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DE102017221426A1 - Durchführung mit Flachleiter - Google Patents

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DE102017221426A1
DE102017221426A1 DE102017221426.0A DE102017221426A DE102017221426A1 DE 102017221426 A1 DE102017221426 A1 DE 102017221426A1 DE 102017221426 A DE102017221426 A DE 102017221426A DE 102017221426 A1 DE102017221426 A1 DE 102017221426A1
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DE
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flat conductor
flat
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DE102017221426.0A
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English (en)
Inventor
Helmut Hartl
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Schott AG
Original Assignee
Schott AG
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Publication date
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Priority to CN201811444463.1A priority patent/CN109841974B/zh
Priority to KR1020180150977A priority patent/KR20190063447A/ko
Priority to US16/203,707 priority patent/US11071220B2/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Durchführung, insbesondere durch ein Gehäuseteil (1) eines Gehäuses, bevorzugt aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, einer Aluminiumlegierung, AlSiC, Magnesium, einer Magnesiumlegierung, Titan oder einer Titanlegierung, wobei das Gehäuseteil wenigstens zwei Öffnungen (3.1, 3.2, 3.3) aufweist, durch die mindestens je ein Leiter (10.1, 10.2, 10.3) in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial (130) eingeglast hindurchgeführt wird.Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dassder Leiter (10.1, 10.2, 10.3) im Bereich der Einglasung einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist und in einem ersten und/oder in einem zweiten Bereich oberhalb und unterhalb der Einglasung ein im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt zur Ausbildung eines Flachleiters (30.1, 30.2, 30.3).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Durchführung mit Flachleiter, insbesondere durch ein Gehäuseteil eines Gehäuses, insbesondere aus einem Leichtmetall, bevorzugt Aluminium, einer Aluminiumlegierung, AlSiC, Magnesium, einer Magnesiumlegierung, Titan, einer Titanlegierung, wobei der Gehäuseteil wenigstens zwei Öffnungen aufweist, durch die mindestens je ein Leiter, der in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial eingeglast ist, hindurchgeführt wird, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung.
  • Durchführungen in Gehäuseteile von Gehäusen, die bevorzugt aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen, sind aus einer Vielzahl von Anmeldungen bekannt geworden. So zeigt beispielsweise die WO 2012/110 242 A1 eine Durchführung, insbesondere durch ein Gehäuseteil eines Gehäuses, bei dem im Wesentlichen stiftförmige Leiter in einen Grundkörper eingeglast werden und der Grundkörper in eine Öffnung des Gehäuseteils eingebracht und mit dieser verbunden, beispielsweise verschweißt wird, nachdem der Leiter in den Grundkörper eingeglast wurde.
  • Aus der WO 2012/1110 242 A1 ist auch bekannt geworden, einzelne Leiter, die zu den Enden hin gerichtet keine runde Form aufweisen, d.h. keinen runden Querschnitt in ein Glas- oder Glasmaterial einzuglasen. Dies geschieht dadurch, dass der Leiter im Bereich der Einglasung im Querschnitt rund ausgebildet ist. Die zu den Enden hin nicht runde Form beispielsweise ein im Querschnitt rechteckiger Leiter kann durch Quetschung erhalten werden, wie in der WO 2012/ 110 242 A1 beschrieben. Eine Einglasung eines ausgedehnten Flachleiters, der sich über eine Breite von mehreren Öffnungen des Gehäuses erstreckt, ist in der WO 2012/ 110 242 A1 nicht erwähnt. Bei dem aus der WO 2012/110242 A1 bekannten Leiter handelt es sich um einen einzigen in eine Öffnung des Gehäuses eingeführten Leiter, der an der Außenseite gequetscht wurde und einen quadratischen Querschnitt aufweist und keinerlei Breitenausdehnung, was die Ausbildung eines Teiles eines Flachleiters bzw. die eines Gesamtflachleiters verhindert. Ein Flachleiter zeichnet sich nämlich durch eine große Breite aus, was beim Leiter gemäß der WO 2012/110242 A1 gerade nicht gegeben ist. Des Weiteren handelt es sich bei den aus der WO 2012/110 242 A1 bekannten eingeglasten Leitern immer um einzelne Leiter, die durch eine einzige Öffnung hindurchgeführt werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es somit eine Durchführung anzugeben, die es erlaubt, dass ein relativ breiter Anschlussflachleiter an eine Durchführung angeschlossen und durch ein Gehäuse insbesondere hermetisch dicht durchgeführt werden kann. Ein relativ breiter Anschlussflachleiter zeichnet sich dadurch aus, dass er für den Stromfluss einen relativ großen Leitungsquerschnitt aufweist, aber eine relativ geringe Dicke im Vergleich zur lateralen Ausdehnung, so dass er zum Aufbau von kompakten Einrichtungen geeignet ist.
