NO150180B

NO150180B - Elektrisk forbindelse

Info

Publication number: NO150180B
Application number: NO792701A
Authority: NO
Inventors: George Thomas Eigenbrode; William Carl Hoffman Jr
Original assignee: Du Pont
Priority date: 1978-08-21
Filing date: 1979-08-20
Publication date: 1984-05-21
Also published as: GB2030380B; DE2962630D1; NO792701L; BR7905336A; NO150180C; GB2030380A; HK35584A; EP0008827A1; MX146708A; DK347579A; DK149379B; DK149379C; EP0008827B1; SG47183G; ES483509A1

Abstract

Elektrisk forbindelse.

Description

Oppfinnelsen angår en elektrisk forbindelse omfattende minst ett sammenkoplingselement med to tinder som begrenser en sliss som ender i en basisdel for opptagelse av en elektrisk leder, hvilket sammenkoplingselement er montert i et dielektrisk hus, idet de to tinder og særlig slissen mellom tindene befinner seg i banen for en kanal som er dannet mellom det dielektriske hus og et dielektrisk lukke eller deksel, hvilken kanal kan oppta den elektriske leder, idet slissens basisdel mellom tindene er slik anbrakt i forhold til kanalen at den elektriske leder er i kontakt med basisdelen.

Et koplingsstykke med elektriske forbindelser av denne type er kjent fra US patentskrift 3 820 058. Dette patentskrift viser et koplingsstykke for en båndkabel hvor koplingsstykket er av gjennomboringstypen og har et legeme og to kontakttinder som rager ut fra legemet. Tindene divergerer sideveis fra hverandre og de har isolasjonsgjennomborings-spisser ved sine frie ender og omfatter lederberørende hjørner som divergerer utover fra legemet. Under avslutning bringes hjørnene i inngrep med lederen slik at det dannes en mekanisk kontakt mellom koplingsstykke og leder. Denne kjente forbindelse har den ulempe at arrangementet under ekstreme driftsforhold kan være utsatt for økende kontaktmotstand.

Et koplingsstykke med elektriske forbindelser av liknende type er kjent fra DE offentliggjørelsesskrift 2 736 244. I dette koplingsstykke er sammenkoplingselementets tinder slik anbrakt og dimensjonert i forhold til det dielektriske hus og dekseldelen at den elektriske leders ret-te bane ikke endres ved tilkopling.

Fra DE offentliggjørelsesskrift 2 018 934 er det kjent en elektrisk forbindelse i form av en klem-tilkoplings-forbindelse omfattende et klemelement som har en lederoppta-gende sliss og er tilpasset for innføring i et hylseformet, fjærende tilkoplingselement. Ved tilkopling innføres lederen i klemelementets sliss og dens tilkoplingsende bøyes 180° og blir under avisolering fastklemt mellom tilkoplingseleraentets innervegg og det i tilkoplingselementet innskjøvne klemelement. Klemelementet kan være flatt eller hylseformet, og den aviso-lerte lederende fastholdes på den nevnte måte uten noen permanent forbindelse med klemelementet. Denne elektriske forbindelse er ikke anordnet i forbindelse med et dielektrisk hus og et dielektrisk deksel med en mellomliggende, ledeopp-tagende kanal, slik som innledningsvis angitt.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret elektrisk forbindelse for koplingsstykker av den innledningsvis angitte, isolasjonsgjennomborende type hvor et antall ledere, såsom en båndkabel, kan tilkoples på pålitelig og rask måte, idet den oppnådde forbindelse opprettholder sin lave kontaktmotstand under alle driftsforhold.

Ovennevnte formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved at slissens basisdel mellom tindene ligger på et nivå som er for-skjellig fra den nevnte kanals akse slik at lederen må strekke seg i en sløyfe over denne idet den er bøyd tilbake på seg selv for å danne en bukt over slissens basisdel mellom tindene, idet basisdelen befinner seg på en sådan avstand fra kanalens akse at den nevnte sløyfe er minst én ledertykkelse høy, idet lederen ved sløyfens toppunkt er avdekket fra sin isolasjon ved formingen av den nevnte bukt, holdes under strekk mot basisdelen og ved sitt toppunkt er permanent forbundet med tindene.

Som følge av at lederen bringes i form av en bukt eller sløyfe, og sløyfen har minimale dimensjoner, har lederen ikke bare et stort kontaktareal med sammenkoplingselementet, men lederen blir også, under dannelsen av forbindelsen, med sikkerhet befridd for isolasjonsmaterialet ved at sløyfen rives ut av det gjennomborede isolasjonsmateriale. I tillegg til dette sikrer den permanente forbindelse over et forholds-vis stort areal opprettholdelse av den allerede oppnådde, for-bedrede forbindelse.

Ifølge en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen er lederen permanent forbundet med tindene ved hjelp av en lasersveis. Enda mer foretrukket er en utførelse hvor tindene er presset mot hverandre slik at lederen er fastklemt derimellom, idet lederen er permanent forbundet med tindene ved hjelp av en lasersveis som forbinder tindene med hverandre og med lederen.

Det skal bemerkes at lasersveising for forbindelse av en ledende metallflik med en metalltråd eksempelvis er kjent fra US patentskrift 3 610 874. Dette patentskrift angår forbindelse av en metallflik med en tynn metalltråd, og for en sådan forbindelse er det nødvendig med en meget tynn, passende fokusert høyenergistrålebunt, for hvilket formål en laserstråle er kjent for å være meget velegnet.

Ved den foreliggende oppfinnelse er laserstrålesveising særlig fordelaktig for å oppnå en rask sveis med en rekke sammenkoplingselementer uten fare for overheting av hele anordningen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende

i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et delvis gjennomskåret perspektivriss av et koplingsstykke med elektriske forbindelser ifølge oppfinnelsen før forming av den permanente forbindelse, fig. 2 viser et perspektivriss av et isolasjonsgjennomborende enkeltarm-sammenkoplingselement som benyttes i koplingsstykket på fig. 1, fig. 3 er et forstørret snittbilde som viser en sammenføyning mellom en leder og et sammenkoplingselement i koplingsstykket på fig. 1, fig. 4 viser et forstørret side-delriss av den isolasjonsgjennomborende spiss av elementet på fig. 2, og viser en flertrådet leder i forbindelse med dette, fig. 5 viser et delvis gjennomskåret perspektivriss av et alternativt koplingsstykke hvor koplingsstykket har en annen utforming av hunnkontaktene enn på fig. 1 og er vist før forming av den permanente forbindelse, fig. 6 viser et delvis gjennomskåret perspektivriss av et ytterligere, alternativt koplingsstykke osora har en ytterligere utforming av sammenkop-lingselementenes hunnkontakter og som er vist før forming av den permanente forbindelse, og fig. 7, 8, 9, 10 og 11 viser fortløpende trinn ved fremstillingen av et koplingsstykke med forbindelser ifølge oppfinnelsen; fig. 12 viser et tverrsnitt av et foretrukket krympingstrinn ved fremtillingen av en forbindelse ifølge oppfinnelsen, fig. 13 viser et delvis gjennomskåret perspektivriss av et innføringsverktøy som er effektivt ved fremstilling<:>av forbindelsene, fig. 14 viser et betydelig forstørret tverrsnittsriss av et krympeverktøy som

er effektivt ved utførelse av det foretrukne trinn ifølge fig. 12, i tilknytning til et sammenkoplingselement, fig. 15 viser et snittbilde av koplingsstykkets hette eller deksel etter linjen XV - XV på fig. 1 og viser en kniveggstruktur som er effektiv for koplingsstykker som er beliggende ved en ende av den flate kabel, fig. 16 viser et snittbilde av en alternativ form på dekselet på fig. 15 og som er effektiv for koplingsstykker som er montert på avstand fra endene av en flat kabel, fig. 17 viser et snittbilde av et alternativt deksel i forhold til dekslene som er vist på fig. 15 og 16, fig. 18 viser et perspektivriss av under] agsdelen av det dielektriske hus med tindene på plass og lederne bøyd over tin-denes basisdel, og idet lasersveisetrinnet og den permanente forbindelse er vist etter krymping av lederne til tindene, fig. 19 viser et tverrsnitt av en kantkort-stikkontakt ved den ene ende av to sammenkoplingselementer og to tinder på den andre ende av hvert element som er i inngrep med en avdekket leder, og fig. 20 viser et perspektivriss av et alternativt sammenkoplingselement som har en hannplugg ved den ene ende.

Den elektriske forbindelse eller kopling ifølge oppfinnelsen er dannet mellom en elektrisk leder som er innkapslet i en isolasjon, og en forgrenet eller gaffelformet til-kopl ingskontakt som har tinder på den ene (den gaffelformede) ende og en elektrisk kontakt på den andre ende. Lederen er formet til en bukt over basisdelen av en sliss som er begren-set av tindene. Lederen er avdekket ved buktens toppunkt og det er anordnet en permanent befestigelse eller forbindelse mellom tilkoplingskontakten ved eller nær dens gaffelformede ende og lederen ved eller nær dennes toppunkt.

