DE102022112590A1 - Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontaktbauteils, insbesondere einer Stromschiene, sowie ein Kontaktbauteil - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontaktbauteils, insbesondere einer Stromschiene, sowie ein Kontaktbauteil Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktbauteils mit den folgenden Schritten:a. Vorkonturierung eines metallischen Endlosbandes unter Ausbildung von Einzelkonturen, derart, dass das Endlosband zumindest eine erste Reihe von Kontaktzungen zur Kontaktierung mit einem elektrischen Leiter aufweist;b. Feuerverzinnen der ersten Reihe von Kontaktzungen des Endlosbandes, wobei jeweils ein zur Kontaktzunge benachbarter Bereich der jeweiligen Einzelkontur keine Zinnschicht aufweist, undc. Vereinzeln des Endlosbandes unter Ausbildung des elektrischen Kontaktbauteils, insbesondere einer Stromschiene und ein elektrisches Kontaktbauteil, insbesondere Stromschiene, vorzugsweise hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontaktbauteil zumindest eine feuerverzinnte Kontaktzunge mit einer feuerverzinnten Kontaktfläche zur Kontaktierung mit einem elektrischen Leiter aufweist und einem sich an die Kontaktfläche anschließenden Bereich ohne Zinnschicht aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von partiell-feuerverzinnten Kontaktbauteilen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Kontaktbauteil, welches partiell im Bereich von Kontaktzungen feuerverzinnt ist.
  • Aus der DE 10 2019 111 214 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Klemmeneinrichtung bekannt. Dabei wird ein Gehäuse als Stanzbiegeteil aus einem feuerverzinnten Halbzeug hergestellt. Alternativ kann auch ein galvanisches Verzinnen des Gehäuses angewandt werden. Ein Halbzeug ist dabei ein vorgefertigtes Rohmaterial, ein Werkstück oder ein Halbfabrikat in seiner einfachsten Form. Beispiele für Halbfabrikate sind Bänder aus Massivmaterial, Rohre, Stangen oder auch T-Träger oder H-Träger. Üblicherweise weist ein Halbfabrikat keine Vorkonturierung auf.
  • Die DE 10 2019 111 214 A1 legt somit eine vollumfängliche Beschichtung des gesamten Gehäuses z.B. durch galvanische Beschichtung nahe oder aber, insbesondere für die Feuerverzinnung ein vollbeschichtetes massives Endlosband.
  • Nachteilig für den ersten Fall ist, dass diese Verfahrensführung einen hohen Verbrauch an Zinnmaterial aufweist. Zwar ist es möglich durch Maskierung einen Teil der Oberfläche des Gehäuses beim Eintauchen und galvanischen Abscheiden unbeschichtet oder mit reduzierten Schichtdicken auszubilden. Dies erfordert allerdings umfangreiche zusätzliche Arbeitsschritte. Zudem weist eine galvanische Zinnschicht andere Oberflächeneigenschaften und andere Anbindungseigenschaften auf, als eine feuerverzinnte Schicht.
  • Nachteilig an der Vorgehensweise bei der Feuerverzinnung der DE 10 2019 111 214 A1 ist, dass eine gesamte Oberfläche eines Bandes zunächst beschichtet wird. Dies inkludiert ebenfalls einen erhöhten Zinnverbrauch. Sodann werden allerdings durch das anschließende Stanzen und Biegen unbeschichtete Stanzkanten bereitgestellt, welche durch Umwelteinflüsse, wie Oxidationsschichten die Feuerverzinnung unterwandern können und zugleich Probleme bei der elektrischen Leitung verursachen können.
  • Ausgehend von dieser Vorbetrachtung ist es nunmehr Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktbauteils bereitzustellen, welches eine spannungsarme Oberfläche aufweist und möglichst keine unbeschichteten Stanzkanten im relevanten Bereich der Kontaktzungen aufweist.
  • Weiter erfindungsgemäß ist ein entsprechend ausgestaltetes elektrisches Kontaktbauteil, beispielsweise eine Stromschiene oder auch eine Klemme umfassend diese Stromschiene.
