DE102008024091B4

DE102008024091B4 - Verfahren zum Kontaktieren einer Aluminiumleitung

Info

Publication number: DE102008024091B4
Application number: DE102008024091.5A
Authority: DE
Inventors: Joerg Johannsen; Sunhilde Fleischer; Peter Mueller
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-05-17
Filing date: 2008-05-17
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2028-05-18
Also published as: DE102008024091A1

Abstract

Verfahren zum Kontaktieren einer Aluminiumleitung mit folgenden Schritten:
- Versehen eines Kontaktteils mit einem Lot;
- Verbinden der Leitung mit dem Kontaktteil; und
- Verlöten des Kontaktteils mit der Leitung durch Einbringen von Energie mittels Ultraschalls.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren einer Aluminiumleitung.
In einem modernen Kraftfahrzeug ist eine Vielzahl von elektrischen Leitungen verlegt, deren Länge in Summe mehrere Kilometer betragen kann. Bei einem Kontaktieren einer elektrischen Leitung wird diese dauerhaft mit einem Kontaktteil verbunden, das wiederum der gegebenenfalls lösbaren Verbindung mit einem anderen elektrischen Bauelement dient. Bei kleineren Leitungsquerschnitten sind hauptsächlich Kupferleitungen im Einsatz, die mit dem Kontaktteil lediglich vercrimpt oder vercrimpt und verlötet werden. Ab einem Leitungsquerschnitt von 40 mm² können die Leitungen alternativ zu Kupfer auch in Aluminium hergestellt werden, wobei ein Verbinden der Leitungen im Stand der Technik durch Reibschweißen oder Plasmalöten erfolgt. Der wesentliche Vorteil der Verwendung von Aluminium anstelle von Kupfer für elektrische Leitungen liegt zum einen in der Gewichtsverringerung, die mit der Verwendung des leichteren Aluminiums erzielt werden kann, sowie in den derzeit deutlich geringeren Materialkosten für Aluminium im Vergleich zu Kupfer. Für Aluminiumleitungen kleiner Leitungsquerschnitte gibt es dagegen derzeit noch keine geeigneten Kontaktierungsverfahren.
Aus der DE 10 2005 030 248 B3 ist ein Verfahren zum Kontaktieren einer Aluminiumleitung bekannt, bei dem die Aluminiumleitung zunächst in einem Zinnlegierungsbad mittels Ultraschalls verzinnt wird, während auf der Innenseite einer Kontaktklemme eine Lötpaste eingebracht wird. Daraufhin wird die Leitung mit der Kontaktklemme verpresst und die Verbindung erwärmt, um durch die Temperaturerwärmung die Lötpaste und das Zinn aufzuschmelzen. Hierzu kann die Verbindung induktiv, mittels Widerstandserwärmung oder in einem Tauchbad erwärmt werden. Das in der DE 10 2005 030 248 B3 offenbarte Verfahren hat sich als unpraktikabel erwiesen, da der Lötprozess im Zinnlegierungsbad einen Prozess beschreibt, der als unsicher abzulehnen ist. Zudem erfordern die in der DE 10 2005 030 248 B3 angegebenen Erwärmungsverfahren eine aufwändige Kühlung der Leitungsisolierung mittels flüssigen Stickstoffs, um deren Beschädigung zu vermeiden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kontaktieren einer Aluminiumleitung anzugeben, mit dem zumindest einer der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile verringert wird. Insbesondere soll sich das Verfahren durch ein einfaches und sicheres Kontaktieren der Aluminiumleitung auszeichnen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Der Kern der Erfindung sieht vor, bei einem Verfahren zum Kontaktieren einer Aluminiumleitung, das Kontaktteil zunächst mit einem Lot zu versehen, die Leitung mit einem Kontaktteil zu verbinden sowie das Kontaktteil mit der Leitung mittels Ultraschalls zu verlöten.
Der wesentliche Vorteil der Verwendung von Ultraschall für das Verlöten der Leitung mit dem Kontaktteil liegt darin, dass die dabei übertragene Energie sehr gezielt in die Lötstelle eingebracht werden kann, so dass auf eine aufwändige Kühlung der Kunststoffisolierung der Aluminiumleitung verzichtet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, die Aluminiumleitung vor dem Verbinden mit dem Kontaktteil mit einem Flussmittel zu versehen, das den für das Löten erforderlichen Kapillareffekt des Lötspalts verstärkt und zusätzlich die zu verlötenden Flächen reinigt und vor Oxidation schützt, wie es insbesondere bei der Verwendung von Aluminium für elektrische Leitungen erforderlich ist.
Eine vorteilhafte Möglichkeit, die Leitung mit dem Kontaktteil zu verbinden, ist, diese zu crimpen, wobei die zwei Komponenten der Verbindung durch eine plastische Verformung zumindest eines der Komponenten miteinander verbunden werden. Hierbei handelt es sich um eine spezielle Form des Bördelns.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Verwendung von Ultraschall zum Verlöten des Kontaktteils mit der Leitung besteht darin, dass dieser zur Detektierung von Fehlstellen in der Lötverbindung ausgewertet werden kann. Hierbei kann das sich ändernde Reflektionsverhalten der Ultraschallwellen bei fehlerhaften Kontaktstellen, die sich durch einen Luftspalt darstellen, ausgenutzt werden.
Die Auswertung des reflektierten Ultraschalls kann vorzugsweise zur Steuerung einer automatisierten Kontaktierungsvorrichtung verwendet werden. Beispielsweise kann hierbei, sobald eine fehlerhafte Kontaktierung festgestellt wurde, automatisch eine Warnmeldung ausgegeben werden, beispielsweise mit dem Ziel, den Kontaktierungsprozess zu unterbrechen, zu optimieren oder auch um entsprechend kontaktierte Aluminiumleitungen als Ausschuss auszusortieren.
Eine entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kontaktierung einer Aluminiumleitung umfasst zumindest Mittel zum Versehen eines Kontaktteils mit einem Lot, eine Ultraschall-Lötvorrichtung, d.h. eine Vorrichtung zur Erwärmung der Lötstelle mittels Ultraschalls, sowie eine Mess- und Auswertevorrichtung zur Detektierung und Auswertung des reflektierten Ultraschalls.

Claims

Verfahren zum Kontaktieren einer Aluminiumleitung mit folgenden Schritten: - Versehen eines Kontaktteils mit einem Lot; - Verbinden der Leitung mit dem Kontaktteil; und - Verlöten des Kontaktteils mit der Leitung durch Einbringen von Energie mittels Ultraschalls.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumleitung vor dem Verbinden mit dem Kontaktteil mit einem Flussmittel versehen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung mit dem Kontaktteil durch Crimpen verbunden wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der reflektierte Ultraschall zur Detektierung von Fehlstellen in der Lötverbindung ausgewertet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung zur Steuerung einer automatisierten Kontaktierungsvorrichtung verwendet wird.
Vorrichtung zur Kontaktierung einer Aluminiumleitung umfassend Mittel zum Versehen eines Kontaktteils mit einem Lot, eine Ultraschalllötvorrichtung sowie eine Mess- und Auswertevorrichtung zur Detektierung und Auswertung des reflektierten Ultraschalls.