View source for Kunststoff-Metall-Verbundteile


Kunststoffumspritze Baugruppen nehmen immer mehr an Bedeutung zu, da
sie die Forderung nach kleiner, leichter und kompakter Bauweise und günstiger
Preisgestaltung am besten erfüllen. Wo immer Mechanik und Elektronik
aufeinander treffen, kommen elektromechanische Baugruppen in vielfältigen
Anwendungen z.B. in der Automobil-, Kommunikations-, Hausgeräte- und
Konsumertechnik zum Einsatz. Besonders häufig werden elektromechanische
Baugruppen im Automobil verwendet. So werden in Hybridrahmen u.a. elektronische
Bauelemente integriert, die im Motormanagement zum Einsatz
kommen. Bandumspritzte Kontaktteile finden sich z.B. in Sitzverstellungen und
Airbagsensoren; montierte Kontaktteile sind wichtige Funktionselemente u.a.
für die Spiegelverstelleinheit.

Elektromechanische Baugruppen bestehen z.B. aus gestanzten Leiterbahnen
(Leadframes), die an den Kontaktstellen mit funktionsgerechten Oberflächenschichten
versehen sind. Sie bilden die elektrischen Verbindungen der elektronischen
Baugruppe nach außen. Die Leadframes werden mit Kunststoff umspritzt
oder in Kunststoffteile montiert. Zusätzlich können elektronische Komponenten
eingebaut werden, die ein höheres Niveau der Produktintegration
ermöglichen. Durch den Metall-Kunststoffverbund wird die mechanische
Stabilität der Kunststoffgehäuse mit der Übertragung von elektrischer Energie
und Signalen über das metallische Stanzgitter kombiniert. Auf diese Weise
entstehen Gehäuse zum Schutz elektronischer Steuerungen für Maschinen
und Anlagen, die gleichzeitig die Verbindung nach außen darstellen. Dies kann
in Form von Hybridrahmen und -gehäusen erfolgen. Auch durch Bandumspritzen
von Kontaktteilen oder durch Montage verschiedener Einzelteile
können elektromechanische Baugruppen realisiert werden.

Um die geforderte hohe Funktionalität des Endproduktes zu erreichen, ist
bereits in den Phasen der Planung und Entwicklung neuer „maßgeschneiderter“
elektromechanischer Baugruppen eine enge Zusammenarbeit zwischen
Hersteller und Anwender zu empfehlen. So führen einerseits das Knowhow
des Herstellers in verschiedenen Bereichen z.B. in der Kontakt-, Beschichtungs-,
Stanz- , Kunststoff- und Montagetechnik, andererseits das vom
Anwender vorgegebene, teilweise sehr umfangreiche Anforderungsprofil für
das Endprodukt häufig zu neuen innovativen Lösungen.

Neben den Kontaktteilen sind die Kunststoffe wesentliche Bausteine für elektromechanische
Baugruppen. Als Kunststoffe kommen vor allem technische
Thermoplaste und Hochleistungskunststoffe zum Einsatz, die den hohen
Anforderungen u.a. hinsichtlich mechanischer Festigkeit, Temperaturstabilität
und -wechselfestigkeit genügen (<xr id="tab:Frequently Used Plastic Materials and their Properties"/><!--(Table 10.1)-->). Welcher Kunststoff letztlich Anwendung findet, hängt von technischen und wirtschaftlichen
Gesichtspunkten ab, wobei die Umweltverträglichkeit durch Vermeidung
schädlicher Inhaltsstoffe, wie Flammschutzmittel gewährleistet sein
muss. Über die entsprechend der Anwendung optimale Kontaktbeschichtung
und Wahl des Trägerwerkstoffes sei auf die Kap. [[Trägerwerkstoffe |Trägerwerkstoffe]], [[Beschichtungsverfahren|Beschichtungsverfahren]] u. [[Anwendungen_in_der_Aufbau_und_Verbindungstechnik|Anwendungen in der Aufbau und Verbindungstechnik]] verwiesen.

<figtable id="tab:Frequently Used Plastic Materials and their Properties">
<caption>'''<!--Table 10.1:-->Häufig verwendete Kunststoffe und ihre Eigenschaften'''</caption>

{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
|-
!rowspan="2" style="text-align:center;"| Kunststoff Art:<br />Polykondensat<br />Typ: Thermoplast<br />Kürzel
!colspan="6" style="text-align:center; padding:2px"| Eigenschaften
|- 

!Dichte<br />[g/cm<sup>3</sup>]
!Verstärkungsstoffe
!mechanisch
!elektrisch
!thermisch
!beständig gegen
|-
|'''PPS'''
|1.34 - 1.64
|Glasfaser, <br />Kohlenstofffaser
|sehr hohe Festigkeit und Steifigkeit<br />auch bei hohen Temperaturen,<br />geringe Zähigkeit, sehr geringe<br />Kriechneigung, weitere Verbesserung<br />durch Zusatz von 40% Glasfaser
|hervorragende Isolationseigenschaften,<br />sehr geringe dielektrische<br />Verluste
|Dauereinsatz bis 240 °C,<br />kurzzeitig bis 270°C, schwer<br />brennbar, selbstverlöschend, <br />nichttropfend
|bis 200°C kein Lösungsmittel<br />bekannt, konz. Natronlauge, konz.<br />Salz- und Schwefelsäure, gute<br />Hydrolysebeständigkeit
|-
|'''PA6<br />PA66<br />PA610<br />PA11<br />PA12<br /> A amorph'''
|1.12 - 1.14<br />1.13 - 1.14<br />1.06 - 1.08<br />1.04<br />1.01 - 1.02<br />1.06 - 1.12
|Glasfaser,<br />Kohlenstofffaser,<br />Mineralstoffmehle,<br />Glaskugeln, Kreide,<br />Gleitmittel z.B.<br />Grafit, MoS<sub>2</sub>
|abhängig vom PA-Typ, kristallinen<br />Aufbau und Wassergehalt, hohe<br />Festigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit,<br />durch Verstrecken wesentlich höhere<br />Festigkeit, nach Wasseraufnahme<br />sehr zäh, hohe Ermüdungsfestigkeit,<br />gute Schlagzähigkeit, hohe<br />Kerbschlagzähigkeit, abbriebfest,<br />gute Gleiteigenschaften durch Grafit<br />und MoS<sub>2</sub>, erhöhte Festigkeit durch<br />Glas - Kohlenstofffaser
|abhängig vom<br />Wassergehalt, günstiger<br />Oberflächenwiderstand<br />verhindert weitgehend<br />statische Aufladung, hohe<br />dielektrische Verluste,<br />gute Kriechstromfestigkeit
|obere Gebrauchstemp. je nach<br />Typ 80°C bis 120°C, kurzzeitig<br />140°C bis 200°C, meist kochfest,<br />sterilisierbar, schmaler<br />Erweichungsbereich
|aliphatische und aromatische<br />Kohlenwasserstoffe, Benzin, Öle,<br />Fette, einige Alkohole, Ester,<br />Ketone, Ether, viele chlorierte<br />Kohlenwasserstoffe, schwache <br />Laugen
|-
|'''PBT'''
|1.29
|Glasfaser,<br />Glaskugeln,<br />Mineralien, Talkum 
|sehr gute Zähigkeit bei tieferen<br />Temperaturen, gute Steifigkeit und<br />Festigkeit, gutes Zeitstandverhalten,<br />geringer Abrieb bei guten<br />Gleiteigenschaften
|günstige Isolationseigenschaften,<br />günstiges dielektrisches Verhalten,<br />hohe Durchschlagsfestigkeit,<br />kaum beeinflusst durch Luftfeuchte
|gut wärmebeständig,<br />Dauereinsatz von - 60°C bis<br />110°C, kurzzeitig höher, bei<br />glasfaserverstärkten Typen bis<br />
200°C, keine Neigung zur<br />Vergilbung, sehr geringe<br />Wärmeausdehnung, brennt mit<br />stark rußender Flamme, tropft ab
|aliphatische und aromatische<br />Kohlenwasserstoffe, Treibstoffe,<br />Öle, Fette
|-
|'''LCP'''
|1.40 - 1.92
|Glasfaser,<br />Mineralien 
|sehr hohe Präzision und<br />Dimensionsstabilität, hohe Steifigkeit<br />bei Anwendungen mit sehr dünnen<br />Wandstärken, niedriger Wärme-<br />ausdehnungskoeffizient,
verstärkte<br />gleitmodifizierte, elektrisch leitende<br />und galvanisierbare Typen
|elektrische Verluste abhängig von<br />Oberflächenbeschichtung,<br />gute elektrische Leitfähigkeit,<br />je nach Typ für antistatische<br />Anwendungen einsetzbar
|Dauereinsatz 200°C bis 250°C,<br />gutes Hochtemperaturverhalten,<br />geringe Wärmeausdehnung,<br />beständig bei Löttemp. <250°C,<br />schwer entflammbar und<br />selbstverlöschend, sehr geringe<br />Wärmeausdehnung
|sehr gute Beständigkeit<br />gegenüber gebräuchlichen<br />organischen Lösungsmitteln z.B.<br />Aceton, Methanol, Chlorgas,<br />Essigsäure u.a.
|-
|'''PPA'''
|1.26 - 1.85
|Glasfaser,<br />Mineralien
|hohe Schlagzähigkeit verbunden mit<br />guter Zugfestigkeit und Steifigkeit,<br />hohe Kriechfestigkeit, sehr hohe<br />Dimensionsstabilität bei hohen<br />Temperaturen, sehr geringe<br />Feuchtigkeitsaufnahme
|sehr geringe dielektrische Verluste
|Dauereinsatz bis 185°C,<br />Standardtypen mit UL94-HB<br />Einstufung, spezielle<br />flammgeschützte Typen
|sehr gute Beständigkeit<br />gegenüber gebräuchlichen<br />organischen Lösungsmitteln z.B.<br />Aceton, Methanol etc., wässrige<br />Lösungen (dest. Wasser,<br />Amoniumhydrid-10%), typ. Medien<br />im Automobilbereich z.B.<br />Bremsflüssigkeit, Motoröl etc.
|}
</figtable>

==Hybridrahmen und -gehäuse==

Hybridrahmen und -gehäuse dienen als Schnittstelle zwischen Mechanik und
integrierter Elektronik (<xr id="fig:Component with hybrid housing for use in automobiles"/><!--(Fig. 10.1)-->). Sie ermöglichen die Übermittlung von Signalen
oder die Übertragung elektrischer Energie. Der Anschluss an die Strompfade
der elektronischen Schaltkreise im Innern des Gehäuses erfolgt meist durch
Bonden mit Aluminium-Drähten. Die umspritzten Leadframes werden überwiegend
aus aluminiumplattierten Bändern gestanzt, die zum Bonden besonders
geeignet sind. Der ins Gehäuse integrierte Stecker zur Kontaktierung der Strombahnen
nach außen wird je nach Anforderung mit Zinn, Silber oder Gold
beschichtet.
<figure id="fig:Component with hybrid housing for use in automobiles">
[[File:Component with hybrid housing for use in automobiles.jpg|left|thumb|Figure 1: Baugruppe mit Hybridgehäuse für Einsatz im Kfz]]
</figure>
<br style="clear:both;"/>

==Bandumspritzte Kontaktteile==

Bandumspritzte Kontaktteile verringern die Komplexität bei der Montage der
Endprodukte, die aufgrund ständig steigender Funktionalität immer größer wird und den Zusammenbau von immer mehr Einzelteilen erforderlich macht (<xr id="fig:Examples of strip over molded contact components"/><!--(Fig. 10.2)-->).

Die bandumspritzten Kontaktteile können auch während des Fertigungsprozesses
entsprechenden Qualitätsprüfungen unterzogen werden, so
dass die steigenden Anforderungen an die Endprodukte leichter erfüllt werden
können.

Durch die Kombination von Stanz- und Spritztechnik in einem automatisierten
Inline-Fertigungsprozess werden die gestanzten Kontaktteile als funktionale
Baugruppe in Kunststoff eingebettet. Dabei gelingt es mit den Fertigungstoleranzen
meist weit unter dem üblichen Industriestandard zu liegen und fast
immer unter den von den bisherigen Montagetechniken erreichbaren Werten.
<figure id="fig:Examples of strip over molded contact components">
[[File:Examples of strip over molded contact components.jpg|left|thumb|Figure 2: Beispiele für bandumspritzte Kontaktteile]]
</figure>
<br style="clear:both;"/>

==Montierte Kontaktteile==
Für Anwendungen und Materialien, bei denen das Bandumspritzen nicht möglich
ist, können halb- oder vollautomatische Montageverfahren eingesetzt
werden. Dabei werden aus verschiedenen Einzelteilen z.B. Leiterplatten, Stanzteilen
oder Kontaktteilen auf Montageautomaten komplette Funktionseinheiten
aufgebaut, die sich durch enge Toleranzen und hohe Funktionalität auszeichnen (<xr id="fig:Examples of assembled contact components"/><!--(Fig. 10.3)-->). Außerdem können Bauelemente, die sich nur sehr schwierig auf
Leiterplatten oder Schaltungsträgern montieren lassen, z.B. Kondensatoren,
Spulen oder Sensorelemente, bei der Montage mit anderen Teilen integriert
werden. Die montierten Kontaktteile werden bereits in der Montagelinie
entsprechenden Qualitäts- und Funktionsprüfungen unterzogen.
<figure id="fig:Examples of assembled contact components">
[[File:Examples of assembled contact components.jpg|left|thumb|Figure 3: Beispiele für montierte Kontaktteile]]
</figure>

[[en:Electromechanical_Components]]