CN101971426A

CN101971426A - 电连接件

Info

Publication number: CN101971426A
Application number: CN2009801089306A
Authority: CN
Inventors: 赫伯特·君特; 西埃格丽德·佐默; 克里斯特尔·克雷奇马尔; 乌韦·帕尔奇
Original assignee: GUENTHER HERBERT GmbH
Current assignee: GUENTHER HERBERT GmbH
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2011-02-09
Also published as: EP2255408B1; TW200950235A; WO2009115234A8; DE102008015376B4; EP2255408A1; DE102008015376A1; WO2009115234A1

Abstract

在由第一材料制成的第一导电部件(44)和由第二材料制成的第二导电部件(48；62；70)之间的电连接件(50；60)在导电部件(44、48；62；70)之间包括至少两个由不同的粘附层材料制成的、产生连接的并且导电的粘附层(52、54、56)。

Description

电连接件

技术领域

本发明涉及一种在由第一材料制成的第一导电部件和由第二材料制成的第二导电部件之间的电连接件，其中，第一材料与第二材料不同。

背景技术

这种电连接件例如用于在布置在基底上的加热装置，尤其是用于注塑喷嘴的加热装置，与连接导线之间产生电连接，该连接导线能够连接到电源上。在此，加热装置的导电的热导体或者加热装置的电连接头形成了第一导电部件，而连接导线形成了第二导电部件，或者两者反过来。

根据本发明，能够考虑电连接件的大量其它应用方案，其中，为了简单起见下面仅仅参照加热装置与连接导线的前面所述的连接。

通常通过如下方法产生前面所述类型的电连接件，即连接导线借助于接触膏体(Kontaktpaste)固定在电加热装置的加热导体带上。该接触膏体是导电的，由此在导电部件之间形成电连接。

图1示出了已知的电连接件10的示意图。附图标记12表示导电的基底，其中例如可以涉及热通道喷嘴的材料管。附图标记14表示电介质层，该电介质层作为电绝缘体涂在基底12上。在该电介质层上覆加了加热导体带16，该加热导体带由第一导电材料制成并且是没有详细示出的电加热装置的部分。附图标记18表示连接导线，该连接导线直接地或者通过电导线与(没有示出的)电源连接。后者用于向加热装置的加热导体带16提供电能。连接导线18是由第二导电材料制成的电导线或者绞合线(Litze)，该导电材料与加热导体带16的导电材料不同。为了构成连接面17，连接导线18在其自由端部上被弯折或者设有压平的脚，从而在该区域中获得基本上呈L形的形状。为了产生电连接件10，连接导线18的连接面17通过导电的接触膏体20固定在加热导体带16上，从而使连接导线18和加热导体带16相互电连接。

在图1中示出的电连接件10的抗剪强度(Abscherfestigkeit)基本上一方面取决于连接导线18和接触膏体20之间的粘附作用，并且另一方面取决于接触膏体20和加热导体带16之间的粘附作用。然而，因为加热导体带16的第一导电材料与连接导线18的第二导电材料不同，所以必须以如下方式选择接触膏体20的材料，即不仅实现在加热导体带16的第一导电材料方面的良好的粘附性，而且实现在连接导线18的第二导电材料方面的良好的粘附性。两者不能同时实现，从而对接触膏体的选择大多数情况下只是折衷解决方案。因此，用前面所述的技术不能实现具有最佳抗剪强度的连接。此外，根据接触膏体的种类，会在温度较高时产生粘附问题，这尤其在热通道喷嘴中是不利的，尤其是在完全或者部分地使接触松开时。

发明内容

本发明的目标是，避免现有技术的所述缺点以及其它缺点，并且在由第一材料制成的第一导电部件和由第二材料制成的第二导电部件之间实现一种可供选择的电连接件，该电连接件具有最佳的粘附特性。尤其应该显著改善导电部件之间的抗剪强度，从而即使在较强的机械载荷下这些导电部件仍然牢固地相互连接。此外，致力于一种关于温度稳定的连接件，该连接件确保部件之间持久可靠的电接触。

