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 Bionik im Leichtbau
17.08.2018 | Technische Hochschule Mittelhessen

nachricht Phänomenologisches Berechnungskonzept verkürzt das Auslegen von Spritzgussformteilen
13.08.2018 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics