht wird. Alternativ hierzu ist es erfindungsgemäß auch möglich, den metallischen Werkstoff in Drahtform oder Bandform oder in Form eines Flachmaterials auf das Substrat bzw. in die Oberfläche des Substrats einzubringen. Hierbei ist es auch möglich, vorgefertigte gitterartige metallische Elemente, welche beispielsweise ausgestanzt oder lasergeschnitten sind, auf das Substrat oder in die Oberfläche des Substrats aufzubringen bzw. einzubringen.
  • In einer bevorzugten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erwärmtes und/oder auf Plastifizierungstemperatur erwärmtes Thermoplastmaterial zumindest im Bereich der zu erzeugenden Bahn auf das Substrat oder in die Oberfläche des Substrats aufgebracht bzw. eingebracht wird. Das Erwärmen des Thermoplastmaterials kann durch einen Heißgasstrom, durch Kontakt mit einem Heizelement, durch einen Laserstrahl oder Reibungswärme erfolgen, die beispielsweise durch eine Relativbewegung zwischen einem Reib- oder Rührelement und dem Thermoplastmaterial erzeugbar ist. Das Thermoplastmaterial kann beispielsweise bevorzugt in Form eines Schmelzklebers ausgebildet sein und bevorzugt in Form eines Streifens auf das Substrat oder in die Oberfläche des Substrats aufgebracht bzw. eingebracht werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nachfolgend gleichzeitig oder direkt anschließend ein metallischer Werkstoff auf oder in das Thermoplastmaterial aufgebracht oder eingebracht wird, wobei in bevorzugter Weiterbildung des Verfahrens der metallische Werkstoff bevorzugt in Form eines Drahtes und/oder Bandes und/oder Flachmaterials und/oder einer vorgefertigten gitterartigen Struktur aufgebracht oder eingebracht wird. Dieser Vorgang wird bevorzugt durch einen Reibauftrag des erwärmten und plastifizierten Thermoplastmaterials vorgenommen. Es wird somit auf die Oberfläche des Substrats ein Thermoplastmaterial aufgebracht, welches die elektrisch leitende Bahn verankert. Dabei ist es möglich, das Substrat selbst an seiner Oberfläche zu erwärmen oder auf eine Erwärmung/Plastifizierung der Oberfläche des Substrats zu verzichten. Somit können auch Substrate verwendet werden, welche bei den vorgesehenen Temperaturen nicht plastifizierbar sind, so dass auch Duroplaste oder andere Materialien für das Substrat verwendbar sind.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest auf den mit der Bahn zu versehenden Teil des Substrats eine Thermoplastschicht, bevorzugt in Form eines Schmelzklebers aufgebracht wird, welche nachfolgend zumindest im Bereich der zu erzeugenden Bahn zumindest auf Plastifizierungstemperatur erwärmt wird. Es ist somit möglich, das gesamte Substrat mit einer Thermoplastschicht zu versehen, so dass diese nicht in der Struktur der zu erzeugenden Leiterbahnen gefertigt werden muss, sondern das gesamte Substrat oder zumindest größere Flächenbereiche desselben mit der Thermoplastschicht versehen werden können. Hierdurch kann die Herstellung des Substrats in Abhängigkeit von dessen Geometrie erheblich vereinfacht werden. Es erfolgt dann ein gezieltes Einbetten eines metallischen Werkstoffs gleichzeitig oder direkt anschließend an die Erwärmung des Thermoplastmaterials auf die Plastifizierungstemperatur.
  • Hierbei kann erfindungsgemäß die Erwärmung durch eine externe Wärmequelle und/oder durch Kontaktieren mit einem erwärmten aufzubringenden metallischen Werkstoff erfolgen. Dabei erfolgt eine kurzzeitige Erwärmung der Thermoplastschicht im Bereich der zu erzeugenden Bahn und/oder des metallischen Werkstoffes (Draht, Streifen oder Ähnliches). Durch das gleichzeitige oder direkt nachfolgende Eindrücken des metallischen Werkstoffs ergibt sich eine Verankerung auf bzw. in bzw. mit dem Substrat. Auch hierbei kann der metallische Werkstoff, wie erwähnt, in Form eines Drahtes, Bandes, Flachmaterials oder eines vorgefertigten Gitterelements ausgebildet sein. Es ergeben sich somit vielfältige Abwandlungsmöglichkeiten, die an die jeweilige Struktur des Substrats in optimaler Weise anpassbar sind.