本发明的主要特征在权利要求1的特征部分中得到说明。设计方案是权利要求2到16的主题。

在由第一材料制成的第一导电部件和由第二材料制成的第二导电部件之间的电连接件中，本发明提出，在导电部件之间布置了至少两个产生连接的、导电的粘附层，其中，粘附层具有不同的特性、不同的成分和/或不同的粘附层材料。

通过该布置能够实现第一部件和第二部件之间最佳的连接，即使这两个部件由不同的材料制成，因为设置在部件之间的粘附层能够在其特性、成分和/或粘附层材料方面梯级式地或者分层地适应待连接的部件的相应的不同材料。因此，比较平缓地实现了由第一材料制成的第一导电部件和由第二材料制成的第二导电部件的过渡，方法例如是：使第一粘附层适应第一部件的第一材料，并且使第二粘附层适应第一粘附层的材料以及适应第二部件的第二材料。以这种方式，在各个层之间实现了相应最佳的粘附强度，并且由此在部件之间实现了始终最佳的抗剪强度。相应地，本发明还提出，每个粘附层都适应各个直接相邻地布置的粘附层和/或直接相邻地布置的导电部件，其中，优选以如下方式选择或者构造每个粘附层，即，使其特性、成分和/或粘附层材料适应各个直接相邻地布置的粘附层的特性、成分和/或粘附层材料，和/或适应直接相邻地布置的导电部件的特性、成分和/或粘附层材料。

因此，不再仅仅存在一个必须将由不同材料制成的两个部件直接相互电连接的接触层。更合适的是，这种连接以多级的方式利用层序列来实现，其中，每层都实现了优化的关于温度稳定的连接，从而使部件持久牢固地相互连接，并且尤其是即使在较高的温度下仍然能毫无问题地经受住自身较强的机械载荷或者在注塑方法中出现的热循环。

对此作出贡献的是，以如下方式选择每个粘附层的特性、成分和/或粘附层材料，即，使其粘附性适应各个直接相邻地布置的粘附层的粘附性和/或直接相邻地布置的导电部件的粘附性。在此，每个粘附层都合乎目的地具有不同的粘附性。

因此，所有层关于其粘附特性逐步地彼此协调或者相互适应，由此总体上形成了一种特别牢固的并且持久稳定的连接件，其具有相对于开头所述类型的传统电连接件而言提高的抗剪强度。

可以在各个粘附层和部件之间彼此协调的其它特性是热膨胀。由不同材料制成的、待电连接的部件经常具有位于较宽范围内的热膨胀系数，从而在较高温度下会在连接件内部出现应力。这会导致裂纹的形成或者甚至导致部件脱离。借助于各个粘附层能够逐步地接近待连接的部件的热膨胀特性，从而例如在加热装置运行时不会再在连接件内部出现应力。

因此，以具有优点的方式，粘附层在其特性、其成分、其粘附层材料、其粘附性和/或其热膨胀特性方面形成了梯度结构，该梯度结构不仅实现了最佳的电连接，而且还在机械和热方面非常稳定。

本发明的改进方案提出，每个粘附层的粘附层材料是钎焊材料、接触膏体或厚膜膏体(Dickschichtpaste)，其中，每个粘附层的粘附层材料例如包括银、钯和/或至少一种玻璃相成分(Glasphasenanteil)。这些材料能够相互很好地结合，从而能够实现这些层的所希望的特性或者成分。也可以简单地进行处理，那么例如钎焊材料、接触膏体或者厚膜膏体就可以作为层在丝网印刷法中被覆加。整个层结构仅仅占据了很少的空间，所以连接件整体比较低，这刚好在热通道喷嘴中是有利的。

根据本发明的另一方面，导电部件之一是注塑喷嘴的电加热装置，其中，作为加热装置优选使用所谓的厚膜加热装置。在这种情况下，导电部件是加热导体带的端部，该加热导体带覆加在注塑喷嘴的材料管上。

