DE102019107546A1 - Method for contacting a heating element and heating element - Google Patents

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Thorsten Kabelitz
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontaktierung eines Heizelements (1) einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge mit den nachfolgenden Schritten:- Aufbringen eines elektrisch leitenden Klebstoffes (2) auf einem flächigen Teilabschnitt eines elektrisch leitenden Schichtbauelements (3) eines Heizelements (1),- Positionieren mindestens einen Stanzgitterelements (4) auf dem aufgebrachten Klebstoff (2) zur weiterführenden Kontaktierung des elektrisch leitenden Schichtbauelements (3) mit einer Energiequelle.Ferner betrifft die Erfindung ein Heizelement (1) einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge aufweisend:- ein elektrisch leitendes Schichtbauelement (3),- ein Stanzgitterelement (4), und- einen Klebstoff (2),- wobei der Klebstoff das Schichtbauelement (3) mit dem Stanzgitterelement (4) elektrisch verbindet.The invention relates to a method for contacting a heating element (1) of a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles with the following steps: applying an electrically conductive adhesive (2) to a flat section of a electrically conductive layer component (3) of a heating element (1), - positioning at least one stamped grid element (4) on the applied adhesive (2) for further contacting of the electrically conductive layer component (3) with an energy source. The invention also relates to a heating element (1) a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles comprising: - an electrically conductive layer component (3), - a stamped grid element (4), and - an adhesive (2), - the adhesive being the Layer component (3) electrically connects to the lead frame element (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontaktierung eines Heizelements einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge und ein Heizelement einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge.The invention relates to a method for contacting a heating element of a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles and a heating element of a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles .

Bei einem Hochvoltheizer bzw. einer Hochvoltheizer-Vorrichtung werden üblicherweise auf NiCr-Schichten, gebildet von dem sogenannten Heizleiter und der sogenannten Deckelektrode, in einem zweistufigen Prozess Pads aufgetragen.In a high-voltage heater or a high-voltage heater device, pads are usually applied in a two-stage process to NiCr layers, formed by the so-called heating conductor and the so-called cover electrode.

Genauer dargestellt werden in einem ersten Schritt der erste Teil eines Kupfer-Kontakt-Pads und in einem zweiten Schritt der zweite Teil des Kupfer-Kontakt-Pads und das Kupfer-Sensor-Pad mittels Lichtbogenspritzverfahren aufgetragen.More precisely, in a first step the first part of a copper contact pad and in a second step the second part of the copper contact pad and the copper sensor pad are applied by means of an arc spray process.

Auf diese Kupfer-Pads wird in einem Folgearbeitsgang ein Stanzgitter, welches Kupfer-Fahnen oder als Ausnahme Sensorfinger mit Edelstahl aufweist, mit einem Laserschweißverfahren gepunktet.In a subsequent operation, a stamped grid, which has copper flags or, as an exception, sensor fingers with stainless steel, is spotted onto these copper pads using a laser welding process.

Durch das Spritzen der Kupfer-Kontakt-Pads mit dem Lichtbogenspritzverfahren können in darunterliegenden Schichten, wie zum Beispiel Heizleiter, Basisisolierung, Sensorschicht, Risse entstehen, deren Ursache unbekannt ist.By spraying the copper contact pads with the arc spraying process, cracks can occur in the underlying layers, such as heating conductors, basic insulation, sensor layer, the cause of which is unknown.

Diese Risse können zum frühzeitigen Versagen des Hochvoltheizers führen.These cracks can lead to premature failure of the high-voltage heater.

Ferner können diese Risse auch auf sogenannten „End of Life“ (EoL)-Testern schwer oder gar nicht entdeckt werden.Furthermore, these cracks are difficult or impossible to detect on so-called “End of Life” (EoL) testers.

Somit ist eine Auslieferung potentiell gefährdeter Hochvoltheizer, trotz eines positiven Ergebnisses auf EoL-Testern möglich.This means that potentially endangered high-voltage heaters can be delivered despite a positive result on EoL testers.

Weiterhin ist der zweistufige Spritzprozess mit einer Abkühlzeit von ca. 15 Minuten sowie einer für Automotive Anforderungen hohen Prozessstreuung und Instabilität verbunden.Furthermore, the two-stage spraying process is associated with a cooling time of approx. 15 minutes as well as a high process spread and instability for automotive requirements.

Ein anschließendes Laserschweißen des Stanzgitters ist ebenfalls kritisch zu betrachten, da mit dem möglichen schlechten Einkoppeln des Lasers auf den Kupfer-Fahnen sowie nicht immer ausreichend ebenen Kupfer-Pads Probleme beim Schweißen (zu hoher oder zu geringer Energieeintrag) auftreten können.Subsequent laser welding of the lead frame is also to be viewed critically, since problems with welding (too high or too little energy input) can occur with the possible poor coupling of the laser on the copper flags and the copper pads that are not always sufficiently flat.

