WO2019149828A1 - Verfahren zur befestigung eines kontaktelements bei einem elektrischen bauteil und elektrisches bauteil mit kontaktelement - Google Patents

Verfahren zur befestigung eines kontaktelements bei einem elektrischen bauteil und elektrisches bauteil mit kontaktelement Download PDF

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WO2019149828A1
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contact element
laser beam
contact surface
base body
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Thomas STENDEL
Jan Ihle
Gerald Kloiber
Thomas Bernert
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Tdk Electronics Ag
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    • H01R4/02—Soldered or welded connections
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    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0221—Laser welding

Definitions

  • the present invention relates to a method for
  • Attachment of a contact element in an electrical component is designed as a temperature sensor.
  • the component can as a basic body a
  • NTC ceramic thermistor
  • solder joints Use temperature of a solder joint is limited by the melting temperature of the solders. High-lead solders have a melting temperature of approx. 300 ° C and most lead-free solders melt even at temperatures of 230 ° C. Solder joints are subject to frequent temperature changes
  • connecting wires are also sintered by sintering a metallic sintered paste on a
  • Gold metallization attached. This is common especially for higher operating temperatures of 250 ° C to 300 ° C. However, this type of production is due to the gold material and the complex process management with paste application,
  • a method for attaching a contact element in an electrical component is specified.
  • the component is
  • NTC thermistors NTC thermistors
  • PTC thermistors PTC thermistors
  • the method is also suitable for multilayer ceramic components.
  • a base body and a contact element are provided.
  • the contact element is
  • the contact element may also be designed as an alternative, for example in the form of a grid or sheet metal.
  • a ceramic base material and may be formed in particular multi-layered. There may be a single or two or more contact elements on
  • the main body may have at least one contact surface.
  • the contact surface is, for example, a metallization.
  • the contact surface may be arranged on a side surface of the base body.
  • the main body may have two such contact surfaces, which are present for example on opposite side surfaces of the base body.
  • the contact surface can be single or multilayered.
  • the contact surface has a layer of a metal with the same or a higher melting point than the contact element.
  • Contact surfaces are arranged and fixed. It can also be several contact elements on a common
  • Contact surface are arranged and fixed.
  • two separated contact elements can also be formed from a contact element during the method, which are each fastened to one of the contact surfaces.
  • the at least one contact element has, for example
  • Nickel on or consists of nickel is well suited as a material because it is relatively inexpensive and has high migration resistance with sufficient oxidation
  • the contact element is arranged on the contact surface of the base body, in particular on a metallization of the base body.
  • the contact element and / or the base body is held by one or more grippers.
  • a laser beam is directed to a portion of the contact element.
  • the laser beam is such
  • Laser beam hit area not be hit by the laser beam.
  • the main body is not in the beam direction of the laser beam. This can be a
  • the laser beam is aligned such that it passes completely past the base body.
  • the laser beam may be oriented such that the
  • Main body extends at a distance from the main body.
  • the laser beam extends, for example, when viewed on the
  • Laser beam wholly or partially back, so that no or only a small energy absorption of the laser light done by the contact element. Thus, it is a self-stopping heating process. Since the main body is not in the beam direction of the laser beam, there is no direct heating of the body after the
  • the molten material thus forms a connecting material which secures the contact element to the base body.
  • the hardened molten material may be present as a weld bead. It may be a survey in the form of a spherical segment, such as a hemisphere.
  • the contact element is arranged such that the area, which the laser beam strikes, does not completely overlap with the base body when viewed on the contact surface, that is, projects beyond the base body.
  • the contact element is positioned such that the protruding region is directed upward. After the melting process, the supernatant may be completely or partially eliminated.
  • the protruding region may in particular be an end of the contact element. For example, it is included in this embodiment
  • the area to which the laser beam strikes leads in a direction perpendicular to
  • the area is one end of the
  • the region can also be a central region of the contact element, which for example leads away from the contact surface in wavy form and leads back to the contact surface.
  • the beam direction runs parallel to the contact surface at a distance from the contact surface, so that the laser beam strikes the path leading away.
  • the area that is hit by the laser beam is not led away from the contact surface and also does not overlap the base body. In particular, the area may rest against the contact surface. At this
  • Embodiment extends the beam direction, for example, parallel to the contact surface at a small distance from the contact surface.
  • Two or more contact elements can also be provided in the method.
  • the contact elements can with the attached to the above-described method.
  • the contact elements each have a projecting end, which are melted off to produce the attachment.
  • the laser beam is aligned such that two or more contact elements lie in the beam direction of the laser.
  • the laser beam and / or the component can be reoriented so that the Laser beam after the reorientation hits the second contact element and then melts a portion of the second contact element.
  • the partial melting of the second contact element by means of another laser can be carried out simultaneously or after the partial melting of the first contact element.
  • the base body has a
  • Melting step arranged such that the area which is later hit by the laser beam, is arranged on the contact surface on the recess when it is viewed from above. In this case, it is possible to align the laser beam such that the beam direction passes through the recess. This procedure makes it easier, in particular, for several
  • the contact elements are side by side arranged on a body elements to attach the contact elements without affecting the other elements on the body.
  • the body elements side by side arranged on a body elements to attach the contact elements without affecting the other elements on the body.
  • Base body designed as a grid plate, in which a plurality of recesses are arranged.
  • the contact surface may have at least one layer having a higher Melting point than the contact element.
  • the contact element comprises nickel and at least one
  • the contact surface can also be constructed in multiple layers.
  • the contact surface contains at least one base layer.
  • the base layer has, for example, a good migration resistance and oxidation resistance.
  • the base layer contains nickel or consists of nickel.
  • a nickel layer yet another layer arranged as oxidation protection.
  • this layer may also have a lower melting point than the contact element and, for example, form an alloy with the molten material of the contact element.
  • This layer contains or consists for example of gold or silver.
  • Base material of the main body such as a ceramic, and the base layer still another layer to
  • the further layer has a higher melting point than the base layer, so that this layer prevents complete melting of the contact surface during heating in the welding process.
  • the further layer contains chromium or consists of chromium.
  • a layer containing at least predominantly nickel or gold or silver or chromium also referred to as nickel layer or gold layer or silver layer or chromium layer.
  • the contact surface may also comprise a plurality of layers of the same material, between which a layer of a different material is arranged.
  • the other material has, for example, a higher melting point, in particular a significantly higher melting point, than the contact element.
  • the layers of the same material have the same, a little higher or lower melting point than the contact element.
  • the uppermost layer there may be a lower layer
  • Melting point be arranged as the underlying layer.
  • the contact surfaces have two layers of the material of a base layer, in particular two
  • Nickel layers on. This can be advantageous in the event that the further layer does not sufficiently stable connect to the base material of the body.
  • Base material of the base body a chromium layer on it and a nickel layer again on it.
  • a gold or silver layer may be arranged on the topmost nickel layer.
  • the layers of the contact surface can be in one
  • the layer structure described above may also be advantageous for other methods of attaching a contact element his.
  • the layer structure is suitable in addition to the method of laser welding described above
  • Melting of the contact element also for processes of deep welding, arc welding, thermo-compression welding and resistance welding.
  • the region to be melted down can be chosen such that a stable attachment of the contact element to the base body is achieved by the solidified molten material.
  • the range can be chosen such that the component is not significantly increased in dimensions by the molten and solidified material, for example, is not substantially increased in its cross-section.
  • the length of the region is selected such that, after melting, the solidified material does not exceed the
  • the length of the projecting portion before the ablation process is at most three times as large as the shortest dimension of the side surface, for example, the width of the side surface.
  • the length of the protruding portion before the Abschmelzvorgang is greater than the thickness of the contact element, for example, at least three times as long as the thickness of the contact element. This allows a stable attachment of the contact element and an acceptable dimension of the component.
  • the length of the region is selected such that the solidified molten material does not protrude in the direction perpendicular to the side surface toward the contact element or does not protrude too far beyond the contact element.
  • the supernatant is not larger than the
  • the supernatant may also be less than the thickness of the contact element or there may be virtually no protrusion.
  • an electrical component is specified with a contact element.
  • the component may be manufactured by the method described above and have all the structural and functional properties associated with the
  • the contact element is fixed to the base body by a solidified molten material.
  • the material is formed by a molten region of the contact element and thus has the same material composition as the
  • the material may be formed by melting a protruding or protruding portion of the contact element.
  • the contact element is attached, for example, to a contact surface of the base body.
  • the contact surface has no damage due to thermal stress. This is achieved by the method described above, in which the contact surface is not in the beam direction of the laser beam is located and thus even after melting of the area is not hit by the laser beam.
  • the contact element is attached, for example, to a side surface of the base body.
  • the contact element extends, for example, in a plan view of the side surface of a first edge toward a second edge of the
  • the contact element is not over the second edge over.
  • the contact element can protrude beyond the first edge. For example, there is one end of the
  • a contact element is generated, which has at least in one direction no protruding end.
  • the total volume of material of the molten area and the intact contact element on the side surface is greater than the volume that would occupy an intact contact element extending from the first edge to the second edge.
  • the solidified molten material is in the form of a spherical segment, for example. In particular, it is a weld bead.
  • the molten and solidified bonding material is not over the side surface, for example, when viewed on the side surface. This can be achieved by suitable choice of a length of the molten area.
  • the solidified molten material extends to the second edge of the body. This can be achieved by the material described above in that the
  • the contact surface may have a multilayer structure.
  • the contact surface may comprise two nickel layers. Between the two nickel layers, a
  • Chrome layer be present.
  • an electrical component is provided with a base body comprising a base material and a multilayer contact surface arranged thereon.
  • the contact surface is designed in particular for fastening a contact element.
  • Component can also be attached to the contact surface
  • the contact surface has at least two layers of the same material, in particular nickel, or the two layers are made of nickel. Between the two layers, a layer is arranged which has a higher melting point than the two layers.
  • the layer comprises chromium or consists of chromium.
  • the further layer can be arranged.
  • the further layer has
  • the other layer has gold or silver or is made of gold or silver.
  • Such a contact surface has a particularly high
  • the component may be manufactured by the method described above and have all the structural and functional properties associated with the
  • Figure 1A shows an embodiment of a component in lateral
  • FIG. 1B shows the component from FIG. 1A in a rotated lateral view
  • FIG. 1C shows the component from FIG. 1A in cross-sectional view
  • FIG. 2A shows a contact element for contacting a component in a sectional view
  • FIG. 3A shows a basic body of a component in a sectional view
  • FIG. 3B shows the main body from FIG. 3A in a side view
  • FIGS. 4A-4E process steps in the production of a
  • Figure 5 shows a base body with a multilayer
  • FIGS. 6A-6E show a further embodiment of the method for
  • FIGS. 7A-7E show a further embodiment of the method for
  • FIGS. 8A and 8B show a further embodiment of the method for producing a contact
  • FIGS. 9A and 9B show a further embodiment of the method for producing a contact
  • FIGS. 10A and 10B show a further embodiment of the invention
  • FIG. 1A shows an embodiment of a component 1 in a lateral view.
  • the component 1 is formed for example as a temperature sensor. In principle, however, the structure is also suitable for other electrical components.
  • the component 1 has a base body 2.
  • the main body 2 has in particular a ceramic material as
  • the ceramic material is based on a spinel or perovskite structure. It may be a thermistor, in particular a thermistor, i.e. an NTC device. In particular, it is an NTC thermistor chip.
  • the basic body can also be a carrier, in particular a printed circuit board.
  • the main body 2 has two contact surfaces 3, 4 for
  • the contact surfaces 3, 4 are arranged on opposite sides of the main body 2. In particular, the contact surfaces 3, 4 in direct contact with the base material 19 of the base body 2.
  • the contact surfaces 3, 4 can each be constructed in multiple layers.
  • the contact surfaces 3, 4 may have as material nickel.
  • nickel may be a base material of the contact surfaces 3, 4. According to specific embodiments of the component 1, this may be a platinum-containing metallization on an aluminum oxide ceramic, a silver-containing metallization on a PTC ceramic or a nickel- or gold-containing
  • the component 1 has two contact elements 5, 6, in particular metallic contact elements 5, 6, for electrical
  • the contact elements 5, 6 can as
  • Connection wires may be formed.
  • other forms of contact elements come into question, such as sheets or grid-shaped contact elements, in particular
  • Stamped grid It can also be a stranded wire.
  • the contact elements 5, 6 are each at one of
  • the contact elements 5, 6 are for example stably formed so that they can support the main body 2, in particular can hold stable in the imaged position.
  • the contact elements 5, 6 as a material nickel.
  • nickel may be one
  • Contact elements 5, 6 may alternatively comprise, for example, an iron alloy or copper.