  • Der Anschluss eines breiten Anschlussflachleiters an eine Durchführung ist in der WO 2012/ 110 242 A1 gerade nicht gezeigt und dem Fachmann auch keine Anregung gegeben, wie eine derartige Durchführung ausgebildet werden kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung einen Anschlussflachleiter an eine Durchführung anschließbar zu machen wird durch eine Durchführung gemäß Anspruch 1 gelöst. Verfahren zu deren Herstellung und deren Anwendungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben. Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Durchführung zeichnet sich dadurch aus, dass die Durchführung, insbesondere durch ein Gehäuseteil eines Gehäuses, bevorzugt aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, einer Aluminiumlegierung, AlSiC, Magnesium, einer Magnesiumlegierung, Titan, einer Titanlegierung, ein Gehäuseteil mit wenigstens zwei, bevorzugt mehr als zwei, insbesondere drei oder mehr Öffnungen aufweist, durch die mindestens je ein Leiter in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial eingeglast und hindurchgeführt wird. Dadurch wird eine hermetisch dichte Durchführung erreicht. Jeder der durch die Öffnungen geführten Leiter weist an zumindest einem Kopfende einen als Flachleiter ausgebildeten Bereich auf. Die Vielzahl von Flachleitern werden verbunden und bilden dann einen Flachleiter bzw. Gesamtflachleiter aus, der mit dem Anschlussflachleiter verbindbar ist. Der Flachleiter bzw. Gesamtflachleiter mit einer Breitenausdehnung wird somit auf eine Vielzahl von Rundleitern in den Öffnungen aufgeteilt, die in ein Glas- oder Glaskeramikmaterial dicht eingeglast und durch die Vielzahl von Öffnungen hindurchgeführt werden. Der Gesamtflachleiter setzt sich dann aus einer Anzahl von einzelnen Flachleitern zusammen. Die Anzahl der Flachleiter, die den Gesamtflachleiter ausbilden, wird durch die Anzahl der Öffnungen, durch die der Leiter hindurchgeführt wird, bestimmt.
  • Jeder Flachleiter weist einen Leiterkopf mit einem rechteckigen Querschnitt mit einer Breite B gemessen senkrecht zur Längsachse des Leiter und einer Dicke D auf. Auch die Dicke D wird gemessen senkrecht zur Längsachse des Leiters. Die Dicke D wiederum steht senkrecht auf der Breite B, so dass durch die Breite B und die Dicke D ein rechteckiger Querschnitt B•D für den Flachleiter definiert wird. Bevorzugt wird der Leiter zum Teil des Flachleiters umgeformt, insbesondere durch Quetschung, und zwar derart, dass nach Umformung, insbesondere Quetschung, die Breite B 3 bis 7 mal die Dicke D ist. Eine weitere charakteristische Größe ist die Länge des Flachleiters, die immer in Richtung der Längsachse des Leiters gemessen wird. Bevorzugt beträgt die Länge des gesamten Leiters vor Quetschung bzw. Pin's ungefähr 12 mm und die Quetschlänge zwischen 2 mm und 8 mm.
  • Die Breite B des Flachleiters ist vorteilhaft größer als der Durchmesser der Durchgangsöffnung. Sollen die Leiterköpfe auf beiden Seiten der Einglasung zum Flachleiter ausgebildet werden, so dass diese mit Anschlussflachleitern verbindbar sind, so ist das Umformen erst nach der Einglasung möglich, da andernfalls der Leiter nicht mehr in die Öffnung einführbar wäre. Dementsprechend muss zumindest auf einer Seite der Einglasung das Umformen nach dem Einglasen erfolgen. Dies ist mit dem Problem verbunden, dass beim Umformen die Einglasung, die in der Regel aus einem sprödbrüchigen Material besteht, nicht beschädigt werden darf.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt der Querschnitt des runden Leiters im Bereich 10 mm2 bis 20 mm2, bevorzugt bei 13 mm2. Der runde Leiter wird durch die Umformung, bevorzugt eine Flachquetschung, bevorzugt durch vorangeschaltetes Kopfstauchen, derart umgeformt, dass der rechteckige Querschnitt des Teiles des Flachleiters eine Dicke im Bereich 1 mm bis 3 mm, bevorzugt von 1,5 mm und eine Breite im Bereich 5 mm bis 20 mm, bevorzugt von 10 mm, aufweist. Die Länge der Quetschung bzw. Quetschlänge QL liegt im Bereich 2 bis 8 mm, bevorzugt bei 7,5 mm. Als Fläche des Flachleiters ergibt sich aus B•D eine Fläche von 15m2, was ungefähr dem Querschnitt des Rundleiters entspricht. Damit wird sichergestellt, dass keine Verluste und/oder im Betriebszustand Übergangswiderstände wegen Änderung des Leitungsquerschnittes auftreten.
  • Erfindungsgemäß ist für die Einglasung vorgesehen, dass der Leiter im Bereich der Einglasung einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist, um eine Druckeinglasung zu ermöglichen. Der Begriff ist dem Fachmann bekannt. Im wesentlichen bedeutet er, dass der thermische Ausdehungskoeffizient des Gehäusmaterials, in welches die Einglasung erfolgt, größer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Einglasungsmaterials. Das Gehäusematerial übt so nach dem Einglasen einen Druck auf die Einglasung und somit auch den Leiter aus. Dadurch wird eine hermetisch dichte und dauerhaft mechanisch belastbare Durchführung erreicht.
  • Im ersten und zweiten Bereich, oberhalb und unterhalb der Einglasung, wird der runde Leiter in einer bevorzugten Ausführungsform gequetscht und auf diese Art und Weise zu einem nicht runden, bevorzugt im Wesentlichen rechteckigen Teil eines Flachleiters auf beiden Seiten des Gehäuses umgeformt. Die einzelnen Teile des Flachleiters sind bevorzugt nebeneinanderliegend und erstrecken sich zusammengesetzt bzw. verbunden über eine große Breite. Mehrere Flachleiters mit rechteckigem Querschnitt werden somit zu einem Gesamtflachleiter mit einem rechteckigen Gesamtquerschnitt mit einer Gesamtbreitenausdehnung, die sich über mehrere Öffnungen erstreckt, zusammengefügt. Dies geschieht bevorzugt durch Verschweißen der einzelnen Teile und/oder Bereiche des Flachleiters. Ebenso möglich und bevorzugt ist es, dass sich die einzelnen Teile und/oder Bereiche des Flachleiters beim Umformen zu einem Flachleiter oder Gesamtflachleiter verbinden, beispielsweise ineinanderfließen.
  • Die Gesamtbreite des Gesamtflachleiters beim Verbinden, beispielsweise von drei einzelnen Flachleitern, liegt bei einer Ausführungsform im Bereich 15 bis 60 mm, bevorzugt bei 30 mm. Als Fläche ergibt sich dann für den gesamten Flachleiter eine Fläche aus Dicke mal Breite im Bereich 22,5 bis 90 mm2, bevorzugt bei 45 mm2. Bei insgesamt drei runden Leitern mit je einer Querschnittsfläche von 13 mm2 entspricht die Querschnittsfläche der drei runden Leiter im Wesentlichen der Querschnittsfläche des Gesamtflachleiter,zusammengesetzt aus drei einzelnen Flachleitern so dass Leitungsverluste durch Querschnittsverengungen vermieden werden.
  • Die Einglasung des Leiters kann direkt in die Öffnungen des Gehäuses erfolgen, aber auch in einen Grundkörper, der dann mit dem eingeglasten Leiter in die Öffnungen eingesetzt und mit den Öffnungen verbunden, bzw. verschweißt wird.
  • Das Prinzip der Erfindung beruht sozusagen darauf, dass ein vorgegebener Anschlussleiter mit einer Querschnittsfläche, insbesondere ein vorgegebener Anschlussflachleiter, auf die Anzahl N der nötigen Öffnungen durch ein Gehäuseteil und/oder Grundkörper umgelegt wird und zwar so, dass sich die Querschnittsfläche und somit der zur Verfügung stehende Leitungsquerschnitt nicht reduziert. Durch die Öffnungen werden Leiter mit rundem Querschnitt geführt, die an ihren Kopfbereichen zu Flachleitern ausgebildet sind, die einen Gesamtflachleiter bilden, der an einen breiten externen Anschlussflachleiter beispielsweise eines elektrischen Bauteiles angeschlossen werden kann. Die Anzahl N der nötigen Öffnungen kann wie folgt ermittelt werden:
  • N ≈ Querschnittsfläche des Anschlussflachleiters / Querschnittsfläche des runden Querschnittes des jeweiligen Leiters in der Öffnung.
  • Beispielsweise würde, falls eine Querschnittsfläche von 45 mm2 für den Anschlussflachleiter und damit den Gesamtflachleiter vorliegt, bei einer Querschnittsfläche von 13 mm2 für den runden Abschnitt des einzelnen Leiters die Anzahl N der Öffnungen, auf die der Flachleiter aufgeteilt werden muss, betragen: N 45  mm 2 13  mm 2 = 3,4
    Figure DE102017221426A1_0001
    und somit zwischen drei bis vier Öffnungen liegen. Der Fachmann wird je nach tolerierbaren Übergangswiderständen die Anzahl der Öffnungen entsprechend auswählen. Der Toleranzbereich für die Anzahl der Öffnungen beträgt ± 20 %, d.h. wenn sich aus der zuvor aufgestellten Formel ein Wert von 3,4 ergibt, so sind 3,4 ± 0,68, d.h. 3 oder 4 Öffnungen möglich.
  • Ein weiterer charakteristischer Parameter der Erfindung ist die Verhältniszahl von Quetschdicke zum Durchmesser des eingeglasten Pin's. Bevorzugt leigt diese Verhältniszahl zwischen 2,0 und 3,0 bevorzugt bei 2,7. Eine Verhältniszahl von 2,7 bedeutet bei einem Durchmesser des eingeglasten Pin's von 4,1 mm eine Quetschdicke von 1,5 mm.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn der Leiter ein Formteil mit rundem Querschnitt ist, wobei das Formteil mit rundem Querschnitt in das Glas- oder Glaskeramikmaterial eingeglast wird und der rechteckige Querschnitt oberhalb und unterhalb der Einglasung aus dem runden Leiter vor oder nach der Einglasung durch Flachquetschung, insbesondere nach vorgeschaltetem Kopfstauchen nach Einklemmen zwischen zwei Klemmbacken, erhalten wird.
