WO2001004384A1 - Method for producing micro stamping tools - Google Patents
Method for producing micro stamping tools Download PDFInfo
- Publication number
- WO2001004384A1 WO2001004384A1 PCT/EP2000/005936 EP0005936W WO0104384A1 WO 2001004384 A1 WO2001004384 A1 WO 2001004384A1 EP 0005936 W EP0005936 W EP 0005936W WO 0104384 A1 WO0104384 A1 WO 0104384A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- plate
- cutting
- micro
- layer
- stamp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D1/00—Electroforming
- C25D1/10—Moulds; Masks; Masterforms
Definitions
- the invention relates to a method for producing micro punching tools according to the preambles of claims 1, 2 and 3.
- Stamping processes are used on a large scale for the production of various small components with web widths of ⁇ 0.2 mm, e.g. in the watch and electronics industry. In general, many applications, such as Small relays or lead frames show a clear tendency towards advancing miniaturization.
- punching structures are usually manufactured in several stations using sequential cutting tools. This largely prevents deformation of the workpiece.
- the production of lead frames requires the cutting processes to be broken down into many individual steps, so that the tool length and the demands on the tool tolerances increase considerably. In the present case, the tool has a total length of 2.4 m.
- the leadframe must therefore be manufactured in succession on three punching machines. The accuracy that can currently be achieved with punch structures is decisively limited by the high number of positioning steps in the tool and the resulting uneven cutting gap distribution.
- hold-down plates When cutting sheet metal with a thickness of less than 1 mm, so-called hold-down plates are also used, which serve to fix the punched strip during the cutting process and to guide the cutting punches. This further reduces unwanted deformations of the stamped parts.
- the metal hold-down plate is usually guided over the columns of the tool frame and supported on the upper tool via coil springs.
- the contour and shape accuracy of the active cutting elements is decisive for the dimensional accuracy of the punching structures.
- inserts with simple geometries are manufactured by wire EDM with a shape and dimension deviation down to 1 ⁇ m, with ground carbide inserts being inserted into the insert to increase the service life of the tool.
- Cutting punches can also be produced with the same precision by means of eroding processes, but also by contour grinding.
- One of the main disadvantages of conventional punching tools is that only cutting gaps in the range of 2 to 4 ⁇ m can be achieved. In the case of uneven cutting gaps, which can be caused by deviations in shape and size, the punches in particular wear out more on one side.
- the precision of the cutting egg in the secondary cutting tool is also determined by the accuracy of the machine-controlled belt feed.
- the most commonly used method for exact band positioning in the tool is the so-called catch pin method.
- a coating of the active cutting elements increases the service life considerably and is widely used in industrial practice.
- a hard material coating e.g. Titanium nitride, titanium carbonitride or chrome nitride
- wear resistance and surface hardness are increased.
- Processes from the group of CVD (Chemical Vapor Deposition) and PVD (Physical Vapor Deposition) processes are used as coating processes, whereby the PVD process is suitable for a larger number of materials due to the process-related lower substrate temperatures.
- CVD Chemical Vapor Deposition
- PVD Physical Vapor Deposition
- a mask is first produced in accordance with the micro punching tool to be manufactured.
- a plastic negative mold corresponding to the micro-punching tool to be produced
- a resist layer is first applied to a substrate and then the resist layer is exposed through the mask with high-energy radiation, such as X-ray radiation or ultraviolet radiation, and then developed.
- a first galvanic impression of the plastic negative mold is carried out using an electroforming metal, a metal injection mold being obtained by removing the plastic. The molded plastic parts are then replicated using injection molding.
- the invention is therefore based on the object of providing a method for producing micro-punching tools which does not have the disadvantages of the prior art and enables both high imaging accuracy of the stamping and cutting plate to one another and also a uniform distribution of the cutting gap.
- this object is achieved with a method for producing a cutting plate, in which a stamp plate with stamps, which has micro-cutting structures in the submillimeter range, is provided with a separating layer and the stamp plate is electroplated using a hard alloy.
- the stamp plate is preferably produced by a further process for the production of one-piece micro-punching tools, which will be described below.
- a particular advantage of the invention is that for the production of one-piece and matching micro punching tools, such as stamp plate with stamps and cutting plate, a direct galvanic impression process is carried out, with a positive form of a micro punching tool, such as a stamp plate with stamps, as a metal starting or Master mold is used to manufacture a cutting insert.
- a micro punching tool such as a stamp plate with stamps
- a metal starting or Master mold is used to manufacture a cutting insert.
- a uniform cutting gap distribution is generated by using standardized and precisely controllable microtechnical manufacturing processes, such as thin-film processes or immersion processes, in the method according to the invention for applying the separating layer.
- microtechnical manufacturing processes such as thin-film processes or immersion processes
- the use of standardized microtechnical manufacturing processes enables the matching stamping and cutting inserts to be produced easily and reproducibly and, above all, inexpensively in large quantities.
- a particular advantage of the induction is that the master mold can continue to be used after the direct electroplating.
- a stamping plate with stamps can also be produced by a corresponding method according to the invention, with a cutting plate serving as the master mold.
- the object according to the invention is therefore also achieved according to a further alternative with a method for producing a stamping plate, in which a cutting plate which has micro breakthroughs in the submillimeter range is provided with a separating layer and is connected to a base plate in such a way that the micro breakthroughs on the underside of the cutting plate be covered, and that the cutting plate is electroplated using a hard alloy.
- the cutting plate is first provided with a separating layer, preferably by means of an immersion method or a vacuum coating process.
- a separating layer can be applied uniformly to the entire surface of the cutting insert in a simple manner.
- the cutting plate provided with the separating layer is provided with a base plate, which is either made of a conductive material, such as a metal plate, or of a Non-conductive material can be connected on the underside so that the micro openings on the underside of the insert are covered.
- Covering the micro breakthroughs on the underside of the cutting plate with the plate consisting of a conductive material serves to produce a starting layer or starting electrode in the area of the micro breakthroughs for the electroplating.
- this plate can form the starting electrode on the basis of the micro-openings for the subsequent electroplating.
- both an electrically conductive separation layer and an electrically non-conductive separation layer can be applied to the surface of the cutting insert.
- an electrically conductive separating layer is preferably applied to the surface of the cutting plate, which can then form the starting layer or starting electrode on the flanks or side walls of the micro openings.
- a starting layer on the base of the micro breakthroughs can, however, also be produced in that the cutting plate provided with the separating layer is connected to the base plate, for example with a conductive adhesive or by means of another suitable conductive intermediate layer, in such a way that this conductive intermediate layer can form the starting electrode.
- the insert is electroplated using a hard alloy.
- the object according to the invention is also achieved according to a further alternative with a method for producing a stamping plate, in which a cutting plate which has micro breakthroughs in the submillimeter range is connected to a base plate in such a way that the micro breakthroughs on the underside of the cutting plate are covered, and the top the cutting insert is provided with a separating layer, and that the cutting insert is electroplated using a hard alloy.
- the cutting plate is first connected to the base plate, which can either consist of a conductive or a non-conductive material. This covers the micro breakthroughs on the underside of the insert.
- a separating layer applied to the still exposed top of the cutting insert, the side walls and the bottom of the micro-openings preferably also being covered with a separating layer.
- this plate can form the starting layer or starting electrode necessary for the subsequent galvanic molding.
- an electrically conductive separating layer is preferably applied to the upper side of the cutting plate, which then forms the starting layer or starting electrode both on the base and on the flanks or side walls of the micro-openings.
- the insert is electroplated using a hard alloy.
- the starting layer can also be formed by a conductive adhesive or a conductive intermediate layer.
- the cutting gap can be adjusted via the thickness of the separating layer. However, the cutting gap must not be so small that the punch and cutting plate can no longer be separated. According to a particular concept of the invention, separable separating layers are used which ensure that the stamp and the cutting plate can separate from one another after the galvanic molding. If necessary, the conductive adhesive or the conductive intermediate layer can also be dissolved when the separation layer is dissolved.
- micro-cutting structures of the punches or micro breakthroughs of the cutting plates have small aspect ratios, for example an aspect ratio of less than 5, an electrically conductive separating layer is preferably used.
- the aspect ratio is the size ratio the height of the micro-cutting structures of the punches or the height of the micro-openings of the cutting plate in comparison with the respective widths.
- the stamp plate or the cutting plate is preferably anodically oxidized. This creates a separation layer in the nanometer range.
- the stamping plate or the cutting plate is coated on the surface with a metallic sacrificial layer, a conductive carbon layer or a conductive dip lacquer layer.
- a metallic sacrificial layer e.g., a conductive carbon layer
- a conductive dip lacquer layer e.g., a conductive dip lacquer layer
- non-conductive separating layers are advantageous.
- a wax or polymer layer or a silicon dioxide layer is preferably applied to the stamping plate or the cutting plate in order to form the non-conductive separating layer.
- the silicon dioxide layer is applied by sputtering.
- the wax and polymer layers can be applied, for example, by means of immersion processes, by spraying or in the form of shrink films.
- An applied wax film is preferably solidified by evaporation.
- a metal layer is applied to this wax or polymer or silicon dioxide layer as a starting layer for the electroplating process. This application can be done by vapor deposition, sputtering or spraying.
- the metal layer is preferably made of nickel, copper, silver or gold.
- the non-conductive separating layer is at least partially removed from the bottom of the micro breakthroughs in order to produce the starting layer before the galvanic molding.
- electromagnetic radiation or particle beams or other possibilities can be used, which have already been described in DE 197 53 948 A1. Since the present invention also at least partially applies the subject matter of DE 197 53 948 A1, namely a method for producing metallic microstructure bodies by direct galvanic molding, the methods and materials described therein are also considered as possible solutions for the present invention and are therefore explicitly described in the description added. The methods and materials described therein are also regarded as possible solutions for the present invention for removing the non-conductive separating layer and are hereby explicitly included in the description.
- a positive shape of the punching tool with micro-cutting structures or micro-perforations in the submillimeter range is produced from resist material by means of a deep structuring process, that this positive shape is electroplated to produce a countersink electrode, and that openings or recesses for forming the punching tool are introduced into a semifinished product by means of the erosion by means of EDM.
- this process includes a further process step, it enables the punching tool to be made from materials that cannot be used in a galvanic impression.
- a semi-finished product made of hard metal or steel is therefore preferably used.
- a depth lithography method is preferably used as the depth structuring process.
- the positive mold for producing the lowering electrode is preferably electroplated using copper.
- a layer made of a hard alloy is preferably applied first and then this layer is backfilled by electrodeposition of a softer material, such as Cu and / or Ni.
- Nickel-iron, nickel-tungsten, cobalt-tungsten or nickel-cobalt is preferably used as the hard alloy.
- the galvanic molding After the galvanic molding, it is recommended to heat the composite of the cutting plate and stamp / stamp plate for easier separation or to treat them with solvent or ultrasound. This can also be achieved that the separating layer is dissolved or at least damaged so that an easier separation of the cutting and stamping plate is made possible.
- the punching tool After the galvanic molding and separation of the cutting and stamping plates, it is advantageous to subject the punching tool to a grinding process, in which case excess material can be removed.
- the main purpose is to sharpen the cutting edges on the punches or on the cutting plate.
- the punching tool or at least the micro cutting structures can additionally be provided with a hard material alloy in order to minimize the wear of the cutting edges on punches and cutting plates.
- a hard material alloy Suitable for this are titanium nitride (TiN), titanium carbon nitrite (TiCN), chrome nitrite (CrN), titanium carbide (TiC), titanium aluminonitrite (TiAIN).
- the advantage of the one-piece design is that on the one hand the positioning accuracy of the punches relative to one another and on the other hand the density of the cutting structures is much higher than is the case with conventional punching tools. This is due to the fact that no space-consuming fasteners are required to fasten the stamp in the stamp plate. This makes it possible to arrange cutting structures close to one another in almost any direction in both spatial directions. In addition, the total weight of the stamp plate and stamp of the one-piece design is lower, so that the energy expenditure for moving the micro-punching tool is lower and the accuracy of the relative positioning of the cutting and stamping plate is increased.
- micro-cutting structures can be manufactured with higher accuracy because microtechnical processes are used in which shape and dimensional deviations are in the submicrometer range.
- the micro-cutting structures have free-form surfaces and / or undercuts in the stamp plate plane.
- complex structures had to be subdivided into structures without an undercut or into simpler structures, which in turn had to be distributed over several subsequent cutting stations.
- This measure according to the invention also contributes to a high density of cutting structures and thus to a downsizing of the entire micro-punching device.
- a micro-punching device is characterized in that both the stamp and the stamping plate and the cutting plate are in one piece, the stamp, the stamping plate and the cutting plate being produced by microtechnical processes and the stamps having micro-cutting structures and the cutting plate having micro-openings in the submillimeter range.
- the stamp / stamp plate and the cutting plate are preferably produced using the same microtechnical method, which increases the accuracy of the two interacting stamping tools. The width of the cutting gap and the cutting gap distribution can thereby be further reduced, which in turn improves the quality of the punched structures.
- a cutting station preferably has at least one stamp plate. This also makes it possible to set up a modular system with micro-cutting structures, the stamp plates only having to be assembled in the desired arrangement. This is advantageous for simple structures in terms of flexibility, but this modular structure is purchased by impairing the positioning accuracy.
