EP2795729A1 - Elektrische anschlusseinrichtung zur herstellung einer lötverbindung sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Elektrische anschlusseinrichtung zur herstellung einer lötverbindung sowie verfahren zu deren herstellung

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EP2795729A1
EP2795729A1 EP12818485.0A EP12818485A EP2795729A1 EP 2795729 A1 EP2795729 A1 EP 2795729A1 EP 12818485 A EP12818485 A EP 12818485A EP 2795729 A1 EP2795729 A1 EP 2795729A1
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shaped
plate
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    • Y10T29/49179—Assembling terminal to elongated conductor by metal fusion bonding

Definitions

  • the invention relates to an electrical connection device for producing a soldered connection according to the preamble of claim 1 and to a method for producing the same according to claim 17.
  • Solder joints are among the most common types of connection in the field of electrical and electronic equipment technology.
  • an electrical connection between connecting wires or generally connecting lines on the one hand and electrically conductive contact elements on the other side are to be made, which consist for example of non-solderable materials.
  • Strip conductors for example, which may be provided on a plate-shaped substrate, or generally plate-shaped conductors in the form of metal sheets or metal strips, etc., may also be used for this purpose. This raises the question of how to make a permanent electrically solderable connection of a highly electrically conductive material or metal to such a stripline or other consisting of non-solderable material conductor.
  • Non-solderable strip conductors are often used in the form of thin-walled sheets, which can be mounted, for example on dielectric substrate.
  • the strip conductors or strip lines can also be mounted in front of a metallic surface using air as a dielectric.
  • Strip waveguides which are mounted at a distance in front of an electrically conductive reflector plate and are held by means of an insulating body which is mounted on the reflector plate, are frequently used, in particular in mobile radio technology.
  • an electrical connection connection must optionally be made using copper wires, etc. It would be advantageous if such good solderable connection wires can be soldered to the strip conductors.
  • galvanic Koniaktierungen are known in which, for example, two printed circuit boards or printed conductors are screwed together.
  • a method and a device for fastening an insert in a plate material has become known, for example, from CH 383 082. It is assumed that a metal, a sheet or an insulating material, which is designed plate-shaped.
  • a cylindrical insert is to be pressed, which is provided in a partial height in the axial direction on its outer periphery with a knurling.
  • a pressing tool i. a punch and a serving as a counter support cylindrical hollow punch can then be pre-pressed in the direction of plate, the cylindrical insert, wherein a cylindrical material portion of the plate is punched out by the hollow punch.
  • the cylindrical insert can be pressed.
  • the outer circumference of the press-fit piece corresponds in principle to the inner diameter of the cylindrical punched-out bore, wherein only the knurling of the insert piece may have a slightly larger outer diameter in order to be able to scrape the axially extending flanks of the knurling into the surface of the cylindrical recess in the plate during assembly. This is to ensure a good interference fit.
  • connection device by the features specified in claim 1 and with respect to a corresponding manufacturing method for such a connection device according to the features indicated in claim 17.
  • Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
  • press-in bolts have a stem-shaped connection side on which a solder joint can be produced.
  • the press-in bolts are pressed in the manner of a punch through a plate-shaped, non-solderable material, whereby the non-solderable material, such as in particular strip conductor material, is pierced, which receives a broken peripheral edge of the material in the area of penetration by the press-in bolt. With this edge of the material, a base peripheral region of the press-in pin is held while achieving high press-in and clamping forces, the head of the press-in pin protruding beyond this strip conductor material edge being available as soldering parts.
  • the clamping portion on the peripheral edge of the press-in pin which cooperates with the broken-up during the pressing-in edge of the material Vietnamese solderable plate material and holds the press-in bolts may preferably be provided with a circumferential knurling. This creates an excellent frictional connection between the wall material of the press-in pin and the non-solderable material adjacent thereto.
  • the press-fit bolt is ultimately used as a press or stamping die to deform a corresponding plate-shaped material, wherein the press-in pin is then left behind in this quasi after penetration of the non-solderable material.
  • the advantage also lies in the fact that the corresponding deformation of the non-solderable material is carried out by the press-in pin itself, so that ultimately there are no tolerance deviations in the press connection between the outer and inner part.
  • the flanged edge of the material which is formed when the press-in pin is pressed in and projects beyond the thickness of the plate-shaped material, also serves to prevent tilting of the press-in pin. Because of the flanged edge of the material of the bolt is held with a larger total area of the surrounding material edge in a press fit. For thin sheets otherwise the penetration in the plate material would be critical, otherwise the bolt could tilt more easily at laterally applied pressure or tensile forces. The solution according to the invention therefore also significantly reduces the long-term stability under radial tensile or compressive loads. improves.
  • the electrical connection connection thus formed is particularly suitable for the connection of coaxial cables, with particularly good solder joints are then also feasible when the press-in pin, for example, tinned or silvered or, for. made of brass, etc.
  • the press-in pin is provided in the initial direction with at least one circumferential recess or groove, which may be concave in axial vertical section, for example (different cross-sectional configurations of this groove are possible). It is also possible that, for example, two such, circumferential in the circumferential direction on the outer circumference of the Einpressbolzens grooves are provided which are offset from one another in an axial height. These at least one or more grooves should come to lie in the compressed state in the range of the material thickness of the plate-shaped or sheet-like material. As a result of this embodiment, in the remaining contact region, an even increased pressure and contact pressure between the plate-shaped or sheet-like material on the one hand and the circumferential surface of the press-fit pin is achieved. ensures that possible intermodulation is even better and safer.
  • the invention can be used in all relevant areas in which electrically solderable and electrically non-solderable materials are to be soldered together. This is especially true in a solder joint in electrically highly conductive materials such as coaxial inner conductors with strip conductors.
  • FIG. 2b shows a corresponding side view similar to FIG. 2a, partly in section along the line IIa-IIa in FIG. 1c with a corresponding side view of the press-in pin;
  • Figure 2c a sectional view taken along the line
  • Figure 3 is a schematic perspective view of a different from Figure lb Einpressbolzens which is designed without knurling on its outer circumference;
  • Figure 5 is a schematic cross-sectional view through a pressing tool to illustrate how the press-in pin is pressed into the strip or plate-shaped material;
  • Embodiment of Figure 3 has one or two circumferential grooves on its outer circumference
  • Figure 7 an embodiment in modification to FIG. 5 using a press-fit bolt according to FIG. 6a;
  • FIG. 8a shows a schematic cross-sectional illustration and FIG. 8b: and a schematic plan view of a
  • FIG. 1 a in a schematic representation, a top view of an electrically non-solderable platelike or strip-shaped material 1 is shown, which will be referred to below as stripline 1 '.
  • the invention is concerned with making an electrical solderable connection to such a strip-shaped or plate-shaped conductor 1, which consists of a non-solderable material or at least of a poorly solderable material or at least coated with such a material and / or coated.
  • strip conductor is used to represent all plate or strip-shaped materials 1, for which a solder joint to another good solderable conductor is to be produced.
  • a press-fit pin 5 is further shown in Figure lb in a schematic spatial representation, as used in the present invention for producing a good electrical solderable connection.
  • FIG. 1c a plan view of FIG plate-shaped or strip-shaped material 1, in particular in the form of a strip conductor 1 'in plan view reproduced, with a top view of the overhead, still discussed below head of Einpressbolzens 5, which passes through the plate or strip-shaped material 1.
  • FIGS. 2a to 2c show views parallel to the plane of the strip conductor 1 ', in FIG. 2a in the uncut state (ie according to the viewing direction corresponding to the arrow IIa in FIG. 1c), in FIG. 2c in a cross section to the line IIc. IIc in Figure lc, wherein a corresponding representation in Figure 2b is reproduced, but in which a strip conductor 1 'passing through the press-in pin 5 is shown in uncut state.
  • the press-in bolt 5 has a solderable bolt head 7, in particular with an end face 7 ', which has a tapered cross-section with respect to the bolt body 9 located underneath.
  • the bolt head 7 goes with its flattened shoulders 11 in the bolt body 9, which has a larger diameter than the bolt head 7. It should preferably not only the end face 7 'or alternatively the adjoining flattened shoulder portion of the bolt head 7, but preferably the The entire bolt head 7, including its upper end face 7 'and the adjoining flattened shoulders 11, can be soldered well because the press-in bolt 5 inherently consists of a good solderable material or at least in this area is coated with a good solderable material.
  • the bolt body 9 has in the embodiment according to the figures lb and 2a to 2c at least in the region of its press fit 13 on an outer circumference 9 ', which is provided with a knurling 15.
  • the knurling 15 comprises a plurality of extending in the axial longitudinal direction and circumferentially parallel to each other offset ribs 15a, which protrude radially and a particularly firm press fit 13 to the circumferential edge of the material 101 of the plate or strip-shaped electrically non-solderable or electrically poorly solderable material 1 ensure.
  • knurling 15 shown in FIG. 1b which extends in the axial longitudinal direction
  • knurling 15 shown in FIG. 1b which extends in the axial longitudinal direction
  • any differently shaped knurling for example knurling provided with cross-ribs (cross-knurling) or knurling on the outer circumference 9 'of the knurling
  • Bolt body 9 helically rotates is provided only with ribs formed in sections, etc ..
  • the ribs 15a of the knurling 15 shown with reference to FIG. 1b have a wedge-shaped or wedge-like shape 15b on their side facing the bolt head 7, that is, they are increasingly tapering. This facilitates the below-discussed press-in movement in the material.
  • solderable bolt head 7 which has a solderable surface LF at its top, to lie at a distance from the plane of the plate-like or strip-shaped material 1, on one side la of the plate-like or strip-shaped material 1, on which a material edge 101 more or less perpendicular to the plane E of the plate or strip-shaped material 1, 1 'projects.
  • This generally circumferential material edge 101 is connected to the plate-shaped or strip-shaped material 1, 1 'in a material-locking manner and is produced during the manufacturing process, which will be discussed below, by deformation of a material section of the plate-shaped or strip-shaped material 1, 1'.
  • This material edge 101 is thus under bias on the outer circumference 9 'of the press-in bolt 5 under a fixed bias, whereby the desired interference fit 13 is realized.
  • the underside or base 8 of the press-in pin 5 can also be solderable (if, for example, the press-in pin 5 consists of a good solderable material or is coated with a good solderable material) or has at least its lower or base side 8 as an alternative or in addition to the solderable bolt head 7, a solderable, ie, well solderable surface LF.
  • a pressing tool 21 is used with an upper punch 23, which is designed cylindrical in the embodiment shown and is surrounded by a tubular outer punch or hold-down 25.
  • a tubular die 27 that is a die 27 with a central recess 27a.
  • a circumferential material edge 101 forms in the recess 27a of the die 27 due to the high pressing forces in cooperation with the cylindrical inner wall 27a shown end position is increasingly widening.
  • the outer circumference 9 'of the press-in pin 5 a corresponding one is preferred before the press-in pin is pressed in Centering or centering hole at the point in the plate or strip-shaped material 1, 1 'is introduced, to which the press-in pin 5 is to be pressed.
  • the opening in the plate-shaped or strip-shaped material 1, 1 ' should preferably have a diameter which is larger than the possibly leading preferably flat-trained head 7.
  • the press-in bolt should be designed so that it already in a diameter range with a conical or shoulder-shaped sloping edge 11 in the pre-punched or pre-inserted opening in the material 1, 1 'engages. Therefore, all sections in which the press-in pin 5 passes from a smaller diameter to a larger diameter, preferably in the press-fitting direction R ( Figure 5) conical, ie wedge-shaped in section.
  • the incipient knurling has in the press-fitting direction R conical initial flanks 15b, which then pass into the corresponding possibly also slightly conically widening remaining portion of the ribs 15a of the knurling 15.
  • the material is pressed at the relevant point at which the bolt body 9 is pressed into the material 1, 1' previously pre-punched, the size of these Vorlochung depending on the material can be optimized.
  • the surfaces of the bolt body 9 are at least partially conical or slightly conical, at least in the axial direction, in particular by the formation of said shoulders 11 and / or the ribs 15 a.
  • the materials used for the material 1, 1 'and for the bolt body 9 may be self-locking or at least have a self-locking surface.
  • the bolt body may be made of brass, tinned or silvered etc ..
  • the press-in bolt 5 could be cooled so that the press fit after inserting the press-in pin 5 into the material 1, 1 'is improved by the material of the press-in pin 5 due to the expansion process of the press-in pin is also improved.
  • a peripheral groove 55a is introduced which, for example, can have a concave shape in axial vertical section. But it can also be a different cross-section be used, for example, a U-shaped cross-section with the bottom surface of the groove perpendicular or oblique groove walls etc ..
  • two such circumferential grooves 55a and 55b in axial displacement to each other in the press fit 13 on the outer circumference 9 'of the press body 9 provided.
  • FIG. 8a only the sake of completeness is shown schematically in cross-section and in FIG. 8b in a corresponding plan view, such as in front of a partially reproduced in cross section sheet metal, for example a reflector 31 in a mobile radio antenna for a base station on an angle bracket 33, for example in the form of a Anlötlasche a coaxial cable 34 is held and is anchored, wherein the insulating jacket 35 of the coaxial cable 34 is removed according to the end, so that the underneath exposed outer conductor 37 is electrically conductively connected to the reflector plate 31, for example, with the electrically good conductive bracket 33 and above.
  • a reflector 31 in a mobile radio antenna for a base station on an angle bracket 33 for example in the form of a Anlötlasche a coaxial cable 34 is held and is anchored, wherein the insulating jacket 35 of the coaxial cable 34 is removed according to the end, so that the underneath exposed outer conductor 37 is electrically conductively connected to the reflector plate 31, for example, with the electrical
  • the inner conductor 39 then projects over the end face of the end of the outer conductor 37 and the dielectric 38 located underneath the outer and inner conductors, over the offset end of the coaxial cable, which then makes contact, for example, in a parallel position with the plate-shaped or strip-shaped material 1.
  • the plate-shaped or strip-shaped material 1 in particular in the form of a stripline 1 'comes to rest and at its free end to a transversely to the material 1 or stripper conductor 1' protruding electrically well solderable press-in pin 5 can be soldered to the bolt head 7, for example under investment not on the top 7, but in Area of the well solderable shoulder portion 11th
  • This embodiment also shows that not only the uppermost flat surface of the bolt head 7, but also the adjoining shoulder portion 11 of the press-in pin 5 from home can be equipped or coated with a good solderable surface LF, not only to an electrical line the uppermost face 7 'of the bolt head 7, but also optionally in his shoulder area 11 to be able to solder well.
  • a wide variety of strip or plate-shaped conductors 1, 1 'can be used. The thickness range of these strip-shaped or plate-shaped conductors 1, 1 'can also vary widely be selected as long as appropriate processing in the invention is possible.
  • the press-fit pin 13 can be used with conductors 1 having a thickness ranging up to 5 mm, 6 mm, 8 mm, 9 mm or even 10 mm. Plates with a thickness range of less than 4 mm, in particular less than 3 mm, 2 mm are also possible.
  • the invention can also be used with very thin, sheet-shaped conductors and plates, for example plates in the form of metal sheets having a thickness of 0.4 mm and more, in particular a thickness of at least 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm, 0.8 mm, 0.9 mm or 1 mm.
  • the invention can be optimally implemented especially in areas of not only 0.4 mm, but in particular from about 1 mm to 2 mm plate or sheet thickness.
  • all electrically conductive plate or strip conductor-shaped plates or sheets into consideration which are for example produced in a rolling process, which are produced as a diecast part, which consist of an extrusion or which are made by other processing steps including sawing, punching and deformation.
  • the press-fit bolt can consist of all suitable materials. In particular, materials such as brass, copper, bronze are suitable for this purpose.
  • the press-in bolt 5 has a bolt head 7, which has a significantly smaller diameter than the encircling jacket, that is to say has a smaller diameter than the circumferential surface of the bolt body 9.
  • the circumferential jacket or the circumferential surface of the bolt body 9 may be provided smoothly or with a knurling, which then projects even further radially beyond the diameter of the bolt head 7.
  • a preferably continuous transition from the bolt head 7 over increasingly wider, flank-shaped shoulders 11 is realized in the actual bolt body 9.
  • the flanged edge of the material 101 may have a height which is greater than the 1,1-, 1,2-, 1,3-, 1, 4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 1,9-, 2,0-, 2,1-, 2,2-, 2,3-, 2, 4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 0 times the thickness of the plate or strip material 1, 1 '.
  • a configuration is generally favorable and sufficient if the total height of the flanged material edge 101 (including the thickness of the plate and strip material) is not greater than the 3.0, 2.9, 2.8 , 2,7-, 2,6-, 2,5-, 2,4-, 2,3-, 2,2-, 2,1-, 2,0-, 1,9-, 1,8- , 1.7, 1.6, 1.5 times the thickness of the plate or strip material 1, 1 '.
  • the press-in pin 5 can also be formed in wide areas with different dimensions.