  • Die vorliegende Erfindung löst die vorgenannte Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient der Herstellung eines elektrischen Kontaktbauteils, insbesondere eines partiell feuerverzinnten elektronischen Bauteils. Es weist mehrere Schritte auf.
  • In einem ersten Schritt erfolgt eine Vorkonturierung eines metallischen Endlosbandes unter Ausbildung von Einzelkonturen, derart, dass das Endlosband zumindest eine erste Reihe von Kontaktzungen zur Kontaktierung mit einem elektrischen Leiter aufweist.
  • Ein sogenanntes Endlosband ist ein Metallband über mehrere Meter Länge. Dieses wird typischerweise aufgewickelt auf einer Rolle an den Hersteller geliefert und es werden je nach Anwendung verschiedene mechanische oder elektrische Bauteile daraus gefertigt. Im vorliegenden Fall geht es vorwiegend um die Fertigung einer Stromschiene, insbesondere einer Stromschiene einer elektrischen Klemme.
  • Die Verbindungsbereiche nach der Vorkonturierung zwischen den Einzelkonturen sind dabei derart dünn ausgebildet, dass beim Transport die Gefahr eines Verbiegens oder Verdrehens besteht. Daher müssen insbesondere die Endbereiche - also dort wo die Kontaktzungen ausgeformt werden durch Bandbereiche fixiert werden. Die Vorkonturierung muss also idealerweise bei der Verarbeitung des Endlosbandes vor Ort - also bei der Herstellung des Endproduktes erfolgen. Nach der Ausformung der Kontaktzungen ist die Gefahr eines unerwünschten Verformens des Endlosbandes bei dessen Transport deutlich erhöht.
  • Ein Feuerverzinnen einer ersten Reihe von Kontaktzungen des Endlosbandes erfolgt typischerweise durch bereichsweises Eintauchen des Endlosbandes in ein Bad aus flüssigem Zinn. Das bereichsweise Eintauchen erfolgt vorzugsweise bis zu einer ersten vordefinierten Tauchtiefe, wobei ein jeweiliger zur Kontaktzunge benachbarten Bereich der Einzelkontur keine Zinnschicht aufweist.
  • Dieser Bereich kann wahlweise mit einem anderen Material beschichtet sein oder aber gar keine Beschichtung aufweisen, also beschichtungsfrei ausgebildet sein.
  • Schließlich erfolgt ein Vereinzeln und damit Zerstören des Endlosbandes unter Ausbildung des elektrischen Kontaktbauteils, insbesondere einer Stromschiene mit einer oder mehreren zusammenhängen Einzelkonturen.
  • Die vorliegende Erfindung hat gegenüber einem zinnbeschichteten Halbzeug, also einem beschichteten Metallband, den Vorteil, dass auch die Stanzkanten beschichtet sind, wodurch keine negativen Auswirkungen auf die Funktion des elektrischen Kontakteelements auftreten.
  • Gegenüber einem vorgefertigten Stanzbiegeteil ist die Produktionsführung bei der Ausführung der einzelnen Herstellungsschritte (z.B. dem Feuerverzinnen) auf dem Weg zum finalen Produkt deutlich vereinfacht und reproduzierbarer, da ein bandgeführtes Verfahren möglich wird, in welchem Eintauchzeiten, Weitertransportgeschwindigkeiten und Eintauchtiefen, anders als bei Einzelteilen, genau definierbar sind. Dadurch wird u.a. eine Maßgenauigkeit der beschichteten Kontaktbauteile erreicht, so dass beschichtete Kontaktbauteile als Endprodukte von geringer Größe - z.B. weniger als 1 cm, insbesondere weniger als 5 mm, in zumindest zwei von drei Raumrichtungen, realisierbar sind. Dies war durch bisherige Verfahrensführungen zur Feuerverzinnung von elektrischen Kontaktbauteilen bislang nicht möglich.
  • Anders als bei anderen Beschichtungssystemen kann auf eine Fremdmetallzwischenschicht zur besseren Anbindung der Zinnschicht bei der Feuerverzinnung verzichtet werden, da eine spannungsarme, insbesondere whiskerarme Oberfläche bereitgestellt wird.
