DE102018219080A1

DE102018219080A1 - Lötbarer Kontakt auf Aluminiumbasis

Info

Publication number: DE102018219080A1
Application number: DE102018219080.1A
Authority: DE
Inventors: Shallu Soneja; Gokce Gulsoy; Yiliang Wu; Xiao Zhou; Helge Schmidt; Soenke Sachs; Felix Greiner
Original assignee: Tyco Electronics Shanghai Co Ltd; TE Connectivity Germany GmbH; TE Connectivity Corp
Current assignee: Te Connectivity Solutions Ch GmbH; Tyco Electronics Shanghai Co Ltd; TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2019-05-16
Also published as: US10933675B2; CN109788643A; US20190143726A1; CN109788643B

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines lötbaren Aluminiumkontakts umfasst das Formulieren eines leitfähigen Tintenmaterials, das ein oder mehrere leitfähige Elemente, die lötbar sind, umfasst. Die Tinte wird auf ein Aluminiumsubstrat aufgetragen, um eine Tintenschicht auf einer Oberfläche des Aluminiumsubstrats zu bilden. Die Tintenschicht wird geschmolzen, um eine Legierung zu bilden, die ein oder mehrere leitfähige Elemente umfasst, um dadurch einen Kontakt zu bilden, der einen Aluminiumkern mit einer Oberflächenlegierung, die lötbar ist, aufweist.

Description

HINTERGRUND
Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen elektronische Bauteile und Verfahren zur Herstellung elektronischer Bauteile. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen lötbaren Kontakt auf Aluminiumbasis.
Beschreibung des Stands der Technik
Typische batteriebetriebene Hochstromvorrichtungen verwenden sogenannte Stromschienen, um eine oder mehrere Batteriezellen elektrisch mit einer Leiterplatte zu koppeln. Die Stromschiene kann einem kupferbeschichteten Aluminiumstreifen entsprechen. Aluminium ist aufgrund seiner geringen Gesamtkosten und seines niedrigen Gewichts dafür verwendbar. Die Kupferummantelung kann verwendet werden, um das Löten der Stromschiene an die Leiterplatte zu erleichtern, da es schwierig ist, eine zuverlässige elektrische mechanische Verbindung mit reinem Aluminium herzustellen. Zum Beispiel erschweren hartnäckige und schnell zurückgewonnene Oxide, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und andere mit Aluminium verbundene Eigenschaften das Löten.
Während des Ummantelungsprozesses werden Kupfer und Aluminium gründlich gereinigt, um jegliche Oxidation zu entfernen. Die Materialien können dann zusammengepresst werden. Zum Beispiel können Kupfer und Aluminium unter ausreichendem Druck durch ein Walzenpaar geführt werden, um die Schichten zu verbinden. Der Druck ist hoch genug, um Kupfer und Aluminium zu verformen und die kombinierte Dicke des Ummantelungsmaterials zu verringern.