  • Neben der Durchführung gibt die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Durchführung an. Das Herstellverfahren zeichnet sich in einer ersten Ausführungsform dadurch aus, dass zunächst ein Leiter mit einem runden Querschnitt im Bereich des runden Querschnittes in ein Glas- oder Glaskeramikmaterial eingebracht und das Glas- oder Glaskeramikmaterial in eine Öffnung des Gehäuses oder einen Grundkörper eingesetzt wird. Anschließend daran wird das Glas- oder Glaskeramikmaterial zusammen mit dem Grundkörper oder dem Gehäuse im Bereich der Öffnung erwärmt, so dass der Leiter in das Glas- oder Glaskeramikmaterial eingeglast wird. Nach der Einglasung wird dann, das über das Glas- oder Glaskeramikmaterial überstehende runde Leitermaterial umgeformt, vorteilhaft gequetscht, insbesondere flachgequetscht, so dass ein Teil eines Flachleiters mit einem rechteckigen Querschnitt mit einer Dicke und einer Breite erhalten wird. Selbstverständlich wäre es auch möglich, zunächst den Flachleiter auf einer Seite durch Quetschung herzustellen und nach Herstellung des Flachleiters einzuglasen. Dann muss aber die andere Seite nach der Einglasung zu einem Flachleiter umgeformt werden.
  • Um die notwendige Breite für den Teil des Flachleiters zu erhalten, ist in einer fortgebildeten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, den runden Leiter bevorzugt in der Mitte entlang seiner Mittenlängsachse zu spalten. Der runde Leiter weist dann zwei Abschnitte auf. Der Spalt wird dann aufgeweitet, so dass die beiden aufgespaltenen Abschnitte beispielsweise einen Winkel von 60° oder 90° zueinander aufweisen. Daran anschließend wird der Leiter am Kopf gestaucht, so dass oberhalb des runden Leiters ein Leiter mit rechteckigem Querschnitt und einer größeren Breite, als bei Stauchen eines nicht gespaltenen Kopfes ausgebildet wird. Der zuvor genannten Begriff Kopfstauchen umfasst diesen Prozess. Beispielsweise ist es durch Spalten des runden Leiters bei einem Durchmesser von 4 mm möglich, durch Flachquetschen bzw. Stauchen eine Breite von 6 mm oder mehr, beispielsweise 8 mm zu realisieren. Dadurch, dass der so umgeformte Kopfbereich sehr viel breiter als hoch ist, wird in Verbindung mit dem Anschlussflachleiter weniger Bauhöhe benötigt.
  • Wie zuvor beschrieben beinhaltet eine erfindungsgemäße Durchführung mehr als eine Öffnung. Die Öffnungen sind insbesondere vorteilhaft auf einer gemeinsamen Fluchtlinie angeordnet. Das Spalten des Leiters erfolgt besonders bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zu dieser Fluchtlinie, damit die maximale Ausdehnung der umgeformten Kopfbereiche der Leiter entlang, parallel und insbesondere auf der Projektion dieser Fluchtlinie liegt. Selbstverständlich befindet sich zwischen Flachleiter und der Oberfläche des Gehäuses und/oder des Grundkörpers ein Abstand, insbesondere ein Luftspalt, da sonst der Leiter mit dem Gehäuse kurzgeschlossen wäre. Dieser Abstand beträgt bevorzugt 2 bis 10 mm, insbesondere 2 bis 5 mm.
  • Der Umformprozess und das Spalten mit Kopfstauchen kann am fertigen Bauteil Flusslinien im Metall des umgeformten Bereichs bewirken, die am fertiggestellten Bauteil nachweisbar sein können. Die Flusslinien sind im wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Längsachse A des Leiters ausgebildet. Sie können sozusagen bereichsweise im wesentlichen L-förmig einschließlich gespiegelt L-förmig ausgebildet sein, wobei der untere Schenkel des L länger ist als der senkrechte Schenke des L. Dies bedeutet, dass Flusslinien oder Flusslinienabschnitte parallel zur Oberfläche des Gehäuseteils und/oder Grundkörpers im Wesentlichen länger sind als die Flusslinienabschnitte parallel Längsachse des jeweiligen Leiters.
  • Bevorzugt werden die einzelnen Teile eines Flachleiters nach der Quetschung miteinander zu einem Gesamtflachleiter verbunden, beispielsweise durch Verschweißen. Ebenso möglich ist es, dass die Verbindung zu einem Gesamtflachleiter schon durch das Umformen erreicht wird.
  • Die Erfindung soll nachfolgend ohne Beschränkung hierauf anhand der Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:
    • 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Durchführung;
    • 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Durchführung;
    • 3 einen Querschnitt durch einen Grundkörper mit hindurchgeführtem Leiter in einer Einglasung, wobei der Grundkörper in eine Öffnung des Gehäuses eingesetzt wird.
    • 4 eine dreidimensionale Ansicht eines in ein Gehäuse eingeglasten Flachleiters gemäß der Erfindung;
    • 5a-5d Darstellung der Flachquetschung eines Leiters mit rundem Querschnitt und einem mittigen Spalt.
    • 6a-6b Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Durchführung mit daran angeschlossenem Anschlußflachleiter.
    • 7 Durchführung im Querschnitt mit Flusslinien im Kop
  • 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Durchführung, insbesondere durch ein Gehäuseteil eines Gehäuses, das bevorzugt aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, einer Aluminiumlegierung, AlSiC, Magnesium, einer Magnesiumlegierung, Titan oder einer Titanlegierung, besteht.
