CN108258441B - 电气的连接元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助于热材料锁合的连接材料触点接通位于平面的载体上的导电结构的电气的连接元件，其中在一侧上设置用于固定导体、优选柔性导体的机构。此外，该连接元件构成为具有连接件的焊脚或焊桥。按照本发明，焊脚或焊桥的至少与导电结构要连接的区域构成为有散开部的并且具有至少两个通过缝隙间隔开距离的连接片。

Description

电气的连接元件
技术领域
本发明涉及一种用于借助于热材料锁合的连接材料触点接通位于平面的载体上的导电结构的电气的连接元件，其中在一侧上设置用于固定导体、优选柔性导体的机构，此外该连接元件构成为具有连接区域的焊脚或焊桥。
背景技术
由文献DE 20 2011 100 906 U1已知一种用于触点接通位于平面的载体上的导电结构的电气的连接元件，其中所述连接元件借助于热材料锁合的连接材料、亦即焊料固定。具体地，已知的解决方案涉及用于窗玻璃特别是机动车窗玻璃的电气的连接元件。窗玻璃具有至少一个电气的连接元件用于具有导电结构、例如热导体或天线导体的车辆。所述导电结构经由焊接的连接元件与车载电子装置连接。基于应用的材料的不同的热膨胀系数在制造和随后的运行中会出现不可疏忽的机械应力，该机械应力加载给窗玻璃并且可能引起窗玻璃的断裂或触点的损坏。
至今应用的含铅的机构具有高度可延展性，其能够吸收或补偿在电气的连接元件与窗玻璃之间的机械应力。然而，含铅的焊料的应用出于健康和环境方面较长时期以来是不再允许的并且因此被避免。
因为已知的无铅的焊料没有或者仅仅以有限的方式具有提及的可延展性，所以因此必须在制造和/或随后的运行中确保：避免基于不同的膨胀系数出现的机械应力。对此在DE 20 2011 100 906 U1中连接元件如此构成，使得该连接元件构成为焊脚，该焊脚具有至少近似数字8的形状或近似圆环形。
在一个设计方案中，焊脚由多个相互啮合的或接触的圆环或圆环弓构成。所述连接元件自身优选由铁镍合金或铁铬合金或由两者的混合物组成。
由DE 20 2015 002 764 U1已知一种另外的元件，其用于借助于热材料锁合的连接材料触点接通位于平面的载体上的导电结构。该接触元件应特别是构成为借助于电磁感应热来焊接并且确保避免在焊接过程中的局部过热。此外，应对焊接对象进行均匀加热。
为此应用以焊脚形式的接触元件，所述焊脚由至少两个非相互啮合通过连接面件间隔开距离的圆面、圆环、圆弓或类似构形组成。
此外，所述焊脚优选在连接面件之外具有用于形成限定的焊缝的突出部。原本用于固定导体的机构设置在连接面件处或上。
如上所述，基于环境政策方面在将银印刷触点接通到车窗玻璃上的范围中也停止应用含铅的焊料。对此仅仅允许使用无铅的焊锡。
在包含铅的焊料合金中，铅成分负责用于：相应的钎焊连接在凝固之后、即在固态的凝聚状态中还保持可延展。由此所述连接可以通过焊料来吸收由热膨胀形成的应力。如果假定通常用于连接元件的铜材料比实际的玻璃衬底更多倍地膨胀，则该应力是显著的。
为了实现降低基于不同的热膨胀而出现的应力，已经提出：利用这样的材料(该材料具有类似于玻璃的膨胀系数)来实现连接元件、亦即相应的焊脚或焊桥。
这样的解决方案原则上对降低由焊接对象引起的应力产生积极作用，然而没有实现由焊料自身的膨胀所决定的改善。
在焊料加热并且转变成液态的凝聚状态时，焊料同样膨胀。如果焊料在加热之后冷却并且达到环境温度，亦即发生由液态到固态凝聚状态的转变，则在焊接位置上在衬底表面上产生拉应力。具有拉应力的区域使得衬底减弱，特别是在该区域中应用的玻璃。由此减弱玻璃的抵抗能力。
发明内容
因此基于上述内容，本发明的任务在于，提出一种改进的借助于热材料锁合的连接材料亦即焊料触点接通位于平面的载体上的导电结构的电气的连接元件，该电气的连接元件确保：即使焊料缺乏可延展性，但在凝聚状态转变时并且因此在随后的运行中由于不同的热膨胀系数而出现的应力最小化。
