DE202011100906U1

DE202011100906U1 - Elektrisches Anschlusselement

Info

Publication number: DE202011100906U1
Application number: DE202011100906U
Authority: DE
Original assignee: FEW Fahrzeugelektrikwerk GmbH and Co KG
Current assignee: FEW Fahrzeugelektrikwerk GmbH and Co KG
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2021-05-20
Also published as: JP2014514724A; ES2544441T3; HUE026932T2; EP2539964B1; US20120305311A1; CN103477498B; EP2539964A1; CN103477498A; ZA201307180B; US9379458B2; JP5730440B2; WO2012149985A1

Abstract

Elektrisches Anschlusselement zum Kontaktieren einer auf einem flächigen Träger befindlichen leitfähigen Struktur mittels eines thermisch-stoffschlüssigen Verbindungsmaterials, wobei auf seiner Von der leitfähigen Struktur abgewandten Seite Mittel zum Fixieren eines, bevorzugt flexiblen, Leiters angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement als Lötfuß (1) ausgebildet ist, welcher eine, mindestens angenäherte, Acht- oder Kreisringform besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Anschlusselement zum Kontaktieren einer auf einem flächigen Träger befindlichen leitfähigen Struktur mittels eines thermisch-stoffschlüssigen Verbindungsmaterials, wobei auf seiner von der leitfähigen Struktur abgewandten Seite Mittel zum Fixieren eines, bevorzugt flexiblen, Leiters angeordnet sind, gemäß Anspruch 1.
Aus der DE 202 03 202 U1 ist ein elektrischer Anschluss, insbesondere Crimp- oder Quetschanschluss, für mindestens eine an einer Scheibe eines Fortbewegungsmittels, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, anzuordnende elektrische Einrichtung, wie z. B. eine Antenne aufweisend, vorbekannt. Der elektrische Anschluss umfasst mindestens ein im Wesentlichen ebenes, auf die Scheibe aufzulötendes Lötpad und mindestens ein mit dem Lötpad durch Schweißen oder Löten in Verbindung stehendes, mindestens ein elektrisches Kabel im Quetschanschluss festlegendes Quetschteil, insbesondere Crimp.
Gemäß der dortigen Lösung ist die Verbindung zwischen dem Lötpad und dem Quetschteil in Form mindestens eines Verbindungsteils ausgebildet, wobei das Verbindungsteil so ausgestaltet wird, dass das Quetschteil in den Bereich des Lötpads und/oder über den Bereich des Lötpads hinaus zurückbiegbar ist.
Hierdurch soll eine dauerhafte, stabile und zuverlässige Verbindung zwischen dem Lötpad und dem Quetschteil gewährleistet werden.
Aus der DE 10 2006 047 764 A1 ist ein bleifreies Weichlot mit verbesserten Eigenschaften bei Temperaturen um > 150°C vorbekannt. Das bleifreie Weichlot basiert auf einer Sn-In-Ag-Lotlegierung, enthaltend zwischen 88 bis 98,5 Gew.-% Sn, zwischen 1 bis 10 Gew.-% In, zwischen 0,5 bis 3,5 Gew.-% Ag, zwischen 0 bis 1 Gew.-% Cu und eine Dotierung mit einem Kristallisations-Modifier, insbesondere maximal 100 ppm Neodym. Dieses Lot soll eine ausgezeichnete Verträglichkeit hinsichtlich der eingesetzten Verbindungsmittel und eine hohe Dauerfestigkeit besitzen.
Darüber hinaus wurden bereits elektrische Anschlusselemente für eine Scheibe sowie umweltfreundliche Verfahren zur Herstellung derartiger Anschlusselemente vorgeschlagen. Die Scheibe weist herbei mindestens ein elektrisches Anschlusselement für Fahrzeuge mit elektrisch leitfähigen Strukturen, beispielsweise Heizleiter oder Antennenleiter auf. Die elektrisch leitfähigen Strukturen werden über angelötete Anschlusselemente mit der Bordelektronik kontaktiert. Aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien treten nicht zu vernachlässigende mechanische Spannungen bei der Herstellung und dem späteren Betrieb auf, welche die Scheiben belasten und einen Bruch der Scheibe oder eine Zerstörung des Kontakts hervorrufen können.
Bisher genutzte bleihaltige Lote weisen eine hohe Duktilität auf, die in der Lage ist, mechanische Spannungen zwischen elektrischem Anschlusselement und Scheibe aufzunehmen bzw. zu kompensieren. Der Einsatz bleihaltiger Lote ist jedoch unter gesundheitlichen und Umweltaspekten problematisch und wird zunehmend vermieden.
Da bekannte bleifreie Lote die oben erwähnte Duktilität nicht oder nur eingeschränkt besitzen, gilt es, die bei der Herstellung und/oder dem späteren Betrieb auftretenden mechanischen Spannungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten von vornherein zu minimieren.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes elektrisches Anschlusselement zum Kontaktieren einer auf einem flächigen Träger befindlichen leitfähigen Struktur mittels eines thermisch-stoffschlüssigen Verbindungsmaterials anzugeben, wobei durch die Wahl der Form und des Materials des Anschlusselements nicht zu vermeidende Kräfte aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten reduziert bzw. die Auswirkungen der auftretenden Kräfte minimiert werden.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein elektrisches Anschlusselement gemäß der Merkmalskombination nach Schutzanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Es wird demnach von einem elektrischen Anschlusselement zum Kontaktieren einer auf einem flächigen Träger befindlichen leitfähigen Struktur ausgegangen.
