DE102016218018A1

DE102016218018A1 - Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung

Info

Publication number: DE102016218018A1
Application number: DE102016218018.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Östreich; Michael Jürgens; Michael Weckerle; Ralf Weyrich; Raul Vecerdea; Robert Scheffel
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2018-03-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem ersten Bauelement (12) und einem zweiten Bauelement (16), wobei das erste Bauelement (12) eine elektrische Isolationsschicht (14) aufweist, mit den Schritten: Zerstören der elektrischen Isolationsschicht (14) in einem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12) durch mechanisches Beanspruchen des Kontaktierungsbereichs (18) des ersten Bauelements (12) mit einem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20), Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem ersten Bauelement (12) und dem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20) in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12) und Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20) und dem zweiten Bauelement (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem ersten Bauelement und einem zweiten Bauelement, wobei das erste Bauelement eine elektrische Isolationsschicht aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner eine elektronische Baugruppe mit einem ersten Bauelement, einem zweiten Bauelement und einem elektrisch leitenden Kontaktkörper, wobei das erste Bauelement eine elektrische Isolationsschicht aufweist.
Derartige elektronische Baugruppen kommen beispielsweise in Kraftfahrzeugen zum Einsatz, um eine Masseanbindung zu realisieren.
Häufig ist das Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem ersten Bauelement und einem zweiten Bauelement notwendig, obwohl zumindest ein Bauelement aus einem vergleichsweise schlecht kontaktierbaren Material ausgebildet ist. Es existieren beispielsweise Metalle, welche eine oxidhaltige Isolationsschicht auf ihrer Oberfläche aufweisen, welche das Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung erheblich erschweren.
Insbesondere die in Kraftfahrzeugen eingesetzten elektronischen Baugruppen müssen ihre elektrischen Eigenschaften über einen langen Zeitraum beibehalten, damit Funktionsbeeinträchtigungen und Funktionsausfällen vorgebeugt werden kann.
Zur Kontaktierung von Bauelementen, welche eine Oxidschicht aufweisen, werden unter anderem beschichtete Flachkontaktfedern eingesetzt. Der Alterungsprozess solcher Flachkontaktfedern führt jedoch zu einer Erhöhung des Übergangswiderstandes, sodass das Risiko einer Funktionsbeeinträchtigung oder eines Funktionsausfalls durch den Alterungsprozess der Flachkontaktfedern erheblich erhöht wird.
Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem ersten Bauelement, welches eine elektrische Isolationsschicht aufweist, und einem zweiten Bauelement herzustellen, welche kostengünstig ist und dessen elektrische Eigenschaften über einen langen Zeitraum gewährleistet werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, wobei das erfindungsgemäße Verfahren das Zerstören der elektrischen Isolationsschicht in einem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements durch mechanisches Beanspruchen des Kontaktierungsbereichs des ersten Bauelements mit einem elektrisch leitenden Kontaktkörper, das Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem ersten Bauelement und dem elektrisch leitenden Kontaktkörper in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements, und das Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Kontaktkörper und dem zweiten Bauelement umfasst.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass durch das Zerstören der elektrischen Isolationsschicht in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements durch mechanisches Beanspruchen des Kontaktierungsbereichs des ersten Bauelements mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper die Notwendigkeit, die elektrische Isolationsschicht zu umgehen, überwunden wird. Durch die Zerstörung der elektrischen Isolationsschicht in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements kann durch einfaches In-Kontakt-Bringen des ersten Bauelements mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt werden. Eine derartige elektrisch leitende Verbindung weist eine hohe Lebensdauer, einen geringen Übergangswiderstand und eine geringe Induktivität auf. Das erste Bauelement kann beispielsweise vollständig oder teilweise aus Aluminium und/oder Kupfer ausgebildet sein, wobei die elektrische Isolationsschicht eine auf der Oberfläche des ersten Bauelements angeordnete Oxidschicht ist. Durch das Zerstören der Oxidschicht wird deren