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Patent Searching and Data


Title:
COMPONENT HAVING A STRUCTURED SURFACE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/170117
Kind Code:
A1
Abstract:
To produce a component (1, 8, 11) having a structured surface and a coating (3), firstly a composite body (2, 4) is produced, at least one first part (2) of the composite body (2, 4) having adhesion-promoting properties and at least one second part (4) having non-adhesive properties for a coating material (7), and then each first part and each second part (2, 4) of the surface is coated at least partially with the coating material (7) by means of plasma coating, the coating material (7) bonding in a firmly adhering manner exclusively to each first part. Finally, the coating material (7) is removed from each second part. The invention also relates to a component which can be produced by said method.

Inventors:
BISGES MICHAEL (DE)
VEILLE AMAURY (FR)
MOGUEDET MAEL (FR)
GIROUD ALEXANDRE (FR)
Application Number:
PCT/EP2014/056337
Publication Date:
October 23, 2014
Filing Date:
March 28, 2014
Export Citation:
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Assignee:
PLASMA INNOVATIONS GMBH (AT)
BILLION SAS (FR)
POLE EUROP DE PLASTURGIE (FR)
International Classes:
H05K3/14; B29C45/14; C23C4/02; C23C4/12; B29L31/34; H05K1/02; H05K3/00
Foreign References:
US6640434B12003-11-04
US4940623A1990-07-10
US20020139472A12002-10-03
JPS63157850A1988-06-30
DE102008011249A12009-09-10
DE102005062271B32007-03-08
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1, 8, 11) mit einer strukturierten Oberfläche und einer Beschichtung (3) auf Bereichen der strukturierten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein Verbundkörper aus mindestens einem ersten Teil (2, 10) und mindestens einem zweiten Teil (4, 9, 12) hergestellt wird, wobei die Oberfläche jedes ersten Teils (2, 10) haftvermittelnde Eigenschaften für das

Beschichtungsmaterial (7) aufweist, wobei die Oberfläche jedes zweiten Teils (4, 9, 12) haftabweisende Eigenschaften für das

Beschichtungsmaterial (7) aufweist, die Oberfläche jedes ersten Teils (2, 10) und die Oberfläche jedes zweiten Teils (4, 9, 12) mittels eines Plasmabeschichtungsprozesses zumindest teilweise mit dem Beschichtungsmaterial (7)

beschichtet werden, wobei sich das

Beschichtungsmaterial (7) ausschließlich mit der Oberfläche jedes ersten Teils (2, 4) haftfest verbindet und das Beschichtungsmaterial (7) von jedem zweiten Teil (4, 9, 12) entfernt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes erste Teil (2, 10) ausschließlich aus einem

Material mit haftvermittelnden Eigenschaften für das Beschichtungsmaterial (7) besteht und /oder dass jedes zweite Teil (4, 9, 12) ausschließlich aus einem Material mit haftabweisenden Eigenschaften für das

Beschichtungsmaterial (7) besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes erste Teil (2, 10) und/oder jedes zweite Teil (4,9) des Verbundkörpers als Formkörper (2,4,10,9) hergestellt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, dass jedes erste Teil (2) und/oder jedes zweite Teil (4) des Verbundkörpers im Wege des

Spritzgußverfahrens hergestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, dass jedes erste Teil (10) und jedes zweite Teil (9) des Verbundkörpers im Wege des

Mehrkomponenten-Spritzgußverfahrens hergestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes erste Teil (2) des Verbundkörpers als

Formkörper (2) und jedes zweite Teil (12) als an

mindestens einem ersten Teil (2) des Verbundkörpers anhaftende Schicht (12) hergestellt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Schicht (12) ein Lackaufaufbau oder eine an dem

Formkörper (2) anhaftende Folie aufgebracht wird. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lackaufbau mit Hilfe eines Sprühprozesses aufgebracht wird .

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch

gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des

Verbundkörpers die zuvor auf den Formkörper (2)

aufgebrachte Schicht (12) bereichsweise wieder derart abgetragen wird, dass die Oberfläche mit

haftvermittelnden Eigenschaften des Formkörpers (2) im Bereich (14) des Abtrags freiliegt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragen der Schicht (12) mit Hilfe eines

Laserstrahls (13) erfolgt.

11. Bauteil (1, 8, 11) mit einer strukturierten Oberfläche und einer Beschichtung (3) auf Bereichen der

strukturierten Oberfläche herstellbar durch ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 umfassend einen Verbundkörper der mindestens ein erstes Teil (2, 10) und mindestens ein zweites Teil (4, 9, 12) umfasst, wobei die Oberfläche jedes ersten Teils (2, 10) des Verbundkörpers haftvermittelnde und die Oberfläche jedes zweiten Teils (4, 9, 12) des Verbundkörpers haftabweisende Eigenschaften für ein

Beschichtungsmaterial (7) aufweist, die Oberfläche jedes ersten Teils (2, 10) zumindest teilweise haftfest mit dem Beschichtungsmaterial (7) beschichtet ist und die Oberfläche jedes zweiten Teils (4, 9, 12) des Verbundkörpers frei von Beschichtungsmaterial (7) ist .

12. Bauteil (1, 8, 11) nach Anspruch 11, dadurch

gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) ein MID-Bauteil ist.

13. Bauteil (1, 8, 11) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch

gekennzeichnet, dass jedes zweite Teil (4, 9, 12) mit haftabweisenden Oberflächeneigenschaften Bornitrid oder eine Flourpolymerverbindung oder ein Polyvinylalkohol enthält .

14. Bauteil (1, 8, 11) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes erste Teil (2, 10) mit haftvermittelnden Oberflächeneigenschaften aus einem Kunststoff, insbesondere einem PA, PC, PPS, LCP besteht.

15. Bauteil (1, 8, 11) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) aus einem metallischen Beschichtungsmaterial (7) besteht.

Description:
Bauteil mit strukturierter Oberfläche und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einer strukturierten Oberfläche und einer

Beschichtung auf Bereichen der strukturierten Oberfläche sowie ein nach dem Verfahren herstellbares Bauteil.

Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von MID- Bauteilen. Als Molded Interconnect Devices (englisch für: Spritzgegossene Schaltungsträger) , kurz MID, werden Bauteile bezeichnet, bei denen elektrische und mechanische Funktionen in ein Spritzgußteil integriert werden. Wesentliche

Einsatzgebiete für die MID-Technik sind der Automobilbau, die Industrieautomatisierung, die Medizintechnik, die

Hausgeräteindustrie, die Telekommunikationstechnik, die Mess- und Analysetechnik sowie die Luft- und Raumfahrt. Die

Vorteile der MID-Technik liegen sowohl in der verbesserten Gestaltungsfreiheit und Umweltverträglichkeit, als auch in einem wirtschaftlichen Herstellungsprozess .

Aus der DE 10 2008 011 249 AI ist es bereits bekannt, mittels Plasmabeschichtung Beschichtungen auf einer durch Maskierung strukturierten Oberfläche von Substraten abzuscheiden. Die Plasmabeschichtung wird meist dazu benutzt, Beschichtungen mit Schichtdicken von weit mehr als 30 μιη abzuscheiden. Bei der Plasmabeschichtung liegt eine Besonderheit darin, dass das im Plasma erhitzte Beschichtungsmaterial , wie Pulver oder Aerosol, großflächig aus der Düse austritt und gleichzeitig auch als verdampftes Material (Nanopartikel ) vorliegen kann. Sofern eine gedruckte Maske auf dem Substrat zum Einsatz gelangt, wird anschließend das Substrat einschließlich der Maske vollflächig beschichtet. Das Ablösen der vollflächig beschichteten Maske ist nur mit erheblichen Schwierigkeiten möglich.

Sofern Schablonen aus biegeschlaffen Materialien als

Maskierung zum Einsatz gelangen, bereitet es Probleme, die Maskierungskanten mit einer definierten Anpresskraft

vorzuspannen. Durch den Strömungsdruck unterwandert das im Wege der Plasmabeschichtung abgeschiedene

Beschichtungsmaterial die Schablone am Rand, allein schon verursacht durch die Oberflächenrauhigkeit des Substrats.