Forbindelsen er en metallurgisk binding, såsom en sveis som er dannet ved lasersveising. Mekanisk krymping av tindene forut for sveising foretrekkes.

Koplingsstykket 1 med elektriske forbindelser ifølge oppfinnelsen er på fig. 1 vist i montert form hvor det avslut-ter en flat kabel 2 som består av et antall ledere 3. Lederne er innkapslet i en isolasjon 4 som vanligvis har den viste ytre form med forhøyninger og furer og kan være ekstrudert eller laminert til en enhetlig struktur med isolasjonen 4 bundet til eller i tett forbindelse med lederne 3.

Isolasjonen 4 kan være fremstilt av hvilket som helst av en rekke forskjellige elastomere eller polymere materialer. For de fleste elektroniske anvendelser, såsom led-ningsførings- eller tilkoplingsmontasjer for regnemaskiner, foretrekkes polyvinylklorid, men fluorkarbonharpiks av typen "Teflon" (registrert varemerke til E.I. du Pont de Nemours and Company) kan også benyttes.

Foretrukne ledere 3 er flertrådet og fortinnet, handelsren kobbertråd med en tykkelse på ca. 26 - 32 gage (A.W.G.). Det kan imidlertid benyttes hvilket som helst ledende materiale av hvilken som helst ønsket og funksjonell tykkelse, og den aktuelle produksjonsartikkel kan også tilpasses for massive ledere.

En meget foretrukket leder er "28 A.W.G." (7 tråder A.W.G. 36) som fremstilles av firmaet Ernst U. Engbring & Co., type nr. 2651, FRI, 105° C med en senteravstand for lederne på ca. 1,3 mm.

Hver leder 3 er i elektrisk kontakt med et isolasjonsgjennomborende forbindelses- eller sammenkoplingselement 5 som er en langstrakt, bladliknende metalldel og som gjennomborer isolasjonen 4 på hver side av en leder 3. Bladets bredde i planet for den lette kabel 2 er tilnærmet den samme eller noe større enn avstanden mellom lederne 3 (se fig. 18).

Et eneste sådant element, som er kjent som "enkeltarm"-typen (engelsk: "single beam" type), er vist på fig. 2. Elementet har et ben 8 som er tilgjengelig for kontakt med en innpluggingshannenhet (ikke vist). Den bladliknende form har skuldre 3 9 som er plassert i bunnen av T-slisser (ikke vist)

i koplingsstykkets 1 underlagsdel 13. For å tilveiebringe et sammenkoplingselement 5 for hver leder 3, er elementene 5 anordnet i en forskjøvet linjeoppstilling eller sik-sak-opp-stilling, slik at det gis plass for bredden av elementene 5, slik det fremgår av fig. 1. Elementene 5 er fortrinnsvis fremstilt av kuprometall, en legering av kobber, nikkel og tinn, f.eks. i vektsforholdet 89:9:2, og har som et typisk - eksempel ét gullbelegg på 0,75 ym i kontaktområdet- 138.

Hvilket som helst annet vanlig koplingsstykkemateriale eller metallovertrekk kan benyttes.

Idet det henvises til fig. 3, passerer hver leder 3 ut av isolasjonen 4 i umiddelbar nærhet av den ene side av elementet 5 og danner en tett krumning eller bukt 6 som passerer gjennom og er anbrakt i bunnen av en sliss 7 i elementet 5, og som ligger utenfor isolasjonen (bortsett fra at et lite stykke isolasjon kan være til stede under bukten. Dersom sådan isolasjon er til stede vil den danne støtpute for lederen 4 mot bunnen av slissen 7). Lederen 3 returnerer deretter inn i isolasjonen 4 i umiddelbar nærhet av den andre side av elementet 5.

Selv om elektrisk kontakt er dannet mellom sammenkoplingselementet 5 og lederen 3 i ovennevnte konfigurasjon (se også fig. 4), er hver bukt 6 permanent festet eller bundet til sitt tilhørende sammenkoplingselement 5 for det formål å sikre god og vedvarende elektrisk kontakt under lang-varig drift med overlegen motstand mot vibrasjon og korrosjon. Mulige bindemetoder omfatter krymping, lodding, induksjons-eller motstandssveising, termokompresjonsbinding, ultralyd-sveising, elektronstråle- og laserstrålesveising. Lasersveising, etter forutgående pressing av tindene slik som nærmere beskrevet nedenfor, er den bindemetode som fortrinnsvis benyttes. Det skal bemerkes at konfigurasjonen av bukter 6 og elementer 5, som strekker seg normalt på og utenfor planet for den flate kabel 2, er særlig tilpasningsvennlig for en lang rekke bindingsmetoder på grunn av at sammenføyningen er tilgjengelig under fremstillingsprosessen både fra begge sider og ovenfra.