elektrische Isolationsfähigkeit aufgelöst, sodass eine Kontaktierung stattfinden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Zerstören der elektrischen Isolationsschicht in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements durch mechanisches Beanspruchen des Kontaktierungsbereichs des ersten Bauelements mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper das mechanische Umformen des Kontaktierungsbereichs des ersten Bauelements. Der Umformprozess führt dazu, dass die elektrische Isolationsschicht zerstört wird und somit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Bauelement und dem elektrisch leitenden Kontaktkörper hergestellt wird. Der Umformprozess kann zu einer elastischen und/oder plastischen Verformung des ersten Bauelements im Kontaktierungsbereich führen. Zusätzlich kann der Umformprozess zu einer elastischen und/oder plastischen Verformung des elektrisch leitenden Kontaktkörpers führen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Erzeugen einer Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements. Vorzugsweise ist die Ausnehmung ein Durchgangsloch, welches durch eine nachträgliche Bearbeitung des ersten Bauelements, beispielsweise durch Spanabtrag, erzeugt wurde. Alternativ kann die Ausnehmung auch als Sackloch ausgebildet sein, wobei sich das Sackloch nicht über die gesamte Materialstärke des ersten Bauelements erstreckt. Das Erzeugen der Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements erfolgt vorzugsweise mechanisch. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Erzeugen der Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements das zerspanende Bearbeiten des Kontaktierungsbereichs des ersten Bauelements und/oder das zerteilende Bearbeiten des Kontaktierungsbereichs des ersten Bauelements. Das zerspanende Bearbeiten des Kontaktierungsbereichs des ersten Bauelements umfasst vorzugsweise das Bohren oder Fräsen der Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements. Das zerteilende Bearbeiten des Kontaktierungsbereichs des ersten Bauelements umfasst vorzugsweise das Scherschneiden der Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements mittels einer Stanzmaschine.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Erzeugen der Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements das thermische Abtragen von Material in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements, das chemische Abtragen von Material in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements, und/oder das elektrochemische Abtragen von Material in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements. Das thermische Abtragen von Material in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements umfasst vorzugsweise das Funkenerodieren, Plasmaätzen, Brennschneiden, Plasmaschneiden, Laserschneiden, Laserbohren oder Elektronenstrahlen von Material in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements. Das chemische Abtragen von Material in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements umfasst vorzugsweise das chemische Ätzen von Material in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements. Das elektrochemische Abtragen von Material in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements umfasst vorzugsweise das Elektroerodieren, das elektrochemische Abtragen oder das Metallätzen von Material in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements. Abhängig von den Umgebungsbedingungen können einzelne der bezeichneten Abtragungsverfahren zu einer Bildung einer elektrischen Isolationsschicht führen. Diese elektrische Isolationsschicht kann in einem weiteren Schritt zerstört werden, damit die Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem ersten Bauelement und dem elektrischen leitenden Kontaktkörper genutzt werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Gewinde an der Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements erzeugt. Mittels des Gewindes kann der Kontaktkörper mit der Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements verschraubt werden. Das Verschrauben des elektrisch leitenden Kontaktkörpers in der Ausnehmung des ersten Bauelements führt durch die Krafteinwirkung der Schraubenflanken auf das Gewinde zu einer mechanischen Beanspruchung des Kontaktierungsbereichs des ersten Bauelements, wodurch die elektrische Isolationsschicht in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements zerstört wird. Eine derartige Schraubverbindung ist außerdem kostengünstig herzustellen und unempfindlich gegen mechanische Beanspruchungen.