  • Das Gehäuseteil ist mit der Bezugsziffer 1 belegt und umfasst in der dargestellten Ausführungsform drei Öffnungen 3.1, 3.2, 3.3 in die ein Leiter der in der Draufsicht von oben nicht dargestellt ist, eingeglast wird. Die Einglasung erfolgt bei der in 1 dargestellten Ausführungsform in einen Grundköper, der wiederrum in die Öffnungen 3.1, 3.2, 3.3 des Gehäuseteils eingesetzt und mit dieser verschweißt wird. In die insgesamt drei Öffnungen 3.1, 3.2, 3.3 werden runde Leiterabschnitte eingesetzt und eingeglast, da die Einglasung runder Leiter eine hermetisch dichte Durchführung mit Heliumleckraten geringer als 10-8 mbarl s-1 bei einem Druckunterschied von 1 bar zur Verfügung stellt. Die im Querschnitt runden Leiter werden oberhalb und unterhalb der Öffnung, wie in 3 gezeigt, zu Teilen eines Flachleiters gequetscht. Jedes Teil eines Flachleiters weist einen rechteckigen Querschnitt 5.1, 5.2, 5.3 auf. Die rechteckigen Querschnitte 5.1, 5.2, 5.3 der einzelnen gequetschten Teile des Flachleiters werden nebeneinanderliegend zu einem gesamten Flachleiter bzw. Gesamtflachleiter zusammengesetzt, der sich über eine Breite BG und im gezeigten Ausführungsbeispiel drei Öffnungen des Gehäuses erstreckt. Die Breite BG der zu einem Gesamtflachleiter zusammengesetzten Teile ist N•B, für den Fall, dass jeder Flachleiter die gleiche Breite B aufweist, wobei N die Anzahl der Flachleiterteile und B deren Breite ist. Die Breite BG liegt zwischen 15 und 60 mm, bevorzugt 30 mm. Die Dicke D der gequetschten Leiterteile beträgt bevorzugt zwischen 1 mm bis 3 mm, insbesondere 1,5 mm und die Quetschlänge im Bereich 2 mm bis 8 mm . Die Gesamtlänge L des Leiters vor Quetschung beträgt 12 mm.
  • In 2 ist ein Querschnitt durch ein Gehäuseteil 1 mit einer erfindungsgemäßen Durchführung gemäß der Draufsicht in 1 gezeigt. Gleiche Bauteile wie in 1 tragen dieselben Bezugsziffern. Deutlich zu erkennen sind die insgesamt drei Leiter 10.1, 10.2., 10.3, die durch die insgesamt drei Durchführungen 3.1, 3.2, 3.3, wie in 1 gezeigt, hindurchgeführt werden. Die drei Leiter 10.1, 10.2, 10.3 weisen einen runden Abschnitt 20.1, 20.2, 20.3 auf, der in ein Glas- bzw. Glaskeramikmaterial eingeglast wird. In einem Abstand AB, der im Bereich 2 bis 10 mm, bevorzugt 2 bis 5 mm liegt, wird der Leiter mit rundem Querschnitt oberhalb und unterhalb der Einglasung, in das des Gehäuseteils zu einem rechteckigen Querschnitt gequetscht ergebend den Teil eines Flachleiters. Die gequetschten Teile eines Flachleiters sind mit den Bezugsziffern 30.1, 30.2, 30.3 bezeichnet. Der Abstand AB des Flachleiters zum Gehäuse ergibt sich daraus, dass eine Quetschung nur oberhalb des eingeglasten Abschnittes in einer Entfernung AB erfolgen kann, weil andernfalls das Glasmaterial in das der Leiter eingeglast ist, beschädigt wird.
  • 3 zeigt im Querschnitt den eingeglasten Leiter 10.2, entlang der Schnittlinie A-A in 3 der in einen Grundkörper 110 eingeglast ist, wobei der Grundkörper 110 wiederrum in eine der drei Öffnungen des Gehäuses eingesetzt und mit dieser verbunden z.B. verschweißt wird, nachdem der Leiter 102 in den Grundkörper eingeglast wurde. Gleiche Bauteile wie in 1 und 2 tragen dieselben Bezugsziffern. Der Leiter 10.2 weist insgesamt drei Abschnitte auf, einen ersten Abschnitt 20.2, der einen runden Außendurchmesser aufweist und in den der Leiter in ein Glas- oder Glaskeramikmaterial 130 eingeglast wird. Die Einglasung in das Glas- oder Glaskeramikmaterial 130 des Leiters 102 geschieht in dem Abschnitt des Leiters mit runden Außendurchmesser. Oberhalb und unterhalb des Glas- oder Glaskeramikmaterial 130 ist der Leiter mit rundem Außendurchmesser gequetscht, ergebend einen Flachleiter. Der oberhalb und unterhalb gequetschte Leiter ist mit Bezugsziffer 30.1.1 und 30.1.2 bezeichnet. Die Einglasung des Leiters erfolgt in 3 in einen Grundkörper 110, der anschließend mit dem Gehäuse verbunden wird. In einer alternativen Ausführungsform wäre auch eine direkte Einglasung in eine Öffnung des Gehäuses möglich. Nachteilig an einer derartigen Ausführungsform wäre aber, dass zur Einglasung das gesamte Gehäuse erhitzt werden muss und nicht nur der relativ kleine Grundkörper.
  • 4 zeigt in einer dreidimensionalen Ansicht ein Gehäusteteil, hier den Gehäusedeckel 200 eines nicht dargestellten Gehäuses sowie einen Gesamtflachleiter 300 gemäß der Erfindung. Der Gehäusedeckel 200 umfasst, wie in den 1 bis 3 dargestellt, 3 Öffnungen 3.1, 3.2, 3.3 in die die erfindungsgemäßen Teile von Flachleitern, die dann zu einem Gesamtflachleiter verbunden, bspw. verschweißt werden, eingebracht sind. In die Öffnung 3.1, 3.2, 3.3 sind jeweils 3 Grundkörper 110.1, 110.2, 110.3 eingesetzt und mit dem Gehäusedeckel verbunden, wobei in die Grundkörper 110.1, 110.2 und 110.3 jeweils die runden Abschnitte 20.1, 20.2, 20.3 der Leiter in einem Glasmaterial eingeglast sind. Oberhalb der runden Abschnitte 20.1, 20.2, 20.3, wird der jeweilig durch die Öffnung hindurch geführte Leiter mit rundem Querschnitt gequetscht, so dass insgesamt drei einzelne Flachleiter mit rechteckigem Querschnitt 5.1, 5.2, 5.3 entstehen. Die rechteckigen Querschnitte werden aus den Leitern mit rundem Querschnitt dadurch erhalten, dass die Leiter mit rundem Querschnitt bevorzugt in der Mitte gespalten und daran anschließend aufgeweitet werden. Der runde Leiter weist dann zwei Abschnitte auf, mit einem Winkel zueinander. Nachdem der Spalt aufgeweitet wurde, wird der gespaltene und aufgeweitete Leiter dann am Kopf gestaucht, so dass oberhalb des runden Leiters ein Leiter mit rechteckigem Querschnitt 5.1, 5.2, 5.3 entsteht, der eine Breite B und einer Dicke D sowie eine Quetschlänge L aufweist. Der rechteckige Querschnitt des gequetschten Flachleiters wird im wesentlichen durch die Breite B des Flachleiters und seine Dicke D bestimmt. Nach der Flachquetschung und dem Einglasen der einzelnen Leiter in die insgesamt drei Öffnungen, werden die Teile der Flachleiter miteinander verbunden, bspw. durch Verschweißen, so dass sich ein Flachleiter mit einer Gesamtbreite BG ergibt. Alternativ hierzu ist, dass die einzelnen Flachleiter ineinander verfliesen. Die Dicke des einzelnen Flachleiters liegt bei 1 bis 3 mm, bevorzugt 1,5 mm und die Breite des einzelnen Flachleiters im Bereich 5-20 mm, bevorzugt 10 mm. Die Länge der Quetschung bzw. der Quetschlänge liegt im Bereich 2 bis 8 mm. Durch Zusammensetzen von insgesamt drei Flachleitern mit einer jeweiligen Breite von 10 mm ergibt sich eine Gesamtbreite nach Verbinden des Gesamtflachleiters BG von 30 mm, was zu einer Fläche aus Dicke · Breite im Bereich 22,5-90 mm2, bevorzugt von 45 mm2 führt. Bei insgesamt 3 runden Leitern mit je einer Querschnittsfläche von 13 mm2 entspricht dann die Querschnittsfläche der drei runden Leiter im wesentlichen der Querschnittsfläche des Gesamtflachleiters, so dass Leitungsverluste durch Querschnittsverengungen weitgehend vermieden werden.
  • In den 5a-5d ist ein Beispiel eines runden Leiters dargestellt, der zu einem erfindungsgemäß breiten Flachleiter umgeformt wird.
  • 5a zeigt einen Leiter 10.1, der einen runden, insbesonderen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Der Leiter 10.1 wird an seinem oberen Ende wie in 5b gezeigt gespalten mit einem Spalt 400, bspw. mit Hilfe eines Stempelwerkzeuges. Durch die Spaltung entstehen im oberen Bereich des Leiters zwei Abschnitte 410.1, 410.2, wie in 5b dargestellt. Anschließend an die Spaltung des Leiters 10.1, wird der Spalt 400 aufgeweitet, wie in 5c gezeigt. Nach dem Aufweiten durch Verbiegen auf bis zu 90° der beiden Abschnitte 410.1, 410.2 wird, wie in 5d gezeigt, durch Kopfstauchen ein rechteckiger Querschnitt mit einer Breite B aus den beiden Abschnitten 410.1, 410.2 erzeugt. Mit der Technik des Spaltens des runden Leiters 10.1, wie dargestellt, ist es möglich bspw. einen Rundleiter mit einem Durchmesser von ungefähr 4 mm auf eine Breite von 6 mm aufzuweiten. Bei noch stärkerem Verbiegen, wie in 5c gezeigt, der einzelnen Abschnitte 410.1, 410.2 zum Beispiel auf einen Winkel von 90° zwischen den beiden Abschnitte 410.1, 410.2 zueinander, ist es sogar möglich, eine Breite von 8 mm durch Stauchen zu erhalten.
