DE102013203273B4

DE102013203273B4 - contact element

Info

Publication number: DE102013203273B4
Application number: DE102013203273.0A
Authority: DE
Inventors: Dietrich von Knorre
Original assignee: S Y Systems Technologies Europe GmbH
Current assignee: Yazaki Systems Technologies GmbH
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: DE102013203273A1

Abstract

Ein Kontaktelement zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit einem Gegenkontakt weist eine Leitschicht und eine Kontaktschicht an der Oberfläche der Leitschicht zur Anlage am Gegenkontakt auf, wobei die Kontaktschicht auf der Leitschicht strukturiert ausgebildet ist.A contact element for producing an electrically conductive connection with a mating contact has a conductive layer and a contact layer on the surface of the conductive layer for contact with the mating contact, wherein the contact layer is structured on the conductive layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kontaktelement zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit einem Gegenkontakt, beispielsweise im Rahmen einer Steckverbindung zwischen einem Stecker und einer Buchse.The invention relates to a contact element. In particular, the invention relates to a contact element for producing an electrically conductive connection with a mating contact, for example in the context of a plug connection between a plug and a socket.

An Bord eines Kraftfahrzeugs wird eine Vielzahl unterschiedlicher Steckverbinder verwendet, um eine lösbare oder unlösbare elektrische Verbindung zwischen Komponenten bereitzustellen. Innerhalb des Steckers und der Buchse befindet sich jeweils ein Kontaktpartner, wobei die Kontaktpartner aneinander in Anlage gebracht werden, wenn der Stecker in die Buchse eingeführt wird. Eine hochwertige elektrische Verbindung zwischen dem Stecker und der Buchse ist für die Funktion elektrischer Komponenten an Bord des Kraftfahrzeugs von größter Bedeutung.Onboard a motor vehicle, a variety of different connectors are used to provide a detachable or non-detachable electrical connection between components. Within the plug and the socket are each a contact partner, the contact partners are brought into contact with each other when the plug is inserted into the socket. A high-quality electrical connection between the plug and the socket is of the utmost importance for the function of electrical components on board the motor vehicle.

Um die elektrische Verbindung gegen Korrosion zu schützen und für einen niedrigen Kontaktwiderstand zu sorgen, kann die Oberfläche eines oder beider Kontaktpartner vergütet werden. Dazu kann eine dünne Schicht eines Edelmetalls, beispielsweise Gold, im Kontaktierungsbereich aufgebracht werden. Um die Materialkosten für die Veredelung niedrig zu halten, ist man bemüht, möglichst nur diejenigen Bereiche der Kontaktpartner zu beschichten, die bei erfolgter Verbindung tatsächlich am jeweils anderen Kontaktpartner anliegen.In order to protect the electrical connection against corrosion and to provide a low contact resistance, the surface of one or both contact partners can be tempered. For this purpose, a thin layer of a noble metal, for example gold, can be applied in the contacting region. In order to keep the material costs for the refining low, it is endeavored to coat as few as possible those areas of the contact partners which are actually present at the respective other contact partner when the connection has been made.

EP 0419069 A2 zeigt ein System zur laserunterstützten Abgrenzung einer Oberflächenbeschichtung. Mittels eines Hologramms wird ein Laserstrahl auf eine zu beschichtenden Oberfläche aufgefächert, um selektiv Teile auf der Oberfläche abzutragen. EP 0419069 A2 shows a system for laser assisted delineation of a surface coating. By means of a hologram, a laser beam is fanned onto a surface to be coated in order to selectively ablate parts on the surface.

JP 2008 210650 A betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer Kupferfläche mit Gold, wobei das Gold aus einer sogenannten Tinte mithilfe eines Lasers auf der Kupferfläche abgeschieden wird. JP 2008 210650 A relates to a method for coating a copper surface with gold, wherein the gold is deposited from a so-called ink by means of a laser on the copper surface.

JP 2010 043346 A betrifft ein weiteres Verfahren zum Ausbilden einer Goldschicht aus einer Goldlösung mittels eines Lasers. JP 2010 043346 A relates to another method of forming a gold layer from a gold solution by means of a laser.

US 4349 583 zeigt ein maskenloses Verfahren zur gleichzeitigen Beschichtung und Ätzung eines Musters auf einer Oberfläche. US 4349 583 shows a maskless method for simultaneous coating and etching of a pattern on a surface.

US 2009 0081386 A1 zeigt ein System und ein Verfahren zum Aufglühen einer Beschichtung auf einer Oberfläche. US 2009 0081386 A1 shows a system and method for annealing a coating on a surface.

DE 10 2011 006 899 A1 schlägt ein Verfahren vor, auf einem elektrischen Kontaktelement zunächst auf mechanische Weise einen Funktionsbereich aufzubringen und dieses anschließend mittels Heizstrahlung mit dem Kontaktelement zu verbinden. DE 10 2011 006 899 A1 proposes a method to first apply a functional area on an electrical contact element in a mechanical manner and then connect this by means of heating radiation with the contact element.

EP 0 455 891 A1 betrifft eine Oberflächengestaltung eines elektrischen Verbindungselements durch konische Vorsprünge, die mittels eines Lasers geformt werden. EP 0 455 891 A1 relates to a surface configuration of an electrical connection element by conical projections, which are formed by means of a laser.

Mit den genannten Möglichkeiten kann eine Beschichtung in einem exakt definierten Bereich auf einer Oberfläche aufgebracht werden. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kontaktelement mit einer Kontaktschicht anzugeben, deren Ausmaß noch weiter als bisher bekannt verringert wird.With the above options, a coating can be applied in a precisely defined area on a surface. It is an object of the invention to provide a contact element with a contact layer, the extent of which is reduced even further than previously known.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.The invention achieves this object by means of the subject matter of the independent claim. Subclaims give preferred embodiments again.

