DE19746871A1

DE19746871A1 - Joining functional parts by electroforming while embedded in a negative mold

Info

Publication number: DE19746871A1
Application number: DE1997146871
Authority: DE
Inventors: Juergen Buehring; Georg Dr Zimmermann; Peter Kahr; Gilbert Dr Moersch; Harald Koenig; Udo Kirsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2017-10-24
Also published as: DE19746871C2

Abstract

Functional parts are joined by electroforming while being at least partially embedded in a negative mold (6). Functional parts are joined by at least partially embedding them in a negative mold (6) which is then used in an electroforming operation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum galvanischen Fügen dreidimensionaler Funktionsteile.The invention relates to a method for galvanic Add three-dimensional functional parts.

State of the art

Bekannt sind vielfältige Möglichkeiten des Fügens von Funktionsteilen, beispielsweise das Verschweißen oder Verlöten von Bauteilen. Bekannt und hinreichend be schrieben sind auch Fügetechniken wie Kleben oder Kitten, aber auch das Herstellen von Form- und Kraft schlußverbindungen, beispielsweise durch Verpressen der Bauteile.Various possibilities for joining are known Functional parts, for example welding or Soldering components. Known and sufficient joining techniques such as gluing or Kitten, but also the production of form and strength final connections, for example by pressing of the components.

Gravierende Nachteile sind, insbesondere für sehr kleine oder miniaturisierte Bauteile, bei allen ge nannten Verfahren vorhanden. Beim Schweißen oder Löten entsteht zwangsläufig ein Wärmeverzug, was die Paßgenauigkeit beeinträchtigen kann. Die Paßgenauig keit ist auch beim Kleben schwer einzuhalten. Zudem entsteht hier ein zusätzlicher Materialauftrag. Grundsätzlich problematisch ist die paßgenaue und exakte Herstellung von Verbindungen bei miniaturi sierten Bauteilen. There are serious disadvantages, especially for very small or miniaturized components, for all ge mentioned procedures available. When welding or Soldering inevitably creates heat distortion, which the Fit can affect. The perfect fit is difficult to adhere to even when gluing. In addition an additional material order is created here. The exact fit is fundamentally problematic exact creation of connections at miniaturi components.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hoch präzise dreidimensionale Fügeverbindungen bei Minia turbauteilen herzustellen.The invention is therefore based on the object, high precise three-dimensional joint connections at Minia manufacture turbo parts.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfah ren entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patent anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method ren according to the characterizing part of the patent claim 1 solved.

Advantages of the invention

Vorteilhaft beim galvanischen Fügen von dreidimensio nalen Funktionsteilen ist insbesondere, daß eine sehr hohe Paßgenauigkeit sichergestellt werden kann. Bei diesem Verfahren wird eine Kunststoff-Negativform mit Hilfe der Galvanik abgeformt und somit ein metalli sches Bauteil, das heißt eine Positivform, herge stellt.Advantageous for the galvanic joining of three dimensions nalen functional parts is in particular that a very high fit can be ensured. At This process uses a plastic negative mold Molded with the help of electroplating and thus a metalli component, that is, a positive shape poses.

Dabei können leicht zusätzliche Funktionsteile sehr präzise an das Galvanikbauteil angeformt werden. Diese Funktionsteile werden in eine genaue Urform, nämlich die Kunststoff-Negativform, durch Passung oder Klebung eingebettet und anschließend sowohl zur abschließenden Formgebung des Bauteiles als auch zur Fügung der einzelnen Funktionsteile eingalvanisiert.Additional functional parts can easily do so are precisely molded onto the electroplating component. These functional parts are in an exact original form, namely the plastic negative form, by fit embedded or gluing and then both for final shaping of the component as well Joining of the individual functional parts galvanized.