  • Eine kontrollierte Prozessführung, insbesondere eine Steuerung der Eintauchzeit des erfindungsgemäßen Verfahrens, erlaubt zudem die Ausbildung einer intermetallische Phase, wodurch die feuerverzinnte Oberfläche eine optimiertere Verschleißfestigkeit gegen mechanischen Abrieb aufweist. Dies ist gerade bei Kontaktzungen von Vorteil, welche zumeist durch Steckkontaktierung mit elektrischen Leitern gekoppelt werden. Durch entsprechende Klemmkräfte und ein häufiges Ein- und Ausstecken des Leiters kommt es gerade im Bereich der Kontaktzungen zu erhöhtem mechanischen Verschleiß, wobei die erfindungsgemäß-aufgetragene Zinnschicht dieser Tendenz entgegenwirkt.
  • Weiterhin sind die Korngrößen der aufgebrauchten Zinnschicht für den Anwendungszweck optimal, da weniger Korngrenzen und weniger Korndiffusionsgrenzen als bei anderen Beschichtungsverfahren auftreten und daher die Schicht auch gute Anwendungseigenschaften bei geringen Schichtdicken aufweist. Die aufgebrachte Struktur und das entsprechend-ausgebildete Metallgitter der feuerverzinnten Schicht und der darunter ausgebildeten intermetallischen Phase ist daher nicht vergleichbar mit einem alternativen galvanischen Auftragsverfahren. Es wird insbesondere eine sehr glatte und vergleichsweise verschleißresistente Zinnoberfläche durch das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellt.
  • Insgesamt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein elektrisches Kontaktbauteil mit geringen Oberflächenspannungen zwischen der Zinnschicht und dem Grundkörper, typischerweise einem Kupferkörper, erreicht. Damit einhergehend ist eine Vermeidung von Rissen im Steck-, Zieh- und Lötbereich.
  • Optional kann zur Verbesserung der intermetallischen Phase nach der Feuerverzinnung eine Wärmebehandlung durchgeführt werden. Die Wärmebehandlung kann oberhalb von 150°C und besonders bevorzugt oberhalb des Schmelzpunktes von Zinn, also über 230°C, erfolgen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
  • Durch das Vorkonturieren in Schritt a. oder ein weiteres zusätzliches Vorkonturieren zu dem bereits genannten Vorkonturieren aus Schritt a. kann eine zweite Reihe von Kontaktzungen an dem Endlosband bereitgestellt werden, wobei nach dem Feuerverzinnen in Schritt b. ein Wenden des Endlosbandes erfolgt. Sodann kann abermals ein Feuerverzinnen dieser zweiten Reihe von Kontaktzungen erfolgen. Dabei kann zwischen den vorgenannten ersten und der zweiten Reihe von Kontaktzungen jeweils ein Verbindungsbereich einer jeweiligen Einzelkontur vorgesehen sein, der keine Zinnschicht aufweist und der besonders bevorzugt unbeschichtet ist.
  • Das Vorkonturieren in Schritt a. und/oder das Vereinzeln in Schritt c. kann vorteilhaft in massenproduktionstauglicher Art und Weise durch Stanzen, Strahlen und/oder Schneiden erfolgen.
  • Nach der Vorkonturierung in Schritt a. und vor und/oder nach dem Feuerverzinnen in Schritt b. erfolgt ein Umformen der Kontaktzungen insbesondere unter Ausbildung von mehrfach gebogenen Federkontakten. Die mehrfache Biegung erzeugt einen zusätzlichen definierten Biegebereich bei Krafteinwirkung senkrecht auf eine Kontaktfläche der Kontaktzungen. Dadurch ist die Kontaktfläche vom Biegemoment der Kontaktzunge räumlich getrennt.
  • Ebenfalls vorteilhaft für die Ausbildung einer möglichst spannungsfreien Oberfläche ist es, wenn Endlosband aus einem metallischen leitfähigen Grundmaterial bzw. einem entsprechenden Grundkörper, vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, ausgebildet ist.