- the stamp plate carries several groups of stamps for several cutting stations.
- the positioning accuracy is significantly increased in this embodiment.
- Micro-cutting structures in the submillimeter range produced with microtechnical processes are only a small height due to the process, which was previously considered a disadvantage.
- the low overall height also has the advantage that the masses to be moved are significantly smaller and that the stroke length is shorter, which in turn increases the cutting accuracy.
- the low height of the stamp or micro-cutting structures requires special hold-down devices.
- Conventional hold-downs which consist for example of metal plates, cannot be used because they must have a minimum thickness and therefore the punches cannot penetrate the hold-down.
- the hold-down device to be used preferably in this invention has elastic polymer material.
- the hold-down device is made entirely of elastic polymer material.
- the hold-down device preferably consists of an elastic polymer layer applied to the stamp plate.
- the elastic polymer layer can be applied by various known methods, for example by dipping or spraying.
- elastomers are suitable as elastic polymers.
- the hold-down consists of an elastic polymer plate, which can also be thicker than the height of the stamp. When punching out, this polymer material is compressed, whereby the cutting path predetermined by the height of the stamp is only slightly reduced.
- the hold-down consists of an elastic polymer plate, which is preferably glued, for example, on the underside opposite the stamp plate with a metal layer, for example a steel sheet of 0.2 mm to 1 mm in height.
- the elastic polymer plate is preferably attached to the stamp plate.
- the polymer plate can be glued, screwed or clamped. Other mounting options are also conceivable.
- the hold-down device can have the same micro openings as the cutting insert. In this case, it is advantageous to punch out the elastic polymer plate by means of a stamp plate provided with stamps and a cutting plate.
- an elastic polymer can be applied directly to the stamp plate by means of immersion, spraying or pouring.
- the hold-down device can remain on the stamp plate.
- the elastic polymer plate it is not absolutely necessary for the elastic polymer plate to have openings which belong to the micro-cutting structures. Simplified breakthroughs can also be provided in the elastic polymer plate.
- the use of polymers for the hold-down device advantageously reduces the weight of the moving masses in a micro-punching device, so that this also increases the accuracy of the relative positioning of the cutting and stamping plate.
- Thermoplastic elastomers, rubbers or flexible foams are possible as preferred materials.
- the thermoplastic elastomers include e.g. Styrene-butadiene copolymers, polyamides, polyetheramides, polyetheresteramides or polyether block amides and polyurethanes.
- Preferred rubbers are chloroprene rubber, natural rubber, fluororubber, silicone rubber or polyurethane rubber.
- soft elastic foams e.g. Foams with components made of polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC) or polyurethane (PU) are used.
- PE polyethylene
- PVC polyvinyl chloride
- PU polyurethane
- Figures 1a-c a micro-punching device in cross-section during various conditions
- FIG. 2 shows a punched-out component from the electronics area
- Figure 3a shows the bottom view of a stamp plate with stamps for three
- FIG. 3b shows a representation of the cutting sequence with that shown in FIG. 3a
- FIG. 4 is an illustration of the sequence of cuts with a stamp plate after
- Figure 5a-c is a representation of the entire cutting sequence with conventional
- FIG. 6 shows the entire cutting sequence with an inventive one
- FIG. 7 shows a stamp plate and a hold-down device in perspective
- Figure 8 is a bottom perspective view of a stamp plate, which according to a first embodiment of a method for producing a stamp plate
- FIG. 9 is a schematic illustration of the method steps for explaining the method shown in FIG. 8
- FIG. 10 is a schematic illustration of a method for producing a cutting insert
- Figure 11 is a schematic representation of a method for producing a
- Figure 12 is a schematic representation of a method for producing a
- Figure 13 is a schematic representation of a method for producing a
- Stamp plate according to a further embodiment, and Figure 14 is a schematic representation of a method for producing a
- a micro-punching device is shown in vertical section in FIG.
- the micro-punching device has an upper tool 9a and a lower tool 9b, which are connected to one another via guide columns 3.
- the band 10 to be punched out is located between the two tools 9a, 9b.
- the upper tool 9a has an upper adapter plate 1 and an upper base plate 2, in which the guide columns 3 are fastened.
- the guide columns 3 are guided in ball guides 4.
- a one-piece stamp plate 40 Arranged on the underside of the upper base plate 2 is a one-piece stamp plate 40 with stamps 41 which have micro-cutting structures in the submillimeter range.
- a hold-down 20 made of an elastic polymer material is glued to the stamp plate 40. The thickness of the hold-down device 20 can be greater than the height of the stamp structures 41 because the hold-down device is compressed during the punching process.
- the lower tool 9b of the micro-punching device is constructed in accordance with the upper tool 9a and has a lower adapter plate 8 and a lower base plate 7 which is fastened on the lower adapter plate.
- the base plate 7 carries a cutting plate receptacle 31 on which the cutting plate 30 is fastened.
- the stamp plate and cutting plate are fastened using upper and lower fastening screws 5 and 6.
- the cutting plate 30 has micro breakthroughs 32.
- the insert holder 31, the lower base plate 7 and the lower adapter plate 8 also have conically shaped or enlarged openings in order to be able to remove the slug, that is to say the part cut out from the band 10.
- the micro punching device can be seen in the lowered position at the beginning of the punching process.
- the hold-down device 20 is already slightly compressed.
- the punches 41 are immersed in the band 10 for cutting out.
- FIG. 2 shows a punched-out component 11, as is used, for example, in the electronics sector.
- a plurality of punches 41 are necessary, which have so far been distributed over a total of 18 cutting stations according to FIGS. 5a-c using conventional tool technology and only 6 cutting stations according to the inventive tool technology according to FIG.
- the first three cutting stations of the tool technology according to the invention for producing the first three cutting sequences in FIG. 6 are shown in FIG. 3a and FIG. 3b shows the cutting sequence punched hereby.
- the stamps 41 are a total of three stamp groups 42a, b and c corresponding to the three provided cutting stations summarized.
- Micro-cutting structures can also have undercuts 72 formed perpendicular to the cutting direction, and the micro-cutting structures can also be designed as free-form surfaces.
- the stamp density is significantly higher compared to a conventional arrangement of stamps shown in FIG. 4.
- the areas corresponding to the stamps are also hatched.
- FIGS. 5a-c this is once again fully illustrated using the specific example of FIG. 2.
- 5a-c the entire cutting sequence can be seen with a conventional tool, the free areas representing the areas which have already been punched out and the hatched areas identifying the stamping areas of the respective sequential cutting stations.
- the cutting sequence according to FIG. 5 has a length of 508 mm
- the cutting sequence with a micro-punching device according to the invention according to FIG. 6 is significantly shortened and is only 172 mm. This is due to the increased stamp density that can be achieved due to the one-piece design of the stamp plate and stamp. Only two punching operations with the stamp plate shown in FIG. 3a are required.
- FIG. 7 shows a bottom view of a stamp plate 40 with the stamps 41 and the associated micro-cutting structures 70.
- the associated hold-down 20 in the form of an elastomer plate 22 has openings 21 which correspond to the micro openings 32 of the associated insert.
- Such an elastomer plate 22 can e.g. be produced by punching by means of the stamp plate 40 with the stamps 41 and the cutting plate.
- FIGS. 8 and 9 show a first embodiment of the manufacturing method of a micro punching tool in the form of a cutting plate 30.
- a stamping plate 40 is used to produce a cutting plate 30 as a starting or master mold.
- a stamp plate 40 with stamps 41 is produced according to a method to be described, to which a separating layer 33 is subsequently applied, as shown in FIG. 9.
- a galvanic body 55 is then produced by means of galvanic molding.
- the electroplating body 55 is separated from the stamp plate 40, so that a positive shape 56 of the cutting plate 30 is obtained. Further processing of this positive form 56 then leads to a cutting plate 30 with openings 32, as can be seen in FIG. 9.
- precise imaging of the punch and cutting plate is achieved.
- the uniform cutting gap distribution is ensured in this case by using thin-layer processes, such as plasma deposition and immersion processes, for producing the separating layer.
- FIG. 10 shows a further production method that is used to produce a stamp plate 40 with stamps 41.
- a cutting plate 30 with micro breakthroughs 32 is produced, for example, using the previously described method, on the entire surface 78 of which a separating layer 33 with a uniform thickness is first applied, preferably by means of a dipping method or a vacuum coating process.
- both an electrically conductive and an electrically non-conductive separation layer 33 can be used as the separation layer 33.
- the cutting plate 30 provided with the separating layer 33 is then connected to a base plate 75 on the underside 73, for example by means of an adhesive and electrically conductive intermediate layer 74, such as, for example, with a conductive adhesive 74 ′ , as a result of which the micro openings 32 of the cutting plate 30 on the underside 73 thereof be covered by the base plate 75.
- the base plate 75 is made of a conductive material, such as a metal plate
- the plate provided with the conductive adhesive 74 ' on the base 76 of the micro-openings 32 preferably forms the starting electrodes 77 necessary for the subsequent electroplating, as is the case here can be seen in FIG.
- an electrically conductive separating layer 33 is preferably applied to the surface 78 of the cutting plate 30, which then forms the starting electrode 77 or starting layer on the flanks or side walls 79 of the micro openings 32 for the subsequent galvanic molding.
- the starting electrode 77 can be formed on the base 76 of the micro openings 32 by the electrically conductive intermediate layer 74 and the conductive adhesive 74 ' .
- a galvanic body 55 ' is then produced by means of galvanic molding.
- the base plate 75 is removed, for example, by dissolving the conductive adhesive 74 ' . Thereafter, the separation layer 33 is dissolved, as will be described. This leads to a micro-punching tool that precisely matches one another and comprises a stamping plate 40 with stamps 41 and a cutting plate 30 with micro openings 32, as shown in FIG.
- FIG. 11 shows a further production method that is used to produce a stamp plate 40 with stamps 41.
- the cutting plate 30 is first connected to the base plate 75, for example by means of the electrically conductive adhesive 74 ′ , and then a separating layer 33 is applied to the exposed upper side 80 of the cutting plate 30.
- an electrically conductive separating layer 33 is preferably used, since this can directly form the starting electrode 77 on the base 76 in the micro-openings 32 of the cutting plate 30 for the subsequent galvanic impression.
- a galvanic body 55 ' is then produced by means of galvanic molding, which then leads to a stamp plate 40 with stamps 41, as shown in FIG. 11.
- FIG. 12 shows a further production method that is used to produce a stamp plate 40 with stamps 41.
- the base plate 75 is made of a conductive material.
- an electrically non-conductive separating layer 33 is preferably applied to the exposed upper side 80 of the cutting plate 30.
- the non-conductive separating layer 33 is at least partially removed.
- FIG. 12 uses an irradiation of a mask 51 ', which has openings in the area of the micro-openings 32 of the cutting plate 30, with either particle or electromagnetic radiation.
- either the conductive intermediate layer 74 as shown in FIG.
- the base plate 75 can form the starting electrode 77 for the subsequent galvanic impression.
- a galvanic body 55 ' is then produced by means of galvanic molding, which then leads to a stamp plate 40 with stamps 41, as shown in FIG. 11.
- FIG. 13 A further method is shown in FIG. 13, in which a lowering electrode 60 is first produced in an intermediate step. Starting from a substrate 53 with resist material 52 and a mask 51 arranged above it and the irradiation by X-ray or UV radiation 50, a positive mold 59 of the stamp plate is first produced, which is electroplated to produce a galvanic body 60. After the resist material 52 has been removed, a lowering electrode 60 is obtained, by means of which the stamp plate 40 with the stamps 41 is produced from a semifinished product 62 by EDM. The spark gap is identified by the reference number 61.
- FIG. 14 shows a further production method with which a cutting insert 30 is produced by means of die sinking and a sinking electrode 60 '. The method corresponds to the method according to FIG. 13.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Punching Or Piercing (AREA)
Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung von Mikrostanzwerkzeugen Process for the production of micro punching tools
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mikrostanzwerkzeugen gemäß der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 , 2 und 3.The invention relates to a method for producing micro punching tools according to the preambles of claims 1, 2 and 3.
Stanzverfahren werden zur Herstellung verschiedenster Kleinstbauteile mit Stegbreiten von < 0,2 mm in großem Umfang eingesetzt, z.B. in der Uhren- und Elektronikindustrie. Generell zeigt sich bei vielen Anwendungen, wie z.B. Kleinstrelais oder Leadframes eine klare Tendenz in Richtung fortschreitender Miniaturisierung.Stamping processes are used on a large scale for the production of various small components with web widths of <0.2 mm, e.g. in the watch and electronics industry. In general, many applications, such as Small relays or lead frames show a clear tendency towards advancing miniaturization.