Durch Anbringung von Hinterschneidungen an wenigstens einer der Funktionsteile im Bereich der Fügestelle kann die Fügung weiter verstärkt werden, da das Gal vanikmetall in die Hinterschneidungen abgeschieden wird und eine Verklammerung bildet. Somit können auch verdreh- und abziehsichere Verbindungen hergestellt werden.By making undercuts on at least one of the functional parts in the area of the joint the coincidence can be further strengthened since the Gal vanikmetall deposited in the undercuts and forms a bracket. So you can too twist and pull-proof connections made become.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß der galvanische Füge prozeß kräftefrei erfolgt, da sowohl das Funktions teil als auch die Urform sehr genau abgebildet wer den. Zudem erfolgt kein Wärmeverzug, da die Tempera tur beim Fügen nur ungefähr bei 60°C liegt. Das Funktionsteil wird damit sehr schonend behandelt.It is also advantageous that the galvanic joining Process is done without force, since both the function part as well as the archetype very precisely who the. In addition, there is no heat distortion, since the tempera tur at joining is only about 60 ° C. The The functional part is treated very gently.

Nach dem Formen kann die Urform, das heißt die Kunst stoff-Negativform, mittels chemischem Prozeß leicht herausgelöst werden.After shaping, the archetype, that is, art Negative form, easily by means of a chemical process be detached.

Von besonderem Vorteil ist weiterhin, daß das Verfah ren materialunabhängig ist. Die einzige Voraussetzung ist, daß ein Fügepartner elektrisch leitfähig ist. Dies kann bei Nichtleitern beispielsweise durch metallisches Aufdampfen, Sputtern oder ähnliche Ver fahren erreicht werden.It is also of particular advantage that the process is material-independent. The only requirement is that a joining partner is electrically conductive. In the case of non-conductors, for example, metallic vapor deposition, sputtering or similar ver driving can be achieved.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß eine Kombination von Funktionsteilen unterschiedlicher Herstellungsarten und Materialeigenschaften leicht möglich ist, was eine Herstellung von geometrisch sehr komplexen Bau teilen ermöglicht. Die einzelnen Funktionsteile kön nen unterschiedliche Materialeigenschaften besitzen und somit auf die Erfordernisse, sowohl mechanisch als auch elektrisch, des einzelnen Bauteilbereichs optimiert sein. It is also advantageous that a combination of Functional parts of different types of manufacture and material properties is easily possible what a manufacture of geometrically very complex construction allows sharing. The individual functional parts can have different material properties and thus to the requirements, both mechanically as well as electrical, of the individual component area be optimized.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten, Merkmalen.Further advantageous embodiments of the invention result from the rest, in the subclaims mentioned features.

drawings

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is in one embodiment example with reference to the accompanying drawings explained. Show it:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Anordnung zum galvanischen Fügen von Funktionsteilen; und Figure 1 is a sectional view of an arrangement for the galvanic joining of functional parts. and

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines fertig abge formten Bauteiles mit eingalvanisiertem Funktionsteil gemäß Fig. 1. Fig. 2 is a sectional view of a finished component formed with abge eingalvanisiertem functional part of FIG. 1.

