Beschreibung

Anschlusskappe für ein elektrisches Bauelement, Verfahren zur Herstellung dafür, elektrisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung dafür

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlusskappe für ein elektrisches Bauelement, insbesondere eine Sicherung, und ein entsprechendes Herstellungsverfahren. Weiterhin betrifft die Erfindung ein elektrisches Bauelement sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren.

Im Rahmen der Entwicklung eines Herstellungsverfahrens für elektrische Bauelemente, insbesondere Sicherungen, das für eine Vielzahl von Bauelementen maschinell mittels eines Fertigungsautomaten durchführbar ist, zeigte eine übermäßig große Anzahl an hergestellten Bauelementen gleichartige Defekte.

Figur 4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines typischen defekten Bauelements 1. Das Bauelement 1 , zum Beispiel eine Feinsicherung, umfasst zwei elektrisch leitfähige Anschlusskappen 2 und 3. Diese Anschlusskappen sollen bei der maschinellen Fertigung von Bauelementen jeweils mittels eines Befestigungsmaterials 4 bzw. 5, vorzugsweise eines Lots, z.B. eines Zinnbasierten Lots, an einem Gehäuseteil 6 des Bauelements mechanisch stabil befestigt werden. Die Anschlusskappen 2, 3 überdecken jeweils eine öffnung 7 beziehungsweise 8 des Gehäuseteils 6, das als zweiseitig geöffneter Hohlkörper ausgeführt ist.

Innerhalb des Gehäuseteils 6 verläuft ein Verbindungsleiter 9 des Bauelements 1 , der mit der Anschlusskappe 2 über das Befestigungsmaterial 4 elektrisch leitend verbunden ist. Weiterhin ist der Verbindungsleiter mittels des Befestigungsmaterials 4 an der ersten Anschlusskappe 2 befestigt und insbesondere in das Befestigungsmaterial 4 eingebettet.

Für ein funktionsfähiges Bauelement ist eine elektrisch leitende Verbindung der Anschlusskappen 2 und 3 über den Verbindungsleiter 9 erforderlich. Weiterhin sollte auch eine mechanisch stabile Befestigung dieser Anschlusskappen am Gehäuseteil 6 gewährleistet sein.

Bei dem in Figur 4 gezeigten funktionsunfähigen Bauelement ist jedoch der Verbindungsleiter 9 seitens der Anschlusskappe 3 nicht elektrisch leitend mit dieser verbunden. Ursächlich hierfür ist ein tropfenartig aus der Anschlusskappe ausgetretener Anteil an Befestigungsmaterial 10. Das ausgetretene Befestigungsmaterial 10 steht weder für die Befestigung der Anschlusskappe 3 an dem Gehäuseteil 6, noch für die elektrisch leitende Verbindung des Verbindungsleiters 9 zu dieser Anschlusskappe zur Verfügung. Eine derartige Tropfenbildung wurde bei einer Vielzahl von mittels eines Fertigungsautomaten testweise hergestellten Bauelementen beobachtet. Diese Ausfallerscheinung wurde überwiegend beim Befestigen der Anschlusskappe 3 an einem Verbund mit dem Gehäuseteil 6 und der bereits zuvor an diesem befestigten Anschlusskappe 2 beobachtet.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein vereinfacht zuverlässig funktionsfähig fertigbares Bauelement beziehungsweise ein entsprechendes Herstellungsverfahren anzugeben, das zuverlässig durchgeführt werden kann. Insbesondere sollen für ein derartiges Verfahren besonders geeignete Elemente beziehungsweise ein Herstellungsverfahren für derartige Elemente angegeben werden. Das Verfahren bzw. die Elemente sollen sich zur maschinellen Herstellung einer Vielzahl von gleichartigen Bauelementen in hohen Stückzahlen mit einem geringen Ausschuss eignen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Eine erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Anschlusskappe für ein elektrisches Bauelement, insbesondere für eine Sicherung, weist einen Kappenboden auf, wobei der Kappenboden mit einer elektrisch leitfähigen Befestigungsschicht, insbesondere einer Lotschicht, versehen ist. Die Befestigungsschicht ist zur Befestigung der Anschlusskappe an einem Gehäuseteil für das Bauelement vorgesehen und die Befestigungsschicht ist weiterhin derart ausgebildet, dass sie auf der dem Kappenboden abgewandten Oberfläche eine über einem Zentralbereich des Kappenbodens angeordnete Erhebung aufweist.

Eine derartige Ausbildung der Befestigungsschicht mit einer Erhebung über einem Zentralbereich des Kappenbodens erleichtert, wie im folgenden noch näher

erläutert wird, in vorteilhafter weise eine maschinelle Fertigung von elektrischen Bauelemente mit einer derartigen Anschlusskappe mit geringen Ausschusszahlen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Anschlusskappe eine Kappenwand auf. Bevorzugt verringert sich eine Dicke der Befestigungsschicht von der Erhebung ausgehend in Richtung der Kappenwand der Anschlusskappe. Weiterhin umfasst die Erhebung mit Vorteil ein globales Maximum im Oberflächenprofil und/oder die Befestigungsschicht weist im Bereich der Erhebung ihre maximale Dicke auf.

Mittels einer Anschlusskappe, die mit einer derartig ausgebildeten Befestigungsschicht versehen ist, kann damit über dem Zentralbereich ein Großteil des gesamten in der Anschlusskappe angeordneten Befestigungsmaterials der Befestigungsschicht bereitgestellt werden. Die Gefahr eines Austritts von Befestigungsmaterial aus der Anschlusskappe über die

Kappenwand hinaus beim Schmelzen der Befestigungsschicht für das Befestigen der Anschlusskappe an dem Gehäuseteil wird aufgrund der vergleichsweise großen Entfernung der Erhebung von der Kappenwand vorteilhaft gering gehalten.

