EP2795729B1 - Electrical connection device for producing a solder connection and method for the production thereof - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Anschlusseinrichtung zur Herstellung einer Lötverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung nach Anspruch 17.The invention relates to an electrical connection device for producing a solder joint according to the preamble of
Lötverbindungen gehören auf dem Gebiet der elektrischen und elektronischen Gerätetechnik mit zu den häufigsten Verbindungsarten.Solder joints are among the most common types of connection in the field of electrical and electronic equipment technology.
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 Metallblechen oder Metallstreifen etc. gehören.However, there are also applications in which, for example, 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. For this purpose, for example, strip conductors, as may be provided on a plate-shaped substrate, or generally plate-shaped conductors in the form of metal sheets or metal strips, etc. belong.
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.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.
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.Non-solderable strip conductors are often used in the form of thin-walled sheets, which can be mounted, for example, on dielectric substrate. In contrast, 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. At such a strip conductor then, for example, 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.
Insoweit wird nur beispielsweise auf die
Genauso sind auch galvanische Kontaktierungen bekannt, bei denen z.B. zwei Leiterplatten oder Leiterbahnen miteinander verschraubt sind.Just as galvanic contacts are known in which, for example, two printed circuit boards or printed conductors are screwed together.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befestigung eines Einsatzstückes in einem Plattenmaterial ist beispielsweise aus der
Eine insoweit vergleichbare Lösung ist auch aus der
Die Verankerung eines zweistufigen Steckelementes mit abgestuft angeordneter Außenrändelung und einer entsprechend abgestuften Ausnehmung eines Wandabschnittes einer Gehäusewand ist aus der
Bei der aus der
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 intermodulationsstabile und intermodulations-freie elektrische Verbindungen realisierbar sind.In contrast, it is an object of the present invention to provide a way to produce a good electrical connection between solderable and not solderable or poorly solderable materials, in a simple and inexpensive manner feasible. In particular, it must be ensured that intermodulation-stable and intermodulation-free electrical connections can be implemented.
Die
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.The object is achieved with respect to a connection device by the features specified in
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.It must be described as extremely surprising that in the context of the invention by comparatively simple measures an optimal electrical connection between solderable and non-solderable materials can be made.
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.According to the invention this is achieved by using so-called. Press-in, which consist of a solderable material and are pressed into strip or plate-shaped materials that are not themselves solderable or extremely poorly solderable.
Diese Einpressbolzen weisen eine stempelförmige Anschlussseite auf, auf der eine Lötverbindung hergestellt werden kann. Dabei werden die Einpressbolzen nach Art eines Stempels 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 Anlötstelle zur Verfügung steht.These press-fit bolts have a stamp-shaped connection side on which a solder connection can be made. In this case, the press-in bolts are pressed in the manner of a punch through a plate-shaped non-solderable material, whereby the non-solderable material is pierced in particular as strip conductor material, which receives a broken circumferential edge material in the penetration of the press-fit pin. With this edge of the material, a base peripheral area 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 a soldering point.
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.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 nicht 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.
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.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.
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.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.
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.The formation of a clean circumferential material portion which is bent during the press-fitting of Einpressbolzens and rests on the outer periphery of Einpressbolzens, is realized in that preferably at the relevant point of the strip or plate-shaped material, a bore or punching is first introduced, which is the center for pressing of Einpressbolzens forms.
Der umgebördelte Materialrand, der beim Einpressen des Einpressbolzens entsteht und über die Dicke des plattenförmigen 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 Druck- oder Zugkräften leichter verkippen könnte. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird also auch die Langzeitstabilität bei radialen Zug- oder Druckbelastungen deutlich verbessert.The flanged edge of the material, which is formed during the pressing of the press-in and protrudes beyond the thickness of the plate-shaped material, at the same time 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. In the case of thin sheets, otherwise the penetration in the plate material would be critical since the pin could otherwise tilt more easily if pressure or tensile forces are applied laterally. The solution according to the invention therefore also significantly improves the long-term stability under radial tensile or compressive loads.
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.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.
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.Even existing oxide layers on the surface of the non-solderable material are ultimately not a hindrance, as by the pressing of the Einpressbolzens and by the material deformation of the non-solderable material is accompanied by a self-cleaning effect and especially knurled Einpressbolzen this knurling even better notched into the non-solderable material and cuts.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, dass der Einpressbolzen in Umfangsrichtung 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 gewährleistet, wodurch mögliche Intermodulationen noch besser und sicherer vermieden werden.In one embodiment of the invention, it is also possible that the press-in pin is provided in the circumferential direction with at least one circumferential recess or groove, which may be formed 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 injection bolt is ensured, which avoids possible intermodulation even better and safer.