Schließlich sind die von der Leiterplattenherstellung

bekannten Photoresist - Verfahren bekannt, bei denen ein Photoresist-Lack vollflächig auf ein Substrat aufgedruckt und anschließend teilweise mit einer Schablone abgedeckt wird. Die nicht abgedeckten Bereiche des Photoresist-Lacks werden mittels UV-Strahlung belichtet und ausgehärtet. Anschließend kann eine dünne Metallisierung auf die ausgehärteten

Bereiche, z. B. im Wege des Sputterns, aufgebracht werden. Die von der Schablone abgedeckten und nicht ausgehärteten Bereiche des Photoresist-Lacks werden anschließend entfernt, beispielsweise mit nasschemischen Verfahren.

Die im Stand der Technik bekannten Maskierungstechniken, insbesondere die Verwendung von Schablonen, stehen einem kontinuierlichen Herstellungsprozess von teilweise

beschichteten Bauteilen mit einer strukturierten Oberfläche entgegen . Das Photoresist - Verfahren eignet sich lediglich für die Herstellung von sehr dünnen, meist wenige μιη dicken

metallischen Beschichtungen, da der nicht gehärtete

Photoresist-Lack anschließend nasschemisch entfernt werden muss. Liegt die Beschichtung auf dem nicht ausgehärteten

Photoresist-Lack hingegen in einer großen Schichtdicke vor, kann die Chemie nicht mehr durch die Beschichtung auf den Photoresist zugreifen. Aus der DE 10 2005 062 271 B3 ist ein Verfahren zur

Herstellung eines Bauteils mit Leiterbahnen auf der

Oberfläche des Bauteils bekannt. Um die Leiterbahnen im Wege des thermischen Spritzens aufzubringen, wird vor dem Spritzen die Oberfläche des Bauteils mit einem Laser derart

strukturiert, dass sich ein nicht haftender Bereich mit einer noppenartigen Oberflächenstruktur ausbildet. In diesem

Bereich haftet das vorzugsweise im Wege des Flammspritzens aufgebrachte Beschichtungsmaterial zur Ausbildung der

Leiterbahnen nicht an der Oberfläche des Bauteils an. Beim thermischen Spritzen wird das Beschichtungsmaterial

aufgeschmolzen, in einem Gasstrom beschleunigt und auf die Oberfläche des Bauteils geschleudert. Beim Auftreffen auf das Substrat flachen die Partikel des Beschichtungsmaterials ab, und bleiben vorrangig durch mechanische Verklammerung haften und bauen die Beschichtung auf. Als Energieträger für die An- oder AufSchmelzung des Beschichtungsmaterials dient bei dem nach der DE 10 2005 062 271 B3 bevorzugten Flammspritzen eine Brennstoff-Sauerstoff-Flamme . In Abhängigkeit vom verwendeten Brennstoff werden Flammentemperaturen bis ca. 3160 °C (bei Acetylen-Sauerstoff) erreicht. Nachteilig bei dem Verfahren nach der DE 10 2005 062 271 B3 ist, dass die haftabweisenden Eigenschaften durch eine mechanische Strukturierung von Bereichen der Oberfläche des Bauteils erzeugt werden, dessen Material grundsätzlich über haftvermittelnde Eigenschaften für das metallische

Beschichtungsmaterial verfügt, das im Wege des Flammspritzens zur Erzeugung der Leiterbahnen aufgebracht wird. Je nach Material des Bauteils werden durch die mechanische

Strukturierung daher nur unzureichende haftabweisende

Eigenschaften in dem noppenartig strukturierten Bereich ereicht .

Des Weiteren wird die Bauteiloberfläche durch das

Flammspritzen thermisch relativ stark belastet. Das

Abscheiden von metallischen Beschichtungen auf thermisch empfindlichen Bauteilen, beispielsweise aus Kunststoff, ist daher mit dem aus der DE 10 2005 062 271 B3 bekannten

Verfahren problematisch, da die Oberfläche des Bauteils durch die hohen Temperaturen Schaden nehmen kann.

Ausgehend von dem aus der DE 10 2005 062 271 B3 bekannten Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einer

strukturierten Oberfläche anzugeben, mit dem sich weitgehend unabhängig vom Material des Bauteils klar voneinander

abgegrenzte Beschichtungen auf dessen Oberfläche abscheiden lassen, insbesondere auch auf temperaturempfindlichen

Bauteiloberflächen. Die Schichtdicken bewegen sich

vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 1000 μιη und werden in einem insbesondere kontinuierlichen Prozess aufgebracht.