Verglichen mit einer Befestigungsschicht, die sich in erheblichem Maße vom

Kappenboden ausgehend vom Boden weg und entlang der Kappenwand erstreckt und insbesondere eine Vertiefung über dem Zentralbereich des Kappenbodens aufweist, kann ein Hohlkörper als Gehäuseteil ferner vor dem Befestigen tiefer in die Anschlusskappe eingeführt werden, ohne dass er an die Befestigungsschicht stößt. Eine Teilfläche des in die Anschlusskappe eingesetzten Hohlkörpers, insbesondere eine Teilfläche einer Außenwand des Hohlkörpers, die sich entlang der Kappenwand erstreckt, kann hierdurch vorteilhaft vergrößert werden. In der Folge wird die zur Befestigung des Gehäuseteils an der Kappenwand innerhalb der Anschlusskappe zur Verfügung stehende Fläche vorteilhaft vergrößert.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Anschlusskappe für ein elektrisches Bauelement, insbesondere für eine Sicherung, mit einer Befestigungsschicht, insbesondere einer Lotschicht, wird zunächst die Anschlusskappe bereitgestellt. Daraufhin wird ein Ausgangsmaterial, insbesondere ein Lotdrahtstück, für die Befestigungsschicht in der

Anschlusskappe angeordnet, insbesondere in die Anschlusskappe eingelegt. Das Ausgangsmaterial umfasst ein Befestigungsmaterial für die Ausbildung der

Befestigungsschicht und ein Benetzungsmittel zur Benetzung der Anschlusskappe mit dem Befestigungsmaterial. Das Befestigungsmaterial ist zweckmäßigerweise elektrisch leitfähig ausgeführt und enthält vorzugsweise ein Metall oder eine Legierung. Als Befestigungsmaterial eignet sich beispielsweise ein Lot. Für das Benetzungsmittel ist ein Flussmittel besonders geeignet. Das Benetzungsmittel ist zur Benetzung der Anschlusskappe mit dem Befestigungsmaterial ausgebildet und erleichtert mit Vorteil das Benetzen der Anschlusskappe mit dem Befestigungsmaterial gegenüber einem Ausgangsmaterial, das frei von einem Benetzungsmaterial ist.

Das Ausgangsmaterial ist weiterhin derart ausgebildet, dass seitens einer der Anschlusskappe zugewandten Oberfläche des eingelegten Ausgangsmaterials sowohl das Befestigungsmaterial als auch das Benetzungsmittel freiliegt.

Nachfolgend wird das Ausgangsmaterial erwärmt, insbesondere geschmolzen. Das Benetzungsmittel, das das Benetzen der Anschlusskappe mit dem Befestigungsmaterial fördert, weist zweckmäßigerweise einen geringeren Schmelzpunkt auf als das Befestigungsmaterial. Das Ausgangsmaterial wird dabei insbesondere derart erwärmt, dass zunächst das Benetzungsmittel und nachfolgend vorzugsweise auch das Befestigungsmaterial fließfähig wird.

Daraufhin wird das Befestigungsmaterial abgekühlt, insbesondere verfestigt, wobei die Anschlusskappe nach dem Verfestigen mit der Befestigungsschicht, die das Befestigungsmaterial umfasst, versehen ist.

Gegenüber einem Ausgangsmaterial, bei dem das Befestigungsmaterial seitens einer der Anschlusskappe zugewandten Oberfläche zwischen dem Benetzungsmittel und der Anschlusskappe angeordnet ist, kann das Benetzungsmittel, da es seitens dieser Oberfläche freigelegt ist, ungehindert seitens dieser Oberfläche austreten. Hierdurch wird eine homogene Verteilung des Benetzungsmittels auf der Anschlusskappe erleichtert. In der Folge kann die Befestigungsschicht vereinfacht mit einer bei einer Vielzahl von Anschlusskappen gleichartigen Lage in der Anschlusskappe und gleichartiger Formgebung ausgebildet werden.

Ist das Benetzungsmittel im Ausgangsmaterial dagegen vollständig vom Befestigungsmaterial umgeben, so dehnt sich das Benetzungsmittel - bei einem

geringeren Schmelzpunkt gegenüber demjenigen des Befestigungsmaterials - beim Schmelzen des Ausgangsmaterials zunächst stärker aus. Im Ausgangsmaterial kann sich daher ein durch diese Ausdehnung verursachter überdruck aufbauen. Dieser überdruck kann so stark sein, dass das Benetzungsmittel das Befestigungsmaterial aufsprengt und in unkontrollierbarer Weise aus dem Ausgangsmaterial austritt. Ein derartiger unkontrollierter Austritt führt zu einer sich unkontrolliert ausbildenden Befestigungsschicht. Dies kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die zuverlässige Herstellung einer erfindungsgemäßen Anschlusskappe, die weiter oben und im Folgenden näher beschrieben ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Ausgangsmaterial derart eingelegt, dass die Oberfläche, seitens derer das Benetzungsmittel und das

Befestigungsmaterial freigelegt sind, dem Kappenboden der Anschlusskappe zugewandt ist. Die Befestigungsschicht wird damit vorwiegend auf dem Kappenboden ausgebildet.

Bevorzugt ist das freiliegende Benetzungsmittel über oder, insbesondere unmittelbar, auf einem Zentralbereich des Kappenbodens angeordnet. Hierdurch kann erreicht werden, dass beim Erwärmen des Ausgangsmaterials das Benetzungsmittel zunächst auf den Zentralbereich des Kappenbodens fließt, so dass der Zentralbereich des Kappenbodens vermehrt mit dem Befestigungsmaterial versehen wird. Hierdurch wird eine Ausbildung der Befestigungsschicht aus dem abgekühlten Befestigungsmaterial mit einer Oberfläche, die eine über dem Zentralbereich angeordnete Erhebung aufweist, gefördert.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung verläuft das Benetzungsmittel als in das Benetzungsmaterial eingebetteter und lateral vom Befestigungsmaterial umgebener Benetzungsmittelstrang, insbesondere als Flussmittelstrang, im Ausgangsmaterial. Eine Haupterstreckungsrichtung des Benetzungsmittelstrangs des in der Anschlusskappe angeordneten Ausgangsmaterials verläuft dabei bevorzugt im Wesentlichen senkrecht oder senkrecht zum Zentralbereich des Kappenbodens und/oder zum Kappenboden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Oberfläche, seitens derer das Befestigungsmaterial und das Benetzungsmittel freiliegen, flach ausgebildet. Gegenüber einer gekrümmten Oberfläche kann eine ebene Oberfläche als Auflagefläche des Ausgangsmaterials in der Anschlusskappe dienen, mittels derer das Ausgangsmaterial lagestabil in der Anschlusskappe angeordnet werden kann. Insbesondere kann ein Verkippen des in die Anschlusskappe eingelegten Ausgangsmaterials aus einer Lage, in der das Ausgangsmaterial eingelegt wurde, vermieden werden. Hierdurch wird das Ausbilden einer gleichartig geformten Befestigungsschicht bei einer Vielzahl von mittels des Verfahrens hergestellten Anschlusskappen erleichtert. Diese Oberfläche kann beispielsweise als, insbesondere mittels eines Messers, geschnittene Fläche ausgeführt sein. Im Gegensatz zu einer durch Abquetschen gebildeten und damit in der Regel unebenen und gekrümmten Oberfläche eignet sich eine geschnittene Oberfläche besonders als Auflagefläche in der Anschlusskappe. Weiterhin kann auch das Freilegen des Benetzungsmaterials und des Befestigungsmaterials mittels

Schneiden erzielt werden. Es kann also sowohl das Ausbilden einer Auflagefläche als auch das Freilegen des Befestigungsmaterials und des Benetzungsmittels, mittels Schneiden, in einem gemeinsamen Prozessschritt durchgeführt werden.

Zweckmäßigerweise wird das Verfahren in einem Fertigungsautomaten durchgeführt, so dass kostengünstig maschinell eine Vielzahl gleichartiger Anschlusskappen mit der Befestigungsschicht versehen werden können.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Anschlusskappe ist in Aufsicht auf die Befestigungsschicht von der dem Kappenboden abgewandten Seite der Befestigungsschicht aus gesehen ein Benetzungsmittel, insbesondere ein Flussmittel, in einem Bereich zwischen der Kappenwand und der Erhebung auf der Befestigungsschicht angeordnet. Das Benetzungsmittel ist mit Vorzug zur Benetzung des Gehäuseteils und der Kappenwand mit dem Befestigungsmaterial beim Befestigen der Anschlusskappe an dem Gehäuseteil ausgebildet. Aufgrund der Anordnung des Benetzungsmittels zwischen der Kappenwand und der Erhebung ist das Benetzungsmittel vorteilhaft nahe an der Kappenwand angeordnet und eine Benetzung der Kappenwand wird in der Folge vereinfacht. Im Gegensatz hierzu fördert eine Befestigungsschicht, die eine Vertiefung über dem Zentralbereich des Kappenbodens aufweist, eine Ansammlung des

Benetzungsmittels im Bereich der Vertiefung und damit in vergleichsweise großer Entfernung von der Kappenwand.

Das Benetzungsmittel kann die Erhebung umgeben und insbesondere teilweise oder vollständig lateral umlaufen. Die Erhebung kann durch das Innere eines Benetzungsmittelrings hindurch treten. Eine gleichmäßige umlaufende Benetzung der Kappenwand mit dem Befestigungsmaterial für eine Befestigung an dem Gehäuseteil kann so erleichtert werden.

Bevorzugt weist die von dem Kappenboden abgewandte Oberfläche der Befestigungsschicht eine Vertiefung auf, in der besonders bevorzugt das Benetzungsmittel angeordnet ist.

Die oben angeführten Ausbildungen des Benetzungsmittels in der mit der Befestigungsschicht versehenen Anschlusskappe können in zuverlässiger Weise mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Anschlusskappe erzielt werden.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements wird zunächst ein Gehäuseteil für das Bauelement bereitgestellt, wobei das Gehäuseteil als Hohlkörper mit zumindest einer öffnung ausgebildet ist. Nachfolgend wird das Gehäuseteil in einer mit einer Befestigungsschicht aus einem Befestigungsmaterial, insbesondere einer Lotschicht, versehenen, elektrisch leitfähigen Anschlusskappe angeordnet, wobei eine Oberfläche der Befestigungsschicht eine Erhebung aufweist, und das Gehäuseteil derart in der Anschlusskappe angeordnet wird, dass die Erhebung der öffnung zugewandt ist und sich die öffnung über die Erhebung erstreckt.

Daraufhin wird die Befestigungsschicht mittels Wärmezufuhr von einer von dem Gehäuseteil abgewandten Seite der Anschlusskappe erwärmt, insbesondere geschmolzen. Hierauf wird das erwärmte Befestigungsmaterial abgekühlt, insbesondere verfestigt, und die Anschlusskappe an dem Gehäuseteil über das abgekühlte Befestigungsmaterial befestigt.

Bevorzugt überdeckt ein Kappenboden der Anschlusskappe, auf dem die Befestigungsschicht angeordnet ist, die öffnung des in der Anschlusskappe angeordneten Gehäuseteils vollständig. Die Anschlusskappe kann das Gehäuseteil umgreifen und insbesondere teilweise oder vollständig lateral umlaufen.

Es hat sich gezeigt, dass bei einer Anordnung des Gehäuseteils in einer Anschlusskappe, die eine mit einer Erhebung ausgebildete Befestigungsschicht umfasst, in einem automatisierten Fertigungsverfahren eine erhebliche Verringerung der Anzahl an defekten Bauelementen erzielt werden kann. Die Anschlusskappe ist bevorzugt als erfindungsgemäße Anschlusskappe ausgebildet, die besonders bevorzugt separat vorgefertigt ist.