本发明的任务的解决方案通过根据本申请的特征组合以及结合根据本申请所实行的应用实现。
因此从一种用于借助于热材料锁合的连接材料亦即焊料触点接通位于平面的载体上的导电结构的电气的连接元件出发，其中在接触元件的一侧上设置或可设置用于固定导体的机构。
此外，所述连接元件构成为焊脚或焊桥。在构成为焊桥的情况下，所述焊桥具有连接区域，所述连接区域具有在连接元件的随后应用中与平面的载体的表面或者衬底的表面的限定的间隔，以便在那里固定或安置对于相应电缆的电气连接端或端部的必要的触点。在简单的焊脚的情况下，焊脚的未焊接的端部是这样的区段，在该区段上实现相应的电气触点接通，例如通过应用电缆接头套管或通过与连接电缆的其他连接。
按照本发明，焊脚或焊桥的至少利用导电结构例如导电印刷在窗玻璃上要连接的区域构成为散开的。所述散开通过提供至少两个通过缝隙间隔开距离的连接片实现。
在本发明的设计方案中，构成有伸向缝隙的从连接片出发的成形部。该成形部可以用于形成用于焊接工具的接触面。
在本发明的改进方案中，所述连接片在其自由端部的方向上具有至少一个突出部，所述突出部设置用于在朝向导电结构的下侧上形成限定的焊缝。这些突出部可以例如通过冲压实现。
在一个优选设计方案中，焊脚或焊桥设有散开部，所述散开部具有三个连接片连同两个缝隙。
中间的连接片可以在此具有出于在上面已经提及的目的形成焊接工具的接触面的成形部。
优选地，连接片的宽度位于0.2至2毫米的范围中，优选在0.4至0.9毫米的范围中。
焊脚或焊桥的材料厚度位于0.4至0.8毫米的范围中。
本发明的另一重要方面在于，在使用按照本发明的焊脚或焊桥的设计方案的情况下可应用最小量的无铅连接材料、亦即焊料。
所述最小量的无铅连接材料结合提及的尺寸说明位于2至12立方毫米之间的范围中，优选在3至6立方毫米之间的范围中。
借助于突出部构成的焊缝位于0.5至0.8毫米之间的范围中，优选为0.7毫米。
连接元件的材料优选由铁镍合金或铁铬合金或者由两者的混合物组成。优选应用FeNi48。
原则上应注意的是，可将所述连接元件的热膨胀系数与平面的载体特别是玻璃的热膨胀系数的差设定到最小值。在这个方面中，在载体材料的已知膨胀系数的情况下可选择适合于焊脚或焊桥的合金。
以按照本发明的方式，在焊脚或焊桥与平面的载体之间的拉应力相比于焊脚或焊桥的不具有散开部的实施方式降低至少一半。
特别有利地，可以在使用按照本发明的连接元件时应用热空气焊接。
通过将焊料量规定到最小，使得膨胀和收缩的效果相比于现有技术降低。如果应用的焊料收缩，那么机械能可以转移到焊桥或焊脚的连接片上或者焊料在连接片之间膨胀和收缩。朝衬底方向的拉应力显著地降低。优选可应用的热空气焊接负责用于所有构件的均匀加热。最后，衬底在按照本发明的连接元件的应用时更不易于遭受机械应力。
出乎意料地，详细的测试已经表明：具有多个连接片的焊桥除了衬底的最小负荷之外具有足够的电流承载能力和足够的分离力。如果基于具有每个焊桥侧三个连接片的焊桥、如上所述的最小焊料量和热空气焊接，那么特别是这些优点生效。
附图说明
以下应根据实施例以及参照附图应进一步解释本发明。附图示出：
图1示出在具有两个连接片的散开的实施方案中焊桥的侧视图、俯视图和透视图；
图2示出在具有三个连接片的散开的实施方案中焊桥的侧视图、俯视图和透视图；以及
图3示出具有每侧三个连接片的焊桥的俯视图以及侧视图和示例性的特别有利示出的标注尺寸。
具体实施方式
在附图中原则上以焊桥形式的电气的连接元件出发。这样的焊桥具有连接区域或连接件1。在连接件上没有示出的连接金属线或类似的连接机构被触点接通。从连接件1出发延伸有在两侧散开的区域2。
特别是透视型的附图可以看到：散开的区域也至少部分地关于连接件1延伸到过渡区段3中。
通过散开根据实施方式产生两个(图1)或三个(图2)连接片4。
在连接片4之间分别存在缝隙5。
在一个设计方案中，在连接片4的自由端部的方向上在缝隙5中构造有从连接片出发的成形部6。