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.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.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
- Figur 1a :
- 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;
- Figur 1b :
- ein Einpressbolzen, der als Basis für die Herstellung einer elektrischen gut lötfähigen Verbindung dient, und zwar in schematischer räumlicher Darstellung;
- Figur 1c :
- eine Draufsicht auf den in Figur la gezeigten streifen- oder plattenförmigen Leiter mit in diesem eingepressten Einpressbolzen;
- Figur 2a :
- eine entsprechende Seitendarstellung des Ausführungsbeispiels nach
Figur 1c ; - Figur 2b :
- eine entsprechende Seitendarstellung ähnlich zu
Figur 2a , und zwar teilweise im Schnitt längs der Linie IIa-IIa inFigur 1c mit einer entsprechenden Seitenansicht des Einpressbolzens; - Figur 2c :
- eine Schnittdarstellung längs der Linie IIa-IIa in
Figur 1c unter Darstellung des Einpressbolzens im Axialschnitt; - Figur 3 :
- eine schematische perspektivische Darstellung eines zu
Figur 1b abweichenden Einpressbolzens, der ohne Rändelung an seinem Außenumfang gestaltet ist; - Figuren 4a bis 4c :
- entsprechende Darstellung zu
Figur 2a bis 2c , jedoch für einen Einpressbolzen ohne Rändelung an seinem Außenumfang, wie er anhand vonFigur 3 gezeigt ist; - Figur 5 :
- eine schematische Querschnittdarstellung durch ein Presswerkzeug zur Verdeutlichung, wie der Einpressbolzen in das streifen- oder plattenförmige Material eingepresst wird;
- Figuren 6a und 6b:
- zwei abgewandelte Ausführungsbeispiele 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 gemäßFigur 6a ; und - Figuren 8a und 8b:
- eine schematische Querschnittsdarstellung sowie eine schematische Draufsicht auf ein Anwendungsbeispiel unter Verdeutlichung, wie ein Innenleiter eines Koaxialkabels mit einem Streifenleiter unter Verwendung eines zwischengeschalteten erfindungsgemäßen Einpressbolzens mittels einer Lötverbindung verlötet wird.
- FIG. 1a
- a schematic spatial representation of a plate-shaped or strip-shaped material which is not electrically or poorly solderable, and to which an electrically good solderable conductor to be electrically connected;
- FIG. 1b
- a press-fit bolt, which serves as the basis for the production of a good electrical solderable connection, in a schematic spatial representation;
- FIG. 1c:
- a plan view of the strip or plate-shaped conductor shown in Figure la with in this pressed-Einpressbolzen;
- FIG. 2a:
- a corresponding page representation of the embodiment according to
Figure 1c ; - FIG. 2b:
- a similar page presentation similar to
FIG. 2a , partly in section along the line IIa-IIa inFigure 1c with a corresponding side view of the press-in pin; - FIG. 2c:
- a sectional view taken along the line IIa-IIa in
Figure 1c showing the press-in pin in axial section; - FIG. 3:
- a schematic perspective view of an
FIG. 1b deviating press-in pin, which is designed without knurling on its outer circumference; - FIGS. 4a to 4c:
- corresponding representation too
FIGS. 2a to 2c , but for a press-in pin without knurling on its outer circumference, as it is based onFIG. 3 is shown; - FIG. 5:
- 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;
- FIGS. 6a and 6b:
- two modified embodiments of a press-in of the in accordance with the embodiment according to
FIG. 3 has one or two circumferential grooves on its outer periphery; - FIG. 7:
- an embodiment in modification to
FIG. 5 using a press-in bolt according toFIG. 6a ; and - FIGS. 8a and 8b:
- a schematic cross-sectional view and a schematic plan view of an application example illustrating how an inner conductor of a coaxial cable is soldered to a strip conductor using an intermediate Einpressbolzens invention by means of a solder joint.
