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DE10224685A1 - Verfahren zur Herstellung von dichtgeschweißten Verbindungen zwischen einem Stanzgitter und einem Kunststoffbauteil - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von dichtgeschweißten Verbindungen zwischen einem Stanzgitter und einem Kunststoffbauteil

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DE10224685A1
DE10224685A1 DE10224685A DE10224685A DE10224685A1 DE 10224685 A1 DE10224685 A1 DE 10224685A1 DE 10224685 A DE10224685 A DE 10224685A DE 10224685 A DE10224685 A DE 10224685A DE 10224685 A1 DE10224685 A1 DE 10224685A1
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Germany
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plastic
embedded
laser beams
laser
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Klaus Kaiser
Markus Michels
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer dichtgeschweißten Verbindung zwischen einem für die Übertragung von Strom ausgelegten und in einem lasertransparenten Kunststoff eingebetteten Stanzgitter und einem Kunststoffbauteil, das unterhalb des eingebetteten Stanzgitters angeordnet ist, mittels einem Laserverfahren, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: DOLLAR A a) Durchführen eines ersten Schweißvorganges durch Emittierung von Laserstrahlen, wobei die Laserstrahlen (5) in einem Winkel alpha auf die Oberfläche des in den Kunststoff eingebetteten Stanzgitters (1) auftreten, wobei der Winkel alpha in positiver Richtung geneigt zur Senkrechten (Pfeil 8) ist und DOLLAR A b) Durchführen eines weiteren Schweißvorganges durch Emittierung von Laserstrahlen (5), wobei die Laserstrahlen (5) in einem Winkel alpha auf die Oberfläche des in den Kunststoff eingebetteten Stanzgitters (1) auftreten, wobei der Winkel alpha in negativer Richtung geneigt zur Senkrechten (Pfeil 8) ist, DOLLAR A wobei Verfahrensschritt a und b in beliebiger Reihenfolge ausführbar sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer dichtgeschweißten Verbindung zwischen einem für die Übertragung von Strom ausgelegten und in einem lasertransparenten Kunststoff eingebetteten Stanzgitter und einem Kunststoffbauteils mittels einem Laserschweißverfahren.
    • Stand der Technik
  • Stanzgitter dienen dazu, elektrische Verbindungen zwischen einzelnen Steuergeräten und Verbrauchern herzustellen. In der Regeln werden solche Stanzgitter als Steckermodule ausgebildet, indem das Stanzgitter in ein Gehäuse eingelegt und fixiert wird und in dem Gehäuse fluiddicht abgeschlossen ist. Das so ausgebildete Steckermodul weist an seinen Enden entsprechende Kontaktpins auf, mit denen zu den einzelnen Steuergeräten bzw. Verbrauchern elektrische Verbindungen herstellbar sind.
    • Nachteile des Standes der Technik
  • Steckermodule der vorstehenden Art sind sehr aufwendig herzustellen. Es bedarf mehrerer Arbeitsschritte und zusätzlicher Hilfsmaterialien, um solche Steckermodule fluiddicht herzustellen. Aufgrund der Mehrzahl der Arbeitsschritte können auch entsprechende Fehler auftreten, so dass eine entsprechende Qualitätskontrolle notwendig ist.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellungskosten solcher Steckermodule im Vergleich zum Stand der Technik zu reduzieren.
    • Lösung der Aufgabe
  • Der Grundgedanke der Lösung der Aufgabe besteht darin, Stanzgitter in einem lasertransparenten Kunststoff einzubetten und dieses Bauteil mittels Laserschweißverfahren derart mit dem Gehäuse (Kunststoffbauteil) zu verschweißen, dass eine unterbrechungsfreie Schweißnaht zwischen dem eingebetteten Stanzgitter und dem Kunststoffbauteil entsteht.
    • Vorteile der Erfindung
  • Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Anzahl der entsprechenden Bauteile zur Herstellung solcher Steckermodule stark reduziert worden ist. Zudem wird mittels einem einzigen Arbeitsschritt ein fluiddichtes Steckermodul hergestellt, so dass die entsprechenden Herstellungskosten erheblich reduziert werden können.
  • Diese Vorteile werden insbesondere dadurch erreicht, dass zum Verschweißen des in den Kunststoff eingebetteten Stanzgitters mit einem weiteren Kunststoffbauteil ein Laserschweißverfahren verwendet wird. Die Wellenlänge des Lasers ist derart ausgewählt, dass diese nahezu ungehindert durch den Kunststoff gelangt, in dem das Stanzgitter eingebettet ist. Um zu vermeiden, dass im Bereich des Schattens der einzelnen Leiterbahnen des Stanzgitters keine Verschweißungen des Kunststoffes mit dem Kunststoffbauteil erfolgen, ist der Laserstrahl derart auszurichten, dass dieser zumindest nicht ausschließlich senkrecht auf das Stanzgitter auftritt bzw. emittiert. Vorgesehen ist, dass der Laserstrahl in einem ersten Arbeitsschritt zunächst in einem zur Senkrechten positiven Winkel und dann in einem weiteren Arbeitsschritt in einem zur Senkrechten negativer Richtung angeordneten Winkel auf die Oberfläche des im Kunststoff eingebetteten Stanzgitters auftritt, wobei die beiden erläuterten Arbeitsschritte auch in einer umgekehrten Reihenfolge erfolgen können. Durch die schräge Emittierung des Lasers wird erreicht, dass kein "Schatten" unterhalb des Stanzgitters auftritt und somit wird vermieden, dass eine nicht nahtlose Schweißverbindung zwischen dem im Kunststoff eingebetteten Stanzgitter und dem Kunststoffbauteil entsteht.