Mittels der Erhebung kann das Austreten eines erwärmten Gases, z.B. Luft, aus dem Hohlraum vorteilhaft erleichtert werden. Ein sich innerhalb des Hohlkörpers befindendes Gas kann beim Erwärmen des Befestigungsmaterials an der Erhebung vorbei strömen und insbesondere aus der Anschlusskappe austreten. Dem Ausbilden eines überdrucks im Hohlkörper gegenüber einem Druck außerhalb des Hohlkörpers aufgrund des sich bei der Erwärmung ausdehnenden Gases kann so entgegengewirkt werden. Das Befestigungsmaterial ist hierbei zweckmäßigerweise im Gegensatz zu dem vorzugsweise auf der Befestigungsschicht angeordneten Benetzungsmittel noch nicht vollständig geschmolzen.

Das Benetzungsmittel, das gegebenenfalls bis über seinen Siedepunkt erwärmt wird, kann zum Ausbilden des überdrucks beitragen. Eine Aggregatszustandsänderung des Benetzungsmittels kann also auch einen Beitrag zum überdruck liefern. über die Ausbildung der Befestigungsschicht kann im Rahmen der Erfindung auch diesem Beitrag zum überdruck effizient entgegengewirkt werden.

Ein sich im Hohlkörper ausbildender überdruck kann so groß sein, dass erwärmtes Befestigungsmaterial über die Anschlusskappe hinaustritt und somit zur Befestigung nicht mehr zur Verfügung steht. Im Rahmen der Erfindung kann dieses Hinaustreten deutlich gemindert oder vollständig vermieden werden. Die Zuverlässigkeit des Fertigungsprozesses wird in der Folge deutlich erhöht.

Die Minderung des überdrucks macht sich besonders stark bemerkbar, falls die öffnung des Hohlkörpers vor dem Anordnen in der Anschlusskappe die einzige freiliegende, also nicht abgedeckte, öffnung des Hohlkörpers ist. Wird die einzige freiliegende öffnung des Hohlkörpers mit der Anschlusskappe überdeckt und daraufhin erwärmt, kann sich aufgrund eines so gebildeten, weitgehend

abgeschlossenen Hohlraums bei der Erwärmung des Gases ein besonders hoher überdruck im Hohlkörper ausbilden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Hohlkörper auf einer der Anschlusskappe zugewandten Seite eine Kerbe auf, die vorzugsweise in einer Wand des Hohlkörpers ausgebildet ist. Die Kerbe kann als Austrittsöffnung zum Druckausgleich zwischen dem Inneren des Hohlkörpers und der Umgebung des Hohlkörpers dienen. Vorzugsweise ist die Kerbe neben der Kappenwand der Anschlusskappe angeordnet. Besonders bevorzugt überdeckt die Kappenwand die Kerbe des in der Anschlusskappe angeordneten Gehäuseteils vollständig. Im fertig gestellten Bauelement ist dann der Hohlraum von außerhalb des Bauelements nicht unmittelbar zugänglich.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist innerhalb des Hohlkörpers ein Verbindungsleiter, insbesondere ein Schmelzleiter, angeordnet, der nach dem Verfestigen des Befestigungsmaterials mit der Anschlusskappe, insbesondere über das Befestigungsmaterial, elektrisch leitend verbunden ist. Bevorzugt ist eine weitere elektrisch leitfähige Anschlusskappe an dem Gehäuseteil befestigt und mit dem Verbindungsleiter elektrisch leitend verbunden. Die weitere Anschlusskappe überdeckt bevorzugt eine weitere öffnung des Hohlkörpers, der als zweiseitig geöffneter Hohlkörper ausgeführt sein kann.

Das Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements eignet sich besonders zur Durchführung mittels eines Fertigungsautomaten, wobei die Anzahl von defekten Bauteilen besonders gering ist.

Ein erfindungsgemäßes elektrisches Bauelement, insbesondere eine Sicherung, das bevorzugt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist, umfasst ein Gehäuseteil und eine elektrisch leitfähige Anschlusskappe, die mittels eines Befestigungsmaterials, insbesondere eines Lots, an dem Gehäuseteil befestigt ist, wobei das Gehäuseteil als Hohlkörper ausgeführt ist und eine Wand des Hohlkörpers eine die Wand durchbrechende, vorzugsweise endseitig im Hohlkörper ausgebildete, Kerbe aufweist. Eine höhere Stabilität in der Prozessführung bei der Herstellung des Bauelements kann gegebenenfalls unabhängig von der Formgebung der Befestigungsschicht bereits alleinig durch Einkerbung des Gehäuseteils erzielt werden. Die vorzugsweise lediglich einseitig

ausgebildete Einkerbung erfordert jedoch einen zusätzlichen Verfahrensschritt, wodurch die Herstellungskosten des Bauelements steigen.

Bevorzugt umgreift die Anschlusskappe das Gehäuseteil und die Kerbe ist neben einer Kappenwand der Anschlusskappe ausgebildet. Das Befestigungsmaterial ist mit Vorzug zwischen dem Gehäuseteil und der Kappenwand angeordnet. Ein Verbindungsleiter des Bauelements, insbesondere ein Schmelzleiter einer Sicherung, ist vorzugsweise mit der Anschlusskappe elektrisch leitend verbunden und verläuft innerhalb des Hohlkörpers zu einer weiteren am Gehäuseteil befestigten, elektrisch leitfähigen Anschlusskappe des Bauelements, wobei der Verbindungsleiter mit der weiteren Anschlusskappe elektrisch leitend verbunden ist.

Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.

Figur 1 zeigt anhand verschiedener schematischer Ansichten in den Figuren 1A bis 1 E Zwischenschritte für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine erfindungsgemäße Anschlusskappe,

Figur 2 zeigt anhand der schematischen Schnittansichten in den Figuren 2A und 2B Zwischenschritte für ein Verfahren zur Herstellung einer Anschlusskappe, die verstärkt defekte Bauelemente verursacht,

Figur 3 zeigt anhand verschiedener schematischer Ansichten in den Figuren 3A bis 3C Zwischenschritte für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für ein erfindungsgemäßes elektrisches Bauelement und

Figur 4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines- funktionsunfähigen Bauelements mit typischen Defekterscheinungen.

Gleich, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Versehen einer Anschlusskappe für ein elektrisches Bauelement, insbesondere

einer Anschlusskappe für eine Feinsicherung, mit einer elektrisch leitfähigen Befestigungsschicht anhand der in den Figuren 1A bis 1 E schematisch dargestellten Zwischenschritte.

Zunächst wird eine elektrisch leitfähige Anschlusskappe 3 bereitgestellt, Figur 1A. Die Anschlusskappe enthält bevorzugt ein metallisches Material und/oder eine Legierung oder besteht hieraus. Beispielsweise kann die Anschlusskappe aus vernickeltem Messing gefertigt sein.

Die Anschlusskappe 3 weist einen Kappenboden 31 und eine Kappenwand 32 auf. Die Anschlusskappe 3 wird von einem Halteelement 11 eines Fertigungsautomaten gehalten. Mittels der Kappenwand ist eine dem Kappenboden gegenüberliegende öffnung 12 der Anschlusskappe gebildet.

über die dem Kappenboden 31 gegenüberliegende öffnung 12 der

Anschlusskappe 3 wird nachfolgend ein Ausgangsmaterial 13, beispielsweise ein Stück eines Lotdrahts, insbesondere eines Lötzinndrahts, mittels eines Einlegeelements 14 des Fertigungsautomaten in die Anschlusskappe 3 eingeführt und in diese eingelegt. Das Ausgangsmaterial 13 umfasst ein Benetzungsmittel 15, beispielsweise ein Flussmittel, und ein elektrisch leitfähiges

Befestigungsmaterial 5, vorzugsweise ein Lot, z.B. Lötzinn. Das Benetzungsmittel 15 ist dabei von dem Befestigungsmaterial 5 lateral umfangseitig vollständig umgeben.

Weiterhin verläuft das Benetzungsmittel 15 strangartig als in das Befestigungsmaterial 5 eingebetteter Benetzungsmittelstrang im Ausgangsmaterial 13.

Das Ausgangsmaterial 13 ist derart ausgebildet und in die Anschlusskappe eingelegt, dass auf einer dem Kappenboden 31 zugewandten Oberfläche 16 des Ausgangsmaterials 13 sowohl das Befestigungsmaterial 5 als auch das Benetzungsmittel 15 freiliegt.

Vorzugsweise schließt das Benetzungsmittel 15 seitens der Oberfläche 16 bündig mit dem Befestigungsmaterial 5 ab. Die Oberfläche 16 ist vorzugsweise derart eben ausgebildet, dass das in die Anschlusskappe 3 eingelegte Ausgangsmaterial 13 lagestabil in der Anschlusskappe liegt. Zeckmäßigerweise ist die Oberfläche 16

als Auflagefläche des Ausgangsmaterials 13 auf dem Kappenboden 31 ausgebildet.

Eine dem Kappenboden 31 abgewandte Oberfläche 17 des Ausgangsmaterials 13 ist vorzugsweise ebenfalls eben ausgebildet. Auch seitens dieser Oberfläche kann sowohl das Befestigungsmaterial 5 als auch das Benetzungsmittel 15 freiliegen.

Das Ausgangsmaterial 13 ist ferner über einem Zentralbereich 33 des Kappenbodens angeordnet und insbesondere mittig in die Anschlusskappe 3 eingelegt, wobei das Benetzungsmittel 15 vorzugsweise auf dem Zentralbereich 33 des Kappenbodens 31 angeordnet ist. Die Haupterstreckungsrichtung des Benetzungsmittelstrangs verläuft dabei von dem Kappenboden 31 in Richtung der öffnung 12 und insbesondere senkrecht zum Zentralbereich 33 und/oder parallel zur Kappenwand 32.

Vorzugsweise ist das Ausgangsmaterial zylinderartig geformt. Das Ausgangsmaterial 13 kann beispielsweise als aus einem länglichen Basismaterial 130, etwa einem Lötzinndraht, herausgeschnittenes Stück ausgebildet sein. Dies ist anhand einer Schnittansicht schematisch in Figur 1 B dargestellt, wobei das Stück für das Ausgangsmaterial mittels eines Schneideelements 18, z. B. eines

Messers, entlang der Linien 19 und 20 aus dem Basismaterial herausgeschnitten wird. Vorzugsweise erfolgt das Herausschneiden maschinell in dem Fertigungsautomaten für die Anschlusskappe oder maschinell mittels eines separaten Automaten. Im ersteren Fall ist das Schneideelement 18 Teil des Fertigungsautomaten für die Anschlusskappe, so dass der Schneidevorgang und der Einlegevorgang vom gleichen Automaten durchgeführt werden können. Das Ausgangsmaterial 13 kann, wie dargestellt, mittels zweier Schnitte aus dem Basismaterial 130 herausgeschnitten oder mittels eines Schnitts von dem Basismaterial abgeschnitten werden. Ein Herausschneiden ist dann zweckmäßig, wenn die längsseitige Endfläche seitens der Endseite 26 des Basismaterials 130, wie dargestellt, noch nicht hinreichend eben ausgebildet ist oder das Benetzungsmittel seitens dieser Endfläche nicht freigelegt ist. Die Oberflächen 16 und 17 sind somit bevorzugt als Schnittflächen ausgebildet, die beim Schneiden entlang der Linien 19 beziehungsweise 20 erhalten werden.

Das Ausgangsmaterial 13 weist weiterhin vorzugsweise eine vorgegebene Menge an Befestigungsmaterial 5, beispielsweise 4 mg, auf, die für die mechanische

stabile Befestigung der Anschlusskappe an einem vorgegebenen Gehäuseteil geeignet ist.

Figur 1 C zeigt eine schematische Aufsicht auf die Anschlusskappe mit dem eingelegten Ausgangsmaterial 13. Zwischen der Kappenwand 32 und dem Ausgangsmaterial ist vorzugsweise ein das Ausgangsmaterial umlaufender Freiraum ausgebildet.

Von der dem Ausgangsmaterial 13 abgewandten Seite des Kappenbodens 31 wird das eingelegte Ausgangsmaterial 13 durch Wärmezufuhr mittels eines geeigneten Erwärmungselements 21 des Fertigungsautomaten, z.B. einer Wärmequelle, aufgeschmolzen. Für eine besonders gleichmäßige Erwärmung des Benetzungsmittels 15 über dem Zentralbereich 33 ist das Erwärmungselement bevorzugt auf der dem Zentralbereich 33 abgewandten Seite des Kappenbodens 31 angeordnet. Das Ausgangsmaterial 13 kann beispielsweise von

Raumtemperatur auf 300 ⁰ C erhitzt werden, so dass sowohl ein Zinn-basiertes Lot, wie auch das Flussmittel schmelzen.

Der Schmelzpunkt des Benetzungsmittels 15 liegt dabei bei einer geringeren Temperatur als der des Befestigungsmaterials 5. Aufgrund des seitens der Oberfläche 16 freiliegenden Benetzungsmittels 15 kann der Kappenboden in kontrollierter Weise mit dem Benetzungsmittel versehen werden, wodurch das Ausbilden einer Befestigungsschicht aus dem Befestigungsmaterial 5 mit einer vorgegebenen Form erleichtert wird. Insbesondere wird aufgrund der Anordnung des Benetzungsmittels 15 auf dem Zentralbereich 33 zunächst der Zentralbereich 33 des Kappenbodens mit Benetzungsmittel 15 und damit auch in erhöhtem Maße mit dem Befestigungsmaterial 5 versehen. Das aufgeschmolzene Ausgangsmaterial wird nachfolgend verfestigt.

Das Flussmittel in einem Lotstück verdrängt mit Vorzug Sauerstoff, reinigt die mit dem Lot zu benetzenden Flächen und/oder fördert das Fließverhalten des Lots.

Figur 1 D zeigt eine schematische Schnittansicht der hergestellten erfindungsgemäßen Anschlusskappe 3 nach dem Verfestigen und Figur 1 E die zugehörige Aufsicht.

Der Kappenboden 31 ist mit einer Befestigungsschicht 22, die aus dem Befestigungsmaterial 5 gebildet ist, beschichtet. Die von dem Kappenboden 31 abgewandte Oberfläche 23 der Befestigungsschicht 22 weist eine inselartige, in der Oberfläche 23 ausgebildete und über dem Zentralbereich 33 des Kappenbodens 31 angeordnete Erhebung 24 auf. Die Befestigungsschicht 22 erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten Kappenboden 31. Weiterhin ist die Befestigungsschicht 22 bevorzugt an der Kappenwand 32 angeordnet.

Die Erhebung 24 umfasst hierbei ein globales Maximum im Oberflächenprofil der Befestigungsschicht. Eine Dicke der Befestigungsschicht verringert sich von der Erhebung ausgehend in Richtung der Kappenwand 32. Ferner ist die Befestigungsschicht 22 elektrisch leitend mit dem Kappenboden 31 verbunden und grenzt vorzugsweise unmittelbar an den Kappenboden an.

Ein Teil des im Ausgangsmaterial 13 bereitgestellten Benetzungsmittels 15 wird beim Versehen der Anschlusskappe 3 mit der Befestigungsschicht 22 verbraucht. Ein nicht verbrauchter Anteil an Benetzungsmittel 15 ist jedoch nach dem Verfestigen des Ausgangsmaterials neben dem Zentralbereich 33 über einem Randbereich 34 des Kappenbodens 31 angeordnet. Dieser nicht verbrauchte Anteil an Benetzungsmittel 15 steht bei einer Befestigung der dargestellten Anschlusskappe an einem Gehäuseteil eines elektronischen Bauelements, insbesondere einer Feinsicherung, zur Benetzung der Kappenwand und des Gehäuseteils mit dem Befestigungsmaterial 5 zur Verfügung.

Das Benetzungsmittel 15 umläuft die Erhebung 24 ringartig lateral, wobei sich die Erhebung durch die öffnung des Rings erstreckt, Figur 1 E. Die Erhebung 24 ist in Figur 1 E gestrichelt angedeutet. Das Benetzungsmittel 15 ist in einer Vertiefung 25 der Oberfläche 23 der Befestigungsschicht angeordnet. Diese Vertiefung ist vorteilhaft nahe an der Kappenwand ausgebildet, so dass eine Benetzung der Kappenwand mit dem Befestigungsmaterial beim Befestigen der Anschlusskappe an einem Gehäuseteil eines elektronischen Bauelements aufgrund der räumlichen Nähe von Benetzungsmittel und Kappenwand erleichtert wird.

Im Rahmen der Erfindung kann eine derartige Ausbildung der Anschlusskappe alleinig durch geeignetes Ausbilden des Ausgangsmaterials - mit einem freigelegten Benetzungsmaterial und einem freigelegten Befestigungsmaterial seitens der beim Einlegen des Ausgangsmaterials dem Kappenboden 31

zugewandten Oberfläche des Ausgangsmaterials - und durch mittiges Einlegen des Ausgangsmaterials in die Anschlusskappe zuverlässig erreicht werden.

Figur 2A zeigt eine schematische Schnittansicht eines in die Anschlusskappe 3 eingelegten Ausgangsmaterials 13, welches zu einer für die Befestigung an einem Gehäuseteil ungeeigneten Ausbildung der Befestigungsschicht führt, welche in der schematischen Schnittansicht in Figur 2B dargestellt ist.

Wie in Figur 2A dargestellt, ist das Ausgangsmaterial 13 derart in der Anschlusskappe 3 angeordnet, dass sich der Benetzungsmittelstrang längs des Kappenbodens 31 erstreckt. Weiterhin ist das Ausgangsmaterial 13 derart ausgebildet, dass das Benetzungsmittel 15 durchgehend vom Befestigungsmaterial 5 umgeben ist. Das Befestigungsmittel 15 ist also im Gegensatz zu Figur 1A nicht freigelegt. Weiterhin weist das Ausgangsmaterial 13 im Unterschied zu Figur 1A gekrümmte Oberflächen 16, 17 auf.

