CN111463583A

CN111463583A - 具有焊接导体间的氰基丙烯酸酯胶层的电连接组件及方法

Info

Publication number: CN111463583A
Application number: CN202010058658.3A
Authority: CN
Inventors: A.M.德雷塞尔; F.布拉贝茨; A.贝里凯; J.休伯; M.贝克
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2020-01-19
Publication date: 2020-07-28
Also published as: EP3682999A1; EP3682999B1; US20200235503A1; DE102019200659A1

Abstract

本发明涉及一种电连接组件(2)，特别是用于电动车辆的电力电子设备(1)，还涉及制造这样的连接组件的方法。两个导体(4，6)通过焊接点(18)彼此连接。由氰基丙烯酸酯胶(14)构成或包括氰基丙烯酸酯胶(14)的层(12)位于两个导体(4，6)之间。焊接点(18)优选地位于区域(16)中。另外，材料(22)的至少一个层(20)可以存在于区域(16)中，该材料阻止或防止氰基丙烯酸酯胶(14)的硬化。材料的厚度(12)优选是表面(28)的表面粗糙度(R)的两倍的最大值。为了获得预定的表面粗糙度R，区域(16)可以至少部分地设置有粗糙化(24)。

Description

具有焊接导体间的氰基丙烯酸酯胶层的电连接组件及方法

技术领域

本发明涉及一种电连接组件，其中该连接组件具有至少两个相互焊接在一起的导体。此外，本发明涉及一种用于焊接至少两个导体的方法。最后，本发明涉及具有这种电连接组件的电力电子设备，特别是用于电动车辆。

背景技术

在将带状电缆焊接到电动车辆中的电池触头时，重要的是保护相互焊接在一起的导体免受电化学腐蚀。此外，有利的是，焊接点具有张力缓解。

发明内容

因此，本发明自身设定了提供两个导体的这种连接的目的，该连接除了防止腐蚀和张力缓解，还使得方法过程简单并且降低了成本。

根据本发明，开始提出的电连接组件解决了该问题，因为至少一层的氰基丙烯酸酯胶位于导体之间的至少一个区域中。

根据本发明，开始提出的方法解决了该问题，通过在待焊接的区域的至少一个部分中用氰基丙烯酸酯胶涂覆至少一个导体，且通过在涂覆之后将至少两个导体彼此焊接在一起。

电连接组件可以是用于电动车辆的电力电子设备的一部分，其中导体中的一个可以连接到电池，且导体中的一个可以是带状电缆。

根据本发明的解决方案易于制造且廉价。氰基丙烯酸酯胶是家用粘合剂，可易于获得，操作简单且购买便宜。根据本发明，它们同时起到防腐蚀和缓解张力的作用。

在下文中，将进一步描述本发明的特征及其各自相关的技术效果。各个特征本身是有利的，并且可以根据需要彼此组合。

因此，特别有利的是，至少一个层的厚度至少部分地对应于涂覆有氰基丙烯酸酯胶的至少一个区域中的表面的表面粗糙度的两倍的最大值。厚度优选地对应于至少一个层的表面粗糙度，仍将±三分之一的偏差视为对应是适当的。理想地，至少一层的氰基丙烯酸酯胶只能填充表面粗糙度而不会覆盖表面粗糙度的末端。因此，在粗糙度的膜端，层的厚度可能趋于零。这样的薄层厚度使得尽管在两个导体之间布置有胶层，但是仍然能够将两个导体彼此焊接在一起。

优选根据ISO 25178和/或DIN 4760确定表面粗糙度。表面粗糙度可以是该区域中的平均粗糙度、二次粗糙度、平均粗糙度深度或最大粗糙度深度。

在另一有利的配置中，与未涂覆氰基丙烯酸酯胶的区域相比，设置有氰基丙烯酸酯胶的区域至少部分地具有不同的表面粗糙度。涂覆有氰基丙烯酸酯胶的区域的表面粗糙度可以大于或小于未涂覆的区域的至少一部分的表面粗糙度。为了获得不同的表面粗糙度，可以随后对该表面进行处理，特别是在涂覆有氰基丙烯酸酯胶的区域，例如进行粗糙化或抛光或平滑化。

为了通过在窄的公差范围内的一致的层厚度来获得预定的表面粗糙度并由此获得可再现的结果，有利的是，导体的指向彼此的面中的至少一个至少部分被粗糙化或抛光或平滑化。优选地，粗糙或抛光的区域至少部分地设置有氰基丙烯酸酯胶层。