Bei Stegen von geringer Breite werden Stanzstrukturen üblicherweise mit Folgeschneidwerkzeugen in mehreren Stationen gefertigt. Dadurch lassen sich Verformungen des Werkstücks weitestgehend vermeiden. Die Herstellung beispielsweise von Leadframes erfordert eine Zerlegung der Schneidvorgänge in viele Einzelschritte, so daß die Werkzeuglänge und die Anforderung an die Werkzeugtoleranzen ganz erheblich ansteigen. Das Werkzeug hat im vorliegenden Falle eine Gesamtlänge von 2,4 m. Der Leadframe muß daher auf drei Stanzmaschinen nacheinander gefertigt werden. Die derzeit bei Stanzstrukturen erreichbare Genauigkeit wird entscheidend durch die hohe Zahl der Positionierschritte im Werkzeug und die daraus resultierende ungleichmäßige Schnittspaltverteilung begrenzt.In the case of webs of small width, punching structures are usually manufactured in several stations using sequential cutting tools. This largely prevents deformation of the workpiece. The production of lead frames, for example, requires the cutting processes to be broken down into many individual steps, so that the tool length and the demands on the tool tolerances increase considerably. In the present case, the tool has a total length of 2.4 m. The leadframe must therefore be manufactured in succession on three punching machines. The accuracy that can currently be achieved with punch structures is decisively limited by the high number of positioning steps in the tool and the resulting uneven cutting gap distribution.
Beim Schneiden von Blechen mit einer Stärke von weniger als 1 mm werden zusätzlich sogenannte Niederhalterplatten eingesetzt, die zur Fixierung des Stanzbandes während des Schneidvorgangs und als zusätzliche Führung der Schneidstempel dienen. Dadurch werden ungewollte Verformungen der Stanzteile weiter vermindert. Die aus Metall bestehende Niederhalterplatte wird in der Regel über die Säulen des Werkzeuggestells geführt und über Schraubenfedern am Oberwerkzeug abgestützt. Ausschlaggebend für die Maßgenauigkeit der Stanzstrukturen ist neben der Verformung des Stanzbandes die Kontur- und Formgenauigkeit der aktiven Schneidelemente. Typischerweise werden Schneidplatten mit einfachen Geometrien durch Drahterodieren mit einer Form- und Maßabweichung bis herab zu einem 1 μm gefertigt, wobei geschliffene Hartmetalleinsätze in die Schneidplatte eingesetzt werden, um die Standzeit des Werkzeuges zu erhöhen. Schneidstempel sind ebenfalls mittels Erodierverfahren, aber auch durch Konturschleifen, mit der gleichen Präzision herstellbar. Einer der Hauptnachteile konventioneller Stanzwerkzeuge ist, daß hierdurch lediglich Schnittspalte im Bereich von 2 bis 4 μm realisiert werden können. Bei ungleichmäßigen Schnittspalten, die durch Form- und Maßabweichung hervorgerufen werden können, verschleißen vor allem die Stempel einseitig stärker.When cutting sheet metal with a thickness of less than 1 mm, so-called hold-down plates are also used, which serve to fix the punched strip during the cutting process and to guide the cutting punches. This further reduces unwanted deformations of the stamped parts. The metal hold-down plate is usually guided over the columns of the tool frame and supported on the upper tool via coil springs. In addition to the deformation of the punching tape, the contour and shape accuracy of the active cutting elements is decisive for the dimensional accuracy of the punching structures. Typically, inserts with simple geometries are manufactured by wire EDM with a shape and dimension deviation down to 1 μm, with ground carbide inserts being inserted into the insert to increase the service life of the tool. Cutting punches can also be produced with the same precision by means of eroding processes, but also by contour grinding. One of the main disadvantages of conventional punching tools is that only cutting gaps in the range of 2 to 4 μm can be achieved. In the case of uneven cutting gaps, which can be caused by deviations in shape and size, the punches in particular wear out more on one side.
Darüber hinaus wird die Präzision des Schnitteiis beim Folgeschneidwerkzeug aber auch von der Genauigkeit des maschinengesteuerten Bandvorschubs bestimmt. Die am häufigsten angewendete Methode zur exakten Bandpositionierung im Werkzeug ist die sogenannte Fangstiftmethode.In addition, the precision of the cutting egg in the secondary cutting tool is also determined by the accuracy of the machine-controlled belt feed. The most commonly used method for exact band positioning in the tool is the so-called catch pin method.
Ein weiterer Hauptnachteil der konventionell gefertigten Folgeschneidwerkzeuge ist deren Größe. Zum einen ist die Werkzeuglänge bedingt durch eine Vielzahl von Folgeschneidstationen häufig sehr groß. Zum anderen wird die Bauhöhe der Werkzeuge wesentlich durch den metallischen Niederhalter bestimmt. Bedingt durch diese Vorgaben sind die Werkzeuge sehr schwer, die während des Schneidvorgangs zu bewegende Masse ist hoch und es muß mit einem im Verhältnis zur Höhe der Stanzstruktur großen Hub gestanzt werden. Die Anforderungen an die Stanzmaschinen bezüglich Werkzeugeinbauraum und Bewegungsgenauigkeit sind sehr hoch.Another major disadvantage of conventionally manufactured secondary cutting tools is their size. On the one hand, the tool length is often very long due to the large number of subsequent cutting stations. On the other hand, the height of the tools is largely determined by the metal hold-down. Due to these specifications, the tools are very heavy, the mass to be moved during the cutting process is high and it is necessary to punch with a large stroke in relation to the height of the punching structure. The demands placed on the punching machines with regard to tool installation space and movement accuracy are very high.
Die Auswahl der Werkstoffe für Stanzwerkzeuge hängt entscheidend von der Art und Dicke der zu schneidenden Materialien sowie von der erforderlichen Standzeit ab. Als Werkzeugwerkstoffe für die Aktivelemente von Schneidwerkzeugen werden bevorzugt Kaltarbeitsstähle, Hartmetalle und pulvermetallurgisch hergestellte Schnellarbeitsstähle mit Härten von 60 bis 70 HRC bzw. 1000 bis 1800 HV verwendet. Hartmetalle zeichnen sich gegenüber Kaltarbeitsstählen durch einen geringeren Verschleiß aus. Die Entwicklung von zäheren Hartmetallen ermöglichte auch die Fertigung sehr feiner Schneidelemente. Deshalb werden gerade in Bereichen mit einem hohen Bedarf an Bauteilen mit immer kleineren kritischen Abmessungen, wie beispielsweise in der Elektronik, Schneidteile vielfach aus Hartmetallen hergestellt. Neben gewöhnlichen Werkzeugstählen und Hartmetallen finden auch pulvermetallurgisch erzeugte Werkzeugstähle Verwendung. Sie besitzen ein sehr feinkörniges Gefüge mit einer extrem gleichmäßigen Verteilung der Legierungsbestandteile, die sehr lange Werkzeugstandzeiten ermöglichen.The choice of materials for punching tools depends crucially on the type and thickness of the materials to be cut and on the required service life. Cold tool steels, hard metals and powder metallurgy are preferred as tool materials for the active elements of cutting tools High-speed steels with a hardness of 60 to 70 HRC or 1000 to 1800 HV are used. Hard metals are characterized by less wear than cold work steels. The development of tougher hard metals also made it possible to manufacture very fine cutting elements. For this reason, cutting parts are often made of hard metals, especially in areas with a high demand for components with ever smaller critical dimensions, such as in electronics. In addition to ordinary tool steels and hard metals, tool steels produced using powder metallurgy are also used. They have a very fine-grained structure with an extremely even distribution of the alloy components, which enable very long tool life.
Eine Beschichtung der aktiven Schneidelemente erhöht die Standzeit erheblich und ist in der industriellen Praxis weit verbreitet. Mit einer Hartstoff-Beschichtung, wie z.B. Titannitrid, Titancarbonitrid oder Chromnitrid, wird die Verschleißbeständigkeit und die Oberflächenhärte erhöht. Als Beschichtungsverfahren werden Verfahren aus der Gruppe der CVD- (Chemical Vapour Deposition) und der PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition) angewendet, wobei sich die PVD-Verfahren aufgrund der verfahrensbedingten niedrigeren Substrattemperaturen für eine größere Zahl von Materialien eignet. Mit Standardverfahren sind alle metallischen Werkstoffe mit Schichtdicken von 1 bis 4 μm beschichtbar.A coating of the active cutting elements increases the service life considerably and is widely used in industrial practice. With a hard material coating, e.g. Titanium nitride, titanium carbonitride or chrome nitride, wear resistance and surface hardness are increased. Processes from the group of CVD (Chemical Vapor Deposition) and PVD (Physical Vapor Deposition) processes are used as coating processes, whereby the PVD process is suitable for a larger number of materials due to the process-related lower substrate temperatures. With standard processes, all metallic materials can be coated with layer thicknesses of 1 to 4 μm.
Zusammenfassend stehen einer weiteren Miniaturisierung konventionell gestanzter Bauteile im wesentlichen die folgende Nachteile der derzeit für die Fertigung von Stanzwerkzeugen eingesetzten Verfahren im Wege:In summary, further miniaturization of conventionally punched components is essentially hampered by the following disadvantages of the processes currently used for the manufacture of punching tools:
die mangelnde Genauigkeit der Schneidwerkzeuge aufgrund der Fertigungstoleranzen der eingesetzten Verfahren,the lack of accuracy of the cutting tools due to the manufacturing tolerances of the processes used,
die Toleranzen der relativen Positionierung zweier Stempel zueinander,the tolerances of the relative positioning of two stamps to one another,
die mangelnde Genauigkeit der relativen Positionierung von Schneid- und Stempelplatte innerhalb einer Folgeschneidstation, z.B. bedingt durch den im Vergleich zur Höhe der Stanzstruktur aufgrund des Niederhalters notwendigen großen Werkzeughub und eine große Werkzeugmasse,the lack of accuracy of the relative positioning of the cutting and stamping plate within a subsequent cutting station, for example due to the im Compared to the height of the punching structure due to the hold-down device, large tool stroke and a large tool mass,
die fehlende Möglichkeit zur Fertigung von komplexen Schneidstrukturen bedingt eine sehr große Zahl von Folgeschneidstationen,the lack of possibility to manufacture complex cutting structures requires a very large number of subsequent cutting stations,
und die mangelnde Genauigkeit der relativen Positionierung der Schneidwerkzeuge zwischen aufeinanderfolgenden Schneidstationen.and the lack of accuracy in the relative positioning of the cutting tools between successive cutting stations.
Aus der DE 19542 658 A1 und der US 5,645,977 ist die Anwendung des LIGA- Verfahrens zur Herstellung von einstückigen Mikrostanzwerkzeugen, die aus Stempelplatte mit Stempeln, Niederhalter und Schneidplatte bestehen, bekannt. Das LIGA-Verfahren ermöglicht die Herstellung von komplexen Schneidstrukturen und damit eine Verkleinerung der Zahl der Folgeschneidstationen.DE 19542 658 A1 and US Pat. No. 5,645,977 disclose the use of the LIGA method for producing one-piece micro-punching tools which consist of a stamp plate with stamps, hold-down devices and cutting plate. The LIGA process enables the production of complex cutting structures and thus a reduction in the number of subsequent cutting stations.
Gemäß der Anwendung des LIGA-Verfahrens aus der DE 19542 658 A1 wird zunächst eine Maske entsprechend des zu fertigenden Mikrostanzwerkzeugs hergestellt. Um danach eine Kunststoff-Negativform entsprechend des zu fertigenden Mikrostanzwerkzeugs herzustellen, wird zunächst auf ein Substrat eine Resistschicht aufgebracht und anschließend die Resistschicht durch die Maske mit einer energiereichen Strahlung, wie beispielsweise einer Röntgenstrahlung oder einer ultravioletten Strahlung, belichtet und dann entwickelt. In einem weiteren Schritt wird eine erste galvanische Abformung der Kunststoff-Negativform mit einem Galvanoformungsmetall durchgeführt, wobei man durch Entfernen des Kunststoffs eine metallische Spritzgießform erhält. Daraufhin werden mittels Spritzgießen die Kunststoff-Formteile repliziert. Schließlich wird eine zweite galvanische Abformung der Kunststoff-Formteile mit einem Galvanoformungsmetall durchgeführt, wobei einstückige Mikrostanzwerkzeuge, wie Stempelplatte mit Stempeln, Niederhalter und Schneidplatte, resultieren. In der US 5,645,977 Patentschrift wird ein im Vergleich zur DE 19542 658 A1 modifiziertes Verfahren beschrieben, wobei die beiden letzten Verfahrensschritte, nämlich Replikation der Kunststoff-Formteile und zweite galvanische Abformung entfallen. Nachteilig bei beiden Verfahren ist, daß zwei unabhängige LIGA-Prozeß-Durchläufe zur Herstellung von zwei zueinander passenden Mikrostanzwerkzeugen, wie Stempelplatte mit Stempeln und Schneidplatte, durchgeführt werden müssen, wobei jeder der beiden LIGA-Prozesse mit entsprechenden Abbildungsfehlern und Fertigungstoleranzen behaftet ist. Dies bedingt, daß durch die beiden bekannten Verfahren weder eine hohe Abbildungstreue von Stempel- und Schneidplatte zueinander noch eine daraus resultierende gleichmäßige Schnittspaltverteilung sichergestellt werden kann.According to the application of the LIGA method from DE 19542 658 A1, a mask is first produced in accordance with the micro punching tool to be manufactured. In order to subsequently produce a plastic negative mold corresponding to the micro-punching tool to be produced, a resist layer is first applied to a substrate and then the resist layer is exposed through the mask with high-energy radiation, such as X-ray radiation or ultraviolet radiation, and then developed. In a further step, a first galvanic impression of the plastic negative mold is carried out using an electroforming metal, a metal injection mold being obtained by removing the plastic. The molded plastic parts are then replicated using injection molding. Finally, a second galvanic impression of the plastic molded parts is carried out using an electroforming metal, resulting in one-piece micro-punching tools, such as a stamping plate with stamps, hold-down device and cutting plate. US Pat. No. 5,645,977 describes a method which is modified in comparison to DE 19542 658 A1, the last two method steps, namely replication of the plastic molded parts and second galvanic impression, being omitted. A disadvantage of both methods is that two independent LIGA process runs for the production of two matching micro punching tools, such as stamp plate with stamps and cutting plate, have to be carried out, each of the two LIGA processes being associated with corresponding imaging errors and manufacturing tolerances. This means that the two known methods can neither ensure a high fidelity of the punch and cutting plate to each other, nor can a resulting uniform cutting gap distribution be ensured.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Mikrostanzwerkzeugen bereitzustellen, das nicht die Nachteile des Standes der Technik aufweist und sowohl eine hohe Abbildungstreue von Stempel- und Schneidplatte zueinander als auch eine gleichmäßige Schnittspaltverteilung ermöglicht.The invention is therefore based on the object of providing a method for producing micro-punching tools which does not have the disadvantages of the prior art and enables both high imaging accuracy of the stamping and cutting plate to one another and also a uniform distribution of the cutting gap.
Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Alternative mit einem Verfahren zur Herstellung einer Schneidplatte gelöst, bei dem eine Stempelplatte mit Stempeln, die Mikroschneidstrukturen im Submillimeterbereich aufweist, mit einer Trennschicht versehen und die Stempelplatte mittels einer Hartlegierung galvanisch abgeformt wird.According to a first alternative, this object is achieved with a method for producing a cutting plate, in which a stamp plate with stamps, which has micro-cutting structures in the submillimeter range, is provided with a separating layer and the stamp plate is electroplated using a hard alloy.
Vorzugsweise wird die Stempelplatte nach einem nachfolgend noch zu beschreibenden weiteren Verfahren zur Herstellung von einstückigen Mikrostanzwerkzeugen hergestellt.The stamp plate is preferably produced by a further process for the production of one-piece micro-punching tools, which will be described below.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zur Herstellung von einstückigen und zueinander passenden Mikrostanzwerkzeugen, wie Stempelplatte mit Stempeln und Schneidplatte, ein direktes galvanisches Abformungsverfahren durchgeführt wird, wobei eine Positivform eines Mikrostanzwerkzeugs, wie beispielsweise eine Stempelplatte mit Stempeln, als metallische Ausgangs- bzw. Masterform zur Herstellung einer Schneidplatte dient. Hierdurch werden im Vergleich zum Stand der Technik die Abbildungsfehler und die Fertigungstoleranzen erheblich verringert und damit sowohl eine höhere Abbildungstreue von Stempel- und Schneidplatte zueinander als auch eine gleichmäßige Schnittspaltverteilung erreicht.A particular advantage of the invention is that for the production of one-piece and matching micro punching tools, such as stamp plate with stamps and cutting plate, a direct galvanic impression process is carried out, with a positive form of a micro punching tool, such as a stamp plate with stamps, as a metal starting or Master mold is used to manufacture a cutting insert. As a result, the imaging errors and the manufacturing tolerances are compared to the prior art considerably reduced and thus both a higher image fidelity of the punch and cutting plate to each other and a uniform cutting gap distribution.
Eine gleichmäßige Schnittspaltverteilung wird erzeugt, indem beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufbringen der Trennschicht standardisierte und exakt steuerbare mikrotechnische Herstellungsverfahren, wie beispielsweise Dünnschichtprozesse oder Tauchverfahren, eingesetzt werden. Zudem können durch den Einsatz von standardisierten mikrotechnischen Herstellungsverfahren die zueinander passenden Stempel- und Schneidplatten einfach und reproduzierbar und vor allem kostengünstig in großen Stückzahlen hergestellt werden. Ein besonderer Vorteil der Er indung ist hierbei, daß die Masterform nach der direkten galvanischen Abformung weiter verwendet werden kann.A uniform cutting gap distribution is generated by using standardized and precisely controllable microtechnical manufacturing processes, such as thin-film processes or immersion processes, in the method according to the invention for applying the separating layer. In addition, the use of standardized microtechnical manufacturing processes enables the matching stamping and cutting inserts to be produced easily and reproducibly and, above all, inexpensively in large quantities. A particular advantage of the induction is that the master mold can continue to be used after the direct electroplating.
Selbstverständlich kann durch ein entsprechendes erfindungsgemäßes Verfahren auch eine Stempelplatte mit Stempeln hergestellt werden, wobei eine Schneidplatte als Masterform dient.Of course, a stamping plate with stamps can also be produced by a corresponding method according to the invention, with a cutting plate serving as the master mold.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird daher auch gemäß einer weiteren Alternative mit einem Verfahren zur Herstellung einer Stempelplatte gelöst, bei dem eine Schneidplatte, die Mikrodurchbrüche im Submillimeterbereich aufweist, mit einer Trennschicht versehen und mit einer Basisplatte so verbunden wird, daß die Mikrodurchbrüche auf der Unterseite der Schneidplatte abgedeckt werden, und daß die Schneidplatte mittels einer Hartlegierung galvanisch abgeformt wird.The object according to the invention is therefore also achieved according to a further alternative with a method for producing a stamping plate, in which a cutting plate which has micro breakthroughs in the submillimeter range is provided with a separating layer and is connected to a base plate in such a way that the micro breakthroughs on the underside of the cutting plate be covered, and that the cutting plate is electroplated using a hard alloy.
Bei diesem ersten erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Stempelplatte wird zunächst die Schneidplatte vorzugsweise durch ein Tauchverfahren oder einen Vakuumbeschichtungsprozeß mit einer Trennschicht versehen. Hierdurch kann in einfacher Weise gleichmäßig eine Trennschicht auf die gesamte Oberfläche der Schneidplatte aufgebracht werden. Nachfolgend wird die mit der Trennschicht versehene Schneidplatte mit einer Basisplatte, die entweder aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise eine Metallplatte, oder aus einem nicht-leitfähigen Material bestehenden kann, auf der Unterseite so verbunden, daß die Mikrodurchbrüche auf der Unterseite der Schneidplatte abgedeckt werden.In this first method according to the invention for producing a stamp plate, the cutting plate is first provided with a separating layer, preferably by means of an immersion method or a vacuum coating process. As a result, a separating layer can be applied uniformly to the entire surface of the cutting insert in a simple manner. Subsequently, the cutting plate provided with the separating layer is provided with a base plate, which is either made of a conductive material, such as a metal plate, or of a Non-conductive material can be connected on the underside so that the micro openings on the underside of the insert are covered.
Das Abdecken der Mikrodurchbrüche auf der Unterseite der Schneidplatte mit der aus einem leitfähigen Material bestehenden Platte dient dem Erzeugen einer Startschicht bzw. Startelektrode im Bereich der Mikrodurchbrüche für das galvanische Abformen.Covering the micro breakthroughs on the underside of the cutting plate with the plate consisting of a conductive material serves to produce a starting layer or starting electrode in the area of the micro breakthroughs for the electroplating.
Im Fall, daß eine aus einem leitfähigen Material bestehende Basisplatte verwendet wird, kann diese Platte die Startelektrode auf dem Grund der Mikrodurchbrüche für das nachfolgende galvanische Abformen bilden. In diesem Fall kann sowohl eine elektrisch leitende Trennschicht als auch eine elektrisch nicht leitende Trennschicht auf die Oberfläche der Schneidplatte aufgebracht werden. Im Fall, daß eine nicht- leitfähige Basisplatte verwendet wird, wird vorzugsweise eine elektrisch leitende Trennschicht auf die Oberfläche der Schneidplatte aufgebracht, die dann die Startschicht bzw. Startelektrode auf den Flanken bzw. Seitenwänden der Mikrodurchbrüche bilden kann. Eine Startschicht auf dem Grund der Mikrodurchbrüche kann aber auch dadurch erzeugt werden, daß die mit der Trennschicht versehene Schneidplatte beispielsweise mit einem leitfähigen Kleber oder mittels einer anderen geeigneten leitenden Zwischenschicht mit der Basisplatte derart verbunden wird, daß diese leitende Zwischenschicht die Startelektrode bilden kann. Die Schneidplatte wird mittels einer Hartlegierung galvanisch abgeformt.In the event that a base plate made of a conductive material is used, this plate can form the starting electrode on the basis of the micro-openings for the subsequent electroplating. In this case, both an electrically conductive separation layer and an electrically non-conductive separation layer can be applied to the surface of the cutting insert. If a non-conductive base plate is used, an electrically conductive separating layer is preferably applied to the surface of the cutting plate, which can then form the starting layer or starting electrode on the flanks or side walls of the micro openings. A starting layer on the base of the micro breakthroughs can, however, also be produced in that the cutting plate provided with the separating layer is connected to the base plate, for example with a conductive adhesive or by means of another suitable conductive intermediate layer, in such a way that this conductive intermediate layer can form the starting electrode. The insert is electroplated using a hard alloy.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gemäß einer weiteren Alternative mit einem Verfahren zur Herstellung einer Stempelplatte gelöst, bei dem eine Schneidplatte, die Mikrodurchbrüche im Submillimeterbereich aufweist, mit einer Basisplatte so verbunden wird, daß die Mikrodurchbrüche auf der Unterseite der Schneidplatte abgedeckt werden, und die Oberseite der Schneidplatte mit einer Trennschicht versehen wird, und daß die Schneidplatte mittels einer Hartlegierung galvanisch abgeformt wird. Bei diesem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Stempelplatte wird im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen ersten Verfahren zunächst die Schneidplatte mit der Basisplatte, die entweder aus einem leitfähigen oder einem nicht-leitfähigen Material bestehenden kann, verbunden. Hierdurch werden die Mikrodurchbrüche auf der Unterseite der Schneidplatte abgedeckt. Erst danach wird dann auf die noch freiliegende Oberseite der Schneidplatte eine Trennschicht aufgebracht, wobei vorzugsweise auch die Seitenwände und der Grund der Mikrodurchbrüche mit einer Trennschicht bedeckt wird. Wie bereits beschrieben, kann im Fall, daß eine leitfähige Basisplatte verwendet wird, diese Platte die für das nachfolgenden galvanische Abformen notwendige Startschicht bzw. Startelektrode bilden. Im Fall, daß eine nicht-leitfähige Basisplatte verwendet wird, wird vorzugsweise eine elektrisch leitende Trennschicht auf die Oberseite der Schneidplatte aufgebracht, die dann sowohl auf dem Grund als auch auf den Flanken bzw. Seitenwänden der Mikrodurchbrüche die Startschicht bzw. Startelektrode bildet. Schließlich wird die Schneidplatte mittels einer Hartlegierung galvanisch abgeformt. Selbstverständlich kann die Startschicht auch bei dieser Alternative durch einen leitfähigen Kleber bzw. eine leitende Zwischenschicht gebildet werden.The object according to the invention is also achieved according to a further alternative with a method for producing a stamping plate, in which a cutting plate which has micro breakthroughs in the submillimeter range is connected to a base plate in such a way that the micro breakthroughs on the underside of the cutting plate are covered, and the top the cutting insert is provided with a separating layer, and that the cutting insert is electroplated using a hard alloy. In this further method according to the invention for producing a stamp plate, in contrast to the first method described above, the cutting plate is first connected to the base plate, which can either consist of a conductive or a non-conductive material. This covers the micro breakthroughs on the underside of the insert. Only then is a separating layer applied to the still exposed top of the cutting insert, the side walls and the bottom of the micro-openings preferably also being covered with a separating layer. As already described, in the event that a conductive base plate is used, this plate can form the starting layer or starting electrode necessary for the subsequent galvanic molding. In the event that a non-conductive base plate is used, an electrically conductive separating layer is preferably applied to the upper side of the cutting plate, which then forms the starting layer or starting electrode both on the base and on the flanks or side walls of the micro-openings. Finally, the insert is electroplated using a hard alloy. In this alternative, of course, the starting layer can also be formed by a conductive adhesive or a conductive intermediate layer.
Über die Dicke der Trennschicht kann der Schneidspalt eingestellt werden. Der Schneidspalt darf allerdings nicht so gering sein, daß sich Stempel und Schneidplatte nicht mehr voneinander trennen lassen. Nach einem besonderen Gedanken der Erfindung werden auflösbare Trennschichten verwendet, die sicherstellen, daß sich Stempel und Schneidplatte nach dem galvanischen Abformen voneinander lösen können. Falls erforderlich kann beim Auflösen der Trennschicht auch der leitfähige Kleber oder die leitende Zwischenschicht mit aufgelöst werden.The cutting gap can be adjusted via the thickness of the separating layer. However, the cutting gap must not be so small that the punch and cutting plate can no longer be separated. According to a particular concept of the invention, separable separating layers are used which ensure that the stamp and the cutting plate can separate from one another after the galvanic molding. If necessary, the conductive adhesive or the conductive intermediate layer can also be dissolved when the separation layer is dissolved.