其它的导电部件可以是电线或者绞合线，或者使用导电的连接销，该连接销具有销状区段和连接区段。该销状区段通过进一步引导的电导线与能源连接，而连接区段用于将连接销连接到粘附层之一上。

根据本发明的另一方面，以有利的方式，连接区段盘状地构造。该连接区段尤其比销状区段具有更大的直径，以便作用到连接销上的拉力负荷(Zugbelastung)均匀分布在所有方向上。以这种方式能够进一步减少剪切危险(Abschergefahr)。总体上进一步提高了粘附作用。

在有利的改进方案中，连接区段的面向粘附层的侧优选具有如下轮廓，该轮廓适应其它导电部件的轮廓。通过这种轮廓适应改善了连接件的强度并且还进一步相应地改善了抗剪强度。

最后，在销状区段和连接区段之间优选设置了至少一个过渡区段，以如下方式构造该过渡区段，即，使销状区段的直径和连接区段的直径彼此梯级状地或者连续地过渡。通过这种过渡改善了两个区段之间的强度，从而能够相应地提高连接销的使用寿命。

附图说明

本发明的其它特征、细节和优点从权利要求的文本中以及从根据附图对实施例所作的以下说明中获得。其中：

图1示出已知的电连接件的示意图，

图2示出注塑喷嘴的示意图，

图3示出按本发明的第一实施方式的电连接件的示意图，该连接件能够用于在图2中示出的注塑喷嘴，

图4示出按本发明的第二实施方式的电连接件的示意图，该连接件能够用于在图2中示出的注塑喷嘴，以及

图5示出连接销的可选方案的示意图，该连接销能够用于在图4中示出的布置。

具体实施方式

相同的附图标记在下面表示相同的或者相同类型的部件。

在图2到6中普遍用50或者60表示的连接件用于将热通道喷嘴30的(没有详细示出的)电加热装置电连接到供电装置上，尤其是连接到(没有示出的)温度调节设备上。热通道喷嘴30是用于热塑性的塑料加工的(没有详细示出的)注塑装置的组件。该热通道喷嘴具有整体上圆柱形的材料管32，该材料管以构造在端侧的底座34固定在(同样没有示出的)分配器上。喷嘴尖端36在端侧插入到沿轴向延伸的材料管32中，该喷嘴尖端将构造在材料管32中的流动通道38延续到(同样不能看到的)成型腔

的(没有示出的)平面上。在相同工作原理的情况下，喷嘴尖端36也可以与材料管32一体地构造。

在由钢制成的材料管32的壁体40的周边上，将陶瓷的电介质层42覆加在加热导体带44上，这些加热导体带带状地、迂回曲折状地或者以其它方式和方法沿着电介质层42的外周延伸。此外，在加热导体带44之上设置了外部覆盖层46，该覆盖层对外而言覆盖并且电绝缘加热导体带44和位于其下的电介质层42。可任意构造的加热导体带44能够根据所需要的功率以不同的厚度和布置形式覆加在电介质层42上。由此，可以在需要时实现材料管32内部的限定的温度分布。为了向加热导体带44供给电能，这些连接导线48与没有详细示出的能源电连接。

图3和4示出了在加热导体带44和连接导线48或者连接销62之间的这种按本发明的电连接件50、60的两种实施方式。

图3示出了按本发明的第一实施方式的电连接件50的第一实施方式的示意性的横截面图。

在图3中可以看出材料管32、构造在材料管32上的电介质层42以及布置在电介质层42上的加热导体带44，该加热导体带充当第一导电部件。该加热导体带与连接导线48电连接，该连接导线形成了第二导电部件。连接导线48在其端部上被弯折，以便产生接触面49，由此，自由端部采用了基本上呈L形的形状。

加热导体带44由第一导电材料制成，例如由银(Ag)、钯(Pd)制成并且(根据实施方式)具有至少一个玻璃相。连接导线48由第二导电材料制成，在这里由银或者银合金制成。在加热导体带44和连接导线48之间依次设置了在这里由AgPd以3∶1的比例制成的第一导电粘附层52、在这里由AgPd以9∶1的比例制成的第二导电粘附层54、在这里由AgPd以27∶1的比例制成的第三导电粘附层56以及在这里由银制成的接触膏体58。各个层在需要时也可以包含不同的玻璃相成分。