  • the contact elements 5, 6 are each attached to a contact surface 3, 4 by means of a molten and then solidified material 7, 8.
  • the melting of the material 7, 8 takes place for example by a laser beam. In particular, the attachment is made by a welding process.
  • the solidified molten material 7, 8 is formed by partial melting of the contact elements 5, 6.
  • the solidified molten material 7, 8 has the same material Z composition as the contact elements 5, 6 on.
  • Melting are the areas of the contact elements 5, 6, for example via the base body 2 over.
  • the contact elements 5, 6 each extend along a side surface 23 of the main body 2 via a first edge 9 of the base body in the direction of a second edge 10 of the main body 2.
  • the contact portions 11, 12 are arranged on the side surface 23 when viewed on the side surface 23.
  • the contact elements 5, 6 are in each case over the first edge 9, so that they in this section for
  • the free-standing sections 13, 14 may also be absent.
  • the contact elements 5, 6 are not over the second edge 10 via. Near the second edge 10, the contact elements 5, 6 are not over the second edge 10 via. Near the second edge 10, the contact elements 5, 6 are not over the second edge 10 via. Near the second edge 10, the contact elements 5, 6 are not over the second edge 10 via. Near the second edge 10, the contact elements 5, 6 are not over the second edge 10 via. Near the second edge 10, the contact elements 5, 6 are not over the second edge 10 via. Near the second edge 10, the
  • the maximum total material thickness d2 in the contact section 13, 14 is, for example, greater than or equal to the thickness d ] _ im
  • the connecting material 7, 8 is formed as a bead with a dome-shaped surface.
  • the Connecting material 7, 8 may have the shape of a spherical segment. In FIG. 1A it can be seen that the
  • Connecting material 7, 8 extends to the second edge 10.
  • the maximum total material thickness d2 in the contact section 11, 12 is present, for example, at the vertex of a weld bead.
  • the weld bead does not necessarily have to be arranged centrally on the base body 2.
  • This geometry is, for example, by the method of attachment by melting described below
  • FIG. 1B shows the component 1 from FIG. 1A in a side view rotated by 90 °.
  • FIG. 1C shows the component 1 in a cross section in a region of the contact section 11, 12 with maximum material thickness d2.
  • the sectional plane is identified in FIG. 1B by the designation A-A.
  • sections have, for example, lengths I 2 corresponding to the length L of the main body 2 or have slightly smaller lengths I 2.
  • the base body 2 has, for example, a length L up to a few mm. In particular, the length L may be between 0.35 and 2.50 mm.
  • the main body 2 has, for example, a square side surface, so that the length L corresponds to the width B of the main body 2.
  • the thickness D of the base body 2 is for example in the range of up to 1 mm. In particular, the thickness D may be in the range of 0.2 mm to 0.8 mm.
  • a contact element 5 in the form of a connecting wire is shown in cross-section or in a lateral view prior to its attachment to the base body 2.
  • the contact element 5 has a cross section in the form of a circular area with a diameter d.
  • the contact element may also have a different cross-sectional shape.
  • it may also be a rectangular wire.
  • the diameter d of the wire is before the
  • the diameter d corresponds to that
  • the contact element 5 has a length lg.
  • the length lg is in particular substantially longer than the length L of
  • FIGS. 3A and 3B the main body 2 is shown prior to its contacting with the contact elements 5, 6.
  • the thickness D is the length of the connection between the contact surfaces 3, 4.
  • the length L is the extension of the body in one direction defined by the length 1 of the later attached contact element.
  • the width B is the extension perpendicular to the thickness D and perpendicular to the length L.
  • the main body 2 has, for example, square
  • the basic body can also have a different shape.
  • the contact surfaces 3, 4 each cover the entire
  • the following is a method of making a
  • the component 1 shown can be all structural and
  • two contact elements 5, 6 and a main body 2 are provided, for example as shown in FIGS. 2A, 2B, 3A, 3B.
  • the contact elements 5, 6 may be connecting wires. It may also be other contact elements, e.g. act a punched grid.
  • the main body 2 can as a base material a
  • the main body 2 may also be formed as a kind of printed circuit board.
  • the contact elements 5, 6 are then arranged on contact surfaces 3, 4 of the main body 2, as shown in Figure 4A.
  • the contact elements 5, 6 still have a uniform diameter d.
  • Contact elements 5, 6 are arranged only on the base body 1, for example by means of a gripper, but not permanently attached.
  • the assembly 15 is positioned, for example, such that the projecting ends, which are the
  • Areas 16, 17 form are directed upwards. This ensures that, in the subsequent method steps, the molten material of the regions 16, 17 flows in the direction of the main body 2 due to the gravitational force.
  • An upward orientation does not necessarily have to be given, in particular if the favorable wetting properties of the contact surfaces 3, 4 ensure automatic wetting with the molten material.
  • the regions 16, 17 extend beyond the second edge 10 of the main body 2.
  • the length I3 of a protruding end is at least half as large as the length L of the main body 2.
  • the length 13 of a protruding end is at most twice as large as the length L of the main body 2. From the material of the protruding ends, ie Areas 16, 17, the solidified molten material 7, 8 for attachment of the connecting wires 5, 6 formed on the base body 2.
  • the length I3 of a protruding end is at most three times as large as the shortest dimension of the side surface, for example the width B of the side surface 23 of the main body (see FIG. 1B).
  • preheating of the main body 2 can be carried out in this method step in order to avoid damage due to heat shock.
  • the main body 2 can be heated by a holder, in particular by
  • the main body 2 can be heated by laser action. This is done by gentle warming before the subsequent laser welding process.
  • FIG. 4B shows the beginning of the actual melting process.
  • the laser beam 18 is directed so that no direct heating of the base body 2 and in particular the contact surfaces 3, 4, takes place, so that the base body 2 and in particular the contact surfaces 3, 4 are not damaged by heat.
  • Laser beam 18 passes completely above the base body 2 over.
  • the laser beam 18 is directed so that both projecting areas 16, 17 in its beam direction
  • the laser beam 18 may be directed so that only a projecting portion 16 in the beam direction 24 is located. In this case, a
  • Repositioning of the laser beam 18 or an irradiation of a further laser beam may be required, which processes the further area 17.
  • the region 16 is first melted, the first of the laser beam 18th is taken is.
  • the second area 17 is still shaded by the first area 16.
  • Fig. 4C it is shown how one protruding end, that is, the portion 16, is completely sealed off, while the other protruding end, i.e., the portion 17, still exists.
  • the molten material is distributed along the
  • Contact element 5 with the contact surface 3 of the base body 2 connects electrically and mechanically permanently.
  • FIG. 4D shows how the further region 17 has also completely melted away.
  • the molten material 8 runs along the connecting wire 6 in the direction of the main body 2 and wets there the further contact surface 4 and the further contact portion 12.
  • the further protruding portion 17 of the laser beam 18 no longer hits the connecting wire 6, so that no energy absorption and thus no heating of the connecting wire 6 longer exists.
  • the laser beam 18 now leads completely past the component 1, so that no more heat is applied and can now be switched off.
  • Figure 4E shows the component 1 with attached on both sides
  • the component 1 can now be further processed, for example by coating with a polymer, glass or applying other coatings. Depends on the
  • the component 1 can in particular be designed as in FIGS. 1A, 1B and IC.
  • FIGS. 1A, 1B and IC For the properties of the component 1, reference is made to the description of these figures.
  • FIG. 5 various embodiments of single-layer or multi-layer contact surfaces 3, 4 for a main body 2 of a component 1 will be described. The described embodiments of the contact surfaces 3, 4 are suitable
  • the contact surfaces 3, 4 each have at least one nickel layer.
  • the connecting wires 5, 6 may each comprise nickel.
  • the contact surfaces 3, 4 are each designed as a single layer.
  • the contact surfaces 3, 4 each consist of a nickel layer.
  • the nickel layer is in direct contact with the
  • Nickel layer in direct contact with the material of the
  • the contact surface 3, 4 has a multilayer structure.
  • Contact surface can be applied, for example, by sputtering on the base body 2.
  • a lowermost layer is applied directly to the base material 19 of the main body 2.
  • An upper layer is disposed over the lowermost layer and may in particular as the topmost layer in direct contact with the
  • Connecting wire 5, 6 and / or the connecting material 7, 8 be.
  • the upper layer serves, for example, as oxidation protection.
  • the upper layer can promote the welding process by inhibiting crystal growth and possibly absorbing thermal energy.
  • the top layer is a gold or silver layer.
  • the contact surface 3, 4 can in this case a
  • Melting of the contact surface 3, 4 are used in the welding process and a detachment of the electrode of the ceramic.
  • the lower layer is a chromium layer.
  • the upper layer is for example a NiekelSchicht.
  • the contact surface 3, 4 can in this case a
  • a structure consisting of a chromium layer as the lowest layer and a nickel layer as the upper layer.
  • a gold or silver layer can be applied to the nickel layer so that the nickel layer forms a middle layer and the gold or silver layer forms an upper layer.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the contact surfaces 3, 4, each having at least three layers 20, 21, 22.
  • the contact surfaces each have at least two nickel layers 20, 22.
  • the layer structure may be as described above, wherein below an upper
  • Nickel layer 22 is designed as a protective layer further layer 21, in particular a chromium layer is arranged. A lowermost nickel layer 20 can now between the
  • Protective layer 21 and the base material 19 may be arranged.
  • the protective layer 21 prevents a melting of the underlying nickel layer 20 by a much higher melting point.
  • the adhesion of the electrode can be improved by minimizing the thermo-mechanical stress.
  • the contact surface 3, 4 a For example, the contact surface 3, 4 a
  • the contact surface 3, 4 can still be an uppermost layer
  • the top layer can serve as oxidation protection and promote the welding process.
  • metals it is also possible to use other metals or alloys which have a comparable technical effect.
  • FIGS. 6A to 6E show method steps of a
  • the component 1 is for example as a temperature sensor
  • the main body 2 has, for example, a ceramic or another insulating material.
  • Base 2 has two contact surfaces 3, 4 in the form of two metallic contact surfaces.
  • the contact surfaces 3, 4 serve for contacting a temperature-dependent
  • the contact surfaces 3, 4 are arranged on the same side surface 23 of the main body 1. There are two
  • Contact elements 5, 6 are provided and arranged in each case on one of the contact surfaces 3, 4.
  • the contact elements 5, 6 are formed as wires as in FIGS. 4A to 4E, but they can also be another form, for example a grid.
  • the contact elements 5, 6 are in contrast to the figures 4A to 4D in plan view of the side surface 23 is not on the Base 1 over.
  • the contact elements 5, 6 each have a region 16, 17 which leads away from the plane of the side surface 23. In particular, this can be seen in a line of sight parallel to the side surface as in the illustration at the bottom right in FIG. 6A.
  • the region 16, 17 is in particular bent away from the contact surface 3, 4.
  • Contact elements 5, 6 each have a region 16, 17, which is arranged at a greater distance from the contact surface 3, 4 than an adjoining region of the contact element 5, 6.
  • the region 16, 17 is in plan view of the
  • a laser beam 18 is applied to the
  • Beam direction 24 extends at a distance from
  • the laser beam 18 strikes the region 17 of the second contact element directly and melts this region 17, so that the region 17 withdraws from the laser beam 18 and the molten one
  • Material 8 wets the second contact surface 4.
  • the laser beam 18 travels
  • Figure 6E shows the component 1 with the attached
  • the contact elements 5, 6 may also be arranged on different sides of the main body 2. There are two different ones
  • the region 16 to be fused is not formed as the end of a contact element 5, but is arranged in a central portion of the contact element 5.
  • a contact element 5 by melting the area 16 in two
  • FIGS. 7A to 7E show method steps of a
  • contact elements 5, 6 are arranged on contact surfaces 3, 4 of a basic body 2. In contrast to the method and component 1 according to FIGS. 6A to 6E the contact elements 5, 6 not from the contact surfaces 3, 4 from.
  • the laser beam 18 is directed onto regions 16, 17 of the contact elements 5, 6, so that the
  • Base body 2 and in particular the contact surfaces 3, 4 are not in the beam direction 24 of the laser beam 18.
  • Laser beam 24 runs parallel to side surface 23 analogously to FIG. 6C, but closer to the side surface than in FIG. 6C.
  • the laser beam strikes the region 16 of the first contact element 3 and melts the region 16, so that the molten material 7 withdraws from the laser beam 18 and wets the first contact surface 3.
  • FIG. 7E shows the component 1 with the attached
  • the component 1 does not differ in this case from the component 1 of Figures 6A to 6E. This is based on the fact that in the method according to FIG. 7A
  • Contact elements 5, 6 are arranged before the Abschmelzvorgang with a larger proportion on the contact surface 3, 4 than in the method according to Figure 6A. Modifications are also possible in the method according to FIGS. 7A to 7E. For example, a contact element 5 can be severed in the middle.
  • FIGS. 8A to 8B show method steps of a further embodiment of a method for producing a contacting in an electrical component 1, wherein here only top views are respectively shown on the side surfaces on which a contact element 5 is arranged.
  • Contact element 5 is formed for example as a wire.
  • the main body 2 has two separate
  • the area 16 is
  • the laser beam 18 extends in accordance with the embodiment of Figure 7B parallel to the contact surfaces 3, 4 on the base body 2 over.
  • the region 16 melts and withdraws from the laser beam 18.
  • a part of the material 7 wets the first contact surface 3 and a part of the material 8 wets the second contact surface 4.
  • FIG. 8B shows the component 1 with the separated contact elements 5a, 5b, which are respectively fastened to the contact surfaces 3, 4.
  • the contact elements 5a, 5b can be connected to different electrical poles.
  • Figures 9A and 9B show process steps of a
  • the laser beam 18 passes through a recess 25 in the base body 2.
  • Base body 2 a recess 25, which leads completely through the base body 2.
  • a laser beam 18 is aligned such that the
  • Beam direction 24 through the recess 25 of the base body 2 leads.
  • the base body 2 does not lie in the beam direction 24, so that the laser beam 18 does not strike the base body 2 directly even after the melting of a region 16 of the contact element 5.
  • the laser beam 18 extends in particular perpendicular to the contact surfaces 3, 4.
  • the area 16 melts and pulls out of the
  • Figure 9B shows the component 1 with the separated
  • Contact elements 5a, 5b which are fixed by the molten material 7, 8 respectively to the contact surfaces 3, 4.
  • the contact elements 5a, 5b may be connected to different poles.
  • FIGS. 10A and 10B show method steps of a further embodiment of a method for producing a contacting in an electrical component 1.
  • the laser beam 18 leads through a recess 25 in the base body 2, as shown in FIG. 10A.
  • the contact element 5 ends above the recess 25. The region 16 is melted off so that the
  • Method variant is thus similar to the beam direction 24 of the laser 18 and the arrangement of the contact element 5 of the variant of Figures 4A to 4D, but differs in that the region to be melted 16 over a
  • Recess 25 is arranged and the laser beam 18 of the recess 25 extends.
  • FIG. 10B shows the component 1 with the contact element 5, which is fastened to the contact surface 3 of the main body 1.
  • the contact surface 3 is adjacent, for example, directly to the
  • the regions 16 may protrude from the main body analogously to FIG. 6A.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Befestigung eines Kontaktelements (5, 6) bei einem elektrischen Bauteil (1) wird ein Kontaktelement (5, 6) an einer Kontaktfläche (3, 4) eines Grundkörper (2) des Bauteils (1) angeordnet und ein Laserstrahls (18) auf einen Bereich (16, 17) das Kontaktelements (5, 6) derart gerichtet, dass der Grundkörper (2) nicht in Strahlrichtung (24) des Laserstrahls (18) liegt. Durch den Laserstrahl (18) wird das Kontaktelement (5, 6) teilweise geschmolzen, so dass das geschmolzene Material (7, 8) die Kontaktfläche (3, 4) benetzt und eine Befestigung des Kontaktelements (5, 6) an der Kontaktfläche (3, 4) herstellt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Befestigung eines Kontaktelements bei einem elektrischen Bauteil und elektrisches Bauteil mit
Kontaktelernent
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Befestigung eines Kontaktelements bei einem elektrischen Bauteil. Beispielsweise ist das Bauteil als Temperatursensor ausgebildet. Das Bauteil kann als Grundkörper einen
keramischen Heißleiter (NTC) -Chip aufweisen.
Zur elektrischen Kontaktierung des Grundkörpers werden oftmals Anschlussdrähte durch Löten an einer eingebrannten Silbermetallisierung des Grundkörpers befestigt. Die
Einsatztemperatur einer Lötverbindung ist jedoch durch die Schmelztemperatur der Lote begrenzt. Hochbleihaltige Lote haben eine Schmelztemperatur von ca. 300°C und die meisten bleifreien Lote schmelzen bereits bei Temperaturen von 230°C. Lötverbindungen sind bei häufigen Temperaturwechsel
belastungen nicht ausreichend zuverlässig. Zudem neigen viele Lotmaterialien in feuchter oder nasser Umgebung zu Migration.
Weiterhin werden Anschlussdrähte auch durch Sintern einer metallischen Sinterpaste an einer eingebrannten
Goldmetallisierung befestigt. Dies ist insbesondere für höhere Einsatztemperaturen von 250°C bis 300°C üblich. Diese Art der Herstellung ist jedoch aufgrund des Goldmaterials und der aufwändigen Prozessführung mit Pastenaufbringung,
Pastentrocknung und Einbrand mit hohen Kosten verbunden.
Auch eine Befestigung durch Anschweißen der Anschlussdrähte wurde bereits vorgeschlagen, beispielsweise in der Druckschrift WO 2016/012311 Al. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass bei derartigen Schweißverfahren die Gefahr der Zerstörung des Grundkörpers und/oder der
Metallisierung groß ist und die Herstellung eines
zuverlässigen Bauteils mit hohen Prozesskosten verbunden ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
verbessertes Verfahren zur Befestigung eines Kontaktelementes bei einem elektrischen Bauteil anzugeben und ein elektrisches Bauteil mit Kontaktelement anzugeben, das eine erhöhte
Zuverlässigkeit aufweist.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Befestigung eines Kontaktelements bei einem elektrischen Bauteil angegeben. Das Bauteil ist
beispielsweise als Temperatursensor ausgebildet. Das
Verfahren eignet sich für eine Vielzahl von Bauteilen, beispielsweise NTC-Thermistoren, PTC-Thermistoren oder
Varistoren. Insbesondere eignet sich das Verfahren auch für keramische Vielschichtbauteile.
Im Verfahren werden ein Grundkörper und ein Kontaktelement bereitgestellt. Insbesondere kann das Kontaktelement
metallisch sein. Beim Kontaktelement handelt es sich
beispielsweise um einen Draht. Das Kontaktelement kann auch alternativ ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines Gitters oder Blechs vorliegen. Der Grundkörper weist
beispielsweise ein keramisches Grundmaterial auf und kann insbesondere vielschichtig ausgebildet sein. Es können ein einziges oder zwei oder mehrere Kontaktelemente am
Grundkörper durch ein derartiges Verfahren befestigt werden. Der Grundkörper kann wenigstens eine Kontaktflache aufweisen. Die Kontaktflache ist beispielsweise eine Metallisierung. Insbesondere kann die Kontaktflache an einer Seitenfläche des Grundkörpers angeordnet sein. Der Grundkörper kann zwei derartige Kontaktflachen aufweisen, die beispielsweise an gegenüberliegenden Seitenflächen des Grundkörpers vorhanden sind. Die Kontaktfläche kann ein- oder mehrschichtig sein. Beispielsweise weist die Kontaktfläche eine Schicht eines Metalls mit dem gleichen oder einem höheren Schmelzpunkt auf als das Kontaktelement.
Es können im Verfahren zwei oder mehr Kontaktelemente
bereitgestellt werden, die jeweils an einer der
Kontaktflächen angeordnet und befestigt werden. Es können auch mehrere Kontaktelemente an einer gemeinsamen
Kontaktfläche angeordnet und befestigt werden. Alternativ kann auch aus einem Kontaktelement während des Verfahrens zwei separierte Kontaktelemente gebildet werden, die jeweils an einer der Kontaktflächen befestigt werden.
Das wenigstens eine Kontaktelement weist beispielsweise
Nickel auf oder besteht aus Nickel. Nickel ist als Material gut geeignet, da es relativ kostengünstig ist und eine hohe Migrationsbeständigkeit bei ausreichender Oxidations
beständigkeit aufweist.
Im Verfahren wird das Kontaktelement an der Kontaktfläche des Grundkörpers angeordnet, insbesondere an einer Metallisierung des Grundkörpers. Beispielsweise wird das Kontaktelement und/oder der Grundkörper durch ein oder mehrere Greifer gehalten . Dann wird ein Laserstrahl auf einen Bereich des Kontakt elements gerichtet. Der Laserstrahl ist dabei derart
ausgerichtet, dass der Grundkörper und insbesondere die
Kontaktflache auch nach einem Abschmelzen eines Teils des Kontaktelements, insbesondere dem Abschmelzen des vom
Laserstrahl getroffenen Bereichs, nicht vom Laserstrahl getroffen werden. Insbesondere liegt der Grundkörper nicht in Strahlrichtung des Laserstrahls. Dadurch kann eine
Beschädigung des Grundkörpers vermieden werden.
Beispielsweise ist der Laserstrahl derart ausgerichtet, dass er am Grundkörper vollständig vorbeiführt. Insbesondere kann der Laserstrahl derart ausgerichtet sein, dass die
Strahlrichtung parallel zu einer Seitenfläche des
Grundkörpers in einem Abstand vom Grundkörper verläuft. Je nach Ausbildung und Anordnung des Kontaktelements verläuft der Laserstrahl beispielsweise bei Aufsicht auf die
Kontaktfläche derart, dass die Strahlrichtung nicht mit der Kontaktfläche überlappt oder dass die Strahlrichtung parallel zur Kontaktfläche und in einem Abstand zur Kontaktfläche verläuft .
In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird das
Kontaktelement teilweise durch den Laserstrahl geschmolzen, insbesondere der Bereich, der vom Laserstrahl getroffen wird. Das geschmolzene Material benetzt die Kontaktfläche . Nach dem Erhärten des geschmolzenen Materials ist das Kontaktelement somit an der Kontaktfläche des Grundkörpers befestigt.
Der Bereich des Kontaktelementes, der durch den Laserstrahl getroffen wird, schmilzt und zieht sich dadurch aus dem
Laserstrahl ganz oder teilweise zurück, so dass keine oder nur noch eine geringe Energieabsorption des Laserlichtes durch das Kontaktelement erfolgt. Somit handelt es sich um einen selbst-stoppenden Erwärmungsprozess. Da der Grundkörper nicht in Strahlrichtung des Laserstrahls liegt, ergibt sich auch keine direkte Erwärmung des Grundkörpers nach dem
Abschmelzen des Bereichs des Kontaktelements. Insbesondere wird auch die Kontaktfläche des Grundkörpers nicht direkt erwärmt .
Dies führt zu einer Erleichterung der Prozessführung, da eine Beschädigung des Bauteils verhindert werden kann, ohne dass eine exakte Einstellung und Kontrolle der Laserenergie notwendig ist. Die Energieabsorption ist unmittelbar nach dem Abschmelzen des Bereichs beendet, so dass das Material direkt nach dem Abschmelzen wieder abkühlen kann.
Das geschmolzene Material bildet somit ein Verbindungs material, das das Kontaktelement am Grundkörper befestigt. Insbesondere kann das erhärtete geschmolzene Material als Schweißperle vorliegen. Dabei kann es sich um eine Erhebung in Form eines Kugelsegments, beispielsweise einer Halbkugel handeln .
Gemäß einer Ausführungsform wird das Kontaktelement derart angeordnet, dass der Bereich, auf den der Laserstrahl trifft, bei Aufsicht auf die Kontaktfläche nicht vollständig mit dem Grundkörper überlappt, also über den Grundkörper übersteht. Beispielsweise wird das Kontaktelement derart positioniert, dass der überstehende Bereich nach oben hin gerichtet ist. Nach dem Schmelzvorgang kann der Überstand vollständig oder teilweise beseitigt sein. Bei dem überstehenden Bereich kann es sich insbesondere um ein Ende des Kontaktelements handeln. Beispielsweise verläuft bei dieser Ausführungsform bei
Aufsicht auf die Kontaktflache die Strahlrichtung nicht- überlappend mit dem Grundkörper. Insbesondere kann der
Laserstrahl parallel zu einer Stirnseite mit Abstand zum Grundkörper verlaufen, so dass das überstehende Ende
getroffen wird.
Gemäß einer Ausführungsform führt der Bereich, auf den der Laserstrahl trifft, in einer Richtung senkrecht zur
Kontaktfläche von der Kontaktfläche weg. Bei Aufsicht auf die Kontaktfläche kann der Bereich mit der Kontaktfläche
überlappen. Beispielsweise ist der Bereich ein Ende des
Kontaktelements, das von der Kontaktfläche nach außen
weggebogen ist. Der Bereich kann auch ein mittiger Bereich des Kontaktelements sein, der beispielsweise in Wellenform von der Kontaktfläche wegführt und wieder zur Kontaktfläche hinführt .