  • Das Feuerverzinnen der Kontaktzungen in Schritt b. kann zudem bis zu einer vorbestimmten Tauchtiefe erfolgen, derart, dass ein zu den Kontakten benachbarter Bereich einer jeweiligen Einzelkontur als unbeschichteter Bereich ausgebildet ist, welcher vorzugsweise eine Kupferoberfläche aufweist. Eine nachträgliche Beschichtung dieses Bereichs kann bei Bedarf erfolgen ist allerdings für eine Vielzahl von Anwendungen nicht zwingend erforderlich.
  • Auf der vorgenannten unbeschichteten Oberfläche bzw. dem unbeschichteten Bereich kann sodann eine Schnittstelle zur stoffschlüssigen Verbindung mit einem Elektronikbauteil, insbesondere ein Lötpunkt, angeordnet sein. Ein Lötpunkt ist typischerweise unregelmäßig verteilt und wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung daher nicht als Beschichtung angesehen.
  • Das vereinzelte elektrische Kontaktbauteil kann vorteilhaft als Einzel- oder Mehrfachkontakt, insbesondere als Stromschiene, ausgebildet sein.
  • Besonders bevorzugt sind die Reaktionszeit und/oder die Reaktionsbedingungen, insbesondere die Temperatur, während des Feuerverzinnens so gewählt, dass sich eine Intermetallische Phase zwischen der durch Feuerverzinnen aufgebrachten Zinnbeschichtung und dem Grundmaterial, insbesondere als eine Cu3Sn-Phase und/oder Cu6Sn5-Phase, ausbildet. Dies kann u.a. durch eine glimmentladungsspektroskopische Untersuchung (GDOES oder ähnliche tiefensensitive Verfahren) bestimmt werden.
  • Die mittlere Schichtdicke der durch Feuerverzinnen aufgebrachten Zinnschicht kann vorzugsweise zwischen 0,8-15 µm, besonders bevorzugt zwischen 1-3 µm oder zwischen 2-5 µm, betragen. Derart dünne Beschichtungen sind typischerweise bei einem vollbeschichteten feuerverzinnten Bauteil nicht erreichbar, da sich erhöhte Schichtdicken in Winkel- und Hinterschneidungsbereichen bilden, die die mittlere Schichtdicke erhöhen. Geeignete portable Schichtdickenmessgeräte werden z.B. von Sauter, Qnix, Trotec oder Helmut Fischer kommerziell vertrieben.
  • Die Zinnschicht kann unmittelbar auf den Grundkörper aufgebracht sein, derart, dass abgesehen von einer intermetallischen Phase, die Beschichtung frei von Zwischenlagen, insbesondere von zu Zinn und dem Grundmaterial weiteren metallischen Spezies ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere als ein bandgeführtes Verfahren ausgeführt sein, welches erst im letzten Schritt des Verfahrens ein Vereinzelungsschritt aufweist. Die Bandführung erlaubt eine besonders effiziente Produktion in hoher Stückzahl bei hoher Maßgenauigkeit.
  • Es können überdies Schnittstellen zur stoffschlüssigen Verbindung der Einzelkonturen randseitig an den benachbarten Bereichen bzw. den Verbindungsbereichen zwischen den Kontaktzungen angeordnet sein. Durch Trennen der Schnittstellen findet die Vereinzelung zu den erfindungsgemäßen Kontaktbauteilen statt. Es ist allerdings möglich, dass im Fall von Mehrfachkontakten nicht alle Schnittstellen getrennt werden.
  • Die Beschichtung der Kontaktzungen bis zum benachbarten Bereich ist insbesondere vollumfänglich ausgebildet, so dass keine blanken Stanzkanten im Bereich der Kontaktzungen vorhanden sind.
  • Weiter erfindungsgemäß ist ein elektrisches Kontaktbauteil, insbesondere in der Ausgestaltung als Stromschiene. Das erfindungsgemäße Kontaktbauteil kann vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sein, dies ist allerdings keine zwingende Voraussetzung.
  • Das Kontaktbauteil weist zumindest eine feuerverzinnte Kontaktzunge mit einer feuerverzinnten Kontaktfläche zur Kontaktierung mit einem elektrischen Leiter auf und einen sich an die Kontaktfläche anschließenden Bereich ohne Zinnschicht.