Der flächige Träger ist bevorzugt eine Scheibe aus einem Sicherheitsglas, insbesondere zum Einsatz in der Kraftfahrzeugtechnik. Die leitfähige Struktur ist ein elektrisch leitfähiges Gebilde, z. B. eine Heizleiteranordnung, die mittels Siebdruck realisiert wird, oder aber eine Antennenstruktur zum Betrieb eines im Kraftfahrzeug befindlichen Rundfunkempfängers oder eines anderen elektronischen Geräts, z. B. eines Navigationsgeräts.
Das thermisch-stoffschlüssige Verbindungsmaterial ist ein bleifreies Lot, welches auf der Seite des elektrischen Anschlusselements befindlich ist, welche keine Aderendhülse oder ein ähnliches Mittel zum Befestigen eines flexiblen Leiters besitzt.
Das erfindungsgemäße Anschlusselement ist als Lötfuß ausgebildet, welcher eine, mindestens angenäherte Form der Zahl Acht oder eine angenäherte Kreisringform besitzt.
Wiederum bevorzugt besteht der Lötfuß aus mehreren, ineinandergreifenden oder sich berührenden Kreisringen oder Kreisringsegmenten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Lötfuß aus zwei, zu der Zahl Acht geformten Kreisringen.
Die Mittel zum Fixieren des bevorzugt flexiblen Leiters sind in dem Flächenabschnitt befindlich, in dem die Kreisringe ineinandergreifen oder sich berühren. Hier steht genügend Kontaktmaterialfläche zur Verfügung.
Das thermisch-stoffschlüssige Verbindungsmaterial wird auf einer Seite des Anschlusselements aufgebracht und nimmt dort eine Fläche ein, die kleiner als die Kreisringfläche ist.
Bevorzugt reicht das aufgebrachte Verbindungsmaterial nicht bis zum äußeren Kreisringrand, sondern nur bis zu einem vorgegebenen Abstandsbereich.
Wiederum bevorzugt ist das Verbindungsmaterial als Lötzinn-Ronde auf dem Anschlusselement befindlich.
Das Anschlusselement besteht aus einer Eisen-Nickel- oder Eisen-Chrom-Legierung oder einer Mischung hieraus.
Bevorzugt besteht das Anschlusselement aus FeCr28 oder FeNi29Co17.
Das Verbindungsmaterial weist, mindestens als Bestandteil, folgende Legierungen auf: Bi575n42Ag1, Bi57Sn40Ag3, SnAg3.8Cu0.7 oder Sn55Bi44Ag1.
Die vorgeschlagenen Materialien für die Anschlusselemente besitzen einen Ausdehnungskoeffizienten, der sehr nahe an dem Ausdehnungskoeffizienten von Autoglasscheiben, nämlich ca. 9 × 10^–6/K liegt. Entstehende Spannungen werden durch die besondere Form des Lötfußes im Glas konzentrisch verteilt und vom Glasmaterial aufgenommen, ohne dass die Gefahr der Zerstörung besteht.
Bei einem Ausführungsbeispiel besitzt der Lötfuß einen Kreisring mit einem Innendurchmesser von 8 mm und einen Außendurchmesser von 16 mm bei einer Materialdicke von ca. 0,8 mm. Die vorerwähnte Acht-Form des Lötfußes kann auch zu einer Doppelacht abgewandelt werden, ohne die Erfindungslehre zu verlassen.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass im Gegensatz zu einer vollflächigen Ausführung des Lötfußes bei der vorerwähnten Kreisringgestaltung wesentlich geringere, Ausdehnungskoeffizienten-bedingte Spannungen und Kräfte im Glasmaterial auftreten mit der Folge einer langzeitstabilen und qualitätssicheren elektrischen Verbindung bzw. Kontaktierung.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
1 eine perspektivische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Anschlusselement mit über eine Aderendhülse angeschlossenem elektrischen Leiter und
2 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 1, jedoch mit Blick auf die Unterseite des Anschlusselements und dort erkennbarer Lötzinn-Ronde.
Wie in den Figuren dargestellt, besteht das elektrische Anschlusselement aus einem metallischen Legierungsmaterial, z. B. FeCr28 oder FeNi29Co17, d. h. einer Eisen-Nickel- oder Eisen-Chrom-Legierung.
Das Anschlusselement ist als Lötfuß ausgebildet, der eine, mindestens angenäherte Kreisringform aufweist.
Bei den figürlichen Darstellungen wird von einem Lötfuß 1 mit ineinandergreifenden Kreisringen ausgegangen, die die Zahl Acht ergeben. Auf der Oberseite des Lötfußes 1 ist eine Aderendhülse 2 befindlich, die einen elektrischen Leiter 3 aufnimmt, welcher über eine Isolierung 4 verfügt.
Unterseitig weist der Lötfuß 1 eine Lötzinn-Ronde 5 auf, die ebenfalls eine Kreisringform besitzt.
Die Lötzinn-Ronde 5 reicht jedoch nicht bis zur Außenkante des Lötfuß-Kreisrings, sondern weist hierzu einen Abstand, in der 2 ersichtlich, auf.
Die Aderendhülse 2 als Mittel zum Fixieren des Leiters 3 ist in einem Flächenabschnitt 6 befindlich, in dem die Kreisringe ineinandergreifen oder sich berühren.
Die Befestigung der Aderendhülse 2 auf dem Lötfuß 1 erfolgt z. B. durch einen Schweiß- oder Lötvorgang.
Das Fixieren des Leiters 3 in der Aderendhülse 2 wird mittels eines Crimpschritts realisiert.
Das Verbindungsmaterial 5 geht von einer bleifreien Lötzinn-Legierung, z. B. Bi57Sn42Ag1, Bi57Sn40Ag3, SnAg3.8Cu0.7 oder Sn55Bi44Ag1 aus.
Maßgeblich bei der Ausgestaltung des elektrischen Anschlusselements ist darüber hinaus eine Mindestgröße der Freifläche 7, die vom jeweiligen Kreisring umschlossen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 20203202 U1 [0002]
DE 102006047764 A1 [0005]