Bei dieser Ausführungsform verläuft die Strahlrichtung beispielsweise parallel zur Kontaktfläche in einem Abstand zur Kontaktfläche, so dass der Laserstrahl den wegführenden Bereich trifft.
In einer Ausführungsform ist der Bereich, der vom Laserstrahl getroffen wird, nicht von der Kontaktfläche weggeführt und steht auch nicht über den Grundkörper über. Insbesondere kann der Bereich an der Kontaktfläche anliegen. Bei dieser
Ausführungsform verläuft die Strahlrichtung beispielsweise parallel zur Kontaktfläche in einem geringen Abstand zur Kontaktfläche .
Es können im Verfahren auch zwei oder mehr Kontaktelemente bereitgestellt werden. Die Kontaktelemente können mit dem oben beschriebenen Verfahren befestigt werden. Beispielsweise weisen die Kontaktelemente jeweils en überstehendes Ende auf, die zur Herstellung der Befestigung abgeschmolzen werden.
Bei einer ersten Variante des Verfahrens wird der Laserstrahl derart ausgerichtet, dass zwei oder mehr Kontaktelemente in Strahlrichtung des Lasers liegen. Somit können Bereiche mehrerer Kontaktelemente durch denselben Laserstrahl
abgeschmolzen, ohne dass eine Repositionierung des Lasers oder der Anordnung erforderlich ist.
Dabei kann es sein, dass in einem ersten Schritt nur ein Bereich des ersten Kontaktelements vom Laserstrahl voll getroffen und abgeschmolzen wird, während das zweite
Kontaktelement zunächst noch vom ersten Kontaktelement abgeschattet wird, so dass das zweite Kontaktelement nur wenig oder überhaupt nicht vom Laserstrahl getroffen wird. Wenn das erste Kontaktelement teilweise geschmolzen ist und das geschmolzene Material sich aus dem Laserstrahl ganz oder teilweise zurückgezogen hat, wird auch das zweite
Kontaktelement vom Laserstrahl so getroffen, dass ein
Abschmelzen eines Bereichs erfolgt. Somit werden die Bereiche nacheinander, aber durch denselben Laserstrahl geschmolzen. Dies ermöglicht ein sehr einfaches und kostengünstiges
Verfahren zur Befestigung zweier Kontaktelemente.
Bei einer zweiten Variante liegt nur eines der
Kontaktelemente in Strahlrichtung des Lasers, so dass auch nach einem Abschmelzen eines Bereichs des ersten
Kontaktelements der Laserstrahl nicht das zweite
Kontaktelement trifft. In diesem Fall kann nach Abschmelzen des Bereichs des ersten Kontaktelements der Laserstrahl und/oder das Bauteil so umorientiert werden, dass der Laserstrahl nach der Umorientierung das zweite Kontaktelement trifft und dann einen Bereich des zweiten Kontaktelements abschmilzt. Alternativ dazu kann das teilweise Abschmelzens des zweiten Kontaktelements mittels eines weiteren Lasers gleichzeitig oder nach dem teilweisen Abschmelzen des ersten Kontaktelements erfolgen.
In einer Ausführungsform weist der Grundkörper eine
Ausnehmung auf und das Kontaktelement wird vor dem
Schmelzschritt derart angeordnet, dass der Bereich, der später vom Laserstrahl getroffen wird, bei Aufsicht auf die Kontaktflache auf der Ausnehmung angeordnet ist. In diesem Fall ist es möglich, den Laserstrahl derart auszurichten, dass die Strahlrichtung durch die Ausnehmung führt. Dieses Verfahren erleichtert es insbesondere, bei mehreren
nebeneinander auf einem Grundkörper angeordneten Elementen, die Kontaktelemente ohne Einwirkung auf die anderen Elemente am Grundkörper zu befestigten. Beispielsweise ist der
Grundkörper als Rasterplatte ausgebildet, in der mehrere Ausnehmungen angeordnet sind.
Es ist auch möglich, zur Herstellung zweier Kontaktelemente ein Kontaktelement am Grundkörper anzuordnen und das
Kontaktelement durch das Schmelzen in zwei separierte
Kontaktelemente zu zerteilen. In diesem Fall liegt das
Kontaktelement beispielsweise auf zwei getrennten
Kontaktflachen auf und es wird ein Bereich zwischen den
Kontaktflachen abgeschmolzen, der sich dann auf die
Kontaktflachen verteilt.
Um ein Abschmelzen der Kontaktflache vom Grundkörper durch die entstehende Wärme zu verhindern, kann die Kontaktfläche wenigstens eine Schicht aufweisen, die einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das Kontaktelement. Beispielsweise weist das Kontaktelement Nickel auf und wenigstens eine
Schicht der Kontaktflache Chrom.
Die Kontaktflache kann auch mehrschichtig aufgebaut sein. Beispielsweise enthält die Kontaktfläche wenigstens eine Grundschicht. Die Grundschicht weist beispielsweise eine gute Migrationsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit aufweist. Beispielsweise enthält die Grundschicht Nickel oder besteht aus Nickel.
In einer Ausführungsform ist auf der Grundschicht,
beispielsweise einer Nickelschicht, noch eine weitere Schicht als Oxidationsschutz angeordnet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann diese Schicht auch einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweisen als das Kontaktelement und beispielsweise eine Legierung mit dem geschmolzenen Material des Kontaktelements bilden. Diese Schicht enthält oder besteht beispielsweise aus Gold oder Silber.
In einer Ausführungsform befindet sich zwischen einem
Grundmaterial des Grundkörpers, beispielsweise einer Keramik, und der Grundschicht noch eine weitere Schicht zur
Verhinderung des Ablegierens der Kontaktfläche vom
Grundkörper. Die weitere Schicht weist insbesondere einen höheren Schmelzpunkt als die Grundschicht auf, so dass diese Schicht ein vollständiges Abschmelzen der Kontaktfläche bei der Erwärmung im Schweißverfahren verhindert. Beispielsweise enthält die weitere Schicht Chrom oder besteht aus Chrom.
Der Einfachheit halber wird eine Schicht, die zumindest vorwiegend Nickel bzw. Gold bzw. Silber bzw. Chrom enthält, auch als Nickelschicht bzw. Goldschicht bzw. Silberschicht bzw. Chromschicht bezeichnet.
Die Kontaktflache kann auch mehrere Schichten aus demselben Material aufweisen, zwischen denen eine Schicht aus einem anderen Material angeordnet ist. Das andere Material weist beispielsweise einen höheren Schmelzpunkt, insbesondere einen deutlich höheren Schmelzpunkt, auf als das Kontaktelement.
Die Schichten aus demselben Material weisen beispielsweise den gleichen, einen nur wenig höheren oder einen niedrigeren Schmelzpunkt auf als das Kontaktelement. Zusätzlich dazu kann als oberste Schicht noch eine Schicht mit niedrigerem
Schmelzpunkt als die darunter liegende Schicht angeordnet sein .
Beispielsweise weisen die Kontaktflachen zwei Schichten aus dem Material einer Grundschicht, insbesondere zwei
Nickelschichten, auf. Dies kann vorteilhaft sein für den Fall, dass sich die weitere Schicht nicht ausreichend stabil mit dem Grundmaterial des Grundkörpers verbindet.
Beispielsweise kann eine Nickelschicht direkt auf dem
Grundmaterial des Grundkörpers, darauf eine Chromschicht und darauf wieder eine Nickelschicht angeordnet sein. Auf der obersten Nickelschicht kann eine Gold- oder Silberschicht angeordnet sein.
Die Schichten der Kontaktflache können in einem
Schichtabscheideverfahren, beispielsweise einem
Sputterverfahren oder einem Aufdampfverfahren aufgebracht sern .
Der oben beschriebene Schichtaufbau kann auch für andere Verfahren zur Befestigung eines Kontaktelements vorteilhaft sein. Beispielsweise eignet sich der Schichtaufbau neben dem oben beschriebenen Verfahren des Laserschweißens durch
Aufschmelzen des Kontaktelementes auch für Verfahren des TiefSchweißens , Lichtbogenschweißens, Thermokompressions- schweißens und Widerstandsschweißens.
Bei allen Ausführungsformen kann der abzuschmelzende Bereich derart gewählt werden, dass durch das erstarrte geschmolzene Material eine stabile Befestigung des Kontaktelements am Grundkörper erreicht wird. Weiterhin kann der Bereich derart gewählt werden, dass das Bauteil in seinen Dimensionen durch das geschmolzene und erstarrte Material nicht wesentlich vergrößert wird, beispielsweise nicht wesentlich in seinem Querschnitt vergrößert wird.
Beispielsweise ist bei einem überstehenden abzuschmelzenden Bereich die Länge des Bereichs derart gewählt, dass nach dem Abschmelzen das erstarrte Material nicht über die
Seitenfläche des Grundkörpers hinausragt. Dabei ist
insbesondere gemeint, dass bei einer Aufsicht auf die
Seitenfläche kein Überstehen des erstarrten geschmolzenen Materials sichtbar ist.
Beispielsweise ist die Länge des überstehenden Bereichs vor dem Abschmelzvorgang maximal drei Mal so groß wie die kürzeste Ausdehnung der Seitenfläche, beispielsweise die Breite der Seitenfläche. Beispielsweise ist die Länge des überstehenden Bereichs vor dem Abschmelzvorgang größer als die Dicke des Kontaktelementes, beispielsweise mindestens drei Mal so lang wie die Dicke des Kontaktelementes. Dies ermöglicht eine stabile Befestigung des Kontaktelementes und bei einer akzeptablen Dimension des Bauteils. Beispielsweise ist die Länge des Bereichs derart gewählt, dass das erstarrte geschmolzene Material in einer Richtung senkrecht zur Seitenfläche zum Kontaktelement hin nicht oder nicht zu sehr über das Kontaktelement hinaussteht.
Beispielsweise ist der Überstand nicht größer als die
doppelte Dicke des Kontaktelementes. Bei geeigneter Wahl der Länge des Bereichs kann der Überstand auch geringer als die Dicke des Kontaktelementes sein oder es kann so gut wie kein Überstand vorhanden sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisches Bauteil mit einem Kontaktelement angegeben. Das Bauteil kann durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt sein und alle strukturellen und funktionalen Eigenschaften aufweisen, die im Zusammenhang mit dem
Verfahren beschrieben wurden. Umgekehrt sind auch alle
Eigenschaften des hier beschriebenen Bauteils als
Eigenschaften des Verfahrens offenbart.
Das Kontaktelement ist durch ein erstarrtes geschmolzenes Material am Grundkörper befestigt. Das Material ist durch einen geschmolzenen Bereich des Kontaktelements gebildet und weist somit die gleiche Materialzusammensetzung wie das
Kontaktelement auf. Insbesondere kann das Material durch Abschmelzen eines überstehenden oder abstehenden Bereichs des Kontaktelements gebildet sein.
Das Kontaktelement ist beispielsweise an einer Kontaktfläche des Grundkörpers befestigt. Die Kontaktfläche weist keine Beschädigung durch thermische Beanspruchung auf. Dies wird durch das oben beschriebene Verfahren erreicht, bei dem das die Kontaktfläche nicht in Strahlrichtung des Laserstrahls liegt und somit auch nach Abschmelzen des Bereichs nicht vom Laserstrahl getroffen wird.
Das Kontaktelement ist beispielsweise an einer Seitenfläche des Grundkörpers befestigt. Das Kontaktelement erstreckt sich beispielsweise bei einer Aufsicht auf die Seitenfläche von einer ersten Kante in Richtung einer zweiten Kante des
Grundkörpers. Das Kontaktelement steht über die zweite Kante nicht über. Das Kontaktelement kann über die erste Kante überstehen. Beispielsweise befindet sich ein Ende des
Kontaktelementes auf der Seitenfläche. Durch das oben
beschriebene Abschmelzen eines der überstehenden Enden wird ein Kontaktelement erzeugt, das zumindest in einer Richtung kein überstehendes Ende aufweist.
Das gesamte Materialvolumen des geschmolzenen Bereichs und des intakten Kontaktelementes auf der Seitenfläche ist größer als das Volumen, das ein intaktes Kontaktelement einnehmen würde, das sich von der ersten Kante bis zur zweiten Kante erstreckt. Somit ist erkennbar, dass das erstarrte
geschmolzene Material durch Schmelzen eines ab- oder
überstehenden Bereichs des Kontaktelements gebildet ist.
Das erstarrte geschmolzene Material liegt beispielsweise in Form eines Kugelsegments vor. Insbesondere handelt es sich um eine Schweißperle.