  • Vorteilhaft kann das Kontaktbauteil zwei feuerverzinnte Kontaktzungen zur Kontaktierung mit je einem elektrischen Leiter aufweisen und ein Verbindungsbereich zwischen den Kontaktzungen zur Anbindung an ein Elektronikbauteil. Der Verbindungsbereich ist dabei der besagte, an die jeweilige Kontaktzunge anschließende Bereich, welcher insbesondere unbeschichtet oder zumindest dünner beschichtet ist als die angrenzenden Bereiche, ausgebildet ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:
    • 1a-g mehrere Darstellungen von Zwischenprodukten bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktbauteils;
    • 2 ein Verfahrensschema einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens und
    • 3 ein Verfahrensschema einer zweiten Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1a zeigt ein metallisches Endlosband 1 aus vordefinierten Einzelkonturen 2, welche über mehrere Schnittstellen 3 miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Das besagte Band kann insbesondere ein Kupferband sein. Allerdings sind auch andere leitfähigen Metalle möglich. Das Endlosband 1 kann vorteilhaft entfettet und von weiteren Unreinheiten durch mechanische und/oder chemische Reinigungsschritte befreit sein. Das besagte Band ist ein Zwischenprodukt bei der Herstellung eines Kontaktes als Endprodukt. Es ist teilausgestanzt und daher gegen Biegung vergleichsweise stabil. Die Einzelkonturen 2 können durch einen oder mehrere weitere Stanzprozesse und unter Auflösung mehrerer Schnittstellen weiter in ihrer Kontur herausgearbeitet werden.
  • Die Einzelkonturen 2 weisen dabei jeweils zwei Kontaktzungen 4 und 5 auf und einen mittigen Verbindungsbereich 6 auf. Die Kontaktzungen 4 und 5 werden typischerweise als Funktionsflächen bezeichnet, an denen die elektrische Kontaktierung mit elektrischen Leitern erfolgt. Die Funktionsflächen üben dabei insbesondere eine Klemmwirkung auf die Leiter im bestimmungsgemäßen Betrieb aus.
  • Der Verbindungsbereich 6 des Kontaktbauteils 8 zwischen den Kontaktzungen 4 und 5 kann in einem nicht-dargestellten Folgeschritt mit einem Kunststoff, insbesondere einer elektrischen Isolierung, beschichtet sein oder aber beschichtungsfrei ausgebildet sein. Im beschichtungsfreien Zustand kann dieser Bereich stoffschlüssig mit einer Leiterplatte verbunden, insbesondere verschweißt oder bevorzugt verlötet sein. Die Leiterplatte ist nicht Teil des Kontaktbauteils, wohl aber die optionale Schnittstelle zur stoffschlüssigen Verbindung mit der Leiterplatte, insbesondere die Lötverbindung.
  • 1b zeigt das gegenüber 1a weiterverarbeitete Band, in welcher die Einzelkonturen lediglich durch zwei Schnittstelle 3 im Verbindungsbereich 6 miteinander verbunden sind.
  • Die Schnittstellen 3 zwischen den Einzelkonturen 2 weisen zudem zur leichteren Vereinzelung eine Materialschwächung in Form von Öffnungen 7 auf. Diese Öffnungen dienen zur Führung des Bandes während des Stanzprozesses und können auch für andere Zwecke genutzt werden. So können durch die Öffnungen 7 Verbindungsmittel zur Anbindung an ein Gehäuse oder dergleichen geführt werden.
  • Das Band in 1a kann durch einen Stanzbiegeprozess bearbeitet sein oder das Band der 1b einem reinen Biegeprozess unterliegen. In beiden Fällen bildet sich eine Kontur wie in 1c heraus, welche eine Seitenansicht des Bandes 1 ist. Dabei ist die Einzelkontur 2 mehrfach gebogen, so dass die Kontaktzungen 4 und 5 unter Berücksichtigung der elastischen und plastischen Verformung des Metallgitters zu Federkontakten ausgebildet sind.
