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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Kontakt mit wenigstens einer Kontaktfläche zum Kontaktieren wenigstens eines Bauteils. Dabei ist der Kontaktfläche wenigstens ein Befestigungsbereich für wenigstens ein Lotdepot vorgesehen, wobei der Befestigungsbereich wenigstens eine Befestigungseinrichtung für das Lotdepot umfasst. Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Herstellen eines solchen eklektischen Kontaktes.
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Elektrische Kontakte, welche mit anderen Bauteilen verlötet werden, werden häufig mit einem Lotdepot vorkonfektioniert, sodass der elektrische Kontakt nur noch auf das Bauteil aufgesetzt und erhitzt werden muss. Das schon vorher als Depot aufgebrachte Lot zerfließt dann und stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontakt und dem Bauteil her.
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Dadurch werden insbesondere auch automatisierte oder sogar vollautomatische Lötprozesse möglich. Ein Lötroboter kann bei einem mit einem Lotdepot versehenen Kontakt diesen einfach greifen und verlöten, ohne dass zusätzlich ein Lot zur richtigen Zeit in der richtigen Menge an die richtige Stelle gebracht werden muss.
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Schwierig ist jedoch oft die zuverlässige Befestigung des Lotdepots an dem elektrischen Kontakt. Ist das Lotdepot bei der Anbringung nicht auf die richtige Temperatur aufgeheizt worden, wurde nicht ausreichend oder zu viel Druck eingesetzt oder war der Befestigungsvorgang zu lang oder kurz, kann es vorkommen, dass das Lotdepot von dem Bauteil abfällt oder durch ein zu starkes Erhitzen unbrauchbar geworden ist.
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Ein abgefallenes Lotdepot kann aber gerade bei einem automatisierten Lötprozess schwerwiegende Folgen haben. Ein Roboter erkennt nicht zwangsläufig das Fehlen eines oder mehrerer Lotdepots, wodurch ein Lötprozess auch dann durchgeführt wird, wenn kein Lot vorhanden ist. Das kann zu einer fehlerhaften Kontaktierung führen, wobei es im schlimmsten Fall zur Weiterverarbeitung eines solchen fehlerhaften Bauteils kommen könnte. Ein fehlerhafter Kontakt erhöht jedenfalls die Produktionskosten, da mehr Ausschuss erzeugt wird.
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Um ein Lotdepot verliersicher an einem elektrischen Kontakt aufzunehmen, ist aus der
DE 20 2009 000 454 U1 ein Kontaktteil mit einem Lötpad bekannt geworden, bei dem in der Grundfläche des Kontaktteils ein Sackloch vorgesehen ist, wobei der Randabschnitt der Öffnung derart verformt ist, dass ein Hintergriff entsteht.
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Bei einer solchen Ausgestaltung kann ein Lötpad ohne den Einsatz von Wärme an der Grundfläche verliersicher aufgenommen werden. Dazu wird das Lötpad mittels Druck auf die Grundfläche aufgepresst, wodurch auch Lot in das Sackloch gepresst wird und sich hinter den Hintergriff legt. Dadurch kann das Lötpad nicht wieder von der Grundfläche abfallen.
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Die verliersichere Aufnahme des Lötpads bei dem zuvor beschriebenen Kontaktteil funktioniert zuverlässig. Nachteilig ist jedoch, dass der Kontakt insbesondere in großen Mengen wirtschaftlich nur aus relativ weichen Materialien wie z. B. Kupfer gefertigt werden kann. Kupfer ist so weich, dass ein Sackloch ohne einen zu großen Verschleiß der dazu notwendigen Werkzeuge in einen Kontakt eingebracht werden kann.
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Je nach Einsatzgebiet kann es aus verschiedenen Gründen jedoch zweckmäßig sein, andere Materialien als Kupfer für einen Kontakt zu verwenden, die dann unter Umständen härter oder auch viel härter als Kupfer sein können. Wenn jedoch härtere Materialien für den Kontakt verwendet werden, würde ein Werkzeug zum Herstellen des Sacklochs aber so schnell verschleißen, dass eine Fertigung nicht mehr wirtschaftlich wäre. Es müsste regelmäßig ein neues Werkzeug eingesetzt werden, was zum einen Mehrkosten für die Werkzeuge und zum anderen Verluste durch die Totzeiten der Maschine bedeutet.
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Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Kontakt und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Kontaktes zur Verfügung zu stellen, bei dem ein Lotdepot unabhängig von dem für den Kontakt verwendeten Materialen zuverlässig aufgenommen werden kann und wobei der elektrische Kontakt insbesondere auch aus härteren Materialien hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen elektrischen Kontakt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen.
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Der erfindungsgemäße elektrische Kontakt umfasst wenigstens eine Kontaktfläche zum Kontaktieren wenigstens eines Bauteils. An der Kontaktfläche ist wenigstens ein Befestigungsbereich für wenigstens ein Lotdepot vorgesehen, wobei der Befestigungsbereich wenigstens eine Befestigungseinrichtung umfasst. Die Befestigungseinrichtung umfasst dabei wenigstens eine zur Oberseite der Kontaktfläche hin geöffnete Vertiefung, welche wenigstens einen Hinterschnitt aufweist. Die Befestigungseinrichtung weist weiterhin an der Unterseite der Kontaktfläche wenigstens eine Ausformung auf.
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Der Hinterschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung dient insbesondere zum verliersicheren Aufnehmen eines Lotdepots, wobei der Hinterschnitt im Schnittbild bevorzugt in etwa schwalbenschwanzförmig geformt ist. Der Hinterschnitt dient als Widerlager, sodass in die Vertiefung der Befestigungseinrichtung gepresstes Lot durch den Hinterschnitt zurückgehalten wird, wodurch das Lotdepot sicher an der Kontaktfläche des elektrischen Kontakts befestigt ist.
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Der erfindungsgemäße elektrische Kontakt bietet viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass ein elektrischer Kontakt zur Verfügung gestellt wird, der zur verliersicheren Aufnahme eines Lotdepots ausgebildet ist. So ist es möglich, einen elektrischen Kontakt mit einem oder mehreren Lotdepots auszustatten und diesen Kontakt ohne das Risiko des Abfallens von einem oder mehreren Lotdepots zur transportieren, zu lagern oder Maschinen zur automatischen Verarbeitung zuzuführen.
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Dies hat insbesondere Vorteile, wenn ein solcher elektrischer Kontakt in automatischen Lötverfahren verarbeitet wird. Ein Lötroboter kann unter Umständen nicht feststellen, ob alle vorgesehenen Lotdepots vorhanden sind. Wenn ein Lotdepot fehlt, wird ein Kontakt von dem Lötroboter dann verarbeitet, ohne dass alle notwenigen Kontaktstellen verlötet werden. Ein solcher Fehler wird in der Endkontrolle zwar in den meisten Fällen auffallen, eine solche Fehlverarbeitung führt jedoch zu erheblichen Mehrkosten in der Produktion.
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Durch die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Kontakts, welcher eine Vertiefung und eine Ausformung aufweist, ist es zudem möglich, einen elektrischen Kontakt unabhängig von einem bestimmten Werkstoff herzustellen.
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Insbesondere ist es auch möglich, den elektrischen Kontakt aus sehr harten Materialien zu fertigen, ohne dass die zur Herstellung verwendeten Werkzeuge einem übermäßigen Verschleiß ausgesetzt sind. Bei bekannten elektrischen Kontakten, bei denen ein Sackloch in den Kontakt eingepresst wird, wirken durch den Prägevorgang erhebliche Kräfte auf das Stempelwerkzeug, wodurch diese Technik nur zur Massenproduktion von elektrischen Kontakten aus einem weichen Material wie z. B. Kupfer geeignet ist.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen ist der Hinterschnitt an der der Ausformung zugewandten Seite der Vertiefung vorgesehen. Der Hinterschnitt kann dann insbesondere durch eine Verformung bzw. ein Zurückformen der Ausformung in den Bodenbereich der Vertiefung eingebracht werden.
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Bevorzugt weist die Vertiefung eine im Wesentlichen runde, rundliche oder eckige Grundfläche auf. So ist es möglich, dass die Vertiefung durch ein derart ausgestaltetes Prägewerkzeug oder einen Stempel in die Kontaktfläche des elektrischen Kontakts eingebracht wird.
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Besonders bevorzugt weist die Vertiefung dann eine im Wesentlichen zylindrische Form auf, wodurch eine lochähnliche Vertiefung mit einem über die Tiefe der Vertiefung gleichmäßig ausgestalteten Durchmesser bereitgestellt wird. In das so erzeugte Loch der Befestigungseinrichtung kann beim Anbringen eines Lotdepots dann ein Teil des Lots eingepresst werden, wobei sich das Lot dann wenigstens teilweise auch hinter den Hinterschnitt legt. Dadurch wird es verliersicher in der Vertiefung der Befestigungseinrichtung aufgenommen, da das Lot den Hinterschnitt hintergreift.
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In vorteilhaften Weiterbildungen sind die Vertiefung und die Ausformung wenigstens abschnittsweise durch wenigstens einen Tiefziehvorgang hergestellt. So kann auf einfache und kostengünstige Art und Weise die Grundstruktur der Befestigungseinrichtung an der Kontaktfläche des elektrischen Kontakts hergestellt werden. Unter einen Tiefziehvorgang wird erfindungsgemäß jede Verformung des Werkstoffs verstanden, insbesondere das Einbringen einer Verformung mittels eines Stempel oder eines Prägewerkzeuges.
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In bevorzugten Ausgestaltungen ist an der Ausformung wenigstens eine Einformung vorgesehen. Eine solche Einformung kann z. B. durch eine Einkerbung in Richtung der Vertiefung bzw. durch eine Zurückverformung der Ausformung in Richtung der Vertiefung hergestellt werden. Durch das Zurückverformen bzw. Einformen der Ausformung in Richtung der Vertiefung verformt sich der der Ausformung zugewandte Bereich der Vertiefung derart, dass ein Hinterschnitt erzeugt wird.
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Um eine besonders sichere Aufnahme eines Lotdepots an dem erfindungsgemäßen elektrischen Kontakt zu gewährleisten, sind an der Kontaktfläche im Befestigungsbereich vorzugsweise wenigstens zwei Befestigungseinrichtungen vorgesehen. So kann das Lotdepot beim Anbringen des Lotdepots in wenigstens zwei Vertiefungen bzw. Löcher von wenigstens zwei Befestigungseinrichtungen eingepresst werden. Dadurch wird dieses dann von wenigstens zwei Hinterschnitten verliersicher an dem Befestigungsbereich der Kontaktfläche gehalten. So kann insbesondere auch eine Rotation des Lotdepots verhindert werden.
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Besonders bevorzugt ist wenigstens die Kontaktfläche des elektrischen Kontakts wenigstens abschnittsweise aus einem harten Material gefertigt. Dabei sind insbesondere Materialen bevorzugt die härter als beispielsweise Kupfer sind.
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In besonders bevorzugten Weiterbildungen ist dann wenigstens die Kontaktfläche des elektrischen Kontakts wenigstens abschnittsweise aus einer Stahllegierung, einer Spezialstahllegierung und/oder einer Edelstahllegierung gebildet. Dabei ist insbesondere die gesamte Kontaktfläche oder auch der gesamte elektrische Kontakt vollständig aus wenigstens einem der zuvor genannten Materialien gebildet.
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Durch eine derartige Ausgestaltung wird als weiterer Vorteil erreicht, dass der Kontakt insbesondere für den Einsatz an glashaltigen bzw. gläsernen Bauteilen geeignet ist. Insbesondere eine Spezialstahllegierung, welche eine ähnliche Wärmeausdehnung wie Glas aufweist, biete viele Vorteile. Dadurch wird auch bei starken Temperaturschwankungen eine sichere Kontaktierung gewährleistet, selbst wenn ein bleifreies Lot verwendet wird. Eine derartige Spezialstahllegierung kann vorteilhaft ein nicht rostender ferritischer Chromstahl sein, der unter anderem auch Kohlenstoff, Mangan, Silicium, Phosphor und Schwefel enthält. Dabei kann die Spezialstahllegierung auch wenigstes Spuren von Nickel, Kupfer und/oder weiteren Komponenten aufweisen.
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Bei der Verwendung von bleihaltigen Loten wirkt das Blei als Art Dehnungspuffer, und entschärft die auf den Kontakt bzw. die Kontaktstellen wirkenden Scherkräfte durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung von z. B. Kupferkontakten und Glas. Beispielsweise durch die Verwendung der zuvor beschriebenen Spezialstahllegierung wird es möglich, eine spannungsfreie Verbindung zwischen Kontakt und Bauteil auch mit bleifreien Loten zu gewährleisten.
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Insbesondere wenn das für den elektrischen Kontakt verwendet Material eine geringe Leitfähigkeit aufweist ist in vorteilhaften Weiterbildungen wenigstens die Oberfläche der Kontaktfläche wenigstens abschnittsweise mit einem leitfähigen Material beschichtet. Dabei ist insbesondere eine vollständige Beschichtung der Kontaktfläche oder auch des gesamten elektrischen Kontakts zweckmäßig. Eine solche Beschichtung kann z. B. in Form einer dünnen Silberbeschichtung vorgesehen sein.
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Um einen im Wesentlichen gleichmäßigen Abstand zwischen dem elektrischen Kontakt und dem Bauteil zu gewährleisten und um ein möglichst gerades Anbringen des elektrischen Kontakts zu ermöglichen, ist dem Befestigungsbereich an der Oberseite der Kontaktfläche wenigstens ein Distanzelement zugeordnet. Dabei können besonders bevorzugt wenigstens zwei Distanzelemente eingesetzt werden, welche als kleine Fortsätze oder als Nase ausgebildet sind, die einen bestimmten Abstand zwischen Bauteil und elektrischem Kontakt definieren. Auch die Verwendung von wenigstens drei, vier oder mehr Distanzelementen kann in anderen Weiterbildungen zweckmäßig eingesetzt werden. Solche Distanzelemente können als separate Teile ausgebildet sein und an dem elektrischen Kontakt in bekannter Weise befestigt werden. Die Distanzelemente können aber bevorzugt auch einteilig mit der Kontaktfläche gefertigt sein. Dann können die Distanzelemente insbesondere z. B. durch Tiefziehen hergestellt werden.
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In zweckmäßigen Weiterbildungen weist die Kontaktfläche eine Stärke von 0,1 mm bis 2 cm, bevorzugt von 0,5 mm bis 1 cm und besonders bevorzugt von 0,7 mm bis 5 mm auf. So kann je nach Einsatzgebiet eine optimale Stärke für die zu übertragenden Stromstärken ausgewählt werden.
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Bevorzugt ist wenigstens ein Lotdepot wenigstens abschnittsweise an der Oberseite der Kontaktfläche an dem Befestigungsbereich vorgesehen. Dabei greift das Lotdepot insbesondere in wenigstens eine Vertiefung der wenigstens einen Befestigungseinrichtung ein. So wird erreicht, dass das Lotdepot verliersicher durch den Hinterschnitt in der Vertiefung der Befestigungseinrichtung und somit an der Kontaktfläche des elektrischen Kontakts gehalten wird.
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Besonders bevorzugt umfasst das Lotdepot wenigstens ein bleifreies Lot. Insbesondere ist das Lotdepot insgesamt bleifrei ausgebildet. Zudem kann neben dem Lot noch ein Flussmittel vorgesehen sein, welches in oder an dem Lotdepot vorgesehen ist. Durch ein solches Flussmittel soll eine feste metallische Verbindung ermöglicht werden, wozu das Flussmittel an den Befestigungsbereichen anliegende Oxide entfernt und die Grenzflächenspannung des Lots herabsetzt, wodurch eine bessere Benetzung der Kontaktstellen ermöglicht wird.
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Bevorzugt weist wenigstens eine Kontaktfläche eine rundliche Außenkontur auf. Eine derartige Ausgestaltung der Kontaktfläche bietet insbesondere dann Vorteile, wenn die Vertiefungen und/oder die Distanzelemente durch Tiefziehen in die Kontaktfläche eingebracht werden. Dann verteilen sich die bei der Verformung des Materials entstehenden Kräfte besser als bei eckig ausgestalteten Kontaktflächen. Dadurch bleibt besonders bevorzugt die in etwa plane Grundfläche der Kontaktfläche erhalten und verzieht sich nicht.
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In zweckmäßigen Weiterbildungen ist der Hinterschnitt durch eine Verformung des Öffnungsbereichs der Vertiefung gebildet. Dies kann durch beispielsweise mit einem Stempel erfolgen, der einen wenigstens geringfügig größeren Durchmesser als der Stempel aufweist, der für die Vertiefung verendet wurde. Es ist aber auch möglich, eine solche Verformung durch eine im Wesentlichen ringförmige Nut um den Öffnungsbereich herzustellen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes mit wenigstens einer Kontaktfläche zum Kontaktieren wenigstens eines Bauteils, wobei an der Kontaktfläche wenigstens ein Befestigungsbereich für wenigstens ein Lotdepot vorgesehen wird. Dabei umfasst die Befestigungseinrichtung wenigstens eine zur Oberseite der Kontaktfläche geöffnete Vertiefung mit wenigstens einem Hinterschnitt. Die Vertiefung ist insbesondere durch wenigstens einen Tiefziehvorgang in den Befestigungsbereich eingebracht wird. Durch das Einbringen der Vertiefung von der Oberseite der Kontaktfläche aus entsteht im Befestigungsbereich an der Unterseite der Kontaktfläche eine Ausformung.
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Unter Tiefziehen kann erfindungsgemäß insbesondere ein Stempelvorgang, ein Einpressen oder auch ein Einprägen verstanden werden, wodurch eine lochähnliche Vertiefung in dem Befestigungsbereich der Kontaktfläche erzeugt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise ein elektrischer Kontakt zur Verfügung gestellt wird, an dem ein Lotdepot verliersicher aufgenommen werden kann. Durch das erfindungsgemäße Zurückverformen der Ausformung an der Unterseite des Befestigungsbereichs entsteht ein Hinterschnitt, der im Schnittbild schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist. Dieser Hinterschnitt dient einem an dem Kontakt befestigten Lotdepot als Widerlager.
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Bevorzugt wird in die Ausformung wenigstens eine Einformung eingebracht, um den Hinterschnitt an der der Ausformung zugewandten Seite der Vertiefung zu erzeugen. Eine solche Einformung ist insbesondere als Einkerbung zu verstehen, welche bevorzugt durch ein wenigstens abschnittsweises Zurückverformen der Ausformung in Richtung der Vertiefung entsteht. Die Einformung kann nach der Fertigung bevorzugt wieder mit Material gefüllt werden, sodass die Einformung im Endprodukt nicht mehr zu erkennen ist.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen wird der Öffnungsbereich der Vertiefung verformt, um den Hinterschnitt zu erzeugen. So kann z. B. durch ein Eindrücken des Öffnungsbereichs der Vertiefung im oberen Bereich der Vertiefung ein Hinterschnitt gebildet werden.
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Bevorzugt wird der elektrische Kontakt wenigstens abschnittsweise aus einer Stahllegierung, aus einer Spezialstahllegierung, einer Edelstahllegierung und/oder aus einer Spezialstahllegierung gefertigt. Durch die Verwendung eines solchen Materials wird ein elektrischer Kontakt zur Verfügung gestellt, welcher auch in Verbindung mit Glasbauteilen verwendet werden kann, ohne dass ein bleihaltiges Lot zum Ausgleich der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Materialien verwendet werden muss, wie es z. B. bei Kupfer und Glas notwendig ist.
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In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen erfolgt das Tiefziehen mit einem Stempel und einer Gegenform. So können eine definierte Vertiefung und eine definierte Ausformung hergestellt werden, wodurch besonders zuverlässig durch das Zurückformen der Ausformung der gewünschte Hinterschnitt im unteren Bereich der Vertiefung entsteht.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
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In den Figuren zeigen:
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1 eine rein schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Kontakt in einer Draufsicht;
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2 den elektrischen Kontakt gemäß 1 in einer rein schematischen Seitenansicht;
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3 einen erfindungsgemäßen Kontakt in einer rein schematischen Anordnung an einem Bauteil;
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4 eine rein schematische Darstellung der Herstellung einer Befestigungseinrichtung an einem erfindungsgemäßen elektrischen Kontakt;
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5 eine rein schematische Darstellung eines anderen erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktes in einer perspektivischen Ansicht; und
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6 den Kontakt gemäß 5 in einer rein schematischen Seitenansicht.
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In 1 ist in einer rein schematischen Ansicht ein erfindungsgemäßer elektrischer Kontakt 1 in einer Draufsicht dargestellt. Der hier dargestellte elektrische Kontakt umfasst zwei Kontaktflächen 2, welche eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen 3 oder zwischen zwei Kontakten 20 an einem Bauteil 3 herstellen können. An der einen Kontaktfläche 2 ist an dem Befestigungsbereich 4 ein Lötdepot 5 aufgenommen, welches in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein bleifreies Lot 17 und ein Flussmittel 21 umfasst.
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An der anderen Kontaktfläche 2 ist an dem Befestigungsbereich 4 noch kein Lotdepot 5 angeordnet. Dadurch erkennt man, dass in dem Befestigungsbereich 4 zwei Befestigungseinrichtungen 6 vorgesehen sind, die jeweils eine Vertiefung 8 aufweisen, welche in Richtung der Oberseite 7 der Kontaktfläche 2 geöffnet sind.
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Zudem erkennt man, dass an dem Befestigungsbereich 4 sechs Distanzelemente 16 vorgesehen sind, welche hier als Fortsatz bzw. Nase 22 ausgebildet sind. Ein solcher Fortsatz 22 kann beispielsweise durch Tiefziehen einstückig mit der Kontaktfläche hergestellt werden. Die Distanzelemente 16 können aber auch durch separate Teile zur Verfügung gestellt werden.
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Der elektrische Kontakt 1 ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Edelstahllegierung 13 gefertigt, welche hier eine Spezialstahllegierung 14 ist. Die Spezialstahllegierung 14 ist dabei hier ein nicht rostender ferritischer Chromstahl, der unter anderem auch Kohlenstoff, Mangan, Silicium, Phosphor und Schwefel enthält. Die Spezialstahllegierung 14 kann aber auch wenigstens Spuren von Nickel, Kupfer und/oder weiteren Komponenten aufweisen. In anderen Ausgestaltungen kann der elektrische Kontakt aber auch teilweise oder vollständig aus anderen Stahllegierungen 33 gefertigt sein.
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Vorteilhaft bei der hier verwendeten Spezialstahllegierung 14 ist, dass sie in etwa die gleichen Wärmeausdehnungseigenschaften aufweist wie Glas. Dadurch wird es möglich, dass ein aus einem solchen Material gefertigter elektrischer Kontakt z. B. im Automobilbereich bei Heckscheiben 23 eingesetzt werden kann.
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Der elektrische Kontakt 1 gemäß 1 ist in 2 in einer rein schematischen Seitenansicht dargestellt. Auch hier erkennt man die beiden Kontaktflächen 2, welche hier durch einen abgewinkelten Zwischenbereich 24 verbunden sind. Der Zwischenbereich 24 dient als Verbindungsbereich 35 für verschiedene Komponenten, die mit dem elektrischen Kontakt verbunden werden sollen. So können an den Verbindungsbereich 35 beispielsweise Komponenten einer Heckscheibenheizung angeschlossen werden. Dazu kann der Verbindungsbereich 35 für die spezielle Anwendung jeweils zweckmäßig ausgestaltet sein. Unter anderem kann eine Crimpeinrichtung zur Befestigung von einem Kabel vorgesehen sein.
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An der oberen Kontaktfläche 2 erkennt man das Lötdepot 5, welches verliersicher im Befestigungsbereich 4 mittels der beiden Befestigungseinrichtungen 6 aufgenommen ist. Im unteren Bereich des elektrischen Kontakts 1 sieht man an der anderen Kontaktfläche 2 die an der Oberseite 7 hervorstehenden Distanzelemente 16.
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Die Vertiefungen 8 der Befestigungseinrichtung 6 sind in dieser Perspektive nicht zu sehen. Jedoch sieht man auf der Unterseite 10 der Kontaktfläche 2, dass jede Befestigungseinrichtung 6 nicht nur eine Vertiefung 8, sondern auch eine Ausformung 11 aufweist. Diese Ausformungen 11 treten an der Unterseite 10 der Kontaktfläche 2 hervor. Die Vertiefungen 8 und Ausformungen 11 resultieren aus einem Tiefziehvorgang, wodurch die Ausformungen 11 etwa in einer Linie mit den jeweiligen Vertiefungen 8 stehen.
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In 3 ist rein schematisch der erfindungsgemäße elektrische Kontakt dargestellt, der an ein Bauteil 3 angelötet wurde. Das Bauteil 3 ist dabei in 3 eine Heckscheibe 23, wobei auf die Heckscheibe 23 abschnittsweise ein Schwarzdruck 25 aufgebracht ist.
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Auf dem Schwarzdruck 25 sind zwei separierte Bereiche mit Silberdruck 26 vorgesehen, welche hier durch den elektrischen Kontakt 1 verbunden werden. Solche elektrische Verbindungen werden z. B. im Bereich von Heckscheibenheizungen eingesetzt.
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Eine derartige Verbindung ist nicht völlig unproblematisch. Bekannte derartige Verbindungen werden mit einem elektrischen Kontakt aus Kupfer hergestellt, da Kupfer ein äußerst leitfähiges Metall ist. Da jedoch Kupfer und Glas sehr unterschiedliche Eigenschaften in der Wärmeausdehnung haben, muss ein solcher Kontakt mit einem bleihaltigen Lot verbunden werden. Das Blei in dem bleihaltigen Lot dient dann als Puffer, welches die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen von Glas und Kupfer bei Temperaturschwankungen ausgleicht.
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Dabei werden Heckscheiben während der Produktion einem sicherheitsrelevanten Stresstest unterzogen, bei welchem die fertig produzierte Heckscheibe mit allen elektrischen Kontakten 60 Mal Temperaturschwankungen zwischen –40°C und 105°C ausgesetzt wird. Bei diesem Stresstest dürfen sich die elektrischen Kontakte nicht lösen.
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Der Einsatz von bleihaltigem Lot ist allerdings nur noch bei sicherheitsrelevanten Teilen gestattet. Daraus ergibt sich die Problematik, dass die puffernde Wirkung des bleihaltigen Lots nicht mehr zum Ausgleich von unterschiedlichen Wärmeausdehnungen von Glas und elektrischem Kontakt genutzt werden kann.
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Daher ist der hier gezeigte elektrische Kontakt aus einer Spezialstahllegierung 14 gefertigt, deren Wärmeausdehnungskoeffizient mit ca. 9,8 bis 10,5 dem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Glas sehr ähnlich ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Glas ist 9.
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Zwar ist die Spezialstahllegierung 14 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel nicht so leitfähig wie beispielsweise Kupfer. Jedoch kann der Kontakt 1 wie in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich mit einem leitfähigen Material 15 beschichtet werden. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der elektrische Kontakt 1 mit einer dünnen Silberschicht (34) überzogen. Dadurch wird eine besonders gute Leitfähigkeit des elektrischen Kontakts 1 erreicht.
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In 4 ist rein schematisch in den Darstellungen a) bis f) ein Fertigungsprozess eines erfindungsgemäßen elektrischen Kontakts 1 rein schematisch dargestellt. Ein erheblicher Vorteil des erfindungsgemäßen elektrischen Kontakts 1 ist, dass in der Vertiefung 8 jeder Befestigungseinrichtung 6 ein Hinterschnitt 9 vorgesehen ist, der als Widerlager für das in dem Befestigungsbereich 4 vorgesehene Lotdepot 5 dient. Beim Auftragen des Lötdepots 5 auf den Befestigungsbereich 4 der Kontaktfläche 2 des elektrischen Kontakts 1 kann Lot beim Aufpressen auf den Befestigungsbereich 4 teilweise in die Vertiefung 8 der Befestigungseinrichtung 6 eingepresst werden, wodurch das Lotdepot 5 durch den Hinterschnitt 9 in der Vertiefung 8 an dem elektrischen Kontakt 1 aufgenommen ist.
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In 4a) sieht man die noch ebene Oberseite 7 und die ebene Unterseite 10 der Kontaktfläche 2 des elektrischen Kontakts 1 im Befestigungsbereich 4. Oberhalb der Oberseite 7 der Kontaktfläche 2 ist rein schematisch ein Stempel 18 angedeutet. Durch das nachfolgend folgend beschriebene Verfahren wird damit zunächst eine Vertiefung 8 in die Kontaktfläche 2 eingebracht.
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In 4b) ist zu sehen, wie der Stempel 18 in einem Tiefziehvorgang in die Oberfläche 7 der Kontaktfläche 2 eingedrungen ist und so eine Vertiefung 8 erzeugt hat. Gleichzeitig ist es auf der Unterseite 10 der Kontaktfläche 2 zur Ausbildung einer Ausformung 11 gekommen.
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Die definierte Ausformung 11 ist dabei in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel im Zusammenspiel mit einer Gegenform 19 erfolgt, welche jedoch nur optional eingesetzt werden muss.
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4c) zeigt, wie der Stempel 18 wieder aus der Vertiefung 8 ein Stück herausgezogen wurde. Dabei verbleibt der Stempel 18 im Öffnungsbereich 27 der Vertiefung 8, welche in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als ein im Wesentlichen zylindrisches Loch 28 ausgebildet ist. Durch das Verbleiben des Stempels 18 im Öffnungsbereich 27 der Vertiefung 8 wird erreicht, das in nachfolgenden Bearbeitungsschritten der Öffnungsbereich 27 nicht verformt wird.
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In anderen Ausgestaltungen des Verfahrens kann der Stempel aber auch vollständig aus der Vertiefung 8 entnommen werden, wodurch es unter Umständen auch zu einer Verformung des Öffnungsbereichs 27 kommen kann.
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Auf der Unterseite 10 ist an der Ausformung 11 ein hier als Dorn 29 ausgeführtes Bearbeitungswerkzeug rein schematisch dargestellt, welcher die Ausformung 11 abschnittsweise in Richtung der Vertiefung 8 zurückdrückt.
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Das Einbringen der Einformung 12 in die Ausformung 11 ist in 4d) rein schematisch dargestellt. Dazu sind von oben gegen die Oberseite 7 der Kontaktfläche 2 zwei Stempel 30 gefahren, welche die Kontaktfläche 2 beim Eindrücken des Dorns 29 in die Ausformung 11 abstützen. Durch das abschnittsweise Zurückverformen der Ausformung 11 bzw. durch das Einbringen der Einformung 12, welche hier als Kerbe 31 ausgebildet ist, verformt sich der der Ausformung zugewandte Bereich 32 der Vertiefung 8 derart, dass ein Hinterschnitt 9 gebildet wird.
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Wie in 4e) zu erkennen ist, weist der Hinterschnitt 9 im Schnitt eine in etwa schwalbenschwanzförmige Ausgestaltung auf. Die Einformung 12 in der Ausformung 11 ist hier in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in etwa zentral in der Ausformung 11 vorgesehen. In anderen Ausgestaltungen kann es auch sinnvoll und zweckmäßig sein, dass mehrere Einformungen 12 in die Ausformung 11 eingebracht werden, wobei diese dann nicht unbedingt zentral, sondern auch an einer anderen Stelle vorgesehen sein können.
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In 4f) ist der erfindungsgemäße elektrische Kontakt 1 mit einem an der Kontaktfläche 2 im Befestigungsbereich 4 angeordneten Lötdepot 5 rein schematisch dargestellt. Das hier gezeigte Lötdepot 5 umfasst ein bleifreies Lot 17 sowie ein Flussmittel 21. Wie in 4f) weiter zu erkennen ist, wird das Lotdepot verliersicher von der Befestigungseinrichtung 6 an der Kontaktfläche 2 im Befestigungsbereich 4 gehalten. Dies resultiert daraus, dass beim Anbringen bzw. Anpressen des Lotdepots 5 an den Befestigungsbereich 4 das Lot 17 teilweise in die Vertiefung 8 eindringt und und sich auch hinter den Hinterschnitt 9 legt. So wird das Lotdepot 5 durch den Hinterschnitt 9 verliersicher an der Kontaktfläche 2 gehalten.
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Dadurch wird ein elektrischer Kontakt 1 zur Verfügung gestellt, an dem ein bzw. mehrere Lötdepots 5 verliersicher aufgenommen werden können, sodass der Kontakt in einem halbautomatischen oder vollständig automatisierten Lötverfahren an ein Bauteil gelötet werden kann. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein elektrischer Kontakt auch aus harten Materialen hergestellt werden.
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In anderen Ausgestaltungen kann der Hinterschnitt 9 auch durch eine Verformung des Öffnungsbereichs 27 der Vertiefung erzeugt werden. Dazu kann dann beispielsweise ein Stempel eingesetzt werden, dessen Durchmesser wenigstens etwas größer als der des Stempels 16 für die Vertiefung 8 ist. Dadurch wird der Öffnungsbereich 27 eingedrückt und es entsteht ein Hinterschnitt 9 im oberen Bereich der Vertiefung 8.
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Der Hinterschnitt 9 an dem Öffnungsbereich kann aber beispielsweise auch durch eine Ringnut erzeugt werden, die um den Öffnungsbereich 27 in die Oberfläche 7 der Kontaktfläche 2 eingestanzt wird.
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In 5 ist eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktes 1 in einer rein schematischen Darstellung gezeigt. Auch diese Ausführungsform umfasst 2 Kontaktbereiche 2, an denen jeweils zwei Befestigungseinrichtungen 6 vorgesehen sind.
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In der gezeigten perspektivischen Ansicht sieht man die Ausformungen 11 an der Unterseite 10 des Kontaktbereichs 2 und die Unterseiten der Distanzelemente 16, welche hier durch einen Tiefziehvorgang in den Kontaktbereich 2 eingebracht wurden.
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Dabei weisen die Kontaktflächen 2 eine rundliche Außenkontur auf, was Vorteile beim Einbringen der Vertiefungen 8 und der Distanzelemente 16 hat. Durch die rundliche Ausgestaltung der Kontaktflächen 2 wird erreicht, dass sich die Kontaktfläche beim Tiefziehen der Vertiefungen 8 und der Distanzelemente 16 insgesamt nicht unnötig verformt. Bei eckig ausgestalteten Kontaktflächen 2 kann es unter Umständen durch die durch das Tiefziehen auftretenden Kräfte zu ungünstigen Materialverformungen insbesondere im Randbereich der Kontaktfläche 2 kommen.
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Der Zwischenbereich 24 ist hier als Art Lasche 36 ausgeführt und stellt so einen Verbindungsbereich 35 für den Anschluss anderer Komponenten oder Bauteile zur Verfügung.
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Bei dem hier gezeigten elektrischen Kontakt 6 sind die Hinterschnitte 9 in den Vertiefungen 8 noch nicht eingebracht, wodurch auch noch keine Einformung 12 an den Ausformungen 11 zu erkennen sind.
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In 6 ist der in 5 dargestellte Kontakt 1 in einer rein schematischen Seitenansicht gezeigt. Auch hier sieht man die Ausformungen 11 an der Unterseite 10 des Kontaktbereichs 2 und die als Nasen 22 ausgeführten Distanzelemente 16, welche an der Oberseite 7 des Kontaktbereichs 2 hervorstehen.
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Der Verbindungsabschnitt 24 umfasst einen als Kontaktlasche 36 ausgebildeten Verbindungsbereich 35, an welchem verschiedene Bauteile 3 wie z. B. Komponenten einer Heckscheibenheizung angeschlossen werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrischer Kontakt
- 2
- Kontaktfläche
- 3
- Bauteil
- 4
- Befestigungsbereich
- 5
- Lotdepot
- 6
- Befestigungseinrichtung
- 7
- Oberseite
- 8
- Vertiefung
- 9
- Hinterschnitt
- 10
- Unterseite
- 11
- Ausformung
- 12
- Einformung
- 13
- Edelstahllegierung
- 14
- Spezialstahllegierung
- 15
- leitfähiges Material
- 16
- Distanzelement
- 17
- bleifreies Lot
- 18
- Stempel
- 19
- Gegenform
- 20
- Kontakt
- 21
- Flussmittel
- 22
- Nase, Fortsatz
- 23
- Heckscheibe
- 24
- Zwischenbereich
- 25
- Schwarzdruck
- 26
- Silberdruck
- 27
- Öffnungsbereich
- 28
- Loch
- 29
- Dorn
- 30
- Stütze
- 31
- Kerbe
- 32
- der Ausformung zugewandte Seite
- 33
- Stahllegierung
- 34
- Silberschicht
- 35
- Verbindungsbereich
- 36
- Lasche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009000454 U1 [0006]