Unglücklicherweise ist der Ummantelungsprozess relativ zeitaufwendig und teuer. Dies führt wiederum zu einer Zunahme der Kosten für Geräte, die Stromschienen verwenden. Weitere Probleme bei bestehenden Verfahren zur Herstellung von Stromschienen werden im Hinblick auf die nachfolgende Beschreibung offensichtlich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines lötbaren Aluminiumkontakts das Formulieren eines leitfähigen Tintenmaterials, das ein oder mehrere leitfähige Elemente umfasst, die lötbar sind. Die Tinte wird auf ein Aluminiumsubstrat aufgebracht, um eine Tintenschicht auf einer Oberfläche des Aluminiumsubstrats zu bilden. Die Tintenschicht wird geschmolzen, um eine Legierung zu bilden, die wenigstens ein leitfähiges Element umfasst, um dadurch einen Kontakt herzustellen, der einen Aluminiumkern mit einer Oberflächenlegierung aufweist, die lötbar ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Aluminiumsubstrat und einem zweiten Substrat bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Formulieren eines leitfähigen Tintenmaterials, das ein oder mehrere leitfähige Elemente umfasst. Das leitfähige Tintenmaterial wird auf das Aluminiumsubstrat aufgebracht, um eine Tintenschicht auf einer Oberfläche des Aluminiumsubstrats zu bilden. Die Tintenschicht wird geschmolzen, um eine Legierung zu bilden, die wenigstens ein leitfähiges Element umfasst, um dadurch eine Verbindungskontaktfläche zu bilden, die eine Aluminiumbasis mit einer Oberflächenlegierung aufweist. Ein leitfähiger Klebstoff oder eine Lotpaste wird auf die Verbindungskontaktfläche aufgebracht. Das zweite Substrat wird über dem leitfähigen Klebstoff oder der Lotpaste aufgebracht, sodass das zweite Substrat mit dem leitfähigen Klebstoff oder der Lotpaste einen Kontakt herstellt. Der leitfähige Klebstoff oder die Lotpaste wird erhitzt, um eine Verbindung zwischen dem Aluminiumsubstrat und dem zweiten Substrat zu bilden.
Gemäß einem dritten Aspekt sind ein lötbarer Aluminiumkontakt und eine Verbindung, die den gemäß den obigen Verfahren hergestellten lötbaren Aluminiumkontakt umfasst, offenbart.
Figurenliste

1 zeigt Schritte zur Herstellung eines lötbaren Kontakts auf Aluminiumbasis.
2A zeigt einen Querschnitt eines Abschnitts eines beispielhaften lötbaren Kontakts auf Aluminiumbasis.
2B zeigt eine beispielhafte Vorrichtung und Vorgänge zur Herstellung des beispielhaften lötbaren Kontakts auf Aluminiumbasis.
3A zeigt einen Querschnitt einer Lötverbindung, die auf einem Aluminium (Al)-Substrat mit einer geschmolzenen Kupfer/Silber (CuAg)-Tintenschicht ausgebildet ist.
3B zeigt eine Oberfläche eines Aluminium (Al)-Substrats mit einer geschmolzenen Kupfer/Silber (CuAg)-Tintenschicht.
4 zeigt einen Vergleich der Verbindungswiderstandswerte von flussmittellosen Tintenlötverbindungen zwischen reinen Substraten und einem gemäß einer Ausführungsform hergestellten Substrat.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die im Nachfolgenden beschriebenen Ausführungsformen lösen die zuvor beschriebenen Probleme, indem ein Verfahren zum Legieren der Oberfläche eines Aluminiumsubstrats mit einem lötfähigen Material durch Drucken und energetisches Strahlschmelzen bereitgestellt wird, um dadurch einen lötbaren Kontakt auf Aluminiumbasis und/oder weitere Strukturen zu bilden. Der lötbare Kontakt auf Aluminiumbasis weist verglichen mit herkömmlichen Aluminiumkontakten einen besseren Kontaktwiderstand sowie bessere mechanische Eigenschaften auf, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
1 zeigt Schritte zur Herstellung eines lötbaren Kontakts auf Aluminiumbasis. Die in 1 gezeigten Schritte werden am besten mit Bezug auf die beispielhaften Querschnittsansichten verstanden, die in 2A und 2B gezeigt sind, die einen Querschnitt eines beispielhaften lötbaren Kontakts 200 in verschiedenen Phasen eines Herstellungsverfahrens darstellen.
In Block 100 wird eine Formulierung einer Tinte 220, die schließlich die lötbare Fläche des Kontakts 200 bildet, hergestellt. Die Tinte 220 kann ein oder mehrere lötbare Elemente umfassen, die mit einem Bindemittel und/oder Lösungsmittel zusammengehalten werden. Beispielsweise können die Elemente lötbare Elemente, wie Zinn (Sn), Silber (Ag), Zink (Zn), Kupfer, (Cu), Magnesium (Mg), Palladium (Pd), eine Silber/Kupferlegierung, eine Silber/Zinnlegierung, oder ein anderes lötbares Element und eine beliebige Kombination davon umfassen. In bestimmten Ausführungsformen sind die lötbaren Elemente eine Silber/Kupferlegierung oder eine Silber/Zinnlegierung.