Wenn die Mikroschneidstrukturen der Stempel oder Mikrodurchbrüche der Schneidplatten kleine Aspektverhältnisse aufweisen, also beispielsweise ein Aspektverhältnis von kleiner als 5, wird vorzugsweise eine elektrisch leitende Trennschicht verwendet. Unter Aspektverhältnis wird hierbei das Größenverhältnis der Höhe der Mikroschneidstrukturen der Stempel bzw. der Höhe der Mikrodurchbrüche der Schneidplatte im Vergleich mit den jeweiligen Breiten verstanden.If the micro-cutting structures of the punches or micro breakthroughs of the cutting plates have small aspect ratios, for example an aspect ratio of less than 5, an electrically conductive separating layer is preferably used. The aspect ratio is the size ratio the height of the micro-cutting structures of the punches or the height of the micro-openings of the cutting plate in comparison with the respective widths.
Zur Ausbildung der elektrisch leitenden Trennschicht wird vorzugsweise die Stempelplatte oder die Schneidplatte anodisch oxidiert. Dadurch wird eine Trennschicht im Nanometerbereich erhalten.To form the electrically conductive separating layer, the stamp plate or the cutting plate is preferably anodically oxidized. This creates a separation layer in the nanometer range.
Andererseits wird zur Ausbildung der elektrisch leitenden Trennschicht die Stempelplatte oder die Schneidplatte oberflächlich mit einer metallischen Opferschicht, einer leitenden Kohlenstoffschicht oder einer leitenden Tauchlackschicht beschichtet. Diese Schichten können beispielsweise mittels einem Tauchverfahren oder einen Vakuumbeschichtungsprozeß aufgebracht werden. Ferner können diese Schichten nach dem galvanischen Abformen aufgelöst werden.On the other hand, in order to form the electrically conductive separating layer, the stamping plate or the cutting plate is coated on the surface with a metallic sacrificial layer, a conductive carbon layer or a conductive dip lacquer layer. These layers can be applied, for example, by means of a dipping process or a vacuum coating process. Furthermore, these layers can be dissolved after the galvanic molding.
Wenn die Mikroschneidstrukturen der Stempel oder Mikrodurchbrüche der Schneidplatten hohe Aspektverhältnisse aufweisen, worunter vorzugsweise Verhältnisse von größer 5 zu verstehen sind, sind nicht leitende Trennschichten von Vorteil. Vorzugsweise wird zur Ausbildung der nicht leitenden Trennschicht auf die Stempelplatte oder die Schneidplatte eine Wachs- oder eine Polymerschicht oder eine Siliziumdioxidschicht aufgebracht. Die Siliziumdioxidschicht wird durch Sputtern aufgebracht. Die Wachs- und Polymerschichten können beispielsweise mittels Tauchverfahren, durch Aufsprühen oder auch in Form von Schrumpffolien aufgebracht werden. Vorzugsweise wird ein aufgebrachter Wachsfilm durch Eindampfen verfestigt.If the micro-cutting structures of the punches or micro-perforations of the cutting inserts have high aspect ratios, which should preferably be understood to mean ratios greater than 5, non-conductive separating layers are advantageous. A wax or polymer layer or a silicon dioxide layer is preferably applied to the stamping plate or the cutting plate in order to form the non-conductive separating layer. The silicon dioxide layer is applied by sputtering. The wax and polymer layers can be applied, for example, by means of immersion processes, by spraying or in the form of shrink films. An applied wax film is preferably solidified by evaporation.
Da diese Materialien nicht als Startschicht für den anschließenden Galvanikprozeß geeignet sind, wird nach einer ersten bevorzugten Variante auf diese Wachs- oder Polymer- oder Siliziumdioxidschicht eine Metallschicht als Startschicht für den Galvanikprozeß aufgebracht. Dieses Aufbringen kann durch Aufdampfen, Sputtern oder Aufsprühen erfolgen. Die Metallschicht besteht vorzugsweise aus Nickel, Kupfer, Silber oder Gold.Since these materials are not suitable as a starting layer for the subsequent electroplating process, according to a first preferred variant, a metal layer is applied to this wax or polymer or silicon dioxide layer as a starting layer for the electroplating process. This application can be done by vapor deposition, sputtering or spraying. The metal layer is preferably made of nickel, copper, silver or gold.
Nach einer weiteren bevorzugten Variante wird zum Erzeugen der Startschicht vor dem galvanischen Abformen die nicht leitende Trennschicht vom Grund der Mikrodurchbrüche zumindest teilweise entfernt. Zum Entfernen der nicht leitenden Trennschicht können beispielsweise elektromagnetische Strahlung oder Teilchenstrahlen oder auch andere Möglichkeiten zum Einsatz kommen, die bereits in der DE 197 53 948 A1 beschrieben wurden. Da die vorliegende Erfindung zumindest teilweise auch den Erfindungsgegenstand der DE 197 53 948 A1 anwendet, nämlich ein Verfahren zur Herstellung metallischer Mikrostrukturkörper durch direktes galvanisches Abformen, werden die darin beschriebenen Verfahren und Materialien auch als Lösungsmöglichkeiten für die vorliegende Erfindung angesehen und hiermit explizit in die Beschreibung aufgenommen. Die darin beschriebenen Verfahren und Materialien werden auch als Lösungsmöglichkeiten für die vorliegende Erfindung zum Entfernen der nicht leitenden Trennschicht angesehen und hiermit explizit in die Beschreibung aufgenommen.According to a further preferred variant, the non-conductive separating layer is at least partially removed from the bottom of the micro breakthroughs in order to produce the starting layer before the galvanic molding. To remove the non-conductive separating layer, for example electromagnetic radiation or particle beams or other possibilities can be used, which have already been described in DE 197 53 948 A1. Since the present invention also at least partially applies the subject matter of DE 197 53 948 A1, namely a method for producing metallic microstructure bodies by direct galvanic molding, the methods and materials described therein are also considered as possible solutions for the present invention and are therefore explicitly described in the description added. The methods and materials described therein are also regarded as possible solutions for the present invention for removing the non-conductive separating layer and are hereby explicitly included in the description.
Eine weitere Alternative zur Herstellung von einstückigen Mikrostanzwerkzeugen, wie Schneidplatte und Stempelplatte mit Stempeln, besteht darin, daß mittels eines Tiefenstrukturierungsprozesses eine Positivform des Stanzwerkzeuges mit Mikroschneidstrukturen oder Mikrodurchbrüchen im Submillimeterbereich aus Resistmaterial hergestellt wird, daß diese Positivform zur Herstellung einer Senkelektrode galvanisch abgeformt wird, und daß mittels der Senkelektrode mittels Senkerodieren in ein Halbzeug Durchbrüche oder Vertiefungen zur Bildung des Stanzwerkzeuges eingebracht werden.Another alternative to the production of one-piece micro-punching tools, such as cutting plate and stamping plate with stamps, is that a positive shape of the punching tool with micro-cutting structures or micro-perforations in the submillimeter range is produced from resist material by means of a deep structuring process, that this positive shape is electroplated to produce a countersink electrode, and that openings or recesses for forming the punching tool are introduced into a semifinished product by means of the erosion by means of EDM.
Obwohl diese Verfahren einen weiteren Verfahrensschritt beinhaltet, besteht dadurch die Möglichkeit, das Stanzwerkzeug aus Materialien herzustellen, die bei einer galvanischen Abformung nicht verwendet werden können. Es wird daher vorzugsweise ein Halbzeug aus Hartmetall oder Stahl verwendet. Vorzugsweise wird als Tiefenstrukturierungsprozess ein Tiefenlithographieverfahren verwendet.Although this process includes a further process step, it enables the punching tool to be made from materials that cannot be used in a galvanic impression. A semi-finished product made of hard metal or steel is therefore preferably used. A depth lithography method is preferably used as the depth structuring process.
Vorzugsweise wird die Positivform zur Herstellung der Senkelektrode mittels Kupfer galvanisch abgeformt.The positive mold for producing the lowering electrode is preferably electroplated using copper.
Für alle zuvor beschriebenen Alternativen können nachfolgende Varianten zur Anwendung kommen:The following variants can be used for all the alternatives described above:
Vorzugsweise wird beim galvanischen Abformen zuerst eine Schicht aus einer Hartlegierung aufgebracht und anschließend diese Schicht durch galvanische Abscheidung eines weicheren Materials, wie beispielsweise Cu und/oder Ni hinterfüttert.In the case of galvanic molding, a layer made of a hard alloy is preferably applied first and then this layer is backfilled by electrodeposition of a softer material, such as Cu and / or Ni.
Als Hartlegierung wird vorzugsweise Nickel-Eisen, Nickel-Wolfram, Kobalt-Wolfram oder Nickel-Kobalt verwendet.Nickel-iron, nickel-tungsten, cobalt-tungsten or nickel-cobalt is preferably used as the hard alloy.
Nach dem galvanischen Abformen empfiehlt es sich, den Verbund aus Schneidplatte und Stempel/Stempel platte zum leichteren Trennen zu erwärmen oder mit Lösungsmittel oder Ultraschall zu behandeln. Hierdurch kann auch erreicht werden, daß die Trennschicht aufgelöst oder zumindest so beschädigt wird, daß ein leichteres Trennen von Schneid- und Stempelplatte ermöglicht ist.After the galvanic molding, it is recommended to heat the composite of the cutting plate and stamp / stamp plate for easier separation or to treat them with solvent or ultrasound. This can also be achieved that the separating layer is dissolved or at least damaged so that an easier separation of the cutting and stamping plate is made possible.
Nach dem galvanischen Abformen und Trennen von Schneid- und Stempelplatte ist es vorteilhaft, das Stanzwerkzeug einem Schleifprozeß zu unterziehen, wobei überschüssiges Material abgetragen werden kann. Der Hauptzweck besteht allerdings darin, die Schneidkanten an den Stempeln bzw. an der Schneidplatte zu schärfen.After the galvanic molding and separation of the cutting and stamping plates, it is advantageous to subject the punching tool to a grinding process, in which case excess material can be removed. The main purpose, however, is to sharpen the cutting edges on the punches or on the cutting plate.
Das Stanzwerkzeug bzw. zumindest die Mikroschneidstrukturen können zusätzlich noch mit einer Hartstofflegierung versehen werden, um den Verschleiß der Schneidkanten an Stempeln und Schneidplatten zu minimieren. Hierzu geeignet sind Titannitrit (TiN), Titancabonnitrit (TiCN), Chromnnitrit (CrN), Titancarbid (TiC), Titanaluminonitrit (TiAIN).The punching tool or at least the micro cutting structures can additionally be provided with a hard material alloy in order to minimize the wear of the cutting edges on punches and cutting plates. Suitable for this are titanium nitride (TiN), titanium carbon nitrite (TiCN), chrome nitrite (CrN), titanium carbide (TiC), titanium aluminonitrite (TiAIN).
Der Vorteil der Einstückigkeit besteht darin, daß einerseits die Positioniergenauigkeit der Stempel zueinander und andererseits die Dichte der Schneidstrukturen weitaus höher ist, als dies bei herkömmlichen Stanzwerkzeugen der Fall ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß keine platzbeanspruchenden Befestigungsmittel erforderlich sind, um die Stempel in der Stempelplatte zu befestigen. Dadurch ist es möglich, Schneidstrukturen in beiden Raumrichtungen nahezu beliebig dicht nebeneinander anzuordnen. Außerdem ist das Gesamtgewicht von Stempelplatte und Stempel der einstückigen Ausführung geringer, so daß der Energieaufwand zum Bewegen des Mikrostanzwerkzeuges geringer und die Genauigkeit der relativen Positionierung von Schneid- und Stempelplatte erhöht ist.The advantage of the one-piece design is that on the one hand the positioning accuracy of the punches relative to one another and on the other hand the density of the cutting structures is much higher than is the case with conventional punching tools. This is due to the fact that no space-consuming fasteners are required to fasten the stamp in the stamp plate. This makes it possible to arrange cutting structures close to one another in almost any direction in both spatial directions. In addition, the total weight of the stamp plate and stamp of the one-piece design is lower, so that the energy expenditure for moving the micro-punching tool is lower and the accuracy of the relative positioning of the cutting and stamping plate is increased.
Die Mikroschneidstrukturen können mit höherer Genauigkeit hergestellt werden, weil mikrotechnische Verfahren eingesetzt werden, bei denen Form- und Maßabweichungen im Submikrometerbereich liegen.The micro-cutting structures can be manufactured with higher accuracy because microtechnical processes are used in which shape and dimensional deviations are in the submicrometer range.
Erfindungsgemäß weist mindestens ein Teil der Mikroschneidstrukturen in der Stempelplattenebene Freiformflächen und/oder Hinterschneidungen auf. Derartige komplexe Strukturen mußten bisher in Strukturen ohne Hinterschneidung bzw. in einfachere Strukturen unterteilt werden, die wiederum auf mehrere Folgeschneidstationen verteilt werden mußten. Auch diese erfindungsgemäße Maßnahme trägt zu einer hohen Dichte von Schneidstrukturen und damit zu einer Verkleinerung der gesamten Mikrostanzvorrichtung bei.According to the invention, at least some of the micro-cutting structures have free-form surfaces and / or undercuts in the stamp plate plane. Until now, such complex structures had to be subdivided into structures without an undercut or into simpler structures, which in turn had to be distributed over several subsequent cutting stations. This measure according to the invention also contributes to a high density of cutting structures and thus to a downsizing of the entire micro-punching device.
Eine erfindungsgemäße Mikrostanzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Stempel und Stempelplatte als auch die Schneidplatte einstückig sind, wobei Stempel, Stempelplatte und Schneidplatte nach mikrotechnischen Verfahren hergestellt sind und die Stempel Mikroschneidstrukturen und die Schneidplatte Mikrodurchbrüche jeweils im Submillimeterbereich aufweisen. Bei der einstückigen Schneidplatte entfallen die sonst üblichen Schneideinsätze. Vorzugsweise werden Stempel/Stempelplatte und die Schneidplatte mit demselben mikrotechnischen Verfahren hergestellt, was die Genauigkeit der beiden zusammenwirkenden Stanzwerkzeuge erhöht. Die Breite des Schneidspaltes und die Schnittspaltverteilung kann dadurch weiter verringert werden, was wiederum die Qualität der ausgestanzten Strukturen verbessert.A micro-punching device according to the invention is characterized in that both the stamp and the stamping plate and the cutting plate are in one piece, the stamp, the stamping plate and the cutting plate being produced by microtechnical processes and the stamps having micro-cutting structures and the cutting plate having micro-openings in the submillimeter range. With the one-piece cutting plate, the usual cutting inserts are not required. The stamp / stamp plate and the cutting plate are preferably produced using the same microtechnical method, which increases the accuracy of the two interacting stamping tools. The width of the cutting gap and the cutting gap distribution can thereby be further reduced, which in turn improves the quality of the punched structures.
Vorzugsweise weist eine Schneidstation mindestens eine Stempelplatte auf. Es ist dadurch auch möglich, ein modulares System mit Mikroschneidstrukturen aufzubauen, wobei die Stempelplatten nur noch in der gewünschten Anordnung zusammengefügt werden müssen. Dies ist für einfache Strukturen im Hinblick auf Flexibilität von Vorteil, allerdings wird dieser modulare Aufbau durch eine Beeinträchtigung der Positioniergenauigkeit erkauft.A cutting station preferably has at least one stamp plate. This also makes it possible to set up a modular system with micro-cutting structures, the stamp plates only having to be assembled in the desired arrangement. This is advantageous for simple structures in terms of flexibility, but this modular structure is purchased by impairing the positioning accuracy.
Für hochkomplizierte Strukturen ist es deshalb von Vorteil, wenn die Stempelplatte mehrere Gruppen von Stempeln für mehrere Schneidstationen trägt. Die Positioniergenauigkeit ist bei dieser Ausführungsform deutlich erhöht.For highly complicated structures, it is therefore advantageous if the stamp plate carries several groups of stamps for several cutting stations. The positioning accuracy is significantly increased in this embodiment.
Mit mikrotechnischen Verfahren hergestellte Mikroschneidstrukturen im Submillimeterbereich weisen verfahrensbedingt nur eine geringe Höhe auf, was bisher als Nachteil angesehen wurde. Die geringe Bauhöhe hat jedoch gleichzeitig den Vorteil, daß die zu bewegenden Massen deutlich geringer sind und daß die Hubstrecke kürzer ist, was wiederum die Schneidgenauigkeit erhöht.Micro-cutting structures in the submillimeter range produced with microtechnical processes are only a small height due to the process, which was previously considered a disadvantage. However, the low overall height also has the advantage that the masses to be moved are significantly smaller and that the stroke length is shorter, which in turn increases the cutting accuracy.
Die geringe Höhe der Stempel- bzw. Mikroschneidstrukturen erfordert spezielle Niederhalter. Herkömmliche Niederhalter, die beispielsweise aus Metallplatten bestehen, können deshalb nicht eingesetzt werden, weil diese eine Mindestdicke aufweisen müssen und somit die Stempel den Niederhalter nicht durchdringen können.The low height of the stamp or micro-cutting structures requires special hold-down devices. Conventional hold-downs, which consist for example of metal plates, cannot be used because they must have a minimum thickness and therefore the punches cannot penetrate the hold-down.
Der bei dieser Erfindung vorzugsweise einzusetzenden Niederhalter weist elastisches Poiymermaterial auf. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Niederhalter vollständig aus elastischem Polymermaterial. Vorzugsweise besteht der Niederhalter aus einer auf der Stempelplatte aufgebrachten elastischen Polymerschicht. Die elastische Polymerschicht kann durch verschiedene bekannte Verfahren aufgebracht werden, z.B. durch Tauchen oder Aufsprühen. Als elastische Polymere kommen insbesondere Elastomere in Frage.The hold-down device to be used preferably in this invention has elastic polymer material. In a preferred embodiment, the hold-down device is made entirely of elastic polymer material. The hold-down device preferably consists of an elastic polymer layer applied to the stamp plate. The elastic polymer layer can be applied by various known methods, for example by dipping or spraying. In particular, elastomers are suitable as elastic polymers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht der Niederhalter aus einer elastischen Polymerplatte, die durchaus auch dicker sein kann als die Höhe der Stempel. Beim Ausstanzen wird dieses Polymermaterial komprimiert, wodurch der durch die Höhe der Stempel vorgegebene Schneidweg nur geringfügig verringert wird.According to a further embodiment, the hold-down consists of an elastic polymer plate, which can also be thicker than the height of the stamp. When punching out, this polymer material is compressed, whereby the cutting path predetermined by the height of the stamp is only slightly reduced.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht der Niederhalter aus einer elastischen Polymerplatte, die vorzugsweise auf der der Stempelplatte gegenüberliegenden Unterseite mit einer Metallschicht, etwa einem Stahlblech von 0,2 mm bis 1 mm Höhe, beispielsweise verklebt ist.According to a further embodiment, the hold-down consists of an elastic polymer plate, which is preferably glued, for example, on the underside opposite the stamp plate with a metal layer, for example a steel sheet of 0.2 mm to 1 mm in height.
Die elastische Polymerplatte ist vorzugsweise auf der Stempelplatte befestigt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Polymerplatte an anderen Bauteilen der Stanzvorrichtung zu befestigen, wie z.B. auf der die Stempelplatte tragenden Grundplatte oder an den Führungssäulen. Die Polymerplatte kann festgeklebt, geschraubt oder aufgespannt werden. Andere Befestigungsmöglichkeiten sind ebenfalls denkbar.The elastic polymer plate is preferably attached to the stamp plate. However, there is also the possibility of attaching the polymer plate to other components of the punching device, e.g. on the base plate carrying the stamp plate or on the guide columns. The polymer plate can be glued, screwed or clamped. Other mounting options are also conceivable.
Der Niederhalter kann dieselben Mikrodurchbrüche aufweisen wie die Schneidplatte. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die elastische Polymerplatte mittels einer mit Stempeln versehenen Stempelplatte und einer Schneidplatte auszustanzen.The hold-down device can have the same micro openings as the cutting insert. In this case, it is advantageous to punch out the elastic polymer plate by means of a stamp plate provided with stamps and a cutting plate.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein elastisches Polymer direkt auf der Stempelplatte mittels Tauchverfahren, Aufsprühen oder Ausgießen aufgebracht werden. Der Niederhalter kann in diesem Fall auf der Stempelplatte verbleiben. Es ist aber nicht unbedingt notwendig, daß die elastische Polymerplatte, die zu den Mikroschneidstrukturen gehörenden Durchbrüche aufweist. Es können auch vereinfachte Durchbrüche in der elastischen Polymerplatte vorgesehen sein.According to a further embodiment, an elastic polymer can be applied directly to the stamp plate by means of immersion, spraying or pouring. In this case, the hold-down device can remain on the stamp plate. However, it is not absolutely necessary for the elastic polymer plate to have openings which belong to the micro-cutting structures. Simplified breakthroughs can also be provided in the elastic polymer plate.
Die Verwendung von Polymeren für den Niederhalter reduziert vorteilhafterweise das Gewicht der bewegten Massen in einer Mikrostanzvorrichtung, so daß auch hierdurch die Genauigkeit der relativen Positionierung von Schneid- und Stempelplatte erhöht wird. Als bevorzugte Materialien kommen thermoplastische Elastomere, Kautschuke oder weichelastische Schaumstoffe in Frage. Zu den thermoplastischen Elastomeren zählen z.B. Styrol-Butadien-Copolymere, Polyamide, Polyetheramide, Polyetheresteramide oder Polyether-Block-Amide sowie Polyurethane.The use of polymers for the hold-down device advantageously reduces the weight of the moving masses in a micro-punching device, so that this also increases the accuracy of the relative positioning of the cutting and stamping plate. Thermoplastic elastomers, rubbers or flexible foams are possible as preferred materials. The thermoplastic elastomers include e.g. Styrene-butadiene copolymers, polyamides, polyetheramides, polyetheresteramides or polyether block amides and polyurethanes.
Bevorzugte Kautschuke sind Chloroprenkautschuk, Naturkautschuk, Fluorkautschuk, Siliconkautschuk oder Polyurethankautschuk.Preferred rubbers are chloroprene rubber, natural rubber, fluororubber, silicone rubber or polyurethane rubber.
Als weichelastische Schaumstoffe können z.B. Schaumstoffe mit Bestandteilen aus Polyethylen (PE), Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyurethane (PU) eingesetzt werden.As soft elastic foams e.g. Foams with components made of polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC) or polyurethane (PU) are used.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Figuren 1a-c eine Mikrostanzvorrichtung im Querschnitt während verschiedenerFigures 1a-c a micro-punching device in cross-section during various
Phasen des Stanzvorgangs, Figur 2 ein ausgestanztes Bauteil aus dem Elektronikbereich,Phases of the punching process, FIG. 2 shows a punched-out component from the electronics area,
Figur 3a die Unteransicht einer Stempelplatte mit Stempeln für dreiFigure 3a shows the bottom view of a stamp plate with stamps for three
Schneidstationen in perspektivischer Darstellung, Figur 3b eine Darstellung der Schnittfolge mit der in der Figur 3a gezeigten3b shows a representation of the cutting sequence with that shown in FIG. 3a
Stempelplatte, Figur 4 eine Darstellung der Schnittfolge mit einer Stempelplatte nach demPunch plate, Figure 4 is an illustration of the sequence of cuts with a stamp plate after
Stand der Technik, Figur 5a-c eine Darstellung der gesamten Schnittfolge mit konventionellerState of the art, Figure 5a-c is a representation of the entire cutting sequence with conventional
Werkzeugtechnik zur Herstellung des Bauteils aus Figur 2, Figur 6 die gesamte Schnittfolge mit einer erfindungsgemäßenTool technology for producing the component from FIG. 2, FIG. 6 shows the entire cutting sequence with an inventive one
Mikrostanzvorrichtung zur Herstellung des Bauteils aus Figur 2, Figur 7 eine Stempelplatte und einen Niederhalter in perspektivischerMicro punching device for producing the component from FIG. 2, FIG. 7 shows a stamp plate and a hold-down device in perspective
Darstellung, Figur 8 die perspektivische Unteransicht einer Stempelplatte, die gemäß einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einerRepresentation, Figure 8 is a bottom perspective view of a stamp plate, which according to a first embodiment of a method for producing a
Schneidplatte abgeformt wird, Figur 9 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte zur Erläuterung des in Figur 8 gezeigten Verfahrens, Figur 10 die schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer9 is a schematic illustration of the method steps for explaining the method shown in FIG. 8, FIG. 10 is a schematic illustration of a method for producing a cutting insert
Stempelplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform, Figur 11 die schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einerStamp plate according to a further embodiment, Figure 11 is a schematic representation of a method for producing a
Stempelplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform, Figur 12 die schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einerStamp plate according to a further embodiment, Figure 12 is a schematic representation of a method for producing a
Stempeiplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform, Figur 13 die schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einerStamp plate according to a further embodiment, Figure 13 is a schematic representation of a method for producing a
Stempelplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform, und Figur 14 die schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einerStamp plate according to a further embodiment, and Figure 14 is a schematic representation of a method for producing a
Schneidplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform.Cutting insert according to a further embodiment.
In der Figur 1 ist eine Mikrostanzvorrichtung im Vertikalschnitt dargestellt. Die Mikrostanzvorrichtung weist ein Oberwerkzeug 9a und ein Unterwerkzeug 9b auf, die über Führungssäulen 3 miteinander verbunden sind. Zwischen beiden Werkzeugen 9a, 9b befindet sich das auszustanzende Band 10.A micro-punching device is shown in vertical section in FIG. The micro-punching device has an upper tool 9a and a lower tool 9b, which are connected to one another via guide columns 3. The band 10 to be punched out is located between the two tools 9a, 9b.
Das Oberwerkzeug 9a besitzt eine obere Anpaßplatte 1 und eine obere Grundplatte 2, in der die Führungssäulen 3 befestigt sind. Die Führungssäulen 3 werden in Kugelführungen 4 geführt. An der Unterseite der oberen Grundplatte 2 ist eine einstückige Stempelplatte 40 mit Stempeln 41 angeordnet, die Mikroschneidstrukturen im Submillimeterbereich aufweisen. Ferner ist ein Niederhalter 20 aus einem elastischen Polymermaterial auf die Stempelplatte 40 aufgeklebt. Die Dicke des Niederhalters 20 kann größer sein als die Höhe der Stempelstrukturen 41 , weil der Niederhalter während des Stanzvorganges komprimiert wird.The upper tool 9a has an upper adapter plate 1 and an upper base plate 2, in which the guide columns 3 are fastened. The guide columns 3 are guided in ball guides 4. Arranged on the underside of the upper base plate 2 is a one-piece stamp plate 40 with stamps 41 which have micro-cutting structures in the submillimeter range. Furthermore, a hold-down 20 made of an elastic polymer material is glued to the stamp plate 40. The thickness of the hold-down device 20 can be greater than the height of the stamp structures 41 because the hold-down device is compressed during the punching process.
