專利名稱：焊接連接元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的焊接連接元件用于焊接到易碎基板上，特別是焊接到裝有導電結構的玻璃板 上，并且必須允許在一方面是玻璃而另一方面是焊接金屬的不同熱膨脹性質之間進行補
背景技術：
DE 9013380U1公開了一種用于可加熱的汽車擋風玻璃的電流連接元件，該元件基 本上由彈性編織電纜和焊腳構成，焊腳由銅片制成并與該元件固定連接。在優(yōu)選的實施例 中，所述焊腳被設有兩個分離的焊接表面以及延伸在其間的彎曲的橋接部分。該橋接部分 的彎曲通過彈性變形能力來補償能夠在自身的焊接過程期間和可加熱的汽車擋風玻璃運 行期間由于玻璃和金屬板部分的熱膨脹不同而累積的應力。公知地，這種類型的電流連接元件可以被設置為不僅具有安全焊接上的線路部 分，而且還具有用于可分離接線的插入式接線柱或按鈕。DE 10046489C1公開了一種可焊接的電連接元件，其中利用要被焊接的連接表面 的插入段來固定焊接的沉積物。該插入段可以被設置作為多齒的卷邊部分。但是，這篇文 獻既沒有研究針對不同的熱膨脹的補償方面的內容，也沒有研究將卷邊部分的齒用作接線 腳方面的內容。在一定程度上，常規(guī)焊接過程通過選擇(含鉛的)軟焊接金屬合金來額外地補償 機械應力，軟焊接金屬合金在板表面或加在這一面上的導電結構以及焊接上的金屬部件之 間被設置為不同厚度的層。即使在固態(tài)時，這些焊料也仍然是相對較軟或可延展的，并且能 夠通過蠕變來緩沖或補償機械應力。至于在需要用到不含鉛焊料時，盡管其本身也是很容易焊接的，但是可延展性要 差得多，在上述的連接情況下就會有更大的累積內部應力的危險，一旦焊接連接已被建立， 如果所述連接被設置為使用常規(guī)的焊接連接元件并且所述元件的能力不足以壓制或補償 應力，那么這種應力的累積可能就會導致廢品的增加。盡管加熱預應力玻璃板在這方面較不敏感，但是在由非預應力玻璃板構成的復合 玻璃板中，特別是在單塊玻璃板還是由相對薄的玻璃制成的時候，還是會發(fā)生損傷。在現(xiàn)代 復合玻璃加工中主要使用厚度小于2mm的單塊玻璃板，目的是為了降低玻璃板成品的總重 量，并且當然也是為了減小其總厚度。通常，都預裝了汽車擋風玻璃的連接元件，以用于在擋風玻璃一旦被插入車身內 的對應開口之后無需使用工具即可直接連接，也就是說，擋風玻璃的制造商必須將所有的 具有(從扁平導線到圓形電纜的)截面過渡和插頭的連接元件集成到復合玻璃板內。這些連接元件相對都比較昂貴。因此可能會發(fā)生不希望有的額外價值損失，如果 是在復合玻璃板最終加工好之后，那么不僅是玻璃板本身，而且以不能重復使用的方式與 其連接的連接元件也都必須要被棄用。
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從微電子學中已知可以利用大量的焊腳使部件(記憶模塊、微芯片)與相關的印 刷電路板電接觸。但是，其關注的是各種電子終端的最優(yōu)固定接觸，而對于這些單極性連接 的焊接區(qū)域內的各種熱膨脹差異的補償并沒有在這些已知模塊中出現(xiàn)。不考慮這一點的 話，在這些連接中就不能傳導大電流，但是在要討論的應用中，例如在可加熱的汽車擋風玻 璃中，在車載電壓大約是從12V到14V的直流電壓時，可能要有超過200A的電流流過。

發(fā)明內容
本發(fā)明基于的目標是提供焊接連接元件，在簡單且便宜的實施例中利用該焊接連 接元件能夠充分地將由于就地也就是在玻璃板表面上的焊接產(chǎn)生的應力而造成的玻璃板 表面的負荷增加最小化。另外，還有一個目標是需要通過不含鉛但是仍然可以提供連接的 常用有價值特性的焊接材料將連接器連接至基板。根據(jù)本發(fā)明，通過權利要求1中的特征即可實現(xiàn)該目標。從屬權利要求中的特征 公開了本發(fā)明有利的實施例。將焊接表面作為整體更多地分解為多個小接觸表面，具有到焊接連接元件主體的 機械強度相對較弱的單獨連接，以允許不僅僅是沿一個主要方向補償應力，而且可以在焊 接接觸的全部區(qū)域(也就是在窗玻璃板表面上的主要應用區(qū)域)內二維地補償。但是，與 此同時，其程度取決于被焊接的連接的標稱電流的大量連接或焊腳確保了不會發(fā)生局部過 熱。這些焊接可以根據(jù)需要只具有尖端或其他形式的小焊接表面。在此情況下尤為關鍵的 是可用于每一個焊腳的焊料數(shù)量以及每一個單獨的焊腳周圍的空間狀態(tài)。大量焊腳的均勻 分布在這方面并不是非常重要。根據(jù)主體的結構(材料、尺寸、厚度)，主體自身也可以為了補償應力而設有可變 形部分。例如，可以在金屬板主體內成形有切口，在有應力的情況下切口能夠膨脹或再次收縮。用本身已知的方式，主體可以構成和/或包括任意形式的連接元件。經(jīng)?？梢耘c 一部分撓性線相結合。用本身已知的方式，這種類型的撓性線部分可以被固定連接例如焊 接至主體，而其自由端則被設有插頭。但是，也可以將焊接連接元件制成為具有適合用于直 接安裝(連接、焊接、粘合)電氣或電子部件例如用于天線連接的扼流線圈的主體。主體、連接部分和焊腳可以被設置為單件式或(組裝的)多件式。在實施例為多 件式的情況下，主體和焊腳可以由不同的材料制成。而且，如果主體不必提供自由連接表面 的話，那么主體可以被套有絕緣材料。由于這種類型的焊接連接元件是批量生產(chǎn)的部件，因此成本有效地生產(chǎn)它們的能 力就特別重要。在這方面，由可穿孔和可彎曲/可折疊的金屬板材制成的單件式變型就顯 得特別有利。但是，對于比較少量和/或特定的情況，根據(jù)具體的使用要求也完全可以想到 更加復雜的變形。具體地，以下的實施例是可行的卷邊的圓形編織電纜適合電流流過的圓形編 織電纜以及具有焊接沉積物的卷邊連接器，已知本身都能夠被自動加工。與常規(guī)連接相比， 連接區(qū)域被縮小至<=15mm2。焊接數(shù)量必須以這樣的方式進行調節(jié)在焊接期間(以成熟 的方式)連續(xù)不斷地生成焊接圓角。焊接連接元件的圓化已知實施例通常是以有角度的方式彎曲。這也會在焊接接縫處產(chǎn)生強烈應力的傳送點。焊接連接元件圓化的連續(xù)形狀允許連接材料中有更大的撓性 并更寬泛地確定應力傳輸限制。在此情況下，連接到玻璃的實際接觸點應該被最小化?？?體目標是<=15mm2。在此情況下也應該能夠確保焊接圓角的連續(xù)和充足的路線。焊接連接元件主體內的切口 與已知的剛性、單件式橋接引腳不同，主體被切口 (鋸開、沖壓)以將橋接引腳分離為兩部分，隨后通過扁平編織電纜將這兩部分連接在一 起。在此情況下單個焊接區(qū)域也應該<=15mm2。焊接圓角的路線應該是連續(xù)的。更薄的材料常規(guī)的焊接觸腳使用的材料厚度為0.8mm，這對于很多形式的插入 式連接都是標準。如果使用的材料厚度被減半，或者材料厚度被減少為三分之一，并用于插 入式連接，那么材料要被折疊為標準厚度，有關區(qū)域內的連接剛性以及由此產(chǎn)生的應力都 會被降低。根據(jù)本發(fā)明的焊腳的材料厚度在0. Olmm到0. 4mm之間。塑性材料殼體內的串聯(lián)連接為了傳輸信號，已有連接將多個單獨的觸點以彼此 固定的空間位置關系設置在塑性材料殼體內并由此允許以單次操作來完成焊接(感應焊 接)。但是，這些單獨的連接也可以串聯(lián)或并聯(lián)地“懸掛”在單根提供電流的編織電纜上并 通過多個觸點確保足夠的電流傳輸。與此同時，大量的這些單獨的連接不會構成剛性結構 (僅通過電纜連接，如果合適的話還有塑性材料殼體)，并且因此而降低了施加的應力。同 樣，單個焊接區(qū)域應該<=15mm2。焊接圓角的路線應該是連續(xù)的。