In Block 105 wird ein Aluminiumsubstrat 202, das letztendlich dem Kern des Kontakts entsprechen wird, hergestellt. Das Aluminiumsubstrat 202 kann, wie in 2B gezeigt, aufgewickelt sein. Das Aluminiumsubstrat 202 kann eine Dicke in einem Bereich von etwa 0,1 mm bis 8 mm, einschließlich eines Bereichs von etwa 0,2 bis 5 mm, umfassen.
Aluminium wird aufgrund seiner elektrischen und thermischen Eigenschaften gewählt. Beispielsweise weist es eine relativ hohe Leitfähigkeit, eine geringe Dichte, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und/oder eine niedrige Austrittsenergie auf. Aufgrund seiner relativ geringen Lötbarkeit ist es jedoch schwierig, einen permanenten Aluminiumkontakt herzustellen. Beispielsweise sind relativ reine Aluminiumzusammensetzungen (99 % oder höher) die am lötfähigsten. Aluminiumlegierungen mit Kupfer (Cu), Mangan (Mn), Silizium (Si) und Zink (Zn) sind relativ gut lötbar. Andererseits sind Legierungen mit Magnesium (Mg) und Silizium (Si) aus Sicht der Lötbarkeit die am wenigstens bevorzugten.
In Block 110 wird die Tinte 220 auf die Oberfläche des Aluminiumsubstrats 202 aufgebracht, um eine Tintenschicht 204 auf der Oberfläche zu bilden. Die Tinte 220 kann durch einen Drucker 225 aufgebracht werden. Beispielsweise kann die Tintenschicht 204 durch Drucken der Tinte 220 unter Verwendung eines Siebdruckprozesses, Tiefdruckprozesses, flexografischen Druckprozesses, Tintenstrahldruckprozesses, Schablonendruckprozesses Tampondruckprozesses oder eines anderen Druckprozesses gebildet werden.
In einigen Implementierungen kann die Tinte 220 auf das Aluminiumsubstrat 202 in einer Vakuumkammer oder einer inerten Atmosphäre 230 aufgebracht werden, um die Oxidmenge zu verringern, die zwischen der Verarbeitung des Aluminiumsubstrats 202 und dem Aufbringen von Aluminium entstehen kann.
In Block 115 wird die Tintenschicht 204 über eine Energiestrahlvorrichtung 235 auf das Substrat 202 aufgeschmolzen, die so konfiguriert ist, dass sie n einer genauen Position einen fokussierten Energiestrahl zum Schmelzen der Tintenschicht 204 a erzeugt. Geeignete Techniken umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, das Aufbringen eines kontinuierlichen Energiestrahls (z. B. von einem CO₂-Laser oder einem Elektronenstrahlschweißgerät), das Aufbringen eines gepulsten Energiestrahls (z. B. von einem Neodynium-Yttrium-Aluminium-Granatlaser), das Aufbringen eines fokussierten Strahls, das Aufbringen eines defokussierten Strahls oder das Durchführen einer anderen geeigneten strahlenbasierten Technik.
Die Energie der Elektronen/Strahlspannung kann eingestellt werden, um eine minimale Eindringtiefe gleich den Dicken der Tintenschicht 204 einzustellen. Die Spannungseindringtiefe kann gemäß der nachfolgenden Gleichung eingestellt werden: $6,7 \times 10^{- 7} \times \frac{V^{5 / 3} [V]}{ρ [g / c c]},$
wobei V die Spannung und ρ die Dichte ist. Die Strahlspannung kann in einem Bereich zwischen 1 kV - 10 kV, 5 kV - 25 kV, 20 kV - 60 kV, 55 kV - 100 kV, 85 kV - 150 kV liegen.