Das Unterwerkzeug 9b der Mikrostanzvorrichtung ist entsprechend dem Oberwerkzeug 9a aufgebaut und weist eine untere Anpaßplatte 8 sowie eine untere Grundplatte 7 auf, die auf der unteren Anpaßplatte befestigt ist. Die Grundplatte 7 trägt eine Schneidplattenaufnahme 31 , auf der die Schneidplatte 30 befestigt ist. Die Befestigung von Stempelplatte und Schneidplatte erfolgt durch obere bzw. untere Befestigungsschrauben 5 und 6.The lower tool 9b of the micro-punching device is constructed in accordance with the upper tool 9a and has a lower adapter plate 8 and a lower base plate 7 which is fastened on the lower adapter plate. The base plate 7 carries a cutting plate receptacle 31 on which the cutting plate 30 is fastened. The stamp plate and cutting plate are fastened using upper and lower fastening screws 5 and 6.
Die Schneidplatte 30 weist Mikrodurchbrüche 32 auf. Auch die Schneidplattenaufnahme 31 , die untere Grundplatte 7 und die untere Anpaßplatte 8 weisen konisch geformte bzw. vergrößerte Durchbrüche auf, um den Butzen, das heißt das vom Band 10 ausgeschnittene Teil, entfernen zu können.The cutting plate 30 has micro breakthroughs 32. The insert holder 31, the lower base plate 7 and the lower adapter plate 8 also have conically shaped or enlarged openings in order to be able to remove the slug, that is to say the part cut out from the band 10.
In der Figur 1 b ist die Mikrostanzvorrichtung in abgesenkter Position zu Beginn des Stanzvorganges zu sehen. Der Niederhalter 20 ist bereits geringfügig komprimiert. In der Figur 1c tauchen die Stempel 41 zum Ausschneiden in das Band 10 ein.In Figure 1 b, the micro punching device can be seen in the lowered position at the beginning of the punching process. The hold-down device 20 is already slightly compressed. In FIG. 1c, the punches 41 are immersed in the band 10 for cutting out.
In der Figur 2 ist ein ausgestanztes Bauteil 11 dargestellt, wie es beispielsweise im Elektronikbereich verwendet wird. Um die gezeigte Struktur zu erreichen, sind mehrere Stempel 41 notwendig, die mit konventioneller Werkzeugtechnik bisher gemäß Figur 5a-c auf insgesamt 18 Schneidstationen und mit erfindungsgemäßer Werkzeugtechnik gemäß Figur 6 auf lediglich 6 Schneidstationen verteilt sind. Die ersten drei Schneidstationen der erfindungsgemäßen Werkzeugtechnik zur Herstellung der ersten drei Schnittfolgen in Figur 6 sind in der Figur 3a dargestellt und die Figur 3b zeigt die hiermit gestanzte Schnittfolge. In der Figur 3a sind die Stempel 41 zu insgesamt drei Stempelgruppen 42a, b und c entsprechend den drei vorgesehenen Schneidstationen zusammengefaßt. In der Figur 3b sind die Flächen 43, 43', 43" der jeweiligen Stempel der Gruppen 42a, b und c schraffiert dargestellt und die durch die jeweils vorangehende Schneidstation ausgestanzten Flächen 11' sind ohne Schraffierung eingezeichnet. Es ist deutlich zu sehen, daß die Mikroschneidstrukturen auch senkrecht zur Schneidrichtung ausgebildete Hinterschneidungen 72 aufweisen können. Ebenso können die Mikroschneidstrukturen als Freiformflächen ausgebildet sein.FIG. 2 shows a punched-out component 11, as is used, for example, in the electronics sector. In order to achieve the structure shown, a plurality of punches 41 are necessary, which have so far been distributed over a total of 18 cutting stations according to FIGS. 5a-c using conventional tool technology and only 6 cutting stations according to the inventive tool technology according to FIG. The first three cutting stations of the tool technology according to the invention for producing the first three cutting sequences in FIG. 6 are shown in FIG. 3a and FIG. 3b shows the cutting sequence punched hereby. In FIG. 3a, the stamps 41 are a total of three stamp groups 42a, b and c corresponding to the three provided cutting stations summarized. 3b, the surfaces 43, 43 ', 43 "of the respective stamps of groups 42a, b and c are shown hatched and the surfaces 11' punched out by the preceding cutting station are shown without hatching. It can clearly be seen that the Micro-cutting structures can also have undercuts 72 formed perpendicular to the cutting direction, and the micro-cutting structures can also be designed as free-form surfaces.
Die Stempeldichte ist im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung von Stempeln, die in Figur 4 gezeigt ist, deutlich höher. Die den Stempeln entsprechenden Flächen sind ebenfalls schraffiert eingezeichnet.The stamp density is significantly higher compared to a conventional arrangement of stamps shown in FIG. 4. The areas corresponding to the stamps are also hatched.
In den Figuren 5a-c ist dies an dem konkreten Beispiel der Figur 2 noch einmal vollständig dargestellt. In den Figuren 5a-c ist die gesamte Schnittfolge mit einem herkömmlichen Werkzeug zu sehen, wobei die freien Flächen die bereits ausgestanzten Flächen darstellen und die schraffierten Flächen die Stempelflächen der jeweiligen Folgeschneidestationen kennzeichnen. Während die Schnittfolge gemäß der Figur 5 eine Länge von 508 mm umfaßt, ist die Schnittfolge mit einer erfindungsgemäßen Mikrostanzvorrichtung gemäß der Figur 6 deutlich verkürzt und beträgt nur noch 172 mm. Dies ist auf die erhöhte Stempeldichte zurückzuführen, die aufgrund der einstückigen Ausführung von Stempelplatte und Stempel erzielt werden kann. Es werden lediglich zwei Stanzvorgänge mit der in Figur 3a gezeigten Stempelplatte benötigt.In FIGS. 5a-c, this is once again fully illustrated using the specific example of FIG. 2. 5a-c, the entire cutting sequence can be seen with a conventional tool, the free areas representing the areas which have already been punched out and the hatched areas identifying the stamping areas of the respective sequential cutting stations. While the cutting sequence according to FIG. 5 has a length of 508 mm, the cutting sequence with a micro-punching device according to the invention according to FIG. 6 is significantly shortened and is only 172 mm. This is due to the increased stamp density that can be achieved due to the one-piece design of the stamp plate and stamp. Only two punching operations with the stamp plate shown in FIG. 3a are required.
In der Figur 7 ist eine Stempelplatte 40 mit den Stempeln 41 und den zugehörigen Mikroschneidstrukturen 70 in Unteransicht perspektivisch dargestellt. Der dazu gehörige Niederhalter 20 in Form einer Elastomerplatte 22 weist Durchbrüche 21 auf, die den Mikrodurchbrüchen 32 der dazugehörigen Schneidplatte entsprechen. Eine solche Elastomerplatte 22 kann z.B. durch Stanzen mittels der Stempelplatte 40 mit den Stempeln 41 und der Schneidplatte hergestellt werden.FIG. 7 shows a bottom view of a stamp plate 40 with the stamps 41 and the associated micro-cutting structures 70. The associated hold-down 20 in the form of an elastomer plate 22 has openings 21 which correspond to the micro openings 32 of the associated insert. Such an elastomer plate 22 can e.g. be produced by punching by means of the stamp plate 40 with the stamps 41 and the cutting plate.
In den Figuren 8 und 9 ist eine erste Ausführungsform des Herstellungsverfahrens eines Mikrostanzwerkzeuges in Form einer Schneidplatte 30 dargestellt. Bei diesem Verfahren wird eine Stempelplatte 40 zur Herstellung einer Schneidplatte 30 als Ausgangs- oder Masterform verwendet. Zunächst wird eine Stempelplatte 40 mit Stempeln 41 gemäß einem noch zu beschreibenden Verfahren hergestellt, auf die anschließend eine Trennschicht 33 aufgebracht wird, wie dies die Figur 9 zeigt. Anschließend wird mittels galvanischer Abformung ein Galvanikkörper 55 hergestellt. Durch Auflösen der Trennschicht 33 wird der Galvanikkörper 55 von der Stempelplatte 40 getrennt, so daß eine Positivform 56 der Schneidplatte 30 erhalten wird. Eine weitere Bearbeitungen dieser Positivform 56 führt dann zu einer Schneidplatte 30 mit Durchbrüchen 32, wie dies in der Figur 9 zu sehen ist. Durch dieses Verfahren ist eine präzise Abbildung von Stempel- und Schneidplatte erreicht. Die gleichmäßige Schnittspaltverteilung wird hierbei dadurch sichergestellt, daß Dünnschichtprozesse, wie beispielsweise Plasmadeposition und Tauchverfahren, zur Herstellung der Trennschicht eingesetzt werden.FIGS. 8 and 9 show a first embodiment of the manufacturing method of a micro punching tool in the form of a cutting plate 30. With this A stamping plate 40 is used to produce a cutting plate 30 as a starting or master mold. First, a stamp plate 40 with stamps 41 is produced according to a method to be described, to which a separating layer 33 is subsequently applied, as shown in FIG. 9. A galvanic body 55 is then produced by means of galvanic molding. By dissolving the separating layer 33, the electroplating body 55 is separated from the stamp plate 40, so that a positive shape 56 of the cutting plate 30 is obtained. Further processing of this positive form 56 then leads to a cutting plate 30 with openings 32, as can be seen in FIG. 9. With this method, precise imaging of the punch and cutting plate is achieved. The uniform cutting gap distribution is ensured in this case by using thin-layer processes, such as plasma deposition and immersion processes, for producing the separating layer.
In der Figur 10 ist ein weiteres Herstellungsverfahren dargestellt, das zur Herstellung einer Stempelplatte 40 mit Stempeln 41 eingesetzt wird. Es wird eine Schneidplatte 30 mit Mikrodurchbrüchen 32 beispielsweise mit dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt, auf deren gesamte Oberfläche 78 zunächst vorzugsweise durch ein Tauchverfahren oder einen Vakuumbeschichtungsprozeß eine Trennschicht 33 mit gleichmäßiger Dicke aufgebracht wird. Als Trennschicht 33 kann bei diesem Herstellungsverfahren sowohl eine elektrisch leitende als auch eine elektrisch nicht leitende Trennschicht 33 verwendet werden. Danach wird die mit der Trennschicht 33 versehene Schneidplatte 30 auf der Unterseite 73 beispielsweise mittels einer haftenden und elektrisch leitenden Zwischenschicht 74, wie beispielsweise mit einem leitfähigen Kleber 74', mit einer Basisplatte 75 verbunden, wodurch die Mikrodurchbrüche 32 der Schneidplatte 30 auf deren Unterseite 73 durch die Basisplatte 75 abgedeckt werden. Im Fall, daß die Basisplatte 75 aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise aus einer Metallplatte, besteht, bildet vorzugsweise die mit dem leitfähigen Kleber 74' versehene Platte auf dem Grund 76 der Mikrodurchbrüche 32 die für das nachfolgende galvanische Abformen notwendigen Startelektroden 77, wie dies in der Figur 10 zu sehen ist. Im Fall, daß die Basisplatte 75 aus einem elektrisch nicht- leitfähigen Material besteht, wird vorzugsweise eine elektrisch leitende Trennschicht 33 auf die Oberfläche 78 der Schneidplatte 30 aufgebracht, die dann die Startelektrode 77 bzw. Startschicht auf den Flanken bzw. Seitenwänden 79 der Mikrodurchbrüche 32 für das nachfolgende galvanische Abformen bildet. Die Startelektrode 77 kann auf dem Grund 76 der Mikrodurchbrüche 32 durch die elektrisch leitende Zwischenschicht 74 und den leitfähigen Kleber 74' gebildet werden. Mittels galvanischer Abformung wird dann ein Galvanikkörper 55' hergestellt. Schließlich wird die Basisplatte 75 beispielsweise durch Auflösen des leitfähigen Klebers 74' entfernt. Danach wird die Trennschicht 33 aufgelöst, wie noch beschrieben wird. Dies führt zu einem präzise zueinander passenden Mikrostanzwerkzeug bestehend aus Stempelplatte 40 mit Stempeln 41 und Schneidplatte 30 mit Mikrodurchbrüchen 32, wie dies die Figur 10 zeigt.FIG. 10 shows a further production method that is used to produce a stamp plate 40 with stamps 41. A cutting plate 30 with micro breakthroughs 32 is produced, for example, using the previously described method, on the entire surface 78 of which a separating layer 33 with a uniform thickness is first applied, preferably by means of a dipping method or a vacuum coating process. In this production method, both an electrically conductive and an electrically non-conductive separation layer 33 can be used as the separation layer 33. The cutting plate 30 provided with the separating layer 33 is then connected to a base plate 75 on the underside 73, for example by means of an adhesive and electrically conductive intermediate layer 74, such as, for example, with a conductive adhesive 74 ′ , as a result of which the micro openings 32 of the cutting plate 30 on the underside 73 thereof be covered by the base plate 75. In the event that the base plate 75 is made of a conductive material, such as a metal plate, the plate provided with the conductive adhesive 74 ' on the base 76 of the micro-openings 32 preferably forms the starting electrodes 77 necessary for the subsequent electroplating, as is the case here can be seen in FIG. In the event that the base plate 75 is made of an electrically non- conductive material, an electrically conductive separating layer 33 is preferably applied to the surface 78 of the cutting plate 30, which then forms the starting electrode 77 or starting layer on the flanks or side walls 79 of the micro openings 32 for the subsequent galvanic molding. The starting electrode 77 can be formed on the base 76 of the micro openings 32 by the electrically conductive intermediate layer 74 and the conductive adhesive 74 ' . A galvanic body 55 ' is then produced by means of galvanic molding. Finally, the base plate 75 is removed, for example, by dissolving the conductive adhesive 74 ' . Thereafter, the separation layer 33 is dissolved, as will be described. This leads to a micro-punching tool that precisely matches one another and comprises a stamping plate 40 with stamps 41 and a cutting plate 30 with micro openings 32, as shown in FIG.