粗化可以通过例如喷砂、机械加工、研磨、激光结构化和/或压花来进行。当然，氰基丙烯酸酯胶不仅可以布置在一个导体上，而且可以布置在两个相互焊接在一起的导体的相对面上。

为了保持较低的生产成本，至少在至少一个区域中，可以由片状金属材料制成至少两个导体中的一个。导体可以至少在该区域中可替代地或累积地配置为盘形或板形。

在电连接组件中，它们优选地在至少一个区域中的大表面上上下叠置，从而存在低的接触电阻，并且大电流的传输不会产生过多的热量。

根据另一有利的配置，至少一个导体，优选两个导体，至少可以在至少一个区域中由含铝材料制成，包括铝本身。由于铝的电阻值低，因此在选择这种材料时可以以较小的损耗传导大电流。

另一有利的配置设想了一种材料，该材料阻止或防止至少位于区域的子部分中的氰基丙烯酸酯胶的硬化。众所周知，如果氰基丙烯酸酯胶没有暴露在湿气中或位于酸性环境中，则它不会硬化或缓慢地硬化。因此，阻止或防止氰基丙烯酸酯胶的硬化的材料例如是吸湿材料、防潮和/或酸性物质。亲水性或疏水性层例如可以通过焦磷酸法来制造。硬化的抑制例如可以通过将酸与溶剂(例如甲酸、丙酮)一起使用来进行。防止或阻止氰基丙烯酸酯胶的硬化的材料可以以层的形式存在。该层可以位于氰基丙烯酸酯胶层和导体之间和/或两层氰基丙烯酸酯胶之间。

替代于此，根据另一种有利的配置，可以将酸，尤其是有机酸分散在导体的绝缘层的材料中。分散的酸可以防止氰基丙烯酸酯胶的硬化。在这种情况下，可以通过将氰基丙烯酸酯胶暴露于活化剂(例如碱性环境)中来使氰基丙烯酸酯胶随后硬化。

特别地，至少一个子区域，或者阻止或防止氰基丙烯酸酯胶硬化的材料，位于至少两个导体彼此焊接在一起的至少一个焊接点附近。特别地，焊接点可以至少部分地，优选完全地被区域和/或子部分围绕，阻止或防止氰基丙烯酸酯胶的硬化的材料位于该区域中。

防止或阻止氰基丙烯酸酯硬化的材料可以在焊接之前的稍后的焊接点处布置，例如施加。焊接后，焊接点位于此处。但是，防止或阻止氰基丙烯酸酯胶的硬化的材料的残留物仍可能位于焊接点附近，尤其是直接附近。

可以在施加氰基丙烯酸酯胶之前或之后施加阻碍或防止氰基丙烯酸酯胶硬化的材料。材料可与氰基丙烯酸酯胶位于同一导体上，或施加在该导体上，或在与氰基丙烯酸酯胶层相对的导体上。

两个导体优选彼此接触，至少在焊接点以外的点处。尤其是当氰基丙烯酸酯胶层太薄，以至于两个导体的表面粗糙度的末端仍可以彼此电接触时，情况尤其如此。

附图说明

在下文中，参考附图，使用示例性实施例更详细地解释本发明。为了简单起见，在附图中相同的附图标记用于在功能和/或设计方面彼此对应的元件。

使用示例性实施例描绘和描述的特征的组合仅作为示例。可以根据上述实施例对其进行改变。例如，可以省略其技术效果在特定应用中不重要的特征。相反，如果特定应用需要或得益于与该特征相关联的技术效果，则可以添加在示例性实施例的特征的所示组合中不存在的特征。

在附图中：

图1示出了具有电连接组件的电力电子设备的一部分的示意图，特别是用于电动车辆；

图2示出了电连接组件的示意图；

图3示出了图2的细节III的示意图；

图4示出了图2的细节IV的示意图；

图5示出了用于制造电连接组件的方法序列的示意图。

具体实施方式

图1示出了电力电子设备1的一部分，此处仅示意性地示出，例如用于电动车辆。电力电子设备具有电连接组件2。电连接组件2包括至少两个彼此焊接在一起的导体4、6。另外，电连接组件2可以具有另外的导体4a、6a，其仅在图1中用虚线表示。其中一个导体(在这种情况下为导体4)可以是带状电缆8的一部分。另一个导体(在这种情况下为导体6)可以连接到电池10。

导体4、6中的至少一个可以由含铝材料制成，以保持低电阻。导体4、6中的至少一个可以由片状金属材料制成，并且特别地可以配置为盘状或板状。

两个导体4、6尽可能彼此平面地放置。由氰基丙烯酸酯胶14构成或包含氰基丙烯酸酯胶14的至少一个层12位于它们之间。氰基丙烯酸酯胶14所位于的区域16至少部分地围绕焊接点18，在该焊接点处至少两个导体4、6彼此材料地连接。