Die Strahlleistung (Spannung × Strom) und die Strahlverweilzeit können so eingestellt werden, dass sichergestellt wird, dass die Tintenschicht 204 gleichmäßig schmilzt und die Wärmeableitung durch das Aluminiumsubstrat 202 überwunden wird. Die Verweilzeit entspricht der Zeitdauer, in der der Strahl auf einen Punkt gerichtet ist, und unterscheidet sich von der Zeit, die erforderlich ist, um die Tintenschicht 204 vollständig zu schmelzen. Die Strahlleistung kann im Bereich von 5 - 30 W, 25 - 100 W, 50 - 250 W, 100 - 1000 W, 500 - 2500 W, 1000 - 5000 W liegen. Die Verweilzeit kann im Bereich von 1 - 10µS, 4 - 100 µs, 50 - 250 µs, 100 - 1000 µs, 0,5 - 10 µs und 5 - 50 µs liegen, oder einem anderen Bereich entsprechen.
Während des Schmelzens kann das thermoplastische Material in der Tinte 220 weggebrannt werden. Zusätzlich kann die native Oxidschicht auf dem Aluminiumsubstrat 202 durch den Energiestrahl abgebaut und/oder durch das Schweißbad (d. h. die geschmolzene Tintenschicht 204) aufgelöst werden. Das heißt, die native Oxidschicht ist keine makroskopisch durchgehende Schicht mehr. Das Entfernen oder Zersetzen der Oxidationsschicht fördert eine starke Adhäsion zwischen den Materialien der Tintenschicht 204 und dem Aluminiumsubstrat 202. Das Entfernen oder Zersetzen der ursprünglichen Aluminiumoxidschicht verringert auch den Kontaktwiderstand bei der Bildung einer Verbindung. Dies unterscheidet sich von anderen herkömmlichen Verfahren, wie beispielsweise dem Galvanisieren oder Tauchbeschichten, bei denen die Oxidschicht möglicherweise nicht abgebaut werden kann. 3A zeigt einen Querschnitt 300 des Kontakts nach dem Schmelzen. In diesem Fall entspricht die Tintenschicht 305 einer Kupfer/Silber (CuAg)-Tintenschicht, die auf der Oberseite eines Aluminiumsubstrats 310 aufgeschmolzen wird.
Während Flussmittel nicht zwingend notwendig sind, kann ein Flussmittelmaterial in die Tinte 220 eingebracht werden, um die Bildung von hartnäckigen Oxidschichten (d. h. native Oxidschichten), wie Aluminiumoxid, zwischen der Tintenschicht 204 und dem Aluminiumsubstrat 202 zu verringern, um dadurch die Haftung zu verbessern. Das Flussmittel kann der Tinte 220 vor dem Aufbringen auf das Aluminiumsubstrat 202 zugesetzt werden oder vorher auf das Aluminiumsubstrat 202 aufgebracht werden (d. h. als erste Schicht vor dem Drucken der Tinte 220). Das Flussmittel kann ein Flussmittel auf organischer Aminbasis, ein Flussmittel auf anorganischer Chlorid/Fluoridbasis, ein Flussmittel auf Fluoraluminatbasis, ein Flussmittel auf Säurebasis oder andere Flussmittel umfassen.
In einigen Implementierungen kann zusätzlich zu der Verwendung von Flussmitteln die Oberfläche des Aluminiumsubstrats 202 so bearbeitet werden, dass jegliche überschüssige Oxidation durch mechanische Mittel entweder in einer Inertgasatmosphäre oder im Vakuum entfernt wird. Zusätzlich kann die Oberfläche des Aluminiumsubstrats bearbeitet werden, um eine strukturierte Oberflächentopografie bereitzustellen, die die Hafteigenschaft der Oberfläche verbessern kann. Zu diesen thermischen Mitteln gehören beispielsweise Schleifen, Drahtbürsten, Sandstrahlen, Kugelstrahlen und/oder andere ähnliche Verfahren.
