Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Goldkontakte mit dem Laser aufbringen

27.02.2012
Ob im Laptop, im Handy oder im Auto –wer langlebige Tasten sucht, legt Wert auf Goldkontakte.

Bislang werden die meist galvanisch aufgebracht. In einem neuen laserbasierten Verfahren werden Goldpunkte anstelle der Schichten aufgeschweißt. Das geht schnell und kann den Goldverbrauch bis zu 90% verringern.


Goldkontaktpunkte auf einer Schnappscheibe.
Quelle: INOVAN

Tasten und Tastaturen findet man heute überall, sowohl im privaten Bereich (Auto, Telefon, Computer) als auch im industriellen Umfeld. Absolute Zuverlässigkeit bei einer hohen Zahl von Schaltvorgängen ist dabei eine Hauptforderung der Nutzer. Gleichzeitig suchen die Hersteller nach kostengünstigen Produktionsverfahren und nach Möglichkeiten, um die hochwertigen und teuren Materialien noch effizienter zu verwenden.

Am Fraunhofer Institut für Lasertechnik ILT in Aachen ist jetzt eine Methode entwickelt worden, um beiden Vorgaben in der industriellen Fertigung von Tasten gerecht zu werden. Die Forscher am Fraunhofer ILT haben dabei in dem vom BMBF geförderten Projekt Mifulas 2 in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner INOVAN ihre Erfahrungen im Laserauftragschweißen genutzt, um galvanische Goldschichten auf den sogenannten Schnappscheiben durch kleine geschweißte Goldpunkte zu ersetzen. Die Schnappscheiben sind kleine Kontaktfeder, die für das elektrische Schalten und die taktile Rückmeldung bei diversen Tastaturbauformen sorgen. Sie bestehen meist aus einem hochwertigen Federstahl, der vorwiegend vergoldet oder auf andere Weise kontaktveredelt wird. Gold bietet dabei nicht nur einen niedrigen Kontaktwiderstand, sondern auch eine hohe Korrosionsbeständigkeit.

Mit der neuen Methode werden anstelle der großen Goldflächen nur noch kleine Kontaktpunkte mit einem Faserlaser aufgeschweißt. Dessen Strahldurchmesser von weniger als 100 µm und ein Goldpulver mit Korndurch-messern unter 10 µm machen Kontaktpunkte mit weniger als 100 µm Durchmesser und Höhe möglich. Bei diesem Mikro-Laserauftragschweißen wird das pulverförmige Zusatzmaterial mit einer Düse in die Wechselwirkungszone von Laser und Substratmaterial (z. B. Edelstahl, Nickellegierung) eingebracht. Die Laserenergie schmilzt sowohl eine dünne Randschicht des Substrats als auch das Goldpulver auf, so dass ein Goldkontaktpunkt aufgeschweißt wird. Dieser Kontakt ist schmelzmetallurgisch mit dem Substrat verbunden.

Deutlich weniger Materialverbrauch

Ein entscheidender Vorteil des Verfahrens besteht in der Materialeffizienz. Schon fünf selektiv aufgeschweißte Gold-kontaktpunkte können die flächige Goldbeschichtung an Schnappscheiben ersetzen. Erste Berechnungen ergeben Materialeinsparungen bei der Goldbeschichtung von 50 bis zu 90 Prozent.

Die Lebensdauer der Schalter wird dabei nicht messbar beeinflusst, wie in ersten Tests mit 100.000 Schaltvorgängen beim Projektpartner INOVAN nachgewiesen wurde. Auch die elektrischen Eigenschaften dieser Goldpunkte entsprechen denen der galvanischen Beschichtung.

Integrierte Fertigung

Darüber hinaus ermöglicht das laserbasierte Verfahren eine Integration der Goldkontaktierung direkt in die Fertigung des Schaltelements. Das ermöglicht sowohl die Bearbeitung von Rollenware als auch die effiziente Fertigung von Kleinserien oder Prototypen. Das Aufschweißen eines Punkts dauert etwa 50 Millisekunden. Zur Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit laufen derzeit weitere Untersuchungen. Durch eine Aufteilung des Laserstrahls sollen zukünftig 20 Kontakte simultan aufgeschweißt werden können.

Das Verfahren zum Laserauftragschweißen von Kontakten aus Edelmetallwerkstoffen ist grundsätzlich für alle metallischen Bauteile geeignet, die derzeit galvanisch kontaktiert werden. Beispiele sind nicht nur Schaltelemente für Handys, sondern auch Bipolarplatten für Brennstoffzellen.

Ansprechpartner im Fraunhofer ILT
Für Fragen stehen Ihnen unsere Experten zur Verfügung:
Dipl.-Phys. Matthias Belting
Gruppe Beschichten und Wärmebehandlung
Telefon +49 241 8906-624
matthias.belting@ilt.fraunhofer.de
Dr. Andreas Weisheit
Leiter der Gruppe Beschichten und Wärmebehandlung
Telefon +49 241 8906-403
andreas.weisheit@ilt.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstraße 15
52074 Aachen
Tel. +49 241 8906-0
Fax. +49 241 8906-121

Axel Bauer | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ilt.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Schnell, präzise, aber nicht kalt
17.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Neues Laserstrahl-Schweißverfahren des Fraunhofer IWS erlangt die Zertifizierung der DNV GL
16.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten