WO2020078776A1 - Anordnung und verfahren zur herstellung einer elektrisch leitfähigen verbindung zwischen zwei substraten - Google Patents

Anordnung und verfahren zur herstellung einer elektrisch leitfähigen verbindung zwischen zwei substraten Download PDF

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WO2020078776A1
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electrically conductive
connecting part
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Thomas Riepl
Thomas Bäumler
Christian Braun
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Vitesco Technologies GmbH
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Definitions

  • the present disclosure relates to arrangements and methods for producing an electrically conductive connection between two substrates, in particular between two printed circuit boards.
  • Tolerance compensation preferably in all three spatial directions, also with regard to the preassembly of the substrates and the dimensions of the components, and c) a desired robustness of the connection.
  • the present disclosure is based on the object of advantageously developing methods of the type mentioned at the outset.
  • the aim is that at least some or if possible all of the disadvantages mentioned above can be avoided.
  • Connection is in particular a high-current connection.
  • a first substrate and a second substrate are provided.
  • an electrically conductive first connection part and an electrically conductive second connection part are provided. According to further method steps, an electrically conductive first connection part and an electrically conductive third connection part are provided.
  • Connecting parts each have a mounting section and a connecting section.
  • the connecting part is mounted on the first substrate by establishing a first releasable connection between its mounting section and the first substrate, and the second connecting part is mounted on the second substrate by establishing a second releasable connection between its mounting section and the second substrate.
  • an electrically conductive connection assembly is produced, which contains the first connection part and the second connection part.
  • connection module for producing the electrically conductive connection is used to produce an electrically conductive connection between conductor structures of the first substrate and conductor structures of the second substrate.
  • the production of the connection assembly comprises a method step in which a material connection is established between the connection section of the first connection part and the connection section of the second connection part.
  • the manufacture of the connection assembly comprises one
  • Method step in which a cross member is provided a method step in which a material connection is established between a first longitudinal section of the cross member and the connecting section of the first connecting part and a method step in which a second
  • the cross member preferably has an elongated shape and the first and second longitudinal sections are in particular along one
  • Main direction of extension of the cross member offset from each other and can be spaced apart along the main direction of extension.
  • the integral connection (s) is produced. subsequent to the remaining process steps mentioned above.
  • a method for releasing an electrically conductive connection between two substrates comprises carrying out a method for producing an electrically conductive connection between two substrates according to the first aspect. Subsequent to the procedural step of producing the integral connection or to the procedural steps of producing the integral connection, the first detachable, in particular for the purpose of repair
  • connection detached and / or the second detachable connection detached By releasing the first or second releasable connection, in particular the connection assembly is detached from the first substrate or from the second substrate.
  • an arrangement that has a first substrate, a second substrate and an electrically conductive connection assembly.
  • the arrangement is preferably produced using a method according to the first aspect.
  • connection assembly has an electrically conductive first connection part, which has a mounting section and a connection section. It also has an electrically conductive second connecting part, the one
  • the mounting section of the first connection part is by means of a releasable connection to the first substrate and the
  • connection assembly contains an electrically conductive cross member, a first length section of the cross member being connected to the connection section of the first connection part by means of a material connection and a second
  • Longitudinal section of the cross member is connected to the connecting section of the second connecting part by means of a second integral connection.
  • Tolerance compensation preferably in all three spatial directions, also with regard to the preassembly of the substrates and the dimensions of the components, and c) achieve a desired robustness of the connection.
  • the releasable connections mentioned on the two substrates advantageously result in particularly good repairability.
  • the invention advantageously also enables particle-free final assembly.
  • the method and the arrangement are suitable for all connectors of printed circuit boards and is particularly attractive with high currents and high security requirements, whereby - For example, a preferably particle-free design - good insulation can be made possible.
  • Connection sections in an electrically conductive manner, in particular by fixing the two connection sections in direct contact with each other.
  • a high-current connection is understood to mean a connection which is suitable for the transmission of currents in the order of magnitude of 10 amperes to 1000 amperes and is particularly adapted to it.
  • a releasable connection is understood to mean a connection that can be released in such a way that at least one connection partner can be reused after the connection has been released.
  • the substrates are preferably printed circuit boards, which in turn have electrically insulating material and electrically conductive connections (conductor tracks) adhering to them.
  • first and / or the second connecting part are one-piece metal parts, for example made from a single workpiece and not composed of several individual elements
  • an electrically conductive first punching strip is provided as the first connecting part and an electrically conductive second punching strip is provided as the second connecting part.
  • the punched strips are
  • metal strips for example, metal strips, in particular sheet metal strips, which can expediently be produced by stamping.
  • first substrate and the second substrate are mounted in a position that is fixed relative to one another in such a way that the connecting section of the first punching strip and the connecting section of the second punching strip overlap in an overlap area and the production of the cohesive connection of the
  • the connecting section of the second punched strip takes place within the overlap area, in particular by means of a welded connection.
  • the first is N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl
  • Connecting part is an electrically conductive first punching strip and the second connecting part is an electrically conductive second punching strip.
  • the first substrate and the second substrate are mounted in a position that is fixed relative to one another such that the connecting section of the first punching strip and the connecting section of the second punching strip overlap in an overlap region.
  • the connecting section of the first punching strip and the connecting section of the second Punched strips are connected within the overlap area by means of a material connection.
  • the connecting section of the first punched strip extends after the first detachable connection has been made, in particular even before the
  • the connecting section of the second punched strip can extend parallel or substantially parallel to an extension direction of the second substrate after the second detachable connection has been made, in particular before the material connection has been made.
  • the first punching strip has a length section adjoining its mounting section, and this length section and the
  • the connecting section of the first punching strip runs at right angles to one another or essentially at right angles. Additionally or alternatively, it can be provided that the second punching strip has a length section adjoining its mounting section, and this length section and the
  • the connecting section of the second punched strip runs at right angles to one another or essentially at right angles.
  • connection section of the respective punched strip in this way an L-shape.
  • a substantially parallel extension or a substantially rectangular course is understood as given in the sense of the present disclosure up to an angle difference of 10 degrees.
  • the connecting section of the first punched strip and the connecting section of the second punched strip can be transverse - in particular perpendicular - to a longitudinal direction of the
  • Connection section of the second punched strip may be spaced.
  • the longitudinal direction is in particular the
  • this distance is reduced or eliminated before the
  • connection section of the second punched strip is connected by means of the integral connection.
  • the cross-section of the punched strips is preferably selected such that they have a certain flexibility, the punched strips preferably being bendable with a relatively small force in order to eliminate the distance, without significantly or even disadvantageously stressing their connection point to one of the substrates. This enables vertical tolerances between the two, which may be, for example, 0.4 millimeters or may differ, before the material connection
  • the distance mentioned is reduced or eliminated by the first punching strip and / or the second punching strip being or being bent, in particular by means of pliers, the bending being elastic, in particular purely elastic.
  • the first and second are
  • Die-cut strips are dimensioned in this way and are used in particular before the material connection is made
  • Extension of the contact zone is greater than the areal extension of the welded joint. In this way, it is advantageously possible to compensate for lateral tolerances between the substrates, which for example can be of the order of 1 millimeter.
  • connection assembly consists of the two punched strips.
  • an electrically conductive first pedestal is provided as the first connecting part and an electrically conductive second pedestal is provided as the second connecting part.
  • the electrically conductive pedestals are, for example, metal blocks, e.g. around metal cuboids.
  • the mounting section is, for example, a surface of the first or second platform facing the first or second substrate.
  • the connecting section is, for example, a
  • Assembly section opposite - in other words: facing away from the respective substrate - surface of the respective platform.
  • an electrically conductive cross member is preferably provided, the first longitudinal section of which adjoins its first longitudinal end and the second longitudinal section of which adjoins its second longitudinal end.
  • the first substrate and the second substrate are mounted in a position that is fixed relative to one another such that the first Length section of the cross member overlaps with the connecting section of the first platform in a first overlap area and that the second length section of the cross member with the
  • Connection section of the second platform overlaps in a second overlap area.
  • Material connection between the first length section and the first connection section is preferably carried out within the first overlap area and the second material connection between the second length section and the second connection section is preferably established within the second overlap section.
  • the first connecting part is an electrically conductive first platform and the second connecting part is an electrically conductive second platform.
  • the connecting assembly has an electrically conductive cross member as a cross member, on the first one
  • first substrate and the second substrate are mounted in a position that is fixed relative to one another in such a way that the first length section connects the connecting section of the first platform in a first
  • Overlap area is connected to the connection section of the first platform by means of a material connection, and that the second length section overlaps the connection section of the second platform in a second overlap area and within the second overlap area by means of a second material connection to the
  • Connection section of the second platform is connected.
  • connection assembly consists of the two platforms and the cross member.
  • the cross member is a flexible ribbon, in particular a flexible metal ribbon. In this way, tolerances can be compensated for particularly easily.
  • the first connection part contains copper or consists of pure copper and / or that the second connection part contains copper or consists of pure copper and / or that the cross member contains copper or consists of pure copper.
  • Pure copper is preferred because of its high electrical conductivity, so that it is particularly suitable for high-current connections.
  • any other metal or alloy can be used instead of copper, provided that it is suitable for the process steps described.
  • the first detachable connection is a soldered connection - in particular by means of push-through mounting (THT) or by means of surface mounting (SMD) - or an interference fit and / or that the second detachable connection is a soldered connection - in particular by means of push-through mounting (THT) or by means of surface mounting (SMD) - or a press fit.
  • TCT push-through mounting
  • SMD surface mounting
  • a press fit any other connection technique that can be released in the sense explained can be used.
  • CuSn0.15 is used as an alloy as a material for the first connecting part and / or for the second connecting part and / or for the cross member.
  • This alloy is also resistance weldable to a limited extent and thus also opens up new options for the manufacture of the material bond
  • the integral connection is the integral connection
  • Connections or in the case of at least one of the integral connections, in each case a welded connection.
  • the welded connection or the welded connections can be produced by means of a laser welding process, in particular by means of a green laser, or by means of a resistance welding process.
  • the welding using a green laser has the advantage that it is suitable for welding copper and that a particle-free, ie. H. from
  • weld spatter free, weld connection can be generated. In this way, the risk of a short circuit on the circuit, particularly in the case of high-current circuits, caused by the weld spatter in conventional welded connections can be avoided.
  • the welding enables a desirably robust connection to be made. Especially
  • the first substrate and / or the second substrate is a printed circuit board, in particular a printed circuit board (PCB) or a ceramic printed circuit board (DCB).
  • PCB printed circuit board
  • DCB ceramic printed circuit board
  • Method for producing a printed circuit board assembly with the first substrate, the is in particular a first printed circuit board, the second substrate, which is in particular a second printed circuit board, and the electrically conductive connection assembly, the electrically conductive connection between the first substrate and the second substrate being produced by means of the connection assembly.
  • the step of assembling the first substrate and the second substrate in a position that is fixed relative to one another includes that the first substrate and the second substrate on a carrier that is assigned to them, in particular on a technical device, on a housing or on a Heat sink such as a metal plate.
  • the first and the second substrate are mounted on the carrier.
  • the assembly of the substrates on the carrier proceeds in such a way that the first substrate and the second substrate are mounted next to one another, in particular in a common plane, and / or one above the other.
  • the bend can take place after the material connection (s) has been established.
  • Assembly sections - in particular the respective punched strip or pedestal - are connected in an electrically conductive manner to a respective conductor track of this substrate on the substrate assigned to it for connection, the respective electrically conductive connection taking place in particular by means of the production of the respective releasable connection to the substrate.
  • Figure 2 also schematically in a sectional view
  • FIG. 3 schematically in a sectional view
  • FIG. 1 shows method steps in the execution of a preferred exemplary embodiment of a first method according to the invention for producing an electrically conductive connection between two substrates 1 and 2.
  • the two substrates 1, 2 each around a printed circuit board (PCB), which comprises, in a manner not shown, one or more layers of electrically conductive material and electrically conductive conductor tracks adhering to them.
  • PCB printed circuit board
  • the method is used to produce a
  • step 1 it is shown that a first hard shoulder 3 and a second hard shoulder 4, which are each bendable strips of pure copper, are provided for the connection.
  • the first hard shoulder 3 comprises a mounting section 5, an adjoining length section 6 and a connecting section 7, and the second hard shoulder 4 comprises a mounting section 8, a straight connecting length section 9 and a connecting section 10.
  • the first hard shoulder 3 mounted on the first substrate 1 by means of an electrically conductive first detachable connection 11.
  • the second hard shoulder 4 was made on the second substrate 2 by establishing an electrically conductive second detachable connection 12 between the
  • the two releasable connections 11, 12 are each one by means of
  • TAT Through hole technology
  • step 2 Only in step 2 are the two substrates 1, 2 mounted on a carrier 13 that is common to them, so that the two substrates 1, 2 are in a fixed position or at a fixed distance relative to one another.
  • This assembly can be carried out using conventional techniques known to a person skilled in the art. The assembly takes place in such a way that the connecting section 7 and the connecting section 10 overlap in an overlap region 14, a distance 15 initially being present between the two connecting sections 7, 10 in a direction perpendicular to the substrates 1, 2.
  • step 3 the distance 15 extending transversely to the connecting sections 7, 10 was eliminated by slightly bending the standing strips 3, 4 using pliers, and within the overlapping area 14, the connecting sections 7, 10 were connected using a welded connection 16.
  • the mounting section 6 was connected in an electrically conductive manner to an electrically conductive conductor track (likewise not shown) of the printed circuit board corresponding to the substrate 1 by means of the releasable connection 11 in a manner not shown in the figures. The second became accordingly
  • the second punched strip 4 From the illustration for step 3 in FIG. 1, it is also clear that an areal expansion of the welded connection 16 is smaller than an areal area Extension of the lying in the overlap region 14
  • reference symbol 1 ' denotes the printed circuit board corresponding to substrate 1
  • reference symbol 2' denotes the printed circuit board corresponding to substrate 2.
  • the two substrates 1, 2 were mounted next to one another on the carrier 13 in a common plane.
  • the figure for step 3 also shows a preferred exemplary embodiment of a as a result of the method described
  • FIG. 1 for step 4 relates to a method according to the invention for releasing an electrically conductive connection between two substrates 1, 2.
  • this method first sets the
  • FIG. 2 schematically shows a method step in the exercise of a further preferred embodiment of the
  • FIG. 2 (as also FIG. 3) contains the corresponding to FIG. 1 for corresponding or comparable details
  • Connecting sections 7, 10 again run parallel to one another and form a flat contact zone within which a welded connection 16 (not shown in FIG. 2) can be produced.
  • Figure 3 schematically shows a method step in a preferred embodiment of another
  • a first pedestal 21, a second pedestal 22 and a cross member 20 are used for connection, each of which is made of copper in order to achieve electrical conductivity.
  • the first platform 11 comprises a mounting section 5 and a connecting section 10.
  • the mounting section 5 is connected in an electrically conductive manner to an electrical conductor track (not shown in FIG. 3) of the first printed circuit board 1 by means of an electrically conductive first detachable connection 11.
  • the second platform 22 is on its mounting section 8
  • the first substrate 1 and the second substrate 2 are mounted on a common support 13 in a mutually unchangeable position.
  • the first became afterwards
  • Connection section 10 connected by means of a welded joint 16 'within the second overlap section 14'.
  • the welded connections 16, 16 'produced by means of a green laser are not shown in more detail.
  • FIG. 3 also shows a preferred exemplary embodiment of an arrangement 27 according to the invention, including two platforms 21, 22 and a cross member 20.

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  • Combinations Of Printed Boards (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Substraten (1, 2) werden ein erstes Substrat (1) und ein zweites Substrat (2) sowie ein elektrisch leitfähiges erstes Verbindungsteil (3; 21) und ein elektrisch leitfähiges zweites Verbindungsteil (4; 22) bereitgestellt. Das erste Verbindungsteils (3; 21) wird an dem ersten Substrat (1) mittels Herstellen einer ersten lösbaren Verbindung (11) und das zweite Verbindungsteil (4; 22) an dem zweiten Substrat (2) jeweils mittels Herstellen einer lösbaren Verbindung (12) montiert. Einer elektrisch leitfähige Verbindungsbaugruppe, die das erste Verbindungsteil (3;21) und das zweite Verbindungsteil (4; 22) enthält, wird hergestellt, indem entweder eine stoffschlüssigen Verbindung (16) zwischen einem Verbindungsabschnitt (7) des ersten Verbindungsteils (3) und einem Verbindungsabschnitt (10)des zweiten Verbindungsteils (4) hergestellt wird oder ein elektrisch leitfähiger Querträger (20) bereitgestellt wird und eine stoffschlüssige Verbindung (16) eines ersten Längenabschnitts (24) des Querträgers (20) mit dem Verbindungsabschnitt (7) des ersten Verbindungsteils (21) und eine zweiten stoffschlüssigen Verbindung (16') eines zweiten Längenabschnitts (26) des Querträgers (20) mit dem Verbindungsabschnitt (10) des zweiten Verbindungsteils hergestellt wird. Zudem werden ein Verfahren zum Löser der elektrisch leitfähigen Verbindung und eine Anordnung (17) offenbart.

Description

Beschreibung
Titel
Anordnung und Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Substraten
Gebiet der Technik
Die vorliegende Offenbarung betrifft Anordnungen und Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Substraten, insbesondere zwischen zwei Leiterplatten.
Stand der Technik
Verfahren und Anordnungen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, zwei Substrate mittels interner Steckverbindungen zu verbinden, wobei dies allerdings aufwändig ist und wobei eine derartige Verbindung nur eine begrenzte Robustheit aufweist. Ebenfalls üblich ist die Verbindung von zwei Substraten mittels geschraubtem Bus Bar; auch dies ist aufwändig und bietet nur eine begrenzte Robustheit der Verbindung. Schließlich sind zur Verbindung zweier Substrate auch sog. press-fit-Verbinder bekannt, die allerdings nur einen auf eine Richtung (insbesondere vertikal) begrenzten Toleranzausgleich zulassen. Auch wird als nachteilig empfunden, dass keine der zum Verbinden von Substraten bekannten Verbindungstechniken die Eigenschaften einer a) Lösbarkeit und dadurch gegebenen Reparaturfähigkeit (während der Fertigung und in der Anwendung) , b) eines möglichen
Toleranzausgleichs, vorzugsweise in allen drei Raumrichtungen, auch im Hinblick auf die Vormontage der Substrate und die Dimensionen der Komponenten, und c) einer gewünschten Robustheit der Verbindung auf sich vereint. Zusammenfassung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Offenbarung die Aufgabe zugrunde, Verfahren der eingangs genannten Art vorteilhaft weiterzubilden. Insbesondere wird angestrebt, dass dadurch zumindest einige oder möglichst alle der oben genannten Nachteile vermieden werden können.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen
Verbindung zwischen zwei Substraten angegeben. Bei der
Verbindung handelt es sich insbesondere um eine hochstromfähige Verbindung .
Gemäß einem Schritt des Verfahrens zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung werden ein erstes Substrat und ein zweites Substrat bereitgestellt.
Gemäß weiteren Verfahrensschritten werden ein elektrisch leitfähiges erstes Verbindungsteil und ein elektrisch
leitfähiges zweites Verbindungsteil bereitgestellt. Die
Verbindungsteile haben jeweils einen Montageabschnitt und einen Verbindungsabschnitt .
Gemäß weiteren Verfahrensschritten werden das erste
Verbindungsteil an dem ersten Substrat mittels Herstellen einer ersten lösbaren Verbindung zwischen seinem Montageabschnitt und dem ersten Substrat montiert und das zweite Verbindungsteil an dem zweiten Substrat mittels Herstellen einer zweiten lösbaren Verbindung zwischen seinem Montageabschnitt und dem zweiten Substrat montiert. Gemäß einem weiteren Verfahrensschritt wird eine elektrisch leitfähige Verbindungsbaugruppe hergestellt, die das erste Verbindungsteil und das zweite Verbindungsteil enthält.
Zweckmäßigerweise wird mittels der Verbindungsbaugruppe zur Herstellung der elektrisch leitfähigen Verbindung eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Leiterbahnstrukturen des ersten Substrats und Leiterbahnstrukturen des zweiten Substrats hergestellt.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Herstellen der Verbindungsbaugruppe einen Verfahrensschritt, bei dem eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungsabschnitt des ersten Verbindungsteils und dem Verbindungsabschnitt des zweiten Verbindungsteils hergestellt wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Herstellen der Verbindungsbaugruppe einen
Verfahrensschritt, bei dem ein Querträger bereitgestellt wird, einen Verfahrensschritt, bei dem eine stoffschlüssige Verbindung zwischen einem ersten Längenabschnitt des Querträgers und dem Verbindungsabschnitt des ersten Verbindungsteils hergestellt wird und einen Verfahrensschritt, bei dem eine zweite
stoffschlüssige Verbindung zwischen einem zweiten
Längenabschnitt des Querträgers und dem Verbindungsabschnitt des zweiten Verbindungsteils hergestellt wird. Der Querträger hat vorzugsweise eine langgestreckte Gestalt und der erste und zweite Längenabschnitt sind insbesondere entlang einer
Haupterstreckungsrichtung des Querträgers zueinander versetzt und können entlang der Haupterstreckungsrichtung voneinander beabstandet sein.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt erfolgt das das Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung (en) nachfolgend auf die übrigen vorangehend genannten Verfahrensschritte .
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Lösen einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Substraten offenbart. Ein Verfahren gemäß diesem Aspekt umfasst die Ausführung eines Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Substraten gemäß dem ersten Aspekt. Nachfolgend auf den Verfahrensschritt des Herstellens der stoffschlüssigen Verbindung bzw. auf die Verfahrensschritte des Herstellens der stoffschlüssigen Verbindungen wird, insbesondere zum Zweck der Reparatur, die erste lösbare
Verbindung gelöst und/oder die zweite lösbare Verbindung gelöst. Mittels des Lösens der ersten bzw. zweiten lösbaren Verbindung wird insbesondere die Verbindungsbaugruppe von dem ersten Substrat bzw. von dem zweiten Substrat gelöst.
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Anordnung offenbart, die ein erstes Substrat, ein zweites Substrat und eine elektrisch leitfähige Verbindungsbaugruppe aufweist. Die Anordnung ist vorzugsweise mit einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt hergestellt .
Die Verbindungsbaugruppe weist ein elektrisch leitfähiges erstes Verbindungsteil auf, das einen Montageabschnitt und einen Verbindungsabschnitt hat. Weiter weist sie ein elektrisch leitfähiges zweites Verbindungsteil auf, das einen
Montageabschnitt und einen Verbindungsabschnitt hat. Der Montageabschnitt des ersten Verbindungsteils ist mittels einer lösbaren Verbindung mit dem ersten Substrat und der
Montageabschnitt des zweiten Verbindungsteils mittels einer lösbaren Verbindung mit dem zweiten Substrat verbunden. Bei einer Ausführungsform sind der Verbindungsabschnitt des ersten Verbindungsteils und ein Verbindungsabschnitt des zweiten Verbindungsteils mittels einer Stoffschlüssigen Verbindung verbunden. Bei einer alternativen Ausführungsform enthält die Verbindungsbaugruppe einen elektrisch leitfähigen Querträger, wobei ein erster Längenabschnitt des Querträgers ist mit dem Verbindungsabschnitt des ersten Verbindungsteils mittels einer stoffschlüssigen Verbindung verbunden und ein zweiter
Längenabschnitt des Querträgers mit dem Verbindungsabschnitt des zweiten Verbindungsteils mittels einer zweiten stoffschlüssigen Verbindung verbunden ist.
Als Vorteile lassen sich in Kombination die Eigenschaften einer a) Lösbarkeit und dadurch gegebenen Reparaturfähigkeit (während der Fertigung und in der Anwendung) , b) eines möglichen
Toleranzausgleichs, vorzugsweise in allen drei Raumrichtungen, auch im Hinblick auf die Vormontage der Substrate und die Dimensionen der Komponenten, und c) einer gewünschten Robustheit der Verbindung erreichen. Insbesondere resultiert vorteilhaft aus den genannten lösbaren Verbindungen an den beiden Substraten eine besonders gute Reparaturfähigkeit. Die lösbaren
Verbindungen können insofern auch als reparaturfähige
Verbindungen bezeichnet werden.