Wird das Ausgangsmaterial mit einer der gekrümmten Oberflächen voran in die Anschlusskappe eingelegt, so verkippt das Ausgangsmaterial 13 mit hoher Wahrscheinlichkeit und bleibt beispielsweise in der dargestellten Anordnung liegen. Da das Benetzungsmittel 15 an keiner Stelle des Ausgangsmaterials freigelegt ist und einen geringeren Schmelzpunkt als das Befestigungsmaterial 5 aufweist, durchbricht das Benetzungsmittel 15 das umgebende Befestigungsmaterial beim Schmelzen des Ausgangsmaterials und „spritzt" aufgrund des überdrucks unkontrolliert in die Anschlusskappe 3. Das Benetzungsmittel tritt dabei vorwiegend seitens der Oberflächen 16, 17 aus, da das Befestigungsmaterial seitens dieser Flächen vergleichsweise dünn ist. Damit trifft das austretende Benetzungsmittel zu einem Großteil auf die Kappenwand 32, so dass ein Benetzen der Kappenwand mit dem Befestigungsmaterial 5 gegenüber dem Kappenboden 31 gefördert wird.

Derartig gekrümmte Oberflächen 16, 17 können beispielsweise durch Abquetschen des Ausgangsmaterials, beispielsweise mit einer Zange von einem Lötzinndraht, gebildet werden. Bei einem Abschneiden mit einem hinreichend scharfen Schneideelement 18 dagegen kann eine derartige vollständige Umhüllung des Benetzungsmittels 15 mit dem Befestigungsmaterial 5 vermieden werden.

Figur 2B zeigt eine verfestigte Befestigungsschicht 22 nach dem Abkühlen des gemäß Figur 2A eingelegten und geschmolzenen Ausgangsmaterials 13. Die Befestigungsschicht weist eine zentral ausgebildete Vertiefung auf, in der sich das verbleibende Benetzungsmittel 15, soweit trotz des unkontrollierten Herausspritzens beim Erhitzen des Ausgangsmaterials 13 überhaupt noch

Benetzungsmittel vorhanden ist, vorwiegend ansammelt. Diese Ansammlung ist vergleichsweise weit von der Kappenwand 32 entfernt, so dass eine Benetzung der Kappenwand oder eines in die Kappe eingesetzten Gehäuseteils für das elektronische Bauelement stark erschwert ist. Eine derartige Ausbildung der Befestigungsschicht kann im Rahmen der Erfindung zuverlässig vermieden werden.

Es hat sich gezeigt, dass gemäß Figur 2B ausgebildete Anschlusskappen in verstärktem Maße zu defekten Bauelementen führen, wie eingangs im Zusammenhang mit Figur 4 erläutert wurde.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines elektrischen Bauelements, insbesondere einer Feinsicherung, anhand von in den Figuren 3A bis 3C schematisch dargestellten Zwischenschritten.

Zunächst wird eine elektrisch leitfähige Anschlusskappe 3 bereitgestellt. Die Anschlusskappe 3 ist dabei als mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Anschlusskappe, wie im Zusammenhang mit den vorhergehenden Figuren erläutert wurde, ausgeführt. Im Unterschied zu der in Figur 1 D dargestellten Anschlusskappe weist die Anschlusskappe gemäß Figur 3A einen elektrischen Anschlussleiter 28 auf, der mit dem Befestigungsmaterial 5 über den Kappenboden 31 elektrisch leitend verbunden ist. Der Anschlussleiter 28 kann beispielsweise als Drahtanschlussleiter für ein bedrahtetes Bauelement ausgeführt sein. Auf den Anschlussleiter 28 kann jedoch für ein oberflächenmontierbares Bauelement auch verzichtet werden. Ein externer elektrischer Anschluss des Bauelements erfolgt dann bevorzugt unmittelbar über die Anschlusskappe 3. Ein oberflächenmontierbares Bauelement kann mittels der Anschlusskappe 3 auf einen Anschlussträger, z.B. eine Leiterplatte, gelötet werden (nicht dargestellt).

Die Anschlusskappe 3 wird von einem Halteelement 27 eines Fertigungsautomaten für die maschinelle Fertigung einer Vielzahl von

gleichartigen elektrischen Bauelementen gehalten. Für die maschinelle Fertigung der Anschlusskappen und der Bauelemente werden bevorzugt unterschiedliche Automaten eingesetzt.

In der Anschlusskappe 3 wird nachfolgend ein als Hohlkörper ausgeführtes Gehäuseteil 6 angeordnet. Das Gehäuseteil 6 ist für eine Sicherung zweckmäßigerweise elektrisch isolierend, beispielsweise aus Glas oder einem Keramikmaterial, ausgeführt.

Der Innenraum 61 des Hohlkörpers kann beispielsweise dem Innenraum eines

Hohlzylinders entsprechend geformt sein. Eine der Anschlusskappe 3 zugewandte öffnung 8 des Hohlkörpers ist derart angeordnet, dass sie sich über die Erhebung 24 der Befestigungsschicht erstreckt. Eine der Anschlusskappe 3 abgewandte öffnung 7 ist mit einer weiteren Anschlusskappe 2 abgedeckt. Der Hohlkörper ist bevorzugt als länglicher und insbesondere zweiseitig geöffneter Hohlkörper ausgeführt. Die weitere Anschlusskappe 2 ist mittels eines elektrisch leitfähigen Befestigungsmaterials 4, insbesondere eines Lots, z. B. Lötzinn, an dem Gehäuseteil 6 befestigt. Auf der dem Gehäuseteil 6 abgewandten Seite der Anschlusskappe 2 ist ein weiterer externer Anschlussleiter 29 angeordnet und über die Anschlusskappe 2 elektrisch leitend mit dem Befestigungsmaterial 4 verbunden. Bei einer Ausbildung als oberflächenmontierbares Bauelement kann auf den weiteren Anschlussleiter 29 verzichtet werden.

Mittels des Gehäuseteils 6 und der daran befestigten weiteren Anschlusskappe 2 ist ein bis auf die öffnung 8 abgeschlossener Hohlraum gebildet.