Nach dem Schmelzen weist die Oberfläche des Substrats intermetallische Elemente auf, die dem Material bzw. den Materialien in der Tintenschicht und dem Substratmaterial entsprechen. Diese intermetallischen Elemente verbessern die Benetzung und Haftung von Niedertemperaturlötmitteln auf Zinn (Sn)-Basis.
Im Block 117 wird in einigen Implementierungen die Oberfläche des Aluminiumsubstrats 202 mit der geschweißten Tintenschicht 2204 aufgeraut, wie in 3B gezeigt, um eine strukturierte Oberflächentopografie bereitzustellen, die eine stärkere Haftung an Lötmaterialien fördert. Beispielsweise können, wie zuvor beschrieben, Schleifen, Drahtbürsten, Sandstrahlen, Kugelstrahlen und andere ähnliche Verfahren zum Aufrauen der Oberfläche verwendet werden. In einigen Fällen kann die Oberfläche durch energiereiches Strahlschmelzen aufgeraut werden.
Im Block 120 kann eine Vereinzelungsvorrichtung 240 die Rolle mit dem Aluminiumsubstrat 202 mit der geschweißten Tintenschicht 204 auf der Oberseite in einzelne Kontakte schneiden.
Der lötbare Aluminiumkontakt kann verwendet werden, um eine Verbindung mit sich selbst oder einem zweiten Substrat zu bilden. Das zweite Substrat kann ein Material sein, das eines der nachfolgenden umfasst: Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Zinn (Sn), Gold (Au), vernickeltes Kupfer, versilbertes Kupfer, versilbertes Polymermaterial, vergoldetes Polymermaterial sowie eine Kombination davon. Zur Bildung einer Verbindung mit dem Aluminiumkontakt können beliebige geeignete Lotpasten aus der Liste von Legierungen ausgewählt werden, bestehend aus: SnPb, SnSb, SnBi, SnCuAg (SAC-Legierungen), SnCuNi (SN100C) SnCu, SnAg, SnZn, SnAgPb, SnAgSb, Snln, AuGe und Auln. In bestimmten Ausführungsformen ermöglicht der lötbare Aluminiumkontakt die Verwendung von üblichen Loten, wie bleifreie Niedertemperaturlote, um eine Lötverbindung zu bilden.
Ein beliebiger, geeigneter leitfähiger Klebstoff kann verwendet werden, um eine Verbindung zu bilden, die den Aluminiumkontakt umfasst. Beispielsweise wird der leitfähige Klebstoff aus der Liste von Klebstoffen ausgewählt, bestehend aus: Epoxid, Cyanoacrylat, Polyurethan, Acryl oder Silikon mit Füllstoffen, umfassend Silber (Ag), Zinn (Sn), Kupfer (Cu), Gold (Au), Nickel (Ni) oder eine Kombination davon.
Ein gemäß den obigen Schritten hergestellter Kontakt hat gegenüber herkömmlich hergestellten Kontakten mehrere Vorteile. Erstens verbessert sich die Lötbarkeit der Aluminiumoberfläche im Vergleich zu einem festen Aluminiumkontakt, da die Oberfläche des Aluminiums mit lötfähigen Materialien legiert ist, was das Löten, beispielsweise mit Zinn (Sn)-basierter Lotpaste/Draht erleichtert. Die Festigkeit einer Lötverbindung zwischen dem Kontakt und beispielsweise einem zweiten Substrat aus einem Metallmaterial weist eine Scherfestigkeit von mehr als 3 MPa auf, die gemäß dem ASTM D-1002-Standard gemessen wird.