Ein Kontaktelement zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit einem Gegenkontakt weist eine Leitschicht und, zur Anlage am Gegenkontakt, eine Kontaktschicht an der Oberfläche der Leitschicht auf, wobei die Kontaktschicht auf der Leitschicht strukturiert ausgebildet ist.A contact element for producing an electrically conductive connection with a mating contact has a conductive layer and, for contact with the mating contact, a contact layer on the surface of the conductive layer, wherein the contact layer is structured on the conductive layer.

Die strukturierte Leitschicht kann so insgesamt weniger Material erfordern als eine unstrukturierte Schicht. Die Materialkosten für das Kontaktelement können so verringert sein.The structured conductive layer may thus require less material than an unstructured layer. The material costs for the contact element can be reduced.

Die elektrische Qualität des Kontaktelements und seiner Resistenz gegen Korrosion können durch die Strukturierung nur wenig oder gar nicht beeinträchtigt sein.The electrical quality of the contact element and its resistance to corrosion can be affected by the structuring little or not at all.

Die Kontaktschicht kann in Abschnitte unterteilt sein, die voneinander beabstandet sind. Die Struktur der Kontaktschicht kann alternativ durch Aufbringen der einzelnen Abschnitte oder durch Aufbringen einer geschlossenen Oberfläche und anschließendes Entfernen von Gräben zwischen den Abschnitten bewirkt werden. Dadurch kann die Struktur einfach mittels unterschiedlicher bekannter Verfahren aufgebracht werden.The contact layer may be divided into sections spaced from each other. The structure of the contact layer may alternatively be effected by applying the individual sections or by applying a closed surface and then removing trenches between the sections. Thereby, the structure can be easily applied by various known methods.

Bevorzugterweise umfasst die Kontaktschicht ein edleres Material als die Leitschicht. Leitschicht und Kontaktschicht können jeweils Metalle oder Legierungen umfassen, wobei das vorherrschende Metall der Kontaktschicht in chemischem Sinne edler als das vorherrschende Metall der Kontaktschicht sein kann. Insbesondere kann die Kontaktschicht Gold oder eine Goldlegierung umfassen. Die guten Kontakteigenschaften, die leichte Verformbarkeit und die hohe Korrosionsbeständigkeit von Gold können für die Veredelung des Kontaktelements vorteilhaft verwendet werden.Preferably, the contact layer comprises a nobler material than the conductive layer. Conductor layer and contact layer may each comprise metals or alloys, wherein the predominant metal of the contact layer in a chemical sense may be nobler than the predominant metal of the contact layer. In particular, the contact layer may comprise gold or a gold alloy. The good contact properties, the easy deformability and the high corrosion resistance of gold can be advantageously used for the finishing of the contact element.

Benachbarte Abschnitte der Kontaktschicht können bezüglich eines zwischen ihnen liegenden Zwischenraums erhaben sein. Fremdkörper und Schmutzpartikel, die einen Kontakt zwischen der Kontaktschicht und dem Gegenkontakt verschlechtern können, können in dem Zwischenraum aufgenommen werden. Das Kontaktelement kann so eine gewisse Fähigkeit zur Selbstreinigung aufweisen. Insbesondere bei einem häufig zu öffnenden und zu schließenden Kontakt kann der Zwischenraum eine dauerhaft gute Kontaktfähigkeit des Kontaktelements unterstützen. Adjacent portions of the contact layer may be raised with respect to a gap between them. Foreign matter and dirt particles that may degrade contact between the contact layer and the mating contact may be received in the gap. The contact element can thus have a certain ability for self-cleaning. In particular, in the case of a contact which is frequently to be opened and closed, the intermediate space can support a permanently good contact capability of the contact element.

Das Kontaktelement kann dazu eingerichtet sein, zum Herstellen der elektrisch leitfähigen Verbindung am Gegenkontakt entlang geschoben zu werden, wobei Abschnitte der Kontaktschicht einen vorbestimmten Winkel mit der Bewegungsrichtung einschließen. Die Abschnitte können hierbei beispielsweise streifen- oder stabförmig ausgebildet sein, wobei eine Anzahl Abschnitte den gleichen Winkel mit der Bewegungseinrichtung einschließen kann. Schmutzpartikel und Fremdkörper, die zwischen dem Gegenkontakt und dem Kontaktelement zu finden sein können, können an Flanken der Abschnitte zur Seite bewegt werden, während die elektrisch leitfähige Verbindung hergestellt oder geöffnet wird. Der Selbstreinigungseffekt der Kontaktfläche kann so verstärkt sein.The contact element may be adapted to be pushed along the mating contact for producing the electrically conductive connection, wherein portions of the contact layer include a predetermined angle with the direction of movement. The sections may in this case be strip-shaped or rod-shaped, for example, wherein a number of sections may include the same angle with the movement device. Dirt particles and foreign matter that may be found between the mating contact and the contact element may be moved sideways on flanks of the sections while the electrically conductive connection is being made or opened. The self-cleaning effect of the contact surface can be so reinforced.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel ca. 90°. Dabei kann der Selbstreinigungseffekt weniger stark ausgeprägt sein, jedoch kann die Kontaktschicht eine insgesamt kleinere Oberfläche aufweisen, so dass die Materialkosteneinsparungen für die Kontaktschicht weiter verbessert sein können.In a particularly preferred embodiment, the angle is about 90 °. In this case, the self-cleaning effect may be less pronounced, however, the contact layer may have an overall smaller surface, so that the material cost savings for the contact layer can be further improved.