Elementet 5 utmerker seg videre ved at det er gaffelformet, idet det har to isolasjonsgjennomborende tinder eller spisser 9 og 10 som er anordnet på hver sin side av slissen 7. De foretrukne spisser har pilhodeliknende form idet de indre overflater av pilhodene danner en hals eller innsnevring 11 som er dimensjonert for å være noe mindre enn den opprinnelige diameter av en leder 3, og mindre enn den største utstrekning av slissens 7 bunn eller basisdel.

I de områder hvor elementene 5 gjennomborer isolasjon 4, er isolasjonen noe sammenhopet eller sammenpresset, slik som antydet ved 32 og 33. Denne sammenpressing er i virkeligheten slik at dersom avslutningen utføres i umiddelbar nærhet av en ende av en flat kabel 2, brytes grepet mellom isolasjonen 4 og lederne 3, og isolasjonen 4 blir derved for-skjøvet i forhold til lederne 3 slik at lederendene 14 inn-trekkes fra isolasjonsenden 15. Lederendene 14 strekker seg ikke utenfor isolasjonsendene 15 slik at lederne 3 beskyttes mot uønskede elektriske kontaktdannelser. Dersom imidlertid avslutning foretas på avstand fra enden av en flat kabel 2, ofte kalt "blomsterkransbinding" (engelsk: "daisy chaining"), inntreffer i hovedsaken ingen sådan endeforskyvning (se fig. 11), idet relativ bevegelse mellom leder og isolasjon opptrer bare i nærheten av buktdannelsen.

Isolasjonsgjennomborende sammenkoplingselementer 5 er montert i koplingsstykkets 1 dielektriske hus eller underlagsdel 13 (se fig. 1). En foretrukket metode for oppnåelse av dette er ved mekanisk innføring. Fliker eller tunger 23 hjelper til å låse elementene 5 på plass mot veggen. Ultra-lydinnføring og innføringsstøpning er alternative, men mindre foretrukne monteringsmåter.

Elementene 5 er anbrakt i underlagsdelen 13 slik at spissene 9 og 10 strekker seg over underlagsdelens øvre overflate 16 og benene 8 strekker seg inn i hulrom 17. Slik som vist på fig. 3, er hulrommene 17 åpne mot utsiden via åpnin-ger 18, en rekke passende innrettede hull med ytre, i innad-gående retning avsmalnende overflater 19, for å lette innfø-ring av hanntilkoplingsanordninger (ikke vist). Hvert ben 8 virker således som en hunnkontakt. Når hulrommet 17 benyttes sammen med et enkeltarm- eller enkeltstråle-ben 8, er det fortrinnsvis forsynt med en vegg 38 som er utformet for å under-støtte den hannplugg som skal innføres. Underlagsdelen 13 kan være støpt av hvilket,.som helst passende, forsterket plastmateriale, såsom glassfylt polyester eller polykarbonat.

Idet det på nytt henvises .til fig.. 1, har koplingsstykket 1 et deksel eller en hette 20 som ved hjelp av en passende anordning er festet til underlagsdelen 13. Dekselet 20, som er støpt av hvilket som helst passende plastmateriale, har en rekke hull 21 som hvert er innrettet for å oppta enden av et sammenkoplingselement 5 i en presspasning med bredden av elementet. Innføringen av de isolasjonsgjennomborende ender av elementene 5, som bærer de tette bukter av lederne 3, i hullene 21 i dekselet 20 utføres fortrinnsvis ved hjelp av ultralyd, slik som nærmere beskrevet nedenfor. Denne metode binder dekselet 20 både til elementene 5 som er innkapslet i underlagsdelen 13, og til underlagsdelen 13 på endene. Fig. 15 viser dekselet 20 i den form som benyttes for avslutning nær enden av den flate kabel 2, og som har indre kanter 36 og en ytre, avrundet kant 40. Dekselet 20 kan også virke slik at det avskjærer og fraskiller endene av isolasjonen 4 med kniveggen 134 når isolasjonen rager utenfor endene av lederne 3 og utenfor underlagsdelens 13 ytterkant. Dekselet 20 og kniveggen 134 isolerer elektrisk de avkuttede trådender fra utilsiktet kontakt med ytre metalldeler under drift. De koplingsstykker som er vist på fig. 1, 5 og 6, er vist med dekselet 20. Fig. 16 viser dekselet 20' i den form som benyttes på den såkalte "blomsterkransbinding", dvs. hvor kabelen 2 fortsetter utenfor dekselet 20' i begge retninger. Dekselet 20' har indre kanter 36 og 37. Det kan også benyttes for endeavslutning.

