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Verfahren zum Herstellen von elektrischen Bauelementen Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Bauelementen,
insbesondere Rotoren, mit in einem Isolator eingebetteten oder auf einer isolierenden
Oberfläche aufgebrachten elektrischen Leiterzügen.
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Es ist bereits bekannt, Stromkreise nach Art der gedruckten Schaltungen
dadurch herzustellen, daß auf einer Seite einer Metallfolie auf elektrolytischem
Weg ein dem Verlauf des gewünschten Stromkreises entsprechendes Metallrelief ausgebildet
wird, wobei aufgetragene Metallschicht und Metallfolie aus verschiedenen Metallen
bestehen. Bei diesem Verfahren wird sodann ein aushärtbares Isoliermaterial auf
das Metallrelief aufgebracht, wobei sich das reliefartige Stromkreismuster in das
Isolierstoffmaterial eindrückt und mit diesem verbindet. Anschließend wird die Metallfolie
mit einem Lösungsmittel entfernt, das weder das Metall des Stromkreismusters noch
den Isolierstoff angreift. Dieses Verfahren hat sich als außerordentlich aufwendig
erwiesen und ist seiner Kompliziertheit wegen für eine Massenfertigung wenig geignet.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Ausbildung eines Verfahrens
zum schnellen, billigen Herstellen von mechanisch und elektrisch relativ hoch belastbaren
elektrischen Bauelementen nach Art gedruckter Schaltungen. Die Verfahrenstechnik
soll hierbei so ausgebildet sein, daß sie sich organisch in übliche Massenproduktionsprozesse
eingliedern läßt.
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Erreicht wird dieses Ziel mit dem eingangs beschriebenen Verfahren,
bei dem gemäß der Erfindung die Leiterzüge in einer solchen Form vorgeformt werden,
daß die einzelnen Strombahnen zunächst durch Zonen verringerter Dicke des leitenden
Materials miteinander verbunden bleiben, daß sodann die vorgeformten Leiterzüge
mit dem verbindenden Netzwerk einseitig, zeitweise oder für dauernd, mit einer geeigneten
Trägerschicht verbunden werden und daß in einem darauf folgenden Verfahrensschritt
das Verbindungsnetzwerk zwischen den vorgefonnten Leiterzügen durch Wegätzen entfernt
wird.
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Zur besseren Veranschaulichung der Erfindung wird diese im nachfolgenden
am Beispiel der Fertigung von Rotoren für elektrische Motoren dargelegt, wobei wiederum
beispielshalber zum Vorformen der Leiterbahnen ein Prägevorgang benutzt wird.
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Fig. 1 ist eine teilweise schematische Grundrißdarstellung
eines teilweise ausgebildeten Rotors für einen elektrischen Scheibenmotor; F i
g. 2 ist eine teilweise Aufrißdarstellung eines Schnittes durch eine Scheibe
eines elektrisch leitenden Materials, das der Behandlung mit einem Prägestempel
ausgesetzt worden ist; F i g. 3 zeigt einen Schnitt entlang 3-3 in
F i g. 1
und stellt einen Ausschnitt des Rotors nach dem Prägevorgang dar;
F i g. 4 zeigt im Aufriß eine Teilansicht im Schnitt, und zwar nach einem
weiteren Verfahrensschritt zur Herstellung des Rotors; F i g. 5 und
6 sind gleichfalls Aufrißdarstellungen weiterer Verfahrenssehritte; F i
g. 7 und 8 sind Aufrißteilschnittansichten, welche im vergrößerten
Maßstab andere Ausführungsforinen darstellen.
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Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht ein nach dem Verfahren der
Erfindung hergestellter Rotor aus einer Mehrzahl von im wesentlichen radialen Rotorsegmenten
12 und 12', die anschließend aneinander so angeordnet sind, daß sich eine im wesentlichen
scheibenförmige Konfiguration ergibt. Jedes Segment 12 besitzt äußere und innere
Verbindungsabschnitte 13 und 14, welche üblicherweise, aber nicht notwendigerweise
mit öffnungen 23 und 24 versehen sind. In gleicher Weise ist auch das benachbarte
Segment 12' mit inneren und äußeren Verbindungsabschnitten 13' und 14', und
den Löchern 23' und 24' ausgestattet. Um Platz und Material zu sparen, sind
die
Verbindungsteile 14 des Segmentes 12 weniger weit zum Zentrum
des Rotors geführt als jene (14') des Segmentes 12'.
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Die Leiterkonfiguration nach F i g. 1 wird aus einem leitfähigen
Material 9, F i g. 2, geformt. Wird eine Scheibe eines solchen Materials
nach dem Verfahren der Erfindung bearbeitet, so entsteht daraus ein Rotor entsprechend
F i g. 1, dessen Leitersegmente als Relief über dem verdünnten Untergrund
des Ausgangsmaterials herausragen. In F i g. 1 ist 15 der die Leiterbahnen
verbindende Teil des Netzwerkes 18.
Auch die Orte der späteren Löcher
23, 23', 24 und 24' sind als Teil dieses Netzwerkes ausgebildet
und
bestehen aus verdünntem Material.
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Im dargestellten Beispiel wird die in F i g. 2 wiedergegebene
Verformung durch einen Prägevorgang bewirkt. Die gewünschte Materialverteilung nach
Fig. 1 kann jedoch auch im Druckguß oder anderen Gußverfahren, durch Abätzen
oder in anderer, bekanntgewordener Weise erzielt werden.
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Zum Prägen wird die Scheibe 9 aus leitfähigem Material, beispielsweise
aus Kupfer, in einer Presse dem Druck der Prägestempel 30, 30' ausgesetzt.
Hierbei drücken die erhabenen Stellen 30' des Prägewerkzeugoberteils
30 die Furchen 15 in die Scheibe 9.
Das so ausgebildete Relief
entspricht in seinen Konturen den Segmenten 12, 12', die sich erhaben gegenüber
dem verbindenden Netzwerk 18 abzeichnen. Dieses Netzwerk entspricht jenen
Zonen, die im fertigen Rotor keine elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
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Zwei der vorgeprägten Scheiben werden mit einander zugewendeten Oberflächen
an beiden Seiten eines Isolators 20 angeordnet. Hierbei werden die Segmente der
einzelnen Scheiben so zueinander orientiert, daß sich eine Vielzahl von Leiterpaaren
ergibt, die in einem späteren Arbeitsgang miteinander verbunden werden. Dieser Arbeitsgang
wie alle nachfolgenden Verfahrensschritte werden dadurch sehr erleichtert, daß die
geprägte Scheibe eine hohe mechanische Festigkeit aufweist, da die Leitersegmente
durch das Verbindungsnetz 18 miteinander verbunden sind.
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F i g. 4 zeigt die Anordnung zweier geprägter Scheiben, die
mit ihren Oberseiten dem Isolierstoff zugewendet sind, so daß sich an den Außenseiten
der aus den beiden Metallscheiben und der Isolierstoftscheibe 20 gebildeten Einheit
das Verbindungsnetz 18 befindet. Nach dem Verbinden der beiden Metallscheiben
mit der Isolierstoffscheibe wird das Verbindungsnetz 18 in an sich bekannter
Weise durch Ätzen entfernt. Anschließend werden die Leitersegmente der einen Seite
mit den entsprechenden Segmenten der anderen Seite elektrisch verbunden, um so die
erwünschte Leiterbahn auszubilden. Das kann beispielsweise dadurch bewirkt werden,
daß die Wandungen von Löchern 23, 23', 24, 24' in an sich bekannter Weise
metallisiert werden, wie dies in F i g. 6
dargestellt ist. Das aufgebrachte
Metall stellt den Kontakt zwischen den Verbindungsstücken 13, 13'
durch das
koaxiale Loch 23 in den zugeordneten Segmenten her. Die gleiche Technik kann
zur Verbindung der inneren Verbindungsabschnitte 14 und 14' angewendet werden.
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In einzelnen Fällen kann es sich als vorteilhaft erweisen, das Verbindungsnetz
18 schon vor dem endgültigen Zusammenbau zu entfernen. In diesem Fall kann
die geprägte Platte auf einem wieder entfernbaren Hilfsträger angebracht werden,
beispielsweise mit diesem verklebt werden um so die für den Zusammenbau erforderliche
mechanische Festigkeit zu erzielen. Diese beispielsweise Ausführungsform der Erfindung
ist in Fig. 7 dargestellt. Hierbei ist 32
der mit einer Klebschicht
versehene Hilfsträger.
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Es hat sich gezeigt, daß unter Umständen beim Abätzen des Verbindungsnetzes
18 das Ätzmittel an einzelnen Stellen bereits die Furchen 15 freilegt,
ehe das ganze Netz 18 abgebaut ist. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden,
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die gefurchte Oberfläche oder die ganze die
Furchen aufweisende Fläche der geprägten Platte mit Ätzschutzschicht, beispielsweise
einem Acrylharz, abzudecken. Diese Schicht kann beispielsweise aufgesprüht werden.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die in F i
g. 8 dargestellt ist, werden zwei vor7 geformte Platten derart mit einem
Isolierträger ver-, bunden (20), daß die erhabenen Oberflächen von 12
und
1V nach außen liegen. Das Verbindungsnetz 18
wird dann in einem anschließenden
Herstellschritt durch Ätzen entfernt. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
die erhabenen Flächen 12 und Ü' mit einer gegenüber dem Ätzmittel widerstandsfähigen
Schicht 33 abzudecken.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, nicht alle durch Prägung herzustellenden
Verformungen in einem Arbeitsgang vorzunehmen, sondern schrittweise vorzugehen,
also in aufeinanderfolgenden Schritten begrenzte Bezirke zu verformen.