  • the press-in pin 5 is dimensioned such that the diameter in the region of its bolt body 9 For example, between 1.5 mm to 7 mm, preferably has a diameter greater than 2.0 mm, 2.5 mm, 3.0 mm, 3.25 mm, 3.5 mm, 3.75 mm, 4.0 mm, 4.25 mm, 4.5 mm, 4.75 mm or larger than 5.0 mm. Further, it is sufficient for many applications, when the outer diameter of the bolt body 9 is not greater than 8.0 mm, in particular less than 7.5 mm, 7.0 mm, 6.5 mm, 5.0 mm, 4.75 mm, 4.5 mm, 4.25 mm, 4.0 mm, 3.75 mm, 3.5 mm and in particular smaller than 3.0 mm.
  • the axial length or height of Einpressbolzens 5 can also be chosen differently in many areas.
  • the axial length of the Einpressbolzens 5 is a measure that corresponds to at least 1.5 times the thickness of the plate or strip-shaped material 1, 1 '.
  • the axial height of the Einpressbolzens 5 is at least 2, 3, 4, 4.5 or about 5 times as large as the thickness of the plate or strip-shaped material 1, 1 '.
  • the ratio between the diameter of the bolt body 9 (in the region of its interference fit) and the diameter of the bolt head 7 can also be chosen differently. In many cases it is sufficient for the maximum diameter of the part of the bolt body 9 press-fitted in the plate-shaped or strip-shaped material 1, 1 'to be at least 10%, preferably at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 110%, 120%, 130%, 140% or even by 150% larger than the diameter of the bolt head 7.
  • the maximum diameter of the bolt body 9 in the region of its press fit is less than 200% greater than the diameter of the bolt head 7, ie in particular less than 180%, 160%, 150%, 140%, 130%, 120%, 110%, 100%, 90% or less than 80%.
  • the diameter of the bolt body 9 is approximately 75% to 90% larger than the diameter of the bolt head 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connections By Means Of Piercing Elements, Nuts, Or Screws (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

Eine elektrische Anschlusseinrichtung an einem platten-oder streifenförmigen Material (1, 1'), welches nicht oder schlecht lötfähig ist oder mit einer nicht oder schlecht lötfähigen Oberfläche versehen ist, mit folgenden Merkmalen: ein Einpressbolzen (5) weist einen Bolzenkopf (7) auf, der gegenüber dem darunter befindlichen Bolzenkörper (9) einen verjüngten Querschnitt derart aufweist, dass der Bolzenkopf (7) über eine konisch oder schulterförmig abfallende Flanke (11) in den Bolzenkörper (9) mit einem Außenumfang (9') mit größerem Durchmesser als der Bolzenkopf (7) übergeht, der Außenumfang (9') des Bolzenkörpers (9) ist glatt gestaltet oder mit einer Rändelung (15) versehen, das platten- oder streifenförmige Material (1, 1') ist im Bereich der Durchdringung durch den Einpressbolzen (5) mit einem ungebördelten Materialrand (101) versehen, und innerhalb des Materialrandes (101) ist der Einpressbolzen (5) mit einem Umfangsbereich seines Bolzenkörpers (9) unter Ausbildung eines Presssitzes verpresst.

Description

Elektrische Anschlusseinrichtung zur Herstellung
Lötverbindung sowie Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Anschlusseinrichtung zur Herstellung einer Lötverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zu deren Her- Stellung nach Anspruch 17.
Lötverbindungen gehören auf dem Gebiet der elektrischen und elektronischen Gerätetechnik mit zu den häufigsten Verbindungsarten .
Dabei gibt es allerdings auch Anwendungsfälle, bei denen beispielsweise eine elektrische Verbindung zwischen Anschlussdrähten oder allgemein Anschlussleitungen auf der einen Seite und elektrisch leitfähigen Kontaktelementen auf der anderen Seite vorgenommen werden sollen, die beispielsweise aus nicht lötbaren Materialien bestehen. Dazu können beispielsweise auch Streifenleiter, wie sie auf einem plattenförmigen Substrat vorgesehen sein können, oder allgemein plattenförmige Leiter in Form von Metall- blechen oder Metallstreifen etc. gehören. Hier stellt sich die Frage, wie eine dauerhafte elektrisch lötfähige Verbindung von einem elektrisch gut leitfähigen Material oder Metall zu einer derartigen Streifenleitung oder einem anderen aus nicht lötbarem Material bestehenden Leiter hergestellt werden soll.
Nicht lötbare Streifenleiter werden häufig in Form, von dünnwandigen Blechen eingesetzt, die beispielsweise auf dielektrischem Trägermaterial montiert werden können. Im Gegensatz dazu können die Streifenleiter oder Streifenleitungen auch unter Verwendung von Luft als Dielektrikum vor einer metallischen Fläche montiert werden. Insbesondere in der Mobilfunktechnik kommen häufig Streifenleiter zum Einsatz, die in einem Abstand vor einem elektrisch leitfähigen Reflektorblech montiert sind und dabei mittels eines Isolationskörpers gehalten werden, der auf dem Reflektorblech montiert ist. An einem derartigen Streifenleiter muss dann beispielsweise eine elektrische Anschlussverbindung gegebenenfalls unter Verwendung von Kupferdrähten etc. hergestellt werden. Vorteilhaft wäre, wenn derartige gut lötfähige Anschlussdrähte auf den Streifenleitern angelötet werden können.
Insoweit wird nur beispielsweise auf die DE 10 2005 047 957 AI verwiesen, deren Inhalt der US 7 358 924 B2 entspricht. Hier werden kapazitive Kopplungseinrichtungen beschrieben, die unter Verwendung von Luft im Abstand vor einem Reflektorblech angeordnet sind, wobei hier, wie erwähnt, Anschlüsse an den Streifenleitungen angelötet werden müssen.
Genauso sind auch galvanische Koniaktierungen bekannt, bei denen z.B. zwei Leiterplatten oder Leiterbahnen miteinander verschraubt sind.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befestigung eines Einsatzstückes in einem Plattenmaterial ist beispielsweise aus der CH 383 082 bekannt geworden. Dabei wird von einem Metall, einem Blech oder einem Isolierstoff ausgegangen, der plattenförmig gestaltet ist. In dieser Platte soll ein zylinderförmiges Einsatzstück verpresst werden, welches in einer Teilhöhe in Axialrichtung an seinem Außenumfang mit einer Rändelung versehen ist. Mittels eines Presswerkzeuges, d.h. einem Stempel und einem als Gegenabstützung dienenden zylinderförmigen Hohlstempel kann dann das zylinderförmige Einsatzstück in Richtung Platte vorgepresst werden, wobei durch den Hohlstempel ein zylinderförmiger Materialabschnitt der Platte ausgestanzt wird. Hier kann dann das zylinderförmige Einsatzstück eingepresst werden. Der Außenumfang des Einpressstückes entspricht im Prinzip dem Innendurchmesser der zylinderförmigen ausgestanzten Bohrung, wobei lediglich die Rändelung des Einsatzstückes einen geringfügig größeren Außendurchmesser aufweisen kann, um beim Zusammenfügen die in Axialrichtung verlaufenden Flanken der Rändelung in die Oberfläche der zylinderförmigen Ausnehmung in der Platte einkerben zu können. Hierdurch soll ein guter Presssitz gewährleistet werden.
Eine insoweit vergleichbare Lösung ist auch aus der DE 10 2007 057 501 AI bekannt geworden. Auch hier wird eine Einpressverbindung unter Verwendung eines Bolzens mit einer Außenkontur vorzugsweise in Form einer Rändelung vorgeschlagen, der in eine von seinem Durchmesser her entsprechend abgestimmte Oberflächengestaltung einer Bohrung in einer Stromschiene angepasst ist. Die Verankerung eines zweistufigen Steckelementes mit abgestuft angeordneter Außenrändelung und einer entsprechend abgestuften Ausnehmung eines Wandabschnittes einer Gehäusewand ist aus der DE 102 59 803 B3 als bekannt zu entneh- men. Auch hier soll wiederum durch das Zusammenwirken der Rändelung am Außenumfang des Steckelementes und der innenliegenden Oberfläche der abgestuften Bohrung ein durch Einkerben bewirkter optimaler Presssitz gewährleistet werden .
Bei der aus der DE 20 2006 020 456 Ul bekannten Vorrichtung zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung wird ein Kontaktstecker vorgeschlagen, der in eine entsprechende Bohrung in einem elektrisch leitfähigen Gegen- stück eingesteckt werden kann.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit bereitzustellen, eine gute elektrische Verbindung zwischen lötfähigen und nicht lötfähigen oder nur schlecht lötfähigen Materialien herzustellen, und zwar auf einfache und kostengünstig realisierbare Weise. Dabei vor allem sichergestellt werden, dass intermodulations- stabile und intermodulations-freie elektrische Verbindungen realisierbar sind.