Außerdem soll ein nach dem Verfahren herstellbares Bauteil angegeben werden. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ein Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruches 11 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, das Bauteil als Verbundkörper aus mindestens einem Teil mit haftvermittelnden Oberflächeneigenschaften und mindestens einem Teil mit haftabweisenden Oberflächeneigenschaften derart herzustellen, dass Bereiche der Oberfläche des

Verbundkörpers für einen nachfolgenden

Plasmabeschichtungsprozeß haftvermittelnde Eigenschaften und andere Bereiche der Oberfläche des Verbundkörpers

haftabweisende Eigenschaften für das Beschichtungsmaterial aufweisen, wobei die Beschichtung ausschließlich auf den Teilen des Verbundkörpers mit haftvermittelnden Eigenschaften anhafet. Die räumlich voneinander abgegrenzten Teile des Verbundkörpers sind untereinander stoffschlüssig verbunden.

Die Herstellung eines Verbundkörpers aus mindestens einem Teil mit haftvermittelnden Oberflächeneigenschaften und mindestens einem Teil mit haftabweisenden

Oberflächeneigenschaften erlaubt die Verwendung

unterschiedlicher Materialien für die Teile des

Verbundkörpers. Zur Erzeugung der haftabweisenden

Eigenschaften für die Beschichtung kann ein besonders geeignetes, auf die erfindungsgemäß vorgesehene

Plasmabeschichtung abgestimmtes Material für jedes zweite Teil gewählt werden; insbesondere ist es nicht wie im Stand der Technik erforderlich, die haftabweisenden Eigenschaften durch eine mechanische Einwirkung auf Teilbereiche der Oberfläche des Bauteils mit haftvermittelnden

Oberflächeneigenschaften für die Beschichtung zu erzeugen.

Der Beschichtungsprozess wird als Plasmabeschichtungsprozeß ausgeführt:

In einem Plasmaerzeuger sind eine Anode und eine Kathode im Abstand zueinander angeordnet. Durch den Plasmaerzeuger strömt ein Trägergas, das im Wege einer Lichtbogenentladung zwischen Anode und Kathode angeregt wird. In den derart erzeugten Plasmastrom wird das pulverförmige

Beschichtungsmaterial in einer Kornverteilung von 100 nm - 120 ym eingedüst, das durch die hohe Plasmatemperatur an - bzw. aufgeschmolzen wird. Als Beschichtungsmaterial können reine Metalle, Legierungen oder Mischungen für die Ausbildung der strukturierten Oberfläche zum Einsatz kommen. Der

Plasmastrom reißt die Pulverpartikel mit und schleudert sie auf das zu beschichtende Bauteil, wo sich das Pulver als geschlossene Schicht auf der Oberfläche des Bauteils

abscheidet. Die Gasmoleküle kehren bereits nach kürzester Zeit wieder in einen stabilen Zustand zurück und die

Plasmatemperatur sinkt bereits nach kurzer Wegstrecke des Plasmastroms wieder ab, so dass die Oberfläche des Bauteils bei Einhaltung des für die Plasmabeschichtung üblichen

Abstands des Plasmaerzeugers zur Oberfläche des Bauteils nur geringfügig thermisch belastet wird.

Die Plasmabeschichtung erfolgt vorzugsweise mit einem

Atmosphärendruckplasma. Atmosphärendruckplasma bezeichnet ein Plasma, bei welchem der Druck ungefähr dem der umgebenden Atmosphäre - dem sogenannten Normaldruck - entspricht. Im Gegensatz zum Niederdruckplasma oder Hochdruckplasma wird kein Reaktionsgefäß benötigt, das für die Aufrechterhaltung eines zum Atmosphärendruck unterschiedlichen Druckniveaus sorgt .

Sofern mit dem Verfahren Teile aus Kunststoff beschichtet werden sollen, bieten sich Plasmaerzeuger in einem

Leistungsbereich von 0,1-5 kW Leistung an.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt den Einsatz

unfokussierter Plasmaerzeuger für die Durchführung der

Plasmabeschichtung mit einem möglichst breiten Plasmastrahl. Typische Strahlbreiten liegen zwischen 1-50 mm.