Vorteilhaft kann auf diese Weise ein hoher Automatisierungsgrad, insbesondere mit einer geringen Taktzeit, erzielt werden. Auf ein gesteuertes Positionieren kann verzichtet werden. Vorteilhaft kann eine Prozesskontrolle über Prozessparameter möglich sein (im Gegensatz dazu gehen z.B. bei Schraubverbindungen viele geometrischen Toleranzen ein) . Wie noch erläutert wird, ermöglicht die Erfindung vorteilhaft auch eine partikelfreie Endmontage. Die Verfahren und die Anordnung sind geeignet für alle Verbinder von Leiterplatten und ist besonders attraktiv bei hohen Stromstärken und hohen Sicherheitsanforderungen, wobei - z.B. durch eine vorzugsweise partikelfreie Ausführung - eine gute Isolation ermöglicht sein kann.
Es versteht sich, dass das Verbinden der beiden
Verbindungsabschnitte in elektrisch leitfähiger Weise erfolgt, insbesondere indem die beiden Verbindungsabschnitte in direktem Kontakt miteinander fixiert werden. Indem zumindest zwei oder mehr Substrate auf die beschriebene Weise elektrisch leitfähig, insbesondere hochstromfähig, miteinander verbindbar bzw.
verbunden sind, ermöglichen die Verfahren bzw. die Anordnung auch Hochstromanwendungen, insbesondere mit modularem Aufbau.
Unter einer hochstromfähigen Verbindung wird eine Verbindung verstanden, die zur Übertragung von Strömen in der Größenordnung von 10 Ampere bis 1000 Ampere geeignet ist und insbesondere daran angepasst ist. In dem erfindungsgemäßen Zusammenhang wird jeweils unter einer lösbaren Verbindung eine Verbindung verstanden, die in der Weise lösbar ist, dass nach dem Lösen mindestens ein Verbindungspartner wiederverwendet werden kann. Bei den Substraten handelt es sich vorzugsweise um Leiterplatten, die ihrerseits elektrisch isolierendes Material und daran anhaftende elektrisch leitfähige Verbindungen (Leiterbahnen) aufweisen .
Im Folgenden werden Merkmale von Ausführungsformen und
Weiterbildungen des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt, des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt und der Anordnung gemäß dem dritten Aspekt erläutert. Diese Merkmale sind jeweils auch für Ausführungsformen und Weiterbildungen von Verfahren bzw.
Anordnungen gemäß der anderen Aspekte einsetzbar, auch wenn sie nicht explizit im Zusammenhang mit dem Verfahren bzw. der Anordnung des jeweiligen Aspekts erörtert sind. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform sind das erste und/oder das zweite Verbindungsteil einstückige - d.h. insbesondere aus einem einzigen Werkstück hergestellte und nicht aus mehreren Einzelelementen zusammengesetzte - Metallteile, z.B.
Metallblöcke oder Blechstücke.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt werden ein elektrisch leitfähiger erster Stanzstreifen als erstes Verbindungsteil bereitgestellt und ein elektrisch leitfähiger zweiter Stanzstreifen als zweites Verbindungsteil bereitgestellt. Bei den Stanzstreifen handelt es sich
beispielsweise um Metallsteifen, insbesondere um Blechstreifen, die zweckmäßig durch Stanzen hergestellt sein können.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform werden das erste Substrat und das zweite Substrats in relativ zueinander fester Lage derart montiert, dass sich der Verbindungsabschnitt des ersten Stanzstreifens und der Verbindungsabschnitt des zweiten Stanzstreifens in einem Überlappungsbereich überlappen und das Herstellen der Stoffschlüssigen Verbindung des
Verbindungsabschnitts des ersten Stanzstreifens mit dem
Verbindungsabschnitt des zweiten Stanzstreifens erfolgt innerhalb des Überlappungsbereichs, insbesondere mittels einer Schweißverbindung .
Bei einer Ausführungsform der Anordnung ist das erste
Verbindungsteil ein elektrisch leitfähiger erster Stanzstreifen und das zweite Verbindungsteil ist ein elektrisch leitfähiger zweiter Stanzstreifen ist. Das erste Substrat und das zweite Substrat sind in relativ zueinander fester Lage derart montiert, dass sich der Verbindungsabschnitt des ersten Stanzstreifens und der Verbindungsabschnitt des zweiten Stanzstreifens in einem Überlappungsbereich überlappen. Der Verbindungsabschnitt des ersten Stanzstreifens und der Verbindungsabschnitt des zweiten Stanzstreifens sind innerhalb des Überlappungsbereichs mittels einer Stoffschlüssigen Verbindung verbunden.
Bei einer Weiterbildung erstreckt sich der Verbindungsabschnitt des ersten Stanzstreifens nach dem Herstellen der ersten lösbaren Verbindung, insbesondere schon vor dem Herstellen der
stoffschlüssigen Verbindung, parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Erstreckungsrichtung des ersten Substrats. Alternativ oder zusätzlich kann sich der Verbindungsabschnitt des zweiten Stanzstreifens nach dem Herstellen der zweiten lösbaren Verbindung, insbesondere schon vor dem Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung, parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Erstreckungsrichtung des zweiten Substrats erstrecken. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der erste Stanzstreifen einen an seinen Montageabschnitt angrenzenden Längenabschnitt hat und dieser Längenabschnitt und der
Verbindungsabschnitt des ersten Stanzstreifen zueinander rechtwinklig oder im Wesentlichen rechtwinklig verlaufen. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der zweite Stanzstreifen einen an seinen Montageabschnitt angrenzenden Längenabschnitt hat und dieser Längenabschnitt und der
Verbindungsabschnitt des zweiten Stanzstreifens zueinander rechtwinklig oder im Wesentlichen rechtwinklig verlaufen. Insbesondere bilden der Längenabschnitt und der
Verbindungsabschnitt des jeweiligen Stanzstreifens auf diese Weise eine L-Form. Eine im Wesentlichen parallele Erstreckung bzw. ein im Wesentlichen rechtwinkliger Verlauf wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung bis zu einer Winkeldifferenz von 10 Grad als gegeben verstanden.
Bei manchen Ausführungsformen kann nach dem Schritt des
Montierens des ersten Substrats und des zweiten Substrats in relativ zueinander fester Lage zwischen dem Verbindungsabschnitt des ersten Stanzstreifens und dem Verbindungsabschnitt des zweiten Stanzstreifens Abstand vorhanden ist. Insbesondere können der Verbindungsabschnitt des ersten Stanzstreifens und der Verbindungsabschnitt des zweiten Stanzstreifens quer - insbesondere senkrecht - zu einer Längsrichtung des
Verbindungsabschnitts des ersten Stanzstreifens und/oder quer - insbesondere senkrecht - zu einer Längsrichtung des
Verbindungsabschnitts des zweiten Stanzstreifens beabstandet sein. Die Längsrichtung ist dabei insbesondere die
Haupterstreckungsrichtung des jeweiligen Abschnitts,
insbesondere die Richtung parallel zu seiner längsten Kante.