In einer weiteren Ausführungsform schließen erste Abschnitte einen positiven Winkel und zweite Abschnitte einen negativen Winkel mit der Bewegungsrichtung ein, so dass die ersten und zweiten Abschnitte einander gegenseitig überkreuzen. Die Abschnitte können so ein Waffel- oder Kreuzmuster ergeben. Dadurch kann ein guter Kompromiss zwischen der Selbstreinigungsfähigkeit und der Materialeinsparung der Kontaktschicht verwirklicht sein.In another embodiment, first portions include a positive angle and second portions include a negative angle with the direction of travel such that the first and second portions cross each other. The sections can thus give a waffle or criss-cross pattern. Thereby, a good compromise between the self-cleaning ability and the material saving of the contact layer can be realized.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Kontaktschicht zum Eingreifen in eine korrespondierend strukturierte Kontaktschicht des Gegenkontakts eingerichtet. Diese Ausführungsform bietet sich an, wenn das Kontaktelement und der Gegenkontakt ausreichend genau aneinander positioniert werden können. Durch das Eingreifen der Strukturen kann eine wirksame Kontaktoberfläche entscheidend vergrößert sein. Dabei müssen die Abschnitte nicht massiv sein, vielmehr kann die vertikale Form der Abschnitte beispielsweise auf der strukturierten Leitschicht ausgebildet sein, während die Kontaktschicht eine einheitliche Dicke aufweist.In a further embodiment, the contact layer is adapted to engage in a correspondingly structured contact layer of the mating contact. This embodiment is useful when the contact element and the mating contact can be positioned sufficiently accurately together. By engaging the structures, an effective contact surface can be significantly increased. In this case, the sections need not be solid, but rather the vertical shape of the sections may be formed on the structured conductive layer, for example, while the contact layer has a uniform thickness.

In einer weiteren Ausführungsform sind Abschnitte der Kontaktschichten in vertikaler Richtung sphärisch gekrümmt und dazu eingerichtet, seitlich an korrespondierenden sphärisch gekrümmten Abschnitten des Gegenkontakts anzuliegen. Durch die sphärische Ausbildung können sich die Abschnitte gegenseitig jeweils in eine stabile Position drücken. Eine mechanische und elektrische Belastbarkeit der Verbindung kann dadurch vergrößert sein. Insbesondere kann eine Vibrationsfestigkeit der Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontakt verbessert sein.In a further embodiment, portions of the contact layers are spherically curved in the vertical direction and adapted to abut laterally on corresponding spherically curved portions of the mating contact. Due to the spherical design, the sections can each press each other in a stable position. A mechanical and electrical load capacity of the compound can be increased. In particular, a vibration resistance of the connection between the contact element and the mating contact can be improved.

Ein Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem beschriebenen Kontaktelement und einem Gegenkontakt umfasst Schritte des Anlegens des Gegenkontakts an das Kontaktelement und des metallurgischen Verbindens des Gegenkontakts mit dem Kontaktelement mittels eines elektrischen Stromimpulses zwischen dem Gegenkontakt und dem Kontaktelement.A method for producing an electrically conductive connection between the described contact element and a mating contact comprises steps of applying the mating contact to the contact element and the metallurgical connection of the mating contact with the contact element by means of an electrical current pulse between the mating contact and the contact element.

Da die Oberfläche der Kontaktschicht, die an dem Gegenkontakt anliegt, im Vergleich zu einer unstrukturierten Oberfläche kleiner sein kann, kann sich ein vergrößerter Kontaktwiderstand ergeben, der durch den Stromfluss erhitzt wird. Die sich durch die Wärme ausbildende metallurgische Verbindung kann den Übergangswiderstand zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontakt verringern und gegen Korrosion und Vibration unempfindlich machen. Bevorzugterweise wird das metallurgische Verbinden mittels eines Stromimpulses durchgeführt, der stärker ist als ein dauerhaft zulässiger Strom über die Verbindung zwischen dem Gegenkontakt und dem Kontaktelement. Die beiden Kontaktpartner können durch dieses Verfahren miteinander verschweißt werden, wobei ein Öffnen der Verbindung nicht vorgesehen ist.Since the surface of the contact layer, which abuts against the mating contact, can be smaller compared to an unstructured surface, there may be an increased contact resistance, which is heated by the current flow. The metallurgical compound formed by the heat can reduce the contact resistance between the contact element and the mating contact and make it insensitive to corrosion and vibration. Preferably, the metallurgical bonding is performed by means of a current pulse which is stronger than a permanently permissible current across the connection between the mating contact and the contact element. The two contact partners can be welded together by this method, wherein an opening of the connection is not provided.

In einer Ausführungsform legiert der Strom die Kontaktpartner zumindest partiell miteinander, so dass die Legierung härter als das Ausgangsmaterial der Kontaktschicht und des Gegenkontakts ist. Die Erhöhung der Härte kann insbesondere durch Bildung von Mischkristallen beim Abkühlen der erhitzten Kontaktpartner erfolgen.In one embodiment, the current at least partially alloys the contact partners with each other so that the alloy is harder than the starting material of the contact layer and the mating contact. The increase in hardness can be achieved in particular by formation of mixed crystals during cooling of the heated contact partners.