Des Weiteren sind Maskierungen für die Kontakt-Pads teuer und anfällig, da dort eine Silikondichtung aufgebracht werden muss, um störenden Overspray zu vermeiden. Furthermore, masks for the contact pads are expensive and susceptible, since a silicone seal must be applied there in order to avoid disruptive overspray.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Kontaktierung eines Heizelements einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge anzugeben, welches eine kostengünstige und materialsparende Herstellung gewährleistet sowie vorzugsweise eine verbesserte Prozessstreuung und Stabilität aufweist, um vorzugsweise die Lebensdauer und Haltbarkeit zu erhöhen.It is therefore the object of the present invention to provide a method for contacting a heating element of a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles, which ensures inexpensive and material-saving production and preferably has improved process spread and stability , preferably to increase the service life and durability.

Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Heizelement einer Hochvoltheizer-Vorrichtung anzugeben, welches auf eine kostengünstige und materialsparende Art und Weise herstellbar ist und vorzugsweise eine hohe Lebensdauer und Haltbarkeit aufweist.A further object of the present invention is to specify a heating element of a high-voltage heater device which can be produced in a cost-effective and material-saving manner and preferably has a long service life and durability.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention, these objects are achieved by the features of the independent claims. Further advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß umfasst bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Kontaktierung eines Heizelements einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge nachfolgende Schritte:

  • - Aufbringen eines elektrisch leitenden Klebstoffes auf einem flächigen Teilabschnitt eines elektrisch leitenden Schichtbauelements eines Heizelements, insbesondere eines Heizelements einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge,
  • - Positionieren mindestens eines Stanzgitterelements auf dem aufgebrachten Klebstoff zur weiterführenden Kontaktierung des elektrisch leitenden Schichtbauelements mit einer Energiequelle.
According to the invention, in a first aspect of the present invention, a method for contacting a heating element of a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles comprises the following steps:
  • - Application of an electrically conductive adhesive to a flat section of an electrically conductive layer component of a heating element, in particular a heating element of a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles,
  • Positioning of at least one stamped grid element on the applied adhesive for further contacting of the electrically conductive layered component with an energy source.

Beim Kleben des Stanzgitterelements, vorzugsweise direkt auf darunterliegende NiCr-Schichten, entfällt die Herstellung eines Kontakt-Pads.When gluing the lead frame element, preferably directly onto the NiCr layers underneath, there is no need to produce a contact pad.

Somit lassen sich die vorher aufgeführten Nachteile, wie Rissbildung, Probleme beim Verschweißen, lange Prozesszeit mit hohen Kosten für Maskierung beseitigen bzw. lässt sich somit die oben gestellte Aufgabe lösen.In this way, the disadvantages listed above, such as crack formation, problems with welding, long process times with high costs for masking, can be eliminated or the above-mentioned problem can be achieved.

Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das Aufbringen ein exaktes Dosieren des Klebstoffes umfasst. In der Regel ist ein exaktes Dosieren einer Flüssigkeit bzw. eines Klebstoffes ein technisch simpler Prozess, der im vorliegenden Fall zwei zeitaufwändige (Kupfer-Pad-Spritzverfahren) bzw. von der Prozesssicherheit her kritische Prozesse (Kupfer-Pad-Spritzverfahren und Laserkontaktieren) ablöst. Des Weiteren entfallen kostenaufwändige Maskierungen für die Kontakt-Pads.Furthermore, it is preferred that the application includes an exact metering of the adhesive. As a rule, exact dosing of a liquid or an adhesive is technically simple Process which in the present case replaces two time-consuming processes (copper pad spraying processes) or processes that are critical in terms of process reliability (copper pad spraying processes and laser contacting). Furthermore, there is no need for costly masking for the contact pads.

Bevorzugterweise ist der Klebstoff als ein metallgefüllter und/oder als ein pastös eingestellter und/oder als ein einkomponentiger Klebstoff ausgebildet.The adhesive is preferably designed as a metal-filled and / or as a pasty set and / or as a one-component adhesive.

Vorzugsweise ist der Klebstoff als ein Klebstoff mit latentem Härter auf Basis hochwertiger Epoxidharze ausgebildet.The adhesive is preferably designed as an adhesive with a latent hardener based on high-quality epoxy resins.

Auch ist es günstig, wenn der Klebstoff auf Metall, insbesondere Kupfer und/oder Nickel, und/oder Graphit anwendbar ist.It is also favorable if the adhesive can be used on metal, in particular copper and / or nickel, and / or graphite.

Günstigerweise ist der Klebstoff für Hochtemperaturanwendungen geeignet.The adhesive is favorably suitable for high temperature applications.