In
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.The term "strip conductor" is used to represent all plate or strip-shaped
Dabei ist ferner in
In den
Aus
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
Abgesehen von der in
Die anhand von
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 1a 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 nachfolgend 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.As mentioned, so ultimately comes the
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 lötfähigen Material besteht oder mit einem gut lötfähigen Material überzogen ist) oder weist zumindest an seiner Unter- oder 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 1b des platten- oder streifenförmigen Materials 1, 1' 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 soweit 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.As not shown in detail, but also the bottom or
Das Ausführungsbeispiel gemäß den
Anhand von
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. Unterhalb ist ferner eine rohrförmige Matrize 27 angeordnet, also eine Matrize 27 mit einer zentralen Ausnehmung 27a.For this purpose, a
Zur Herstellung der gewünschten Verbindung werden entsprechende Materialabschnitte des platten- oder streifenförmigen 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
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 rohrförmigen Niederhalters 25 der eigentliche Stempel 23 in der Darstellung gemäß
Während des Einpressvorganges und des Aufreißens des Streifenleiter-Materials bildet sich durch die hohen Presskräfte im Zusammenspiel mit der zylindrischen Innenwandung 27a in der Ausnehmung 27a der Matrize 27 ein umlaufender Materialrand 101, der bei der fortlaufenden Einpressbewegung des Einpressbolzens bis in seine in
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 schulterförmig 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 (
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.In particular, when in the region of the
Um also die Verformung des Materials 1, 1' zu verbessern und eine ausgerissene Kraterbildung im Bereich des umgelegten 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.Thus, in order to improve the deformation of the
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..The materials used for the
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 Einpressbolzen 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.If the plate-like or strip-shaped
Anhand von
Bei der Variante gemäß
Anhand von
Über die Stirnseite des Endes des Außenleiters 37 und des darunter zwischen Außen- und Innenleiter befindlichen Dielektrikums 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.About the end face of the end of the
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.This embodiment also shows that not only the uppermost flat surface of the
Im Rahmen der Erfindung können unterschiedlichste streifen- oder plattenförmige Leiter 1, 1' verwendet werden. Auch der Dickenbereich dieser streifen- oder plattenförmigen 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.In the context of the invention, a wide variety of strip or plate-shaped
Die Erfindung kann aber ebenso bei sehr dünnen, blechförmigen Leitern und Platten verwendet werden, beispielsweise 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.However, the invention can also be used with very thin, sheet-like conductors and plates, for example in the form of sheets in the form of sheets, which have 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. Thus, 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. In this case, all electrically conductive plate or strip conductor-shaped plates or sheets into consideration, which are for example produced in a rolling process, which are made as a die-cast part, which consist of an extrusion or which are made by other processing steps including sawing, punching and deformation. There are no restrictions in this respect.
Der Einpressbolzen kann aus allen geeigneten Materialien bestehen. Insbesondere eignen sich hierfür Materialien wie Messing, Kupfer, Bronze.The press-fit bolt can consist of all suitable materials. In particular, materials such as brass, copper, bronze are suitable for this purpose.
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 Wechselwirkung 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, 1') 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'.It therefore appears from the description and the drawings that the press-in
Der Einpressbolzen 5 kann ebenfalls in weiten Bereichen mit unterschiedlichen Bemaßungen ausgebildet sein.The press-in
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.Preferably, the press-in
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'.The axial length or height of
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.The ratio between the diameter of the bolt body 9 (in the region of its interference fit) and the diameter of the
Claims (22)
- Electrical connection device on a plate-shaped or strip-shaped material (1, 1') which is non-solderable or poorly solderable or is provided with a non-solderable or poorly solderable surface, having the following features:- a press-in bolt (5) is pressed into the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1'),- the press-in bolt (5) has an external circumferential region (9') which is compressed with the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1') to form a press fit (13),- the press-in bolt (5) consists of an easily solderable material or is covered at least in portions with an easily solderable material to form a soldering area (LF),characterised by the following further features:- the press-in bolt (5) comprises a bolt head (7) which has a tapered cross-section by comparison with the bolt body (9) located below it, in such a way that the bolt head (7) transitions, via a flank (11) which descends conically or in a shoulder shape, into the bolt body (9) having an outer circumference (9') of a larger diameter than the bolt head (7),- the outer circumference (9') of the bolt body (9) is made smooth or provided with a knurling (15),- the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1') is provided with a bordered material rim (101) in the region of the penetration by the press-in bolt (5), and- inside the material rim (101), a circumferential region of the bolt body (9) of the press-in bolt (5) is compressed to form a press fit.
- Connection device according to claim 1, characterised in that the press-in bolt (5) projects beyond the height of the material rim (101) of the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1') in the axial direction.
- Connection device according to either claim 1 or claim 2, characterised in that the press-in bolt (5) comprises a solderable bolt head (7) and/or a solderable area (LF) on one side (1a), on which the material rim (101) is formed, of the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1'), and comprises a base face (8) having a solderable connection area (LF) on the other side (1 b) of the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1').
- Connection device according to any one of claims 1 to 3, characterised in that the press-in bolt (5) is formed, at least in sections, conically or slightly conically convergent towards the projecting material rim (101), in such a way that the press-in bolt (5) transitions from the region having a smaller diameter towards its press fit (13) in a region having a comparatively larger diameter.
- Connection device according to any one of claims 1 to 4, characterised in that the knurling (15) formed on the outer circumference (9') of the bolt body (9) of the press-in bolt (5) comprises ribs (15a) positioned mutually offset in the circumferential direction.
- Connection device according to claim 5, characterised in that the ribs (15a) of the knurling (15) are formed parallel to the axial direction of the press-in bolt (5) or extend in an angular orientation or are formed in a cross-knurling.
- Connection device according to any one of claims 1 to 6, characterised in that the press-in bolt (5) is also formed at least slightly conical in the region of the press fit (13) thereof, in particular comprising ribs (15a) which are formed at least slightly wedge-shaped and in particular comprising flanks (15') which lead in a wedge shape in a pressing direction and which are formed on the ribs (15a).