In einer anderen Ausführungsform kann im Bereich von Abschnitten der Kontaktschicht ein Lot angebracht sein, um unter der Wärmeeinwirkung des Stromimpulses statt der Schweißverbindung eine Lötverbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontakt herzustellen. Die Lötverbindung kann unter moderatem Wärmeeinfluss auch wieder lösbar sein. Dadurch ist es nicht nötig, das Kontaktelement oder den Gegenkontakt zu zerstören, um die beiden wieder voneinander zu trennen.In another embodiment, a solder may be attached in the region of portions of the contact layer in order to produce a solder connection between the contact element and the mating contact under the action of heat of the current pulse instead of the welded connection. The solder joint can be solvable again under moderate heat influence. This does not require that Contact element or to destroy the mating contact to separate the two again.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:

1 eine elektrische Verbindung zwischen einem Kontaktelement und einem Gegenkontakt; 1 an electrical connection between a contact element and a mating contact;

2 zwei Ausführungsformen des Kontaktelements von 1 in der Draufsicht; 2 two embodiments of the contact element of 1 in the plan view;

3 drei weitere Ausführungsformen des Kontaktelements von 1 in der Draufsicht; 3 three further embodiments of the contact element of 1 in the plan view;

4 noch eine weitere Ausführungsform des Kontaktelements von 1 in einer seitlichen Schnittansicht, und 4 Yet another embodiment of the contact element of 1 in a side sectional view, and

5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Kontaktelement einer der 1 bis 4 und einem Gegenkontakt
darstellt. 5 a flow diagram of a method for producing an electrical connection between the contact element of the 1 to 4 and a mating contact
represents.

1 zeigt eine elektrische Verbindung 100 zwischen einem Kontaktelement 105 und einem Gegenkontakt 110. Das Kontaktelement 105 umfasst eine Leitschicht 115 und eine Kontaktschicht 120 zur Anlage am Gegenkontakt 110. Das Kontaktelement 105 und der Gegenkontakt 110 werden im Folgenden jeweils auch als Kontaktpartner bezeichnet. 1 shows an electrical connection 100 between a contact element 105 and a mating contact 110 , The contact element 105 includes a conductive layer 115 and a contact layer 120 for contact with the mating contact 110 , The contact element 105 and the mating contact 110 are also referred to below as contact partners.

In der dargestellten Ausführungsform ist das Kontaktelement 105 flach und der Gegenkontakt 110 umfasst ein federartiges Element, das auf die Oberfläche des Kontaktelements 105 bzw. der Kontaktschicht 120 aufgedrückt wird. Die Ausführungsform von 1 ist stellvertretend für eine beliebige Art von Kontaktbildung zu verstehen, insbesondere innerhalb eines Stecker-Buchsen-Systems. Es können insbesondere solche Stecker bzw. Buchsen verwendet werden, die zum Einsatz an Bord eines Kraftfahrzeugs eingerichtet sind. Innerhalb dieser Stecker bzw. Buchsen finden sich üblicherweise Kontaktmesser, Kontaktstifte oder Kontaktzungen, die einen elektrischen Kontakt mit korrespondierenden Buchsen, Rohren, Federn oder Klemmen herstellen. Diese Elemente sind in der Darstellung von 1 durch das Kontaktelement 105 und den Gegenkontakt 110 repräsentiert. In jedem Fall ist in einem Bereich, in dem der mechanische Kontakt zwischen dem Gegenkontakt 110 und dem Kontaktelement 105 erfolgt, eine Kontaktschicht 120 vorgesehen.In the illustrated embodiment, the contact element 105 flat and the mating contact 110 includes a spring-like element that faces the surface of the contact element 105 or the contact layer 120 is pressed. The embodiment of 1 is to be understood as representative of any type of contact formation, in particular within a plug-socket system. In particular, such plugs or sockets can be used, which are set up for use on board a motor vehicle. Within these plugs or sockets are usually contact blades, pins or reeds that make electrical contact with corresponding sockets, pipes, springs or terminals. These elements are in the representation of 1 through the contact element 105 and the mating contact 110 represents. In any case, in an area where the mechanical contact between the mating contact 110 and the contact element 105 takes place, a contact layer 120 intended.

Die Kontaktschicht 120 ist auf die Leitschicht 115 aufgebracht, die ihrerseits üblicherweise aus einem preiswerten und gut leitfähigen Metall wie Kupfer besteht. Die Kontaktschicht 120 ist hingegen aus einem edleren Metall als die Leitschicht 115 gebildet. Die Kontaktschicht 120 weist eine erhöhte Leitfähigkeit und vorzugsweise eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Die Kontaktschicht 120 kann insbesondere aus Gold oder einer Goldlegierung bestehen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Kontaktschicht 120 auf der Leitschicht 115 angebracht; in anderen Ausführungsformen kann die Kontaktschicht 120 jedoch auch am Gegenkontakt 110 angebracht sein oder es können zwei Kontaktschichten 120 vorgesehen sein, von denen die eine an der Leitschicht 115 und die andere am Gegenkontakt 110 angebracht ist. Die Leitschicht 120 kann beispielsweise mittels Elektrolyse, durch Aufdampfen, Sputtern oder eines anderen bekannten Beschichtungsprozesses aufgebracht sein.The contact layer 120 is on the conductive layer 115 applied, which in turn usually consists of a cheap and good conductive metal such as copper. The contact layer 120 is, on the other hand, made of a nobler metal than the conductive layer 115 educated. The contact layer 120 has an increased conductivity and preferably a high corrosion resistance. The contact layer 120 may in particular consist of gold or a gold alloy. In the illustrated embodiment, the contact layer 120 on the conductive layer 115 appropriate; in other embodiments, the contact layer 120 but also on the mating contact 110 be attached or there may be two contact layers 120 be provided, one of which is at the conductive layer 115 and the other on the mating contact 110 is appropriate. The conductive layer 120 may be applied, for example, by electrolysis, by vapor deposition, sputtering or other known coating process.