Auch ist es bevorzugt, dass der Klebstoff eine hohe Stromtragfähigkeit aufweist. Ferner ist es von Vorteil, wenn der Klebstoff eine hohe Viskosität aufweist, um eine ausreichend große Kontaktfläche sicherzustellen und geringe Verformungen des Stanzgitterelements zwischen elektrisch leitendem Schichtbauelement und dem mindestens einen Stanzgitterelement auszugleichen.It is also preferred that the adhesive has a high current carrying capacity. Furthermore, it is advantageous if the adhesive has a high viscosity in order to ensure a sufficiently large contact area and to compensate for slight deformations of the lead frame element between the electrically conductive layer component and the at least one lead frame element.

Günstigerweise wird in der vorliegenden Beschreibung unter brennstoffbetriebenen Fahrzeugen ein PKW oder LKW verstanden, der vorzugsweise fossil betrieben wird. Vorteilhafterweise umfasst ein weiterer Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens vor dem Schritt des Aufbringens ein Erstellen des elektrisch leitenden Schichtbauelements eines Heizelements.In the present description, fuel-operated vehicles are advantageously understood to mean a car or truck that is preferably fossil-fueled. A further step of the method according to the invention advantageously comprises creating the electrically conductive layer component of a heating element before the application step.

Dabei ist es von Vorteil, wenn das Erstellen des elektrisch leitenden Schichtbauelements nachfolgende Teilschritte umfasst:

  • - Erstellen eines Haftgrundelements, vorzugsweise aus einer NiCr-Legierung, und
  • - vorzugsweise Erstellen eines Basisisolierungselements, insbesondere aus Al2O3, auf dem Haftgrundelement.
It is advantageous if the creation of the electrically conductive layer component includes the following sub-steps:
  • - Creating an adhesive base element, preferably made of a NiCr alloy, and
  • - preferably creating a basic insulation element, in particular made of Al2O3, on the adhesive base element.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Schritt des Erstellens des elektrisch leitenden Schichtbauelements nachfolgende weitere Teilschritte umfasst:

  • - Erstellen eines Heizleiterelements, insbesondere aus einer NiCr-Legierung, auf dem Basisisolierungselement.
Furthermore, it is advantageous if the step of producing the electrically conductive layer component comprises the following further substeps:
  • - Creation of a heating element, in particular made of a NiCr alloy, on the basic insulation element.

Eine Ausführungsform, die vorzugsweise ein Haftgrundelement, ein Basisisolierungselement und ein Heizleiterelement umfasst, bildet günstigerweise ein sogenanntes Kontakt-Bauelement. Dieses Kontakt-Bauelement dient der Kontaktierung eines Heizelements einer Hochvoltheizer-Vorrichtung mittels eines Klebstoffs und eines Stanzgitterelements. Somit kann über das Stanzgitterelement und über den Klebstoff Strom in das Heizelement eingebracht werden.An embodiment, which preferably comprises an adhesive base element, a base insulation element and a heating element, advantageously forms a so-called contact component. This contact component is used to contact a heating element of a high-voltage heater device by means of an adhesive and a punched grid element. In this way, current can be introduced into the heating element via the lead frame element and via the adhesive.

Ferner ist es günstig, wenn nach dem Erstellen eines Heizleiterelements die folgenden Schritte ausgeführt werden:

  • - Erstellen eines Sensorschichtelements, insbesondere aus ZrO2, auf dem Heizleiterelement, und
  • - vorzugsweise Erstellen eines Deckelelektrodenelement, insbesondere aus einer NiCr-Legierung, auf dem Sensorschichtelement.
It is also beneficial if the following steps are carried out after creating a heating element:
  • - Creating a sensor layer element, in particular made of ZrO2, on the heating element, and
  • - preferably creating a cover electrode element, in particular made of a NiCr alloy, on the sensor layer element.

Eine Ausführungsform, die vorzugsweise ein Haftgrundelement, ein Basisisolierungselement, ein Heizleiterelement, ein Sensorschichtelement und ein Deckelelektrodenelement umfasst, bildet günstigerweise ein sogenanntes Sensor-Bauelement. Dieses Sensor-Bauelement dient neben der Kontaktierung eines Heizelements einer Hochvoltheizer-Vorrichtung auch dazu, festzustellen, ob ein Signal/Strom fließt und/oder welche Art (Amplitude, Frequenz) von Signal von dem Stanzgitterelement hin zum elektrisch leitenden Schichtbauelement des Heizelements übertragen wird.One embodiment, which preferably comprises an adhesive base element, a base insulation element, a heating conductor element, a sensor layer element and a cover electrode element, advantageously forms a so-called sensor component. In addition to contacting a heating element of a high-voltage heater device, this sensor component also serves to determine whether a signal / current is flowing and / or what type (amplitude, frequency) of signal is transmitted from the stamped grid element to the electrically conductive layered component of the heating element.