  • Die 6a und 6b sind diesselben Schnittdarstellungen wie 2 und 3. In 6a und 6b werden diesselben Bezugsziffern wie in 2 und 3 für gleiche Bauteile verwandt. Zusätzlich zu 2 und 3 zeigen die 6a und 6b den Anschluß des Anschlußflachleiters 300 an den Gesamtflachleiter 310 zusammengesetzt aus drei Flachleitern 30.1, 30.2, 30.3. Der Anschluß kann bspw. durch Verschweißen erfolgen.
  • 7 zeigt einen Ausschnitt einer Durchführung mit zwei Leitern 10.1, 10.2. Gleiche Bauteile wie in den vorangegangenen Figuren tragen diesselben Bezugsziffern. Die Längsachse des jeweiligen Leiters 10.1, 10.2 ist mit A bezeichnet. Der runde Teil des Leiters 10.1,10.2 weist einen Querschnitt DP auf. Der Durchmesser der Öffnung 3.1, 3.2 in die der runde Abschnitt des Leiters 10.1,10.2 mit Glasmaterial 130 eingeglast wird, ist mit DO bezeichnet. Die Breite des Kopfteiles nach Stauchen wird durch die Breite DF charakterisiert.
  • Der Umformungsprozess und das Spalten mit Kopfstauchen hat am umgeformten Leiter Flusslinien 200 im Metall des umgeformten Bereichs zur Folge. Diese können am fertiggestellten Bauteil nachweisbar sein. Die Flusslinien sind im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Längsachse A des Leiters 10.1,10.2 ausgebildet. Sie können sozusagen bereichsweise im Wesentlichen L-förmig einschließlich gespiegelt L-förmig ausgebildet sein, wobei der untere Schenkel des L länger ist als der senkrechte Schenkel des L. Dies bedeutet, dass Flusslinien 200 oder Flusslinienabschnitte parallel zur Oberfläche des Gehäuseteils und/oder Grundkörpers im Wesentlichen länger sind als die Flusslinienabschnitte parallel Längsachse des jeweiligen Leiters 10.1, 10.2.
  • Mit der Erfindung wird erstmals eine Durchführung angegeben, mit der es möglich ist, einen Anschlussflachleiter mit einer Gesamtbreite von 15 bis 60 mm aufgeteilt auf mehr als zwei Öffnungen durch ein Gehäuseteil dicht hindurchzuführen. Dies wird durch eine Einglasung von Abschnitten der Leiter mit rundem Außendurchmesser in ein Glas- oder Glaskeramikmaterial bspw. in einen Grundkörper oder eine Öffnung des Gehäuseteils und Umformen der runden Abschnitte der Leiter durch vorzugsweise Quetschung bevorzugt mit voriger Spaltung des Leiters erreicht. Unter Druckdicht wird in vorliegender Anmeldung verstanden, dass die Heliumleckrate geringer als 1 + 10-8 mbarl s-1 bei 1 bar Druckunterschied ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • WO 2012/1110242 A1 [0003]

Claims (25)

  1. Durchführung, insbesondere durch ein Gehäuseteil (1) eines Gehäuses, bevorzugt aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, einer Aluminiumlegierung, AlSiC, Magnesium, einer Magnesiumlegierung, Titan oder einer Titanlegierung, wobei das Gehäuseteil wenigstens zwei Öffnungen (3.1, 3.2, 3.3) aufweist, durch die mindestens je ein Leiter (10.1, 10.2, 10.3) in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial (130) eingeglast hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (10.1, 10.2, 10.3) im Bereich der Einglasung einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist und in einem ersten und/oder in einem zweiten Bereich oberhalb und unterhalb der Einglasung ein im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt zur Ausbildung eines Flachleiters (30.1, 30.2, 30.3).
  2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rechteckige Querschnitt in zumindest einem Bereich eine Breite B senkrecht zur Längsachse des Leiters und eine Dicke D senkrecht zur Längsachse des Leiters und senkrecht zur Breite umfasst.
  3. Durchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite 3 bis 7 mal die Dicke D ist.
  4. Durchführung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Öffnungen (DO) kleiner ist als die maximale Ausdehnung (DF) der rechteckigen Bereiche der Leiter.
  5. Durchführung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche mit rechteckigem Querschnitt (5.1, 5.2, 5.3) Teile und/oder Bereiche eines Flachleiters sind, die zu einem Gesamtflachleiter mit einem rechteckigen Gesamtquerschnitt zusammengefügt sind, bevorzugt stoffschlüssig zusammengefügt sind, besonders bevorzugt zu jeweils einem Flachleiter oberhalb und unterhalb der Einglasung.
  6. Durchführung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des im Wesentlichen runden Querschnitts im Bereich 10 mm2 bis 20 mm2, bevorzugt 12 mm2 bis 14 mm2, liegt.
  7. Durchführung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des runden Querschnittes des Leiters im Wesentlichen der Querschnittsfläche des rechteckigen Querschnittes des Teils und/oder Bereichs des Flachleiters und/oder des Gesamtflachleiters oberhalb und unterhalb der Einglasung entspricht.
  8. Durchführung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung einen Grundkörper (110) umfasst.
  9. Durchführung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (110) die Leiter und das Glas- oder Glaskeramikmaterial (130) aufnimmt und der Grundkörper mit Leitern und Glas- oder Glaskeramikmaterial (130) in die Öffnungen des Gehäuseteils eingesetzt und mit diesem verbunden, insbesondere verschweißt ist.