Herstellung des Bauteils im Spritzgußverfahren:

Zur Herstellung der strukturierten Oberfläche auf dem Bauteil wird der Verbundkörper aus einem ersten Formkörper und mindestens einem zweiten Formkörper mittels Ein- oder

Mehrkomponentenspritzguss derart hergestellt, dass

Teilbereiche der Oberfläche des ersten Formkörpers mit haftvermittelnder Oberfläche frei bleiben. Die Oberfläche des zweiten Formkörpers weist haftabweisende Eigenschaften für das im nachfolgenden Plasmabeschichtungsprozeß aufgebrachte Beschichtungsmaterial auf.

Bei der nachfolgenden, insbesondere vollflächigen

Beschichtung der Oberfläche des Verbundkörpers mittels

Plasmabeschichtung verbleibt eine haftfeste Beschichtung auf der freien Oberfläche des ersten Formkörpers wohingegen die haftabweisende Oberfläche des zweiten Formkörpers des

Verbundkörpers keine haftfeste Verbindung zwischen

Beschichtung und Oberfläche zulässt. Durch einen

nachfolgenden Reinigungsschritt wird das lose auf der haftabweisenden Oberfläche des zweiten Formkörpers

aufliegende Beschichtungsmaterial entfernt, wodurch man das Bauteil mit strukturierter Oberfläche als Ergebnis erhält. Als haftabweisende Materialien für das zweite Teil mit einer gegen die Plasmabeschichtung haftabweisenden Charakteristik kommen insbesondere folgende Materialien in Betracht:

Fluorpolymere (z.B. PTFE, FEP, PFA) ,

- Polyvinylalkohol (PVAL) ,

Composite Polymere mit keramischen Partikeln (z.B. PA- Bornitrid) .

Bornitridpartikel weisen insbesondere gegen metallische Plasma-Beschichtungsmaterialien eine optimale haftabweisende Charakteristik auf.

Herstellung des Bauteils mit einer Antihaft-Schicht

(Lacksystem) :

Zur Herstellung der strukturierten Oberfläche auf der

Oberfläche des Bauteils kann jedes erste Teil des

Verbundkörpers als Formkörper und jedes zweite Teil als an mindestens einem ersten Teil anhaftende Schicht hergestellt werden. Die Schicht wird derart aufgebracht, dass

Teilbereiche der Oberfläche des ersten Formkörpers mit haftvermittelnder Oberfläche frei bleiben.

Bei der nachfolgenden, insbesondere vollflächigen

Plasmabeschichtung der Oberfläche des Verbundkörpers mit

Beschichtungsmaterial verbleibt eine haftfeste metallische Beschichtung auf der freien Oberfläche des ersten Formkörpers, wohingegen die Bereiche mit der haftabweisenden Schicht keine haftfeste Verbindung zwischen dem metallischen Beschichtungsmaterial und der Oberfläche zulassen. Durch einen nachfolgenden Reinigungsschritt wird das lose

aufliegende Beschichtungsmaterial von der haftabweisenden

Schicht entfernt, wodurch man das Bauteil mit strukturierter Oberfläche als Ergebnis erhält.

Als Material für das zweite, als haftabweisende Schicht ausgeführte Teil des Verbundkörpers kommen vorzugsweise

Lacksysteme mit keramischen Partikeln, insbesondere Bornitrid Partikeln, zum Einsatz, die gegenüber Metallschmelzen eine haftabweisende Charakteristik zeigen. Außerdem können auch Lacksysteme auf Basis von Fluorpolymeren eingesetzt werden.

Herstellung des Bauteils mit einer Antihaft-Schicht (Folie) :

Zur Herstellung der strukturierten Oberfläche auf der

Oberfläche des Bauteils kann jedes erste Teil des

Verbundkörpers als Formkörper hergestellt und jedes zweite Teil als an mindestens einem ersten Teil anhaftende Folie aufgebracht werden ( In-Mould-Decoration-Verfahren) . Die Folie wird derart aufgebracht, dass Bereiche der Oberfläche jedes ersten Formkörpers mit haftvermittelnder Oberfläche frei bleiben. Die Folie besteht aus einem haftabweisenden Material für den nachfolgenden Plasmabeschichtungsprozeß .