  • Als vorteilhafte Weiterbildung ist vorgesehen, zunächst mit senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Stanzgitters emittierenden Laserstrahlen zu schweißen und in einem weiteren Arbeitsschritt dann durch Schrägeinstrahlung der Laserstrahlen insbesondere im Schattenbereich ebenfalls noch eine Schweißzone zu erzeugen.
  • Alternativ hierzu kann vorgesehen werden, die Stanzgitter bzw. die einzelnen Leiterbahnen des Stanzgitters derart auszubilden, dass deren Ausbreitung senkrecht zu den emittierenden Strahlen sehr gering ist, so dass diese nur einen sehr kleinen Schatten im Bereich der Schweißzone erzeugen. Durch höhere Schweißleistung (Laserleistung) kann dann eine Aufschmelzung auch der Randbereiche erfolgen, so dass bei sehr geringem Schatten durchaus eine Überlappung stattfindet und somit eine durchgehende Verschweißung erfolgen kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen hervor.
    • Zeichnungen
  • Es zeigen
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung der Verschweißung gemäß einem ersten Arbeitsschritt;
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung der Verschweißung gemäß einem zweiten Arbeitsschritt;
  • Fig. 3 eine schematische Darstellung der Verschweißung gemäß einem weiteren Arbeitsschritt;
  • Fig. 4 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführung einer Laserverschweißung von einem in Kunststoff eingebetteten Stanzgitter mit einem Kunststoffbauteil.
    • Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
  • In Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das hier schematisch dargestellte metallische Stanzgitter 1 ist in einem Kunststoff, der lasertransparent ausgebildet ist, eingebettet. Dieses Bauteil 3, bestehend aus dem metallischen Stanzgitter 1 und dem das metallische Stanzgitter 1 aufnehmenden Kunststoffteil 2, liegt auf dem zu verschweißenden Kunststoffbauteil 4 auf. Das Kunststoffbauteil 4 ist laserabsorbierend. Dies bedeutet, dass die emittierte Laserleistung aufgenommen wird und durch die eingebrachte Wärme eine Aufschmelzung stattfindet. Die hier dargestellten schematischen Laserstrahlen 5 emittieren senkrecht zur Längsausbreitung des Stanzgitters und erzeugen somit Bereiche einer Schweißzone 6 sowie Schattenbereiche 7. Die Schattenbereiche 7 entstehen unmittelbar unterhalb des metallischen Stanzgitters 1 als Ausbildung eines "Schattens".
  • Um eine durchgängige Laserschweißnaht zwischen dem Bauteil 3 und dem Kunststoffbauteil 4 zu erzeugen, emittieren die Laserstrahlen 5 nicht in senkrechter Richtung (Pfeil 8), sondern in einer zur senkrechten Richtung (Pfeil 8) geneigten Richtung. Der Winkel α, der zwischen den emittierten Laserstrahlen 5 und der senkrechten Richtung (Pfeil 8) eingeschlossen ist, ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel positiv. Im Gegensatz hierzu ist in Fig. 3 ein negativer Winkel α dargestellt.
  • Durch die in Fig. 2 dargestellte Laseremittierung werden die Schattenbereiche 7 verkleinert und durch den weiteren Schweißvorgang, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, gänzlich beseitigt, so dass hierdurch eine durchgängige und somit fluiddichte Schweißzone entstanden ist.
  • Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Unterschied zu den in den Fig. 1-3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Querschnitt des metallischen Stanzgitters 1 speziell an das Verfahren angepasst. Er weist in seiner Längsausdehnung (Pfeil 9) eine sehr geringe Breite auf, so dass bei der Schweißverbindungsherstellung sehr geringe Schattenbereiche in der Schweißzone 6 entstehen. Durch erhöhte Laserleistung kann erreicht, dass die Randzonen in der Schweißzone 6 aufgeschmolzen werden und so auch im Schattenbereich 7 eine Verschweißung stattfindet.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich geworden, im Vergleich zum Stand der Technik die Gesamtkosten der Herstellung von Steckermodulen mit dicht geschweißten Kunststoffbauteilen mit Stanzgittern zu verringern.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung einer dichtgeschweißten Verbindung zwischen einem für die Übertragung von Strom ausgelegten und in einem lasertransparenten Kunststoff eingebetteten Stanzgitter und einem unterhalb des Stanzgitters angeordneten Kunststoffbauteil mittels einem Laserverfahren, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) Durchführen eines ersten Schweißvorganges durch Emittierung von Laserstrahlen (5), wobei die Laserstrahlen (5) in einem Winkel α auf die Oberfläche des in den Kunststoff eingebetteten Stanzgitters (1) auftreten, wobei der Winkel α in positiver Richtung geneigt zur Senkrechten (Pfeil 8) ist und
b) Durchführen eines weiteren Schweißvorganges durch Emittierung von Laserstrahlen, wobei die Laserstrahlen in einem Winkel α auf die Oberfläche des in den Kunststoff eingebetteten Stanzgitters (1) auftreten, wobei der Winkel α in negativer Richtung geneigt zur Senkrechten (Pfeil 8) ist,
wobei Verfahrensschritt a und b in beliebiger Reihenfolge ausführbar sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, in einem ersten Verfahrensschritt die Laserstrahlen (5) in senkrechter Richtung (Pfeil 8) auf das Stanzgitter (1) auftreten und in einem weiteren Verfahrensschritt sich die Schritte a) und b) gemäß Anspruch 1 anschließen.
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