  • Dieses Band mit Einzelkonturen wird sodann, vorzugsweise in einem Durchlaufverfahren, feuerverzinnt. Dabei kann das Band klassisch durch ein Schmelzbad aus flüssigem Zinn geführt werden.
  • In 1d und 1e ist jeweils die Tauchtiefe T mit einem Strich kenntlich gemacht. Man erkennt, dass lediglich die als Federkontakte ausgebildeten Kontaktzungen 4 und 5 der Einzelkontur 2 beschichtet werden.
  • Der Verbindungsbereich 6 bleibt beschichtungsfrei, was insbesondere materialsparend ist. Im Fall einer optionalen Beschichtung in diesem Bereich ist die Anbindung der Beschichtung auf der Oberfläche aufgrund der Vorbehandlung besonders fest.
  • 1f und 1g zeigen jeweils Endprodukte 8, welche durch Vereinzelung des Bandes erzeugt werden.
  • Es sind in 1f entweder Einzelkontakte 8a, insbesondere mit je zwei feuerverzinnten Kontaktzungen 4 und 5.
  • Alternativ ist es auch möglich einen Mehrfachkontakt 8b, mit mehreren zusammenhängenden Einzelkonturen 2 bereitzustellen. Die jeweiligen Kontaktzungen 4 und 5 sind ebenfalls feuerverzinnt.
  • Der Verbindungsbereich 6 zwischen den Kontaktzungen 4 und 5 ist beschichtungsfrei und weist insbesondere eine freiliegende Kupferoberfläche auf.
  • 2 weist eine erste Verfahrensvariante zur Herstellung eines erfindungsgemä-ßen elektrischen Kontaktbauteils auf.
  • Dabei erfolgt zunächst eine Konturierung 100 eines zu beschichtenden metallischen Bandes 1. Die Begriffe Konturierung und Vorkonturierung werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung synonym verwandt. Das Band 1 ist als sogenanntes Endlosband, insbesondere mit mehreren Metern Länge, ausgebildet. Es besteht bevorzugt aus Kupfer. Das Band 1 kann beispielsweise schon eine Grundkontur, wie in 1a dargestellt, aufweisen, wobei Einzelkonturen mit elektrischen Kontaktzungen 4 und 5 durch die Konturierung 100, wie in 1b dargestellt, weiter ausgebildet werden.
  • Der Längsverlauf des Endlosbandes definiert eine Vorschubrichtung, in welcher das Band 1 durch eine Bearbeitungsanlage befördert wird. Dabei kann auf das Endlosband eine Zug- oder Schubkraft wirken, welche eine massenproduktionstaugliche Fertigung von Kontakten erlaubt.
  • Die Konturierung 100 erfolgt im Rahmen eines Stanzvorgangs, welcher allerdings keine Vereinzelung des Endlosbandes zu einem Endprodukt vornimmt. Es bleibt somit weiterhin ein Endlosband bestehen, welches Einzelkonturen 2 aufweist, die in einem weiteren Schritt einem Umformen 200 unterzogen werden.
  • Das Umformen 200 erfolgt vorzugsweise durch einen ein- oder mehrfaches Biegen der Einzelkonturen, insbesondere der Kontaktzungen 4 und 5, senkrecht zur Ebene der Vorschubrichtung.
  • Nach dem Umformen können die Kontaktzungen 4 oder 5 entlang einer Seite des Endlosbandes durch ein Bad aus flüssigem Zinn geführt werden. Dadurch gelingt eine partielle Feuerverzinnung 300 der Kontaktzungen 4 oder 5, ohne dass ein anschließender Verbindungsbereich 6 verzinnt wird.
  • Neben der Materialersparnis an Zinn kann der beschichtungsfreie Bereich zusätzliche Vorteile bei der Anbindung an weitere Elektronikbauteile, wie z.B. eine Leiterplatte haben.
  • Weist das Endlosband beidseitig Kontaktzungen auf, so wird das Endlosband um 180° gewendet und, wie in 1e gezeigt, bis zu einer ersten und einer zweiten Tauchtiefe T1 und T2 einer Feuerverzinnung 400 unterzogen. Damit sind beide Kontaktzungen 4 und 5 einer Einzelkontur 2 feuerverzinnt.