Die Aufgabe wird bezüglich einer Anschlusseinrichtung durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und bezüglich eines entsprechenden Herstellverfahrens für eine derartige Anschlusseinrichtung gemäß den im Anspruch 17 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es muss als ausgesprochen überraschend bezeichnet werden, dass im Rahmen der Erfindung durch vergleichsweise einfache Maßnahmen eine optimale elektrische Verbindung zwischen lötfähigen und nicht lötfähigen Materialien hergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird dies durch Verwendung von sog. Einpressbolzen realisiert, die aus einem lötfähigen Material bestehen und in streifen- oder plattenförmige Materialien eingepresst werden, die selbst nicht lötfähig oder nur äußerst schlecht lötfähig sind.
Diese Einpressbolzen weisen eine stempeiförmige Anschlussseite auf, auf der eine Lötverbindung hergestellt werden kann. Dabei werden die Einpressbolzen nach Art eines Stem- pels durch ein plattenförmiges nicht lötbares Material eingepresst, wodurch das nicht lötfähige Material wie insbesondere Streifenleitermaterial durchbohrt wird, welches im Bereich der Durchdringung durch den Einpressbolzen einen aufgebrochenen umlaufenden Materialrand erhält. Mit diesem Materialrand wird ein Basisumfangsbereich des Einpressbolzens unter Erzielung hoher Einpress- und Klemmkräfte gehalten, wobei der über diesen umgebördelten Streifenleiter-Materialrand überstehende Kopf des Einpressbolzens als Anlötsteile zur Verfügung steht.
Der Klemmabschnitt am Umfangsrand des Einpressbolzens, der mit dem während des Einpressens aufgebrochenen umlaufenden Materialrand des nicht lötfähigen Plattenmaterials zusammenwirkt und den Einpressbolzen hält, kann bevorzugt mit einer umlaufenden Rändelung versehen sein. Dies erzeugt eine hervorragende kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Wandmaterial des Einpressbolzens und dem daran anliegenden nicht lötfähigen Material. Der Einpressbolzen wird letztlich wie ein Press- oder Prägestempel verwendet, um ein entsprechendes plattenförmiges Material zu verformen, wobei der Einpressbolzen dann quasi nach Durchdringung des nicht lötfähigen Materials in diesem zurückbelassen wird.
Der Vorteil liegt dabei auch darin, dass die entsprechende Verformung des nicht lötfähigen Materials durch den Einpressbolzen selbst erfolgt, so dass es letztlich keine Toleranzabweichungen bei der Pressverbindung zwischen Außen- und Innenteil gibt.
Die Ausbildung eines sauberen umlaufenden Materialabschnittes, welches während des Einpressvorgangs des Einpressbolzens umgebogen und am Außenumfang des Einpressbolzens anliegt, wird dadurch realisiert, dass bevorzugt an der betreffenden Stelle des streifen- oder plattenförmigen Materials eine Bohrung oder Stanzung zunächst eingebracht wird, die das Zentrum zum Einpressen des Einpressbolzens bildet.
Der umgebördelte Materialrand, der beim Einpressen des Einpressbolzens entsteht und über die Dicke des platten- förmigen Materials übersteht, dient gleichzeitig auch dazu, ein Verkippen des Einpressbolzens zu vermeiden. Denn durch den umgebördelten Materialrand wird der Bolzen mit einer größeren Gesamtfläche von dem ihn umgebenden Materialrand im Presssitz gehalten. Bei dünnen Blechen wäre ansonsten die Durchdringung im Plattenmaterial kritisch, da der Bolzen ansonsten bei seitlich ansetzenden Druckoder Zugkräften leichter verkippen könnte. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird also auch die Langzeitstabilität bei radialen Zug- oder Druckbelastungen deutlich ver- bessert .
Die so gebildete elektrische Anschlussverbindung eignet sich vor allem auch zum Anschluss von Koaxialkabeln, wobei besonders gute Lötverbindungen dann auch realisierbar sind, wenn der Einpressbolzen beispielsweise verzinnt oder versilbert ist oder z.B. aus Messing etc. besteht.
Auch eventuell bestehende Oxidschichten an der Oberfläche des nicht lötfähigen Materials sind letztlich nicht hinderlich, da durch das Einpressen des Einpressbolzens und durch die Materialverformung des nicht lötfähigen Materials ein Selbstreinigungseffekt einhergeht und insbesondere bei gerändelten Einpressbolzen diese Rändelung sich noch besser in das nicht lötfähige Material einkerbt und einschneidet .
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, dass der Einpressbolzen in ümfangsrichtung mit zumindest einer umlaufenden Vertiefung oder Nut versehen ist, die im axialen Vertikalschnitt beispielsweise konkav geformt sein kann (wobei unterschiedliche Querschnittsausbildungen dieser Nut möglich sind) . Ebenso möglich ist es auch, dass beispielsweise zwei derartige, in Umfangsrichtung am Außenumfang des Einpressbolzens umlaufende Nuten vorgesehen sind, die in einer axialen Höhe versetzt zueinander liegen. Diese zumindest eine oder die mehreren Nuten sollen dabei in verpresstem Zustand im Bereich der Materialdicke des platten- oder blechförmigen Materials zu liegen kommen. Durch diese Ausbildung wird im verbleibenden Kontaktbereich ein noch erhöhter Anpress- und Kontaktdurck zwischen dem platten- oder blechförmigen Material zum einen und der Umfangsoberfläche des Einpressbolzens ge- währleistet, wodurch mögliche Intermodulationen noch besser und sicherer vermieden werden.
Die Erfindung kann in allen relevanten Bereichen eingesetzt werden, in denen elektrisch lötfähige und elektrisch nicht lötfähige Materialen miteinander verlötet werden sollen. Dies gilt insbesondere bei einer Lötverbindung bei elektrisch gut leitenden Materialien wie beispielsweise koaxialen Innenleitern mit Streifenleitern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen: eine schematische räumliche Darstellung eines platten- oder streifenförmigen Materials, welches elektrisch nicht oder schlecht lötfähig ist, und an welchem ein elektrisch gut lötfähiger Leiter elektrisch angebunden werden soll; ein Einpressbolzen, der als Basis für die Herstellung einer elektrischen gut lötfähigen Verbindung dient, und zwar in schematischer räumlicher Darstellung; eine Draufsicht auf den in Figur la gezeigten streifen- oder plattenförmigen Leiter mit in diesem eingepressten Einpressbolzen; eine entsprechende Seitendarstellung des Ausführungsbeispiels nach Figur lc; Figur 2b : eine entsprechende Seitendarstellung ähnlich zu Figur 2a, und zwar teilweise im Schnitt längs der Linie Ila-IIa in Figur lc mit einer entsprechenden Seitenansicht des Einpressbolzens;
Figur 2c : eine Schnittdarstellung längs der Linie
Ila-IIa in Figur lc unter Darstellung des Einpressbolzens im Axialschnitt;
Figur 3 : eine schematische perspektivische Darstellung eines zu Figur lb abweichenden Einpressbolzens, der ohne Rändelung an seinem Außenumfang gestaltet ist;
Figuren entsprechende Darstellung zu Figur 2a bis bis 4c 2c, jedoch für einen Einpressbolzen ohne
Rändelung an seinem Außenumfang, wie er anhand von Figur 3 gezeigt ist;
Figur 5 : eine schematische Querschnittdarstellung durch ein Presswerkzeug zur Verdeutlichung, wie der Einpressbolzen in das streifen- oder plattenförmige Material eingepresst wird;
'iguren zwei abgewandelte Ausführungsbeispiele ind 6b: eines Einpressbolzen der in Abweichung zum
Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 eine oder zwei umlaufende Nuten an seinem Außenumfang aufweist;
Figur 7 : eine Ausführungsbeispiel in Abwandlung zu Figur 5 unter Verwendung eines Einpressbolzen gemäß Figur 6a; und
Figuren 8a eine schematische Querschnittsdarstellung und 8b: sowie eine schematische Draufsicht auf ein
Anwendungsbeispiel unter Verdeutlichung, wie ein Innenleiter eines Koaxialkabels mit einem Streifenleiter unter Verwendung eines zwischengeschalteten erfindungsgemä- ßen Einpressbolzens mittels einer Lötverbindung verlötet wird.
In Figur la ist auszugsweise in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf ein elektrisch nicht lötfähiges plat- ten- oder streifenförmiges Material 1 gezeigt, welches nachfolgend kurz als Streifenleiter 1' bezeichnet wird. Dabei befasst sich die Erfindung damit, eine elektrische lötfähige Verbindung zu einem derartigen streifen- oder plattenförmigen Leiter 1 herzustellen, der aus einem nicht lötfähigen Material oder zumindest aus einem schlecht lötfähigen Material besteht oder zumindest mit einem derartigen Material überzogen und/oder beschichtet ist.
Dabei wird der Begriff "Streifenleiter" stellvertretend für alle platten- oder streifenförmigen Materialien 1 verwendet, für die eine Lötverbindung zu einem anderen gut lötfähigen Leiter hergestellt werden soll.
Dabei ist ferner in Figur lb in schematischer räumlicher Darstellung ein Einpressbolzen 5 dargestellt, wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer elektrisch gut lötfähigen Verbindung verwendet wird. In Figur lc ist dann schließlich eine Draufsicht auf das platten- oder streifenförmige Material 1 insbesondere in Form eines Streifenleiters 1' in Draufsicht wiedergegeben, und zwar mit Draufsicht auf den oben liegenden, nachfolgend noch erörterten Kopf des Einpressbolzens 5, der das platten- oder streifenförmige Material 1 durchsetzt.
In den Figuren 2a bis 2c sind Ansichten parallel zur Ebene des Streifenleiters 1' wiedergegeben, und zwar in Figur 2a in ungeschnittenem Zustand (also gemäß der Blickrichtung entsprechend dem Pfeil IIa in Figur lc) , in Figur 2c in einem Querschnitt guer zur Linie IIc-IIc in Figur lc, wobei eine entsprechende Darstellung in Figur 2b wiedergegeben ist, bei der jedoch ein den Streifenleiter 1' durchsetzender Einpressbolzen 5 in ungeschnittenem Zustand wiedergegeben ist.
Aus Figur lb ist zu ersehen, dass der Einpressbolzen 5 einen lötfähigen Bolzenkopf 7, insbesondere mit einer Stirnfläche 7' aufweist, der gegenüber dem darunter be- findlichen Bolzenkörper 9 einen verjüngten Querschnitt aufweist. Dabei geht der Bolzenkopf 7 mit seinen abgeflachten Schultern 11 in den Bolzenkörper 9 über, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Bolzenkopf 7. Dabei soll bevorzugt nicht nur die Stirnfläche 7' oder alternativ der sich daran anschließende abgeflachte Schulterbereich des Bolzenkopfes 7, sondern bevorzugt der gesamte Bolzenkopf 7 einschließlich seiner oben liegenden Stirnfläche 7' und den sich daran anschließenden abgeflachten Schultern 11 gut lötfähig sein, weil der Ein- pressbolzen 5 von Hause aus aus einem gut lötfähigen Material besteht oder zumindest in diesem Bereich mit einem gut lötfähigen Material überzogen ist. Unterhalb des Schulterbereiches 11 ist ein Presssitz 13 zwischen dem Einpressbolzen 5 und dem Streifenleiter 1' vorhanden. Der Bolzenkörper 9 weist dabei im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren lb und 2a bis 2c zumindest im Bereich seines Presssitzes 13 einen Außenumfang 9' auf, der mit einer Rändelung 15 versehen ist. Die Rändelung 15 umfasst eine Vielzahl von in axialer Längsrichtung verlaufenden und in Umfangsrichtung parallel zueinander versetzt liegenden Rippen 15a, die radial vorstehen und einen besonders festen Presssitz 13 zum umlaufenden Materialrand 101 des platten- oder streifenförmigen elektrisch nicht lötfähigen oder elektrisch schlecht lötfähigen Materials 1 sicherstellen.
Abgesehen von der in Figur lb gezeigten, in axialer Längsrichtung verlaufenden Rändelung 15 kann auch grundsätzlich jede anders geformte Rändelung verwendet werden, beispielsweise eine Rändelung die mit über kreuz verlaufenden Rippen versehen ist (Kreuz-Rändelung) oder eine Rändelung, die am Außenumfang 9' des Bolzenkörpers 9 schraubenförmig umläuft, nur mit in Teilabschnitten ausgebildeten Rippen versehen ist, etc.. Grundsätzliche Einschränkungen bezüglich bestimmter Arten und Formen einer Rändelung gibt es nicht .
Die anhand von Figur lb gezeigten Rippen 15a der Rändelung 15 weisen an ihrer dem Bolzenkopf 7 zugewandt liegenden Seite eine keilförmige oder keilähnliche Formgebung 15b auf, verjüngen sich also zunehmend. Dies erleichtert die nachfolgend noch erörterte Einpressbewegung in das Material 1.
Wie erwähnt, kommt also letztlich der lötfähige Bolzenkopf 7, der an seiner Oberseite eine lötfähige Fläche LF aufweist, im Abstand zur Ebene des platten- oder streifenförmigen Materials 1 zu liegen, und zwar auf der einen Seite la des platten- oder streifenförmigen Materials 1, auf der auch ein Materialrand 101 mehr oder weniger senkrecht zur Ebene E des platten- oder streifenförmigen Materials 1, 1' vorsteht. Dieser in der Regel umlaufende Materialrand 101 ist Stoffschlüssig mit dem platten- oder streifenförmigen Material 1, 1' verbunden und entsteht während des nachfol- gend noch erörterten Herstellungsprozesses durch Verformung eines Materialabschnittes des platten- oder streifenförmigen Materials 1, 1'. Dieser Materialrand 101 liegt also unter Vorspannung am Außenumfang 9' des Einpressbolzens 5 unter fester Vorspannung an, wodurch der gewünschte Presssitz 13 realisiert wird.
Wie nicht näher gezeigt ist, kann aber auch die Unterseite oder Basis 8 des Einpressbolzens 5 lötfähig sein (wenn beispielsweise der Einpressbolzen 5 aus einem gut lötfähi- gen Material besteht oder mit einem gut lötfähigen Material überzogen ist) oder weist zumindest an seiner Unteroder Basisseite 8 alternativ oder ergänzend zu dem lötfähigen Bolzenkopf 7 eine lötfähige, d.h. also gut lötfähige Fläche LF auf. Schließlich wird schon an dieser Stelle der Vollständigkeit halber erwähnt, dass der Einpressbolzen nicht so in dem platten- oder streifenförmigen Material 1, 1' unter Ausbildung einer Durchtrittsöffnung 14 eingearbeitet sein muss, dass seine Unter- oder Basisseite 8 mit der Unterseite lb des platten- oder streifenförmigen Materials 1, l1 fluchten muss. Vielmehr wäre es auch möglich, dass die Unter- oder Basisseite 8 über die Ebene E des platten- oder streifenförmigen Materials 1, 1' auch weiter nach unten übersteht. Dass der Einpressbolzen so- weit eingeschoben wird, dass seine Unter- oder Basisseite 8 oberhalb der Ebene E des platten- oder streifenförmigen Materials 1, 1' zu liegen kommt, in welchem der Einpressbolzen noch von dem Materialrand 101 gehalten werden kann, ist eher unerwünscht, da dann die Presskräfte zwischen Materialrand 101 und dem Außenumfang 9' des Bolzenkörpers abnehmen .
Das Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 und 4a bis 4c entspricht jenem vorhergehend erläuterten Ausführungsbeispiel, mit dem Unterschied, dass der Einpressbolzen 5 im Bereich seines Presssitzes 13 nicht mit einer Rändelung 15 versehen ist, sondern einen mehr oder weniger glatten Außenumfang 9' aufweist, wie sich insbesondere auch aus der perspektivischen Darstellung gemäß Figur 3 ergibt.
Anhand von Figur 5 wird im Nachfolgenden beschrieben, wie die Verbindung des Bolzenkörpers 9 mit dem Streifenleiter 1' hergestellt wird.
Dazu wird ein Presswerkzeug 21 mit einem oben liegenden Stempel 23 verwendet, der im gezeigten Ausführungsbeispiel zylinderförmig gestaltet ist und von einem rohrförmigen äußeren Stempel oder Niederhalter 25 umgeben ist. Unter- halb ist ferner eine rohrförmige Matrize 27 angeordnet, also eine Matrize 27 mit einer zentralen Ausnehmung 27a.
Zur Herstellung der gewünschten Verbindung werden entsprechende Materialabschnitte des platten- oder streifenförmi- gen elektrisch nicht oder schlecht leitfähigen Materials 1 beispielsweise in Form des erwähnten Streifenleiters 1' auf die Matrize aufgelegt. Der Niederhalter 25 wird dabei in die in Figur 5 gezeigte Darstellung herabgefahren, so dass das platten- oder streifenförmige Material 1, 1' zwischen der Stirn- oder Pressseite 25a des äußeren rohrför- migen Niederhalters 25 und der Press- oder Auflagefläche 27b der Matrize 27 eingeklemmt gehalten ist.
