EP1302566B1 - Production of a metallically conductive surface region on an oxidised Al-Mg alloy - Google Patents

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EP1302566B1
EP1302566B1 EP01124437A EP01124437A EP1302566B1 EP 1302566 B1 EP1302566 B1 EP 1302566B1 EP 01124437 A EP01124437 A EP 01124437A EP 01124437 A EP01124437 A EP 01124437A EP 1302566 B1 EP1302566 B1 EP 1302566B1
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laser
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lacquer
substance
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Franz Oberflaechentechnik GmbH and Co KG
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Definitions

  • This surface is then treated on the drawn-in frame 2 and support domes 3 with a commercial Nd: YAG laser.
  • This laser is Q-switched.
  • the lines 2 and surfaces 3 shown in the figure are traced twice, with strictly speaking being set point to point.
  • the point spacing, the point size and the energy per point can be determined empirically in such a way that on the one hand there is a continuous path and on the other hand a sufficient path width.
  • the web width should not be too small to optimize the electrical contact resistance to the other housing part.
  • the web width should not be too large and be completely covered by the adhesive bead applied later. It is 1 mm here.
  • the energy input per shot should not be set unnecessarily high in order to avoid excessive heating at greater depths. The energy per shot can be reduced even further by double bombardment. 20 W / mm 2 are used here per shot.

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Abstract

A metallic conducting surface region (2,3) is formed in the oxidized and/or phosphated surface (1) of an alloy containing Al and/or Mg. The surface region is subjected to laser radiation in order to remove the oxide/phosphate layer. The exposed region is then coated with a metallic conducting substance. The surface is artificially oxidized. The coating substance is e.g. a silicone adhesive or an acryl resin based adhesive.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Remetallisierung oxidierter und/oder phosphatierter Oberflächen auf Al- und Mg-Legierungen. Da Al und Mg in der technischen Praxis nie als reine Elemente auftreten, wird in dieser Anmeldung grundsätzlich von Legierungen gesprochen. Damit sind natürlich auch Legierungen gemeint, in denen eines der beiden Metalle praktisch ausschließlich auftritt.The present invention relates to the remetallization of oxidized and / or phosphated surfaces on Al and Mg alloys. Since Al and Mg in the Technical practice will never appear as pure elements in this application basically spoken of alloys. Of course, this also includes alloys meant in which one of the two metals occurs almost exclusively.

Bei Al, Mg und im allgemeinen auch bei ihren Legierungen handelt es sich um leicht oxidierende Materialien, auf denen sich schnell Phosphatschicht mit eingelagerten Oxiden bilden. Mit Oxidation wird hierbei im chemischen Sinn jede Reaktion unter Erhöhung des Oxidationszustands durch Valenzelektronenentnahme verstanden, insbesondere die Reaktion mit Sauerstoff. Dabei kann es sich um oxidierte Oberflächen handeln, die unbeabsichtigterweise durch Kontakt mit Luft oder anderen oxidierenden Substanzen entstanden sind - die Erfindung bezieht sich jedoch auf die Remetallisierung von aus technischen Gründen absichtlich oxidierten und/oder phosphatierten Oberflächen, wie sie dem Fachmann aus verschiedenen Anwendungen bekannt sind.Al, Mg and generally also their alloys are light oxidizing materials, on which phosphate layers quickly become embedded Form oxides. With oxidation, every reaction is eliminated in the chemical sense Understanding the increase in the oxidation state through valence electron removal especially the reaction with oxygen. It can be oxidized Surfaces act inadvertently through contact with air or others oxidizing substances have arisen - however, the invention relates to Remetallization of intentionally oxidized and / or for technical reasons phosphated surfaces, as they are known to the expert from various Applications are known.

Häufig ist es erwünscht, nach der Oxidation/Phosphatierung auf solchen Oberflächen elektrisch leitfähige Bereiche zu erzeugen, insbesondere um eine elektrische Verbindung mit dem darunterliegenden Legierungsvolumen herzustellen. Die Erfindung bezieht sich dabei auch auf den Fall, bei dem die Oxid-/Phosphatschicht aus anderen als elektrischen Gründen bis auf die darunterliegende Metalllegierung abgetragen werden soll, jedoch auch eine faktisch metallisch leitfähige Oberfläche entsteht. It is often desirable after oxidation / phosphating on such surfaces to produce electrically conductive areas, in particular around an electrical Connect to the underlying alloy volume. The The invention also relates to the case in which the oxide / phosphate layer for reasons other than electrical, except for the underlying metal alloy to be removed, but also a de facto metallic conductive surface arises.