Das geschmolzene und erstarrte Verbindungsmaterial steht beispielsweise bei Aufsicht auf die Seitenfläche nicht über die Seitenfläche über. Dies kann durch geeignete Wahl einer Länge des geschmolzenen Bereichs erreicht werden. Beispielsweise reicht das erstarrte geschmolzene Material bis zur zweiten Kante des Grundkörpers. Dies kann durch das oben beschriebene Material dadurch erreicht werden, dass die
Wärmeabsorption direkt nach Abschmelzen eines überstehenden Bereichs des Kontaktelementes automatisch gestoppt wird, so dass ein Erstarren des geschmolzenen Materials an der Kante ermöglicht ist. Bei einer direkten Erwärmung des Grundkörpers würde das Verbindungsmaterial von der Kante weiter
wegfließen .
Wie oben im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben, kann die Kontaktfläche einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Beispielsweise kann die Kontaktfläche zwei Nickelschichten aufweisen. Zwischen den zwei Nickelschichten kann eine
Chromschicht vorhanden sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisches Bauteil mit einem Grundkörper aufweisend ein Grundmaterial und einer darauf angeordneten mehrschichtigen Kontaktfläche angegeben. Die Kontaktfläche ist insbesondere zur Befestigung eines Kontaktelements ausgebildet. Das
Bauteil kann auch ein an der Kontaktfläche befestigtes
Kontaktelement aufweisen. Die Kontaktfläche weist wenigstens zwei Schichten mit dem gleichen Material, insbesondere Nickel auf oder die zwei Schichten bestehen aus Nickel. Zwischen den zwei Schichten ist eine Schicht angeordnet, die einen höheren Schmelzpunkt aufweist als die zwei Schichten. Beispielsweise weist die Schicht Chrom auf oder besteht aus Chrom.
Auf dieser Schichtfolge kann optional noch eine weitere
Schicht angeordnet sein. Die weitere Schicht weist
beispielsweise einen niedrigeren Schmelzpunkt auf als die zwei Schichten mit dem gleichen Material. Beispielsweise weist die weitere Schicht Gold oder Silber auf oder besteht aus Gold oder Silber.
Eine derartige Kontaktflache weist eine besonders hohe
Stabilität auf und ermöglicht ein Anbringen einer
Weiterkontaktierung nicht nur durch das oben beschriebene Laserschmelz-Verfahren eines Kontaktelements sondern auch ein Anbringen einer Kontaktflache durch andere Verfahren, z.B. andere Schweißverfahren.
Das Bauteil kann durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt sein und alle strukturellen und funktionalen Eigenschaften aufweisen, die im Zusammenhang mit dem
Verfahren oder dem Bauteil gemäß dem weiteren Aspekt
beschrieben wurden. Umgekehrt sind auch alle Eigenschaften des hier beschriebenen Bauteils als Eigenschaften des
Verfahrens oder des Bauteils gemäß dem weiteren Aspekt offenbart. Das Bauteil ist jedoch auch unabhängig vom oben beschriebenen Verfahren offenbart.
Die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände ist nicht auf die einzelnen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen - soweit technisch sinnvoll - miteinander kombiniert werden.
Im Folgenden werden die hier beschriebenen Gegenstände anhand von schematischen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1A eine Ausführungsform eines Bauteils in seitlicher
Ansicht, Figur 1B das Bauteil aus Figur 1A in gedrehter seitlicher Ansicht,
Figur IC das Bauteil aus Figur 1A in Querschnittsansicht,
Figur 2A ein Kontaktelement zur Kontaktierung eines Bauteils in Schnittansicht,
Figur 2B das Kontaktelement aus Figur 2A in seitlicher
Ansicht,
Figur 3A ein Grundkörper eines Bauteils in Schnittansicht,
Figur 3B der Grundkörper aus Figur 3A in seitlicher Ansicht,
Figuren 4A-4E Verfahrensschritte bei der Herstellung einer
Kontaktierung eines Bauteils,
Figur 5 ein Grundkörper mit einer mehrschichtigen
Kontaktfläche,
Figuren 6A-6E eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur
Herstellung einer Kontaktierung,
Figuren 7A-7E eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur
Herstellung einer Kontaktierung,
Figuren 8A und 8B eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierung,
Figuren 9A und 9B eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierung, Figuren 10A und 10B eine weitere Ausführungsform des
Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierung.
In den folgenden Figuren können gleiche Bezugszeichen auf funktionell oder strukturell entsprechende
Teile der verschiedenen Ausführungsformen verweisen.
Figur 1A zeigt eine Ausführungsform eines Bauteils 1 in seitlicher Ansicht. Das Bauteil 1 ist beispielsweise als Temperatursensor ausgebildet. Prinzipiell ist der Aufbau allerdings auch für andere elektrische Bauteile geeignet.
Das Bauteil 1 weist einen Grundkörper 2 auf. Der Grundkörper 2 weist insbesondere ein keramisches Material als
Grundmaterial 19 auf. Beispielsweise basiert das keramische Material auf einer Spinell- oder Perovskitstruktur . Es kann sich um einen Thermistor, insbesondere um einen Heißleiter, d.h., um ein NTC-Bauteil handeln. Insbesondere handelt es sich um einen NTC-Thermistorchip . Beim Grundkörper kann es sich auch um einen Träger, insbesondere um eine Leiterplatte handeln .
Der Grundkörper 2 weist zwei Kontaktflachen 3, 4 zur
elektrischen Kontaktierung auf. Die Kontaktflachen 3, 4 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers 2 angeordnet. Insbesondere sind die Kontaktflachen 3, 4 in direktem Kontakt mit dem Grundmaterial 19 des Grundkörpers 2. Bei den
Kontaktflachen 3, 4 handelt es sich insbesondere um
Metallisierungen. Die Kontaktflachen 3, 4 können jeweils mehrschichtig aufgebaut sein. Die Kontaktflachen 3, 4 können als Material Nickel aufweisen. Insbesondere kann Nickel ein Grundmaterial der Kontaktflachen 3, 4 sein. Gemäß spezifischen Ausführungsformen des Bauteils 1 kann es sich dabei um eine platinhaltige Metallisierung auf einer Aluminiumoxidkeramik, eine silberhaltige Metallisierung auf einer PTC Keramik oder eine nickel- oder goldhaltige
Metallisierung auf einer NTC Keramik handeln.
Das Bauteil 1 weist zwei Kontaktelemente 5, 6, insbesondere metallische Kontaktelemente 5, 6, zur elektrischen
Kontaktierung auf. Die Kontaktelemente 5, 6 können als
Anschlussdrähte ausgebildet sein. Es kommen jedoch auch andere Formen von Kontaktelementen in Frage, beispielsweise Bleche oder gitterförmige Kontaktelemente, insbesondere
Stanzgitter. Es kann sich auch um einen Litzendraht handeln.
Die Kontaktelemente 5, 6 sind jeweils an einer der
Kontaktflächen 3, 4 befestigt und kontaktieren diese
elektrisch. Die Kontaktelemente 5, 6 sind beispielsweise stabil ausgebildet, so dass sie den Grundkörper 2 tragen können, insbesondere stabil in der abgebildeten Position halten können. Beispielsweise weisen die Kontaktelemente 5, 6 als Material Nickel auf. Insbesondere kann Nickel ein
Grundmaterial der Kontaktelemente 5, 6 sein. Die
Kontaktelemente 5, 6 können alternativ beispielsweise eine Eisenlegierung oder Kupfer aufweisen.
Die Kontaktelemente 5, 6 sind jeweils an eine Kontaktfläche 3, 4 mittels eines geschmolzenen und anschließend erstarrten Materials 7, 8 befestigt. Das Abschmelzen des Materials 7, 8 erfolgt beispielsweise durch einen Laserstrahl. Insbesondere wird die Befestigung durch ein Schweißverfahren hergestellt. Das erstarrte geschmolzene Material 7, 8 wird dabei durch teilweises Abschmelzen der Kontaktelemente 5, 6 gebildet. Das erstarrte geschmolzene Material 7, 8 weist dieselbe Material- Zusammensetzung wie die Kontaktelemente 5, 6 auf. Vor dem
Abschmelzen stehen die Bereiche der Kontaktelemente 5, 6 beispielsweise über den Grundkörper 2 über.
Die Kontaktelemente 5, 6 erstrecken sich jeweils entlang einer Seitenfläche 23 des Grundkörpers 2 über eine erste Kante 9 des Grundkörpers in Richtung einer zweiten Kante 10 des Grundkörpers 2. Die an den Kontaktflächen 3, 4
angeordneten Abschnitte werden vorliegend als Kontaktab schnitte 11, 12 bezeichnet. Die Kontaktabschnitte 11, 12 sind bei Aufsicht auf die Seitenfläche 23 auf der Seitenfläche 23 angeordnet. Die Kontaktelemente 5, 6 stehen jeweils über die erste Kante 9 über, so dass sie in diesem Abschnitt zum
Einbau des Bauteils 1 in ein Gehäuse oder eine
Sensorvorrichtung geeignet sind. Diese Abschnitte werden vorliegend als freistehende Abschnitte 13, 14 bezeichnet. Die freistehenden Abschnitte 13, 14 können auch nicht vorhanden sein .
Die Kontaktelemente 5, 6 stehen nicht über die zweite Kante 10 über. In der Nähe der zweiten Kante 10 können die
Anschlussdrähte 3, 4 an- oder abgeschmolzen sein. Die
Gesamtmaterialdicke d3 von intaktem und geschmolzenen
Kontaktelement, d.h. das Material auch inklusive des
erstarrten geschmolzenen Materials 7, 8, in der Nähe der zweiten Kante 10 ist geringer als die Dicke d]_ des
Kontaktelements im freistehenden Abschnitt 13, 14. Die maximale Gesamtmaterialdicke d2 im Kontaktabschnitt 13, 14 ist beispielsweise größer oder gleich der Dicke d]_ im
freistehenden Abschnitt.
Das Verbindungsmaterial 7, 8 ist als Schweißperle mit einer kuppelförmigen Oberfläche ausgebildet. Das Verbindungsmaterial 7, 8 kann die Form eines Kugelsegments aufweisen. In Figur 1A ist zu sehen, dass das
Verbindungsmaterial 7, 8 bis zur zweiten Kante 10 reicht. Die maximale Gesamtmaterialdicke d2 im Kontaktabschnitt 11, 12 liegt beispielsweise am Scheitelpunkt einer Schweißperle vor. Die Schweißperle muss nicht unbedingt mittig am Grundkörper 2 angeordnet sein.
Diese Geometrie wird beispielsweise durch das nachfolgend beschriebene Befestigungsverfahren durch Abschmelzen
überstehender Drahtenden erzeugt. Ähnliche Befestigungen können durch Abschmelzen anderer Bereiche der Kontaktelemente gebildet werden. Ein Vorteil dieser Geometrie ist es, dass die Kontaktelemente3 , 4 jeweils nur bis zur zweiten Kante 10 des Grundkörpers 2 reichen, dort jedoch aufgrund der
verringerten Durchmesser wenig Angriffsfläche für mechanische Beschädigung, insbesondere ein Abreißen der Kontaktelemente5 , 6 in der Nähe der zweiten Kante 10 aufweisen.
Darüber hinaus ist es durch den selbst-stoppenden Prozess möglich, dass das Verbindungsmaterial 7, 8 bis zur zweiten Kante 10 reicht und nicht vollständig weiter in Richtung der ersten Kante 9 fließt. Zudem können derartige Befestigungen der Kontaktelemente 5, 6 kostengünstig hergestellt werden und bieten eine hohe Stabilität. Zudem kann eine thermische
Beschädigung des Grundkörpers 2 und der Kontaktflächen 3, 4 vermieden werden, da im Verfahren keine direkte Erwärmung des Grundkörpers 2 und insbesondere der Kontaktflächen 3, 4 erfolgt .
Durch das teilweise Abschmelzen der Kontaktelemente 5, 6 im Kontaktabschnitt 11, 12 im Bereich der ersten Kante 10 wird ein Teil des Verbindungsmaterials 7, 8 auch von dem abgeschmolzenem Material im Kontaktabschnitt 11, 12 gebildet. Allerdings ist die Menge des Verbindungsmaterials 7, 8 größer als die Menge des abgeschmolzenen Materials der
Kontaktelemente 5, 6 im Kontaktabschnitt 11, 12, so dass erkennbar ist, dass das Verbindungsmaterial 7, 8 auch von abgeschmolzenen überstehenden Enden der Kontaktelemente 7, 8 gebildet wird. Zur Verbindung der Kontaktelemente 7, 8 mit dem Grundkörper 2 wird kein weiteres Material als das
geschmolzene Material der Kontaktelemente 7, 8 benötigt.
Figur 1B zeigt das Bauteil 1 aus Figur 1A in einer um 90° gedrehten seitlichen Ansicht. Figur IC zeigt das Bauteil 1 in einem Querschnitt in einem Bereich des Kontaktabschnitts 11, 12 mit maximaler Materialdicke d2 · Die Schnittebene ist in Figur 1B durch die Bezeichnung A— -A kenntlich gemacht.
Die freistehenden Abschnitte 13, 14 der Kontaktelemente 5, 6 weisen beispielsweise jeweils eine deutlich größere Länge 1]_ auf, als die Länge L des Grundkörpers 2. Die Kontakt
abschnitte weisen beispielsweise Längen I2 auf, die der Länge L des Grundkörpers 2 entsprechen oder weisen etwas kleinere Längen I2 auf.
Der Grundkörper 2 weist beispielsweise eine Länge L bis zu wenigen mm auf. Insbesondere kann die Länge L zwischen 0,35 und 2,50 mm liegen. Der Grundkörper 2 hat beispielsweise eine quadratische Seitenfläche, so dass die Länge L der Breite B des Grundkörpers 2 entspricht. Die Dicke D des Grundkörpers 2 liegt beispielsweise im Bereich von bis zu 1 mm. Insbesondere kann die Dicke D im Bereich von 0,2 mm bis 0,8 mm liegen. In den Figuren 2A, 2B ist ein Kontaktelement 5 in Form eines Anschlussdrahts vor seiner Befestigung am Grundkörper 2 im Querschnitt bzw. in seitlicher Ansicht gezeigt.
Das Kontaktelement 5 weist einen Querschnitt in Form einer Kreisfläche mit einem Durchmesser d auf. Das Kontaktelement kann auch eine andere Querschnittsform aufweisen.
Beispielsweise kann es sich auch um einen Rechteckdraht handeln. Der Durchmesser d des Drahtes ist vor der
Befestigung am Grundkörper 2 in der gesamten Länge des
Drahtes einheitlich. Der Durchmesser d entspricht dem
Durchmesser d]_ des freistehenden Abschnitts 13 aus Figur 1A.
Das Kontaktelement 5 weist eine Länge lg auf. Die Länge lg ist insbesondere wesentlich länger als die Länge L des
Grundkörpers 2. Zudem ist die Länge lg länger als die
Gesamtlänge 1 des Kontaktelements 5 im befestigten Zustand. Dies beruht darauf, dass das Kontaktelement 5 zur Befestigung am Grundkörper 2 in seiner Länge teilweise abgeschmolzen wird .
In den Figuren 3A und 3B ist der Grundkörper 2 vor seiner Kontaktierung mit den Kontaktelementen 5, 6 gezeigt.
Die Dicke D ist dabei die Länge der Verbindung zwischen den Kontaktflächen 3, 4. Die Länge L ist die Erstreckung des Grundkörpers in einer Richtung definiert durch die Länge 1 des später angebrachten Kontaktelements. Die Breite B ist die Erstreckung senkrecht zur Dicke D und senkrecht zur Länge L. Der Grundkörper 2 weist beispielsweise quadratische
Seitenflächen auf, so dass B=L gilt. Der Grundkörper kann auch eine andere Form aufweisen. Die Kontaktflachen 3, 4 bedecken jeweils die gesamte
Seitenfläche. Es ist auch möglich, dass die Kontaktflachen 3, 4 jeweils nur einen Teil der Seitenfläche bedecken.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung einer
Befestigung von Kontaktelementen 5, 6 an einen Grundkörper 2 eines elektrischen Bauteils 1 anhand der Figuren 4A bis 4E näher erläutert. In jeder dieser Figuren ist der jeweilige Verfahrensschritt in einer Aufsicht von oben auf das zu fertigende Bauteil (Teilfigur oben) , in einer seitlichen Ansicht (Teilfigur links) und in einer um 90° gedrehten seitlichen Ansicht (Teilfigur rechts) dargestellt.
Das gezeigte Bauteil 1 kann alle strukturellen und
funktionellen Eigenschaften des vorgehend beschriebenen
Bauteils 1 aufweisen.
Zu Beginn des Verfahrens werden zwei Kontaktelemente 5, 6 und ein Grundkörper 2 bereitgestellt, beispielsweise wie in den Figuren 2A, 2B, 3A, 3B gezeigt. Insbesondere kann es sich bei den Kontaktelementen 5, 6 um Anschlussdrähte handeln. Es kann sich auch um andere Kontaktelemente, wie z.B. ein Stanzgitter handeln. Der Grundkörper 2 kann als Grundmaterial eine
Keramik aufweisen. Der Grundkörper 2 kann auch als eine Art Leiterplatte ausgebildet sein.
Die Kontaktelemente 5, 6 werden dann an Kontaktflächen 3, 4 des Grundkörpers 2 angeordnet, wie in Figur 4A gezeigt.
In diesem Verfahrensschritt weisen die Kontaktelemente 5, 6 noch einen einheitlichen Durchmesser d auf. Die
Kontaktelemente 5, 6 sind nur am Grundkörper 1 angeordnet, beispielsweise mittels eines Greifers, jedoch noch nicht dauerhaft befestigt. Die Anordnung 15 wird beispielsweise derart positioniert, dass die überstehenden Enden, die die abzuschmelzenden
Bereiche 16, 17 bilden, nach oben gerichtet sind. Dies gewährleistet, dass bei den nachfolgenden Verfahrensschritten das geschmolzene Material der Bereiche 16, 17 aufgrund der Gravitationskraft in Richtung des Grundkörpers 2 fließt. Eine Ausrichtung nach oben muss nicht zwingend gegeben sein, insbesondere dann, wenn die günstigen Benetzungseigenschaften der Kontaktflachen 3, 4 die automatische Benetzung mit dem geschmolzenen Material gewährleisten.
Die Bereiche 16, 17 reichen über die zweite Kante 10 des Grundkörpers 2 hinaus. Beispielsweise ist die Länge I3 eines überstehenden Endes mindestens halb so groß wie die Länge L des Grundkörpers 2. Beispielsweise ist die Länge 13 eines überstehenden Endes maximal doppelt so groß wie die Länge L des Grundkörpers 2. Aus dem Material der überstehenden Enden, d.h., der Bereiche 16, 17 wird das erstarrte geschmolzene Material 7, 8 zur Befestigung der Anschlussdrähte 5, 6 am Grundkörper 2 gebildet.
Beispielsweise ist die Länge I3 eines überstehenden Endes maximal drei Mal so groß wie die kürzeste Ausdehnung der Seitenfläche, beispielsweise die Breite B der Seitenfläche 23 des Grundkörpers (siehe Figur 1B) . Beispielsweise ist die Länge I3 des überstehenden Bereichs 16, 17 vor dem
Abschmelzvorgang größer als die Dicke d der Kontaktelemente 5, 6, beispielsweise mindestens drei Mal so lang wie die Dicke d des Kontaktelements 5, 6. Dies ermöglicht eine stabile Befestigung des Kontaktelementes bei einer möglichst schlanken Form des Bauteils 1. Optional kann in diesem Verfahrensschritt ein Vorwärmen des Grundkörpers 2 erfolgen, um Schäden durch Hitzeschock zu vermeiden. Dazu kann beispielsweise der Grundkörper 2 durch eine Halterung erwärmt werden, insbesondere auch durch
Erwärmung der Kontaktelemente 5, 6. Alternativ oder
zusätzlich dazu kann der Grundkörper 2 durch Lasereinwirkung erwärmt werden. Dies erfolgt durch behutsame Aufwärmung vor dem nachfolgenden Laser-Schweißverfahren.
Figur 4B zeigt den Beginn des eigentlichen Schmelzverfahrens. Dabei wird ein Laserstrahl 18 auf die Bereiche 16, 17
gerichtet. Der Laserstrahl 18 ist dabei so gerichtet, dass keine direkte Erwärmung des Grundkörpers 2 und insbesondere der Kontaktflächen 3, 4, erfolgt, so dass der Grundkörper 2 und insbesondere die Kontaktflächen 3, 4 nicht durch Hitze beschädigt werden. Insbesondere liegen die Kontaktflächen 3,
4 nicht in Strahlrichtung 24 des Laserstrahls 18. Der
Laserstrahl 18 läuft vollständig oberhalb am Grundkörper 2 vorbei .
Dabei ist der Laserstrahl 18 vorliegend so gerichtet, dass beide überstehenden Bereiche 16, 17 in seiner Strahlrichtung
24 liegen. Dies ermöglicht ein Abschmelzen beider
überstehenden Bereiche 16, 17 ohne ein Repositionieren des Laserstrahls 18. Alternativ kann der Laserstrahl 18 so gerichtet sein, dass nur ein überstehender Bereich 16 in Strahlrichtung 24 liegt. In diesem Fall kann eine
Repositionierung des Laserstrahls 18 oder ein Einstrahlen eines weiteren Laserstrahls erforderlich sein, der den weiteren Bereich 17 prozessiert.
Durch die Wärmeeinwirkung des Laserstrahls 18 wird zunächst der Bereich 16 abgeschmolzen, der zuerst vom Laserstrahl 18 getroffen wird ist. Der zweite Bereich 17 wird noch vom ersten Bereich 16 abgeschattet.
In Figur 4C ist gezeigt, wie ein überstehendes Ende, d.h., der Bereich 16 vollständig abgeschmolzen ist, während das andere überstehende Ende, d.h., der Bereich 17 noch vorhanden ist .
Das geschmolzene Material verteilt sich entlang des
Kontaktelements 5 in Richtung des Grundkörpers 2 und benetzt dort die Kontaktfläche 3 und den Kontaktabschnitt 11 des Kontaktelements 5. Durch das Abschmelzen des Bereichs 16 wirkt der Laserstrahl 18 nicht mehr auf das erste
Kontaktelement 5 ein, so dass keine oder nur eine geringe Energieabsorption und damit keine signifikante Erwärmung des Kontaktelements 5 mehr vorhanden ist. Somit erstarrt das Material und bildet das Verbindungsmaterial 7, das das
Kontaktelements 5 mit der Kontaktfläche 3 des Grundkörpers 2 elektrisch und mechanisch dauerhaft verbindet.
Der weitere überstehende Abschnitt, d.h., der Bereich 17 wird nun direkt vom Laserstrahl 18 getroffen, erwärmt und
abgeschmolzen .
In Figur 4D ist gezeigt, wie auch der weitere Bereich 17 vollständig abgeschmolzen ist.
Analog zum ersten überstehenden Bereich 16 verläuft das geschmolzene Material 8 entlang des Anschlussdrahtes 6 in Richtung des Grundkörpers 2 und benetzt dort die weitere Kontaktfläche 4 und den weiteren Kontaktabschnitt 12. Durch das Abschmelzen des weiteren überstehenden Bereichs 17 trifft der Laserstrahl 18 nicht mehr auf den Anschlussdraht 6, so dass keine Energieabsorption und damit keine Erwärmung des Anschlussdrahts 6 mehr vorhanden ist. Somit erstarrt das Material 8 und führt zur elektrischen und mechanischen
Verbindung des Kontaktelements 6 mit der Kontaktflache 4 des Grundkörpers 2.
Der Laserstrahl 18 führt nun vollständig am Bauteil 1 vorbei, so dass keine Wärmeeinwirkung mehr stattfindet und kann nun abgeschaltet werden.
Figur 4E zeigt das Bauteil 1 mit beidseitig befestigten
Kontaktelementen 5, 6. Die Kontaktelemente 5, 6 sind nun durch das Verbindungsmaterial 7, 8 an den Kontaktflächen 3, 4 des Grundkörpers 2 dauerhaft elektrisch und mechanisch befestigt .
Das Bauteil 1 kann nun noch weiter prozessiert werden, beispielsweise durch Beschichtung mit einem Polymer, Glas oder Aufbringen anderer Umhüllungen. Abhängig von der
Materialkombination und Anforderungen aus der Endanwendung kann das beschriebene Verfahren eine ausreichende mechanische Stabilität realisieren, die einen weiteren mechanischen
Schutz der Verbindungsstelle in Form einer Umhüllung
überflüssig macht. Ebenso kann die Stabilität der
Verbindungsstelle beim derartigen Verfahren gegenüber
Umwelteinflüssen wie z.B. Feuchte so groß sein, dass auf ein weiterer Schutz in Form einer Umhüllung nicht notwendig ist.
Das Bauteil 1 kann insbesondere wie in den Figuren 1A, 1B und IC ausgebildet sein. Zu den Eigenschaften des Bauteils 1 wird auf die Beschreibung dieser Figuren verwiesen. Mit Bezug auf Figur 5 werden verschiedene Ausführungsformen von ein- oder mehrschichtigen Kontaktflachen 3, 4 für einen Grundkörper 2 eines Bauteils 1 beschrieben. Die beschriebenen Ausführungsformen der Kontaktflachen 3, 4 eignen sich
besonders gut für das vorgehend beschriebene Laser- Schweißverfahren, können aber auch bei anderen Verfahren zur Befestigung eines Kontaktelements vorteilhaft sein. Dies sind insbesondere Schweißverfahren wie Tiefschweißen,
Lichtbogenschweißen, Thermokompressionsschweißen oder
Widerstandsschweißen oder auch Lötverfahren.
Die Kontaktflachen 3, 4 weisen beispielsweise jeweils wenigstens eine Nickelschicht auf. Zudem können auch die Anschlussdrähte 5, 6 jeweils Nickel aufweisen.
In einer ersten Ausführungsform sind die Kontaktflachen 3, 4 jeweils einschichtig ausgeführt. Insbesondere bestehen die Kontaktflachen 3, 4 jeweils aus einer Nickelschicht. Somit ist die Nickelschicht in direktem Kontakt mit dem
Grundmaterial 19 des Grundkörpers 2. Zudem ist die
Nickelschicht in direktem Kontakt mit dem Material des
Anschlussdrahts 5, 6. Dabei kann es sich um einen
ungeschmolzenen Abschnitt des Anschlussdrahts 5, 6 und/oder um das erstarrte geschmolzene Material 7, 8 handeln.
In weiteren Ausführungsformen weist die Kontaktflache 3, 4 einen mehrschichtigen Aufbau auf. Die Schichten der
Kontaktflache können beispielsweise durch Sputtern auf den Grundkörper 2 aufgebracht sein.
Dabei ist eine unterste Schicht direkt auf das Grundmaterial 19 des Grundkörpers 2 aufgebracht. Eine obere Schicht ist über der untersten Schicht angeordnet und kann insbesondere als oberste Schicht in direktem Kontakt mit dem
Anschlussdraht 5, 6 und/oder dem Verbindungsmaterial 7, 8 sein .
Die obere Schicht dient beispielsweise als Oxidationsschutz. Zudem kann die obere Schicht den Schweißvorgang durch Hemmen des Kristallwachtums und durch eventuelle Absorption von thermischer Energie begünstigen. Beispielsweise ist die obere Schicht eine Gold- oder Silberschicht.
Die Kontaktflache 3, 4 kann in diesem Fall einen
zweischichtigen Aufbau aufweisen, insbesondere einen Aufbau bestehend aus einer Nickelschicht als unterste Schicht und einer Gold- oder Silberschicht als obere bzw. oberste
Schicht .
In einer weiteren Ausführungsform weist die Kontaktflache 3,
4 eine untere Schicht auf, die als Haftvermittler für eine darauf aufgebrachte weitere Schicht dient. Zudem kann die untere Schicht zur Verhinderung eines vollständigen
Aufschmelzens der Kontaktflache 3, 4 beim Schweißvorgang und eines Ablösens der Elektrode von der Keramik dienen.
Beispielsweise handelt es sich bei der unteren Schicht um eine Chromschicht. Die obere Schicht ist beispielsweise eine NiekelSchicht .
Die Kontaktflache 3, 4 kann in diesem Fall einen
zweischichtigen Aufbau aufweisen, insbesondere einen Aufbau bestehend aus einer Chromschicht als unterste Schicht und einer Nickelschicht als obere Schicht. Zusätzlich kann auf die Nickelschicht eine Gold- oder Silberschicht aufgebracht sein, so dass die Nickelschicht eine mittlere Schicht und die Gold- oder Silberschicht eine obere Schicht bildet.
Figur 5 zeigt dabei einen Ausführungsform der Kontaktflachen 3, 4 mit jeweils wenigstens drei Schichten 20, 21, 22.
Beispielsweise weisen die Kontaktflachen jeweils wenigstens zwei Nickelschichten 20, 22 auf. Dabei kann der Schichtaufbau wie oben beschrieben sein, wobei unter einer oberen
Nickelschicht 22 eine als Schutzschicht ausgebildete weitere Schicht 21, insbesondere eine Chromschicht angeordnet ist. Eine unterste Nickelschicht 20 kann nun zwischen der
Schutzschicht 21 und dem Grundmaterial 19 angeordnet sein.
Die Schutzschicht 21 verhindert dabei ein Aufschmelzen der darunter liegenden Nickelschicht 20 durch einen deutlich höheren Schmelzpunkt.
Durch die untere Nickelschicht 20 kann ein temperatur- und zeitabhängiger Widerstandsdrift verringert werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Anhaftung der Elektrode durch Minimierung der thermomechanischen Belastung verbessert werden .
Beispielsweise kann die Kontaktfläche 3, 4 eine
Schichtenfolge aus Nickelschicht, Chromschicht und
Nickelschicht aufweisen, und dabei insbesondere dreischichtig ausgebildet sein. Die Kontaktfläche 3, 4 kann in einer weiteren Ausführungsform noch eine oberste Schicht,
beispielsweise eine Gold- oder Silberschicht aufweisen sein, und dabei insbesondere vierschichtig ausgebildet sein. Die oberste Schicht kann dabei als Oxidationsschutz dienen und den Schweißvorgang begünstigen. Anstatt der oben genannten Metalle können auch andere Metalle oder Legierungen eingesetzt werden, die einen vergleichbaren technischen Effekt aufweisen.
Die Figuren 6A bis 6E zeigen Verfahrensschritte einer
weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierung bei einem elektrischen Bauteil 1. In jeder dieser Figuren ist der jeweilige Verfahrensschritt in einer Aufsicht von oben auf das zu fertigende Bauteil
(Teilfigur oben) , in einer seitlichen Ansicht (Teilfigur links) und in einer um 90° gedrehten seitlichen Ansicht
(Teilfigur rechts) dargestellt.
Das Bauteil 1 ist beispielsweise als Temperatursensor
ausgebildet. Der Grundkörper 2 weist beispielsweise eine Keramik oder ein anderes isolierendes Material auf. Der
Grundkörper 2 weist zwei Kontaktflachen 3, 4 in Form zweier metallischer Kontaktflachen auf. Die Kontaktflachen 3, 4 dienen zur Kontaktierung eines temperaturabhängigen
Widerstands, der hier in Mäanderform vorliegt. Es kann sich allerdings auch um ein anderes Bauteil 1 handeln.
Im Unterschied zum Verfahren und Bauteil 1 der Figuren 4A bis 4E sind die Kontaktflächen 3, 4 auf der gleichen Seitenfläche 23 des Grundkörpers 1 angeordnet. Es werden zwei
Kontaktelemente 5, 6 bereitgestellt und jeweils an einer der Kontaktflächen 3, 4 angeordnet. Die Kontaktelemente 5, 6 sind wie in den Figuren 4A bis 4E als Drähte ausgebildet, es kann sich aber auch um eine andere Form, beispielsweise um ein Gitter handeln.
Die Kontaktelemente 5, 6 stehen im Unterschied zu den Figuren 4A bis 4D in Aufsicht auf die Seitenfläche 23 nicht über den Grundkörper 1 über. Die Kontaktelemente 5, 6 weisen jeweils einen Bereich 16, 17 auf, der von der Ebene der Seitenfläche 23 wegführt. Insbesondere ist dies in einer Blickrichtung parallel zur Seitenfläche wie in der Darstellung rechts unten in Figur 6A zu sehen. Der Bereich 16, 17 ist insbesondere von der Kontaktfläche 3, 4 weggebogen. Somit weisen die
Kontaktelemente 5, 6 jeweils einen Bereich 16, 17 auf, der in einem größeren Abstand von der Kontaktfläche 3, 4 angeordnet ist als ein daran anschließender Bereich des Kontaktelements 5, 6. Der Bereich 16, 17 ist in Aufsicht auf die
Kontaktfläche 3, 4 auf der Kontaktfläche 3, 4 angeordnet.
Gemäß Figur 6B wird ein Laserstrahl 18 derart auf die
Bereiche 16, 17 der Kontaktelemente 5, 6 gerichtet, dass der Grundkörper 2 und insbesondere die Kontaktflächen 3, 4 nicht in Strahlrichtung 24 des Laserstrahls 18 liegen. Die
Strahlrichtung 24 verläuft dabei in einem Abstand zur
Seitenfläche 23 parallel zur Seitenfläche 23. Der Laserstrahl 18 trifft dabei zuerst den Bereich 16 des ersten
Kontaktelements 5, so dass dieser Bereich 16 abgeschmolzen wird und sich aus dem Laserstrahl 18 zurückzieht und das geschmolzene Material 7 die erste Kontaktfläche 3 benetzt.
Wie in Figur 6C gezeigt trifft der Laserstrahl 18 nach dem Abschmelzen des Bereichs 16 des ersten Kontaktelements 5 direkt auf den Bereich 17 des zweiten Kontaktelements und schmilzt diesen Bereich 17 ab, so dass sich der Bereich 17 aus dem Laserstrahl 18 zurückzieht und das geschmolzene
Material 8 die zweite Kontaktfläche 4 benetzt.
Wie in Figur 6D gezeigt läuft der Laserstrahl 18 nach
Abschmelzen des zweiten Bereichs 17 am Grundkörper 2 und an den Kontaktelementen 5, 6 vorbei und es erfolgt keine oder nur eine geringe Energieabsorption, so dass der Prozess selbststoppend ist und eine Beschädigung des Grundkörpers 2 vermieden wird. Das geschmolzene Material 7, 8 erstarrt und führt zur Befestigung der Kontaktelemente 5, 6 an den
Kontaktflächen 3, 4 des Grundkörpers 2.
Figur 6E zeigt das Bauteil 1 mit den befestigten
Kontaktelementen 5, 6.
Das in den Figuren 6A bis 6E gezeigte Verfahren kann auch abgewandelt werden. Beispielsweise können die Kontaktelemente 5, 6 auch auf unterschiedlichen Seiten des Grundkörpers 2 angeordnet sein. Dabei können zwei unterschiedliche
Laserstrahlen 18 zum Abschmelzen der Kontaktelemente 5, 6 zum
Einsatz kommen oder der Grundkörper 2 oder der Laserstrahl 18 kann repositioniert werden.
Weiterhin ist es auch vorstellbar, dass der abzuschmelzende Bereich 16 nicht als Ende eines Kontaktelements 5 ausgebildet ist, sondern in einem mittigen Abschnitt des Kontaktelements 5 angeordnet ist. In diesem Fall kann ein Kontaktelement 5 durch Aufschmelzen des Bereichs 16 auch in zwei
Kontaktelemente getrennt werden, die jeweils in einem
einzigen Verfahrensschritt durch das geschmolzene Material an unterschiedlichen Kontaktflächen befestigt werden.
Die Figuren 7A bis 7E zeigen Verfahrensschritte einer
weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierung bei einem elektrischen Bauteil 1.
Gemäß Figur 7A werden Kontaktelemente 5, 6 an Kontaktflachen 3, 4 eines Grundkörpers 2 angeordnet. Im Unterschied zum Verfahren und Bauteil 1 gemäß den Figuren 6A bis 6E stehen die Kontaktelemente 5, 6 nicht von den Kontaktflachen 3, 4 ab .
Wie in Figur 7B gezeigt wird der Laserstrahl 18 auf Bereiche 16, 17 der Kontaktelemente 5, 6 gerichtet, so dass der
Grundkörper 2 und insbesondere die Kontaktflachen 3, 4 nicht in Strahlrichtung 24 des Laserstrahls 18 liegen. Der
Laserstrahl 24 verläuft analog zu Figur 6C parallel zur Seitenfläche 23, jedoch näher an der Seitenfläche als in Figur 6C. Der Laserstrahl trifft den Bereich 16 des ersten Kontaktelements 3 und schmilzt den Bereich 16 ab, so dass sich das geschmolzene Material 7 aus dem Laserstrahl 18 zurückzieht und die erste Kontaktfläche 3 benetzt.
Ebenso wird, wie in Figur 7C gezeigt, anschließend der
Bereich 17 des zweiten Kontaktelements 4 abgeschmolzen.
Nach Abschmelzen der Bereiche 16, 17, wie in Figur 7D gezeigt, haben sich die Kontaktelemente 5, 6 aus dem
Laserstrahl 18 zurückgezogen und der Prozess stoppt von selbst. Das erhärtete Material 7, 8 verbindet die
Kontaktelemente 5, 6 mit den Kontaktflächen 3, 4.
Figur 7E zeigt das Bauteil 1 mit den befestigten
Kontaktelementen 5, 6. Das Bauteil 1 unterscheidet sich vorliegend nicht vom Bauteil 1 der Figuren 6A bis 6E . Dies beruht darauf, dass im Verfahren gemäß Figur 7A die
Kontaktelemente 5, 6 vor dem Abschmelzvorgang mit einem größeren Anteil auf der Kontaktfläche 3, 4 angeordnet sind als im Verfahren gemäß Figur 6A. Auch in dem Verfahren gemäß Figur 7A bis 7E sind Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann ein Kontaktelement 5 in der Mitte durchtrennt werden.
Die Figuren 8A bis 8B zeigen Verfahrensschritte einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierung bei einem elektrischen Bauteil 1, wobei hier jeweils nur Aufsichten auf die Seitenflächen gezeigt sind, an denen ein Kontaktelement 5 angeordnet ist.
Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsformen wird hier durch das Aufschmelzen eines Bereichs 16 ein
Kontaktelement 5 durchtrennt, so dass zwei separierte
Kontaktelemente 5a, 5b gebildet werden.
Gemäß Figur 8A wird das Kontaktelement 5 auf einer
Seitenfläche 23 eines Grundkörpers 2 angeordnet. Das
Kontaktelement 5 ist beispielsweise als Draht ausgebildet.
Der Grundkörper 2 weist zwei voneinander getrennte
Kontaktflächen 3, 4 auf, auf dem das Kontaktelement 5 aufliegt .
Es wird ein Laserstrahl 18 auf einen Bereich 16 des
Kontaktelements 5 gerichtet. Der Bereich 16 ist
beispielsweise nicht auf einer der Kontaktflächen 3, 4 angeordnet. Der Laserstrahl 18 verläuft entsprechend zur Ausführungsform aus Figur 7B parallel zu den Kontaktflächen 3, 4 am Grundkörper 2 vorbei. Der Bereich 16 schmilzt auf und zieht sich aus dem Laserstrahl 18 zurück. Dabei benetzt ein Teil des Materials 7 die erste Kontaktfläche 3 und ein Teil des Materials 8 die zweite Kontaktflache 4. Figur 8B zeigt das Bauteil 1 mit den separierten Kontaktelementen 5a, 5b, die jeweils an den Kontaktflachen 3, 4 befestigt sind. Die Kontaktelemente 5a, 5b können an unterschiedliche elektrische Pole angeschlossen werden.
Die Figuren 9A und 9B zeigen Verfahrensschritte einer
weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierung bei einem elektrischen Bauteil 1, wobei hier jeweils nur Aufsichten auf die Seitenflächen gezeigt sind, an denen ein Kontaktelement 5 angeordnet ist.
Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsformen führt der Laserstrahl 18 durch eine Ausnehmung 25 im Grundkörper 2 hindurch .
Gemäß Figur 9A ist ein Kontaktelement 5 auf einer
Seitenfläche 23 eines Grundkörpers 2 angeordnet. Insbesondere liegt das Kontaktelement 5 auf zwei separaten Kontaktflächen 3, 4 auf. Zwischen den Kontaktflächen 3, 4 weist der
Grundkörper 2 eine Ausnehmung 25 aus, die vollständig durch den Grundkörper 2 führt.
Ein Laserstrahl 18 ist derart ausgerichtet, dass die
Strahlrichtung 24 durch die Ausnehmung 25 des Grundkörpers 2 führt. Dabei liegt der Grundkörper 2 nicht in Strahlrichtung 24, so dass der Laserstrahl 18 den Grundkörper 2 auch nach dem Aufschmelzen eines Bereichs 16 des Kontaktelements 5 nicht direkt trifft. Der Laserstrahl 18 verläuft insbesondere senkrecht zu den Kontaktflächen 3, 4.
Der Bereich 16 schmilzt auf und zieht sich aus dem
Laserstrahl 18 zurück. Dabei benetzt ein Teil des Materials 7 die erste Kontaktflache 3 und ein Teil des Materials 8 die zweite Kontaktflache 4.
Figur 9B zeigt das Bauteil 1 mit den getrennten
Kontaktelementen 5a, 5b, die durch das geschmolzene Material 7, 8 jeweils an den Kontaktflachen 3, 4 befestigt sind. Die Kontaktelemente 5a, 5b können an unterschiedliche Pole angeschlossen sein.
Die Figuren 10A und 10B zeigen Verfahrensschritte einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierung bei einem elektrischen Bauteil 1.
Analog zu den Figuren 9A und 9B führt hier, wie in Fig. 10A dargestellt, der Laserstrahl 18 durch eine Ausnehmung 25 im Grundkörper 2 hindurch. Im Unterschied zu den Figuren 9A und 9B endet hier das Kontaktelement 5 oberhalb der Ausnehmung 25. Der Bereich 16 wird abgeschmolzen, so dass das
geschmolzene Material 7 die Kontaktflache 3 benetzt und das Kontaktelement 5 am Grundkörper 2 befestigt. Diese
Verfahrensvariante ist somit von der Strahlrichtung 24 des Lasers 18 und der Anordnung des Kontaktelements 5 ähnlich der Variante der Figuren 4A bis 4D, unterscheidet sich jedoch dadurch, dass der abzuschmelzende Bereich 16 über einer
Ausnehmung 25 angeordnet wird und der Laserstrahl 18 einer die Ausnehmung 25 verläuft.
Figur 10B zeigt das Bauteil 1 mit dem Kontaktelement 5, das an der Kontaktfläche 3 des Grundkörpers 1 befestigt ist. Die Kontaktfläche 3 grenzt beispielsweise direkt an die
Ausnehmung 25 an. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus einer Kombination der hier beschriebenen Ausführungsformen. Beispielsweise können bei den Ausführungsformen der Figuren 9A bis 10B die Bereiche 16 vom Grundkörper analog zu Fig. 6A abstehen.
Bezugszeichenliste
1 Bauteil
2 Grundkörper
3 Kontaktflache
4 Kontaktflache
5 Kontaktelement
5a separiertes Kontaktelement
5b separiertes Kontaktelement
6 Kontaktelement
7 geschmolzenes Material
8 geschmolzenes Material
9 erste Kante
10 zweite Kante
11 Kontaktabschnitt
12 Kontaktabschnitt
13 freistehender Abschnitt
14 freistehender Abschnitt
15 Anordnung
16 Bereich
17 Bereich
18 Laserstrahl
19 Grundmaterial
20 unterste Schicht der Kontaktflache
21 mittlere Schicht der Kontaktflache
22 obere Schicht der Kontaktflache
23 Seitenfläche
24 Strahlrichtung
25 Ausnehmung d]_ Materialdicke im freistehenden Abschnitt d2 maximale Materialdicke im Kontaktabschnitt d3 Materialdicke an zweiter Kante d0 Durchmesser Kontaktelement vor Befestigung am
Grundkörper 1]_ Länge im freistehenden Abschnitt
12 Länge im Kontaktabschnitt
13 Länge des überstehenden Endes
1 Länge nach Befestigung am Grundkörper lg Länge vor Befestigung am Grundkörper
L Länge des Grundkörpers
B Breite des Grundkörpers
D Dicke des Grundkörpers

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Befestigung eines Kontaktelements bei einem elektrischen Bauteil, aufweisend die Schritte:
A) Bereitstellen eines Grundkörpers (2) aufweisend eine
Kontaktflache (3, 4) und Bereitstellen eines Kontaktelements (5, 6),
B) Anordnen des Kontaktelements (5, 6) an der Kontaktflache (3, 4),
C) Richten eines Laserstrahls (18) auf einen Bereich (16, 17) das Kontaktelement (5, 6) und dadurch teilweises Schmelzen des Kontaktelements (5, 6) , so dass das geschmolzene Material (7, 8) die Kontaktflache (3, 4) benetzt,
wobei der Laserstrahl (18) derart gerichtet ist, dass der Grundkörper (2) nach dem teilweisen Schmelzen des
Kontaktelements (5, 6) nicht vom Laserstrahl (18) getroffen wird .
2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem das Kontaktelement (3, 4) als Draht ausgebildet ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
der Bereich (16, 17) bei Aufsicht auf die Kontaktflache (3,
4) über den Grundkörper (2) übersteht.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Bereich (16, 17) in einer Richtung senkrecht zur
Kontaktflache (3, 4) von der Kontaktflache (3, 4) wegführt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem vor dem Schmelzen des Bereichs (16, 17) der Bereich
(16, 17) an der Kontaktflache (3, 4) anliegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Strahlrichtung (24) bei Aufsicht auf die
Kontaktflache (3, 4) nicht mit dem Grundkörper (2) überlappt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Strahlrichtung (24) in einem Abstand parallel zur Kontaktflache (3, 4) verläuft.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem ein erstes und ein zweites Kontaktelement (5, 6) bereitgestellt und am Grundkörper (2) angeordnet werden, wobei der Laserstrahl (18) derart gerichtet wird, dass beide Kontaktelemente (5, 6) in Strahlrichtung (24) liegen.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
bei dem vor dem teilweisen Schmelzen des ersten
Kontaktelements (5) das zweite Kontaktelement (6)
abgeschattet ist und nach dem teilweisen Schmelzen des ersten Kontaktelement (5) das zweite Kontaktelement (5) vom
Laserstrahl (18) getroffen und abgeschmolzen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
bei dem ein erstes und ein zweites Kontaktelement (5, 6) bereitgestellt und am Grundkörper (2) angeordnet werden, wobei der Laserstrahl (18) derart gerichtet wird, dass nur das erste Kontaktelement (5) in Strahlrichtung (24) des
Laserstrahls (18) liegt.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
bei dem nach dem teilweisen Schmelzen des ersten
Kontaktelements (5) der Laserstrahl (18) und/oder das Bauteil (2) so umorientiert wird, dass das andere Kontaktelement (6) vom Laserstrahl (18) getroffen wird oder bei dem ein weiterer Laserstrahl zum teilweisen Schmelzen des zweiten Kontaktelements (6) verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Grundkörper (2) eine Ausnehmung (25) aufweist, wobei das Kontaktelement (5, 6) vor dem Schmelzen derart angeordnet wird, dass der Bereich (16, 17) bei Aufsicht auf die Kontaktflache (3, 4) auf der Ausnehmung (25) angeordnet ist und wobei die Strahlrichtung (24) durch die Ausnehmung (25) führt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem beim Schmelzen das Kontaktelement (5) in zwei
separierte Kontaktelemente (5a, 5b) zerteilt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kontaktflache (3, 4) wenigstens eine Schicht (20, 21, 22) aufweist, die einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das Kontaktelement (5, 6) .
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kontaktflache (3, 4) mehrere Schichten (20, 21, 22) aufweist, wobei wenigstens zwei der Schichten (20, 21,
22) Nickel aufweisen.
16. Elektrisches Bauteil,
aufweisend einen Grundkörper (2) mit einer Kontaktflache (3, 4), an der ein Kontaktelement (5, 6) durch ein erstarrtes geschmolzenes Material (7, 8) befestigt ist, wobei das
Material (7, 8) von einem geschmolzenen Bereich (16, 17) des
Kontaktelements (5, 6) gebildet ist.
17. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 16, wobei sich das Kontaktelement (5, 6) von einer ersten Kante (9) in Richtung einer zweiten Kante (10) des Grundkörpers (2) erstreckt und nicht über die zweite Kante (10) übersteht, wobei das Gesamtvolumen des Materials des geschmolzenen
Bereichs (16, 17) und des intakten Kontaktelementes (5, 6) größer ist als das Volumen, das ein intaktes Kontaktelement (5, 6) einnehmen würde, der sich von der ersten Kante (9) bis hin zur zweiten Kante (10) erstreckt.
18. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 16 oder 17, bei dem der Grundkörper (2) eine Ausnehmung (25) aufweist, wobei zwei separierte Kontaktelemente (5a, 5b) an zwei
Kontaktflachen (3, 4) durch ein erstarrtes geschmolzenes Material (7, 8) befestigt sind.
19. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem die Kontaktflache (3, 4) mehrere Schichten (20, 21, 22) aufweist, wobei wenigstens zwei der Schichten (20, 21,
22) Nickel aufweisen.
20. Elektrisches Bauteil,
aufweisend einen Grundkörper (2) und eine darauf aufgebrachte mehrschichtige Kontaktflache (3, 4) zur Kontaktierung des Bauteils (1), wobei zwei Schichten (20, 22) der Kontaktflache (3, 4) Nickel aufweisen und dazwischen eine Schicht (21) mit einem höheren Schmelzpunkt als die zwei Schichten (20, 22) angeordnet ist.
21. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 20,
wobei die dazwischen angeordnete Schicht (21) Chrom aufweist.
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