这些成形部6增大连接片4在相应的区段中的面积并且可以用作用于焊接工具的接触面。
在连接片4的自由端部的方向上，所述连接片具有至少一个突出部7，其用于在朝向导电结构(未示出)的下侧上形成限定的间隙。
按照根据图2的实施方式，散开部由三个连接片4连同两个缝隙5组成。
在根据图2的变型中，连接片4中的中间的连接片具有前述的成形部，所述成形部延伸到相应的缝隙5中。
同样构成有在下侧上存在的用于形成限定的焊缝的相应的突出部7。
如由具有在那里示例性的尺寸说明的图3可知的那样，限定的焊缝为优选0.7毫米。
连接片宽度例如为0.9毫米。焊桥的总长为24毫米，其具有大约7毫米长的连接件。在焊桥的总宽度是4毫米的情况下，缝隙宽度为大约0.45毫米。
在本发明的设计方案中，至少一个连接片的自由端部在中间的连接片的根据图2的示例中具有伸向缝隙的方向的加宽区段8。
该加宽区段8防止在处理和提供焊脚或焊桥作为计件物品时连接片的钩连，这导致在利用紧接着的热空气焊接将其放置到相应载体上时处理更容易。
在应力的研究结果中(所述应力在实施焊接之后的冷却过程中出现)已经证实，在例如24毫米桥没有散开结构的情况下出现直至到45MPa的范围中的力。如果相比之下应用按照本发明的连接元件，则出现的力在大约200K的焊接温度的情况下位于小于21MPa的范围中。

Claims (15)

1.电气的连接元件，所述电气的连接元件用于借助于热材料锁合的连接材料触点接通位于平面的载体上的导电结构，其中，在一侧上设置用于固定导体的机构，此外，该连接元件构成为具有连接件的焊脚或焊桥，其特征在于，所述焊脚或焊桥的至少与导电结构要连接的区域构成为有散开部的并且具有通过缝隙(5)间隔开距离的至少两个连接片(4)，并且构成有伸向缝隙(5)中的从连接片(4)出发的成形部(6)，所述成形部增大连接片(4)在相应的区段中的面积并且能用作用于焊接工具的接触面，其中，至少一个连接片(4)的自由端部具有伸向缝隙(5)的方向的加宽区段(8)，该加宽区段防止了连接片的钩连。
2.根据权利要求1所述的电气的连接元件，其特征在于，在连接片(4)的自由端部的方向上所述连接片具有至少一个突出部(7)，所述突出部设置用于在朝向导电结构的下侧上形成限定的焊缝。
3.根据权利要求1或2所述的电气的连接元件，其特征在于，所述散开部具有三个连接片(4)连同两个缝隙(5)。
4.根据权利要求3所述的电气的连接元件，其特征在于，中间的连接片(4)具有用于形成焊接工具的接触面的成形部(6)。
5.根据权利要求1或2所述的电气的连接元件，其特征在于，相应的连接片(4)的宽度位于0.2至2毫米的范围中。
6.根据权利要求1或2所述的电气的连接元件，其特征在于，相应的连接片(4)的宽度位于0.4至0.9毫米的范围中。
7.根据权利要求1或2所述的电气的连接元件，其特征在于，用于焊脚或焊桥的材料厚度位于0.4至0.8毫米的范围中。
8.根据权利要求2所述的电气的连接元件，其特征在于，所述焊缝位于0.5至0.7毫米的范围中。
9.根据权利要求1或2所述的电气的连接元件，其特征在于，应用无铅连接材料，所述无铅连接材料的量位于2至12立方毫米之间的范围中。
10.根据权利要求1或2所述的电气的连接元件，其特征在于，所述连接元件由铁镍合金或铁铬合金或者由两者的混合物组成。
11.根据权利要求1或2所述的电气的连接元件，其特征在于，所述平面的载体是玻璃。
12.根据权利要求8所述的电气的连接元件，其特征在于，所述焊缝为0.7毫米。
13.根据权利要求9所述的电气的连接元件，其特征在于，所述无铅连接材料的量位于3至6立方毫米之间的范围中。
14.根据权利要求1或2所述的电气的连接元件，其特征在于，所述导体是柔性导体。
15.根据权利要求1至14之一所述的电气的连接元件用于借助于热空气焊接构成热材料锁合连接的应用。
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