导电的粘附层52、54、56是例如在丝网印刷中涂上的钎焊材料或者厚膜膏体。加热导体带44、第一导电粘附层52、第二导电粘附层54、第三导电粘附层56、接触膏体58以及连接导线48共同形成了电连接件50。

通过选择其银含量沿着加热导体带44的方向减少的导电粘附层52、54、56的材料，实现了从连接导线48的材料到加热导体带44的材料的逐步过渡，由此例如改善了电连接件50的各个组成部分之间的粘附性并且因此改善了整个电连接件50的抗剪强度。此外，对电连接件50的温度稳定性产生了积极的影响，这尤其在这里的应用领域中是非常有利的。

应该清楚地认识到，导电粘附层的数量不限于三层。本发明的要点仅在于，设置了两个以上的粘附层。粘附层的最佳数量能够取决于应用情况例如根据经验来求得。此外，最佳地设置了接触膏体58，并且能够相应地略去该接触膏体。

此外，应该清楚地认识到，当在这里充当基底的材料管32由不导电的材料制成例如由陶瓷或类似材料制成时，能够放弃电介质层42。

图4示出了按本发明的第二实施方式的电连接件60的示意性的横截面图。但是，电连接件60的在图4中示出的结构与图3中示出的电连接件50的区别仅仅是：代替连接导线48设置了连接销62作为第二导电部件。

连接销62在这里由银制成。该连接销包括销状区段64和连接区段66，该连接区段通过接触膏体58与第三导电粘附层56接触。连接区段66呈盘状地构造并且比销状区段具有更大的直径，以便增大接触面67。在销状区段64和连接区段66之间设置了过渡区段68，该过渡区段在这里截锥体状地构造，从而销状区段64的直径和连接区段66的直径彼此连续地过渡。通过过渡区段68提高了连接销62的强度并且因此提高了其使用寿命。应该清楚地认识到，过渡区段68也可以具有其它形状，例如如下这种形状，在该形状中，销状区段64的直径和连接区段66的直径彼此梯级状地过渡。

具有前面所述结构的连接销62相对于根据图3的呈L形弯曲的连接导线48具有的优点是，作用到连接销62上的拉力负荷更加均匀地分布在所有方向上。

图5示出了可供选择的连接销70的示意图，该连接销能够用于在图4中示出的电连接件60。类似于连接销62，连接销70包括销状区段72、基本上盘状的连接区段74以及过渡区段76，该过渡区段将销状区段72与连接区段74连接起来。然而，与连接销62不同的是，连接区段74的在产生电连接时通过接触膏体58与第三导电粘附层56接触的接触面78以如下方式构造，即，使其轮廓适应加热导体带44的轮廓。因为在图1中示出的材料管32和布置在其上的电介质层42圆柱形地构造，所以加热导体带44也具有相应的拱形结构，连接销70的连接区段74的接触面78从现在起适应了该拱形结构。以这种方式能够实现更好的连接。

本发明不局限于前面所述的实施方式，而是能够以多种多样的方式进行变换。所以，例如应该清楚地认识到，连接销70的接触面78的轮廓造型能够依赖于第一导电部件的轮廓，在这里也就是依赖于材料管32的轮廓来选择，也能够以其它的方式来选择。连接导线48和连接销能够在端侧与进一步引导的电导线连接，例如与连接到温度调节设备上的电缆连接。

然而，已认识到的是，本发明涉及在由第一材料制成的第一导电部件和由第二材料制成的第二导电部件之间的一种电连接件，其中，在导电的部件之间设置了至少两个由不同的粘附层材料制成的、产生连接的并且导电的粘附层，这些粘附层产生粘附性的梯级式适应，由此使所述传导部件持久牢固地相互连接。