本發(fā)明所涉及主題的更多細節(jié)和優(yōu)點將根據(jù)多個示范性實施例的附圖及其以下 對其的深入說明而得以體現(xiàn)。在以并非嚴格按比例繪制的簡化附圖中圖1示出了焊接連接元件的第一實施例相對于彼此轉過90°的兩幅視圖，焊接連 接元件具有多個帶有尖端的焊腳和在主體上側面上的連接表面；圖2示出了焊接連接元件的第二實施例相對于彼此轉過90°的兩幅視圖，焊接連 接元件以類似于圖1中的方式設置并具有多個焊腳，焊腳具有附加的焊料表面；圖3示出了焊接連接元件的第三實施例的兩幅附加視圖，為了說明的目的而將每 一幅轉過90°，焊接連接元件具有從金屬板主體釋放出的插入式接線柱；圖4示出了焊接連接元件的第四實施例，其主體被設有用于補償應力的切口 ；圖5示出了第五實施例作為對圖4的變形，其中切口被成形在插入式接線柱之 間；圖6示出了焊接連接元件的第六實施例，其焊腳被設置為具有尖端的銷；以及圖7示出了焊接連接元件的第七實施例，其形式為單件式、弧形或折疊的金屬板 部件，具有四個焊腳。
具體實施例方式根據(jù)圖1，焊接連接元件1包括主體2和位于矩形主體2的縱向兩側的多個焊腳 3。在主體2的上側用陰影表示的遠離焊腳的區(qū)域是連接表面4，可以用于所有可能的連接 選擇，包括直接連接電氣和/或電子功能元件(未示出)。應該注意的是在此情況下以及在進一步的實施例中，沒有提供單獨意義上的連接
5部分，而是焊腳自身就足夠小和有彈性，并且因此它們自己就能夠構成主體和實際焊接點 之間的彈性連接部分。焊腳在所有方向上都有彈性也是很重要的，以使本發(fā)明試圖達到的 至少二維補償應力的目的得到滿足。如果焊腳自身沿豎直方向(也就是垂直于要將焊接連 接元件焊接于此的基板表面)也有彈性，那么可能是特別有利的。也就是說，即使在通過按 壓焊接連接元件進行焊接之前，也允許將基板的固有彎曲(例如弧形的汽車擋風玻璃)用 于有限程度地補償能夠與基板表面形成接觸的所有焊腳或其尖端。還應該注意與本視圖并且也與以下視圖有所不同的是焊腳并不是必須要沿著主 體的側邊緣平均分布，而是也可以間隔不同的距離。另外，在矩形的焊接連接元件中，這種 類型的焊腳也可以被連接至短側。本文獻中示出的多種橋狀結構并未以任何方式將其排除 在外。而且，焊接連接元件的主體并不是必須一直為矩形，而是原則上也可以具有完全不同 的外形(三角形和多邊形、圓形、橢圓形等)，這并不背離實際的原理。圖2示出了對第一實施例的修改，其中焊接表面3'增加了接觸底面的尺寸并且 允許利用非常薄的(可選地是預鍍錫的)焊料層來焊接該焊接連接元件1，焊接表面3'被 連接至焊腳3的尖端。這些焊接表面3'在一定程度上比實際焊腳3更寬的事實(在此情 況下也可以將焊腳3視為前述的在主體2和焊接表面3'之間的連接部分)在一方面有助 于“連接部分”所需的彈性，在另一方面有助于增加基板側面上的連接或接觸面積的尺寸并 且能夠用薄的焊料層進行處理。相對大量的焊腳3允許將圖1和圖2中的焊接連接元件1也用于高電流，例如電 接觸擋風玻璃的加熱器。在圖2中，在其自由端設有扁平插頭連接器5'或類似元件的電纜 部分K被固定地焊接或焊合至焊接連接元件1。在圖3中，焊接連接元件1在對之前兩個實施例的修改中被設置為具有其自身的 插入式接線柱5，其能夠被輕易地從金屬板主體2釋放。兩幅斜視圖示出了該焊接連接元 件的外部形狀。在上方的視圖中示出的是附加的電纜端K，具有能夠被連接至插入式接線 柱5的扁平插頭5'。電纜K也可以如圖2中所示在其另一端裝有插頭連接器(在此未示 出)。盡管在此情況下提供的焊腳數(shù)量較少并且焊接連接元件總體上少于之前介紹的兩個 實施例，但是用這種方式仍然可以傳導高電流。焊接連接元件1在該實施例中可以通過將金屬板條整體穿孔而成。