Die DE 198 51 278 A zeigt die Laserbehandlung von Leichtmetalllegierungen, die zuvor lackiert wurden. Die erfassten Oberflächenbereiche können mit einer Silber oder Kupfer enthaltenden Silikonpaste beschichtet werden.DE 198 51 278 A shows the laser treatment of light metal alloys were previously painted. The captured surface areas can be marked with a silver or copper-containing silicone paste.

Die GB 2 087 928 A zeigt die Markierung von anodisiertem Aluminium durch ein Beschreiben mit einem YAG-Laser.GB 2 087 928 A shows the marking of anodized aluminum by a Write with a YAG laser.

Die US 5,792,335 A zeigt eine Anodisierung von Magnesiumlegierungen, wobei neben einer Oxidation auch eine Phosphatierung stattfinden kann. Es wird eine besondere Korrosionsbeständigkeit und mechanische Festigkeit herausgestellt.US 5,792,335 A shows an anodization of magnesium alloys, wherein in addition to oxidation, phosphating can also take place. It will be one special corrosion resistance and mechanical strength.

Die WO 99 02 759 A zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Druckplatten für die Lithographie durch elektrolytische Abscheidung von Kupfer. Dazu werden anodisierte Aluminiumplatten mit einem YAG-Laser bestrahlt, und zwar vorzugsweise in dem Elektrolyten.WO 99 02 759 A shows a method for producing printing plates for the Lithography using electrodeposition of copper. To do this, anodized Aluminum plates irradiated with a YAG laser, preferably in that Electrolyte.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde auf oxidierten und/oder phosphatierten Oberflächen von Al- und/oder Mg-Legierungen gut metallisch leitfähige Oberflächenbereiche zu erzeugen.The invention is based on the technical problem of oxidized and / or phosphated surfaces of Al and / or Mg alloys well metallic to produce conductive surface areas.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen eines metallisch leitfähigen Oberflächenbereichs in einer durch Anodisierung oxidierten und/oder phosphatierten Oberfläche einer Legierung, die Al und/oder Mg enthält, bei dem der Oberflächenbereich mit einem Laser beschossen wird, um die Oxid-/Phosphatschicht abzutragen, und der Bereich danach mit einer metallisch leitfähigen Substanz bedeckt wird, die beim Auftragen auf den Bereich so fließfähig ist, dass sie sich der Oberflächenkontur des Bereichs gut anpassen kann.According to the invention, this problem is solved by a method for generating a metallic conductive surface area in anodized oxidized and / or phosphated surface of an alloy containing Al and / or Mg contains, in which the surface area is bombarded with a laser to the Remove oxide / phosphate layer, and then the area with a metallic conductive substance is covered, which is so flowable when applied to the area is that it can adapt well to the surface contour of the area.

Die Begriffe "oxidierte Oberfläche" und "phosphatierte Oberfläche" meinen hier nicht nur Oberflächen mit einer Bedeckung aus den reinen Oxiden oder Phosphaten der betreffenden Legierung. In der Schicht können auch andere Substanzen mitenthalten sein, die bei vorherigen beabsichtigten oder unbeabsichtigten Reaktionen mit entstanden sind. Außerdem kann die Oberfläche zusätzlich mit anderen Schichten bedeckt sein, die mit entfernt werden müssen. Insbesondere richtet sich die Erfindung auch auf Oberflächen, auf denen Mischungen aus Oxiden und Phosphaten vorliegen, beispielsweise auf Oberflächen mit Phosphatschichten mit eingelagerten Oxiden.The terms "oxidized surface" and "phosphated surface" do not mean here only surfaces covered with pure oxides or phosphates Alloy concerned. Other substances can also be contained in the layer be involved in previous intended or unintended reactions have arisen. The surface can also be coated with other layers be covered, which must be removed with. In particular, the Invention also on surfaces on which mixtures of oxides and phosphates are present, for example on surfaces with phosphate layers embedded Oxides.

Zunächst wurde davon ausgegangen, dass Vorbedingung für eine metallisch leitfähige Oberfläche mit entsprechend gutem elektrischen Kontaktwiderstand eine rückstandsfreie Beseitigung der Oxide und Phosphate sowie eventuell anderer Substanzen ohne gleichzeitige Neuentstehung von Oxiden oder anderen nichtleitenden Substanzen ist. In diesem Zusammenhang wurden Verfahren, bei denen der behandelte Gegenstand nennenswert erwärmt wird, als wenig erfolgversprechend angesehen. First, it was assumed that the precondition for a metallic conductive surface with a correspondingly good electrical contact resistance residue-free removal of oxides and phosphates and possibly others Substances without the simultaneous formation of oxides or others non-conductive substances. In this context, procedures were carried out at to whom the treated object is heated appreciably, as little viewed promisingly.