所有由权利要求、说明书和附图得知的特征和优点，包括结构上的细节、空间上的布置以及方法步骤，不仅就其本身而且就不同组合组合而言都是本发明的要点。

附图标记列表

10 电连接件 50 电连接件

12 基底 52 第一粘附层

14 电介质层 54 第二粘附层

16 加热导体带 56 第三粘附层

18 连接导线 58 接触膏体

20 接触膏体 60 电连接件

30 注塑喷嘴 62 连接销

32 材料管 64 销状区段

34 底座 66 连接区段

36 喷嘴尖端 68 过渡区段

38 流动通道 70 连接销

40 壁体 72 销状区段

42 电介质层 74 连接区段

44 加热导体带 76 过渡区段

46 覆盖层 78 接触面

48 连接导线

Claims

1.在由第一材料制成的第一导电部件(44)与由第二材料制成的第二导电部件(48；62；70)之间的电连接件(50；60)，其特征在于，在所述导电部件(44、48；62；70)之间布置有至少两个产生连接的、导电的粘附层(52、54、56)，其中，所述粘附层(52、54、56)具有不同的特性、不同的成分和/或不同的粘附层材料。

2.按权利要求1所述的连接件，其特征在于，每个粘附层(52、54、56)都适应于各个直接相邻地布置的粘附层(52、54、56)和/或直接相邻地布置的导电部件(44、48；62；70)。

3.按权利要求1或2所述的连接件，其特征在于，每个粘附层(52、54、56)以如下方式选择或者构造，即，使每个粘附层的特性、成分和/或粘附层材料适应于各个直接相邻地布置的粘附层(52、54、56)的特性、成分和/或粘附层材料，和/或适应于直接相邻地布置的导电部件(44、48；62；70)的特性、成分和/或粘附层材料。

4.按权利要求1到3中任一项所述的连接件，其特征在于，每个粘附层(52、54、56)的特性、成分和/或粘附层材料以如下方式选择，即，使每个粘附层的粘附性适应于各个直接相邻地布置的粘附层(52、54、56)的粘附性和/或适应于直接相邻地布置的导电部件(44、48；62；70)的粘附性。

5.按权利要求1到4中任一项所述的连接件，其特征在于，每个粘附层(52、54、56)都具有不同的粘附性。

6.按权利要求1到5中任一项所述的连接件，其特征在于，所述粘附层(52；54；56)在其特性、其成分、其粘附层材料、其粘附性和/或其热膨胀特性方面形成梯度结构。

7.按权利要求1到6中任一项所述的连接件，其特征在于，每个粘附层(52、54、56)的粘附层材料是钎焊材料、接触膏体或厚膜膏体。

8.按权利要求1到7中任一项所述的连接件，其特征在于，每个粘附层(52、54、56)的粘附层材料包括银、钯和/或至少一种玻璃相成分。

9.按权利要求1到8中任一项所述的连接件，其特征在于，所述导电部件之一(44)是注塑喷嘴的加热装置。

10.按权利要求9所述的连接件，其特征在于，所述加热装置是厚膜加热装置。

11.按权利要求1到10中任一项所述的连接件，其特征在于，所述导电部件之一(48)是电线或者绞合线。

12.按权利要求1到11中任一项所述的连接件(60)，其特征在于，所述导电部件之一(62；70)是导电的连接销。

13.按权利要求12所述的连接件，其特征在于，所述连接销(62；70)具有销状区段(64；72)和连接区段(66；74)。

14.按权利要求13所述的连接件，其特征在于，所述连接区段(66；74)盘状地构造并且比所述销状区段(64；72)具有更大的直径。

15.按权利要求12或13所述的连接件，其特征在于，所述连接区段(74)的面向所述粘附层(52、54、56)的侧具有如下轮廓，所述轮廓适应于其它导电部件(44)的轮廓。

16.按权利要求12到15中任一项所述的连接件，其特征在于，在所述销状区段(64；72)与所述连接区段(66；74)之间设置有至少一个过渡区段(68；76)，所述过渡区段以如下方式构造，即，使所述销状区段(64；72)的直径和所述连接区段(66；74)的直径彼此梯级状地或者连续地过渡。