Bei Weiterbildungen solcher Ausführungsformen wird dieser Abstand verringert oder beseitigt, bevor der
Verbindungsabschnitt des ersten Stanzstreifens mit dem
Verbindungsabschnitt des zweiten Stanzstreifens mittels der stoffschlüssigen Verbindung verbunden wird. Vorzugsweise ist der Querschnitt der Stanzstreifen so gewählt, dass sie eine gewisse Flexibilität besitzen, wobei die Stanzstreifen vorzugsweise mit einer relativ geringen Kraft biegbar sind, um den Abstand zu beseitigen, ohne dabei ihre Verbindungsstelle zu einem der Substrate nennenswert oder gar nachteilig zu belasten. Dies ermöglicht es, vor dem stoffschlüssigen Verbinden auch vertikale Toleranzen, die bspw. 0,4 Millimeter betragen können oder auch davon abweichen können, zwischen den beiden
Verbindungsabschnitten auf einfache Weise, bspw. durch Biegen eines oder beider Stanzstreifen mit einer Zange, leicht auszugleichen, um den Abstand zu verringern oder zu beseitigen. In diesem Zusammenhang wird zum Beispiel der genannte Abstand verringert oder beseitigt, indem der erste Stanzstreifen und/oder der zweite Stanzstreifen, insbesondere mittels einer Zange, verbogen wird oder werden, wobei das Biegen elastisch, insbesondere rein elastisch, erfolgt. Bei einer Ausführungsform sind der erste und der zweite
Stanzstreifen derart dimensioniert und werden insbesondere vor dem Herstellen der Stoffschlüssigen Verbindung derart
angeordnet, dass der Verbindungsabschnitt des ersten
Stanzstreifens und der Verbindungsabschnitt des zweiten
Stanzstreifens miteinander in ihrem Überlappungsbereich eine flächige Kontaktzone ausbilden, wobei die flächenmäßige
Ausdehnung der Kontaktzone größer ist als die flächenmäßige Ausdehnung der Schweißverbindung. Auf diese Weise können mit Vorteil laterale Toleranzen zwischen den Substraten, die beispielsweise in einer Größenordnung von 1 Millimeter liegen können, kompensiert werden.
Bei einer Ausführungsform besteht die Verbindungsbaugruppe aus den beiden Stanzstreifen.
Bei einer anderen Ausführungsform werden - anstelle der
Stanzstreifen - als erstes Verbindungsteil ein elektrisch leitfähiges erstes Podest bereitgestellt und als zweites Verbindungsteil ein elektrisch leitfähiges zweites Podest bereitgestellt. Bei den elektrisch leitfähigen Podesten handelt es sich beispielsweise um Metallblöcke, z.B. um Metallquader . Der Montageabschnitt ist beispielsweise eine dem ersten bzw. zweiten Substrat zugewandte Fläche des ersten bzw. zweiten Podests. Der Verbindungsabschnitt ist beispielsweise eine dem
Montageabschnitt gegenüberliegende - anders ausgedrückt: vom jeweiligen Substrat abgewandte - Fläche des jeweiligen Podests.
Zudem wird bei dieser Ausführungsform vorzugsweise ein elektrisch leitfähiger Querträger bereitgestellt, dessen erster Längenabschnitt an sein erstes Längsende und dessen zweiter Längenabschnitt an sein zweites Längsende angrenzt. Bei einer Weiterbildung werden das erste Substrat und das zweite Substrat derart in relativ zueinander fester Lage montiert, dass der erste Längenabschnitt des Querträgers mit dem Verbindungsabschnitt des ersten Podests in einem ersten Überlappungsbereich überlappt und dass der zweite Längenabschnitt des Querträgers mit dem
Verbindungsabschnitt des zweiten Podests in einem zweiten Überlappungsbereich überlappt. Das Herstellen der
stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten Längenabschnitt und dem ersten Verbindungsabschnitt erfolgt vorzugsweise innerhalb des ersten Überlappungsbereichs und das Herstellen der zweiten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem zweiten Längenabschnitt und dem zweiten Verbindungsabschnitt erfolgt vorzugsweise innerhalb des zweiten Überlappungsabschnitts.
Bei einer Ausführungsform der Anordnung gemäß ist das erste Verbindungsteil ein elektrisch leitfähiges erstes Podest und das zweite Verbindungsteil ist ein elektrisch leitfähiges zweites Podest. Die Verbindungsbaugruppe weist als Querträger einen elektrisch leitfähigen Querträger auf, an dessen erstes
Längsende der erste Längenabschnitt angrenzt und an dessen zweites Längsende der zweite Längenabschnitt angrenzt. Das erste Substrat und das zweite Substrat sind in relativ zueinander fester Lage derart montiert, dass der erste Längenabschnitt den Verbindungsabschnitt des ersten Podests in einem ersten
Überlappungsbereich überlappt und innerhalb des ersten
Überlappungsbereichs mittels einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Verbindungsabschnitt des ersten Podests verbunden ist, und dass der zweite Längenabschnitt den Verbindungsabschnitt des zweiten Podests in einem zweiten Überlappungsbereich überlappt und innerhalb des zweiten Überlappungsbereichs mittels einer zweiten stoffschlüssiger Verbindung mit dem
Verbindungsabschnitt des zweiten Podests verbunden ist.
Gemäß einer Weiterbildung besteht die Verbindungsbaugruppe aus den beiden Podesten und dem Querträger. Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Querträger um ein flexibles Bändchen, insbesondere um ein flexibles Metallband. Auf diese Weise können Toleranzen besonders leicht ausgleichen werden.
Im Hinblick auf eine bevorzugte Ausgestaltung als
hochstromfähige Verbindung besteht die Möglichkeit, dass das erste Verbindungsteil Kupfer enthält oder aus Reinkupfer besteht und /oder dass das zweite Verbindungsteil Kupfer enthält oder aus Reinkupfer besteht und/oder dass der Querträger Kupfer enthält oder aus Reinkupfer besteht. Bevorzugt ist Reinkupfer wegen der hohen elektrischen Leitfähigkeit, so dass eine besondere Eignung für hochstromfähige Verbindungen besteht. Es versteht sich aber, dass anstelle von Kupfer jedes andere Metall oder jede andere Legierung verwendet werden kann, sofern eine Eignung für die beschriebenen Verfahrensschritte gegeben ist.
Als zweckmäßig wird angesehen, dass es sich bei der ersten lösbaren Verbindung um eine Lötverbindung - insbesondere mittels Durchsteckmontage (THT) oder mittels Oberflächenmontage (SMD) - oder um eine Presspassung handelt und/oder dass es sich bei der zweiten lösbaren Verbindung um eine Lötverbindung - insbesondere mittels Durchsteckmontage (THT) oder mittels Oberflächenmontage (SMD) - oder um eine Presspassung handelt. Anstelle einer Löt oder Presspassung kann jede andere in dem erläuterten Sinne lösbare Verbindungstechnik verwendet werden.
Beispielsweise im Fall einer Presspassung wird bei einer Weiterbildung als Material für das erste Verbindungsteil und/oder für das zweite Verbindungsteil und/oder für den Querträger als Legierung CuSn0.15 verwendet. Diese Legierung ist auch bedingt Widerstands-schweißbar und eröffnet somit auch neue Optionen für die Herstellung der Stoffschlüssigen
Verbindung (en) . Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der stoffschlüssigen Verbindung, bei den Stoffschlüssigen
Verbindungen bzw. bei mindestens einer der stoffschlüssigen Verbindungen jeweils um eine Schweißverbindung.
Beispielsweise wenn Kupfer als Werkstoff verwendet wird, kann die Schweißverbindung oder können die Schweißverbindungen mittels eines Laserschweißverfahrens, insbesondere mittels eines grünen Lasers, oder mittels eines Widerstands-Schweißverfahrens hergestellt werden. Das Schweißen mittels eines grünen Lasers ist mit dem Vorteil verbunden, dass es zum Schweißen von Kupfer geeignet ist und dass eine partikelfreie, d. h. von
Schweißspritzern freie, Schweißverbindung erzeugt werden kann. Auf diese Weise kann die bei herkömmlichen Schweißverbindungen durch die Schweißspritzer bestehende Kurzschlussgefahr an der Schaltung, besonders bei Hochstromschaltungen, vermieden werden. Das Schweißen ermöglicht die Herstellung einer in wünschenswerter Weise robusten Verbindung. Besonders
vorteilhaft ist, dass dabei wie beschrieben die Möglichkeit des Toleranzausgleichs in lateraler und vertikaler Richtung besteht. Anstelle des Schweißens kann jedoch auch eine beliebige andere, vorzugsweise partikelfreie Verbindungstechnik kombiniert mit der zum Toleranzausgleich dienenden Überlappungstechnik zum Einsatz kommen.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem ersten Substrat und/oder bei dem zweiten Substrat um eine Leiterplatte, insbesondere um eine gedruckte Leiterplatte (PCB) oder um eine Keramikleiterplatte (DCB) . Bei der Anordnung gemäß dem dritten Aspekt handelt es sich dann insbesondere um eine
Leiterplattenanordnung. Bei einer Weiterbildung ist das
Verfahren gemäß dem ersten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplattenbaugruppe mit dem ersten Substrat, das insbesondere eine erste Leiterplatte ist, dem zweiten Substrat, das insbesondere eine zweite Leiterplatte ist, und der elektrisch leitfähigen Verbindungsbaugruppe, wobei die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat mittels der Verbindungsbaugruppe hergestellt wird .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Schritt des Montierens des ersten Substrats und des zweiten Substrats in relativ zueinander fester Lage, dass das erste Substrat und das zweite Substrat an einem ihnen dazu gemeinsam zugeordneten Träger, insbesondere an einem technischen Gerät, an einem Gehäuse oder an einer Wärmesenke wie zum Beispiel einer Metallplatte, angebracht werden. Bei der Anordnung sind insbesondere das erste und das zweite Substrat an dem Träger montiert.
Bei einer Weiterbildung wird bei der Montage der Substrate an dem Träger so vorgegangen, dass das erste Substrat und das zweite Substrat nebeneinander, insbesondere in einer gemeinsamen Ebene, und/oder übereinander montiert werden. Um beliebige Geometrien zu erzeugen, besteht bei den beschriebenen Verfahren die Möglichkeit, die Stanzstreifen oder den Querträger in
gewünschter Weise zu biegen, z.B. an einem flachen Überlappungs oder Kontaktbereich. Das Biegen kann nach dem Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung (en) erfolgen.
Bei einer Ausführungsform wird jeder der beiden
Montageabschnitte - insbesondere des jeweiligen Stanzstreifens oder Podests - an dem ihm zur Verbindung zugeordneten Substrat elektrisch leitfähig an je eine Leiterbahn dieses Substrats angeschlossen, wobei der jeweilige elektrisch leitfähige Anschluss insbesondere mittels der Herstellung der jeweiligen lösbaren Verbindung mit dem Substrat erfolgt. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Figuren, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, weiter beschrieben. Dabei zeigt:
Fig.l schematisch in jeweiligen Schnittansichten Schritte 1 - 3 bei der Ausführung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Substraten und in Schritt 4 einen bevorzugten Schritt zum Lösen der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den beiden Substraten;
Fig.2 ebenfalls schematisch in einer Schnittansicht einen
Verfahrensschritt bei der Ausübung eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Substraten; und
Fig. 3 schematisch in einer Schnittansicht einen
Verfahrensschritt bei einer bevorzugten Ausführung eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Substraten.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt in den Schritten 1, 2 und 3 Verfahrensschritte bei der Ausführung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Substraten 1 und 2. In dem Beispiel handelt es sich bei den beiden Substraten 1, 2 um je eine gedruckte Leiterplatte (Printed Circuit Board = PCB) , die in nicht näher dargestellter Weise eine oder mehrere Schichten aus elektrisch leitfähigem Material und daran anhaftende, elektrisch leitfähige Leiterbahnen umfasst. In dem Beispiel dient das Verfahren zur Herstellung einer
hochstromfähigen Verbindung. In Schritt 1 ist gezeigt, dass für die Verbindung ein erster Standstreifen 3 und ein zweiter Standstreifen 4, bei denen es sich jeweils um biegbare Streifen aus Reinkupfer handelt, bereitgestellt werden. Der erste Standstreifen 3 umfasst einen Montageabschnitt 5, einen daran angrenzenden Längenabschnitt 6 und einen Verbindungsabschnitt 7, und der zweite Standstreifen 4 umfasst einen Montageabschnitt 8, einen daran geradlinig anschließenden Längenabschnitt 9 und einen Verbindungsabschnitt 10. Als Ergebnis von Schritt 1 wurde der erste Standstreifen 3 mittels einer elektrisch leitfähigen ersten lösbaren Verbindung 11 an dem ersten Substrat 1 montiert. In entsprechender Weise wurde der zweite Standstreifen 4 an dem zweiten Substrat 2 mittels Herstellen einer elektrisch leitfähigen zweiten lösbaren Verbindung 12 zwischen dem
Montageabschnitt 8 des zweiten Standstreifens 4 und dem zweiten Substrat 2 montiert. In dem Beispiel handelt es sich bei den beiden lösbaren Verbindungen 11, 12 um je eine mittels
Durchsteckmontage (Through Hole Technology = THT) hergestellte Lötverbindung, die in den Figuren nicht näher dargestellt ist. Nach dem Schritt 1 sind die beiden Substrate 1, 2 mit den daran montierten Standstreifen 3, 4 relativ zueinander noch frei beweglich .
Erst in Schritt 2 werden die beiden Substrate 1, 2 an einem ihnen insofern gemeinsamen Träger 13 montiert, so dass sich die beiden Substrate 1, 2 relativ zueinander in fester Lage bzw. in festem Abstand befinden. Diese Montage kann unter Verwendung üblicher, einem Fachmann geläufiger Techniken erfolgen. Die Montage erfolgt in der Weise, dass sich der Verbindungsabschnitt 7 und der Verbindungsabschnitt 10 in einem Überlappungsbereich 14 überlappen, wobei zwischen den beiden Verbindungsabschnitten 7, 10 in einer zu den Substraten 1, 2 senkrechten Richtung zunächst ein Abstand 15 vorhanden ist.
In Schritt 3 wurde der sich quer zu den Verbindungsabschnitten 7, 10 erstreckende Abstand 15 beseitigt, indem die Standstreifen 3, 4 mittels einer Zange leicht verbogen wurden, und innerhalb des Überlappungsbereiches 14 wurden die Verbindungsabschnitte 7, 10 mittels einer Schweißverbindung 16 verbunden. In dem Beispiel wurde der Montageabschnitt 6 mittels der lösbaren Verbindung 11 auf in den Figuren nicht näher gezeigte Weise elektrisch leitfähig mit einer elektrisch leitfähigen Leiterbahn (ebenfalls nicht gezeigt) der dem Substrat 1 entsprechenden gedruckt Leiterplatte verbunden. Entsprechend wurde der zweite
Standstreifen an seinem Montageabschnitt 8 mittels der zweiten lösbaren Verbindung 12 elektrisch leitfähig mit einer
elektrischen Leiterbahn der in dem Beispiel dem zweiten Substrat 2 entsprechenden gedruckten Schaltung verbunden. Auf diese Weise wurden die beiden Leiterbahnen der Substrate 1, 2 bzw. der diesen Substraten 1, 2 in dem Beispiel entsprechenden Leiterplatten hochstromfähig miteinander verbunden.
Wie die Figur 1 zu Schritt 1 zeigt, erstreckt sich der
Verbindungsabschnitt 7 des ersten Stanzstreifens 3 nach der Herstellung der ersten lösbaren Verbindung 11 und vor dem Herstellen der Schweißverbindung 16 parallel zu einer von dem ersten Substrat 1 aufgespannten (zu der Ebene von Figur 1 senkrechten) Ebene, wobei sich der Verbindungsabschnitt 7 rechtwinklig zu dem an den Montageabschnitt 5 geradlinig anschließenden Längenabschnitt 6 erstreckt. Entsprechendes gilt für den zweiten Stanzstreifen 4. Aus der Abbildung zu Schritt 3 in Figur 1 wird auch deutlich, dass eine flächenmäßige Ausdehnung der Schweißverbindung 16 kleiner ist als eine flächenmäßige Ausdehnung der in dem Überlappungsbereich 14 liegenden
Kontaktzone. Des Weiteren bezeichnet in den Abbildungen das Bezugszeichen 1' die dem Substrat 1 entsprechende Leiterplatte und das Bezugszeichen 2' die dem Substrat 2 entsprechende Leiterplatte. Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wurden die beiden Substrate 1, 2 nebeneinander in einer gemeinsamen Ebene auf den Träger 13 montiert. Die Abbildung zu Schritt 3 zeigt dabei zugleich als Ergebnis des beschriebenen Verfahrens ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Anordnung 17.
Die in Figur 1 zu Schritt 4 enthaltene Abbildung betrifft ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Lösen einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Substraten 1, 2. In dem Ausführungsbeispiel setzt dieses Verfahren zunächst die
Ausführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens voraus. Anschließend ist vorgesehen, dass die beiden lösbaren
Verbindungen 11, 12 wieder gelöst werden, um die
Montageabschnitte 5, 8 in der angegebenen Pfeilrichtung aus den ihnen zugeordneten Löchern 18, 19 in den Substraten 1, 2 entfernen zu können. Auf diese Weise können die beiden mittels der Schweißverbindung 16 verbundenen Stanzabschnitt 3, 4, bspw. zu Reparaturzwecken, entnommen und zum Beispiel durch neue
Stanzstreifen und eine neue Schweißverbindung ersetzt werden.
In Figur 2 ist schematisch ein Verfahrensschritt bei der Ausübung eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Zur besseren Übersicht enthält Figur 2 (wie auch Figur 3) für entsprechende oder vergleichbare Details die zu Figur 1 korrespondierenden
Bezugszeichen. Die in Figur 2 gezeigte Situation ist dabei, abgesehen von der geometrischen Abweichung, mit dem Schritt 2 von Figur 1 vergleichbar. Ein Unterschied liegt darin, dass in Figur 2 die beiden Substrate 1, 2 nicht nebeneinander, sondern übereinander an dem Träger 13 montiert wurden. Der zweite Stanzstreifen 4 wurde mehrfach abgewinkelt, so dass die
Verbindungsabschnitte 7, 10 wieder zueinander parallel verlaufen und eine flächige Kontaktzone bilden, innerhalb welcher eine Schweißverbindung 16 (in Figur 2 nicht gezeigt) erzeugt werden kann .
Figur 3 zeigt schematisch einen Verfahrensschritt bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines weiteren
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Substraten 1, 2. Auch hier handelt es sich in dem Beispiel um eine hochstromfähige
Verbindung. Zur Verbindung dienen in dem Beispiel ein erstes Podest 21, ein zweites Podest 22 und ein Querträger 20, die jeweils zur Erzielung elektrischer Leitfähigkeit aus Kupfer bestehen. Das erste Podest 11 umfasst einen Montageabschnitt 5 und einen Verbindungsabschnitt 10. Der Montageabschnitt 5 ist mittels einer elektrisch leitfähigen ersten lösbaren Verbindung 11 elektrisch leitfähig mit einer elektrischen Leiterbahn (in Figur 3 nicht gezeigt) der ersten Leiterplatte 1 verbunden. Das zweite Podest 22 ist an seinem Montageabschnitt 8 auf
entsprechende Weise mittels einer elektrisch leitfähigen zweiten lösbaren Verbindung 12 elektrisch leitfähig mit einer Leiterbahn der zweiten Leiterplatte 2' verbunden. Das erste Substrat 1 und das zweite Substrat 2 sind an einem gemeinsamen Träger 13 in zueinander unveränderbarer Lage montiert. Anschließend wurde der Querträger 20, der ein erstes Längsende 23 und einen daran anschließenden Längenabschnitt 24 sowie ein zweites Längsende 25 und einen daran anschließenden Längenabschnitt 26 aufweist, so auf den beiden Podesten 21, 22 abgestützt und dabei positioniert, so dass sein erster Längenabschnitt 24 den Verbindungsabschnitt 7 des ersten Podests 21 in einem ersten Überlappungsbereich 14 überlappt und so dass sein zweiter Längenabschnitt 26 den Verbindungsabschnitt 10 des zweiten Podests 22 in einem zweiter Überlappungsbereich 14 überlappt. Wie durch die beiden Pfeile angedeutet ist, wurde daran anschließend der erste
Längenabschnitt 24 mit dem ersten Verbindungsabschnitt 7 mittels einer ersten Schweißverbindung 16 innerhalb des ersten
Überlappungsbereiches 14 verbunden. In entsprechender Weise wurde der zweite Längenabschnitt 26 mit dem zweiten
Verbindungabschnitt 10 mittels einer Schweißverbindung 16' innerhalb des zweiten Überlappungsabschnittes 14' verbunden. In dem Beispiel sind die mittels eines grünen Lasers hergestellten Schweißverbindungen 16, 16' nicht näher gezeigt.
In Figur 3 ist zugleich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 27 unter Einschluss von zwei Podesten 21, 22 und eines Querträgers 20 gezeigt.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in
Kombination untereinander) erfindungswesentlich. Die
Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen
eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche
Teilanmeldungen vorzunehmen.

Claims

Ansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Substraten (1, 2) mit den Schritten: Bereitstellen eines ersten Substrats (1) und eines zweiten Substrats (2)
Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen ersten
Verbindungsteils (3; 21),
Montieren des ersten Verbindungsteils (3; 21) an dem ersten Substrat (1) mittels Herstellen einer ersten lösbaren Verbindung
(11) zwischen einem Montageabschnitt (5) des ersten
Verbindungsteils (3; 21) und dem ersten Substrat (1),
Bereitstellen und eines elektrisch leitfähigen zweiten
Verbindungsteils (4; 22),
Montieren des zweiten Verbindungsteils (4; 22) an dem zweiten Substrat (2) mittels Herstellen einer zweiten lösbaren Verbindung
(12) zwischen einem Montageabschnitt (8) des zweiten
Verbindungsteils (4; 22) und dem zweiten Substrat (2), und,
Herstellen einer elektrisch leitfähigen Verbindungsbaugruppe, die das erste Verbindungsteil (3; 21) und das zweite
Verbindungsteil (4; 22) enthält,
wobei das Herstellen der Verbindungsbaugruppe
entweder das Herstellen einer Stoffschlüssigen Verbindung (16) zwischen einem Verbindungsabschnitts (7) des ersten
Verbindungsteils (3) und einem Verbindungsabschnitt (10) des zweiten Verbindungsteils (4)
oder das Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen Querträgers (20), das Herstellen einer Stoffschlüssigen Verbindung (16) eines ersten Längenabschnitts (24) des Querträgers (20) mit dem Verbindungsabschnitt (7) des ersten Verbindungsteils (21) und das Herstellen einer zweiten Stoffschlüssigen Verbindung (16') eines zweiten Längenabschnitts (26) des Querträgers (20) mit dem Verbindungsabschnitt (10) des zweiten Verbindungsteils umfasst .
2. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Stoffschlüssige Verbindung (16) und ggf. als zweite Stoffschlüssige Verbindung (16') eine
Schweißverbindung hergestellt wird.
3. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- als erstes Verbindungsteil ein elektrisch leitfähiger erster Stanzstreifen (3) bereitgestellt wird und als zweites
Verbindungsteil ein elektrisch leitfähiger zweiter
Stanzstreifen (4) bereitgestellt wird,
- das erste Substrat (1) und das zweiten Substrat (2) in relativ zueinander fester Lage derart montiert werden, dass sich der Verbindungsabschnitt (7) des ersten Stanzstreifens (3) und der Verbindungsabschnitt (10) des zweiten Stanzstreifens (4) in einem Überlappungsbereich (14) überlappen, und
- das Herstellen der Stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Verbindungsabschnitt (7) des ersten Verbindungsteils (3) und dem Verbindungsabschnitt (10) des zweiten Verbindungsteils (4) innerhalb des Überlappungsbereichs (14) erfolgt.
4. Verfahren gemäß dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verbindungsabschnitt (7) des ersten Stanzstreifens (3) nach dem Herstellen der ersten lösbaren Verbindung (11) und vor dem Herstellen der Stoffschlüssigen Verbindung (16) im Wesentlichen parallel zu einer
Haupterstreckungsebene des ersten Substrats (1) erstreckt und/oder dass sich der Verbindungsabschnitt (10) des zweiten Stanzstreifens (4) nach dem Herstellen der zweiten lösbaren Verbindung (12) und vor dem Herstellen der Stoffschlüssigen Verbindung (16) im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsebene des zweiten Substrats (2) erstreckt, und dass ein an den Montageabschnitt (5) angrenzender
Längenabschnitt (6) des ersten Stanzstreifens (3) im
Wesentlichen rechtwinklig zu dessen Verbindungsabschnitt (7) verläuft und/oder ein an deen Montageabschnitt (8) angrenzender Längenabschnitt (9) des zweiten Stanzstreifens (4) im
Wesentlichen rechtwinklig zu dessen Verbindungsabschnitt (10) verläuft .
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei, zwischen dem Verbindungsabschnitt (7) des ersten Stanzstreifens
(3) und dem Verbindungsabschnitt (10) des zweitenStanzstreifens
(4) quer zu einer Längsrichtung des Verbindungsabschnitts (7) des ersten Stanzstreifens (3) und/oder quer zu einer Längsrichtung des Verbindungsabschnitts (10) des zweiten Stanzstreifens (4) nach dem Schritt des Montierens des ersten Substrats (1) und des zweiten Substrats (2) in relativ zueinander fester Lage ein Abstand (25) vorhanden ist, dieser Abstand (25) durch elastisches Biegen des ersten Stanzstreifens (3) und/oder des zweiten Stanzstreifens (4) verringert oder beseitigt wird, bevor der Verbindungsabschnitt (7) des ersten Stanzstreifens (3) mit dem Verbindungsabschnitt (10) des zweitenStanzstreifens (4) mittels der stoffschlüssigen Verbindung (16) verbunden wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- als erstes Verbindungsteil ein elektrisch leitfähiges erstes Podest (21) bereitgestellt wird und als zweites Verbindungsteil ein elektrisch leitfähiges zweites Podest (22) bereitgestellt wird,
- als elektrisch leitfähiger Querträger (20) ein Querträger bereitgestellt wird, dessen erster Längenabschnitt (24) an sein erstes Längsende (23) und dessen zweiter Längenabschnitt (26) an sein zweites Längsende (25) angrenzt, das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (2) derart in relativ zueinander fester Lage montiert werden, dass der erste Längenabschnitt (24) des Querträgers (20) den
Verbindungsabschnitt (7) des ersten Podests (21) in einem ersten Überlappungsbereich (24) überlappt und dass der zweite
Längenabschnitt (26) des Querträgers (20) den
Verbindungsabschnitt (10) des zweiten Podests (22) in einem zweiten Überlappungsbereich (14') überlappt, und
- das Herstellen der Stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten Längenabschnitt (24) und dem ersten Verbindungsabschnitt (7) innerhalb des ersten Überlappungsbereichs (14) erfolgt und das Herstellen der zweiten Stoffschlüssigen Verbindung (16') zwischen dem zweiten Längenabschnitt (26) und dem zweiten Verbindungsabschnitt (10) innerhalb des zweiten
Überlappungsabschnitts (14') erfolgt.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Montierens des ersten Substrats (1) und des zweiten Substrats (2) in relativ zueinander fester Lage beinhaltet, dass das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (2) an einem ihnen dazu gemeinsam zugeordneten Träger (13), insbesondere an einem technischen Gerät, an einem Gehäuse oder an einer Wärmesenke wie zum Beispiel einer Metallplatte, angebracht werden.
8. Verfahren zum Lösen einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Substraten (1, 2), dadurch gekennzeichnet , dass ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen
Verbindung zwischen zwei Substraten (1, 2) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche ausgeführt wird und dass nachfolgend auf den Verfahrensschritt des Herstellens der Stoffschlüssigen Verbindung (16) oder Verbindungen (16, 16'), insbesondere zum Zweck der Reparatur, die Verbindungsbaugruppe mittels Lösen der ersten lösbaren Verbindung (11) und/oder mittels Lösen der zweiten lösbaren Verbindung (12) vom ersten Substrat (1) bzw. vom zweiten Substrat (2) gelöst wird.
9. Anordnung (17), aufweisend ein erstes Substrat (1), ein zweites Substrat (2) und eine elektrisch leitfähige
Verbindungsbaugruppe, wobei
- die Verbindungsbaugruppe ein elektrisch leitfähiges erstes Verbindungsteil (3; 21) enthält, das einen Montageabschnitt (5) und einen Verbindungsabschnitt (7) aufweist, und ein elektrisch leitfähiges zweites Verbindungsteil (4; 22) enthält, das einen Montageabschnitt (8) und einen Verbindungsabschnitt (10) aufweist,
- der Montageabschnitt (5) des ersten Verbindungsteils (3) mittels einer lösbaren Verbindung (11) mit dem ersten Substrat
(1) und der Montageabschnitt (8) des zweiten Stanzstreifens (4) mittels einer lösbaren Verbindung (12) mit dem zweiten Substrat
(2) verbunden sind, und
- entweder der Verbindungsabschnitt (7) des ersten
Verbindungsteils (3) und der Verbindungsabschnitt (10) des zweiten Verbindungsteils (4) mittels einer Stoffschlüssigen Verbindung (16) verbunden sind
oder die Verbindungsbaugruppe einen elektrisch leitfähigen Querträger (20) aufweist und ein erster Längenabschnitt (24) des Querträgers (20) mit dem Verbindungsabschnitt (7) des ersten Verbindungsteils (21) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung (16) verbunden ist und ein zweiter Längenabschnitt (26) des Querträgers (20) mit dem Verbindungsabschnitt (10) des zweiten Verbindungsteils mittels einer zweiten Stoffschlüssigen
Verbindung (16') verbunden ist.
10. Anordnung (17) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Querträger (20) um ein flexibles Bändchen handelt.
11. Anordnung (17) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 9 und
10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsteil (3; 21) Kupfer enthält oder aus Reinkupfer besteht und /oder dass das zweite Verbindungsteil (4; 22) Kupfer enthält oder aus Reinkupfer besteht und/oder dass der Querträger (20) Kupfer enthält oder aus Reinkupfer besteht.
12. Anordnung (17) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis
11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der ersten lösbaren Verbindung (11) und/oder bei der zweiten lösbaren Verbindung (12) um eine Lötverbindung handelt.
13. Anordnung (17) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis
12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Substrat (1) und/oder bei dem zweiten Substrat (2) um eine Leiterplatte (1'), insbesondere um eine gedruckte Leiterplatte (PCB) oder um eine Keramikleiterplatte (DCB) , handelt.
14. Anordnung (17) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis
13, dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Verbindungsteil ein elektrisch leitfähiger erster Stanzstreifen (3) ist und das zweite Verbindungsteil ein elektrisch leitfähiger zweiter Stanzstreifen (4) ist,
- das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (2) in relativ zueinander fester Lage derart montiert sind, dass sich der Verbindungsabschnitt (7) des ersten Stanzstreifens (3) und der Verbindungsabschnitt (10) des zweiten Stanzstreifens (4) in einem Überlappungsbereich (14) überlappen und
dass der Verbindungsabschnitt (7) des ersten Stanzstreifens (3) und der Verbindungsabschnitt (10) des zweitenStanzstreifens (4) innerhalb des Überlappungsbereichs (14) mittels einer
Schweißverbindung als Stoffschlüssiger Verbindung (16) verbunden sind.
15. Anordnung (17) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Verbindungsteil ein elektrisch leitfähiges erstes Podest (21) ist und das zweite Verbindungsteil ein elektrisch leitfähiges zweites Podest (22) ist,
- die Verbindungsbaugruppe als Querträger einen elektrisch leitfähigen Querträger (20) aufweist, an dessen erstes Längsende (23) der erste Längenabschnitt (24) angrenzt und an dessen zweites Längsende (25) der zweite Längenabschnitt (26) angrenzt,
- das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (2) in relativ zueinander fester Lage derart montiert sind, dass der erste Längenabschnitt (24) den Verbindungsabschnitt (7) des ersten Podests (21) in einem ersten Überlappungsbereich (14) überlappt und innerhalb des ersten Überlappungsbereichs (14) mittels einer Schweißverbindung als Stoffschlüssiger Verbindung (16) mit dem Verbindungsabschnitt (7) des ersten Podests (21) verbunden ist, und dass der zweite Längenabschnitt (26) den
Verbindungsabschnitt (10) des zweiten Podests (22) in einem zweiten Überlappungsbereich (14') überlappt und innerhalb des zweiten Überlappungsbereichs (14') mittels einer
Schweißverbindung als zweiter Stoffschlüssiger Verbindung (16') mit dem Verbindungsabschnitt (10) des zweiten Podests (22) verbunden ist.
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