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Zerstören der elektrischen Isolationsschicht in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements durch mechanisches Beanspruchen des Kontaktierungsbereichs des ersten Bauelements mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper das Einsetzen des elektrisch leitenden Kontaktkörpers in die Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements und/oder das Erzeugen einer gasdichten Verbindung zwischen dem ersten Bauelement und dem elektrisch leitenden Kontaktkörper. Vorzugsweise weist die Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements zumindest abschnittsweise im Wesentlichen die gleiche Form auf, wie der Bereich des elektrisch leitenden Kontaktkörpers, welcher in die Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements eingesetzt wird. Durch das Erzeugen einer gasdichten Verbindung zwischen dem ersten Bauelement und dem elektrisch leitenden Kontaktkörper kann die Neubildung einer elektrischen Isolationsschicht, beispielsweise durch eine schleichende Oxidation der Oberfläche der Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements, wirksam vermieden werden. Vorzugsweise weist der elektrisch leitende Kontaktkörper eine galvanisierte Oberfläche auf, welche einen weiteren Schutz vor Langzeiteinflüssen der Umwelt bereitstellt. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Zerstören der elektrischen Isolationsschicht in einem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements durch mechanisches Beanspruchen des Kontaktierungsbereichs des ersten Bauelements mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper das Fügen des elektrisch leitenden Kontaktkörpers mit dem ersten Bauelement, das Verpressen des elektrisch leitenden Kontaktkörpers mit der Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements und/oder das Verschrauben des elektrisch leitenden Kontaktkörpers mit der Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements.
Press- und Schraubverbindungen bedingen einen Umformprozess und führen somit zur Zerstörung der elektrischen Isolationsschicht in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements. Außerdem sind Press- und Schraubverbindungen ohne hohen Fertigungsaufwand herstellbar und gewährleisten eine robuste elektrisch leitende Verbindung, welche gleichzeitig auch mechanisch belastbar ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Kontaktkörper und dem zweiten Bauelement das Anordnen einer elektrisch leitenden Ausgleichseinrichtung zwischen dem elektrisch leitenden Kontaktkörper und dem zweiten Bauelement. Vorzugsweise sind der elektrisch leitende Kontaktkörper und/oder die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung längenveränderlich und/oder zumindest abschnittsweise elastisch verformbar ausgebildet. Der elektrisch leitende Kontaktkörper und/oder die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung können beispielsweise als gefederter Kontaktstift ausgebildet sein oder einen solchen umfassen. Dadurch, dass der elektrisch leitende Kontaktkörper und/oder die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung längenveränderlich und/oder zumindest abschnittsweise elastisch verformbar ausgebildet ist, können Distanzschwankungen zwischen dem ersten Bauelement und dem zweiten Bauelement ausgeglichen werden, ohne dass es zu einer Beschädigung der elektronischen Baugruppe kommt. Derartige Distanzschwankungen können beispielsweise durch Temperaturveränderungen oder Materialermüdungen auftreten. Dadurch, dass Distanzschwankungen ausgeglichen werden können, wird ebenfalls das Risiko einer Unterbrechung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem ersten Bauelement und dem zweiten Bauelement erheblich verringert, da auch Abstandsvergrößerungen kompensiert werden können.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch eine elektronische Baugruppe der eingangs genannten Art gelöst, wobei die elektrische Isolationsschicht in einem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements zerstört ist, das erste Bauelement in dem Kontaktierungsbereich elektrisch leitend mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper verbunden ist und der elektrisch leitende Kontaktkörper elektrisch leitend mit dem zweiten Bauelement verbunden ist.