  • Nach jeder Feuerverzinnung oder nach beiden Feuerverzinnungen kann zur optimierteren Ausbildung einer intermetallischen Phase eine Wärmebehandlung 450 bei einer konstanten Zieltemperatur, insbesondere oberhalb der Schmelztemperatur von Zinn, erfolgen. Im Rahmen der Wärmebehandlung kann insbesondere über zumindest 10 min, besonders bevorzugt über zumindest 30 min, die- Zieltemperatur gehalten werden.
  • Sodann wird ein erfindungsgemäßes elektrisches Kontaktbauteil 8 durch Vereinzeln 500, wahlweise als Einzelkontakt 8a oder Mehrfachkontakt 8b, bereitgestellt.
  • Das erfindungsgemäße elektrische Kontaktbauteil hat den besonderen Vorteil gegenüber einem Stanzbiegeteil aus einem vorbeschichteten Halbzeug, dass ohne vorherige Ausbildung einer konkreten Einzelkontur am Endlosband keine blanken Stanzkanten im Bereich der Kontaktzungen vorgesehen sind.
  • Ein Endlosband mit fertig-konturierten Kontaktzungen 4 und 5 wird üblicherweise nicht als Halbzeug bezeichnet.
  • Eine nachträgliche Beschichtung der Kontaktzungen 4 und 5 von elektrischen Kontaktbauteilen wiederum bedarf eines Ausrichtens und Haltens des entsprechenden Kontaktbauteils und eine einheitliche Tauchtiefe für alle vereinzelten Kontaktbauteile.
  • 3 zeigt eine dritte Ausführungsvariante der Erfindung. Dabei erfolgt zunächst eine Konturierung 100 des Endlosbandes, sodann ein partielles Feuerverzinnen 300 zumindest einer ersten Reihe von Kontaktzungen 4 oder 5 des Endlosbandes.
  • Sodann erfolgt ein Umformen 200 der beschichteten Kontaktzungen 4 oder 5. Schließlich erfolgt das Vereinzeln 500 des Endlosbandes zu Einzel- oder Mehrfachkontakten 8a oder 8b.
  • Bezugszeichen
  • 1
    metallisches Endlosband
    2
    Einzelkonturen
    3
    Schnittstellen
    4
    Kontaktzunge
    5
    Kontaktzunge
    6
    Verbindungsbereich
    7
    Öffnungen
    8
    elektrisches Kontaktbauteils
    8a
    Einzelkontakt
    8b
    Mehrfachkontakt
    100
    Konturierung
    200
    Umformen
    300
    Feuerverzinnung (bis Tauchtiefe T1)
    400
    Feuerverzinnung (bis Tauchtiefe T2)
    450
    Wärmebehandlung
    500
    Vereinzeln
  • 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 102019111214 A1 [0003, 0004, 0006]

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktbauteils (8), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a. Vorkonturierung (100) eines metallischen Endlosbandes (1) unter Ausbildung von Einzelkonturen (2), derart, dass das Endlosband (1) zumindest eine erste Reihe von Kontaktzungen (4 oder 5) zur Kontaktierung mit einem elektrischen Leiter aufweist; b. Feuerverzinnen (300 oder 400) der ersten Reihe von Kontaktzungen (4 oder 5) des Endlosbandes, wobei jeweils ein zur Kontaktzunge (4 oder 5) benachbarter Bereich der jeweiligen Einzelkontur (2) keine Zinnschicht aufweist, und c. Vereinzeln (500) des Endlosbandes (1) unter Ausbildung des elektrischen Kontaktbauteils (8), insbesondere einer Stromschiene.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Vorkonturieren (100) in Schritt a. oder ein weiteres Vorkonturieren eine zweite Reihe von Kontaktzungen (5 oder 4) an dem Endlosband (1) bereitgestellt wird, wobei nach dem Feuerverzinnen (300) in Schritt b. ein Wenden des Endlosbandes (1) erfolgt und dass sodann ein Feuerverzinnen (400) dieser zweiten Reihe von Kontaktzungen (5 oder 4) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorkonturieren (100) in Schritt a. und/oder das Vereinzeln (500) in Schritt c. durch Stanzen, Strahlen oder Schneiden erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Vorkonturierung (100) in Schritt a. und vor und/oder nach dem Feuerverzinnen (300) in Schritt b. ein Umformen der Kontaktzungen (4 oder 5), insbesondere unter Ausbildung von mehrfach gebogenen