Das chemische Auflösen der die Oberfläche bedeckenden Schichten hat den Nachteil, dass die betreffenden Prozesse im allgemeinen sehr spezifisch sind und bei Vermengung oder Bedeckung der Oberflächenschicht mit verschiedenen anderen Substanzen häufig Probleme entstehen. Insoweit müssen dabei für die verschiedensten Anwendungsfälle unterschiedliche, teils gestufte Verfahren entwickelt werden.The chemical dissolution of the layers covering the surface has the Disadvantage that the processes in question are generally very specific and when mixing or covering the surface layer with various other substances often cause problems. To that extent Different, partly staged processes for the most diverse applications be developed.

Eine gute Möglichkeit wurde in der mechanischen Entfernung durch Fräsen, Schleifen, mit Partikeln Bestrahlen und dergleichen gesehen. Diese Verfahren lassen sich bei entsprechend feinem Werkzeug auch durchaus in für elektrische Kontakte ausreichender Weise lokalisieren. Da die abzutragenden Schichten relativ dünn sind, handelt es sich auch um schonende Prozesse, bei denen das Werkstück nicht zu stark erwärmt wird.A good way was in mechanical removal by milling, Grinding, seen with particles and the like. This procedure with a correspondingly fine tool, they can also be used for electrical Localize contacts adequately. Because the layers to be removed are relatively thin, they are also gentle processes in which the Workpiece is not heated too much.

Überraschenderweise hat sich bei Versuchen jedoch herausgestellt, dass die besten Ergebnisse mit einem Laserbeschuss der Oberfläche erzielt werden, bei denen die die Oberfläche bedeckenden Schichten entweder verdampfen, durch Verdampfen anderer Substanzen mitgerissen werden oder durch die extrem schnelle lokale Erwärmung durch thermische Expansion weggerissen werden. Dabei können auch über den Oxid-/Phosphatschichten liegende andere Schichten mitgerissen werden und werden in einem Arbeitsgang abgetragen. Erstaunlicherweise lassen sich dabei Parameter einstellen, bei denen einerseits eine rückstandsfreie Beseitigung der Oberflächenschichten möglich ist, andererseits eine so geringe Energieeinkopplung entsteht, dass das Werkstück die betroffene Stelle sofort wieder kühlt, so dass sich auch in Sauerstoff enthaltender Umgebung, z.B. Luftatmosphäre, keine nennenswerten neuen Phosphatschichten mit eingelagerten Oxiden bilden. Das gilt jedenfalls für den Zeitpunkt des Laserbeschusses an sich. Wichtig ist es jedoch, den behandelten Oberflächenbereich wieder mit einer die remetallisierte Fläche abschließenden Schicht zu bedecken, um eine langsame Neuoxidation zu verhindern.Surprisingly, however, tests have shown that the best results can be achieved with a laser bombardment of the surface to which the layers covering the surface either evaporate Vaporizing other substances or being carried away by the extreme rapid local heating can be torn away by thermal expansion. Other layers lying over the oxide / phosphate layers can also be used are carried away and removed in one operation. Amazingly, parameters can be set in which, on the one hand, a residue-free removal of the surface layers is possible, on the other hand Energy coupling is so low that the workpiece is affected Immediately cool again, so that even in an oxygen-containing environment, e.g. Air atmosphere, no significant new phosphate layers form with embedded oxides. In any case, this applies to the time of laser bombardment per se. It is important, however, the treated surface area again with a layer covering the remetallized surface, to prevent slow reoxidation.

Dazu ist erfindungsgemäß eine fließfähige Substanz vorgesehen, die in fließfähigem Zustand aufgetragen wird und sich der Oberflächenkontur so gut anpasst, dass eine vollständige Anlage und ein dementsprechender Schutz möglich ist. Es kann eine Substanz gewählt werden, die nach dem Auftragen aushärtet oder zumindest viskoser wird. Zumindest im endgültigen, d.h. gegebenenfalls gehärteten Zustand muss die Substanz selbst eine metallische Leitfähigkeit zeigen, weil sie anstelle der eigentlichen Legierungsoberfläche die Rolle der metallisch leitfähigen Oberfläche übernimmt.For this purpose, according to the invention, a flowable substance is provided which is flowable Condition is applied and the surface contour adapts so well, that a complete system and corresponding protection is possible is. A substance can be chosen that hardens after application or at least becomes more viscous. At least in the final, i.e. possibly hardened state, the substance itself has a metallic conductivity show because they have the role instead of the actual alloy surface the metallic conductive surface takes over.

Insgesamt lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren überraschend gute und für praktische Anwendungen völlig ausreichende Werte des Kontaktwiderstands von beispielsweise 0,5-2,5 mΩ/mm2 erzielen. Dabei hat das Laserverfahren den Vorteil, in sehr kurzer Zeit auch komplizierte Flächenformen oder Bahnen auf der Oberfläche abfahren zu können. Auch können dreidimensional kompliziert gestaltete Oberflächen gut behandelt werden. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass sich mit dem infolge der kurzen Bearbeitungszeit hohen Durchsatz bei größeren Stückzahlen letztlich sehr viel kostengünstigere Bearbeitungsprozesse erzielen lassen als bei mechanisch abtragenden Verfahren.Overall, surprisingly good values of the contact resistance of, for example, 0.5-2.5 mΩ / mm 2 can be achieved with the method according to the invention and completely sufficient for practical applications. The laser process has the advantage of being able to run even complex surface shapes or tracks on the surface in a very short time. Surfaces that are three-dimensionally complex can also be treated well. In particular, it has been found that the high throughput due to the short processing time in the case of larger quantities can ultimately result in much more cost-effective processing processes than in the case of mechanical removal processes.

Überraschend war dabei auch, dass die für elektrische Kontakte notwendigen Flächenbereiche mit der an sich speziell für mikroskopische Prozesse entwickelten Lasertechnik in vernünftigen Zeiten durch Aneinanderreihung von Einzelbeschüssen oder Verfahren eines kontinuierlichen Laserbeschusses abgedeckt werden können, eben weil, wie bereits ausgeführt, pro Flächeneinheit nur vergleichsweise geringe Energiemengen eingekoppelt werden müssen.It was also surprising that those necessary for electrical contacts Area areas with the specifically developed for microscopic processes Laser technology in reasonable times by lining up individual shots or method of continuous laser bombardment just because, as already stated, only per unit area comparatively small amounts of energy have to be injected.

Wie bereits festgestellt, richtet sich die Erfindung bevorzugt auf technische Oxidschichten und/oder Phosphatschichten auf Al- oder Mg-Legierungen. Insbesondere kommen dabei anodisierte Oberflächen in Betracht.As already stated, the invention is preferably aimed at technical ones Oxide layers and / or phosphate layers on Al or Mg alloys. Anodized surfaces are particularly suitable.

Damit betrifft die Erfindung beispielsweise die Entfernung von Eloxalschichten auf Al-Legierungen. Ein besonderes Leistungsmerkmal der Erfindung liegt jedoch daran, dass auch Legierungen mit relevantem Mg-Anteil remetallisiert werden können. Daher richtet sich die Erfindung bevorzugt auf Legierungen mit einem Mg-Gehalt von zumindest 2 Gew.-%, insbesondere auch zumindest 10, 30 oder auch 40 Gew.-% Mg. Das sind insbesondere die Legierungen AZ91 und AM50 mit jeweils etwa 90 Gew.-% Mg. The invention thus relates, for example, to the removal of anodized layers on Al alloys. A special feature of the invention lies, however the fact that alloys with a relevant Mg content also remetalate can be. Therefore, the invention is preferably directed to alloys a Mg content of at least 2% by weight, in particular also at least 10, 30 or 40% by weight of Mg. These are in particular the AZ91 alloys and AM50, each with about 90 wt.% Mg.

Als metallisch leitfähige, fließfähige Substanz kommen insbesondere aushärtende Materialien aus Kunststoffbasis in Betracht, die metallisch leitfähige Partikel enthalten, also in der Matrix im allgemeinen nicht leitfähig sind. Dies können elektrisch leitfähige Klebstoffe sein, beispielsweise Silikonkleber. Die metallischen Partikel in dem fließfähigen Material können etwa aus Ag oder Cu bestehen. Eine bevorzugte Wahl ist Silikonkleber, der Ag-beschichtete Cu-Partikel enthält. Die Silberbeschichtung sorgt für eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit, wobei die höheren Kosten einen relevanten Silberanteil aufweisender Klebstoffe vermieden werden können.In particular, hardening agents come as the metallic, flowable substance Plastic-based materials are considered, the metallic conductive particles included, i.e. are generally not conductive in the matrix. You can be electrically conductive adhesives, for example silicone adhesives. The metallic Particles in the flowable material can consist of Ag or Cu, for example. A preferred choice is silicone adhesive, the Ag-coated Cu particle contains. The silver coating ensures very good electrical conductivity, the higher cost of a relevant silver content of adhesives can be avoided.

Ein besonderer Aspekt der Erfindung liegt in dem zusätzlichen Aufbringen einer Lackschicht auf die Oberfläche - mit eventuell dazwischenliegenden zusätzlichen Schichten - bevor der Laserbeschuss erfolgt. Vor allem von organischen Materialien und Lacken wurde zwar zunächst vermutet, dass sich durch die thermische Energieeinkopplung durch den Laser hervorgerufene Crack- und Polymerisationsprozesse, die zu äußerst widerstandsfähigen isolierenden Belägen führen können, nicht vermeiden lassen. Tatsächlich lassen sich aber sehr gute Ergebnisse mit niedrigen Kontaktwiderständen realisieren.A special aspect of the invention is the additional application of a Paint layer on the surface - with any additional intermediate Layers - before laser bombardment occurs. Especially organic Materials and paints were initially suspected of being affected by the Thermal energy coupling caused by the laser cracking and Polymerization processes leading to extremely resistant insulating coatings can lead, not let avoid. In fact, however, can be very Realize good results with low contact resistances.

Andererseits hat die Lackschicht primär den Vorteil, die Schichten beim Laserbeschuss zu stabilisieren und in manchen Fällen unvermeidliche Risse in den Schichten an den Rändern des remetallisierten Bereichs zu verhindern oder zumindest abzudecken. Dadurch kann zusammen mit der Versieglung durch das fließfähige Material erreicht werden, dass die Al- oder Mg-Legierung schlussendlich vollständig gekapselt ist.On the other hand, the varnish layer has the primary advantage that the layers when Stabilize laser bombardment and in some cases inevitable cracks in to prevent the layers on the edges of the remetallized area or at least cover it. This can together with the sealing can be achieved through the flowable material that the Al or Mg alloy is finally completely encapsulated.

Mit dem Begriff "Lack" ist dabei jedes haftende und in aufgetragenem Zustand geringfügig elastische Material umfasst, das die oben beschriebene Funktion erfüllt. Besonders bewährt haben sich Wasserlacke, speziell solche auf Acrylharzbasis.With the term "lacquer" each is adhesive and applied Slightly elastic material that performs the function described above Fulfills. Water-based paints, especially those based on acrylic resin, have proven particularly useful.

Möglich sind aber auch kathodische Tauchlackierungen (KTL-Lacke) oder elektrophoretische Lackschichten. However, cathodic dip coating (KTL coating) or electrophoretic are also possible Paint layers.

Diese Lackschichten können ohne weiteres flächig auf die Oberfläche aufgebracht werden. In den Bereichen außerhalb der Randzone zum remetallisierten Bereich, in dem sie im Sinn der Erfindung eigentlich nicht benötigt werden, bilden sie dann eine zusätzliche Schutzschicht für die Legierung oder helfen bei der Einfärbung der Oberfläche. Damit können die technischen Beschränkungen bei der Färbung von Schichten auf Al- und Mg-Legierungen umgangen werden, indem ein entsprechend gefärbter Lack Verwendung findet.These layers of paint can be easily applied to the surface become. In the areas outside the edge zone for remetallized Area in which they are actually not needed in the sense of the invention they then add an additional protective layer for the alloy or help the coloring of the surface. This can remove the technical limitations are avoided when coloring layers on Al and Mg alloys, by using a suitably colored lacquer.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung werden die zu remetallisierenden Oberflächenbereiche zweifach oder mehrfach nacheinander mit dem Laser beschossen, wobei zwischendurch etwas Zeit vergeht, in der beispielsweise andere Oberflächenbereiche beschossen werden können. Dadurch lässt sich der Energieeintrag pro Schuss kleinhalten und damit eine zu große Erwärmung verhindern, während letztlich doch eine vollständige Beseitigung der Schichten möglich ist. Vorzugsweise werden die zu remetallisierenden Oberflächenbereiche zweifach beschossen.According to another aspect of the invention, those to be remetallized Surface areas twice or more in succession with the Bombarding the laser, with some time passing in between, for example other surface areas can be bombarded. This leaves the energy input per shot is kept small and therefore excessive heating prevent while ultimately eliminating completely Layers is possible. The surface areas to be remetalized are preferred bombarded twice.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass es trotz der Energieeinkopplung durch den Laser nicht notwendig ist - allerdings auch nicht ausgeschlossen ist - in Inertgasatmosphären zu arbeiten. Vielmehr kann eine Laservorrichtung in gewöhnlicher Raumluftatmosphäre oder eine andere Arbeitsumgebung unter Anwesenheit oxidierender Substanzen benutzt werden. Abhängig von der Oxidationsneigung der Umgebung ist dabei der maximale zeitliche Abstand zur Beschichtung mit der fließfähigen, leitfähigen Substanz zu wählen. Bei Luftatmosphäre können dabei zwischen dem Laserbeschuss und der nachfolgenden Beschichtung durchaus einige Stunden oder Tage, abhängig von Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit, vergehen.A particular advantage of the invention is that it is despite the energy coupling by the laser is not necessary - but also not excluded is - to work in an inert gas atmosphere. Rather, a laser device in an ordinary atmosphere or other work environment be used in the presence of oxidizing substances. Dependent the maximum time interval is from the tendency of the environment to oxidize to choose for coating with the flowable, conductive substance. In an air atmosphere, you can choose between the laser bombardment and the subsequent one Coating quite a few hours or days, depending on Ambient temperature and humidity pass.

Der Lasertyp ist grundsätzlich offen. Bewährt haben sich jedoch Infrarotlaser und insbesondere Nd-aktivierte Yttrium-Aluminium-Granat-Laser (Nd:YAG). Typische Leistungsdichten beim Laserbeschuss liegen im Bereich von 8W/mm2 bis 70W/mm2, vorzugsweise zwischen 8W/mm2 und 40W/mm2. The laser type is basically open. However, infrared lasers and in particular Nd-activated yttrium aluminum garnet lasers (Nd: YAG) have proven successful. Typical power densities in laser bombardment are in the range from 8W / mm 2 to 70W / mm 2 , preferably between 8W / mm 2 and 40W / mm 2 .

Als Laser kommt beispielsweise ein kommerzieller Nd:YAG des Typs Baasel "Star Mark" in Betracht. Typische Vorschubgeschwindigkeiten liegen zwischen 100 und 500 mm/Sek., vorzugsweise zwischen 200 und 400 mm/Sek. Dabei können Wiederholfrequenzen der Blitzlampe und damit der Laserpulse von 1 - 5 kHz, vorzugsweise 2 - 4 kHz erreicht werden. Hierbei kann ein Blitzlampenstrom von 10 - 30 A bei 380 V geeignet sein.A laser, for example, is a commercial Nd: YAG of the Baasel type "Star Mark" into consideration. Typical feed speeds are between 100 and 500 mm / sec., Preferably between 200 and 400 mm / sec. there can repeat frequencies of the flash lamp and thus the laser pulses from 1 - 5 kHz, preferably 2-4 kHz can be achieved. Here, a flash lamp current from 10 - 30 A at 380 V.

Ein besonders wichtiges Einsatzgebiet der Erfindung liegt bei Gehäusen und Gehäuseteilen von elektrischen oder elektronischen Geräten, die in jüngster Zeit aus Gewichtsgründen zunehmend aus Al- und insbesondere auch aus Mg-Legierungen hergestellt werden. Solche Gehäuse müssen wegen der Abschirmung elektromagnetischer Störstrahlung und/oder zur Erdung aus Sicherheitsgründen elektrisch kontaktiert oder elektrisch leitend mit anderen Teilen verbunden werden. Dazu kann auch die leitfähige Substanz, beispielsweise der erwähnte Silikonkleber mit silberbeschichteten Kupferpartikeln, als Klebstoff oder Dichtmittel Verwendung finden. Vor allem bei mobilen elektronischen Geräten stellen sich solche Probleme, weil hier aus Gewichtsgründen besonders häufig die hier betrachteten Legierungen verwendet werden. Wichtigstes Beispiel sind Mobiltelefone.A particularly important area of application of the invention is in housings and Housing parts of electrical or electronic devices, the most recent Time due to weight reasons increasingly from Al and especially also from Mg alloys getting produced. Such housings have to be shielded electromagnetic interference and / or for grounding for safety reasons electrically contacted or electrically connected to other parts become. The conductive substance, for example the mentioned silicone adhesive with silver-coated copper particles, as an adhesive or sealants are used. Especially with mobile electronic devices such problems arise because here for weight reasons especially the alloys considered here are frequently used. Most important example are mobile phones.

Als Beispiel kann ein in der beiliegenden Figur dargestelltes Druckgussteil aus der Mg-Legierung AZ91 dienen. Es handelt sich dabei um ein Rahmenteil 1 (sog. Chassis) eines Mobiltelefongehäuses. Dieses Rahmenteil 1 soll an den in den Figuren eingezeichneten Linien 2 mit anderen metallischen oder metallisch beschichteten Gehäuseteilen verklebt werden. Dabei ist zum einen wesentlich, dass das Mg-Druckgußrahmenteil 1 eine gute Oberflächendauerhaftigkeit bei hochwertigem Erscheinungsbild bietet. Durch den häufigen Handkontakt und die dadurch gegebene gleichzeitige Einwirkung von Salzen, schwachen Säuren und Feuchtigkeit, sowie durch Witterungseinflüsse und andere Gegebenheiten beim jahrelangen Gebrauch, kann die Außenoberfläche bei unzureichender Beschichtung unansehnlich werden. Die Innenoberfläche könnte wiederum bei Korrosion zur Partikelerzeugung und damit zu dem Ausfall elektronischer Bauteile führen. As an example, a die cast part shown in the attached figure can be made from serve the magnesium alloy AZ91. It is a frame part 1 (so-called chassis) of a mobile phone housing. This frame part 1 is to the in lines 2 drawn in the figures with other metallic or metallic coated housing parts are glued. On the one hand, it is essential that the Mg die-cast frame part 1 has a good surface durability offers high-quality appearance. Through frequent hand contact and the simultaneous exposure to salts and weak acids and moisture, as well as weather conditions and other conditions with years of use, the outer surface can with insufficient coating become unsightly. The inner surface could turn at Corrosion for particle generation and thus failure of electronic components to lead.

Bei der Verklebung ist außerdem wichtig, dass die verklebten Teile elektrisch gut leitfähig miteinander verbunden werden, um eine elektromagnetische Abschirmung des Mobiltelefons herzustellen. Insgesamt muss also eine stabile Beschichtung des Mg-Druckgußteils 1 gleichzeitig eine gute elektrische Oberflächenleitfähigkeit der für die Verklebung herangezogenen Oberflächenbereiche 2 ermöglichen. Dies gilt auch für Flächenteile der eingezeichneten Auflagedome 3 für eine Leiterplatte des Mobiltelefons, die wegen der notwendigen Masseverbindung ebenfalls leitfähig werden. Weitere Details des Rahmenteils 1 sind für das Verständnis der Erfindung ohne Belang.When gluing it is also important that the glued parts are electrical well connected to each other to form an electromagnetic shield of the mobile phone. So overall, a stable one Coating of the magnesium die-cast part 1 also has good electrical surface conductivity the surface areas used for the bonding 2 enable. This also applies to parts of the surface of the support domes shown 3 for a circuit board of the mobile phone, because of the necessary Earth connection also become conductive. Further details of the frame part 1 are irrelevant to the understanding of the invention.

Das Rahmenteil 1 ist dabei mit einer kommerziellen "ANOMAG"-Schicht, nämlich einer anodischen Oxidations-/Phosphotierungsschicht von etwa 3-5µm Stärke beschichtet, die kommerziell von der Firma Magnesium Technology Licensing Limited (Auckland, Neuseeland) und deren Vertragspartnern angeboten wird. Es handelt sich genau genommen um eine mit eingelagerten Oxiden versehene Phosphatschicht auf dem Magnesiumlegierungssubstrat.The frame part 1 is with a commercial "ANOMAG" layer, namely an anodic oxidation / phosphotation layer of about 3-5µm Starch coated, commercially available from Magnesium Technology Licensing Limited (Auckland, New Zealand) and its contractual partners becomes. Strictly speaking, it is one with embedded oxides provided phosphate layer on the magnesium alloy substrate.

Die ANOMAG-Schicht wird vor der Laserbehandlung mit einem Acrylharz-Wasserlack abgedeckt, um die Kapselung der Oberfläche und auch ihr Erscheinungsbild zu verbessern. Der Laserbeschuß erfolgt im übrigen bei Normalatmosphäre und Zimmertemperatur.The ANOMAG layer is coated with an acrylic resin water-based paint before laser treatment covered to encapsulate the surface and also its appearance to improve. The laser bombardment is carried out in a normal atmosphere and room temperature.

Diese Oberfläche wird daraufhin an den eingezeichneten Rahmen 2 und Auflagedomen 3 mit einem kommerziellen Nd:YAG-Laser behandelt. Dieser Laser ist gütegeschaltet. Es erfolgt ein zweifaches Nachfahren der in der Figur dargestellten Linien 2 und Flächen 3, wobei genau genommen Punkt an Punkt gesetzt wird. Empirisch können der Punktabstand, die Punktgröße und die Energie pro Punkt so ermittelt werden, dass sich einerseits eine durchgehende Bahn und andererseits eine ausreichende Bahnbreite ergeben. Die Bahnbreite sollte nicht zu gering sein, um den elektrischen Übergangswiderstand zu dem anderen Gehäuseteil zu optimieren. Andererseits sollte die Bahnbreite nicht zu groß sein und vollständig von der später aufgebrachten Klebstoffraupe abgedeckt werden. Sie liegt hier bei 1 mm. Dabei sollte schließlich die eingekoppelte Energie pro Schuss nicht unnötig hoch angesetzt werden, um eine zu starke Erwärmung in größeren Tiefen zu vermeiden. Durch zweifachen Beschuss kann die Energie pro Schuss noch verkleinert werden. Pro Schuß werden hier 20 W/mm2 verwendet.This surface is then treated on the drawn-in frame 2 and support domes 3 with a commercial Nd: YAG laser. This laser is Q-switched. The lines 2 and surfaces 3 shown in the figure are traced twice, with strictly speaking being set point to point. The point spacing, the point size and the energy per point can be determined empirically in such a way that on the one hand there is a continuous path and on the other hand a sufficient path width. The web width should not be too small to optimize the electrical contact resistance to the other housing part. On the other hand, the web width should not be too large and be completely covered by the adhesive bead applied later. It is 1 mm here. Finally, the energy input per shot should not be set unnecessarily high in order to avoid excessive heating at greater depths. The energy per shot can be reduced even further by double bombardment. 20 W / mm 2 are used here per shot.

Es handelt sich um einen Laser des Typs "Baasel Star Mark", der auf eine Pulswiederholfrequenz von 3 kHz eingestellt ist. Die Vorschubgeschwindigkeit liegt bei etwa 300 mm/s und ermöglicht damit ein sehr zügiges Arbeiten.It is a laser of the type "Baasel Star Mark", which is based on a Pulse repetition frequency of 3 kHz is set. The feed rate is around 300 mm / s and thus enables very quick work.

Nach der Metallisierung werden die metallisierten Bereiche mit einem Silikonkleber mit silberbeschichteten Kupferpartikeln bestrichen. Dies sollte möglichst zügig im Anschluß an die Laserbehandlung erfolgen, um den Kontaktwiderstand zu optimieren. Dieser Kleber kann auch zur Abdichtung und Verbindung beim Verkleben des dargestellten Rahmenteils mit anderen Gehäuseteilen des Mobiltelefons Verwendung finden.After the metallization, the metallized areas are covered with a silicone adhesive coated with silver-coated copper particles. This should be done if possible done quickly after the laser treatment to the contact resistance to optimize. This adhesive can also be used for sealing and connection when gluing the frame part shown with other housing parts of the Find cell phones.

Dieses andere Gehäuseteil ist ebenfalls metallisch oder metallisch beschichtet und wird so verklebt, dass es einen elektrischen Kontakt zu dem Klebstoff erhält. In dieser Weise kann insgesamt ein dichtes und elektrisch abgeschirmtes Gehäuse hergestellt werden.This other housing part is also coated metallic or metallic and is glued so that it makes electrical contact with the adhesive. In this way, a dense and electrically shielded overall Housing are manufactured.

Claims (18)

  1. A method for producing a metallically conductive surface portion (2, 3) in a surface (1) of an alloy being oxidized and/or phosphatized by anodisation, said alloy comprising Al and/or Mg, in which method said surface portion (2, 3) is bombarded with a laser in order to remove the oxide/phosphate layer and said surface portion is covered thereafter with a metallically conductive substance being so conductive during application on said surface portion that it can well adapt to the surface contour of said surface portion.
  2. A method according to one of the preceding claims, in which said surface (1) comprises both oxides and phosphates.
  3. A method according to one of the preceding claims, in which said alloy comprises at least 2% Mg.
  4. A method according to Claim 3, in which said alloy is AZ 91 or AM 50.
  5. A method according to one of the preceding claims, in which said fluid substance is a hardening substance on synthetic resin basis comprising metallically conductive particles.
  6. A method according to Claim 5, in which said hardening substance is a silicone adhesive.
  7. A method according to Claim 5 or 6, in which said metallically conductive particles are silver particles or silver-covered metal particles.
  8. A method according to one of the preceding claims, in which at least a part of said surface (1) corresponding to the border of said surface portion (2, 3) is covered with a lacquer before said laser bombardment.
  9. A method according to Claim 8, in which said lacquer is a water lacquer.
  10. A method according to Claim 9, in which said lacquer has an acrylic resin basis.
  11. A method according to Claim 8, in which said lacquer is applied electrophoretically.
  12. A method according to one of claims 8 to 11, in which said applied lacquer layer is coloured or is treated with a colorization process.
  13. A method according to one of the preceding claims, in which said surface portion (2, 3) is successively bombarded at least twice.
  14. A method according to one of the preceding claims, in which said laser bombardment is performed in air atmosphere.
  15. A method according to one of the preceding claims, in which a Q-switched Nd:YAG-laser is used for said laser bombardment.
  16. A method according to one of the preceding claims, in which a power density on said surface (1) in the region from 8W/mm2 up to 70W/mm2 is used for said laser bombardment.
  17. A method according to one of the preceding claims, in which said surface is the surface or a surface portion (1) of a casing of an electric or electronic device, especially a mobile phone.
  18. A method according to Claim 17, in which a plurality of casing parts is connected and/or sealed against each other in an electrically conductive manner with that metallically conductive substance.
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