  • Besonders vorteilhaft ist es bei den zuletzt beschriebenen Verfahren, wenn das metallische Material in Form des erwähnten Gitterelements ausgebildet ist, da dieses zweidimensional oder dreidimensional vorgefertigt werden kann. Hierdurch können komplexe Strukturen, welche auch mit Anschlussbereichen oder Ähnlichem versehen werden können, mit dem Substrat verbunden werden. Dabei ist es auch möglich, bereits bei dem vorgefertigten zweidimensionalen oder dreidimensionalen gitterartigen oder komplexen Element mechanische Kontaktierungsstellen oder Ähnliches auszubilden, beispielsweise durch vorheriges Anbringen von Stiften, durch Ausstanzen von Ösen oder Ähnlichem. Weiterhin ist es möglich, unterschiedliche Flächenbereiche oder Breiten des Materials der elektrisch leitenden Bahn zu realisieren, um nachfolgend unterschiedliche elektrische, elektronische oder mechanische Bauelemente aufzubringen oder zu kontaktieren.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der die Bahn bildende Werkstoff drahtförmig, bandförmig, gitterartig und/oder streifenartig und/oder als zweidimensionales oder dreidimensionales Element ausgebildet wird und nachfolgend einseitig oder beidseitig beschichtet wird, wobei die Beschichtung bevorzugterweise durch Reibbeschichtung erfolgt. Die Beschichtung ist dabei bevorzugterweise aus einem thermoplastischen Material hergestellt oder umfasst ein Schmelzklebermaterial oder ein weiteres Klebematerial, welches bevorzugterweise aushärtbar ist, beispielsweise UV-aushärtbar. Somit wird der metallische Werkstoff, der die komplexen elektrisch leitenden Bahnen bilden soll, in seiner zweidimensionalen oder dreidimensionalen Struktur vorgefertigt und mit einer Beschichtung versehen. Auch dabei ist es möglich, Anschlussbereiche, Kontaktstellen oder Ähnliches vorab auszubilden. Nachfolgend wird bei dieser Verfahrensvariante der vorab beschichtete metallische Werkstoff auf das Substrat und/oder in die Oberfläche des Substrats aufgebracht bzw. eingebracht. Dabei wird das Beschichtungsmaterial vor oder während des Aufbringens bzw. Einbringens aktiviert, bevorzugt durch Erwärmung. Die Erwärmung erfolgt dabei insbesondere auf eine Plastifizierungstemperatur, bei welcher das Material der Beschichtung plastifiziert wird. Auch hierbei ist es bevorzugt möglich, die Erwärmung über eine Erwärmung des Substrats selbst (wobei die Wärmeenergie des Substrats dann auf die beschichtete metallische Werkstoffstruktur übertragen wird) oder durch eine externe Wärmequelle zu realisieren. Besonders bevorzugt ist dabei die Verwendung von Heißgas, Heizelementen, Wärmestrahlung, Induktion oder Laserstrahlung oder Reibungswärme.
  • Nachfolgend wird der metallische Werkstoff zusammen mit seiner auf Plastifizierungstemperatur erwärmten Beschichtung mit dem Substrat verbunden. Die Verbindung erfolgt bevorzugterweise durch Aufbringen oder unter Anwendung einer Anpresskraft.
  • Bei dieser Verfahrensausgestaltung kann das Beschichtungsmaterial des metallischen Werkstoffs zugleich als elektrische Isolierung verwendet werden, um die Oberfläche des so erzeugten elektrisch leitenden Bandes zu isolieren. Auch eine Isolierung gegen physikalische oder chemische Einflüsse ist dabei möglich.
