DE19529397A1 - Verfahren zur Schaffung einer Verbindung von elektrischen Elementen mit einer Hybridschaltung - Google Patents
Verfahren zur Schaffung einer Verbindung von elektrischen Elementen mit einer HybridschaltungInfo
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Description
Bekannt sind Befestigungsverfahren, die gedruckte Schaltungen, z. B. Hybridschaltungen,
mit elektrischen Schaltelementen kontaktieren oder elektrisch verbinden. So stellen das
Laserstrahlschweißen, das Spaltschweißen, das Löten einen bekannten Stand der Technik
zu einer derartigen Verbindung dar.
Nachteilig bei diesen bekannten Lösungen ist es, daß bei höheren Temperaturanwendungen
über 200°C die elektrischen Schaltelemente sich von den gedruckten Schaltungen
lösen, da das Verbindungsmittel sich verflüssigt. Weiterhin ist das Einbringen von
zusätzlichem Verbindungsmaterial in den für die Verbindung vorgesehenen schmalen
Spalt zwischen beiden Teilen schwierig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren von temperaturfesten und
elektrisch funktionsfähigen Verbindungen anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die in dem kennzeichnenden Teil der Patentansprüche
1 und 5 angegebenen Merkmale.
Dadurch, daß Goldschichten auf den Kontaktanschlußflächen der Hybridschaltung und
des elektrischen Bauelementes aufgebracht, diese mit hoher punktueller Energie
aufgeschmolzen und verschmolzen werden, sind feste und flexible, elektrische aber auch
temperaturfeste Verbindungen herstellbar. Der Vorteil der Verwendung einer Goldschicht
auf den Kontaktanschlußflächen liegt neben der hohen Temperaturbeständigkeit,
850° bis 900°C, und dem daraus resultierendem Temperatureinsatz der Verbindung
auch in ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit. Ein zusätzliches Einbringen von Verbindungsmaterialien ist nicht notwendig, da auf Gold gut kontaktiert werden kann.
Die vorteilhaften Ausführungen werden in den Unteransprüchen charakterisiert.
Dabei finden das Laserschweißen und das Spaltschweißen Anwendung.
Beim Laserschweißen weist das elektrische Bauelement am Trägermaterial eine Fase
auf, die zur Führung der hohen punktuellen Energie dient. Diese Fase ist notwendig,
damit sich keine zunderhaften Keramikteilchen beim Verbindungsprozeß bilden und
eine schlechte Verbindung, ähnlich einer kalten Lötstelle, geschaffen wird.
Beide Verfahren finden u. a. bei der Herstellung von festen oder flexiblen elektrischen
Verbindungen zwischen einer Hybridschaltung 2 und einem elektrischen Bauelement 3,
beispielsweise in nicht dargestellten Bremsen von Nutzfahrzeugen, Anwendung. Dabei
befinden sich die festen elektrischen Verbindungen vorzugsweise im Reibungsbereich
zwischen Bremsbelag und Trommel, wo Temperaturen zwischen 400° bis 600°C
auftreten, und die flexiblen elektrischen Verbindungen in den Bereichen des Bremsbelagträgers,
wo diese elektrischen Verbindungen, beispielsweise noch zwischen
200° bis 300°C, ausgesetzt sind.
Anhand von Ausführungsbeispielen wird die erfinderische Lösung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Anordnung zur Verbindung von Kontaktanschlußflächen
durch Laserstrahlschweißen,
Fig. 2 eine in der Fig. 1 mit II gekennzeichnete Einzelheit,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Verbindung von Kontaktanschlußflächen
durch Spaltschweißen.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Goldschichten 1; 4 werden in eine Schichtdicke
von ca. 8-10 µm auf Kontaktanschlußflächen einer Hybridschaltung 2, beispielsweise ein
Stahl- oder Keramikhybrid, und einem elektrischen Bauelement 3, beispielsweise ein
Temperaturmeßelement, mittels Siebdruck aufgebracht und nach in der Hybridtechnik
bekannten Einbrennverfahren weiter verarbeitet. Ein Trägermaterial des elektrischen
Bauelements 3 kann beispielsweise eine Keramikplatte sein. An dieser ist eine Fase 5 an
der Kante des elektrischen Bauelements 3 angebracht. Die Hybridschaltung 2 und das
elektrische Bauelement 3 werden zusammengespannt, so daß die goldtragenden Kontaktanschlußflächen
1; 4 beider Teile sich berührend gegenüber liegen. Durch einen
hohen punktuellen Energiestrahl 6 werden die goldtragenden Kontaktanschlußflächen
1; 4 miteinander verschmolzen.