Bei der nachfolgenden, insbesondere vollflächigen

Plasmabeschichtung der gesamten Oberfläche des Verbundkörpers mit Beschichtungsmaterial verbleibt eine haftfeste

Beschichtung auf der freien Oberfläche des Formkörpers, wohingegen die Bereiche mit der haftabweisenden Folie keine haftfeste Verbindung zwischen der metallischen Beschichtung und der Oberfläche zulassen. Durch einen nachfolgenden

Reinigungsschritt wird das lose auf der Folie aufliegende Beschichtungsmaterial entfernt, wodurch man das Bauteil mit strukturierter Oberfläche als Ergebnis erhält.

Es kommen Folien zum Einsatz, deren Material gegenüber den im Plasmabeschichtungsprozeß aufgebrachten Metallschmelzen eine haftabweisende Charakteristik zeigen. Dieses sind

insbesondere Folien mit Bornitrid Partikeln. Außerdem können Folien auf Basis von Fluorpolymeren eingesetzt werden.

Strukturierungsprozess : Die Strukturierung der Oberflächenbereiche des Verbundkörpers kann wahlweise direkt durch den zwei- oder

Mehrkomponentenspritzgussprozess erfolgen, indem in

entsprechenden Werkzeugen die beiden Teile des Verbundkörpers mit unterschiedlichen Geometrien, aber unmittelbar in

Teilbereichen verbunden, hergestellt werden.

Beim In-Mould-Decoration Verfahren können vorstrukturierte Folien über eine Transferfolie in das Spritzgusswerkzeug eingeführt werden, so dass beim Entformen des Bauteils aus dem Spritzgusswerkzeug nur die strukturierte Folie an dem Bauteil haftet.

Bei allen Verfahrensvarianten ist ein nachfolgender,

gezielter Abtrag von Oberflächenbereichen des Verbundkörpers, beispielsweise im Wege der Laserstrukturierung möglich.

Hierbei wird eine obere Materialschicht des ersten oder zweiten Teils (haftvermittelnd oder haftabweisend) selektiv abgetragen, so dass in diesem Abtragsbereich die Oberfläche mit der jeweils entgegengesetzten Oberflächeneigenschaft (haftvermittelnd oder haftabweisend) freigelegt wird. Das Laser-Strukturierungsverfahren bietet sich insbesondere für komplexe Geometrien und feine Strukturen <100ym Auflösung an

Das erfindungsgemäße Bauteil und Verfahren zu seiner

Herstellung werden nachfolgend anhand der Figuren

beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein erfindungsgemäß hergestellstes MID-

Bauteil ,

Figur 2 a) -e) eine schematische Darstellung der Schritte zur

Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils,

Figur 3 eine schematische Darstellung der Schritte zur

Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils basierend auf dem Mehrkomponenten-

Spritzgussverfahren,

Figur 4 eine schematische Darstellung der Schritte zur

Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils mit nachfolgender Laser-Strukturierung des

Verbundkörpers sowie

Figur 5 eine schematische Darstellung des

Plasmabeschichtungsprozesses . Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes MID-Bauteil (1) umfassend einen ersten Formkörper (2) mit einer Oberfläche, die

haftvermittelnde Eigenschaften aufweist und auf die mittels Plasmabeschichtung eine haftfeste metallische Beschichtung (3) in Form einer Leiterbahnstruktur aufgebracht ist. Die Leiterbahnstruktur umfasst parallel zu den seitlichen Kanten verlaufende Leiterbahnen, die durch eine Vertiefung in der Mitte des Verbundkörpers (2) miteinander verbunden sind.

Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines

erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils ausgehend von einem als flächiger erster Formkörper (2) mit haftvermittelnder Oberfläche (2a) ausgeführten ersten Teil eines Verbundkörpers. An die haftvermittelnde Oberfläche (2a) werden im Wege des Spritzgußverfahrens als zweite Teile des Verbundkörpers, zwei zweite Formkörper (4) mit

haftabweisenden Oberflächen (4a) angespritzt, wobei ein

Bereich (5) der haftvermittelnden Oberfläche (2a) des ersten Formkörpers (2) frei bleibt.

