DE19529397C2 - Verfahren zur Schaffung einer hitzebeständigen Verbindung von elektrischen Bauelementen mit einer Hybridschaltung - Google Patents
Verfahren zur Schaffung einer hitzebeständigen Verbindung von elektrischen Bauelementen mit einer HybridschaltungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaffung einer hitzebeständigen Verbindung nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bekannt sind Befestigungsverfahren, die gedruckte Schaltungen, z. B. Hybridschaltungen,
mit elektrischen Schaltelementen kontaktieren oder elektrisch verbinden. So stellen das
Laserstrahlschweißen, das Spaltschweißen, das Löten einen bekannten Stand der Technik zu
einer derartigen Verbindung dar.
Ein häufig auftretender Nachteil ist, daß bei höheren Temperaturanwendungen über 200°C
die elektrischen Schaltelemente sich von den gedruckten Schaltungen lösen, da das
Verbindungsmittel sich verflüssigt. Weiterhin ist das Einbringen von zusätzlichem
Verbindungsmaterial in den für die Verbindung vorgesehenen schmalen Spalt zwischen
beiden Teilen schwierig.
Die DE-36 06 850 A1 offenbart eine Anordnung, bei der auf einem Träger einer
Hybridschaltung ein Sensor, beispielsweise durch Laserschweißen, aufgebracht ist.
Die US-5,097,100 offenbart ein mit Gold überzogenes Kabel, das auf einem mit einer
Goldschicht überzogenen Substrat kontaktiert wird, um eine korrosionsbeständige
Verbindung zu erhalten. Dabei findet neben dem Widerstandspunktschweißen auch das
Ultraschallschweißen statt. Diese Verbindung wird zunächst auf 205°C erwärmt und
danach auf -23°C abgekühlt. Anschließend wird die Zugfestigkeit der Schweißverbindung
geprüft.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Schaffung von hochtemperaturfesten und
elektrisch funktionsfähigen Verbindungen anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Dadurch, daß Goldschichten auf Kontaktanschlußflächen der Hybridschaltung und auf
Kontaktanschlußflächen des elektrischen Bauelementes aufgebracht werden, diese mit
hoher punktueller Energie aufgeschmolzen und verschmolzen werden, sind feste, elektrische
aber auch temperaturfeste Verbindungen herstellbar. Der Vorteil der Verwendung einer
Goldschicht auf den Kontaktanschlußflächen liegt neben der hohen
Temperaturbeständigkeit, 850° bis 900°C, und dem daraus resultierendem Temperatur
einsatz der Verbindung auch in ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit. Ein zusätzliches
Einbringen von Verbindungsmaterialien ist nicht notwendig, da auf Gold gut kontaktiert
werden kann.
Die vorteilhaften Ausführungen werden in den Unteransprüchen charakterisiert.
Dabei findet das Laserschweißen Anwendung.
Beim Laserschweißen weist das elektrische Bauelement am Trägermaterial eine Fase auf,
die zur Führung eines Strahles mit hoher punktueller Energie dient. Diese Fase ist
notwendig, damit sich keine zunderhaften Keramikteilchen beim Verbindungsprozess bilden
und eine schlechte Verbindung, ähnlich einer kalten Lötstelle, geschaffen wird.
Die durch dieses Verfahren hergestellten festen, elektrischen Verbindungen zwischen einer
Hybridschaltung und einem elektrischen Bauelement finden beispielsweise in nicht
dargestellten Bremsen von Nutzfahrzeugen, Anwendung. Dabei befinden sich die festen
elektrischen Verbindungen vorzugsweise im Reibungsbereich zwischen Bremsbelag und
Trommel, wo Temperaturen zwischen 400° bis 600°C auftreten.
Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die erfinderische Lösung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Anordnung zur Verbindung von Kontaktanschlußflächen durch
Laserstrahlschweißen
Fig. 2 eine in der Fig. 1 mit II gekennzeichnete Einzelheit
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Goldschichten 1; 4 werden in eine Schichtdicke von
ca. 8-10 µm auf Kontaktanschlußflächen einer Hybridschaltung 2, beispielsweise ein Stahl-
oder Keramikhybrid, und einem elektrischen Bauelement 3, beispielsweise ein
Temperaturmeßelement, mittels Siebdruck aufgebracht und nach in der Hybridtechnik
bekannten Einbrennverfahren weiter verarbeitet. Ein Trägermaterial des elektrischen
Bauelements 3 kann beispielsweise eine Keramikplatte sein. An dieser ist eine Fase 5 an der
Kante des elektrischen Bauelements 3 angebracht. Die Hybridschaltung 2 und das
elektrische Bauelement 3 werden zusammengespannt, so daß die goldtragenden Kon
taktanschlußflächen 1; 4 beider Teile sich berührend gegenüber liegen. Durch einen Strahl 6
mit hoher punktueller Energie werden die goldtragenden Kontaktanschlußflächen 1; 4
miteinander verschmolzen.