2 zeigt zwei Ausführungsformen des Kontaktelements 105 von 1 in der Draufsicht, wobei der Gegenkontakt 110 nicht dargestellt ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass der Gegenkontakt 110 und das Kontaktelement 105 während des Herstellens der elektrischen Verbindung 100 aneinander entlang bewegt werden, um in eine Position zu gelangen, in der sie aneinander anliegen. Eine Bewegungsrichtung 205 zeigt eine relative Bewegung des Gegenkontakts 110 bezüglich der dargestellten Kontaktelemente 105 an. Am Ende dieser Bewegung besteht üblicherweise eine senkrecht zu Oberflächen der Kontaktpartner wirkende Kraft, die sie aneinander hält. 2 shows two embodiments of the contact element 105 from 1 in the plan view, wherein the mating contact 110 not shown. In the present embodiment, it is assumed that the mating contact 110 and the contact element 105 during the manufacture of the electrical connection 100 be moved along each other to get into a position in which they abut each other. A direction of movement 205 shows a relative movement of the mating contact 110 with respect to the illustrated contact elements 105 at. At the end of this movement, there is usually a force acting perpendicular to surfaces of the contact partners which holds them together.

Beispielhaft wird ferner davon ausgegangen, dass ein erster Bereich 210 und ein zweiter Bereich 215 auf der Oberfläche der Leitschicht 115 vorgesehen sind, auf denen jeweils ein Gegenkontakt 110 zu liegen kommt, um den elektrischen Kontakt zum Kontaktelement 105 herzustellen. In anderen Ausführungsformen können auch mehr oder weniger Bereiche 210, 215 verwendet werden, um den elektrischen Kontakt herzustellen.By way of example, it is further assumed that a first range 210 and a second area 215 on the surface of the conductive layer 115 are provided, on each of which a mating contact 110 comes to rest, to the electrical contact to the contact element 105 manufacture. In other embodiments, more or less regions may also be involved 210 . 215 used to make the electrical contact.

Die Leitschicht 115, die in den Bereichen 210 und 215 vorgesehen ist, weist eine Struktur auf. Bei der links dargestellten Ausführungsform ist die Struktur grafisch ausschnittsweise vergrößert. In dieser Ausführungsform umfasst die Struktur eine Anzahl kreisförmiger Abschnitte 220, die regelmäßig angeordnet und dicht gepackt sind. In der rechts dargestellten Ausführungsform sind die Abschnitte 220 in jedem Bereich 210, 215 deutlich größer und jeweils entlang zweier paralleler Spuren angeordnet, die parallel zur Bewegungsrichtung 205 verlaufen. Dabei überlappen sich Abschnitte 220 der unterschiedlichen Spuren in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung 205.The conductive layer 115 in the fields 210 and 215 is provided has a structure. In the embodiment shown on the left, the structure is enlarged graphically in sections. In this embodiment, the structure comprises a number of circular sections 220 which are regularly arranged and densely packed. In the embodiment shown on the right, the sections are 220 in every sector 210 . 215 significantly larger and each arranged along two parallel tracks, which are parallel to the direction of movement 205 run. In this case, sections overlap 220 the different tracks in a direction perpendicular to the direction of movement 205 ,

In weiteren Ausführungsformen kann die Kontaktschicht 120 auch auf andere Weise strukturiert sein. Insbesondere können die Abschnitte 220 auch dreieckig, quadratisch oder rechteckig sein oder die Form eines regelmäßigen oder unregelmäßigen Polyeders einnehmen. Außerdem können die Abschnitte 220 regelmäßig oder unregelmäßig zueinander ausgerichtet sein.In further embodiments, the contact layer 120 be structured in a different way. In particular, the sections 220 also be triangular, square or rectangular or take the form of a regular or irregular polyhedron. In addition, the sections 220 regularly or irregularly aligned.

3 zeigt drei weitere Ausführungsformen des Kontaktelements 105 von 1, jeweils in der Draufsicht. Hier sind die Abschnitte 220 jeweils strich- bzw. stabförmig ausgeprägt, wobei zwischen benachbarten Abschnitten 220 jeweils ein Zwischenraum 305 vorgesehen ist. In jedem Bereich 210, 215 ist jeweils eine Anzahl paralleler Abschnitte 220 vorgesehen, die entlang der Bewegungsrichtung 205 in einer Reihe liegen. 3 shows three further embodiments of the contact element 105 from 1 , each in the plan view. Here are the sections 220 respectively bar-shaped or rod-shaped, wherein between adjacent sections 220 one space each 305 is provided. In every sector 210 . 215 each is a number of parallel sections 220 provided along the direction of movement 205 lie in a row.

In der links dargestellten Ausführungsform schließen die Abschnitte 220 mit der Bewegungsrichtung 205 einen Winkel 310 von ca. 90° ein. Dadurch kann der Materialverbrauch zur Erstellung der Kontaktschicht 120 besonders stark vermindert sein.In the embodiment shown on the left, the sections close 220 with the direction of movement 205 an angle 310 of about 90 °. As a result, the material consumption for creating the contact layer 120 be particularly greatly reduced.