插入式接線柱 5可以與打孔過程同時或者在此之前/之后被釋放。然后，焊腳3被向下彎曲而焊接表面 3'被由此向內折回。明顯地，焊接表面3'也可以被向外折回，但是這會比這里示出的方式 占據(jù)更多的空間。而且，具有向下折疊的焊接表面3'的六個焊腳3確保了機械和熱膨脹應 力得到吸收和補償而不會影響該焊接連接元件的焊接質量。根據(jù)圖4在焊接連接元件的第四實施例中，盡管焊腳是根據(jù)圖3中的實施例設置 的，但是在此情況下主體2被通過兩個相對的切口 6而另外設有彈性部分2'(沿著上面設 有焊腳3的側邊緣)。切口在此情況下彼此相對的事實使得可以向著焊接連接元件的(縱 向)兩側基本均勻地補償應力。這些切口 6，或由此形成的主體部分2'，能夠在作用在其 上的應力的影響下經(jīng)歷細微的變形而并不影響到焊腳的尖端或表面的焊接質量。但是，與 此同時，本實施例中的主體2也仍然具有足夠大的表面4以分別連接所需的接觸裝置。但 是，在與此不同的情況下，也可以設有對應于圖3的插入式接線柱，其可以被設置在兩個切 口 6之間。
另外，還可以設想在對其的修改中通過擴展切口 6將插入式接線柱5直接成形在 主體以外。圖5中給出了一個這種類型的實施例。在該實施例中，切口 6當然必須形成具 有足夠間隙寬度的自由空間以插入合適的扁平插頭連接器-例如在圖3示出的實施例中的 那種。如有必要，在這種情況下，(遠離基板的)插入式接線柱的上側面也能夠像以上介紹 的實施例中那樣作為連接表面?？梢宰⒁獾皆诖饲闆r下焊腳3在焊接連接元件1的兩側被設置為彼此間隔不同的 距離。這是為了實現(xiàn)兩種技術效果。一方面，流動的電流被分配到主體2的2'部分內，該 部分在末端側相對狹窄。另一方面，這樣可以在一定程度上補償主體2在切口 6的在此情 況下沿相同方向延伸的內端區(qū)域內有些更加剛性的事實。由于在該區(qū)域內增加了焊腳3之 間的距離，因此所述焊腳總得來說就比在切口 6的開口端區(qū)域內更加靠近地設置在一起的 焊腳的耐用性要差一些。應該理解這種類型的焊接連接元件如有必要也能夠被設置為具有 例如像圖1或2中那樣的大量焊腳。在任何情況下，由于可以在焊腳3和切口內獲得的總體彈性，該實施例也可以確 保焊接連接對于熱膨脹差異的良好彈性。與此同時，正如根據(jù)圖3的實施例中那樣，實現(xiàn)了 焊接連接元件的一種非常簡單的設計，相對于插入式連接而言這種設計特別緊湊。圖6示出了更進一步的變形，完全從視覺角度看，該變形就是一組釘子的樣式。很 多的銷被連接至主體2作為焊腳3，大量的銷形成傳導電流所需的截面。一個這種類型的 實施例可以被插入到已經(jīng)在示出的基板表面S上準備好的平面焊料池7中，以使所有銷的 尖端都被可靠地觸及并且形成充分有效的截面可供用于傳導電流。在此情況下，如果主體 2是相對有彈性/可彎曲的，由此允許確保焊接連接元件高度方面的有限撓性，這將是有利 的。在該實施例中，插入式接線柱5(優(yōu)選作為單件)被模制在主體2的至少一個端 側。顯然，與圖示不同，這種設置也可以被形成于其他的實施例中。將多個插入式接線柱或 類似的元件或表面設置在單個焊接連接元件上也是完全有可能的。最后，圖7示出了焊接連接元件1的相對簡單的實施例，其形式為單件式的金屬板 部分，其被球形彎曲或圓化并具有四個焊腳3。在此同樣地，在適當穿孔的金屬薄板坯料的 情況下，向外或(優(yōu)選地)向內折疊的焊接表面可以被設置在每一個焊腳3上，正如以上介 紹過的示例中那樣。本實施例中的上側面同樣提供了足夠的用于連接表面4的空間。該連 接表面兩側的輪廓邊緣指明了焊接連接元件的弧度。這種根據(jù)圖7沿焊接連接元件1的兩個主要方向的球形彎曲或折疊同樣允許對基 板和焊接連接元件自身之間發(fā)生的任何熱膨脹差異進行足夠程度的補償，而不會影響焊腳 處的焊接接縫的質量，其中焊接連接元件1在其投影中基本為矩形(正如類似于其他的轉 動方向從轉過90°的視角中看到的那樣)。如果證明有必要的話，中間連接表面區(qū)域內的 球形彎曲也可以在(低溫)模制焊接連接元件期間被拉平或保持平整。