Die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe stellt eine elektrische Verbindung zwischen einem ersten Bauelement und einem zweiten Bauelement bereit, welche einen geringen Übergangswiderstand und einen niedrigen Induktivitätswert aufweist. Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe das Bereitstellen eines definierten Potentials, welches weitgehend unabhängig von EMV-(elektromagnetische Verträglichkeit)-Einflüssen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der elektronischen Baugruppe ist der elektrisch leitende Kontaktkörper in einer Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements angeordnet. Vorzugsweise ist der elektrisch leitende Kontaktkörper mit der Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements verpresst und/oder verschraubt. Die Ausnehmung kann als Durchgangsloch oder als Sackloch ausgebildet sein. Beispielsweise weist die Ausnehmung eine konkave, konvexe oder zylindrische Form auf. Durch das Verpressen und/oder Verschrauben des elektrisch leitenden Kontaktkörpers mit der Ausnehmung in dem Kontaktierungsbereich des ersten Bauelements wird eine robuste und widerstandsfähige Verbindung bereitgestellt, welche auch als gasdichte Verbindung ausgeführt werden kann. Wenn die Verbindung gasdicht ausgeführt ist, wird das Risiko der Neubildung einer elektrischen Isolationsschicht, beispielsweise durch schleichende Oxidation, erheblich verringert.
Die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass zwischen dem elektrisch leitenden Kontaktkörper und dem zweiten Bauelement eine elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung angeordnet ist. Die Ausgleichseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, Abstandsveränderungen zwischen dem ersten Bauelement und dem zweiten Bauelement auszugleichen bzw. zu kompensieren. Somit kann vermieden werden, dass eine Abstandsverringerung zwischen dem ersten Bauelement und dem zweiten Bauelement zu einer übermäßigen Beanspruchung der Komponenten der elektronischen Baugruppe führt, sodass eine Beschädigung vermieden wird. Darüber hinaus ist die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung auch dazu eingerichtet, Abstandsvergrößerungen zwischen dem ersten Bauelement und dem zweiten Bauelement auszugleichen. Somit wird das Risiko einer Verbindungsunterbrechung aufgrund einer Abstandsvergrößerung erheblich verringert.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe sind der elektrisch leitende Kontaktkörper und/oder die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung längenveränderlich ausgebildet. Die Längenveränderlichkeit erlaubt der elektrisch leitenden Ausgleichseinrichtung den Ausgleich von Abstandsveränderungen zwischen dem ersten Bauelement und dem zweiten Bauelement. Vorzugsweise weist der elektrisch leitende Kontaktkörper und/oder die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung eine Feder auf, welche einen Kontaktstift in Richtung des ersten Bauelements oder des zweiten Bauelements vorspannt. Alternativ oder zusätzlich sind der elektrisch leitende Kontaktkörper und/oder die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung zumindest abschnittsweise elastisch verformbar ausgebildet. Beispielsweise weist der elektrisch leitende Kontaktkörper und/oder die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung eine oder mehrere elastisch verformbare Streben auf. Dadurch, dass der elektrisch leitende Kontaktkörper und/oder die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung elastisch verformbar ausgebildet sind, kann der elektrisch leitende Kontaktkörper und/oder die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung mit weiteren Komponenten der elektronischen Baugruppe verspannt werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe ist das erste Bauelement zumindest teilweise aus Aluminium oder Kupfer ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die elektrische Isolationsschicht als Oxidschicht ausgebildet. Die Oxidschicht auf der Oberfläche von Aluminium- und Kupferbauteilen erschwert die Kontaktierung solcher Bauelemente in erheblichem Maße, da zur Gewährleistung einer elektrisch leitenden Verbindung die Oxidschicht überwunden werden muss. Da bei der erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe die elektrische Isolationsschicht zerstört ist, können auch Aluminium- oder Kupferbauteile ohne Weiteres kontaktiert werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe ist die Oberfläche des elektrisch leitenden Kontaktkörpers zumindest abschnittsweise galvanisiert. Die galvanisierte Oberfläche des Kontaktkörpers ermöglicht einen Schutz vor Langzeiteinflüssen der Umwelt. Alternativ oder zusätzlich ist auch die Oberfläche der Ausgleichseinrichtung abschnittsweise oder vollständig galvanisiert. Somit wird auch die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung vor Langzeiteinflüssen der Umwelt geschützt.