Denne tilkoplingsanordning er en konstruksjon i hvilken hvert element 5 og dettes kontaktdannende bukt 6, som fortrinnsvis er bundet til hverandre, er permanent montert og er i hovedsaken innkapslet i dekselet 20. Videre oppnås strekkavlastning av de bundne sammenføyninger. Når således et strekk utøves på kabelen 2 og overføres til koplingsstykket 1 ved dettes ende, avlastes strekket der hvor lederne 3 er bøyd over de indre kanter 36. For en "blomsterkrans"-avslutning opptas strekk i begge retninger ved hjelp av kan-tene 36 og 37 (se fig. 16).

Det foretrekkes at det i dekselet 20 benyttes spiss-opptagende hull 21 som har åpne ender slik som vist på fig.

15 og 16. Denne konstruksjonstype tillater innføring av test-prober eller prøvefølere for å kontrollere den elektriske kon-tinuitet under brukstiden til den elektriske tilkoplingsanordning. Det kan imidlertid også benyttes innvendige hull eller indre hulrom som er lukket mot utsiden, slik som vist på fig. 17 hvor et steg 41 er innstøpt i konstruksjonen.

Enkeltarm- eller enkeltstråle-konstruksjonen av elementene 5 på fig. 1 - 3 er en standardutforming. Sammenkoplingselementet ifølge oppfinnelsen kan imidlertid benyttes sammen med en hvilken som helst type av hann- eller hunn-sammenkoplinger, slik som foran angitt. Fig. 5 viser sammenkoplingselementer 5' som er utformet med to ben 8' og 8'', en konstruksjon som i teknikken er kjent som "dobbeltarm"- eller "dobbeltstråle"-typen (engelsk: "dual beam"). Elementene 5' likner på elementene 5 på fig. 1, bortsett fra dannelsen av hunnkontakten ved hjelp av benene 8' og 8<1>'. Likeledes likner underlagsdelen 13' på underlagsdelen 13, bortsett fra formen på hulrommet 17' som ikke trenger den samme formede vegg 38 som hulrommet 17. Hulrommet 17' har en vegg 38' som er utformet med klaring.

Fig. 6 viser likeledes isolasjonsgjennomborende sammenkoplingselementer 5'' som likner på elementene 5 på fig. 1 og 5' på fig. 5, bortsett fra når det gjelder den konfigurasjon som danner hunnkontaktene. Det er her vist stikkontakter eller kontakthylser 22. Disse er av den type som er kjent som MINI-PV dobbeltmetall-hunnkontakter (varemerke til E.I. du Pont de Nemours and Company). En vegg 38'<1> er modifisert for å danne et hulrom 17'' som er egnet for de utvidede kontakter. Dobbeltmetall-hunnkontakten er en bryte- eller utkoplingskon-takt for 0,6 mm firkantede eller runde tapper eller plugger

med minimum 2,5 mm senteravstand, og gir ofte høyere pålite-lighet enn enkeltarm- eller dobbeltarm-konstruksjonene.

En stikkontakt eller hunnkontakt for et kantkort er vist på fig. 19. Armene 56 griper om kantkortets kant og kon-taktstrimler på kantkortets overflate. Armene 56 er vist slik at de vil forbinde motsatte sider av et trykt kretskort med den samme leder 3. Armene 56 kan imidlertid være forskjø-vet eller anordnet i sik-sak, og hver arm kan tilkople en for-skjellig krets på motsatte sider av et trykt kretskort. An-tallet av sådanne armer 56 er selvsagt et spørsmål om valg.

Et isolasjonsgjennomborende sammenkoplingselement 5'<11> på fig. 20 oppviser en hannplugg 54 ved den ene ende for inngrep med en passende hunnkontakt eller en annen elektrisk anordning.

