Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein lötfähiges elektrisches Anschlusselement, bestehend aus einem Crimpbereich zur Aufnahme eines Anschlusskabels sowie einem Lötbereich zur stoffschlüssigen Verbindung mit der Oberfläche einer elektrisch leitfähigen Struktur, wobei sich der Lötbereich direkt an den Crimpbereich anschließt oder von diesem durch einen Übergangsbereich beabstandet ist und auf dem

Lötbereich ein Lotdepot vorgesehen oder anbringbar ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 20 2013 006 781 U l ist ein elektrisches Anschlusselement vorbekannt. Dieses elektrische Anschlusselement findet zur Kontaktierung von z. B.

Kraftfahrzeugscheiben mit dort vorgesehenen elektrisch leitfähigen Strukturen, wie beispielsweise Heizleiter oder Antennenleiter, Anwendung . Derartige elektrisch leitfähige Strukturen sind vielfach über angelötete elektrische

Anschlusselemente mit der Bordelektronik verbunden.

Das vorbekannte Anschlusselement weist einen um ein Anschlusskabel gecrimpten Bereich und einen Lötbereich auf, wobei der Lötbereich über eine bleifreie

Lotmasse mit der elektrisch leitfähigen Struktur verbunden ist.

Das elektrische Anschlusselement ist demnach durch Crimpen mit dem

Anschlusskabel verbunden. Das Ausführen von Crimpverbindungen gehört zum Stand der Technik.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach DE 20 2013 006 781 U l ist der Lötbereich an derjenigen Seite des gecrimpten Bereichs angeordnet, die der Erstreckungsrichtung des Anschlusskabels zum externen Funktionselement gegenüberliegt. Der Winkel zwischen dem Lötbereich und dem gecrimpten

Bereich kann beispielsweise zwischen 120° und 180° betragen. Die zum Substrat hin gewandte Oberfläche des Lötbereichs bildet die eigentliche Kontaktfläche zwischen dem Anschlusselement und der elektrisch leitfähigen Struktur und ist über eine Lotmasse mit dieser leitfähigen Struktur verbunden.

Das vorbekannte Anschlusselement weist im Lötbereich und im gecrimpten Bereich bevorzugt die gleiche Materialstärke auf. Insofern ist das Anschlusselement aus einem Blechmaterial ausstanzbar. Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Lötbereich plan ausgebildet, um eine plane Kontaktfläche zu schaffen. Der Lötbereich kann aber auch durch Umformungen wie Prägen oder Tiefziehen eingebrachte Bereiche aufweisen, um Lotdepots aufzunehmen. Die Form des Lötbereichs nach DE 20 2013 006 781 U l kann den Erfordernissen dem Einzelfall entsprechend gewählt werden. Denkbar sind hier polygonale, rechteckige, aber auch elliptische oder kreisförmige Flächen.

Bei einer Ausgestaltung ist der Lötbereich direkt an den gecrimpten Bereich des Anschlusselements angeschlossen. Eine alternative Ausführungsform zeigt einen Übergangsbereich zwischen dem Lötbereich und dem gecrimpten Abschnitt.

An den Lötbereich können sich neben dem gecrimpten Bereich auch weitere Bereiche anschließen. Ein solcher weiterer Bereich kann dafür vorgesehen sein, das Anschlusselement mit einer Halterung zu verbinden.

Der Stand der Technik lehrt darüber hinaus das Vorsehen einer Kontakterhebung auf der vom Substrat abgewandten Oberfläche des Lötbereichs des

Anschlusselements, welche der Kontaktierung mit einem Lötwerkzeug während des Lötvorgangs dient. Diese Kontakterhebungen können bevorzugt einstückig mit dem Anschlusselement ausgebildet und durch Prägen oder Tiefziehen realisiert werden. Das vorstehend erläuterte bekannte Anschlusselement weist jedoch den Nachteil auf, dass durch die im Wesentlichen in einer Ebene liegenden Crimp- und

Lötbereiche eine größere Fläche beansprucht wird, welche montageseitig berücksichtigt werden muss.

Weiterhin besteht trotz des möglichen Übergangs zwischen Lötbereich und Crimpbereich die Gefahr, dass beim Ausführen des Lötvorgangs Lot in den Crimpbereich hinein gelangt und dort ein litzenförmiges Ende eines

Anschlusskabels versteift, und zwar durch das Kapillarkräfte-bedingte Eindringen des flüssigen Lotes in die Räume zwischen den einzelnen Adern der

entsprechenden Litze. Hierdurch tritt eine unerwünschte Versteifung des Kabels mit der Folge einer resultierenden Bruchgefahr ein.

Ein weiterer Nachteil besteht in der Gefahr des Kontaminierens von Abschnitten auch des Crimpbereichs durch ein für das Ausführen des Lötvorgangs

erforderliches Flussmittel .