Der Strahl 6 mit hoher punktueller Energie wird beispielsweise mittels Laserstrahl, Fig. 1,
erzeugt. Die Hybridschaltung 2 des elektrischen Bauelements 3 ist auf einem Tisch 10
aufgebracht. Ein Laser 8 sendet einen modulierten Laserstrahl 6 über einen Strahlenablenk
kopf 9 und einen Fokus 7 als gebündelte Impulsenergie.
Dieser Laserstrahl 6 fährt direkt in einen µ-feinen Spalt (Fig. 2) zwischen den goldtragenden
Kontaktanschlußflächen 1; 4. Dies wird unter anderem durch die Fase 5 an der oberen
Kante des zum Laserstrahl 6 weisenden elektrischen Bauelements 3 erreicht.
Die Fase 5 ist derart gestaltet, daß sie zum Laserstrahl 6 eine öffnenden Winkel aufweist.
Claims (5)
1. Verfahren zur Schaffung einer hitzebeständigen Verbindung zwischen elektrischen
Bauelementen und einer Hybridschaltung über Kontaktanschlußflächen, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Goldschicht (1) auf die Kontaktanschlußfläche der Hybrid
schaltung (2) und eine Goldschicht (4) auf die Kontaktanschlußfläche einer
Trägerplatte des elektrischen Bauelements (3) mittels Siebdruck aufgebracht und
danach eingebrannt werden,
die Goldschicht (1) der Hybridschaltung (2) und die Goldschicht (4) des elektrischen
Bauelementes (3) gegeneinander gespannt werden, so daß sich die goldtragenden
Kontaktanschlußflächen (1; 4) direkt miteinander berühren und in einen dabei
entstehenden Spalt zwischen der Hybridschaltung (2) und der Trägerplatte des
elektrischen Bauelementes (3) ein Strahl (6) mit hoher punktueller Energie eingebracht
wird, wodurch die Goldschichten (1; 4) miteinander verschmolzen werden und eine
hochtemperaturfeste Verbindung bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl (6) mit hoher
punktueller Energie durch einen Laser (8), einen Strahlenablenkkopf (9) und Fokus (7)
als gebündelte modulierte Impulsenergie erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die modulierte Impuls
energie in einem Spalt zwischen den goldtragenden Kontaktanschlußflächen (1) der
Hybridschaltung (2) und der goldtragenden Kontaktanschlußfläche (4) des elektrischen
Bauelementes (3) eingebracht wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das elektrische Bauelement (3) eine Fase (5) an einer Kante
aufweist, die zum punktuellen Strahl (6) gerichtet ist, damit eine gute Verschmelzung
der goldtragenden Kontaktanschlußflächen (1; 4) realisiert wird.
5. Verwendung der nach Anspruch 1 hergestellten Verbindung, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hybridschaltung (2) mit einem elektrischen Bauelement (3)
im Hochtemperaturbereichen zwischen 200°C bis 900°C eingesetzt wird.
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DE1995129397 DE19529397C2 (de) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | Verfahren zur Schaffung einer hitzebeständigen Verbindung von elektrischen Bauelementen mit einer Hybridschaltung |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1995129397 DE19529397C2 (de) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | Verfahren zur Schaffung einer hitzebeständigen Verbindung von elektrischen Bauelementen mit einer Hybridschaltung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19529397A1 DE19529397A1 (de) | 1997-02-13 |
DE19529397C2 true DE19529397C2 (de) | 1999-02-04 |
Family
ID=7769149
Family Applications (1)
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DE1995129397 Expired - Fee Related DE19529397C2 (de) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | Verfahren zur Schaffung einer hitzebeständigen Verbindung von elektrischen Bauelementen mit einer Hybridschaltung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19529397C2 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3606850A1 (de) * | 1986-03-03 | 1987-09-10 | Vdo Schindling | Anordnung zur messung der stroemungsgeschwindigkeit |
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-
1995
- 1995-08-10 DE DE1995129397 patent/DE19529397C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE19529397A1 (de) | 1997-02-13 |
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