權利要求
焊接連接元件(1)，尤其用于焊接到易碎基板例如窗玻璃上來連接電子部件，該焊接連接元件具有設置用于連接用途的主體(2)和至少兩個由此伸出的焊腳(3)，相應的可彈性變形的連接部分適合用于吸收在主體和焊腳之間延伸的熱膨脹差異，其特征在于提供了用于焊接到表面上的多于兩個的焊腳(3)，其中來自于待被連接部件的熱膨脹差異和機械作用力的影響能夠通過焊腳(3)和/或連接部分相對于主體(2)和/或焊接連接元件(1)的彈性而在平行于基板表面的至少兩個坐標方向上被吸收。
2.如權利要求1所述的焊接連接元件，其特征在于主體(2)自身進一步具有可變形部 分(2')用于補償作用在焊腳(3)之間的應力。
3.如權利要求1或2所述的焊接連接元件，其特征在于主體被直接成形為具有直線部 分，焊腳被以預定的設置方式緊固至該直線部分。
4.如權利要求1或2所述的焊接連接元件，其特征在于主體(2)被設有切口(6)和/ 或穿孔部分。
5.如權利要求4所述的焊接連接元件，其特征在于主體⑵內的切口(6)和/或穿孔 部分構成了用于連接插頭連接器(5')的插入式接線柱(5)。
6.如前述權利要求中的任意一項所述的焊接連接元件，其特征在于主體(2)包括以下 特征中的至少一種焊接、焊料和/或粘性表面⑷和/或插入式接線柱(5)和/或插座和/或按鈕。
7.如前述權利要求中的任意一項所述的焊接連接元件，其特征在于主體(2)、連接部 分和焊腳(3)被設置為單件式或多件式。
8.如前述權利要求中的任意一項所述的焊接連接元件，其特征在于它被固定連接至至 少一個固定連接的撓性導線部分(K)，該撓性導線部分被設置在其具有插頭部分(5')的自由端。
9.如前述權利要求中的任意一項所述的焊接連接元件，其特征在于主體在其不用作連 接表面的周邊被套有絕緣材料。
10.如前述權利要求中的任意一項所述的焊接連接元件，其特征在于焊腳(3)被以彼 此之間相等或不等的距離設置。
11.如前述權利要求中的任意一項所述的焊接連接元件，其特征在于焊腳(3)設有焊 接表面(3')，焊接表面(3')被連接在其主體遠端或由此向下折疊。
12.基板，其特征在于所述基板包含如前述權利要求中的任意一項所述的焊接連接元件。
13.如權利要求12所述的基板，其特征在于基板包含玻璃、陶瓷、聚合物或多層或其組合。
14.如權利要求13所述的基板，其特征在于聚合物包含聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯 或其混合物。
15.如權利要求12至14中的任意一項所述的基板，其特征在于基板是單層玻璃或雙層 玻璃。
全文摘要
尤其用于焊接到易碎基板例如窗玻璃上來連接電子部件的焊接連接元件(1)，該焊接連接元件具有設置用于連接用途的主體(2)和至少兩個由此伸出的焊腳(3)，相應的可彈性變形的連接部分適合用于吸收在主體和焊腳之間延伸的熱膨脹差異，根據(jù)本發(fā)明提供了用于焊接到表面上的多于兩個的焊腳(3)，其中來自于待被連接部件的熱膨脹差異和機械作用力的影響能夠通過焊腳(3)和/或連接部分相對于主體(2)和/或焊接連接元件(1)的彈性而在平行于基板表面的至少兩個坐標方向上被吸收。主體(2)自身也可以被設置為通過切口(6)和/或裝有插入式接線柱(5)而具有彈性。
文檔編號H01R4/02GK101897082SQ200880120439
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權日2007年12月11日
發(fā)明者B·魯爾, C·雷特希, M·拉特扎克 申請人:法國圣戈班玻璃廠