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes lötfähiges elektrisches Anschlusselement, bestehend aus einem

Crimpbereich zur Aufnahme eines Anschlusskabels sowie einem Lötbereich zur stoffschlüssigen Verbindung mit der Oberfläche einer elektrisch leitfähigen Struktur anzugeben, welches auf das Prinzip der Trennung von Crimp- und Lötbereich zurückgeht und welches sicherstellt, dass ein Eindringen von Lot in den Crimpbereich verhindert wird .

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem leitfähigen elektrischen Anschlusselement gemäß der Merkmalskombination des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren zur Herstellung eines derartigen Anschlusselements in seiner Definition nach Anspruch 10, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.

Die Erfindung geht demnach von einem lötfähigen elektrischen Anschlusselement aus, welches üblicherweise aus einem metallischen Material besteht. Das Anschlusselement umfasst einen Crimpbereich zur Aufnahme eines Anschlusskabels sowie einen Lötbereich zur stoffschlüssigen Verbindung mit der Oberfläche einer elektrisch leitfähigen Struktur, z. B. einem Antennenleiter oder einer Heizleiterstruktur einer Kraftfahrzeugscheibe. Unter dem Crimpbereich wird ein solcher Bereich verstanden, der Abschnitte aufweist, welche durch Verformen in die Lage versetzt sind, ein im Crimpbereich befindliches Ende eines elektrischen Anschlusskabels, insbesondere einer

Anschlusslitze, mechanisch und elektrisch zu kontaktieren. Durch das Crimpen kommt es also zu einem Fügen zwischen den Komponenten des Anschlusselements und dem Anschlusskabel durch plastische Verformung . Eine Crimpverbindung ist mechanisch stabil, schwer lösbar und gewährleistet eine hohe elektrische und mechanische Sicherheit. Ein Crimpprofil im Crimpbereich bewirkt die gewünschte Verformung von Anschlusselement und Leiter unter Nutzung eines entsprechenden, an sich bekannten Werkzeugs.

Der Lötbereich des Anschlusselements kann ein Lotdepot besitzen bzw. mit einem Lot beschichtet, insbesondere verzinnt sein. Ebenso ist das Anbringen eines Lotes, z. B. durch einen Niet im Lötbereich denkbar.

Erfindungsgemäß ist im Abschnitt zwischen dem Crimp- und dem Lötbereich bzw. einem dort vorgesehenen Übergangsbereich, der einen Abstand zwischen Crimp- und Lötbereich definiert, eine Abwinklung oder Abkantung derart ausgebildet, dass im Ergebnis des Abwinklungsschritts Crimp- und Lötbereich in eine Rücken- an-Rücken-Lage gelangen, wobei die freie Seite des Lötbereichs das Lotdepot aufnimmt. Im Ergebnis dessen entsteht also ein Anschlusselement, dessen von der Oberfläche der elektrisch leitfähigen Struktur abgewandten Seite den

Crimpbereich und einen zu der Oberfläche der elektrisch leitfähigen Struktur hin gerichteten Lötbereich aufweist.

Dadurch, dass im Ergebnis des Abwinklungsschritts, d. h. des entsprechenden Biegeprozesses, Crimp- und Lötbereich im Wesentlichen übereinander liegen und eine Stapelanordnung bilden, ist die diesbezügliche Flächenausdehnung des Anschlusselements im Vergleich zur üblichen langgestreckten Form reduziert. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich vom Lötbereich erste seitliche Zungen zur Ausbildung von Kontaktflächen für ein Lötwerkzeug . Diese ersten seitlichen Zungen sind nach dem Abwinklungsvorgang von dem

Crimpbereich nicht verdeckt und bleiben für das eigentliche Lötwerkzeug, z. B. für Elektroden eines Hochfrequenz-Lötwerkzeugs frei zugänglich.

Dadurch, dass sich diese ersten seitlichen Zungen unmittelbar vom Lötbereich erstrecken und mit diesem bevorzugt einstückig ausgebildet sind, erfolgt eine unmittelbare und direkte Erwärmung des Lötbereichs, ohne dass es wie beim Stand der Technik notwendig ist, die Oberseite des Crimpbereichs mit dem

Lötwerkzeug in Kontakt zu bringen, um über diesen Bereich dann die notwendige Wärmeenergie hin zum Lötbereich aufzubringen. Es reduziert sich also die zu erwärmende Materialmenge, was eine Verkürzung der Prozesszeit für den eigentlichen Lötschritt zur Folge hat.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich vom Lötbereich zweite seitliche Zungen zur mechanischen Fixierung des Lötbereichs am

Crimpbereich nach dem Abwinklungsvorgang. Diese zweiten seitlichen Zungen umgreifen diesbezüglich den Crimpbereich mindestens teilweise klammerartig.