Federkontakten, erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Endlosband (1) aus einem metallischen leitfähigen Grundmaterial, vorzugsweise aus Kupfer, ausgebildet ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die das Feuerverzinnen (300) der Kontaktzungen (4 oder 5) in Schritt b. bis zu einer vorbestimmten Tauchtiefe (T1) erfolgt, derart, dass ein zu den Kontaktzungen (4 oder 5) benachbarter Bereich (6) einer jeweiligen Einzelkontur (2) als unbeschichteter Bereich ausgebildet ist, welcher vorzugsweise eine Kupferoberfläche aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der unbeschichteten Oberfläche eine Schnittstelle zur stoffschlüssigen Verbindung mit einem Elektronikbauteil, wie z.B. einer Stromscheine oder einem Gehäuse, insbesondere ein Lötpunkt, angeordnet ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vereinzelte elektrische Kontaktbauteil (8) als Einzel- oder Mehrfachkontakt (8a, 8b), insbesondere als Stromschiene, ausgebildet ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionszeit und die Reaktionsbedingungen, insbesondere die Temperatur, während des Feuerverzinnens (300, 400) so gewählt sind, dass sich eine Intermetallische Phase zwischen der durch Feuerverzinnen (300, 400) aufgebrachten Zinnbeschichtung und dem Grundmaterial, insbesondere eine Cu3Sn oder Cu6Sn5-Phase, ausbildet.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Feuerverzinnung (300, 400) eine Wärmebehandlung (450) zur Optimierung der intermetallischen Phase über zumindest 10 min hinweg bei konstanter Zieltemperatur durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schichtdicke der durch Feuerverzinnen (300, 400) aufgebrachten Zinnschicht vorzugsweise zwischen 0,8-15 µm, besonders bevorzugt zwischen 1-3 µm oder zwischen 2-5 µm, beträgt.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnschicht unmittelbar auf den Grundkörper aufgebracht ist, derart, dass abgesehen von einer intermetallischen Phase, die Beschichtung frei von Zwischenlagen, insbesondere von zu Zinn und dem Grundmaterial weiteren metallischen Spezies, wie Nickel oder anderen Metallen, ist.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein bandgeführtes Verfahren ist, welches erst im letzten Schritt des Verfahrens einen Vereinzelungsschritt (500) aufweist.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schnittstellen (3) zur stoffschlüssigen Verbindung der Einzelkonturen (2) randseitig an den benachbarten Bereichen (6) angeordnet sind.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Kontaktzungen (4 oder 5) bis zum benachbarten Bereich vollumfänglich ausgebildet ist.
  16. Elektrisches Kontaktbauteil (8), insbesondere Stromschiene, vorzugsweise hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktbauteil (8) zumindest eine feuerverzinnte Kontaktzunge (4 oder 5) mit einer feuerverzinnten Kontaktfläche zur Kontaktierung mit einem elektrischen Leiter aufweist und einem sich an die Kontaktfläche anschließenden Bereich (6) ohne Zinnschicht aufweist.
  17. Elektrisches Kontaktbauteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktbauteil (8) zwei feuerverzinnte Kontaktzungen (4 oder 5) zur Kontaktierung mit je einem elektrischen Leiter und einen Verbindungsbereich (6) zwischen den Kontaktzungen (4 oder 5) zur Anbindung an ein Elektronikbauteil, eine Stromschiene und/oder ein Gehäuse vorgesehen sind, wobei der Verbindungsbereich (6) der besagte an die jeweilige Kontaktzunge (4 oder 5) anschließende Bereich ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3746583A (en) 1971-10-27 1973-07-17 Trw Inc Method of manufacturing electrical contacts
DE2444892A1 (de) 1974-09-19 1976-04-01 Siemens Ag Verfahren zur herstellung von streifenfoermigen anschlusselementen
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