Die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass das erste Bauelement und der elektrisch leitende Kontaktkörper eine gemeinsame Kontaktfläche aufweisen, wobei die Kontaktfläche vorzugsweise zumindest abschnittsweise konkav, zylindrisch oder konvex ausgebildet ist. Konkave, zylindrische und konvexe Ausnehmungen und Körper lassen sich ohne einen hohen Fertigungsaufwand herstellen und erlauben somit eine sichere und robuste Kontaktierung ohne einen hohen Kostenaufwand.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe ist die Verbindung zwischen dem ersten Bauelement und dem elektrisch leitenden Kontaktkörper werkzeuglos und zerstörungsfrei reversibel lösbar ausgebildet. Vorzugsweise sind eine, mehrere oder sämtliche Verbindungen zwischen den übrigen Komponenten der elektronischen Baugruppe werkzeuglos und zerstörungsfrei reversibel lösbar ausgebildet. Durch die werkzeuglos und zerstörungsfrei reversibel lösbare Ausbildung der Verbindung bzw. der Verbindungen kann die elektronische Baugruppe beschädigungsfrei zerlegt werden. Dies erlaubt beispielsweise die Wartung der elektronischen Baugruppe oder den Austausch einzelner Komponenten der elektronischen Baugruppe. Dadurch, dass bei einem Funktionsausfall einer einzelnen Komponente der elektronischen Baugruppe ein Komponentenaustausch stattfinden kann, werden der Wartungsaufwand und die Wartungskosten erheblich reduziert.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe in einer schematischen Darstellung;
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe in einer schematischen Darstellung;
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe in einer schematischen Darstellung;
4 Teile eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe in einer schematischen Darstellung; und
5 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem ersten Bauelement und einem zweiten Bauelement als Blockdiagramm.
1 zeigt eine erfindungsgemäße elektronische Baugruppe 10 mit einem ersten Bauelement 12, einem zweiten Bauelement 16, einem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20 und einer elektrisch leitenden Ausgleichseinrichtung 46.
Das erste Bauelement 12 ist aus Aluminium ausgebildet und weist auf der dem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20 zugewandten Oberfläche eine elektrische Isolationsschicht 14 auf. Die elektrische Isolationsschicht 14 ist eine Oxidschicht.
Die elektrische Isolationsschicht 14 ist in einem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 zerstört, sodass das erste Bauelement 12 in dem Kontaktierungsbereich 18 elektrisch leitend mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20 verbunden ist. Das Zerstören der elektrischen Isolationsschicht 14 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 erfolgte durch mechanisches Beanspruchen des Kontaktierungsbereichs 18 des ersten Bauelements 12 mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20.
Der elektrisch leitende Kontaktkörper 20 weist eine zylindrische Grundform auf und ist in einer zylindrischen Ausnehmung 22 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 angeordnet. Die Ausnehmung 22 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 ist ein Durchgangsloch. Der elektrisch leitende Kontaktkörper 20 ist in die Ausnehmung 22 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 eingepresst und weist somit einen Presssitz auf. An der der elektrisch leitenden Ausgleichseinrichtung 46 zugewandten Seite weist der elektrisch leitende Kontaktkörper 20 eine Fase 48 auf.
Die dem ersten Bauelement 12 abgewandte Stirnseite 50 des elektrisch leitenden Kontaktkörpers 20 steht mit der elektrisch leitenden Ausgleichseinrichtung 46 in Kontakt und bildet mit dieser eine gemeinsame Kontaktfläche 38 aus.
Die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung 46 umfasst einen gefederten Kontaktstift 52, welcher mittels einer Feder 26 in Richtung des zweiten Bauelements 16 vorgespannt wird. Die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung 46 ist somit längenveränderlich ausgebildet und dazu eingerichtet, Abstandsveränderungen zwischen dem ersten Bauelement 12 und dem zweiten Bauelement 16 auszugleichen. Ferner ist die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung 46 teilweise in einem Gehäuse 44 angeordnet.
2 zeigt eine erfindungsgemäße elektronische Baugruppe 10 mit einem ersten Bauelement 12, einem zweiten Bauelement 16, einem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20 und einem Zwischenelement 30.
Das erste Bauelement 12 ist aus Kupfer ausgebildet und weist eine als Oxidschicht ausgebildete elektrische Isolationsschicht 14 auf. Die elektrische Isolationsschicht 14 ist in einem Kontaktierungsbereich 18 zerstört. Das Zerstören der elektrischen Isolationsschicht 14 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 erfolgte durch mechanisches Beanspruchen des Kontaktierungsbereichs 18 des ersten Bauelements 12 mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20. Die in dem Kontaktierungsbereich 18 angeordnete Ausnehmung 22 ist zylindrisch ausgebildet und weist ein Gewinde 24 auf. In das Gewinde 24 ist der Kontaktkörper 20 eingeschraubt und somit in dem Kontaktierungsbereich 18 mit dem ersten Bauelement 12 elektrisch