Sekvensen for kabelavslutning ifølge oppfinnelsen er vist for konfigurasjonen på fig. 5 som viser hunnkontakt-sammenkoplingselementer av dobbeltarmtypen. Fig. 7-12 viser denne avslutningssekvens i forkortet tidsforløp. (Fig. 3 viser en avsluttet kabel med et enkeltarm-sammenkoplingselement.)

Et isolasjonsgjennomborende sammenkoplingselement

5' som er montert i en avslutnings-basisdel 13', er vist i tverrsnitt på fig. 7. Basisdelen eller underlagsdelen 13' er fastholdt i et passende formet basisdelverktøy 24. Flatkabe-len 2 er anordnet slik at oppstillingen av elementet 5', en sik-sak-forskjøvet linje slik som beskrevet foran, men for klarhetens skyld ikke vist på fig. 7, står normalt på kabelens 2 plan. Et innføringsverktøy 25, i forbindelse med en ikke vist føringsanordning, holder kabelen 2 i denne normale rela-sjon og innrettet slik at hver leder 3 er tilnærmet anbrakt over en tilhørende sliss 7 i et element 5'.

Fig. 8 viser begynnelsen av relativ bevegelse mellom basisdelverktøyet 24 og innføringsverktøyet 25 i retning av de viste piler, hvilket bringer spissene 9 og 10 av elementene 5' til å trenge gjennom isolasjonen 4 på hver side av lederne 3, idet spissene 9 og 10 passerer fullstendig gjennom isolasjonen 4 i innsnevringen 11 (best vist på fig. 4). Ved fortsatt bevegelse anbringes lederen 3 i bunnen av slissen 7 (se fig. 9). En del av isolasjonen 4 (vist som 4' på fig. 4 og 14) kan innfanges mellom slissen 7 og lederen 3 og virker som et be-lastningsfordelende element under den videre forming.

Innføringsverktøyet, som er vist på fig. 13, har en sliss 26 for hver av de forskjøvne rekker av elementer 5', og innrettet med elementenes 5 innsnevringer 11, som er sentrert mellom spissene 9 og 10, er det anordnet halvsylindriske spor 28 og 29 som er dimensjonert for å oppta ledere 3. Det foretrekkes at verktøyets 25 overflate 30 er forbundet med slis-sene 26 ved hjelp av doble avfasninger eller skråkanter 31.

Disse letter innføring av ledere 3 i sporene 28 og 2 9 og

sørger også for den nødvendige påkjenning av isolasjonen 4

som, idet det henvises til fig. 11, deformeres til sin ytter-grense og brytes opp idet den beveges over lederne 3 til en hvilestilling. Verktøyer av denne type benyttes i forskjellige typer av presser, og detaljer med hensyn til presseope-rasjonen og de anordninger ved hjelp av hvilke verktøyene fes-tes eller føres, er velkjente. Fig. 10 illustrerer virkningen av ytterligere relativ bevegelse mellom basisdelverktøyet 24 og innføringsverk-tøyet 25. Spissen 10 er vist fullstendig innført i slissen 26, og sporene 28 og 29 begynner å oppta lederen 3. Begynnelsen av dannelsen av en tett bukt over slissen 7 er også vist. Isolasjonen 4 fortynnes over toppen av bukten og sammenpresses under denne. Fig. 11 viser den fullstendige formasjon av en tett bukt gjennom slissen 7 over elementet 5' med ledertråden avdekket gjennom isolasjonen. Verktøyet 25 er fjernet på dette stadium og er derfor ikke vist på figuren. Når en flertrådet leder benyttes, har denne en tendens til å anta den tverr-snittsform som er vist på fig. 4.

For å opprettholde elektrisk kontinuitet under ekstreme driftsforhold, foretrekkes det å binde lederne 3 til sammenkoplingselementene 5' for å unngå eller minimere langtids-virkningene av vibrasjon og korrosjon. En sådan binding kan oppnås ved hjelp av en rekke forskjellige metallurgiske bin-dingsteknikker.

For å sikre permanent binding er det viktig at sammenkoplingselementet 5 er anbrakt i underlagsdelen 13 av det dielektriske hus på en slik måte at lederen, når denne er beliggende i bunnen av slissen 7, er bøyd tilbake på seg selv og danner en bukt over tindens basisdel. Det er derved dannet en sløyfe og lederen er avdekket, idet sløyfen har en'høyde over toppen av isolasjonen som er minst lik tykkelsen av lederen. Høyere sløyfer er akseptable opp til en høyde som er be-grenset av den praktiske nødvendighet å dekke den innførte leder i et dielektrisk husdeksel. En sådan stilling er vist på fig. 3. Den innførte leder 3 er derved bøyd tilbake på seg selv og danner en bukt 6 over slissens 7 basisdel. Lederen er avdekket fra sin isolasjon 4 ved toppunktet av bukten 6. Denne avdekkede leder kan deretter bindes til tindene direkte ved hjelp av en lasersveis, eller den kan krympes av tindene og deretter lasersveises for å danne en permanent elektrisk forbindelse som vist ved 50 på fig. 18.