Das Sensor-Bauelement wird günstigerweise mittels eines Klebstoffs und eines Stanzgitterelements kontaktiert, um über das Stanzgitterelement und über den Klebstoff Strom in das Heizelement einzubringen.The sensor component is advantageously contacted by means of an adhesive and a lead frame element in order to introduce current into the heating element via the lead frame element and via the adhesive.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn nach dem Positionieren des mindestens einen Stanzgitterelements auf dem aufgebrachten Klebstoff die folgenden Schritte ausgeführt werden:

  • - Trocknen des Klebstoffes, welcher das mindestens eine Stanzgitterelement mit dem elektrisch leitenden Schichtbauelement verbindet, für eine vorbestimmte Zeitspanne.
Furthermore, it is advantageous if the following steps are carried out after the positioning of the at least one leadframe element on the applied adhesive:
  • Drying the adhesive which connects the at least one stamped grid element to the electrically conductive layer component for a predetermined period of time.

Auch ist es vorteilhaft, wenn nach dem Trocknen die folgenden Schritte ausgeführt werden:

  • - Testen der Klebeverbindung von Stanzgitterelement und elektrisch leitendem Schichtbauelement in einem Schälversuch.
It is also advantageous if the following steps are carried out after drying:
  • - Testing the adhesive connection between the lead frame element and the electrically conductive layer component in a peel test.

Vorzugsweise ist der Schälversuch an einer Probeklebung ausführbar, die auf demselben elektrisch leitenden Schichtbauelement angebracht ist und ein Stanzgitterelement auf dem aufgebrachten Klebstoff zur weiterführenden Kontaktierung umfasst. The peeling test can preferably be carried out on a test bond which is applied to the same electrically conductive layer component and comprises a punched grid element on the applied adhesive for further contacting.

Auf diese Weise kann das erstellte Heizelement einer Hochvoltheizer-Vorrichtung nicht zerstörend und beispielsweise auch an vergleichbaren Probestücken in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden.In this way, the created heating element of a high-voltage heater device can be carried out in a non-destructive manner and, for example, also on comparable test pieces at regular intervals.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Heizelement einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge.A second aspect of the present invention comprises a heating element of a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale des Heizelements einzeln oder miteinander kombinierbar bei dem Verfahren, wie es unter dem ersten Aspekt erwähnt wird, zur Anwendung gelangen können bzw. dass ein Schritt des Verfahrens die Herstellung eines Merkmals des Heizelements realisiert.It is expressly pointed out that the features of the heating element can be used individually or can be combined with one another in the method, as mentioned under the first aspect, or that a step of the method realizes the production of a feature of the heating element.

Bevorzugterweise umfasst ein Heizelement einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge:

  • - ein elektrisch leitendes Schichtbauelement,
  • - ein Stanzgitterelement, und
  • - einen Klebstoff.
A heating element of a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles preferably comprises:
  • - an electrically conductive layer component,
  • - a lead frame element, and
  • - an adhesive.

Ferner ist bevorzugt, dass der Klebstoff das Schichtbauelement mit dem Stanzgitterelement elektrisch verbindet. Auf diese Weise kann eine elektrische Verbindung von dem Schichtbauelement hin zum Stanzgitter realisiert werden.It is also preferred that the adhesive electrically connects the layered component to the lead frame element. In this way, an electrical connection can be made from the layered component to the lead frame.

Auch ist es günstig, wenn das elektrisch leitende Schichtbauelement umfasst:

  • - ein Haftgrundelement, vorzugsweise aus einer NiCr-Legierung, und/oder
  • - vorzugsweise ein Basisisolierungselement, insbesondere aus Al2O3, auf dem Haftgrundelement, und
  • - vorzugsweise ein Heizleiterelement, insbesondere aus einer NiCr-Legierung, auf dem Basisisolierungselement, und
  • - vorzugsweise ein Sensorschichtelement, insbesondere aus ZrO2, auf dem Heizleiterelement, und
  • - vorzugsweise ein Deckelelektrodenelement, insbesondere aus einer NiCr-Legierung, auf dem Sensorschichtelement.
It is also favorable if the electrically conductive layer component comprises:
  • - An adhesive base element, preferably made of a NiCr alloy, and / or
  • - Preferably a basic insulation element, in particular made of Al2O3, on the adhesive base element, and
  • - Preferably a heating element, in particular made of a NiCr alloy, on the base insulation element, and
  • - Preferably a sensor layer element, in particular made of ZrO2, on the heating element, and
  • - Preferably a cover electrode element, in particular made of a NiCr alloy, on the sensor layer element.

Abschließend sei noch erwähnt, dass in der vorliegenden Beschreibung unter dem Begriff „Klebstoff“ auch eine Schicht mit Klebstoff bzw. eine Klebstoffschicht verstanden wird.Finally, it should also be mentioned that in the present description the term “adhesive” is also understood to mean a layer with adhesive or an adhesive layer.