Der Kontakt weist zweitens verbesserte elektrische Eigenschaften auf, d. h., der lötbare Kontakt hat z. B. einen Verbindungswiderstand von weniger als 1 Milliohm, vorzugsweise weniger 0,1 Milliohm, wenn er mit anderen Metallkomponenten verlötet wird. Wie in dem in 4 gezeigten Diagramm gezeigt, beträgt der Verbindungswiderstand 405 zwischen zwei Kontakten, die auf einer Fläche von 7,6 × 7,6 mm² mit einer Kupfer/Silberlegierungsschicht auf einem Aluminiumsubstrat gebildet sind, weniger als 0,5 Milliohm. Der Verbindungswiderstand 410 zwischen einem Kontakt, der auf einer Fläche von 7,6 × 7,6 mm² mit einer Kupfer/Silberlegierungsschicht auf einem Aluminiumsubstrat gebildet ist, und einem Kupferkontakt beträgt ebenfalls weniger als 0,5 Milliohm. Andererseits ist der Verbindungswiderstand 415 zwischen zwei Aluminiumkontakten auf einer Fläche von 7,5 × 7,6 mm² über 1,5 Milliohm und der Verbindungswiderstand 520 zwischen einem Aluminiumkontakt und einem Kupferkontakt auf einer Fläche von 7,6 × 7,6 mm² größer als 1 Milliohm.
Der Verbindungswiderstand zwischen dem Aluminium mit der Oberflächenlegierung und dem zweiten Substrat ist im Allgemeinen um mindestens 75 Prozent geringer als derjenige zwischen reinem (d. h. nicht beschichtetem) Aluminium und dem zweiten Substrat. In einer Implementierung verringerte eine Kupfer/Silberlegierungsschicht auf einem Aluminiumsubstrat den Verbindungswiderstand um 90 Prozent oder mehr. In einer anderen Implementierung reduzierte eine Kupfer/Silberlegierungsschicht auf einem Aluminiumsubstrat der Verbindungswiderstand um 75 Prozent oder mehr.
Dementsprechend weist der zuvor beschriebene lötbare Kontakt auf Aluminiumbasis eine verbesserte Lötbarkeit, eine bessere Leitfähigkeit und geringere Kosten im Vergleich zu herkömmlich hergestellten kupferummantelten Aluminiumkontakten auf. Während der lötbare Kontakt auf Aluminiumbasis mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente ersetzt werden können, ohne vom Geist und Umfang der Ansprüche der Anmeldung abzuweichen. Es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die zuvor offenbarte Lehre anzupassen, ohne vom Schutzumfang der Ansprüche abzuweichen. Daher sollten die Ansprüche nicht so ausgelegt werden, dass sie auf eine der bestimmten offenbarten Ausführungsformen beschränkt sind, sondern auf beliebige Ausführungsformen, die in den Schutzbereich der Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines lötbaren Aluminiumkontakts, wobei das Verfahren umfasst: Formulieren eines leitfähigen Tintenmaterials, das ein oder mehrere leitfähige Elemente umfasst, die lötbar sind; Aufbringen der Tinte auf ein Aluminiumsubstrat, um eine Tintenschicht auf einer Oberfläche des Aluminiumsubstrats zu bilden; Schmelzen der Tintenschicht, um eine Legierung zu bilden, die das eine oder die mehreren leitfähigen Elemente umfasst, um dadurch einen Kontakt zu bilden, der eine Aluminiumbasis mit einer Oberflächenlegierung, die lötbar ist, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Tinte Elemente umfasst, die aus der Liste der Elemente bestehend aus Zinn (Sn), Silber (Ag), Zink (Zn), Kupfer, (Cu), Magnesium (Mg), Palladium (Pd) und Nickel (Ni) auswählbar sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schmelzen ein energetisches Strahlschmelzen der Tintenschicht umfasst, um die Legierung auf der Oberfläche des Substrats herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Tintenschicht über einen Druckprozess aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Schmelzen der Tintenschicht auf dem Aluminiumsubstrat in einer Vakuumkammer oder in einer Inertgasatmosphäre, um die Oxidation des Aluminiumsubstrats vor dem Aufbringen der Tinte zu minimieren, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Tinte ferner ein Flussmittel umfasst, um (a) die Bildung von Oxidschichten zu minimieren oder (b) eine vorhandene Oxidschicht auf dem Aluminiumsubstrat während des Schmelzens aufzulösen oder abzubauen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Schmelzen eine Oberfläche des Substrats eine Legierung umfasst, die ein oder mehrere leitfähige Elemente umfasst, die das Löten mit einem lötfähigen Material erleichtern.