In der mittig dargestellten Ausführungsform schließen die Abschnitte 220 des ersten Bereichs 210 einen Winkel 310 mit der Bewegungsrichtung 205 ein, der das entgegengesetzte Vorzeichen zu einem Winkel 310 hat, den die Abschnitte 220 des zweiten Bereichs 215 mit der Bewegungsrichtung 205 einschließen. In der Darstellung von 3 laufen die Abschnitte 220, von oben nach unten betrachtet, auseinander; in anderen Ausführungsformen können die Vorzeichen der Winkel 310 auch jeweils umgekehrt sein, so dass die Abschnitte 220 von unten nach oben betrachtet auseinander laufen.In the embodiment shown in the middle, the sections close 220 of the first area 210 an angle 310 with the direction of movement 205 one, the opposite sign to an angle 310 has the sections 220 of the second area 215 with the direction of movement 205 lock in. In the presentation of 3 run the sections 220 , viewed from top to bottom, apart; in other embodiments, the signs of the angles 310 also be reversed, so the sections 220 run apart from bottom to top.

In der rechts dargestellten Ausführungsform sind beide Varianten der mittleren Ausführungsform miteinander vereint. In jedem der Bereiche 210, 215 laufen erste Abschnitte 220 von links oben nach rechts unten und zweite Abschnitte 220 von rechts oben nach links unten. Dadurch entsteht ein kreuzförmiges oder waffelartiges Muster der Abschnitte 220 in den Bereichen 210 und 215. Abstände und Längen benachbarter erster bzw. Abschnitte 220 können variiert werden, um eine zweifache, dreifache oder mehrfache Überkreuzung zu erzielen.In the embodiment shown on the right, both variants of the middle embodiment are combined. In each of the areas 210 . 215 run first sections 220 from top left to bottom right and second sections 220 from top right to bottom left. This creates a cruciform or waffle-like pattern of the sections 220 in the fields of 210 and 215 , Distances and lengths of adjacent first or sections 220 can be varied to achieve a double, triple or multiple crossover.

In den in 3 dargestellten Ausführungsformen liegen zwischen benachbarten Abschnitten 220 der Kontaktschicht 120 jeweils Zwischenräume 305, wobei die Abschnitte 220 gegenüber den Zwischenräumen 305 erhaben sein können. Dadurch können Fremdkörper, die die Anlage der Kontaktschicht 120 am Gegenkontakt 110 beeinträchtigen oder verhindern können, beim Verschieben der Kontaktpartner im Rahmen des Herstellens des Kontakts in die Zwischenräume 305 gedrängt werden, wo sie der Kontaktierung nicht im Wege stehen. Die Fremdkörper können etwa Partikel wie Staub oder Kontaktabrieb, Flüssigkeiten wie Wasser oder Fett oder eine Kombination davon umfassen. In den Ausführungsformen, bei denen der Winkel 310 zwischen den Erstreckungsrichtungen der Abschnitte 220 mit der Bewegungsrichtung kleiner als 90° ist, können die Verunreinigungen auch an den Kanten der Abschnitte 220 zur Seite geführt werden, wenn die Kontaktpartner gegeneinander verschoben werden.In the in 3 Embodiments shown lie between adjacent sections 220 the contact layer 120 each intermediate spaces 305 , where the sections 220 opposite the spaces 305 can be sublime. This can cause foreign bodies, which are the contact layer 120 on the mating contact 110 affect or prevent when moving the contact partners in the context of making the contact in the interstices 305 be pushed where they do not stand in the way of contacting. The foreign bodies may include particles such as dust or contact wear, liquids such as water or fat, or a combination thereof. In the embodiments where the angle 310 between the directions of extension of the sections 220 With the direction of movement being less than 90 °, the contaminants may also be at the edges of the sections 220 be led to the page, if the contact partners are shifted against each other.

4 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Kontaktelements 105 von 1 in einer seitlichen Schnittansicht. In den Ausführungsformen der 2 und 3 wurde davon ausgegangen wurde, dass der Gegenkontakt 110 in lateraler Richtung am Kontaktelement 105 entlang bewegt wird, bevor er in einer Lage zur Ruhe kommt, in der er die Kontaktschicht 120 in den Bereichen 210 und 215 kontaktiert. In der in 4 dargestellten Ausführungsform ist es stattdessen bevorzugt, eine Annäherung des Gegenkontakts 110 an das Kontaktelement 105 in einer Richtung etwa senkrecht zur Oberfläche zu verwenden. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist der Gegenkontakt 110 wie das Kontaktelement 105 flach ausgebildet und weist eine Kontaktschicht 120 auf, deren Struktur zur Struktur der Kontaktschicht 120 des Kontaktelements 105 korrespondiert. 4 shows yet another embodiment of the contact element 105 from 1 in a side sectional view. In the embodiments of the 2 and 3 it was assumed that the counter-contact 110 in the lateral direction on the contact element 105 is moved along before he settles in a position where he is the contact layer 120 in the fields of 210 and 215 contacted. In the in 4 instead, it is preferred to approximate the mating contact 110 to the contact element 105 to use in a direction approximately perpendicular to the surface. In the illustrated preferred embodiment, the mating contact 110 as the contact element 105 formed flat and has a contact layer 120 whose structure is the structure of the contact layer 120 of the contact element 105 corresponds.