Die Figur 11 zeigt ein weiteres Herstellungsverfahren, das zur Herstellung einer Stempelplatte 40 mit Stempeln 41 eingesetzt wird. Bei diesem Verfahren wird zunächst die Schneidplatte 30 beispielsweise mittels dem elektrisch leitfähigen Kleber 74' mit der Basisplatte 75 verbunden und danach wird auf die freiliegende Oberseite 80 der Schneidplatte 30 eine Trennschicht 33 aufgebracht. Bei dieser Ausführungsform wird vorzugsweise eine elektrisch leitende Trennschicht 33 verwendet, da diese direkt die Startelektrode 77 auf dem Grund 76 in den Mikrodurchbrüchen 32 der Schneidplatte 30 für die nachfolgende galvanische Abformung bilden kann. Mittels galvanischer Abformung wird dann ein Galvanikkörper 55' hergestellt, der dann zu einer Stempelplatte 40 mit Stempeln 41 führt, wie dies die Figur 11 zeigt.FIG. 11 shows a further production method that is used to produce a stamp plate 40 with stamps 41. In this method, the cutting plate 30 is first connected to the base plate 75, for example by means of the electrically conductive adhesive 74 ′ , and then a separating layer 33 is applied to the exposed upper side 80 of the cutting plate 30. In this embodiment, an electrically conductive separating layer 33 is preferably used, since this can directly form the starting electrode 77 on the base 76 in the micro-openings 32 of the cutting plate 30 for the subsequent galvanic impression. A galvanic body 55 'is then produced by means of galvanic molding, which then leads to a stamp plate 40 with stamps 41, as shown in FIG. 11.
Die Figur 12 zeigt ein weiteres Herstellungsverfahren, das zur Herstellung einer Stempelplatte 40 mit Stempeln 41 eingesetzt wird. Bei diesem Verfahren besteht die Basisplatte 75 aus einem leitfähigen Material. Im Unterschied zum Verfahren gemäß Figur 11 wird vorzugsweise eine elektrisch nicht-leitfähige Trennschicht 33 auf die freiliegende Oberseite 80 der Schneidplatte 30 aufgebracht. Zum Erzeugen der Startelektrode 77 auf dem Grund 76 der Mikrodurchbrüche 32 der Schneidplatte 30 wird die nicht-leitfähige Trennschicht 33 zumindest teilweise entfernt. Gemäß Figur 12 kommt hierzu eine Bestrahlung einer Maske 51 ', die Öffnungen im Bereich der Mikrodurchbrüche 32 der Schneidplatte 30 aufweist, mit entweder einer Teilchen- oder elektromagnetischen Strahlung zum Einsatz. Hierdurch kann entweder die leitende Zwischenschicht 74, wie in Figur 12 dargestellt, oder im Fall, daß auch diese durch die Teilchenstrahlung im Bereich der Mikrodurchbrüche 32 mit entfernt wurde, die Basisplatte 75 die Startelektrode 77 für die nachfolgende galvanische Abformung bilden. Mittels galvanischer Abformung wird dann ein Galvanikkörper 55' hergestellt, der dann zu einer Stempelplatte 40 mit Stempeln 41 führt, wie dies die Figur 11 zeigt.FIG. 12 shows a further production method that is used to produce a stamp plate 40 with stamps 41. In this method, the base plate 75 is made of a conductive material. In contrast to the method according to FIG. 11, an electrically non-conductive separating layer 33 is preferably applied to the exposed upper side 80 of the cutting plate 30. In order to produce the starting electrode 77 on the base 76 of the micro openings 32 of the cutting plate 30, the non-conductive separating layer 33 is at least partially removed. According to FIG. 12 uses an irradiation of a mask 51 ', which has openings in the area of the micro-openings 32 of the cutting plate 30, with either particle or electromagnetic radiation. As a result, either the conductive intermediate layer 74, as shown in FIG. 12, or in the event that this was also removed by the particle radiation in the area of the micro-openings 32, the base plate 75 can form the starting electrode 77 for the subsequent galvanic impression. A galvanic body 55 ' is then produced by means of galvanic molding, which then leads to a stamp plate 40 with stamps 41, as shown in FIG. 11.
In der Figur 13 ist ein weiteres Verfahren dargestellt, bei dem in einem Zwischenschritt zunächst eine Senkelektrode 60 hergestellt wird. Ausgehend von einem Substrat 53 mit Resistmaterial 52 und einer darüber angeordneten Maske 51 und der Bestrahlung durch Röntgen- oder UV-Strahlung 50 wird zunächst eine Positivform 59 der Stempelplatte hergestellt, die galvanisch zur Herstellung eines Galvanikkörpers 60 abgeformt wird. Nach Herauslösen des Resistmaterials 52 erhält man eine Senkelektrode 60, mittels derer aus einem Halbzeug 62 durch Senkerodieren die Stempelplatte 40 mit den Stempeln 41 hergestellt wird. Der Funkenspalt ist mit den Bezugszeichen 61 gekennzeichnet.A further method is shown in FIG. 13, in which a lowering electrode 60 is first produced in an intermediate step. Starting from a substrate 53 with resist material 52 and a mask 51 arranged above it and the irradiation by X-ray or UV radiation 50, a positive mold 59 of the stamp plate is first produced, which is electroplated to produce a galvanic body 60. After the resist material 52 has been removed, a lowering electrode 60 is obtained, by means of which the stamp plate 40 with the stamps 41 is produced from a semifinished product 62 by EDM. The spark gap is identified by the reference number 61.
In der Figur 14 ist ein weiteres Herstellungsverfahren dargestellt, mit dem eine Schneidplatte 30 mittels Senkerodieren und einer Senkelektrode 60' hergestellt wird. Das Verfahren entspricht dem Verfahren gemäß der Figur 13. FIG. 14 shows a further production method with which a cutting insert 30 is produced by means of die sinking and a sinking electrode 60 '. The method corresponds to the method according to FIG. 13.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 obere Anpaßplatte1 upper adapter plate
2 obere Grundplatte2 upper base plate
3 Führungssäule3 guide pillar
4 Kugelführung4 ball guide
5 obere Befestigungsschraube5 upper fastening screw
6 untere Befestigungsschraube6 lower fastening screw
7 untere Grundplatte7 lower base plate
8 untere Anpaßplatte8 lower adapter plate
9a Oberwerkzeug9a upper tool
9b Unterwerkzeug9b lower tool
10 Band10 volume
11 ausgestanztes Bauteil11 punched component
11' ausgestanzte Flächen11 'punched out areas
20 Niederhalter20 hold-down devices
21 Durchbrüche21 breakthroughs
22 Elastomerplatte22 elastomer sheet
30 Schneidplatte30 insert
31 Schneidplattenaufnahme31 insert holder
32 Mikrodurchbruch32 micro breakthrough
33 Trennschicht33 separation layer
34 Schnittkante34 cutting edge
40 Stempelplatte40 stamp plate
41 Stempel41 stamps
42 a,b,c Stempelgruppe42 a, b, c stamp group
43 Fläche der Stempel der jeweiligen Folgeschneidstation43 Area of the stamp of the respective sequential cutting station
43',43" Fläche der Stempel der jeweiligen Folgeschneidstation43 ', 43 "area of the stamp of the respective sequential cutting station
50 UV- oder Röntgenstrahlung50 UV or X-rays
51 , 51' Maske51, 51 'mask
52 Resistmaterial52 resist material
53 Substrat ,55' Galvanikkörper53 substrate , 55 'electroplating body
Positivform , 57' MikroStrukturPositive form, 57 'micro structure
Positivform , 60' SenkelektrodePositive form, 60 'lower electrode
Funkenspaltspark gap
HalbzeugWorkpiece
MikroschneidstrukturMicro cutting structure
Hinterschneidungundercut
Unterseitebottom
Zwischenschicht ' KleberInterlayer ' glue
Basisplattebaseplate
Grundreason
Startelektrodestarting electrode
Oberflächesurface
SeitenwandSide wall
Oberseite top
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999131774 DE19931774A1 (en) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | Micro punching tools, micro punching device and method for manufacturing micro punching tools and hold-down devices |
| DE19931774.7 | 1999-07-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2001004384A1 true WO2001004384A1 (en) | 2001-01-18 |
Family
ID=7914048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2000/005936 Ceased WO2001004384A1 (en) | 1999-07-08 | 2000-06-27 | Method for producing micro stamping tools |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19931774A1 (en) |
| WO (1) | WO2001004384A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007064804A1 (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-07 | General Electric Company | Electroform, methods of making electroforms, and products made from electroforms |
| EP1980304A1 (en) | 2002-12-20 | 2008-10-15 | Glaxo Group Limited | Apparatus and method for the isolation of produced particles as a suspension in a non-supercritical fluid |
| US12528126B2 (en) | 2019-12-17 | 2026-01-20 | Kennametal Inc. | Additive manufacturing techniques and applications thereof |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005025247B3 (en) * | 2005-06-02 | 2007-03-08 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Method for manufacturing through hole in thermo plastic component, involves two-dimensional application of first thermo plastic plate with first softening temperature on substrate plate |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4987799A (en) * | 1989-08-18 | 1991-01-29 | Elliott Soth | Stamping die replica and method of manufacture thereof |
-
1999
- 1999-07-08 DE DE1999131774 patent/DE19931774A1/en not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-06-27 WO PCT/EP2000/005936 patent/WO2001004384A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4987799A (en) * | 1989-08-18 | 1991-01-29 | Elliott Soth | Stamping die replica and method of manufacture thereof |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1980304A1 (en) | 2002-12-20 | 2008-10-15 | Glaxo Group Limited | Apparatus and method for the isolation of produced particles as a suspension in a non-supercritical fluid |
| WO2007064804A1 (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-07 | General Electric Company | Electroform, methods of making electroforms, and products made from electroforms |
| US12528126B2 (en) | 2019-12-17 | 2026-01-20 | Kennametal Inc. | Additive manufacturing techniques and applications thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19931774A1 (en) | 2001-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0547371B1 (en) | Process for producing stepped moulds | |
| DE19542658B4 (en) | Method for producing a stamping mold | |
| EP0885086B1 (en) | Process for producing micro-heat exchangers | |
| DE2353615C2 (en) | Method of making an electrical connector | |
| DE3042483C2 (en) | ||
| DE10229952A1 (en) | Metallic workpiece and method for producing a metallic workpiece | |
| DE4222856C1 (en) | ||
| DE4024275A1 (en) | METHOD FOR THE PRODUCTION OF MICROSTRUCTURES WITH AREAS OF DIFFERENT STRUCTURAL HEIGHT | |
| DE10392199T5 (en) | Film with microarchitecture | |
| EP0662163B1 (en) | Process for galvanically forming structured plate-shaped bodies | |
| DE102009044616A1 (en) | Monoblock punch | |
| EP0374441B1 (en) | Process for producing a two-dimensional extended metallic body having a microstructure with many fine openings, and tool suitable therefor | |
| EP0836540B1 (en) | Process for manufacturing mould inserts | |
| EP0618502B1 (en) | Process for making stepped moulds, stepped moulds and high precision stepped microstructure bodies moulded therewith | |
| WO2010142271A2 (en) | Screen printing frame | |
| WO2001004384A1 (en) | Method for producing micro stamping tools | |
| EP1532294A2 (en) | Method for producing a foam metallic structure, metallic foam, and arrangement consisting of a carrier substrate and metallic foam | |
| DE2611425A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING A MOLDING MASK FOR AN ELECTRIC EDMING TOOL | |
| DE102005012016B3 (en) | Mold for deposition of a material from an electrolyte especially to form micro- or nano-structured components has a removable metal plate with upstanding plastic or wax projections | |
| DE2129946B2 (en) | Method for producing a manufacturing mold | |
| EP1398134A2 (en) | Thermoforming tool | |
| DE10359389B4 (en) | Method for producing shaving parts | |
| DE2444236A1 (en) | CUTTING HEAD FOR OVERALL FORM MACHINING OF WORKPIECES MADE OF CARBON OR THE LIKE ON THE WAY OF MATERIAL REMOVAL. AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING | |
| DE4033233A1 (en) | Prodn. of microstructural body e.g. shaping tool - by forming intersecting recesses and/or grooves in machinable substrate surface using diamond tools | |
| DE10359388B4 (en) | Method and device for producing shaving parts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE JP US |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| REG | Reference to national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: 8642 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |