DE102012202999A1 - Verbindung zwischen elektrisch leitenden Bauteilen - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine elektrische Verbindung einer Baugruppe sowie ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten elektrisch leitenden Bauteil (10, 20) bereit. Das erste und zweite Bauteil (10, 20) sind ein einem Verbindungsbereich (3) miteinander verbunden. In diesem Verbindungsbereich (3) ist zwischen dem ersten und zweiten Bauteil (10, 20) eine elektrisch leitfähige Zwischenschicht (30) angeordnet und das erste und zweite Bauteil (10, 20) werden derart verformt, so dass das erste Bauteil (10) formschlüssig das zweite Bauteil (20) hintergreift. Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Schmelztemperaturen des ersten und zweiten Bauteils (10, 20) größer sind als die Schmelztemperatur des Materials der Zwischenschicht (30). Die elektrische Verbindung ist darüber hinaus derart ausgebildet, dass das erste und zweite Bauteil (10, 20) stoffschlüssig mit dem Material der Zwischenschicht (30) verbunden sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindung eines ersten elektrisch leitenden Bauteils und eines zweiten elektrisch leitenden Bauteils. Das erste und zweite elektrisch leitende Bauteil sind dabei in einem Verbindungsbereich miteinander verbunden, wobei zwischen dem ersten und zweiten Bauteil eine Zwischenschicht angeordnet ist. Im Verbindungsbereich sind die Bauteile so geformt, dass das erste Bauteil partiell das zweite Bauteil hintergreift.
  • Stand der Technik
  • Verbindungen zwischen zwei elektrisch leitenden Bauteilen sind hinlänglich bekannt. Die Bauteile können dabei unmittelbar, d. h. direkt, oder mittelbar, sowie lösbar als auch unlösbar miteinander verbunden werden. Unlösbare Verbindungen stellen häufig für die Produktion günstige und schnelle Fügemöglichkeiten dar.
  • Eine Möglichkeit eine unlösbare Verbindung herzustellen ist das Verschweißen von zwei Fügepartnern. Hierzu ist zu erwähnen, dass die Fügepartner einer hohen thermischen Beanspruchung ausgesetzt sind, die sich sowohl auf die metallische Struktur der Fügepartner als auch auf benachbarte Bauteile negativ auswirken kann. Als Alternative zum Schweißen kommt beispielsweise das sogenannte Durchsetzfügen in Betracht. Bei diesem Verfahren handelt es sich um ein Fügen mittels Umformen. Zwei miteinander zu verbindende Bauteile werden ähnlich dem Tiefziehen anhand eines Stempels und einer Matrize plastisch deformiert, so dass die Bauteile im Bereich der Verformung einen Hinterschnitt ausbilden und die Fügepartner miteinander kraftschlüssig verbunden sind, insbesondere um eine bessere mechanische Festigkeit zu gewährleisten.
  • So beschreibt beispielsweise die DE 10 2009 000 827 A1 ein Verfahren zum Verbinden einer Polklemme mit einem Messelement.
  • Weiterhin beschreibt die DE 20 2009 007 835 U1 ein Verfahren zum Verbinden zweier Fügepartner, wobei zur leichteren Umformung diese im Verbindungsbereich zumindest partiell erwärmt werden. Dazu kann beispielsweise ein beheizbarer Stempel oder eine beheizbare Matrize eingesetzt werden.
  • Diese Druckschriften beschreiben zwar ein Verfahren zum sicheren und einfachen Verbinden zweier Fügepartner, jedoch ist der Einsatz an Orten mit mechanischer Beanspruchung problematisch, da beispielsweise bei Einleitung von Vibrationen in den Verbindungsbereich dieser nach einer gewissen Zeit ein Spiel aufweisen kann.
  • Die zuvor genannte Lösung weist den Nachteil auf, dass ein erwärmter Stempel bzw. das Auftreffen des Stempels auf einen erwärmten Werkstoff ein Abschmieren bewirkt, d. h. der Stempel verschmutzt, so dass ein mehrmaliger Einsatz zu unterschiedlich ausgeführten Verbindungspunkten führen kann. Dass bestimmte Mindestanforderungen im Bezug auf die mechanische und elektrische Qualität der Verbindung eingehalten werden, kann durch die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen daher nicht mehr gewährleistet werden.
  • Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik besteht darin, dass zur Herstellung des Fügepunktes eine komplexe Vorrichtung, beispielsweise ein Stempel mit integrierter Heizvorrichtung und ggf. Sensorik, nötig sind, wobei darauf zu achten ist, dass aufgrund der hohen mechanischen Beanspruchung sowohl die Heizvorrichtung als auch Sensoren nicht beschädigt werden.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Ausgehend von den oben aufgeführten Nachteilen des Standes der Technik ist es deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Verbindung zwischen zwei elektrisch leitenden Bauteilen bereitzustellen, die schnell und ohne großen Aufwand hergestellt werden kann und zusätzlich auch bei mechanischer Belastung eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist sowie mechanisch unlösbar ausgeführt und daher für einen Serieneinsatz, d. h. mit gleichbleibenden Eigenschaften in hoher Stückzahl hergestellt, geeignet ist.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine elektrische Verbindung gemäß Anspruch 1, eine elektrische Baugruppe nach Anspruch 8 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine elektrische Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten elektrisch leitenden Bauteil bereit. Das erste und zweite Bauteil sind in einem Verbindungsbereich miteinander verbunden. In diesem Verbindungsbereich ist zwischen dem ersten und zweiten Bauteil eine elektrisch leitfähige Zwischenschicht angeordnet. Das erste und zweite Bauteil sind im Verbindungsbereich verformt, so dass das erste Bauteil formschlüssig das zweite Bauteil hintergreift.
  • Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Schmelztemperaturen des ersten und zweiten Bauteils größer sind als die Schmelztemperatur des Materials der Zwischenschicht. Die elektrische Verbindung ist darüber hinaus derart ausgebildet, dass das erste und zweite Bauteil stoffschlüssig mit dem Material der Zwischenschicht verbunden sind.
  • Das erste und zweite Bauteil sind vorzugsweise Stromschienen in einer elektrischen Baugruppe oder dienen zur Verbindung von elektrischen Baugruppen vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug. Derartige Stromschienen können in ihrer Querschnittsfläche von unterschiedlicher geometrischer Form, wie z. B. als Rundleiter oder Flachleiter beschaffen sein. Weiterhin können sie auch von größerer flächiger Ausdehnung, nämlich beispielsweise Leiterbleche, sein.
  • Anhand dieser besonderen Ausgestaltung einer elektrischen Verbindung kann insbesondere die elektrische Leitfähigkeit zwischen den verbunden Bauteilen vergrößert werden, da eine direkte, stoffschlüssige Verbindung vorherrscht. Der elektrische Widerstand an der Verbindungsstelle wird somit verringert, was zur besseren Stromtragfähigkeit und niedrigerer Erwärmung bei Stromfluss beiträgt. Darüber hinaus wird die mechanische Verbindung der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Bauteil vergrößert. Insbesondere, wenn die elektrische Verbindung in mechanisch stark belasteten Bereichen eingesetzt wird, wie z. B. in einer E-Box, S-Box oder an einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, sind derartige erfindungsgemäße elektrische Verbindungen besonders langlebig. In Abhängigkeit der Zwischenschicht kann zudem eine korrosionsbeständige elektrische Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Bauteil, beispielsweise bei chemischer Beanspruchung durch Kontakt mit z. B. Bremsflüssigkeit, Kühlflüssigkeit, Batteriesäure und/oder bei Temperaturschwankungen, wie z. B. im Motorraum, erzielt werden.
  • Anhand der Tatsache, dass jeweils die Schmelztemperaturen des ersten und zweiten Bauteils größer als die Schmelztemperatur des Materials der Zwischenschicht ist, wird verhindert, dass bei einem möglichen An- oder Aufschmelzen der Zwischenschicht das Material des ersten und zweiten Bauteils ebenfalls schmilzt und somit zumindest kurzzeitig zu einem formunstabilen Zustand des Sandwichbauteils führt, wodurch die Festigkeit und somit auch die Verbindung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil negativ beeinflusst würde.
  • In einer Ausführungsform ist die elektrische Verbindung so ausgestaltet, dass das erste und/oder zweite Bauteil im Verbindungsbereich mechanisch mittels Durchsetzfügen miteinander verbunden sind. Der Prozess des Durchsetzfügens weist den Vorteil auf, dass es sich dabei um keine thermische und/oder drehmomentenbelastete Verbindungstechnik (z. B. Schweißen und/oder Schrauben) handelt und das erste und zweite Bauteil sowie benachbarte Komponenten nicht durch beispielsweise hohe Temperaturen oder mechanische Beanspruchung beschädigt werden. Durchsetzfügen bietet den Vorteil einer mechanisch unlösbaren Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Bauteil, die zudem sicher, kontrollierbar und ohne großen Energie-, Material- und Ressourceneinsatz realisiert werden kann. Weiterhin kann eine Verbindung mittels Durchsetzfügen beispielsweise im Vergleich zu einer Schweißverbindung einer höheren dynamischen Belastung ausgesetzt werden.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Schmelztemperatur des Materials der Zwischenschicht größer als die Temperatur im Verbindungsbereich ist, die während der Verformung des ersten und/oder zweiten Bauteils auftritt bzw. eingebracht wird. Somit wird verhindert, dass beim Umformen das erste und zweite Bauteil sowie die Zwischenschicht aufschmelzen und insbesondere die Zwischenschicht durch Verformen und anschließendes Einklemmen zwischen dem ersten und zweiten Bauteil aus dem Verbindungsbereich weggedrückt wird. Die im Bereich des Hintergreifens des ersten Bauteils und zweiten Bauteils vorhandene Zwischenschicht dient insbesondere einer elektrischen und mechanischen Kontaktvermittlung, so dass beispielsweise der Übergangswiderstand minimiert wird.
  • In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das erste und/oder zweite Bauteil mit der Zwischenschicht beschichtet ist. Diese Beschichtung kann partiell ausgeführt sein, so dass sie sich lediglich auf den Bereich beschränkt, der bei der Verbindung die Hinterschneidung bildet. Alternativ kann das erste oder das zweite Bauteil auf einer Seite mit der Beschichtung vollflächig versehen sein, so dass sich insbesondere die Herstellung des jeweiligen Bauteils leichter und die Positionierung zueinander während des Herstellens der elektrischen Verbindung einfacher ist.
  • Weiterhin kann die Zwischenschicht auch als Folie bereitgestellt werden, die zwischen dem ersten und zweiten Bauteil beispielsweise während des Verbindens zwischengeschichtet wird.
  • Das Material des ersten und/oder zweiten Bauteils sowie der Zwischenschicht kann unterschiedlich sein. Bevorzugt handelt es sich bei dem Material des ersten und/oder zweiten Bauteils um Kupfer, eine Kupferlegierung, Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder einen sonstigen gut leitfähigen Werkstoff. Insbesondere bei der Verwendung von Kupfer als Basismaterial für das erste und/oder zweite Bauteil ist die Verwendung von Zinn oder einer Zinnlegierung als Zwischenschicht gut geeignet. Sowohl Kupfer als auch Zinn haften sehr gut aneinander, wobei Zinn kaum korrosive Eigenschaften bei guter elektrischer Leitfähigkeit aufweist. Weiterhin sind die beiden Werkstoffe mit üblichen Methoden gut verarbeitbar.