Der hohe punktuelle Energiestrahl 6 wird beispielsweise mittels Laserstrahl, Fig. 1,
erzeugt. Die Hybridschaltung 2 des elektrischen Bauelements 3 ist auf einem Tisch 10
aufgebracht. Ein Laser 8 sendet einen modulierten Laserstrahl 6 über einen Strahlenablenkkopf
9 und einen Fokus 7 als gebündelte Impulsenergie.
Dieser Laserstrahl 6 fährt direkt in einen µ-feinen Spalt (Fig. 2) zwischen den goldtragenden
Kontaktanschlußflächen 1; 4. Dies wird unter anderem durch die Fase 5 an
der oberen Kante des zum Laserstrahl 6 weisenden elektrischen Bauelements 3 erreicht.
Die Fase 5 ist derart gestaltet, daß sie zum Laserstrahl 6 einen öffnenden Winkel
aufweist.
Fig. 3 stellt ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer in der Aufgabe genannten
Verbindung dar. Danach wird auf die goldtragende Kontaktanschlußfläche 1 der
Hybridschaltung 2 oder auf die nicht dargestellte goldtragende Kontaktanschlußfläche 4
des elektrischen Bauelementes 3 ein Ende 12 eines kompaktierten Anschlußdrahtes 11
aufgelegt und auf einem Tisch 13 eingespannt. Mittels Spaltschweißen, eine Form des
bekannten Widerstandsschweißens, wird die elektrische Verbindung zwischen kompaktierten
Anschlußdraht 11 und den goldtragenden Kontaktanschlußflächen 1; 4
hergestellt. Dabei wird das Spaltschweißen vorzugsweise mit einem Kondensator-
Entladungssystem 17 ausgeführt. Eine darin angeordnete und nicht dargestellte Kondensatorbatterie
wird über einen Netzstrom in bekannter Weise aufgeladen. Wenn eine
zum Schweißen benötigte und vorher im Kondensator-Entladungssystem 17 eingestellte
Energiemenge in der Kondensatorbatterie erreicht ist, werden über einen Schweißkopf
16 zwei Elektroden 14, 15 auf das Ende 12 des kompaktierten Anschlußdrahtes 11
und die goldtragenden Kontaktanschlußflächen 1 oder 4 gepreßt. Eine der beiden in
bekannter Weise am Schweißkopf 16 befestigten und über diesen vorzugsweise beweglich
gehaltenen Elektroden 14, 15 setzt dabei früher auf und löst einen Schweißimpuls
durch Kurzschluß im Sekundärkreis eines ebenfalls nicht dargestellten Schweißtransformators
und durch die Entladung der Kondensatorbatterie über die Primärwicklung
des Schweißtransformators, in bekannter Art und Weise, aus. Zwischen den
beiden Elektroden 14, 15 und über das Ende 12 des kompaktierten Anschlußdrahtes 11
fließt kurzzeitig ein sehr hoher Strom, der die Schweißverbindung zwischen dem
kompaktierten Anschlußdraht 11 und den goldtragenden Kontaktanschlußflächen 1; 4
herstellt. Dabei ist das eine Ende 12 des kompaktierten Anschlußdrahtes 11 mit der
goldtragenden Kontaktanschlußfläche 1 der Hybridschaltung 2 und das andere Ende mit
der goldtragenden Kontaktanschlußfläche 4 des elektrischen Bauelements 3 verbunden
worden. Die Schaffung der elektrischen Verbindung ist dabei abhängig vom Abstand der
Elektroden 14, 15 zueinander, der Schweißzeit und der Schweißkraft. Die Schweißzeit
ergibt sich aus der vorher eingestellten Kondensatorenergie, die Schweißkraft durch das
Einstellen der Druckstärke auf die Elektroden 14, 15.
Eine mechanische feste Verbindung zwischen den goldtragenden Kontaktanschlußflächen
1; 4 und dem kompaktierten Anschlußdraht 11 wird mittels aufgebrachtem
hochtemperaturfesten Kleber, vorzugsweise Keramikkleber, in bekannter Art und Weise
unterstützt.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht nur auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt ist, sondern im Rahmen der Ansprüche Abänderungen zuläßt. So kann an
Stelle des Temperaturmeßelementes 3 auch eine Auswerteelektronik flexibel mit der
Hybridschaltung 2 verbunden werden.