  • Bei diesem Verfahren ist es erfindungsgemäß möglich, entweder ein fertiggestelltes, strukturiertes, elektrisch leitendes metallisches Element zu beschichten oder dieses aus einem vorab einseitig oder beidseitig beschichteten Blechmaterial auszustanzen oder auszuschneiden. Hierdurch ergeben sich unterschiedlichste Verfahrensabwandlungen, die der jeweiligen Struktur des fertigen Bauelements (Substrat, MID) in optimaler Weise angepasst werden können.
  • In günstiger Weiterbildung der beschriebenen Verfahren ist es möglich, den metallischen Werkstoff während und/oder nach Aufbringung oder Einbringung auf das Substrat bzw. in die Oberfläche des Substrats mit einer Isolierbeschichtung zu versehen, welche als zusätzliche Materialschicht und/oder durch das Material des Substrats und/oder durch das zum Aufbringen des metallischen Werkstoffs verwendete Material gebildet wird. Wie bereits erläutert, kann bei allen erfindungsgemäßen Verfahrensvarianten hierdurch eine elektrische Isolierung erfolgen und/oder ein Schutz gegen chemische oder physikalische Einwirkungen erzeugt werden.
  • Bei den beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin in vorteilhafter Weise möglich, den metallischen Werkstoff mit Kontaktbereichen zu versehen, beispielsweise in Form von Ösen und/oder vergrößerten Bereichen und/oder in Form zusätzlich eingebrachter oder befestigter Stifte oder Klemmen oder Ähnlichem, um eine nachfolgende elektrische Kontaktierung und/oder Anbringung weiterer Bauelemente zu ermöglichen.
  • Das Verbinden und/oder Kontaktieren von Anschlüssen elektrischer und/oder elektronischer Bauteile mit den erfindungsgemäß erzeugten elektrisch leitenden Bahnen (Leiterbahnen) kann auf unterschiedliche Art erfolgen, wobei nachfolgend einige Möglichkeiten erwähnt werden, die die Erfindung jedoch nicht beschränken:
    • – Mit einer sog. Klemmschneidverbindung, die möglicherweise erwärmt wird und dann in die Thermoplastschicht so eingedrückt wird, dass der Leiterbahndraht von der Klemmschneidverbindung eingeklemmt und kontaktiert wird. Die Klemme wird dann zusätzlich durch den wieder erstarrten Thermoplast fixiert.
    • – Erwärmen des Drahtanschlusses und Einsenken in die Thermoplastschicht, derart, dass der Draht die Leiterbahn berührt und kontaktiert.
    • – Legen von Drahtösen beim Aufbringen der Leiterbahndrähte und Einpressen der erwärmten Anschlussdrähte in die Drahtösen. Die mechanische Fixierung der Anschlussdrähte erfolgt über den erstarrenden Thermoplasten nach der Abkühlung.
    • – Bei der Verwendung von vorgefertigten Leiterbahngittern, die durch Stanzen oder Zuschneiden z. B. mit einem Laser hergestellt werden, können Anschlusslöcher für Drahtverbindungen vorgesehen werden, in die die Anschlussdrähte gesteckt werden.
    • – Durch normales Weichlöten oder die Verwendung von Leitklebern können Anschlussdrähte mit den Leiterbahnen verbunden werden.
  • Durch die vorbeschriebenen Verfahrensvarianten ergeben sich insbesondere folgende Vorteile:
    • – Manuelles, teilautomatisiertes oder vollautomatisiertes Herstellen, z. B. mit Robotern von beliebigen Losgrößen, ist mit diesem Verfahren wirtschaftlich möglich.
    • – Beliebige Leiterplattengeometrien, auch in 3D, sind wirtschaftlich herstellbar.
    • – Einfaches Ändern des Layouts durch manuelles oder robotergesteuertes Aufbringen von Leiterbahnen.
    • – Bei Verwendung der Klemmschneidverbindung oder der Drahtschlingen kann das Löten eingespart werden, da die Verbindung elektrisch kontaktiert und mechanisch durch den erstarrten Thermoplasten fixiert wird.