  • Des Weiteren wird die oben genannte Aufgabe durch eine elektrische Baugruppe gelöst. Die elektrische Baugruppe weist wenigstens ein erstes und ein zweites elektrisch leitfähiges Bauteil auf, die, wie oben aufgeführt, mit einer elektrischen Verbindung miteinander verbunden sind. Als elektrische Baugruppe kommen unter anderem eine E-Box, eine Schaltbox, eine Sicherungsbox, eine Batterieklemme, eine Schaltelektronik oder ein Masseanschluss, z. B. zwischen zwei Blechteilen, in Betracht. Somit ist es möglich, eine elektrisch leitfähige Verbindung beispielsweise zwischen zwei Stromschienen oder eine Sicherung mit einer Stromschiene zu befestigen und elektrisch zu verbinden, die hohen Vibrationsbelastungen und hohen Temperaturanforderungen, wie z. B. in Motorräumen von Fahrzeugen oder in der Nähe von Abgassträngen, ausgesetzt sind. Darüber hinaus ist für die elektrische Verbindung aufgrund der hohen Korrosionsbeständigkeit kein besonderer Schutz gegen Chemikalien, wie z. B. Bremsflüssigkeit, Kühlflüssigkeit, Batteriesäure und/oder Reinigungsmittel nötig. Das bevorzugte Durchsetzfügeverfahren ist zudem sehr einfach, schnell, automatisiert und kostengünstig realisierbar, so dass auf prozessaufwändige Schweiß-, Schraub- und Abdichtverfahren sowie möglicher Nachbehandlungen, wie z. B. einer Reinigung und/oder, Oberflächenversieglung, verzichtet werden kann.
  • Darüber hinaus wird die Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Verbinden eines ersten elektrisch leitfähigen Bauteils mit einem zweiten elektrisch leitfähigen Bauteil gelöst, bei dem zwischen dem ersten und zweiten Bauteil eine Zwischenschicht angeordnet ist oder wird, so dass ein Sandwichbauteil vorliegt. Gemäß dem Verfahren ist vorgesehen, dass das Sandwichbauteil, auf einer Matrize angeordnet wird, so dass entsprechend der Reihenfolge das zweite Bauteil der Matrize zugeordnet, die Zwischenschicht auf dem zweiten Bauteil und über der Zwischenschicht das erste Bauteil angeordnet ist. Anschließend wird das erste Bauteil mit dem zweiten Bauteil mittels Durchsetzfügen in einem Verbindungsbereich verbunden, wobei in einem nachfolgenden Schritt die Zwischenschicht bis zumindest zur Schmelztemperatur des Materials der Zwischenschicht erwärmt wird. Somit wird das Material der Zwischenschicht angeschmolzen, so dass dieses in die Oberflächen des ersten und zweiten Bauteils eindringt und eine metallische Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Bauteil herstellt. Somit wird neben der formschlüssigen Verbindung mittels Durchsetzfügen auch eine stoffschlüssige Verbindung geschaffen, wodurch der elektrische Übergangswiderstand im Verbindungsbereich minimiert werden kann.
  • Darüber hinaus wird im Gegensatz zu den Lösungen des Standes der Technik, bei denen ein Stempel für das Durchsetzfügeverfahren erwärmt wird bzw. auf ein erwärmtes erstes Bauteil drückt, ein Abtrag des Materials des ersten Bauteils auf den Stempel (Abschmieren) verhindert. Somit ändert sich die Geometrie des Stempels auch nach vielen Fügevorgängen in einem Serienprozess nicht. Entsprechend können durch das erfindungsgemäße Verfahren Verbindungen mit gleichbleibender Qualität geschaffen und auch die Wartungskosten minimiert werden.
  • Weiterhin ist zu erwähnen, dass durch das nachträgliche Erwärmen der Zwischenschicht diese im Wesentlichen während des Durchsetzfügens als Festkörper vorliegt und somit ein Verdrängen im Bereich der Hinterschnitte beim Fügeverfahren verhindert wird. Erst durch das Erwärmen ist ein Verteilen der Zwischenschicht im Bereich des Hinterschnitts erwünscht.
  • Wie zu ersehen ist, lassen sich mit dem Verfahren jedoch nicht nur die elektrischen Eigenschaften der Verbindung verbessern, vielmehr können auch eine mechanische Verbesserung, wie z. B. eine höhere Festigkeit der Verbindung anhand der metallischen Verbindung als auch der chemischen Eigenschaften durch beispielsweise Korrosionsresistenz und Dichtheit des Verbindungsbereichs erhöht werden.
  • Das Einbringen der Wärmeenergie in den Verbindungsbereich kann beispielsweise mittels Strom, Ultraschall, Laser, Infrarot oder durch ein anderweitiges Anregen der Zwischenschicht erfolgen. Dazu kann die Zwischenschicht vorzugsweise ein Aktivierungsmittel, das bei einer bestimmten Frequenz angeregt wird, aufweisen.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, die alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben erwähnten Merkmale umgesetzt werden können, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen, sind der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen zu entnehmen. Diese erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
  • 1a–c ein Verfahren zum Herstellen einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindung darstellt;
  • 2 eine vergrößerte Darstellung der ersten Ausführungsform der elektrischen Verbindung darstellt; und
  • 3a–c ein Verfahren zum Herstellen einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindung darstellt.
  • Die 1a–c stellen schematisch ein Verfahren zum Herstellen einer ersten erfindungsgemäßen Verbindung zwischen einem ersten und zweiten elektrischen Bauteil in Form einer ersten und zweiten Stromschiene 10, 20 dar. Zwischen der ersten und zweiten Stromschiene 10, 20 ist eine Zwischenschicht 30 in Form einer Zinnfolie angeordnet. Zum Verbinden und elektrischen Kontaktieren der ersten Stromschiene 10 mit der zweiten Stromschiene 20 wird über einer Matrize 40 die zweite Stromschiene 20 angeordnet, wobei über der Stromschiene 20 die Zinnfolie 30 und die erste Stromschiene 10 aufgelegt werden (siehe 1a), so dass ein Sandwichbauteil 1 gebildet ist.
  • Ein Stempel 50 ist im Ruhezustand über dem Sandwichbauteil 1 und der Matrize 40 angeordnet, wobei eine Stirnseite 51 des Stempels 50 entsprechend einer Ausnehmung 41 auf der dem Sandwichbauteil 1 ausgerichteten Seite der Matrize 40 ausgerichtet ist.
  • Zum Verbinden der ersten Stromschiene 10 mit der zweiten Stromschiene 20 drückt der Stempel 50 mit seiner Stirnseite 51 auf die erste Stromschiene 10, wobei der Druck ebenfalls auf die Zinnfolie 30 und die zweite Stromschiene 20 weitergeleitet wird. Aufgrund des Drucks wird das Sandwichbauteil 1 auf die Matrize 40 und partiell in die Ausnehmung 41 gedrückt, wobei sich seitliche Hinterschnitte 2 zwischen der ersten und zweiten Stromschiene 10, 20 bilden. Dieser Vorgang ist bereits unter dem Begriff Durchsetzfügen bekannt und wird deshalb nicht weiter detailliert beschrieben.
  • Im Bereich der Hinterschnitte 2 hintergreift somit die erste Stromschiene 10 die zweite Stromschiene 20 so dass eine sichere Befestigung gewährleistet ist. Darüber hinaus wird in diesem Bereich die Zinnfolie 30 eingeklemmt. Durch die Zinnfolie wird ein weitgehend korrosionsfreier elektrischer Kontakt zwischen der ersten und der zweiten Stromschiene 10, 20 geschaffen. Um den elektrischen Kontakt insbesondere vor mechanischer Beanspruchung zu schützen ist vorgesehen, die Zinnfolie 30 mit Energie E zu beaufschlagen, so dass diese zumindest partiell schmilzt und eine form- und stoffschlüssige Verbindung mit der ersten und zweiten Stromschiene 10, 20 eingeht, so dass im Wesentlichen die erste Stromschiene 10 mit der zweiten Stromschiene 20 auch stoffschlüssig im Bereich der Verbindung verbunden ist.
  • Wie in der 1b zu erkennen ist, findet die Erwärmung der Zinnfolie 30 nach dem Durchsetzfügen statt. Somit kann sichergestellt werden, dass ein Abschmieren der ersten Stromschiene 10 während des Drückens mit dem Stempel 50 aufgrund einer Materialerweichung verhindert wird und bei einer Serienanwendung jede Durchsetzfügeverbindung gleich ausgeführt werden kann. Zum Einbringen der Energie exakt auf den Fügebereich können Laser oder Ultraschallwellen, sowie andere geeignete Wärmequellen, eingesetzt werden. Wie in der Figur angedeutet, handelt es sich hier um eine separate Vorrichtung, die jedoch auch in den Herstellvorgang integriert werden kann.
  • Die 1c zeigt die hergestellte elektrische Verbindung. Wie zu erkennen ist, sind die erste und zweite Stromschiene 10, 20 im Verbindungsbereich 3 miteinander stoffschlüssig Verbunden, wobei die Zinnfolie 30 als Zwischenschicht zwischen der ersten und zweiten Stromschienen 10, 20 vorhanden ist. Insbesondere im Bereich der Hinterschnitte 2 wird eine höhere mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen der ersten und zweiten Stromschiene 10, 20 bereitgestellt, wobei durch die Zinnfolie 30 zwischen den Stromschienen 10, 20 eine vollflächige elektrische Verbindung auch in den Bereichen geschaffen wird, in denen keine Verpressung stattfindet. Somit kann ein möglichst geringer Übergangswiderstand zwischen der ersten und zweiten Stormschiene 10, 20 realisiert werden.
  • In der 2 ist eine vergrößerte Darstellung der elektrischen Verbindung gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt. Das Sandwichbauteil 1 besteht aus einer ersten Stromschiene 10, einer Zinnfolie 30 und einer zweiten Stromschiene 20 und diese sind im Verbindungsbereich 3 mittels Durchsetzfügen sowohl mechanisch als auch elektrisch verbunden. Die hauptsächlich kraftschlüssige Verbindung zwischen den Stromschienen 10, 20 findet im Bereich der Hinterschnitte 2 statt, wobei im Bodenbereich 5 lediglich eine Verpressung, vorzugsweise eine vollflächige Verpressung, der Stromschienen 10, 20 vorliegt. Beim An- bzw. Aufschmelzen der Zinnfolie 30 fließt das zähflüssige oder flüssige Zinn in die äußeren Grenzschichten der ersten und zweiten Stromschiene 10, 20 ein, so dass zusätzlich eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt wird. Die Zinnfolie 30 ist somit lediglich als Zwischenschicht 30 vorhanden und bewirkt einen niedrigen Übergangswiderstand zwischen der ersten und zweiten Stromschiene 10, 20.
  • Die 3a–c zeigen ein Herstellverfahren eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindung zwischen einer ersten und zweiten Stromschiene 10, 20.
  • Die erste und zweite Stromschiene 10, 20 sind zumindest im Verbindungsbereich übereinander liegend angeordnet und bilden ein Sandwichbauteil 1. In dieser Ausführungsform weist die zweite Stromschiene 10, 20 eine als partielle Beschichtung 30 in Form eines Kreisringes ausgebildete Zwischenschicht 30 auf. Mittels Durchsetzfügen werden die Stromschienen 10, 20 im Verbindungsbereich 3 miteinander verbunden, wobei dazu ein Stempel 50 und eine Matrize 40 vorgesehen sind. Die Beschichtung 30 ist dabei so positioniert, dass sie nach dem Durchsetzfügen im Bereich der Hinterschnitte 2 positioniert ist (siehe 3b).
  • Wie der 3b zu entnehmen ist, wird dem Verbindungsbereich 3, insbesondere der Beschichtung 30, eine Wärmeenergie zugeführt, so dass ein Aufschmelzen der Beschichtung 30 erfolgt. Hierzu ist zu beachten, dass die Schmelztemperatur der Beschichtung 30 geringer als die Schmelztemperatur der Stromschienen 10, 20 ist. Beispielsweise kann es sich bei den Stromschienen 10, 20 um Kupfer und bei der Beschichtung um Zinn als Basismaterial handeln.
  • In der 3c ist eine Verbindung gemäß der Erfindung dargestellt. Beim Durchsetzfügen beschreibt der Bereich der Hinterschneidungen 2 den Abschnitt zum Bereitstellen einer mechanischen Festigkeit und zusätzlich einer elektrischen Verbindung zwischen der ersten und zweiten Stromschiene 10, 20. Anhand der aufgeschmolzenen Beschichtung 30 wird vorzugsweise ein stoffschlüssiger intermetallischer Übergang zwischen der ersten Stromschiene 10 auf die zweite Stromschiene 20 hergestellt. Da im Bodenbereich 5 des verbundenen Sandwichbauteils 1 kein sicherer elektrischer und mechanischer Kontakt gegeben ist und dort große Lastwechselmomente bei relativ schwacher mechanischer Verbindung zwischen den Stromschienen 10, 20 gegeben sind, ist eine Beschichtung 30 der zweiten Stromschiene 20 in diesem Bereich nicht notwendig, so dass die partielle Beschichtung 30 zu einer Material- und Gewichtseinsparung führt.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der dargestellten Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass Abwandlungen beispielsweise Hinsichtlich der offenbarten Materialien und Formen, oder Änderungen, z. B. durch Weglassen einzelner Merkmale oder andersartige Kombinationen der dargelegten Merkmale möglich sind, ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009000827 A1 [0004]
    • DE 202009007835 U1 [0005]

Claims (10)

  1. Elektrische Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten elektrisch leitenden Bauteil (10, 20), wobei das erste und zweite Bauteil (10, 20) in einem Verbindungsbereich (3) miteinander verbunden sind, im Verbindungsbereich (3) zwischen dem ersten und zweiten Bauteil (10, 20) eine elektrisch leitfähige Zwischenschicht (30) angeordnet ist und das erste und zweite Bauteil (10, 20) im Verbindungsbereich (3) so verformt sind, dass das erste Bauteil (10) formschlüssig das zweite Bauteil (20) hintergreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperaturen des Materials des ersten bzw. zweiten Bauteils (10, 20) größer sind als die Schmelztemperatur des Materials der Zwischenschicht (30) und im Verbindungsbereich (3) das Material des ersten und zweiten Bauteils (10, 20) stoffschlüssig jeweils mit dem Material der Zwischenschicht (30) verbunden ist.
  2. Elektrische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Bauteil (10, 20) im Verbindungsbereich (3) mittels Durchsetzfügen miteinander verbunden sind.
  3. Elektrische Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur des Materials der Zwischenschicht (30) größer ist als die im Verbindungsbereich (3) während der Verformung des ersten und/oder zweiten Bauteils (10, 20) auftretende Verformungstemperatur.
  4. Elektrische Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Bauteil (10, 20) zumindest im Verbindungsbereich (3) mit dem Material der Zwischenschicht (30) beschichtet ist.
  5. Elektrische Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Zwischenschicht (30) als Folie bereitgestellt ist.
  6. Elektrische Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des ersten und/oder zweiten Bauteil (10, 20) Kupfer oder eine Kupferlegierung umfasst.
  7. Elektrische Verbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Zwischenschicht (30) aus Zinn oder einer Zinnlegierung besteht.
  8. Elektrische Baugruppe eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein erstes und ein zweites elektrisch leitendes Bauteil (10, 20) dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Bauteil (10, 20) mit einer elektrischen Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 verbunden sind.
  9. Verfahren zum Verbinden eines ersten elektrisch leitfähigen Bauteils (10) mit einem zweiten elektrisch leitfähigen Bauteil (20), wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil (10, 20) eine Zwischenschicht (30) angeordnet ist, mit den folgenden Schritten: a. Anordnen des ersten und zweiten Bauteils (10, 20) auf einer Matrize (40); und b. Durchsetzfügen des ersten und zweiten Bauteils (10, 20), sowie der Zwischenschicht (30) im Verbindungsbereich (3), gekennzeichnet durch c. Anschließendes Erwärmen der Zwischenschicht (30) im Verbindungsbereich.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c. das Erwärmen der Zwischenschicht (30) bis zumindest zur Schmelztemperatur des Materials der Zwischenschicht (30) mittels Laser, Strom, Ultraschall, Infrarot und/oder UV-Strahlung erfolgt.
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