På fig. 12 er hver tett bukt som er dannet i en leder 3 over et sammenkoplingselement 5', blitt utsatt for virkningen av et krympeverktøy 34. Dette krympeverktøy er vist på fig. 14 og omfatter en rekke passende adskilte hull som har kontrollert dybde og en lukket, konisk bunn 35. Den koniske bunn har fortrinnsvis en vinkel på 90°. Hullene er dimensjonert slik som vist på fig. 14, slik at motgående bevegelse mellom krympeverktøyet 34 og basisdelverktøyet 24 forårsaker at spissene 9 og 10 krympes mot hverandre som vist med strektegnede linjer på fig. 14. Trådene 12 blir således holdt mekanisk på plass i slissen 7 over isolasjonsdelen 4'. Den konfigurasjon som er vist med de strektegnede linjer, er skjematisk, idet lukningen mellom pilhodene i praksis er mindre ensartet.

Metallurgisk binding frembringer en permanent gren-seflate mellom lederne 3 og elementene 5, hvilket fører til forbedret elektrisk kontinuitet under drift. Lasersveising e^ den foretrukne teknikk som benyttes for å oppnå den elektriske forbindelse og tilkoplingsanordning ifølge oppfinnelsen .

Med metallurgisk binding menes en elektrisk kontakt som er dannet mellom et sammenkoplingselement og en leder på en slik måte at det opptrer en viss metall-metall-sammensmelting. En sådan binding tilveiebringes ved anvendelse av en eller annen form for energi ved eller nær det område hvor en stiv befestigelse skal dannes. Metallurgiske bindingsteknik-ker omfatter en rekke forskjellige sveisemetoder, såsom laserstrålesveising.

Laserstrålesveising (LBW) har flere fordeler fremfor andre sveisemetoder, f.eks. krever den ikke elektrodekontakt eller flussmiddel. Laserstrålesveising har høy varmeintensi-tet og strålen virker på et lite område. Disse faktorer bi-drar til lokalisert oppvarming og rask avkjøling, hvilket re-sulterer i en liten varmepåvirket sone. Den høyt kollimerte, monokromatiske lysstråle som genereres i en laser, fokuseres på en overflate og blir delvis reflektert og delvis absorbert. Optimal sveiseytelse avhenger av absorpsjonsevne, varmeled-ningsevne, tetthet, varmekapasitet, smeltepunkt og overflate-tilstand til de metaller som skal sammenføyes, såvel som lase-rens egenskaper, såsom effekttetthet, bølgelengde og pulslengde.

Det har vist seg at en pulset neodym-laser (som be-nytter Nd-glass med en utgangseffekt på 10 - 15 joule) på vel-lykket måte kan sveise kupronikkel (nikkelbronse), gullbelagte materialer og fosforbronse. Alle disse materialer gir sveiser med akseptabel kvalitet, idet det beste materiale er nikkelbronse (CuNi). Ved f.eks. sveising av kupronikkel til kobber oppnås skjøtmotstander på mindre enn en milliohm, mens 10 - 15 milliohm betraktes som det maksimalt tillatte. Videre oppnås en direkte strekkfasthet på ca. 0,7 - 1,8 kg pr. avslutning.

En teknikk som foretrekkes for utførelse av lasersveising, innebærer anbringelse av sveiseapparatet slik at sveises trålen ligger innenfor 90° av en perpendikulær på sammenkoplingselementets 5 lengdeakse og er innrettet med sentrum av slissen 7 etter krymping. En pulslengde på ca. 5 ms for laseren, som avgir en effekt på 10 - 15 joule, kan tilveiebringe binding av et element 5 til den tilsvarende leder 3. En sådan drift av laseren sies å være drift i den konvensjo-nelle modus. Den ene eller begge av sammenkoplingselementets 5 spisser eller tinder 9 og 10 blir delvis smeltet og strømmer over og mellom lederens 3 oppvarmede tråder 12 slik at det . dannes en metallurgisk binding.

Både fortinnet og ikke-fortinnet tråd kan sveises til nikkelbronse (CuNi) med en pulset CO2-laser. Sådanne svéiser kan oppnå skjøt- eller overgangsmotstander på fra 0,05 til 0,30 milliohm og brudd-skjærfastheter på. fra 1,2 til 2,2 kg.

For høyhastighets-multippelsveiser benyttes fortrinnsvis en pulset NdYAG (yttrium-aluminium-granat) laser. Den mest foretrukne lasersveis oppnås ved at laserstrålen kon-

strueres og rettes slik at en vesentlig del av energien fal-

ler på lederen. Dette viser seg å foroppvarme lederen slik at god sammensmelting oppnås. Hoveddelen av strålen rettes mot tindene 9 og 10. Disse smeltes og smeiten kontakter den avdekkede leder og smelter sammen med denne. Laseren benyttes med en sirkulær stråleform med en total diameter på 2,28 - 2,54 mm og en konsentrisk høyenergikjerne med en diameter som ligger mellom 1,4 og 1,9 mm. Kjernen sentreres på et punkt på tindene som ligger ca. 0,5 - 0,65 mm over ledertrådene 12 og på linje med slissen 7, slik at trådene plasseres på kanten av strålekjernen eller innenfor denne. Denne konfigurasjon gir gode sveiser uten ødeleggelse av lederen ved benyttelse av en Nd-YAG-laser som drives i pulset modus med pulsenerginivåer på 10 - 15 joule.

Andre stråleformer ved siden av den sirkulære er kjent og kan tilpasses til sveiseprosessen, såsom rektangulær, firkantet eller åttetall-form, eller modifikasjoner av disse former, såsom konsentriske ringer. Hver av disse kan passe i spesielle tilfelle. Midlene for å variere stråledimensjonene er likeledes kjent. Disse omfatter stråledivergens, effekt og spesialoptikk.

Fig. 18 viser en dielektrisk husunderlagsdel 13 s-om inneholder sammenkoplingselementer 5 som passerer foran en laserstråle etter at den gjennomborede flatkabel 2 er blitt bøyd over og lederen 3 avdekket i bukten 6 ved slissenes 7 basisdel. Lederen er vist med tindene sammenpresset og vist før laserstrålen treffer tindene og bukten 6 og forårsaker dannelse av en metallurgisk binding 50. Denne binding gjør forbindelsen eller koplingen permanent.

Etter at bindingen er fullført, monteres dekselet 20 og forsegles til underlagsdelen 13. Det foretrekkes at dekselet 20 anbringes i en fastspenningsanordning under et ultra-lydhorn slik at elementene 5 innrettes for å innføres i hullene 21 i dekselet 20 i en presspasning for permanent befestigelse. Dekselet 20 kan også ved hjelp av ultralyd bindes til underlagsdelen 13 slik at det fremkommer en koplingsstykke-montasje som vist på,fig. 1, 5 og 6.

Claims

1. Elektrisk forbindelse omfattende minst ett sammenkoplingselement (5) med to tinder (9, 10) som begrenser en sliss (7) som ender i en basisdel for opptagelse av en elektrisk leder, hvilket sammenkoplingselement (5) er montert i et dielektrisk hus (13), idet de to tinder og særlig slissen mellom tindene befinner seg i banen for en kanal som er dannet mellom det dielektriske hus og et dielektrisk lukke eller deksel (20), hvilken kanal kan oppta den elektriske leder (3), idet slissens (7) basisdel mellom tindene er slik anbrakt i forhold til kanalen at den elektriske leder er i kontakt med basisdelen, karakterisert ved at slissens (7) basisdel mellom tindene (9, 10) ligger på et nivå som er for-skjellig fra den nevnte kanals akse slik at lederen (3) må strekke seg i en sløyfe over denne idet den er bøyd tilbake på seg selv for å danne en bukt (6) over slissens basisdel mellom tindene (9, 10), idet basisdelen befinner seg på en sådan avstand fra kanalens akse at den nevnte sløyfe er minst én ledertykkelse høy, idet lederen ved sløyfens toppunkt er avdekket fra sin isolasjon ved formingen av den nevnte bukt (6), holdes under strekk mot basisdelen og ved sitt toppunkt er permanent forbundet med tindene.

2. Elektrisk forbindelse ifølge krav 1, karakterisert ved at lederen er permanent forbundet med tindene ved hjelp av en lasersveis.

3. Elektrisk forbindelse ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at tindene er presset mot hverandre slik at lederen er fastklemt derimellom, idet lederen er permanent forbundet med tindene ved hjelp av en lasersveis som forbinder tindene med hverandre og med lederen.