Des Weiteren wird in der vorliegenden Beschreibung unter dem Begriff „Stanzgitterelement“ ein Stanzgitter mit einer Gitterstruktur verstanden, das wie eine Leiterplatte eingesetzt bzw. verwendet wird.Furthermore, in the present description, the term “lead frame element” is understood to mean a lead frame with a lattice structure that is inserted or used like a printed circuit board.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:

  • 1 einen Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Heizelements nach einem ersten Ausführungsbeispiel; und
  • 2 einen Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Heizelements nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments in conjunction with the associated drawings. Here show schematically:
  • 1 a layer structure of a heating element according to the invention according to a first embodiment; and
  • 2 a layer structure of a heating element according to the invention according to a second embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.In the description below, the same reference symbols are used for the same items.

1 zeigt einen Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Heizelements 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel. 1 shows a layer structure of a heating element according to the invention 1 according to a first embodiment.

Genauer dargestellt zeigt 1 ein Heizelement 1 einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge.Shown more precisely shows 1 a heating element 1 a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles.

Dieses hat unter anderem ein elektrisch leitendes Schichtbauelement 3, ein Stanzgitterelement 4, und einen Klebstoff 2 bzw. eine Klebstoffschicht 2, wobei der Klebstoff 2 das Schichtbauelement 3 mit dem Stanzgitterelement 4 elektrisch verbindet.This has, among other things, an electrically conductive layer component 3 , a lead frame element 4th , and an adhesive 2 or an adhesive layer 2 , the glue 2 the layered component 3 with the lead frame element 4th electrically connects.

Noch präziser erläutert, weist das elektrisch leitende Schichtbauelement 3 ein Haftgrundelement 5 aus einer NiCr-Legierung, ein Basisisolierungselement 6 aus Al2O3 auf dem Haftgrundelement 5, und ein Heizleiterelement 7 aus einer NiCr-Legierung auf dem Basisisolierungselement 6 auf.Explained more precisely, the electrically conductive layer component 3 a primer element 5 made of a NiCr alloy, a basic insulation element 6th made of Al2O3 on the primer 5 , and a heating element 7th made of a NiCr alloy on the basic insulation element 6th on.

Dieses Heizelement 1 einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge bildet ein Kontakt-Bauelement.This heating element 1 a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles forms a contact component.

Dieses Kontakt-Bauelement dient der Kontaktierung des Heizelements 1 mittels Klebstoffs 2 und Stanzgitterelements 4. Somit kann über das Stanzgitterelement 4 und über den Klebstoff 2 Strom in das Heizelement 1 eingebracht werden.This contact component is used to contact the heating element 1 by means of adhesive 2 and lead frame element 4th . Thus, over the lead frame element 4th and about the glue 2 Electricity into the heating element 1 be introduced.

Im Gegensatz dazu zeigt 2 einen Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Heizelements 1 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.In contrast shows 2 a layer structure of a heating element according to the invention 1 according to a second embodiment.

Das Heizelement 1 des zweiten Ausführungsbeispiels ist im Wesentlichen identisch zu dem Heizelement 1 des ersten Ausführungsbeispiels, jedoch mit dem Unterschied, dass ein Sensorschichtelement 8 aus Zr02 auf dem Heizleiterelement 7 und ein Deckelelektrodenelement 9 aus einer NiCr-Legierung auf dem Sensorschichtelement 8 angeordnet sind.The heating element 1 of the second embodiment is essentially identical to the heating element 1 of the first embodiment, but with the difference that a sensor layer element 8th made of Zr02 on the heating element 7th and a lid electrode member 9 made of a NiCr alloy on the sensor layer element 8th are arranged.

Das Heizelement 1 einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge nach dem zweiten Ausführungsbeispiel bildet ein Sensor-Bauelement.The heating element 1 a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles according to the second exemplary embodiment forms a sensor component.

Während vorzugsweise das Kontakt-Bauelement als Funktion die bloße Kontaktierung hat, dient das Sensor-Bauelement günstigerweise neben der Kontaktierung eines Heizelements 1 einer Hochvoltheizer-Vorrichtung auch dazu, festzustellen, ob vorzugsweise ein Signal/Strom fließt und/oder welche Art (Amplitude, Frequenz) von Signal von dem Stanzgitterelement 4 hin zum elektrisch leitenden Schichtbauelement 3 des Heizelements 1 übertragen wird.While the contact component preferably has the mere contacting function, the sensor component advantageously serves in addition to contacting a heating element 1 a high-voltage heater device also to determine whether a signal / current is preferably flowing and / or what type (amplitude, frequency) of signal from the lead frame element 4th towards the electrically conductive layer component 3 of the heating element 1 is transmitted.

Um ein Kontakt-Bauelement bzw. ein Heizelement 1 gemäß 1 herzustellen, wird nachfolgend ein Verfahren zur Kontaktierung eines Heizelements 1 einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge umrissen.To a contact component or a heating element 1 according to 1 produce, a method for contacting a heating element is described below 1 a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles outlined.