图2以较大的图示具体示出了电连接组件2。可以看出，可以在靠近或邻近焊接点18处存在包括阻止或防止氰基丙烯酸酯胶14硬化的材料或由其构成的至少一个层20。阻止或防止氰基丙烯酸酯胶的硬化的材料22例如可以是吸湿材料和/或酸性物质。由材料22构成或包括材料22的层20可以布置在氰基丙烯酸酯胶14的层12与导体4、6之间或氰基丙烯酸酯胶14的两个相对层12之间。阻止或防止氰基丙烯酸酯胶14硬化的材料层22可存在于导体4、6之一上或相对的导体4、6上。材料22可以集成到导体4、6的电绝缘中，例如带状电缆，该材料在焊接时通过所述绝缘释放。

层12和/或层20最初也至少部分地存在于在导体4、6被焊接之后的焊接点18所在的点处。焊接点18可以已完全替代了(先前)层20，这意味着该原始层20不再存在。但是，如图2所示，在焊接点18外部的导体4、6之间仍可能存在该层20的残留物。

在相应的导体4、6的涂覆有氰基丙烯酸酯胶14的区域16中，表面4可以至少部分地被粗糙化，即，具有比剩余的非粗糙表面的部分更大的粗糙度R。粗糙化在图2中用附图标记24表示。可以通过压花、研磨、机械加工或喷砂来进行粗糙化。通过粗糙化24，获得了预定的表面粗糙度R，其在多个不同的导体4、6上仅略有不同。在这种情况下，优选根据ISO 25178和/或DIN 4760测量表面粗糙度。表面粗糙度可以是区域16或其子区域中的平均粗糙度、二次粗糙度、平均粗糙度深度或最大粗糙度深度。粗糙区域的表面粗糙度可以大于至少部分地围绕它的非粗糙区域。如果导体4或6的基础材料已经具有非常大的表面粗糙度R，则表面4还可以在区域16中例如通过抛光或平滑化而具有较低的表面粗糙度R。然后相应地存在抛光或平滑的区域而不是粗糙化24。

在图2中，一个导体4的仅一个表面28设置有粗糙化24。当然，导体4、6的两个相对的表面26、28也可以被粗糙化。

图3显示了图2中的细节III。在这种情况下，仅出于示例的目的仅示出了导体6。描述可以类似地涉及导体4。

导体6的表面28具有表面粗糙度R。氰基丙烯酸酯胶14的层12位于表面28上，其具有层厚度30。层厚度30在±30％的公差内对应于表面粗糙度R的两倍的最大值，并且优选地至少是表面粗糙度R的一倍。

优选地，层厚度30至少近似对应于表面粗糙度R，这意味着它几乎仅覆盖或仅释放表面粗糙度R的末端。因此，在表面粗糙度R的末端，层厚度在优选设计中几乎为零。也可以在没有粗糙化24的情况下涂覆层12(图2)。然而，由于变化的表面粗糙度，在某些情况下层厚度会受到较大的偏差，并且连接组件2的特性难以再现。

图4示出了子部分34(图2)的细节IV，阻止或防止氰基丙烯酸酯胶14硬化的材料层22位于其中。子部分34优选地完全位于区域16内。由材料22构成或包括材料22的层20可以直接位于导体6上。但是，如虚线所示，它也可以位于层14或导体4上。

为了制造图1至图4中描绘的电连接组件2，执行图5中示意性描绘的方法步骤。

在第一可选方法步骤40中，将导体4、6中的至少一个粗糙化以产生预定的表面粗糙度R。

在步骤42中，导体4、6中的至少一个涂覆有氰基丙烯酸酯胶14。在此，如上所述，层厚度30为表面粗糙度R的两倍的最大值。如果先前已将施加了氰基丙烯酸酯胶14的导体4、6进行了粗糙化，则将氰基丙烯酸酯胶14施加到粗糙化的区域上。

该方法的另一可选步骤44涉及施加材料22的层20，其阻止或防止氰基丙烯酸酯胶的硬化。可以在步骤42之前或之后执行步骤44。防止或阻止氰基丙烯酸酯胶硬化的材料22可以直接施加在导体4、6上或层12上。在这种情况下，只要层12位于相对的导体4、6上，就可以将材料22施加到没有涂覆氰基丙烯酸酯胶14的导体4、6上。但是，在这种配置下，应在涂覆后将两个导体直接放置在一起，以阻止或阻止子部分34中的氰基丙烯酸酯胶14硬化。