Der in Figur 2b dargestellte Verbundkörper (2, 4) weist an seiner Oberseite nunmehr den freiliegenden Bereich (5) des ersten Teils mit haftvermittelnder Oberfläche (2a) und die beiden nach oben weisenden, haftabweisenden Oberflächen (4a) der zweiten Teile auf.

Aus Figur 2c ist erkennbar, wie in einem anschließenden

Verfahrensschritt die Oberseite des Verbundkörpers (2, 4) mit einem atmosphärischen Plasmabeschichtungskopf (6) vollständig mit dem Beschichtungsmaterial (7) beschichtet wird, wobei sich das Beschichtungsmaterial (7) ausschließlich mit der haftvermittelnden Oberfläche (2a) des Formkörpers (2) in dem freien Bereich (5) haftfest verbindet. Die haftende

Beschichtung (3) auf der haftvermittelnden Oberfläche (2a) des ersten Formkörpers (2) ist in Figur 2d erkennbar. Lose Partikel des Beschichtungsmaterials (7) auf den

haftabweisenden Oberflächen (4a) der zweiten Formkörper (4) werden entfernt, so dass sich das in Figur 2e dargestellte fertige Bauteil (8) mit strukturierter Oberfläche ergibt.

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines

erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines

erfindungsgemäßen Bauteils (11) basierend auf dem

Mehrkomponentenspritzgussverfahren umfassend einen ersten Formkörper (10) als erstes Teil und zwei zweite Formkörper (9) als zweite Teile, aus denen zunächst ein Verbundkörper hergestellt wird.

Zur Herstellung des Verbundkörpers wird der erste Formkörper (10) mit haftvermittelnder Oberfläche (10a) für das

Beschichtungsmaterial (7) als Einlegeteil in einen

Mehrkomponenten-Spritzgussprozess für die beiden zweiten Formkörper (9) mit haftabweisenden Oberflächen (9a)

eingelegt. Figur 3a zeigt den Verbundkörper (9, 10) nach Abschluss des Mehrkomponenten-Spritzgußverfahrens.

Anschließend wird die Oberseite des Verbundkörpers (9, 10) mittels Plasmabeschichtung vollständig mit dem

Beschichtungsmaterial (7) beschichtet (Figur 2b), wobei sich das Beschichtungsmaterial (7) ausschließlich mit der

haftvermittelnden Oberfläche (10a) an der Oberseite des ersten Formkörpers (10) des Verbundkörpers (9, 10) haftfest verbindet, während die losen Partikel des

Beschichtungsmaterials (7) von den haftabweisenden

Oberflächen (9a) an der Oberseite der zweiten Formkörper (9) des Verbundkörpers (9, 10) entfernt werden, so dass sich das in Figur 3c dargestellte Bauteil (11) ergibt. Figur 4 zeigt ein Verfahren, bei dem das erfindungsgemäße Bauteil (15) im Wege eines kombinierten Beschichtungs- und Abtragsprozesses hergestellt wird.

Auf einen Formkörper (2) mit haftvermittelnder Oberfläche (2a) (vgl. Figur 4a) wird eine Schicht (12) mit

haftabweisender Oberfläche (12a) aufgebracht (Figur 2b). Die Schicht (12a) kann ein Lackaufbau oder eine an dem ersten Formkörper (2) anhaftende Folie sein. Sofern es sich um einen Lackaufbau handelt, wird dieser vorzugsweise im Wege eines Sprühprozesses aufgebracht. Die bei der Herstellung des Verbundkörpers (2, 12) vollflächig auf der Oberseite des Formkörpers (2) aufgebrachte Schicht (12) wird anschließend beispielsweise mit Hilfe eines Laserstrahls (13)

bereichsweise wieder abgetragen, um die haftvermittelnde Oberfläche (2a) des Formkörpers (2) teilweise wieder

frei zulegen . Anschließend wird die Oberseite des Formkörpers (2, 12) vollflächig mit dem atmosphärischen Plasmabeschichtungskopf (6) im Wege der Plasmabeschichtung mit metallischem

Beschichtungsmaterial (7) beschichtet. Das

Beschichtungsmaterial (7) verbindet sich ausschließlich mit dem zuvor freigelegten Bereich (14) des Formkörpers (2) . Die dort anhaftende Beschichtung (3) ist in Figur 4e erkennbar. Die losen Partikel des Beschichtungsmaterials (7) auf der haftabweisenden Oberfläche (12a) der Schicht (12) werden entfernt, so dass sich das fertige, in Figur 4f dargestellte Bauteil (15) ergibt. Figur 5 zeigt schematisch den Plasmabeschichtungsprozeß mit einem atmosphärischen Plasmabeschichtungskopf (16) mit einer Einspeisung (17) für das metallische Beschichtungsmaterial (7) in den Plasmastrahl (18) . Mit Hilfe des Plasmastrahls (18) wird das Beschichtungsmaterial (7) auf der Oberfläche des Verbundkörpers (2, 4) abgeschieden, wobei das

Beschichtungsmaterial (7) sich ausschließlich mit dem ersten Teil (2) des Verbundkörpers mit haftvermittelnder Oberfläche (2a) in dem freien Bereich (5) zwischen den zweiten Teilen (4) mit haftabweisenden Oberflächen (4a) verbindet. Durch ein linienförmiges Abscannen der Oberfläche (4a, 2a) des

Verbundkörpers (2,4) können die in und entgegen der

Bewegungsrichtung (19) verlaufenden Beschichtungslinien, die eine Einzelbreite zwischen 1 bis 50 mm aufweisen, nahtlos mithilfe des Plasmabeschichtungskopfes (16) aneinandergelegt werden und eine geschlossene Beschichtung auf der Oberseite des Verbundkörpers bilden. Um den Aufwand für das Entfernen des Beschichtungsmaterials (7) von den haftabweisenden

Oberflächen (4a) des Verbundkörpers (2, 4) zu reduzieren, steuert der Plasmabeschichtungskopf (16) vorzugsweise nur die freien Bereiche (5) an. Gleichwohl gelangt durch Streuung des breiten Plasmastrahls (18) ein gewisser Anteil des

Beschichtungsmaterials (7) auf die haftabweisenden

Oberflächen (4a) des Verbundkörpers, so dass der

Reinigungsschritt in jedem Fall erforderlich ist.

Das Entfernen des Beschichtungsmaterials von den

haftabweisenden Flächen kann mittels an sich bekannter

Verfahren der industriellen Teilereinigung erfolgen,

beispielsweise im Wege des Bedüsens der Oberfläche mit einem gasförmigen Medium oder eines Waschvorgangs.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen bestehen die ersten und zweiten Teile des Verbundkörpers vollständig aus haftvermittelndem bzw. haftabweisendem Material.

Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, dass lediglich die Oberflächen der ersten und zweiten Teile des Verbundkörpers haftvermittelnde bzw. haftabweisende

Eigenschaften aufweisen. Zur Herstellung des Verbundkörpers und dessen Strukturierung kann eine Kombination der vorstehend beschriebenen

Spritzguss-, Beschichtungs- und Abtragsverfahren zum Einsatz gelangen . Jedes zweite Teil mit haftabweisender Oberfläche besteht insbesondere aus einer Fluorpolymerverbindung oder enthält Bornitrid .

Jedes erste Teil mit haftvermittelnder Oberfläche besteht insbesondere aus den Kunststoffen (PA, PC, PPS, LCP) .

Bezugszeichenliste

Nr. Bezeichnung

Fig. 1

1 Bauteil

Fig. 2

2 Erster Formkörper / erstes Teil

2a Haftvermittelnde Oberfläche

3 Beschichtung

4 Zweiter Formkörper / zweites Teil

4a Haftabweisende Oberfläche

5 Freier Bereich

6 Plasmabeschichtungskopf

7 Beschichtungsmaterial

8 Bauteil

Fig. 3

9 Zweiter Formkörper / zweites Teil

9a Haftabweisende Oberfläche

10 Erster Formkörper / erstes Teil

10a Haftvermittelnde Oberfläche

11 Bauteil

Fig. 4

12 Schicht / zweites Teil

12a Haftabweisende Oberfläche

13 Laserstrahl

14 Freigelegter Bereich

Fig. 5

15 Bauteil

16 Plasmabeschichtungskopf

17 Zufuhr Beschichtungsmaterial

18 Plasmastrahl

19 Bewegungsrichtung