Lötbarer Kontakt, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1.
Lötbarer Kontakt nach Anspruch 8, wobei der lötbare Kontakt einen Verbindungswiderstand von weniger als 1 Milliohm aufweist, wenn er mit anderen Metallkomponenten verlötet wird.
Lötbarer Kontakt nach Anspruch 8, wobei der Kontakt eine strukturierte Oberflächentopographie aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem Aluminiumsubstrat und einem zweiten Substrat, wobei das Verfahren umfasst: Formulieren eines leitfähigen Tintenmaterials, das ein oder mehrere leitende Elemente umfasst; Aufbringen des leitfähigen Tintenmaterials auf das Aluminiumsubstrat, um eine Tintenschicht auf einer Oberfläche des Aluminiumsubstrats zu bilden; Schmelzen der Tintenschicht, um eine Legierung zu bilden, die das eine oder die mehreren leitfähigen Elemente umfasst, um dadurch einen Verbindungskontaktbereich zu bilden, die eine Aluminiumbasis mit einer Oberflächenlegierung aufweist; Auftragen eines leitfähigen Klebstoffs oder einer Lotpaste auf die Verbindungskontaktfläche; Aufbringen des zweiten Substrats über dem leitfähigen Klebstoff oder der Lotpaste, so dass das zweite Substrat mit dem leitfähigen Klebstoff oder der Lotpaste in Kontakt kommt; und Erwärmen des leitfähigen Klebstoffs oder der Lotpaste, um dadurch die Verbindung zwischen dem Aluminiumsubstrat und dem zweiten Substrat zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die leitfähige Tinte Elemente umfasst, die aus der Liste der Elemente bestehend aus Zinn (Sn), Silber (Ag), Zink (Zn), Kupfer, (Cu), Magnesium (Mg), Palladium (Pd) und Nickel (Ni) auswählbar sind.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Schmelzen des Weiteren das energetische Strahlschmelzen der Tintenschicht umfasst, um eine oder mehrere Legierungen herzustellen, die das eine oder die mehreren leitfähigen Elemente auf der Oberfläche des Substrats umfassen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Tintenschicht durch einen Druckprozess aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das zweite Substrat eine der folgenden Elemente umfasst: Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Zinn (Sn), Gold (Au), vernickeltes Kupfer, versilbertes Kupfer, ein versilbertes Polymermaterial, ein vergoldetes Polymermaterial oder eine Kombination davon.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der leitfähige Klebstoff aus der Liste der Klebstoffe bestehend aus Epoxid, Cyanoacrylat, Polyurethan, Acryl oder Silikon mit Füllstoffen, gebildet aus Silber (Ag), Zinn (Sn), Kupfer (Cu), Gold (Au), Nickel (Ni) oder eine Kombination davon, auswählbar ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Lotpaste aus der Liste der Legierungen bestehend aus SnPb, SnSb, SnBi, SnCuAg (SAC-Legierungen), SnCuNi (SN100C) SnCu, SnAg, SnZn, SnAgPb, SnAgSb, Snln, AuGe und Auln auswählbar ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Verbindung eine flussmittelfreie Verbindung ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Verbindung zwischen dem Aluminiumsubstrat und dem zweiten Substrat eine Scherfestigkeit von mehr als 3 MPa aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Verbindungswiderstand zwischen dem Aluminium mit der Oberflächenlegierung und dem zweiten Substrat mindestens 75 Prozent geringer ist als jener zwischen reinem Aluminium und dem zweiten Substrat.