Claims (8)
1. Verfahren zur Schaffung einer Verbindung von elektrischen Bauelementen (3) mit
einer Hybridschaltung (2) über Kontaktanschlußflächen, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Goldschicht (1) auf die Kontaktanschlußfläche der Hybridschaltung (2)
und eine Goldschicht (4) auf die Kontaktanschlußfläche des elektrischen Bauelements
(3) aufgebracht werden, und daß die goldtragende Kontaktanschlußfläche (1)
der Hybridschaltung (2) und die goldtragende Kontaktanschlußfläche (4) des elektrischen
Bauelementes (3) direkt miteinander mittels hohem punktuellem Energiestrahl
(6) verschmolzen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der punktuelle Energiestrahl
(6) durch einen Laser (8), einen Strahlenablenkkopf (9) und Fokus (7) als
gebündelte modulierte Impulsenergie erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die modulierte Impulsenergie
in einem Spalt zwischen den goldtragenden Kontaktanschlußflächen (1) der
Hybridschaltung (2) und der goldtragenden Kontaktanschlußfläche (4) des elektrischen
Bauelementes (3) eingebracht wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektrische Bauelement (3) eine Fase (5) an einer Kante aufweist,
die zum punktuellen Energiestrahl (6) gerichtet ist, damit eine gute Verschmelzung
der goldtragenden Kontaktanschlußflächen (1; 4) realisiert wird.
5. Verfahren zur Schaffung einer Verbindung von elektrischen Bauelementen (3) mit
einer Hybridschaltung (2) über Kontaktanschlußflächen, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Goldschicht (1) auf die Kontaktanschlußfläche der Hybridschaltung (2)
und eine Goldschicht (4) auf die Kontaktanschlußfläche des elektrischen Bauelementes
(3) aufgebracht werden und die elektrische Verbindung zwischen der goldtragenden
Kontaktanschlußfläche (1) der Hybridschaltung (2) und der goldtragenden
Kontaktanschlußfläche (4) des elektrischen Bauelementes (3) über eine kompaktierten
Anschlußdraht (11) geschaffen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kompaktierte
Anschlußdraht (11) mittels Spaltschweißen mit den goldtragenden Kontaktanschlußflächen
(1; 4) der Hybridschaltung (2) und des elektrischen Bauelementes (3)
verbunden wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Goldschichten (1; 4) auf den Kontaktanschlußflächen mittels
Siebdruck auf die Hybridschaltung (2) und das elektrische Bauelement (3) aufgebracht
und mittels Einbrennverfahren weiter verarbeitet werden.
8. Verwendung der nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 hergestellten
Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die Hybridschaltung (2) mit einem
elektrischen Bauelement (3) in Hochtemperaturbereichen zwischen 200°C bis
900°C eingesetzt werden.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1995129397 DE19529397C2 (de) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | Verfahren zur Schaffung einer hitzebeständigen Verbindung von elektrischen Bauelementen mit einer Hybridschaltung |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE19529397C2 DE19529397C2 (de) | 1999-02-04 |
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ID=7769149
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| DE1995129397 Expired - Fee Related DE19529397C2 (de) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | Verfahren zur Schaffung einer hitzebeständigen Verbindung von elektrischen Bauelementen mit einer Hybridschaltung |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE19529397C2 (de) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3606850A1 (de) * | 1986-03-03 | 1987-09-10 | Vdo Schindling | Anordnung zur messung der stroemungsgeschwindigkeit |
| DE3831394A1 (de) * | 1988-09-15 | 1990-03-22 | Prithwis Basu | Verfahren und vorrichtung zum kontaktieren eines elektrischen leitungsdrahtes mit kontaktstellen auf einer leiterplatte |
| US5097100A (en) * | 1991-01-25 | 1992-03-17 | Sundstrand Data Control, Inc. | Noble metal plated wire and terminal assembly, and method of making the same |
-
1995
- 1995-08-10 DE DE1995129397 patent/DE19529397C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3606850A1 (de) * | 1986-03-03 | 1987-09-10 | Vdo Schindling | Anordnung zur messung der stroemungsgeschwindigkeit |
| US4770036A (en) * | 1986-03-03 | 1988-09-13 | Vdo Adolf Schindling Ag | Apparatus for measuring velocity of flow |
| DE3831394A1 (de) * | 1988-09-15 | 1990-03-22 | Prithwis Basu | Verfahren und vorrichtung zum kontaktieren eines elektrischen leitungsdrahtes mit kontaktstellen auf einer leiterplatte |
| US5097100A (en) * | 1991-01-25 | 1992-03-17 | Sundstrand Data Control, Inc. | Noble metal plated wire and terminal assembly, and method of making the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19529397C2 (de) | 1999-02-04 |
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