Innerhalb des Hohlkörpers 6 verläuft ein Verbindungsleiter 9, insbesondere der Schmelzleiter einer Sicherung, der mit der weiteren Anschlusskappe 2 über das Befestigungsmaterial 4 elektrisch leitend verbunden ist. Für eine Sicherung ist der Schmelzleiter zweckmäßigerweise an die zu sichernde Stromstärke angepasst.

Der Verbindungsleiter verläuft weiterhin von der weiteren Anschlusskappe 2 in Richtung der Anschlusskappe 3.

Das Gehäuseteil 6 kann mittels eines weiteren Halteelements 40 des Fertigungsautomaten gehalten sein. Mittels des weiteren Halteelements 40 kann das Gehäuseteil 6 in die Anschlusskappe 3 eingeführt werden oder die

Anschlusskappe 3 kann mittels des Halteelements 27 zum Gehäuseteil geführt werden.

Auf der der Anschlusskappe 3 zugewandten Seite des Gehäuseteils 6 ist endseitig eine die Wand 62 des Gehäuseteils 6 durchbrechende Kerbe 41 im Gehäuseteil ausgebildet (vergleiche die Teil-Seitenansicht auf die Wand 62 des Gehäuseteils 6 in Figur 3B).

Die Anschlusskappe ist zweckmäßigerweise derart in der Anschlusskappe 3 angeordnet, dass die Erhebung 24 der Befestigungsschicht 22 in die öffnung 8 hineinragt. Eine Benetzung des Gehäuseteils 6 mit dem Befestigungsmaterial 5 kann so erleichtert werden.

Vorzugsweise wird das Gehäuseteil derart in die Anschlusskappe 3 eingesetzt, dass es endseitig in der Anschlusskappe, insbesondere auf der

Befestigungsschicht 22 oder dem Benetzungsmittel 15, aufliegt. Eine innen- und außenseitige Benetzung der Wand 62 mit Befestigungsmaterial wird hierüber erleichtert. Ferner wird die zur Haftvermittlung zwischen dem Gehäuseteil 6 und der Kappenwand 32 zur Verfügung gestellte Fläche aufgrund der tieferen Einführung des Gehäuseteils vorteilhaft vergrößert. Dies ist in Figur 3A aus

übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt. Aufgrund der Formgebung der Befestigungsschicht 22 mit der zentralen Erhebung 24 kann das Gehäuseteil gegenüber der in Figur 2B gezeigten Anschlusskappe tiefer in die Anschlusskappe eingeführt werden.

Nachfolgend werden das Befestigungsmaterial 5 und das Benetzungsmittel 15 mittels eines Erwärmungselements 42 des Fertigungsautomaten, z.B. einer Wärmequelle, aufgeschmolzen. Hierzu werden das Befestigungsmaterial und das Benetzungsmittel z.B. auf 300 ⁰ C oder mehr erwärmt. Das Erwärmungselement 42 ist vorzugsweise auf der der Befestigungsschicht 22 abgewandten Seite des

Kappenbodens 31 angeordnet. Bei einem geringeren Schmelzpunkt des Benetzungsmittels 15 schmilzt dieses zuerst auf und kann an das Gehäuseteil 6 und die Kappenwand 32 anfließen, so dass diese mit dem verzögert schmelzenden Befestigungsmaterial versehen werden kann.

Einem sich im luftgefüllten Hohlraum des Hohlkörpers ausbildenden überdruck kann durch Herausströmen der erwärmten Luft oder einem vergasten

Benetzungsmittelanteil über die Kerbe 41 und/oder neben der Erhebung 24 aus dem Innenraum 61 des Hohlkörpers hinaus und insbesondere aus der Anschlusskappe entgegengewirkt werden. Ein Herausschleudern des Befestigungsmaterials 5 aus der Anschlusskappe, wie im Zusammenhang mit Figur 4 erläutert, kann so gemindert oder vollständig vermieden werden. Vielmehr steht das gesamte Befestigungsmaterial 5 zur Befestigung und zur elektrischen Anbindung des Verbindungsleiters 9 an die Anschlusskappe zur Verfügung.

Daraufhin wird das Befestigungsmaterial 5 abgekühlt und verfestigt, wonach das Gehäuseteil 6 mittels des Befestigungsmaterials 5, das eine Haftung zwischen dem Gehäuseteil 6 und der Kappenwand 32 vermittelt, befestigt ist. Ferner ist der Verbindungsleiter 9 nach dem Verfestigen in das Befestigungsmaterial 5 eingebettet und über das Befestigungsmaterial, das zwischen einem Ende des Verbindungsleiters und dem Kappenboden angeordnet sein kann, elektrisch leitend mit der Anschlusskappe 3 verbunden. Das Gehäuseteil 6 kann nach dem Abkühlen in das Befestigungsmaterial 5 eingebettet sein.

Das auf diese Weise hergestellte und bereits aus dem Fertigungsautomaten entnommene erfindungsgemäße Bauelement 1 ist in Figur 3C anhand einer schematischen Schnittansicht dargestellt.

Der Verbindungsleiter 9 ist sowohl mit der Anschlusskappe 3 als auch mit der Anschlusskappe 2 elektrisch leitend verbunden. Da bei der Befestigung der weiteren Anschlusskappe 2 beide öffnungen 7 und 8 freilagen und somit keine erhöhte Gefahr eines sich ausbildenden überdrucks bestand, kann die weitere Anschlusskappe 2 auch als nicht erfindungsgemäße Anschlusskappe ausgebildet sein. Für eine gleich bleibende Prozessführung ist jedoch eine erfindungsgemäße Ausbildung der weiteren Anschlusskappe 2 von Vorteil. Das Oberflächenprofil der, vorzugsweise gleichartigen, Befestigungsmaterialien 4 und 5 ist mit Vorteil unabhängig davon, ob zwei erfindungsgemäße Anschlusskappen, oder ob lediglich eine erfindungsgemäße Kappe eingesetzt wurde, gleichartig ausgebildet.

Insgesamt ermöglicht die Erfindung ein stabiles, maschinell von einem Fertigungsautomaten durchführbares Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements, insbesondere einer Feinsicherung, mit geringem Ausschuss.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.