In der axial verlaufenden Zentralbohrung 25b des Niederhalters 25 wird der erwähnte Einpressbolzen 5 mit seinem etwas verjüngten Bolzenkopf 7 in Richtung Matrize 27 weisend eingefügt. Anschließend wird im Inneren 25b des rohr- förmigen Niederhalters 25 der eigentliche Stempel 23 in der Darstellung gemäß Figur 5 von oben nach unten herab- gepresst, wobei die vorlaufende Press- oder Stirnseite 23a des Stempels 23 auf der Unter- oder Bodenseite 8 des Einpressbolzens 5 aufliegt und den Einpressbolzen 5 mit hohen Presskräften in das noch geschlossene Material 1, 1' ein- presst. Bei Anwendung entsprechend hoher Drücke reißt dann das Material 1, 1' auf, wobei der Einpressbolzen 5 durch den Stempel 23 weiter bis in seine in Figur 5 gezeigte Endlage vorbewegt wird, bei der die Stempelbewegung dann gestoppt wird.
Während des Einpressvorganges und des Aufreißens des Streifenleiter-Materials bildet sich durch die hohen Presskräfte im Zusammenspiel mit der zylindrischen Innen- wandung 27a in der Ausnehmung 27a der Matrize 27 ein umlaufender Materialrand 101, der bei der fortlaufenden Einpressbewegung des Einpressbolzens bis in seine in Figur 5 gezeigte Endstellung zunehmend mehr geweitet wird. Um ein kraterförmiges Aufreißen des mit dem Bolzenkörper 9, d.h. dem Außenumfang 9' des Einpressbolzens 5 wechselwirkenden Materialrand 101 zu vermeiden, wird bevorzugt vor dem Einpressen des Einpressbolzens eine entsprechende Zentrieröffnung oder Zentrierbohrung an der Stelle in das platten- oder streifenförmige Material 1, 1' eingebracht, an der der Einpressbolzen 5 eingepresst werden soll. Dabei soll die Öffnung in dem platten- oder streifenförmigen Material 1, 1' bevorzugt einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als der gegebenenfalls vorlaufende bevorzugt flach ausgebildete Kopf 7. Mit anderen Worten soll der Einpressbolzen so ausgebildet sein, dass er bereits in einem Durchmesserbereich mit einer konischen oder schul- terförmig abfallenden Flanke 11 in die vorgestanzte oder voreingebrachte Öffnung im Material 1, 1' eingreift. Von daher sind alle Abschnitte, bei denen der Einpressbolzen 5 von einem kleineren Durchmesser zu einem größeren Durchmesser übergeht, vorzugsweise in Einpressrichtung R (Figur 5) konisch, d.h. im Schnitt keilförmig gestaltet. Auch die beginnende Rändelung weist in Einpressrichtung R konische Anfangsflanken 15b auf, die dann in die entsprechenden gegebenenfalls auch noch leicht konisch erweiternden Restabschnitt der Rippen 15a der Rändelung 15 übergehen.
Insbesondere dann, wenn im Bereich des Presssitzes 13 der Bolzenkörper 9 mit der umlaufenden Rändelung 15 versehen ist, ergibt sich ein besonders fester und intensiver, eine gute elektrische Verbindung erzeugender Presssitz zwischen dem Bolzenkörper 9 und dem elektrisch nicht leitfähigen Material 1.
Um also die Verformung des Materials 1, 1' zu verbessern und eine ausgerissene Kraterbildung im Bereich des umge- legten Materialrandes 101 zu vermeiden, wird an der betreffenden Stelle, an der der Bolzenkörper 9 in das Material 1, 1' eingepresst wird, das Material zuvor vorgelocht, wobei die Größe dieser Vorlochung materialabhängig optimiert werden kann. Die Flächen des Bolzenkörpers 9 sind dabei zumindest in Axialrichtung abschnittsweise konisch oder leicht konisch, insbesondere durch die Ausbildung der erwähnten Schultern 11 und/oder der Rippen 15a.
Die verwendeten Materialien für das Material 1, 1' sowie für den Bolzenkörper 9 können selbsthemmend sein oder zumindest eine selbsthemmende Oberfläche aufweisen. Der Bolzenkörper kann aus Messing bestehen, verzinnt sein oder beispielsweise versilbert etc..
Sofern das platten- oder streifenförmige Material 1 vor dem Einbringen des Einpressbolzens 5 noch erwärmt wird, kann bei der nachfolgenden Kühlung noch ein zusätzlicher Schrumpfeffekt im Material 1, 1' dazu beitragen, dass der umgelegte Materialrand 101 mit noch höherer Presswirkung am Außenumfang des Bolzenkörpers 9 im Bereich seines Presssitzes 13 anliegt. Ebenso könnte alternativ oder zusätzlich vor dem Einbringen des Einpressbolzens der Ein- pressbolzen 5 abgekühlt werden, so dass der Presssitz nach dem Einbringen des Einpressbolzens 5 in das Material 1, 1' dadurch verbessert wird, dass das Material des Einpressbolzens 5 durch den Ausdehnungsprozess des Einpressbolzens ebenfalls verbessert wird.
Anhand von Figuren 6a und 6b sind zwei Abwandlungen für den Einpressbolzen 5 gezeigt.
Bei der Variante gemäß Figur 6a ist im Bereich des Press- sitzes 13, also am Außenumfang 9' des Bolzenkörpers 9 eine umlaufenden Nut 55a eingebracht, die beispielsweise im axialen Vertikalschnitt eine konkave Formgebung aufweisen kann. So kann aber auch ein davon abweichender Querschnitt verwendet sein, beispielsweise eine U-förmiger Querschnitt mit zur Bodenfläche der Nut senkrecht oder schräg verlaufenden Nutwänden etc.. Bei der Variante gemäß Figur 6b sind zwei derartige umlaufende Nuten 55a und 55b im Axialversatz zueinander im Bereich des Presssitzes 13 am Außenumfang 9' des Einpresskörpers 9 vorgesehen. Dies hat zur Folge, dass - wie anhand von Figur 7 in Abweichung zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 angedeutet ist - dass während des Einpressvorganges des Einpressbolzens in das Material 1, 1' während des Aufbringens der hohen Presskräfte durch die stattfindende Verformung ein gewisser Teil des Materials 1, 1' in diese eine oder beiden nutför- migen Vertiefungen oder Ausnehmungen 55a bzw. 55b hineinfließen können und damit nicht nur ein stabiler und fester Verpresssitz und somit nicht nur eine kraftschlüssige, sondern vor allem auch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Material 1, 1' und dem Einpressbolzen 5 hergestellt werden kann. Dadurch wird in dem verbleibenden Verpressungsbereich zwischen Außenumfang 9' des Bolzens 5· und der Innenwandung 101' noch höhere Presskräfte im Rahmen deies Presssitzes 13 erzielt, wodurch auch auf der Oberseite la wie aber auch auf der Unterseite lb ein besserer elektrisch-galvanischer Übergang zum Einpressbolzen 5 erzeugt wird. Hierdurch wird das Risiko des Auftretens von unerwünschten Intermodulationen weiter verringert.
Anhand von Figur 8a ist nur der Vollständigkeit halber im Querschnitt und in Figur 8b in entsprechender Draufsicht schematisch gezeigt, wie beispielsweise vor einem im Querschnitt ausschnittsweise wiedergegebenen Blech, beispielsweise einem Reflektor 31 in einer Mobilfunkantenne für eine Basisstation an einem Winkelträger 33 beispielsweise in Form einer Anlötlasche ein Koaxialkabel 34 gehalten und verankert ist, wobei der Isoliermantel 35 des Koaxialkabels 34 am Ende entsprechend entfernt ist, so dass der darunter frei liegende Außenleiter 37 beispielsweise mit dem elektrisch gut leitfähigen Winkelträger 33 und darüber elektrisch gut leitfähig mit dem Reflektorblech 31 verbunden ist.
Über die Stirnseite des Endes des Außenleiters 37 und des darunter zwischen Außen- und Innenleiter befindlichen Di- elektrikums 38 steht dann der Innenleiter 39 stirnseitig über das so abgesetzte Ende des Koaxialkabels über, der dann beispielsweise in Parallellage zu dem platten- oder streifenförmigen Material 1, insbesondere in Form eines Streifenleiters 1' zu liegen kommt und an seinem freien Ende an einem quer zum Material 1 oder Streiferleiter 1' vorstehenden elektrisch gut lötfähigen Einpressbolzen 5 an dessen Bolzenkopf 7 angelötet sein kann, beispielsweise unter Anlage nicht auf der KopfOberseite 7, sondern im Bereich des ebenfalls gut lötfähigen Schulterabschnittes 11.
Dieses Ausführungsbeispiel zeigt auch, dass nicht nur die zuoberst liegende ebene Fläche des Bolzenkopfes 7, sondern auch der sich daran anschließende Schulterbereich 11 des Einpressbolzens 5 von hause aus mit einer gut lötfähigen Fläche LF ausgestattet oder überzogen sein kann, um eine elektrische Leitung nicht nur an der zuoberst liegenden Stirnfläche 7' des Bolzenkopfes 7, sondern auch gegebenenfalls in seinem Schulterbereich 11 gut anlöten zu können. Im Rahmen der Erfindung können unterschiedlichste streifen- oder plattenförmige Leiter 1, 1' verwendet werden. Auch der Dickenbereich dieser streifen- oder plattenförmi- gen Leiter 1, 1' kann in weiten Bereichen unterschiedlich gewählt werden, so lange eine entsprechende Verarbeitung im Rahmen der Erfindung möglich ist. Insbesondere kann der Einpressbolzen 13 bei Leitern 1 verwendet werden, die eine Dicke aufweisen, die bis 5 mm, 6 mm, 8 mm, 9 mm oder sogar 10 mm reicht. Platten mit einem Dickenbereich unter 4 mm, insbesondere unter 3 mm, 2 mm sind ebenfalls möglich.
Die Erfindung kann aber ebenso bei sehr dünnen, blech- förmigen Leitern und Platten verwendet werden, beispiels- weise bei Platten in Form von Blechen, die eine Dicke von 0,4 mm und mehr aufweisen, insbesondere eine Dicke von zumindest 0,5 mm, 0,6 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm oder 1 mm aufweisen. Somit lässt sich die Erfindung vor allem auch in Bereichen von nicht nur 0,4 mm, sondern insbesondere von etwa 1 mm bis 2 mm Platten- oder Blechdicke optimal umsetzen. Dabei kommen alle elektrisch leitfähigen platten- oder streifenleiterförmigen Platten oder Bleche in Betracht, die beispielsweise in einem Walzverfahren hergestellt sind, die als Druckgussteil hergestellt sind, die aus einem Strangpressteil bestehen oder die durch andere Bearbeitungsschritte einschließlich Sägen, Stanzen und Verformen hergestellt sind. Einschränkungen bestehen insoweit nicht. Der Einpressbolzen kann aus allen geeigneten Materialien bestehen. Insbesondere eignen sich hierfür Materialien wie Messing, Kupfer, Bronze.
Aus der Beschreibung und den Zeichnungen geht also hervor, dass der Einpressbolzen 5 einen Bolzenkopf 7 aufweist, der einen deutlich kleineren Durchmesser aufweist als der umlaufende Mantel, also einen kleineren Durchmesser aufweist als die umlaufende Oberfläche des Bolzenkörpers 9. Dabei kann der umlaufende Mantel oder die umlaufende Oberfläche des Bolzenkörpers 9 glatt oder mit einer Rändelung versehen sein, die dann noch weiter radial über den Durchmesser des Bolzenkopfs 7 übersteht. Hierdurch wird ein bevorzugt kontinuierlicher Übergang vom Bolzenkopf 7 über zunehmend breiter werdende, flankenförmige Schultern 11 in den eigentlichen Bolzenkörper 9 realisiert. Dadurch wird es möglich, dass das entsprechende Plattenmaterial beim Durchdringen des Einpressbolzens 5 durch die echselwir- kung mit der zunehmend breiter werdenden und flankenförmig ausgestalteten Schulter verformt wird, und zwar unter Ausbildung eines quer zum Plattenmaterial überstehenden Materialrandes 101. Der umgebördelte Materialrand 101 (das heißt der umgebördelte Materialrand 101 in seiner gesamten Höhe einschließlich der Dicke des platten- oder streifenförmigen Materials 1, l1) kann dabei eine Höhe aufweisen, die größer ist als das 1,1-, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 1,9-, 2,0-, 2,1-, 2,2-, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6- , 2,7-, 2,8-, 2,9-, 3, 0-fache der Dicke des platten- oder streifenförmigen Materials 1, 1'. Mit anderen Worten ist eine Ausgestaltung in der Regel günstig und ausreichend, wenn die Gesamthöhe des umgebördelten Materialrandes 101 (einschließlich der Stärke des platten- und streifenförmigen Materials) nicht größer ist als das 3,0-, 2,9-, 2,8-, 2,7-, 2,6-, 2,5-, 2,4-, 2,3-, 2,2-, 2,1-, 2,0-, 1,9-, 1,8- , 1,7-, 1,6-, 1,5-fache der Stärke des platten-, bzw. streifenförmigen Materials 1, 1'.
Der Einpressbolzen 5 kann ebenfalls in weiten Bereichen mit unterschiedlichen Bemaßungen ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist der Einpressbolzen 5 so dimensioniert, dass der Durchmesser im Bereich seines Bolzenkörpers 9 beispielsweise zwischen 1,5 mm bis 7 mm liegt, vorzugsweise einen Durchmesser aufweist, der größer ist als 2,0 mm, 2,5 mm, 3,0 mm, 3,25 mm, 3,5 mm, 3,75 mm, 4,0 mm, 4,25 mm, 4,5 mm, 4,75 mm oder größer ist als 5,0 mm. Ferner ist es für viele Anwendungsfälle ausreichend, wenn der Außendurchmesser des Bolzenkörpers 9 nicht größer ist als 8,0 mm, insbesondere kleiner ist als 7,5 mm, 7,0 mm, 6,5 mm, 5,0 mm, 4,75 mm, 4,5 mm, 4,25 mm, 4,0 mm, 3,75 mm, 3,5 mm und insbesondere kleiner als 3,0 mm.
Die axiale Länge oder Höhe des Einpressbolzens 5 kann ebenfalls in weiten Bereichen unterschiedlich gewählt werden. Bevorzugt beträgt die axiale Länge des Einpressbolzens 5 ein Maß, das zumindest der 1,5-fachen Dicke des platten- oder streifenförmigen Materials 1, 1' entspricht. Vorzugsweise ist die axiale Höhe des Einpressbolzens 5 zumindest 2-, 3-, 4-, 4,5- oder ungefähr 5-fach so groß wie die Dicke des platten- oder streifenförmigen Materials 1, 1'. Andererseits ist es in der Regel ausreichend, wenn die axiale Länge oder Höhe des Einpressbolzens 5 nicht größer ist als die 10-fache Dicke des platten- oder streifenförmigen Materials 1, 1', insbesondere nicht höher ist als die 9-, 7-, 6- oder 6,5-fache Dicke des platten- oder streifenförmigen Materials 1, 1'.
Auch das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Bolzenkörpers 9 (im Bereich seines Presssitzes) und dem Durchmesser des Bolzenkopfes 7 kann ebenfalls unterschiedlich gewählt werden. In vielen Fällen ist es ausreichend, wenn der maximale Durchmesser des im platten- oder streifenförmigen Material 1, 1' eingepressten Teils des Bolzenkörpers 9 um mindestens 10%, vorzugsweise um zumindest 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 110%, 120%, 130%, 140% oder sogar um 150% größer ist als der Durchmesser des Bolzenkopfes 7. Umgekehrt ist es in der Regel ausreichend, wenn der maximale Durchmesser des Bolzenkörpers 9 im Bereich seines Presssitzes um weniger als 200% größer ist als der Durchmesser des Bolzenkopfes 7, insbesondere also um weniger als 180%, 160%, 150%, 140%, 130%, 120%, 110%, 100%, 90% oder weniger als 80%. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Bolzenkörpers 9 ungefähr um 75% bis 90% größer als der Durchmesser des Bolzenkopfes 7.