在步骤46中，然后将导体4、6在至少一个焊接点18处彼此焊接在一起。焊接优选地尤其是通过超短激光脉冲进行。在这种情况下，焊接点位于层12所在的区域中，即在区域16中。另外，焊接点18位于层20也所处的位置，即在区域16的子部分34中。

在最终制造的电连接组件2中，导体4、6通过焊接点18相互电连接。氰基丙烯酸酯胶14的层12表示附加的可机械加载的连接，可减轻焊接点18上的张力。由于薄层厚度30，可以在焊接18之前施加胶。层12优选气密地包围焊接点18，并因此保护其免受电化学腐蚀。在焊接点18以外，两个导体4、6可以在表面导体R的末端直接相互接触，从而进一步减小了导体4、6之间的接触电阻。

附图标记

1 电力电子设备

2 电连接组件

4，4a 导体

6，6a 导体

8 带状电缆

10 电池

12 由氰基丙烯酸酯胶构成或包括氰基丙烯酸酯胶的层

14 氰基丙烯酸酯胶

16 具有层12的区域

18 焊接点

20 由材料构成或包括材料的阻止或防止氰基丙烯酸酯胶的硬化的层

22 阻止或防止氰基丙烯酸酯胶的硬化的材料

24 粗糙化

26 一个导体的表面

28 另一个导体的表面

30 由氰基丙烯酸酯胶构成或包括氰基丙烯酸酯胶的层的层厚度

32 双倍表面粗糙度R

34 具有层20的子部分

32 表面粗糙度

Claims

1.一种电连接组件(2)，其具有相互焊接在一起的至少两个导体(4，6)，其特征在于，由氰基丙烯酸酯胶(14)构成或包括氰基丙烯酸酯胶的至少一个层(12)位于所述两个导体(4，6)之间的至少一个区域(16)中。

2.如权利要求1所述的电连接组件(2)，其特征在于，所述至少一个层(12)的厚度(30)至少部分地对应于所述至少一个区域(16)中的表面粗糙度(R)的两倍的最大值，优选在一倍和两倍之间。

3.如权利要求1或2所述的电连接组件(2)，其特征在于，所述导体(4，6)的指向彼此的表面(26，28)中的至少一个在所述至少一个区域(16)中至少部分地被粗糙化。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电连接组件(2)，其特征在于，所述两个导体(4，6)在所述至少一个区域(16)中由片状金属材料制造。

5.如权利要求1至4中任一项所述的电连接组件(2)，其特征在于，所述导体(4，6)中的至少一个在所述至少一个区域(16)中由含铝材料制成。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电连接组件(2)，其特征在于，阻止或防止所述氰基丙烯酸酯胶(14)的硬化的材料(22)至少位于所述区域(16)的子部分(34)中。

7.如权利要求1至6中任一项所述的电连接组件(2)，其特征在于，至少一个焊接点(18)存在于所述至少两个导体(4，6)相互焊接在一起的地方，并且，所述焊接点(18)至少部分地由所述区域(16)和/或所述子部分(34)围绕。

8.如权利要求1至7中任一项所述的电连接组件(2)，其特征在于，所述两个导体(4，6)彼此直接接触，至少在焊接点(18)以外的点处。

9.如权利要求1至8中任一项所述的电连接组件(2)，其特征在于，所述导体(4)中的一个是带状电缆的一部分。

10.一种电力电子设备(1)，特别是用于电动车辆，其特征在于，根据权利要求1至9中任一项所述的电连接组件(2)，其中所述导体(6)中的一个连接到电池(10)。

11.一种焊接至少两个导体(4，6)的方法，包括以下方法步骤：

使用氰基丙烯酸酯胶(14)涂覆至少一个导体(4，6)的至少一个区域(16)；

在所述涂覆之后焊接所述至少两个导体(4，6)。

12.如权利要求11所述的方法，包括另一方法步骤：

在所述涂覆之后至少部分地粗糙化所述区域(16)。

13.如权利要求11或12所述的方法，包括另一方法步骤：

将材料(22)施加到所述区域(16)的至少一个子部分上，所述材料阻止或防止所述氰基丙烯酸酯粘合剂(14)的硬化。

14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，包括另一方法步骤：

通过激光脉冲焊接所述至少两个导体(4，6)。

15.如权利要求13或14所述的方法，包括另一方法步骤：

在所述区域(16)的子部分(34)中焊接所述至少两个导体(4，6)，所述子部分是涂覆有所述材料(22)的一个。