Claims

Elektrisches Anschlusselement zum Kontaktieren einer auf einem flächigen Träger befindlichen leitfähigen Struktur mittels eines thermisch-stoffschlüssigen Verbindungsmaterials, wobei auf seiner Von der leitfähigen Struktur abgewandten Seite Mittel zum Fixieren eines, bevorzugt flexiblen, Leiters angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement als Lötfuß (1) ausgebildet ist, welcher eine, mindestens angenäherte, Acht- oder Kreisringform besitzt.
Elektrisches Anschlusselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötfuß (1) aus mehreren, ineinandergreifenden Kreisringen oder Kreisringsegmenten besteht.
Elektrisches Anschlusselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötfuß (1) aus zwei, zu der Zahl Acht geformten Kreisringen besteht.
Elektrisches Anschlusselement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Fixieren des Leiters (3) in dem Flächenabschnitt (6) befindlich ist, in dem die Kreisringe ineinandergreifen oder sich berühren.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch-stoffschlüssige Verbindungselement (5) auf einer Seite des Anschlusselements aufgebracht ist und dort eine Fläche einnimmt, die kleiner als die Kreisringfläche ist.
Elektrisches Anschlusselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmaterial als Lötzinn-Ronde ausgebildet ist.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement aus einer Eisen-Nickel- oder Eisen-Chrom-Legierung oder einer Mischung hieraus besteht.
Elektrisches Anschlusselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus FeCr28 besteht.
Elektrisches Anschlusselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus FeNi29Co17 besteht.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmaterial aus einem bleifreien Lötzinn, insbesondere Bi57Sn42Ag1, Bi57Sn40Ag3, SnAG3.8Cu0.7 oder Sn55Bi44Ag1 besteht.