Dieses Verfahren weist die nachfolgenden Schritte auf.This procedure has the following steps.

Zunächst wird ein elektrisch leitender Klebstoff 2 auf einem flächigen Teilabschnitt eines elektrisch leitenden Schichtbauelements 3 eines Heizelements 1 aufgebracht und anschließend ein Stanzgitterelement 4 auf dem aufgebrachten Klebstoff 2 zur weiterführenden Kontaktierung des elektrisch leitenden Schichtbauelements 3 mit einer Energiequelle positioniert.First is an electrically conductive adhesive 2 on a planar section of an electrically conductive layer component 3 a heating element 1 applied and then a lead frame element 4th on the applied adhesive 2 for further contacting of the electrically conductive layer component 3 positioned with an energy source.

Hierbei umfasst der Schritt des Aufbringens ein exaktes Dosieren des Klebstoffes 2, wobei der Klebstoff 2 als ein metallgefüllter, pastös eingestellter und einkomponentiger Klebstoff ausgebildet ist.Here, the step of applying includes precise dosing of the adhesive 2 , the glue 2 is designed as a metal-filled, pasty set and one-component adhesive.

Ferner ist der Klebstoff 2 als ein Klebstoff mit latentem Härter auf Basis hochwertiger Epoxidharze ausgebildet, der auf Metall, insbesondere Kupfer und/oder Nickel, und/oder Graphit anwendbar ist.Also is the glue 2 designed as an adhesive with latent hardener based on high-quality epoxy resins, which can be used on metal, in particular copper and / or nickel, and / or graphite.

Des Weiteren ist der Klebstoff 2 für Hochtemperaturanwendungen geeignet, und hat eine hohe Stromtragfähigkeit.Furthermore is the glue 2 suitable for high temperature applications and has a high current carrying capacity.

Zudem weist der Klebstoff 2 eine hohe Viskosität auf, um eine ausreichend große Kontaktfläche sicherzustellen und geringe Verformungen des Stanzgitterelements 4 zwischen elektrisch leitendem Schichtbauelement 3 und dem Stanzgitterelement 4 auszugleichen.In addition, the adhesive 2 a high viscosity to ensure a sufficiently large contact area and low deformation of the lead frame element 4th between an electrically conductive layer component 3 and the lead frame element 4th balance.

Nachfolgend wird das Erstellen des elektrisch leitenden Schichtbauelements 3 eines Heizelements 1 kurz umrissen, wobei dieser Schritt vor dem Schritt des Aufbringens ausgeführt wird.The following is the creation of the electrically conductive layer component 3 a heating element 1 briefly outlined, this step being performed prior to the applying step.

Das Erstellen des elektrisch leitenden Schichtbauelements 3 umfasst ein Erstellen eines Haftgrundelements 5 aus einer NiCr-Legierung, ein Erstellen eines Basisisolierungselements 6 aus Al2O3 auf dem Haftgrundelement 5 sowie ein Erstellen eines Heizleiterelements 7 aus einer NiCr-Legierung auf dem Basisisolierungselement 6. Zur Herstellung eines Sensor-Bauelements gemäß 2 bedarf es der Fortsetzung der bis dahin vorgestellten Verfahrensschritte zum Erstellen des elektrisch leitenden Schichtbauelements 3 eines Heizelements 1 nach 1.The creation of the electrically conductive layer component 3 includes creating an adhesive primer 5 from a NiCr alloy, creating a basic insulation element 6th made of Al2O3 on the primer 5 as well as creating a heating element 7th made of a NiCr alloy on the basic insulation element 6th . For the production of a sensor component according to 2 it is necessary to continue the process steps presented up to then for producing the electrically conductive layer component 3 a heating element 1 to 1 .

So muss sich für das Ausführungsbeispiel nach 2 nach dem Erstellen eines Heizleiterelements 7 ein Erstellen eines Sensorschichtelements 8 aus Zr02 auf dem Heizleiterelement 7 sowie ein Erstellen eines Deckelelektrodenelement 9 aus einer NiCr-Legierung auf dem Sensorschichtelement 8 anschließen.So must be for the embodiment after 2 after creating a heating element 7th creating a sensor layer element 8th made of Zr02 on the heating element 7th as well as creating a cover electrode element 9 made of a NiCr alloy on the sensor layer element 8th connect.

Betreffend die Ausführungsbeispiele nach den 1 und 2 wird noch festgehalten, dass sich nach dem Positionieren des Stanzgitterelements 4 auf dem aufgebrachten Klebstoff 2 bzw. auf der erstellten Klebstoffschicht 2 als weiterer Verfahrensschritt ein Trocknen des Klebstoffes 2 anschließt.Regarding the embodiments according to 1 and 2 it is also stated that after positioning the lead frame element 4th on the applied adhesive 2 or on the created adhesive layer 2 as a further process step, drying the adhesive 2 connects.

Bei diesem Schritt wird das Stanzgitterelement 4, dass mit dem elektrisch leitenden Schichtbauelement 3 verbunden ist, für eine vorbestimmte Zeitspanne getrocknet. Nach dem Trocknen wird die Klebeverbindung von Stanzgitterelement 4 und elektrisch leitendem Schichtbauelement 3 in einem Schälversuch getestet.In this step the lead frame element 4th that with the electrically conductive layer component 3 is connected, dried for a predetermined period of time. After drying, the bonded connection is made from the lead frame element 4th and electrically conductive layer component 3 tested in a peel test.

Dabei wird der Schälversuch an einer Probeklebung ausgeführt, die auf demselben elektrisch leitenden Schichtbauelement 3 angebracht ist und ein Stanzgitterelement 4 auf dem aufgebrachten Klebstoff 2 umfasst.The peel test is carried out on a test bond that is on the same electrically conductive layer component 3 is attached and a lead frame element 4th on the applied adhesive 2 includes.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
HeizelementHeating element
22
elektrisch leitender Klebstoffelectrically conductive adhesive
33
elektrisch leitendes Schichtbauelementelectrically conductive layer component
44th
StanzgitterelementLead frame element
55
HaftgrundelementAdhesive base element
66
BasisisolierungselementBasic insulation element
77th
HeizleiterelementHeating element
88th
SensorschichtelementSensor layer element
99
DeckelelektrodenelementCover electrode element

Claims (10)

Verfahren zur Kontaktierung eines Heizelements (1) einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge mit den nachfolgenden Schritten: - Aufbringen eines elektrisch leitenden Klebstoffes (2) auf einem flächigen Teilabschnitt eines elektrisch leitenden Schichtbauelements (3) eines Heizelements (1), - Positionieren mindestens eines Stanzgitterelements (4) auf dem aufgebrachten Klebstoff (2) zur weiterführenden Kontaktierung des elektrisch leitenden Schichtbauelements (3) mit einer Energiequelle.Method for contacting a heating element (1) of a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles with the following steps: - Applying an electrically conductive adhesive (2) to a flat section of an electrically conductive layer component (3) of a heating element (1), - Positioning of at least one stamped grid element (4) on the applied adhesive (2) for further contacting of the electrically conductive layer component (3) with an energy source. Verfahren nach Anspruch 1, - wobei das Aufbringen ein exaktes Dosieren des Klebstoffes (2) umfasst, - wobei vorzugsweise der Klebstoff (2) als ein metallgefüllter und/oder als ein pastös eingestellter und/oder als ein einkomponentiger Klebstoff ausgebildet ist, - wobei vorzugsweise der Klebstoff (2) als ein Klebstoff mit latentem Härter auf Basis hochwertiger Epoxidharze ausgebildet ist, - wobei vorzugsweise der Klebstoff (2) auf Metall, insbesondere Kupfer und/oder Nickel, und/oder Graphit anwendbar ist, - wobei vorzugsweise der Klebstoff (2) für Hochtemperaturanwendungen geeignet ist, - wobei vorzugsweise der Klebstoff (2) eine hohe Stromtragfähigkeit aufweist, - wobei vorzugsweise der Klebstoff (2) eine hohe Viskosität aufweist, um eine ausreichend große Kontaktfläche sicherzustellen und geringe Verformungen des Stanzgitterelements (4) zwischen elektrisch leitendem Schichtbauelement (3) und dem mindestens einen Stanzgitterelement (4) auszugleichen.Procedure according to Claim 1 - the application comprising an exact metering of the adhesive (2), - the adhesive (2) preferably being designed as a metal-filled and / or as a paste-like adhesive and / or as a one-component adhesive, - preferably the adhesive (2 ) is designed as an adhesive with latent hardener based on high-quality epoxy resins, - the adhesive (2) preferably being applicable to metal, in particular copper and / or nickel, and / or graphite, - the adhesive (2) preferably being suitable for high-temperature applications - the adhesive (2) preferably has a high current-carrying capacity, - the adhesive (2) preferably has a high viscosity in order to ensure a sufficiently large contact surface and low deformations of the lead frame element (4) between the electrically conductive layer component (3) and to compensate for the at least one lead frame element (4). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei vor dem Schritt des Aufbringens der folgende Schritt ausgeführt wird: - Erstellen des elektrisch leitenden Schichtbauelements (3) eines Heizelements (1).Procedure according to Claim 1 or 2 , the following step being carried out before the step of application: - creating the electrically conductive layer component (3) of a heating element (1). Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Erstellen des elektrisch leitenden Schichtbauelements (3) nachfolgende Teilschritte umfasst: - Erstellen eines Haftgrundelements (5), vorzugsweise aus einer NiCr-Legierung, - vorzugsweise Erstellen eines Basisisolierungselements (6), insbesondere aus Al2O3, auf dem Haftgrundelement (5).Procedure according to Claim 3 , wherein the creation of the electrically conductive layer component (3) comprises the following sub-steps: - creation of an adhesive base element (5), preferably from a NiCr alloy, - preferably creation of a basic insulation element (6), in particular from Al2O3, on the adhesive base element (5). Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Erstellen des elektrisch leitenden Schichtbauelements (3) nachfolgende weitere Teilschritte umfasst: - Erstellen eines Heizleiterelements (7), insbesondere aus einer NiCr-Legierung, auf dem Basisisolierungselement (6).Procedure according to Claim 4 , wherein the production of the electrically conductive layer component (3) comprises the following further sub-steps: Production of a heat conductor element (7), in particular made of a NiCr alloy, on the base insulation element (6). Verfahren nach Anspruch 5, wobei nach dem Erstellen eines Heizleiterelements (7) die folgenden Schritte ausgeführt werden: - Erstellen eines Sensorschichtelements (8), insbesondere aus ZrO2, auf dem Heizleiterelement (7), - vorzugsweise Erstellen eines Deckelelektrodenelement (9), insbesondere aus einer NiCr-Legierung, auf dem Sensorschichtelement (8).Procedure according to Claim 5 , the following steps being carried out after the creation of a heating element (7): - creating a sensor layer element (8), in particular made of ZrO2, on the heating element (7), - preferably creating a cover electrode element (9), in particular from a NiCr alloy , on the sensor layer element (8). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach dem Positionieren des mindestens einen Stanzgitterelements (4) auf dem aufgebrachten Klebstoff (2) die folgenden Schritte ausgeführt werden: - Trocknen des Klebstoffes (2), welcher das mindestens eine Stanzgitterelement (4) mit dem elektrisch leitenden Schichtbauelement (3) verbindet, für eine vorbestimmte Zeitspanne.Method according to one of the preceding claims, wherein after the positioning of the at least one punched grid element (4) on the applied adhesive (2), the following steps are carried out: Drying of the adhesive (2) which connects the at least one stamped grid element (4) to the electrically conductive layer component (3) for a predetermined period of time. Verfahren nach Anspruch 7, wobei nach dem Trocknen die folgenden Schritte ausgeführt werden: - Testen der Klebeverbindung von Stanzgitterelement (4) und elektrisch leitendem Schichtbauelement (3) in einem Schälversuch, - wobei vorzugsweise der Schälversuch an einer Probeklebung ausführbar ist, die auf demselben elektrisch leitenden Schichtbauelement (3) angebracht ist und ein Stanzgitterelement (4) auf dem aufgebrachten Klebstoff (2) zur weiterführenden Kontaktierung umfasst.Procedure according to Claim 7 , the following steps being carried out after drying: - testing the adhesive connection of the lead frame element (4) and the electrically conductive layer component (3) in a peel test, - the peel test preferably being able to be carried out on a test bond that is applied to the same electrically conductive layer component (3 ) is attached and comprises a lead frame element (4) on the applied adhesive (2) for further contacting. Heizelement (1) einer Hochvoltheizer-Vorrichtung für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge und/oder brennstoffbetriebe Fahrzeuge aufweisend: - ein elektrisch leitendes Schichtbauelement (3), - ein Stanzgitterelement (4), und - einen Klebstoff (2), - wobei der Klebstoff das Schichtbauelement (3) mit dem Stanzgitterelement (4) elektrisch verbindet.Heating element (1) of a high-voltage heater device for plug-in hybrid vehicles and / or electric vehicles and / or fuel-operated vehicles having: - an electrically conductive layer component (3), - A lead frame element (4), and - an adhesive (2), - The adhesive electrically connects the layered component (3) to the lead frame element (4). Heizelement nach Anspruch 9, - wobei das elektrisch leitende Schichtbauelement (3) umfasst: - ein Haftgrundelement (5), vorzugsweise aus einer NiCr-Legierung, und - vorzugsweise ein Basisisolierungselement (6), insbesondere aus Al2O3, auf dem Haftgrundelement (5), und - vorzugsweise ein Heizleiterelement (7), insbesondere aus einer NiCr-Legierung, auf dem Basisisolierungselement (6), und - vorzugsweise ein Sensorschichtelement (8), insbesondere aus ZrO2, auf dem Heizleiterelement (7), und - vorzugsweise ein Deckelelektrodenelement (9), insbesondere aus einer NiCr-Legierung, auf dem Sensorschichtelement (8).Heating element after Claim 9 - wherein the electrically conductive layer component (3) comprises: - an adhesive base element (5), preferably made of a NiCr alloy, and - preferably a base insulation element (6), in particular made of Al2O3, on the adhesive base element (5), and - preferably a Heat conductor element (7), in particular made of a NiCr alloy, on the base insulation element (6), and - preferably a sensor layer element (8), in particular made of ZrO2, on the heating element (7), and - preferably a cover electrode element (9), in particular made of a NiCr alloy, on the sensor layer element (8).
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