leitend verbunden. Der elektrisch leitende Kontaktkörper 20 ist im Wesentlichen stabförmig ausgebildet und weist an seinem dem zweiten Bauelement 16 zugewandten Ende einen Gelenkkopf 28 auf, in welchem das Zwischenelement 30 gelenkig angeordnet ist. Das Zwischenelement 30 ist ebenfalls elektrisch leitend ausgebildet und elektrisch leitend mit dem zweiten Bauelement 16 verbunden. Die mechanische Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Zwischenelement 30 und dem zweiten Bauelement 16 wird durch eine Pressverbindung 32 realisiert. Zur Umsetzung der Pressverbindung 32 weist das elektrisch leitende Zwischenelement 30 mehrere elastisch verformbare Streben auf, welche in Ausnehmungen des zweiten Bauelements 16 eingepresst sind.
3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße elektronische Baugruppe 10 mit einem ersten Bauelement 12, einem zweiten Bauelement 16, einem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20 und einer elektrisch leitenden Ausgleichseinrichtung 46.
Das erste Bauelement 12 weist eine elektrische Isolationsschicht 14 auf, welche innerhalb einer zylindrischen Ausnehmung 22 in einem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 zerstört ist. In die Ausnehmung 22 ist der als Hülse ausgebildete elektrisch leitende Kontaktkörper 20 eingepresst. Das erste Bauelement 12 und der elektrisch leitende Kontaktkörper 20 weisen eine im Wesentlichen zylindrische Kontaktfläche 34 auf.
Eine innenliegende Kontaktfläche 38 des als Hülse ausgebildeten elektrisch leitenden Kontaktkörpers 20 steht mit elastisch verformbaren Streben 36a, 36b der elektrisch leitenden Ausgleichseinrichtung 46 in Kontakt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung 46 zwar nicht längenveränderlich ausgebildet, eine Abstandsveränderung zwischen dem ersten Bauelement 12 und dem zweiten Bauelement 16 kann jedoch dadurch ausgeglichen werden, dass die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung 46 und der Kontaktkörper 20 relativ zueinander bewegbar sind und während einer Relativbewegung die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20 und der elektrisch leitenden Ausgleichseinrichtung 46 aufrechterhalten wird.
Die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung 46 weist ferner zwei weitere elastische Streben 40a, 40b auf, welche über Befestigungselemente 42a, 42b mit dem zweiten Bauelement 16 elektrisch leitend verbunden sind. Die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung 46 ist ferner teilweise in einem Gehäuse 44 angeordnet.
4 zeigt Teile einer erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe 10, nämlich ein erstes Bauelement 12, einen elektrisch leitenden Kontaktkörper 20 und eine elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung 46.
Das erste Bauelement 12 ist aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet und weist eine elektrische Isolationsschicht 14 aus Aluminiumoxid auf. Eine als Sackloch ausgeführte Ausnehmung 22 des ersten Bauelements 12 bildet einen Kontaktierungsbereich 18 aus.
Der als zylindrische Hülse ausgebildete elektrisch leitende Kontaktkörper, welcher mehrere Rippen 54 aufweist, ist in die Ausnehmung 22 des ersten Bauelements 12 eingepresst. Durch das Verpressen des elektrisch leitenden Kontaktkörpers 20 mit der Ausnehmung 22 des ersten Bauelements 12 wurde die elektrische Isolationsschicht 14 in dem Kontaktierungsbereich 18 zerstört.
Dadurch, dass die elektrisch Isolationsschicht im Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 zerstört ist, sind das erste Bauelement 12 und der elektrisch leitende Kontaktkörper 20 elektrisch leitend miteinander verbunden.
Die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung 46 weist zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete untere Streben 36a, 36b und zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete obere Streben 40a, 40b auf. Die Streben 36a, 36b, 40a, 40b sind elastisch verformbar ausgebildet und über einen Grundkörper miteinander verbunden. Die Streben 36a, 36b stehen in einem elektrisch leitenden Kontakt mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20. Die Streben 40a, 40b sind dazu eingerichtet, mittels der Befestigungselemente 42a, 42b mit einem zweiten Bauelement 16 elektrisch leitend verbunden zu werden. Die Befestigungselemente 42a, 42b sind plastisch verformbar ausgebildet und dazu eingerichtet, in entsprechende Ausnehmungen in dem zweiten Bauelement 16 gepresst zu werden.
5 zeigt das das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem ersten Bauelement 12 und einem zweiten Bauelement 16.
Das erste Bauelement 12 ist aus Aluminium ausgebildet und weist eine aus Aluminiumoxid ausgebildete elektrische Isolationsschicht 14 auf. Das Verfahren beginnt mit dem Schritt:

100) Erzeugen einer Ausnehmung 22 in einem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12.

Die in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 erzeugte Ausnehmung 22 ist ein Durchgangsloch, wobei das Erzeugen der Ausnehmung 22 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 mechanisch erfolgt.
Das mechanische Erzeugen der als Durchgangsloch ausgebildeten Ausnehmung 22 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 umfasst den folgenden Schritt:

102) Zerspanendes Bearbeiten des Kontaktierungsbereichs 18 des ersten Bauelements 12.

Das Zerspanende Bearbeiten des Kontaktierungsbereichs 18 des ersten Bauelements 12 erfolgt durch Bohren. Damit ein Körper in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements elektrisch leitend befestigt werden kann, umfasst das Verfahren den folgenden Schritt:

104) Erzeugen eines Gewindes 24 an der Ausnehmung 22 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12.

Nachdem das Gewinde 24 an der Ausnehmung 22 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 zur Befestigung und Kontaktierung eines Körpers erzeugt wurde, wird der folgende Schritt durchgeführt:

106) Zerstören der elektrischen Isolationsschicht 14 in einem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 durch mechanisches Beanspruchen des Kontaktierungsbereichs 18 des ersten Bauelements 12 mit einem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20.

Durch das Zerstören der elektrischen Isolationsschicht 14 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 werden die elektrischen Isolationseigenschaften der Isolationsschicht 14 in diesem Bereich aufgehoben, sodass eine elektrisch leitende Verbindung durch In-Kontakt-Bringen eines elektrisch leitenden Körpers mit dem ersten Bauelement 12 erfolgen kann. Das Zerstören der elektrischen Isolationsschicht 14 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 durch mechanisches Beanspruchen des Kontaktierungsbereichs 18 des ersten Bauelements 12 mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20 umfasst den folgenden Schritt:

108) mechanisches Umformen des Kontaktierungsbereichs 18 des ersten Bauelements 12.

Der elektrisch leitende Kontaktkörper 20 weist, genau wie die Ausnehmung 22 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12, eine zylindrische Grundform auf. Außerdem weist der elektrisch leitende Kontaktkörper 20 ebenfalls ein Gewinde auf, welches mit dem Gewinde 24 an der Ausnehmung 22 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 korrespondiert. Das mechanische Umformen des Kontaktierungsbereichs 18 des ersten Bauelements 12 umfasst somit den folgenden Schritt:

110) Verschrauben des elektrisch leitenden Kontaktkörpers 20 in der Ausnehmung 22 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12.

Das Verschrauben des elektrisch leitenden Kontaktkörpers 20 in der Ausnehmung 22 führt durch die Krafteinwirkung der Schraubenflanken auf das Gewinde 24 zu einer mechanischen Beanspruchung des Kontaktierungsbereichs 18, wodurch die elektrische Isolationsschicht 14 in dem Kontaktierungsbereich 18 zerstört wird. Nachdem der elektrisch leitende Kontaktkörper 20 in der Ausnehmung 22 in dem Kontaktierungsbereich 18 des ersten Bauelements 12 verschraubt wurde, wird der folgende Schritt ausgeführt:

112) Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20 und dem zweiten Bauelement 16.

Damit Abstandsveränderungen zwischen dem ersten Bauelement und dem zweiten Bauelement ausgeglichen werden können, umfasst das Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20 und dem zweiten Bauelement 16 den folgenden Schritt:

114) Anordnen einer elektrisch leitenden und längenveränderlichen Ausgleichseinrichtung 46 zwischen dem elektrisch leitenden Kontaktkörper 20 und dem zweiten Bauelement 16.

Die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung 46 weist einen gefederten Kontaktstift 52 auf, welcher dazu eingerichtet ist, Abstandsvergrößerungen und Abstandsverkleinerungen zwischen dem ersten Bauelement 12 und dem zweiten Bauelement 16 auszugleichen. Dadurch, dass Abstandverkleinerungen zwischen dem ersten Bauelement 12 und dem zweiten Bauelement 16 ausgeglichen werden können, wird eine Beschädigung der Komponenten der elektronischen Baugruppe 10 durch eine übermäßige Beanspruchung vermieden. Dadurch, dass Abstandsvergrößerungen zwischen dem ersten Bauelement 12 und dem zweiten Bauelement 16 ausgeglichen werden können, kann das Aufrechterhalten der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Bauelement 12 und dem zweiten Bauelement 16 gewährleistet werden.
Bezugszeichenliste

10: elektronische Baugruppe
12: erstes Bauelement
14: elektrische Isolationsschicht
16: zweites Bauelement
18: Kontaktierungsbereich
20: Kontaktkörper
22: Ausnehmung
24: Gewinde
26: Feder
28: Gelenkkopf
30: Zwischenelement
32: Pressverbindung
34: Kontaktfläche
36a, 36b: elastische Streben
38: Kontaktfläche
40a, 40b: elastische Streben
42a, 42b: Befestigungselemente
44: Gehäuse
46: Ausgleichseinrichtung
48: Fase
50: Stirnseite
52: Kontaktstift
54: Rippe
100–114: Verfahrensschritte