Claims

Patentansprüche : 1. Elektrische Anschlusseinrichtung an einem platten- oder streifenförmigen Material (1, 1'), welches nicht oder schlecht lötfähig ist oder mit einer nicht oder schlecht lötfähigen Oberfläche versehen ist, mit folgenden Merkmalen
- in das platten- oder streifenförmige Material (1, 1') ist ein Einpressbolzen (5) eingepresst,
der Einpressbolzen (5) weist einen Außenumfangsbereich (9') auf, der mit dem platten- oder streifenförmigen Material (1, 1') unter Ausbildung eines Presssitzes (13) verpresst ist,
- der Einpressbolzen (5) besteht aus einem gut lötfähigen Material oder ist zumindest abschnittsweise mit einem gut lötfähigen Material unter Ausbildung einer Lötfläche (LF) überzogen,
gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
- der Einpressbolzen (5) weist einen Bolzenkopf (7) auf, der gegenüber dem darunter befindlichen Bolzenkörper (9) einen verjüngten Querschnitt derart aufweist, dass der Bolzenkopf (7) über eine konisch oder schulterför- mig abfallende Flanke (11) in den Bolzenkörper (9) mit einem Außenumfang (9') mit größerem Durchmesser als der Bolzenkopf (7) übergeht,
- der Außenumfang (9') des Bolzenkörpers (9) ist glatt gestaltet oder mit einer Rändelung (15) versehen, - das platten- oder streifenförmige Material (1, 1') ist im Bereich der Durchdringung durch den Einpressbolzen (5) mit einem ungebördelten Materialrand (101) versehen, und
- innerhalb des Materialrandes (101) ist der Einpressbolzen (5) mit einem Umfangsbereich seines Bolzenkörpers (9) unter Ausbildung eines Presssitzes verpresst.
2. Anschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Einpressbolzen (5) in Axialrichtung die Höhe des Materialrandes (101) des platten- oder streifenförmigen Materials (1, 1') überragt.
3. Anschlusseinrichtung nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einpressbolzen (5) auf der einen
Seite (la) des platten- oder streifenförmigen Materials (1, 1'), auf welcher der Materialrand (101) ausgebildet ist, einen lötfähigen Bolzenkopf (7) und/oder eine lötfähige Fläche (LF) und/oder auf der anderen Seite (lb) des platten- oder streifenförmigen Materials (1, 1') eine Basisseite (8) mit einer lötfähigen Anschlussfläche (LF) aufweist .
4. Anschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einpressbolzen (5) in
Richtung des vorstehenden Materialrandes (101) zumindest abschnittsweise konisch oder leicht konisch zulaufend ausgebildet ist, derart, dass der Einpressbolzen (5) vom Bereich mit einem geringeren Durchmesser zu seinem Press- sitz (13) hin in einem Bereich mit demgegenüber größeren Durchmesser übergeht.
5. Anschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die am Außenumfang (9') des Bolzenkörpers (9) des Einpressbolzens (5) ausgebildete Rändelung (15) in Umfangsrichtung versetzt liegende Rippen (15a) umfasst.
6. Anschlusseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (15a) der Rändelung (15) parallel zur Axialrichtung des Einpressbolzens (5) oder in winkeliger Ausrichtung verlaufen oder in einer Kreuz-Rände- lung ausgebildet sind.
7. Anschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einpressbolzen (5) auch im Bereich seines Presssitzes (13) zumindest leicht konisch ausgebildet ist, insbesondere zumindest leicht keilförmig ausgebildete Rippen (15a) und insbesondere in eine Pressrichtung keilförmig vorlaufende Flanken (15') aufweist, die an den Rippen (15a) ausgebildet sind.
8. Anschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzenkörper (9) im Bereich seines Presssitzes (13) rändelfrei gestaltet ist, insbesondere mit einer umstrukturierten Oberfläche.
9. Anschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einpressbolzen (5) insgesamt mit einer elektrisch gut leitfähigen Oberfläche versehen ist, insbesondere verzinnt oder versilbert ist.
10. Anschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einpressbolzen (5) aus Messing, Kupfer und/oder Bronze besteht oder diese Materialien umfasst.
11. Anschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis
10, dadurch gekennzeichnet, dass der lötfähige Bolzenkopf
(7) über die Ebene (E) des platten- oder streifenförmigen Materials (1, l1) übersteht, insbesondere über den Mate- rialrand (101) axial übersteht.
12. Anschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis
11, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite oder Basis
(8) des Einpressbolzens (5) in der gleichen Ebene wie die Unterseite (lb) des platten- oder streifenf rmigen Materials (1, 1') liegt.
13. Anschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite oder Basis (8) des Einpressbolzens (5) oberhalb oder unterhalb der durch die Unterseite (lb) des platten- oder streifenförmigen Materials (1, 1') gebildeten Ebene liegt.
14. Anschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang (9) des
Einpressbolzens (5) insbesondere im Bereich seines Presssitzes (13) · zumindest eine oder zwei umlaufende nutförmige Vertiefungen (55a, 55b) ausgebildet sind.
15. Anschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdicke des platten- oder streifenförmigen Materials (1, 1') größer oder gleich 0,5 mm und insbesondere kleiner als 10 mm ist, insbesondere größer als 0,5 mm, 0,6 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm oder 1 mm und insbesondere kleiner als 9 mm, 8 mm, 7 mm, 6 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm und insbesondere 2 mm ist.
16. Anschlusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Bolzenkörper (9) im Bereich seines Presssitzes um zumindest 10%, vorzugsweise um zumindest 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 110%, 120%, 130%, 140% oder sogar um 150% größer ist als der Durchmesser des Bolzenkopfes (7) und/oder der maximale Durchmesser des Bolzenkörpers (9) im Bereich seines Presssitzes um weniger als 200% größer ist als der Durchmesser des Bolzenkopfes (7), insbesondere um weniger als 180%, 160%, 150%, 140%, 130%, 120%, 110%, 100%, 90% oder vorzugsweise um weniger als 80%.
17. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Anschlussverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit folgenden Merkmalen:
ein Einpressbolzen (5) wird in ein platten- oder streifenförmiges Material (1, 1') mittels eines Presswerkzeuges eingepresst, bis der Einpressbolzen (5) das platten- oder streifenförmige Material (1, 1') durchdringt,
der verwendete Einpressbolzen (5) besteht aus einem gut lötfähigen Material oder ist zumindest abschnittsweise mit einem gut lötfähigen Material unter Ausbildung einer Lötfläche (LF) überzogen,
gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: es wird ein Einpressbolzen (5) verwendet, der einen Bolzenkopf (7) aufweist, der gegenüber dem darunter befindlichen Bolzenkörper (9) einen verjüngten Querschnitt derart aufweist, dass der Bolzenkopf (7) über eine konisch oder schulterförmig abfallende Flanke (11) in den Bolzenkörper (9) mit einem Außenumfang (9') mit größerem Durchmesser als der Bolzenkopf (7) übergeht, wobei der Außenumfang (9') des Bolzenkörpers (9) glatt gestaltet oder mit einer Rändelung (15) versehen ist, während des Einpressens des Einpressbolzens (5) in das platten- oder streifenförmige Material (1, 1') wird während der Durchdringung des platten- oder streifenförmigen Materials (1, l1) durch den Einpressbolzen (5) ein zum platten- oder streifenförmigen Material (1, 1') gehörender und darüber überstehender Materialrand (101) durch Verformung gebildet, in welchen der Einpressbolzen (5) unter Ausbildung eines Presssitzes (13) im Bereich seines Außenumfangs (9') eingepresst gehalten wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einpressen des Einpressbolzens (5) eine entsprechende Zentrieröffnung in das platten- oder streifen- förmige Material (1, 1') eingebracht wird, in welches der Einpressbolzen (5) mit seiner zentralen Achslinie fluchtend eingepresst wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn- zeichnet, dass vor oder während des Einpressens des Einpressbolzens (5) das platten- oder streifenförmige Material (101) erwärmt wird, wodurch beim Abkühlen ein Schrumpfvorgang und dadurch eine Erhöhung der Presskräfte im Bereich des Presssitzes (13) erzielbar ist und/oder dass vor oder während des Einpressens des Einpressbolzens (5) der Einpressbolzen (5) gekühlt wird, wodurch beim Erwärmen des Einpressbolzens (5) ein Ausdehnungsvorgang und dadurch eine Erhöhung der Presskräfte im Bereich des Presssitzes (13) erzielbar ist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einpressbolzen (5) verwendet wird, der in Einpressrichtung (R) zumindest abschnitts- weise konische oder winkelförmige Flanken oder Schultern (11) aufweist, worüber der Einpressbolzen (5) von einem vorlaufenden Abschnitt mit geringem Durchmesser zu einem nachlaufenden Abschnitt unter Ausbildung eines größeren Durchmessers übergeht.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet., dass der Einpressbolzen (5) so weit in das platten- oder streifenförmige Material (1, 1') eingepresst wird, dass seine Unterseite oder Basis (8) zumindest näherungsweise mit der Unterseite (lb) des platten- oder streifenförmigen Materials (1, 1') fluchtet.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Einpressbolzen (5) so weit in das platten- oder streifenförmige Material (1, 1') eingepresst wird, dass seine Unterseite oder Basis (8) oberhalb oder unterhalb der durch die Unterseite (lb) gebildeten Ebene an dem platten- oder streifenförmigen Material (1, 1') zu liegen kommt.
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