  10. Durchführung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter einen Bereich mit rundem Querschnitt umfassen und der Teil und/oder Bereich des Flachleiters mit rechteckigem Querschnitt durch Umformung, bevorzugt Flachquetschung, aus den Bereichen mit rundem Querschnitt erhalten wird.
  11. Durchführung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich mit rundem Querschnitt bei jedem Leiter im Wesentlichen in der Mitte der Längsachse des Leiters vor dem Umformen gespalten wird, bevorzugt orthogonal zur Fluchtlinie der Anordnung der Öffnungen.
  12. Durchführung nach Anspruch mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des jeweiligen Leiters im umgeformte Bereich Flusslinien (200) aufweist, die im wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Längsachse des Leiters ausgebildet sind, wobei Flusslinienabschnitte parallel zur Oberfläche des Gehäuseteils und/oder Grundkörpers im wesentlichen länger sind als die Flusslinienabschnitte parallel zur Längsachse (A) des jeweiligen Leiters; insbesondere weisen die Flusslinie L-förmige Abschnitte und/oder Elemente auf.
  13. Elektrische und/oder elektronische Einrichtung umfassend eine Durchführung und/oder Gehäuseteil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, wobei der Flachleiter, bevorzugt der Gesamtflachleiter der Durchführung und/oder des Gehäuseteils mit zumindest einem Anschlussleiter, insbesondere einem Anschlussflachleiter zum Anschluss von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten verbunden, insbesondere verschweißt ist.
  14. Elektrische und/oder elektronische Einrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Anschlussleiters, bevorzugt des Anschlussflachleiters genauso groß oder kleiner als die Querschnittsfläche des Flachleiters , bevorzugt des Gesamtflachleiters der Durchführung und/oder des Gehäuseteils Ist.
  15. Elektrische und/oder elektronische Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 14 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl N der Teile und/oder Bereiche eines Flachleiters bevorzugt des Gesamtflachleiters auf einer Seite der Einglasung (130), die bevorzugt zu einem Gesamtflachleiter mit einer Gesamtquerschnittsfläche zusammengefügt sind, durch die Gesamtquerschnittsfläche des Anschlussflachleiters (300) und die Querschnittsfläche der runden Leiter wie folgt bestimmt sind: N Gesamtquerschnittsfläche des Anschlussflachleiters Querschnittfläche des runden Leiters .
    Figure DE102017221426A1_0002
  16. Elektrische und/oder elektronische Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Öffnungen in der Durchführung gleich N ist.
  17. Verfahren zur Herstellung einer Durchführung, insbesondere durch ein Gehäuseteil eines Gehäuses, mit wenigstens zwei Öffnungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend folgende Schritte: - es wird ein Leiter mit einem runden Querschnitt in ein Glas- oder Glaskeramikmaterial eingebracht, wobei das Glas- oder Glaskeramikmaterial in eine Öffnung eines Gehäuses oder einen Grundkörper eingebracht und anschließend erwärmt wird, so dass der Leiter in das Glas- oder Glasmaterial eingeglast wird; - ein über das Glas- oder Glaskeramikmaterial überstehender Bereich des eingeglasten Leiters mit rundem Querschnitt wird zu einem Teil und/oder Bereich eines Flachleiters mit rechteckigem Querschnitt umgeformt, insbesondere gequetscht.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der runde Querschnitt des überstehenden Bereichs des eingeglasten Leiters vor dem Umformen, insbesondere der Quetschung, bevorzugt entlang der Mittenlängsachse gespalten wird, bevorzugt im wesentlichen orthogonal zur Fluchtlinie der Öffnungen.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der gespaltene Leiter zu einem rechteckigen Querschnitt mit einer Breite und einer Dicke umgeformt wird, wobei der Leiter im Bereich des rechteckigen Querschnitts nach Umformung eine Breite aufweist, die bevorzugt größer ist als der Durchmesser der Öffnung.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Quetschlänge nach der Quetschung 1,5 bis 4 mal die Dicke ist.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite nach der Quetschung 1,5 bis 4 mal die Quetschlänge ist.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile und/oder Bereiche der Leiter mit rechteckigem Querschnitt zu einem Flachleiter verbunden, insbesondere beim Umformen und/oder miteinander verschweißt werden.
  23. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 22 wobei der Flachleiter insbesondere der Gesamtflachleiter mit zumindest einem Anschlussleiter, insbesondere einem Anschlussflachleiter (300) zum Anschluss von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten verbunden, insbesondere verschweißt wird;
  24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Anschlussleiters bevorzugt Anschlußflachleiters genauso groß oder kleiner als die Gesamtquerschnittsfläche des Flachleiters bevorzugt Gesamflachleiters der Durchführung ist.
  25. Verwendung einer Durchführung und/oder eines Gehäuseteils nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 in einer elektrischen und/oder elektronischen Einrichtung, insbesondere einem elektrischen Antrieb und/oder einer elektrischen Speichereinrichtung, insbesondere einer Batterie und/oder einem Akkumulator und/oder einem Kondensator und/oder einem Superkondensator.
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