Description of the embodiments

Die Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung einen Aufbau nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Bei spielhaft wird das präzise galvanische Fügen einer Motorwelle 2 mit einem Rotor 4 dargestellt. Diese beiden Funktionsteile sind für einen hier nicht dar gestellten Mikro-Schrittmotor bestimmt, bei dem der Rotordurchmesser in einer Größenordnung von ca. 7 mm liegt. Der Rotor 4 soll beispielsweise folgende Eigenschaften aufweisen. Der Mantelbereich, das Gal vanikmetall, muß weichmagnetisch sein. Die Rotorwelle 2 soll für das vorgesehene, hier nicht dargestellte, Gleitlager präzise und hart sein. Die maximale radiale Abweichung des Rotorinnendurchmessers (Durchmesser = 7 mm) soll 10 Mikrometer nicht über schreiten. Dazu ist unter anderem der exakte senk rechte Einbau der Welle 2 erforderlich. Der Rotor 4 ist ein Außenläufer und hat die Form einer Glocke. Die Welle 2 aus Silberstahl, welche bereits vorher feinmechanisch hergestellt wurde, wird in eine dafür vorgesehene Bohrung 7 einer Kunststoff-Negativform 6 eingesetzt. Als Kunststoff kommt hier beispielsweise ein Thermoplast wie Polymethymethacrylat (im folgen den abgekürzt als PMMA) in Frage, in den die Welle 2 durch Preßpassung eingefügt wird. Zur selektiven Abscheidung an der Kopfseite der Negativform wird diese in eine Lochblende 8 eingesetzt und rückseitig, zusammen mit einem Dichtring 10, verschraubt. Ein Federkontaktstift 14 stellt die elektrische Verbin dung zur Welle 2 her. Diese zusammengefügten Teile können dann in ein Galvanikbad getaucht werden. Die Kunststoff-Negativform 6 wird anschließend an der Vorderseite der Blende 8 mit einem galvanischen Über zug versehen. Der Galvanikprozeß formt den glocken förmigen Rotor 4 und verbindet diesen gleichzeitig mit dem oberen Ende der Welle 2. Die Kunst stoff-Negativform 6 aus PMMA kann dann anschließend mittels eines chemischen Prozesses herausgelöst werden, womit der fertige Rotor 4 mit galvanisch gefügter Welle 2 vorliegt. Die Trennung der gefügten Funktionsteile 2, 4 von der Kunststoff-Negativform 6 kann auch durch Erwärmung über die Schmelztemperatur des hier bei spielhaft für die Negativform verwendeten thermo plastischen Kunststoffes PMMA erfolgen. Dabei besteht allerdings das Risiko, daß durch Wärmeverzug die Maßhaltigkeit von Rotor 4 oder Welle 2 nicht mehr gegeben ist. Fig. 1 shows a sectional view of a structure according to the inventive method. The precise galvanic joining of a motor shaft 2 with a rotor 4 is shown in a playful manner. These two functional parts are intended for a micro-stepper motor, not shown here, in which the rotor diameter is on the order of approximately 7 mm. The rotor 4 should have the following properties, for example. The cladding area, the galvanic metal, must be soft magnetic. The rotor shaft 2 should be precise and hard for the slide bearing provided, not shown here. The maximum radial deviation of the inner diameter of the rotor (diameter = 7 mm) should not exceed 10 micrometers. This requires, among other things, the exact vertical installation of shaft 2 . The rotor 4 is an external rotor and has the shape of a bell. The shaft 2 made of silver steel, which has already been manufactured mechanically beforehand, is inserted into a bore 7 provided in a plastic negative mold 6 . The plastic here is, for example, a thermoplastic such as polymethymethacrylate (hereinafter abbreviated as PMMA) into which the shaft 2 is inserted by an interference fit. For selective deposition on the head side of the negative mold, the latter is inserted into a perforated screen 8 and screwed on the back together with a sealing ring 10 . A spring contact pin 14 produces the electrical connec tion to the shaft 2 . These assembled parts can then be immersed in an electroplating bath. The plastic negative mold 6 is then provided on the front of the panel 8 with a galvanic train. The electroplating process forms the bell-shaped rotor 4 and connects it to the upper end of the shaft 2 at the same time. The plastic negative mold 6 made of PMMA can then be removed by means of a chemical process, whereby the finished rotor 4 with a galvanically joined shaft 2 is present. The separated functional parts 2 , 4 can be separated from the plastic negative mold 6 by heating above the melting temperature of the thermoplastic plastic PMMA used here for the negative mold. However, there is a risk that the dimensional accuracy of rotor 4 or shaft 2 is no longer ensured due to heat distortion.

Die Fig. 2 zeigt den fertig abgeformten glocken förmigen Rotor 4 mit präzise galvanisch gefügter Welle 2. Fig. 2 shows the completed molded bell-shaped rotor 4 with precise galvanically shaft 2 of joined.

Claims

1. A method for joining at least two three-dimensional functional parts, characterized in that the functional parts are joined by at least partially embedding the functional parts in a negative form ( 6 ), the negative form ( 6 ) then being electroplated.

2. The method according to claim 1, characterized in that at least one of the functional parts (4) is galvanically produced simultaneously by the galvanic casting the negative mold (6).

3. The method according to claim 2, characterized in that that at least one of the functional parts for amplification Connection in the area of the joints Hin have intersections.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the negative mold ( 6 ) is a plastic negative mold.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the plastic negative form ( 6 ) is removed by means of a chemical process after the galvanizing process.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the joining of the functional parts ( 2 , 4 ) at a temperature of about 60 ° C he follows.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that non-conductive function parts made conductive before galvanic joining the.

8. The method according to claim 7, characterized in that that non-conductive functional parts before the galvanic Joining by metallic evaporation, sputtering or similar procedures are made conductive.