    • – Verbindungen zum Teil durch einfaches Erwärmen des Thermoplasten lösbar.
    • – Bei den Varianten mit zusätzlicher Schmelzkleberbeschichtung ist die Wahl des Leiterplattenmaterials nicht auf Thermoplaste beschränkt. Es kommen daher alle Materialien in Frage, auf denen Schmelzkleber eine ausreichende Haftung erzielen.
  • Als Materialien für das Substrat kommen insbesondere in Frage:
    Polypropylen (PP), Acrylnitryl-Butadienstyrol (ABS), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephtalat (PET), Polybutylenterephtalat (PBT), Polyamid (PA), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PES), Polyetherimid (PEI), Flüssigkristallpolymer (LCP).
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
  • 1 eine vereinfachte Darstellung einer Verfahrensvariante mit Erwärmung und Einbringung von flüssigem oder plastifiziertem Lotmaterial;
  • 2 eine Verfahrensvariante, ähnlich 1, mit Einbringen von pulverförmigem metallischem Material;
  • 3 eine Verfahrensvariante mit Eindrücken eines erwärmten Drahtes in das Substrat;
  • 4 eine vereinfachte Schnittansicht längs der Linie A-A von 3;
  • 5 eine Verfahrensvariante mit Auftragung von Leiterdrähten oder Leiterbahnen mit erwärmtem Thermoplastmaterial;
  • 6 eine Darstellung einer Verfahrensvariante mit einseitiger Beschichtung eines Leiterdrahtes;
  • 7 eine Verfahrensvariante mit Aufkleben eines einseitig beschichteten Leiterdrahtes gemäß 6;
  • 8 eine Darstellung der Ausbildung von Anschlussösen; und
  • 9 eine vereinfachte Darstellung mit Anbringung von Anschlussdrähten.
  • Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
  • Die 1 zeigt ein Substrat 1, welches aus einem thermoplastischen Material gefertigt ist. Mittels eines relativ zu dem Substrat 1 bewegten Erwärmungswerkzeugs 2 wird ein Teilbereich der Oberfläche des Substrats plastifiziert bzw. auf Erweichungstemperatur erwärmt. Mittels eines Rührelements 4 wird ein verflüssigtes oder stark erweichtes Lotmaterial (Lotdraht) 6 in die plastifizierte Oberfläche des Substrats 1 eingebracht.
  • Die 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei welcher die Oberfläche des Substrats 1 mittels eines Erwärmungswerkzeugs 2 plastifiziert bzw. auf Erweichungstemperatur erwärmt wird. Nachfolgend wird ein metallisches Pulver 7 (beispielsweise ein Kupferpulver) mittels eines Eindrückelements 5 in das plastifizierte Oberflächenmaterial des Substrats eingearbeitet. Das Eindrückwerkzeug 5 ist bevorzugterweise erwärmt.
  • Die 3 und 4 zeigen eine Verfahrensvariante, bei welcher zur Ausbildung einer Bahn 3 ein Draht 8 in die erwärmte und damit plastifizierte Oberfläche des Substrats eingedrückt wird. Hierzu ist eine Rolle oder Walze vorgesehen, welche ein Erwärmungswerkzeug 2 bildet und zugleich ein Eindrückelement 5 darstellt. Die 4 zeigt den Zustand, in welchem der Draht 8, der die Bahn 3 bildet, in die Oberfläche des Substrats 1 eingebracht und dort verankert ist.
  • Die 5 zeigt eine Ausgestaltungsvariante, bei welcher ein Thermoplastmaterial 9 in Form einer Thermoplastscheibe mittels einer Wärmequelle 11 erwärmt wird und durch eine Relativbewegung zu dem Substrat 1 Thermoplastmaterial 9 bzw. eine Thermoplastraupe auf die Oberfläche des Substrats 1 aufgedrückt, aufgerieben oder aufgequetscht wird. Ein Draht 8 wird von einer Drahtrolle 15 entnommen und mittels einer Drahtführung 14 auf die Oberfläche des Substrats 1 aufgebracht und in das plastifizierte Thermoplastmaterial 9 bzw. in die Thermoplastraupe eingedrückt.
  • Die 6 zeigt eine weitere Ausgestaltungsvariante, bei welcher ein Thermoplastmaterial 9 (Thermoplastscheibe) mittels einer Wärmequelle 11 erwärmt wird, um einen Draht 8 durch Aufquetschen des Thermoplastmaterials 9 einseitig zu beschichten.
  • Die 7 zeigt die Aufbringung des einseitig beschichteten Drahts 8 auf die Oberfläche des Substrats 1. Das Bezugszeichen 10 zeigt einen Schmelzkleber, der beispielsweise durch das Thermoplastmaterial 9 gebildet wird und durch die Wärmequelle 11 erwärmt wird, um die Bahn 3 auszubilden und mit dem Substrat 1 zu verbinden.
  • Die 8 zeigt eine Verfahrensvariante, bei welcher die aus einem Draht oder Band gefertigte Bahn 3 während der Aufbringung auf das Substrat 1 zu Anschlussösen 12 gelegt wird, so dass sich hierdurch Kontaktierungsbereiche für elektrische Anschlüsse oder Ähnliches ergeben.
  • Die 9 zeigt eine Ausgestaltungsvariante, bei welcher Stifte 13 mit der Bahn 3 kontaktiert werden, beispielsweise durch Einstecken in die in 8 gezeigten Ösen 12.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Substrat
    2
    Erwärmungswerkzeug
    3
    Bahn
    4
    Rührelement
    5
    Eindrückelement
    6
    Lotmaterial
    7
    Pulver
    8
    Draht
    9
    Thermoplastmaterial
    10
    Schmelzkleber
    11
    Wärmequelle
    12
    Öse
    13
    Stift
    14
    Drahtführung
    15
    Drahtrolle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19813323 C1 [0004]
    • EP 0040190 B1 [0005]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Aufbringung und/oder Einbringung zumindest einer aus einem metallischen Werkstoff gefertigten, elektrisch leitenden Bahn (3) auf ein Substrat (1) und/oder in die Oberfläche des Substrats (1), wobei das Substrat (1) zweidimensional oder dreidimensional ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) mittels eines Erwärmungswerkzeugs (2) zumindest im Bereich der Bahn (3) erwärmt wird, wobei das Erwärmungswerkzeug (2) mittels zumindest einer externen Wärmequelle und/oder durch Reibung mit dem Substrat (1) und/oder mit einem Reibelement erwärmt wird, und dass gleichzeitig oder direkt nachfolgend zumindest ein metallischer Werkstoff zur Bildung der Bahn (3) auf oder in das erwärmte Substrat (1) aufgebracht oder eingebracht wird, insbesondere mittels eines Rührelements (4) oder eines Eindrückelements (5).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff in flüssiger Form oder plastifizierter Form aufgebracht und/oder eingebracht wird, insbesondere in Form eines geschmolzenen Lotmaterials (6).
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff in pulverförmiger Form (7) aufgebracht und/oder eingebracht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff in Drahtform (8) oder Bandform oder in Form eines Flachmaterials aufgebracht wird.
  5. Verfahren zur Aufbringung und/oder Einbringung zumindest einer aus einem metallischen Werkstoff gefertigten, elektrisch leitenden Bahn (3) auf ein Substrat (1) und/oder in die Oberfläche des Substrats (1), wobei das Substrat (1) zweidimensional oder dreidimensional ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erwärmtes und/oder auf Plastifizierungstemperatur erwärmtes Thermoplastmaterial (9) bevorzugt in Form eines Schmelzklebers zumindest im Bereich der zu erzeugenden Bahn (3), bevorzugt in Form eines Streifens auf und/oder in das Substrat (1) aufgebracht und/oder eingebracht wird, und dass gleichzeitig oder direkt anschließend ein metallischer Werkstoff auf und/oder in das Thermoplastmaterial (9) aufgebracht und/oder eingebracht wird, wobei in bevorzugter Weiterbildung des Verfahrens der metallische Werkstoff bevorzugt in Form eines Drahtes (8) und/oder eines Bandes und/oder eines Flachmaterials und/oder eines Gittermaterials aufgebracht und/oder eingebracht wird.