Die Annäherung des Gegenkontakts 110 und des Kontaktelements 105 aneinander in vertikaler Richtung ist insbesondere dann gegenüber einer Verschiebung zu bevorzugen, wenn die Kontaktschichten 120 in vertikaler Richtung eine definierte Form aufweisen, die durch eine Reibung während der lateralen Bewegung beschädigt werden könnte. In der Darstellung von 4 liegen die Kontaktschichten 120 jeweils auf sphärisch gekrümmten Abschnitten. Die Krümmung der Abschnitte wird vorzugsweise mittels eines anderen Materials als dem der Kontaktschicht 120 hergestellt, um den Materialverbrauch dieses Materials gering zu halten. Stattdessen können die sphärischen Krümmungen beispielsweise an der Leitschicht 115 ausgebildet sein, während die Kontaktschicht 120 gleichmäßige Dicke aufweist. Es kann auch eine Zwischenschicht zur Bildung der Krümmungen verwendet werden.The approach of the mating contact 110 and the contact element 105 to each other in the vertical direction is particularly preferable to a shift, when the contact layers 120 in the vertical direction have a defined shape that could be damaged by friction during the lateral movement. In the presentation of 4 lie the contact layers 120 each on spherically curved sections. The curvature of the sections is preferably by means of a different material than the contact layer 120 manufactured to keep the material consumption of this material low. Instead, the spherical curvatures may be at the conductive layer, for example 115 be formed while the contact layer 120 having uniform thickness. An intermediate layer can also be used to form the bends.

Die sphärisch gekrümmten Abschnitte der Kontaktschichten 120 können so ausgebildet sein, dass die Abschnitte einander seitlich berühren. Die Lage der sphärischen Abschnitte der beiden Kontaktpartner zueinander kann dadurch verbessert definiert sein und eine nutzbare Kontaktoberfläche der beiden Kontaktschichten 120 kann vergrößert sein.The spherically curved sections of the contact layers 120 may be formed so that the sections touch each other laterally. The position of the spherical sections of the two contact partners to one another can be defined thereby improved and a usable contact surface of the two contact layers 120 can be enlarged.

5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung 100 zwischen dem Kontaktelement 105 einer der 1 bis 4 und einem Gegenkontakt 110. Dabei wird insbesondere vorausgesetzt, dass wenigstens einer der Kontaktpartner im gegenseitigen Anlagebereich eine strukturierte Kontaktschicht 120 trägt, wie sie oben mit Bezug auf die 1 bis 4 genauer beschrieben ist. 5 shows a flowchart of a method 500 for making an electrical connection 100 between the contact element 105 one of 1 to 4 and a mating contact 110 , In particular, it is assumed that at least one of the contact partners in the mutual contact area has a structured contact layer 120 wears as above with respect to the 1 to 4 is described in more detail.

Das Verfahren 500 beginnt in einem der Schritte 505 oder 510. Im Schritt 505 werden die Kontaktpartner 105 und 110 aufeinander aufgeschoben, wie oben mit Bezug auf die 2 und 3 erläutert wurde. Im alternativen Schritt 510 werden die Kontaktpartner 105 und 110 in ungefähr vertikaler Richtung aneinander angelegt, wie oben mit Bezug auf 4 genauer erläutert wurde. Es ist zu beachten, dass die in den 2 bis 4 gezeigten Ausführungsformen grundsätzlich für beide Schritte 505 oder 510 in Betracht kommen.The procedure 500 starts in one of the steps 505 or 510 , In step 505 become the contact partners 105 and 110 pushed together as above with respect to the 2 and 3 was explained. In the alternative step 510 become the contact partners 105 and 110 in an approximately vertical direction as described above with respect to 4 has been explained in more detail. It should be noted that in the 2 to 4 shown embodiments in principle for both steps 505 or 510 be considered.

In einem Schritt 515 ist die Anlage zwischen dem Kontaktelement 105 und dem Gegenkontakt 110 hergestellt. In einem anschließenden Schritt 520 werden das Kontaktelement 105 und der Gegenkontakt 110 mit Anschlüssen einer Stromquelle verbunden und in einem nachfolgenden Schritt 525 wird ein Stromimpuls durch die Anschlüsse bewirkt. Dabei wird bevorzugt ein Strom verwendet, dessen Stärke oberhalb einer Stromstärke liegt, für die die elektrische Verbindung 100 vorgesehen ist. Ist beispielsweise eine Belastbarkeit der elektrischen Verbindung 100 von einem Ampère (1 A) vorgesehen, so kann der Stromimpuls im Schritt 525 ca. 5 bis 10 A oder mehr betragen. Der Stromimpuls ist so gewählt, dass sich Teile der Kontaktschicht 120 ausreichend erwärmen, um eine metallurgische Verbindung zwischen der Kontaktschicht 120 und dem Gegenkontakt 110 zu bewirken.In one step 515 is the plant between the contact element 105 and the mating contact 110 produced. In a subsequent step 520 become the contact element 105 and the mating contact 110 connected to terminals of a power source and in a subsequent step 525 a current pulse is caused by the terminals. In this case, a current is preferably used whose strength is above a current strength for which the electrical connection 100 is provided. If, for example, a load capacity of the electrical connection 100 of one amp (1 A), so the current pulse in step 525 about 5 to 10 A or more. The current pulse is chosen so that parts of the contact layer 120 Heat sufficiently to form a metallurgical bond between the contact layer 120 and the mating contact 110 to effect.

In einer ersten Variante können die erreichten Temperaturen so hoch sein, dass die Kontaktschicht 120 teilweise aufschmilzt und mit dem Gegenkontakt 110 eine Schweißverbindung eingeht. Dabei können Teile des Abschnitts 220 und des Gegenkontakts 110 miteinander verschmelzen und eine Legierung eingehen. Einer der Kontaktpartner kann zur Verbesserung der Legierungseigenschaften ein Metall wie Nickel oder ein Erdalkalimetall wie Beryllium umfassen.In a first variant, the temperatures reached can be so high that the contact layer 120 partially melts and with the mating contact 110 a welded connection is received. It can be parts of the section 220 and the mating contact 110 merge together and form an alloy. One of the contact partners may include a metal such as nickel or an alkaline earth metal such as beryllium to improve the alloy properties.

In einer anderen Ausführungsform kann beispielsweise in einem Zwischenraum 305 zwischen benachbarten Abschnitten 220 der Kontaktschicht 120 ein Lot vorgesehen sein, das durch die Wärme der Kontaktschicht 120 aufschmilzt und eine Lötverbindung mit dem Gegenkontakt 110 bildet. Als Lot wird bevorzugterweise ein Weichlot, insbesondere auf Basis von Zinn, verwendet. Bei dem Lot handelt es sich bevorzugterweise um Weichlot, das bei Temperaturen im Bereich von ca. 180–220° schmilzt. Es kann jedoch auch ein Hartlot verwendet werden, das erst bei wesentlich höheren Temperaturen von ca. 600–800°C schmilzt.In another embodiment, for example, in a gap 305 between adjacent sections 220 the contact layer 120 a solder be provided by the heat of the contact layer 120 melts and a solder joint with the mating contact 110 forms. The solder used is preferably a soft solder, in particular based on tin. The solder is preferably soft solder, which melts at temperatures in the range of about 180-220 °. However, it is also possible to use a brazing alloy which melts only at considerably higher temperatures of about 600-800 ° C.

In einem abschließenden Schritt 530 wird die elektrische Verbindung 100 abgekühlt. Das Abkühlen kann passiv durch Ruhen erfolgen oder aktiv, indem die Verbindung 110 einem Kühlmittel wie einem Luftstrom oder einer Kühlflüssigkeit ausgesetzt wird. Insbesondere bei der erstgenannten Variante des Verschweißens des Kontaktelements 105 mit dem Gegenkontakt 110 sind die Eigenschaften der metallurgischen Verbindung der beiden Kontaktpartner vom Abkühlvorgang abhängig. Beim Abkühlen bilden sich üblicherweise metallische Mischkristalle, die eine größere Härte und Zugfestigkeit, jedoch eine geringere Schmelztemperatur als die beiden Metalle des Kontaktelements 105 und des Gegenkontakts 110 auf aufweisen. Erfolgt der Abkühlvorgang schnell, so können die Mischkristalle spröde sein. Durch ein Kontrollieren des Abkühlvorgangs oder ggf. ein erneutes, weniger starkes Erwärmen kann die Härte der geschweißten Verbindung 100 nachträglich noch reduziert werden.In a final step 530 becomes the electrical connection 100 cooled. Cooling can be done passively by resting or actively adding the compound 110 a coolant such as an air stream or a cooling liquid is exposed. In particular, in the first-mentioned variant of the welding of the contact element 105 with the mating contact 110 the properties of the metallurgical connection of the two contact partners are dependent on the cooling process. On cooling, metallic mixed crystals usually form, which have a higher hardness and tensile strength but a lower melting temperature than the two metals of the contact element 105 and the mating contact 110 on. If the cooling process is rapid, the mixed crystals may be brittle. By controlling the cooling process or possibly a renewed, less intense heating, the hardness of the welded connection 100 be reduced later.

Danach ist das Verfahren 500 beendet und die elektrische Verbindung 100 ist dauerhaft hergestellt. Die elektrische Verbindung 100 als Verfahrensprodukt des Verfahrens 500 kann insbesondere temperaturbeständig, vibrationsfest und korrosionsbeständig sein.After that is the procedure 500 finished and the electrical connection 100 is made permanently. The electrical connection 100 as a process product of the process 500 In particular, it can be temperature-resistant, vibration-resistant and corrosion-resistant.

Claims

Contact element ( 100 ) for producing an electrically conductive compound ( 100 ) with a mating contact ( 110 ), wherein the contact element ( 100 ) Comprises: - a conductive layer ( 115 ); A contact layer ( 120 ) on the surface of the conductive layer ( 115 ), for contact with the mating contact ( 110 ); - wherein the contact layer ( 120 ) on the conductive layer ( 115 ) is structured; - by the contact layer ( 120 ) into sections ( 220 ) which are spaced apart from each other; - where adjacent sections ( 220 ) of the contact layer ( 120 ) with respect to a gap between them ( 305 ) are sublime; - wherein the contact element ( 100 ) is arranged to produce the electrically conductive connection ( 100 ) on the mating contact ( 110 ) To be pushed along, characterized in that - segments ( 220 ) of the contact layer ( 120 ) a predetermined angle ( 310 ) with the direction of movement ( 205 ) lock in.

Contact element ( 100 ) according to claim 1, wherein the contact layer ( 120 ) a nobler material than the conductive layer ( 115 ).

Contact element ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the contact element ( 100 ) is arranged to produce the electrically conductive connection ( 100 ) on the mating contact ( 110 ) and sections ( 220 ) of the contact layer ( 120 ) a predetermined angle ( 310 ) with the direction of movement ( 205 ) lock in.

Contact element ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the angle ( 310 ) is about 90 °.

Contact element ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein first sections ( 220 ) a positive angle ( 310 ) and second sections ( 220 ) a negative angle ( 310 ) with the direction of movement ( 305 ), so that the first and second sections ( 220 ) cross each other.

Contact element ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the contact layer ( 120 ) for engaging in a correspondingly structured contact layer ( 120 ) of the mating contact ( 110 ) is set up.

Contact element ( 100 ) according to claim 6, wherein sections ( 220 ) of the contact layers ( 120 ) are spherically curved in the vertical direction and are arranged to be laterally connected to corresponding spherically curved sections ( 220 ) of the mating contact ( 110 ).