Claims

Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem ersten Bauelement (12) und einem zweiten Bauelement (16), wobei das erste Bauelement (12) eine elektrische Isolationsschicht (14) aufweist, mit den Schritten: – Zerstören der elektrischen Isolationsschicht (14) in einem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12) durch mechanisches Beanspruchen des Kontaktierungsbereichs (18) des ersten Bauelements (12) mit einem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20); – Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem ersten Bauelement (12) und dem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20) in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12); und – Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20) und dem zweiten Bauelement (16).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerstören der elektrischen Isolationsschicht (14) in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12) durch mechanisches Beanspruchen des Kontaktierungsbereichs (18) des ersten Bauelements (12) mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20) den folgenden Schritt umfasst: – mechanisches Umformen des Kontaktierungsbereichs (18) des ersten Bauelements (12).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den Schritt: – Erzeugen einer Ausnehmung (22) in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12); wobei das Erzeugen der Ausnehmung (22) in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12) vorzugsweise mechanisch erfolgt und/oder zumindest einen der folgenden Schritte umfasst: – Zerspanendes Bearbeiten des Kontaktierungsbereichs (18) des ersten Bauelements (12); – Zerteilendes Bearbeiten des Kontaktierungsbereichs (18) des ersten Bauelements (12).
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen der Ausnehmung (22) in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12) zumindest einen der folgenden Schritte umfasst: – thermisches Abtragen von Material in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12); – chemisches Abtragen von Material in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12); – elektrochemisches Abtragen von Material in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12).
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch den Schritt: – Erzeugen eines Gewindes (24) an der Ausnehmung (22) in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12).
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerstören der elektrischen Isolationsschicht (14) in einem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12) durch mechanisches Beanspruchen des Kontaktierungsbereichs (18) des ersten Bauelements (12) mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20) einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritt umfasst: – Einsetzen des elektrisch leitenden Kontaktkörpers (20) in die Ausnehmung (22) in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12); – Erzeugen einer gasdichten Verbindung zwischen dem ersten Bauelement (12) und dem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20); – Fügen des elektrisch leitenden Kontaktkörpers (20) mit dem ersten Bauelement (12); – Verpressen des elektrisch leitenden Kontaktkörpers (20) mit der Ausnehmung (22) in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12); – Verschrauben des elektrisch leitenden Kontaktkörpers (20) mit der Ausnehmung (22) in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20) und dem zweiten Bauelement (16) den folgenden Schritt umfasst: – Anordnen einer elektrisch leitenden Ausgleichseinrichtung (46) zwischen dem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20) und dem zweiten Bauelement (16).
Elektronische Baugruppe (10), mit einem ersten Bauelement (12), einem zweiten Bauelement (16) und einem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20), wobei das erste Bauelement (12) eine elektrische Isolationsschicht (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolationsschicht (14) in einem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12) zerstört ist und das erste Bauelement (12) in dem Kontaktierungsbereich (18) elektrisch leitend mit dem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20) verbunden ist, wobei der elektrisch leitende Kontaktkörper (20) elektrisch leitend mit dem zweiten Bauelement (16) verbunden ist.
Elektronische Baugruppe (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Kontaktkörper (20) in einer Ausnehmung (22) in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12) angeordnet und vorzugsweise mit der Ausnehmung (22) in dem Kontaktierungsbereich (18) des ersten Bauelements (12) verpresst und/oder verschraubt ist.
Elektronische Baugruppe (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20) und dem zweiten Bauelement (16) eine elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung (46) angeordnet ist.
Elektronische Baugruppe (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Kontaktkörper (20) und/oder die elektrisch leitende Ausgleichseinrichtung (46) längenveränderlich und/oder zumindest abschnittsweise elastisch verformbar ausgebildet sind.
Elektronische Baugruppe (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauelement (12) zumindest teilweise aus Aluminium oder Kupfer ausgebildet ist und/oder die elektrische Isolationsschicht (14) als Oxidschicht ausgebildet ist.
Elektronische Baugruppe (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des elektrisch leitenden Kontaktkörpers (20) zumindest abschnittsweise galvanisiert ist.
Elektronische Baugruppe (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauelement (12) und der elektrisch leitende Kontaktkörper (20) eine gemeinsame Kontaktfläche (34) aufweisen, wobei die Kontaktfläche (34) vorzugsweise zumindest abschnittsweise konkav, zylindrisch oder konvex ausgebildet ist.
Elektronische Baugruppe (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem ersten Bauelement (12) und dem elektrisch leitenden Kontaktkörper (20) werkzeuglos und zerstörungsfrei reversibel lösbar ausgebildet ist.