  6. Verfahren zur Aufbringung und/oder Einbringung zumindest einer aus einem metallischen Werkstoff gefertigten, elektrisch leitenden Bahn (3) auf ein Substrat (1) und/oder in die Oberfläche des Substrats (1), wobei das Substrat (1) zweidimensional oder dreidimensional ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf den mit der Bahn (3) zu versehenden Teil des Substrats (1) eine Thermoplastschicht, bevorzugt in Form eines Schmelzklebers (10) aufgebracht wird, welche nachfolgend zumindest im Bereich der zu erzeugenden Bahn (3) zumindest auf Plastifizierungstemperatur und/oder Erweichungstemperatur erwärmt wird, wobei die Erwärmung durch eine externe Wärmequelle (11) und/oder durch Kontaktieren mit einem erwärmten, aufzubringenden metallischen Werkstoff erfolgt, und dass gleichzeitig und/oder direkt anschließend ein metallischer Werkstoff auf und/oder in das Thermoplastmaterial (9) aufgebracht und/oder eingebracht wird, wobei in bevorzugter Weiterbildung des Verfahrens der metallische Werkstoff bevorzugt in Form eines Drahtes (8) und/oder eines Bandes und/oder eines Flachmaterials und/oder eines Gittermaterials eingebracht wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Material in Form eines zweidimensionalen oder dreidimensionalen vorgefertigten Elements, bevorzugt in Form eines gitterartigen, bevorzugt aus einem Blechmaterial gestanzten Elements gefertigt und auf oder in das Substrat (1) aufgebracht oder eingebracht wird.
  8. Verfahren zur Aufbringung und/oder Einbringung zumindest einer aus einem metallischen Werkstoff gefertigten, elektrisch leitenden Bahn (3) auf ein Substrat (1) und/oder in die Oberfläche des Substrats (1), wobei das Substrat (1) zweidimensional oder dreidimensional ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der die Bahn (3) bildende Werkstoff drahtförmig, bandförmig, gitterartig und/oder streifenartig und/oder als zweidimensionales oder dreidimensionales Element ausgebildet wird und nachfolgend einseitig oder beidseitig, bevorzugt durch Reibbeschichten, beschichtet wird, wobei die Beschichtung aus einem thermoplastischen Material (9) oder aus einem Schmelzklebermaterial (10) oder aus einem Klebematerial gefertigt wird, wobei das Klebematerial bevorzugt aushärtbar ist, bevorzugt UV-aushärtbar ist, und dass der beschichtete metallische Werkstoff auf und/oder in das Substrat (1) aufgebracht und/oder eingebracht wird und dabei das Beschichtungsmaterial vor oder während des Aufbringens aktiviert wird, bevorzugt durch Erwärmung, insbesondere auf eine Plastifizierungstemperatur und/oder Erweichungstemperatur, wobei die Erwärmung bevorzugt über eine Erwärmung des Substrats (1) oder durch eine externe Wärmequelle (11), dabei bevorzugt mittels Heißgas, Heizelementen, Wärmestrahlung, Wasserstrahlung und/oder Reibungswärme erfolgt, und dass der metallische Werkstoff gleichzeitig oder direkt nachfolgend, insbesondere durch Aufbringen einer Anpresskraft mit dem Substrat (1) verbunden wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff vor, während und/oder nach der Aufbringung und/oder Einbringung auf und/oder in das Substrat (1) mit einer Isolierbeschichtung versehen wird, welche als zusätzliche Materialschicht und/oder durch das Material des Substrats (1) und/oder das zum Aufbringen des metallischen Werkstoffs verwendete Material gebildet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff mit Kontaktbereichen versehen wird, welche bevorzugt in Form von Ösen (12) und/oder vergrößerten Bereichen ausgebildet werden, und/oder dass zur Kontaktierung Stifte (13), Klemmen, Leitkleber und/oder Lötverbindungen verwendet werden.
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