- Connection device according to any one of claims 1 to 4, characterised in that the bolt body (9) is formed, in the region of the press fit (13) thereof, without knurling, in particular with a restructured surface.
- Connection device according to any one of claims 1 to 8, characterised in that the press-in bolt (5) is provided as a whole with a highly electrically conductive surface, in particular being tin-coated or silver-coated.
- Connection device according to any one of claims 1 to 9, characterised in that the press-in bolt (5) consists of brass, copper and/or bronze or comprises these materials.
- Connection device according to any one of claims 3 to 10, characterised in that the solderable bolt head (7) projects beyond the plane (E) of the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1'), in particular projecting axially beyond the material rim (101).
- Connection device according to any one of claims 3 to 11, characterised in that the underside or base (8) of the press-in bolt (5) is positioned in the same plane as the underside (1b) of the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1').
- Connection device according to any one of claims 3 to 11, characterised in that the underside or base (8) of the press-in bolt (5) is positioned above or below the plane formed by the underside (1 b) of the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1').
- Connection device according to any one of claims 1 to 13, characterised in that at least one or two circumferential groove-shaped depressions (55a, 55b) are formed on the outer circumference (9) of the press-in bolt (5), in particular in the region of the press fit (13) thereof.
- Connection device according to any one of claims 1 to 14, characterised in that the material thickness of the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1') is greater than or equal to 0.5 mm and in particular less than 10 mm, in particular greater than 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm, 0.8 mm, 0.9 mm or 1 mm and in particular less than 9 mm, 8 mm, 7 mm, 6 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm and in particular 2 mm.
- Connection device according to any one of claims 1 to 15, characterised in that the diameter of the bolt body (9) in the region of the press fit thereof is at least 10 %, preferably at least 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 100 %, 110 %, 120 %, 130 %, 140 % or even 150 % greater than the diameter of the bolt head (7), and/or the maximum diameter of the bolt body (9) in the region of the press fit thereof is less than 200 % greater than the diameter of the bolt head (7) in particular less than 180 %, 160%, 150 %, 140 %, 130 %, 120 %, 110 %, 100 %, 90 % or preferably less than 80 %.
- Method for producing an electrical connection device according to any one of claims 1 to 16, having the following features:- a press-in bolt (5) is pressed into the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1') by means of a pressing tool until the press-in bolt penetrates the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1'),- the press-in bolt (5) used consists of an easily solderable material or is covered at least in portions with an easily solderable material to form a soldering area (LF),characterised by the following further features:- a press-in bolt (5) is used which comprises a bolt head (7) which has a tapered cross-section by comparison with the bolt body (9) located below it, in such a way that the bolt head (7) transitions, via a flank (11) which descends conically or in a shoulder shape, into the bolt body (9) having an outer circumference ('9) of a larger diameter than the bolt head (7), the outer circumference of the bolt body (9) being made smooth or provided with a knurling (15),- while the press-in bolt (5) is being pressed into the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1'), during the penetration of the plate-shaped or strip-shaped material by the press-in bolt (5), a material rim (101), which belongs to and projects beyond the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1') and in which the press-in bolt (5) is held pressed in so as to form a press fit (13) in the region of the outer circumference (9') thereof, is formed by deformation.
- Method according to claim 17, characterised in that before the press-in bolt (5) is pressed in a corresponding centring opening is formed in the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1') into which the press-in bolt (5) is pressed with the central axis line thereof flush.
- Method according to either claim 17 or claim 18, characterised in that the plate-shaped or strip-shaped material (101) is heated before or while the press-in bolt (5) is pressed in, meaning that during cooling a shrinking process and thus an increase in the pressing forces in the region of the press fit (13) can be achieved and/or in that the press-in bolt (5) is cooled before or while the press-in bolt (5) is pressed in, meaning that when the press-in (5) bolt heats up, an expansion process and thus an increase in the pressing forces in the region of the press fit (13) can be achieved.
- Method according to any one of claims claim 17 to 19, characterised in that a press-in bolt (5) is used which, at least in portions in the press-in direction (R), comprises conical or angular flanks or shoulders (11) via which the press-in bolt (5) transitions from a leading portion of a small diameter to a following portion so as to form a larger diameter.
- Method according to any one of claims claim 17 to 20, characterised in that the press-in bolt (5) is pressed so far into the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1') that the underside or base (8) of said press-in bolt is at least approximately flush with the underside (1 b) of the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1').
- Method according to any one of claims 17 to 20, characterised in that the press-in bolt (5) is pressed so far into the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1') that the underside or base (8) thereof comes to be positioned above or below the plane formed by the underside (1 b) of the plate-shaped or strip-shaped material (1, 1').
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