Es entsteht also durch diese zweiten seitlichen Zungen mit ihrem klammerartigen Übergriff ein zusätzlich mechanisches Fixieren des bezogen auf das Einbringen des Anschlusskabels freien Endes der Crimpbereichs. Durch eine derartige optionale Klemmverbindung können Biegekräfte auf das gesamte

Anschlusselement übertragen werden, so dass sich verbesserte mechanische Eigenschaften ergeben.

Zwischen den ersten seitlichen Zungen und den zweiten seitlichen Zungen besteht ein lateraler Abstand, wobei die zweiten seitlichen Zungen bevorzugt am oder in der Nähe des freien Endes des umzubiegenden Lötbereichs befindlich sind.

Die Oberflächen der ersten und zweiten seitlichen Zungen sind frei von

Flussmittel oder Lot ausgebildet. Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung kann die Flächenform des

Lötbereichs unabhängig von der standardgemäßen Konfiguration des

Crimpbereichs gewählt werden. Hier kann insofern auf Kundenwünsche bzw. auf die zu kontaktierenden Flächen auf dem Substrat eingegangen werden.

Das Lotdepot für den eigentlichen Lötvorgang wird bevorzugt auf dem Lötbereich fixiert. Dies kann z. B. durch Kleben, Nieten oder dergleichen erfolgen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Lotdepot vor dem Biegevorgang bzw. im Abwinklungsschritt aufgebracht. Alternativ kann aber auch nach diesem Schritt ein Fixieren des Lotdepots auf der freien Seite des abgewinkelten Lötbereichs vorgenommen werden.

Dadurch dass sich das Lot bzw. das Lötzinn oder das Lotdepot nicht mehr direkt auf dem Crimpbereich befindet, kann eine Vorverzinnung bereits vor oder parallel zum Crimpprozess durchgeführt werden, was bei einer parallelen Verarbeitung eine Zeitersparnis im Sinne einer Prozesszeitverkürzung nach sich zieht.

In einer Weiterbildung der Erfindung besteht der Löt- und der Crimpbereich aus unterschiedlichen, verbindbaren Materialien, wobei die jeweilige Materialauswahl unter funktionalen Gesichtspunkten erfolgt. Hierunter ist zu verstehen, dass die Auswahl des Materials für den Lötbereich unter dem Aspekt eines optimalen Stoffschlusses und die Auswahl des Materials für den Crimpbereich unter dem Aspekt der gewünschten elastischen Verformung erfolgt.

Unter Beachtung des grundsätzlichen Ziels, bleifreie Lote einzusetzen, kann also für den Lötbereich ein solches metallisches Material zum Einsatz kommen, welches insbesondere für bleifreie Lote geeignet ist und hier Vorteile zeigt. Erfindungsgemäß ist darüber hinaus ein Anschlusselement mit den vorstehend erläuterten Merkmalen, gekennzeichnet durch seine Ausbildung als Aderendhülse mit Lotfahne als Lötbereich, wobei sich das Lotdepot auf einer vom Crimpbereich beabstandeten, insbesondere gegenüberliegenden Seite befindet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines elektrischen

Anschlusselements gemäß der vorstehenden Erläuterung erfolgt zunächst in einem ersten Schritt ein Fertigen eines Stanz-Biegeteils aus einem metallischen Material als gestrecktes Flächenstück mit einem Crimpbereich und einem davon in Längsrichtung beabstandeten Lötbereich.

Im nächsten Schritt erfolgt ein Auflegen oder Anbringen des Lotdepots auf die Oberflächenseite des Lötbereichs, welche in der Flächenebene des Crimpbereichs liegt.

Hiernach wird eine Abwinklung durch einen Biegevorgang derart erzeugt, dass der Lötbereich in eine Rücken-an-Rücken-Lage mit der im Wesentlichen ebenen Fläche der Unterseite des Crimpbereichs gelangt. Letztendlich wird dann ein Verlöten des Anschlusselements mit einer leitfähigen Struktur vorgenommen. Das Ausführen des Crimpbefestigungsvorgangs des jeweiligen Anschlusskabels wird in bekannter Weise vorgenommen, und zwar entweder vor oder nach dem Vorverzinnen des Lotbereiches. Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen : ig . la bis c eine Seitenansicht, eine Draufsicht sowie eine perspektivische

Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusselements in einer ersten Ausführungsform mit zunächst lateral als

Flächenstück vorliegendem Crimp- und Lötbereich (linke Seite der Abbildungen) und entsprechenden Darstellungen im Ergebnis der Abwinklung mit Rücken-an-Rücken-Lage im lötfertigen Zustand

(rechtsseitige Darstellungen); ig . 2a bis c eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen

Anschlusselements mit ersten seitlichen Zungen zur Ausbildung von Kontaktflächen für ein Lötwerkzeug vor (linksseitige

Darstellungen) und nach dem Biegen (rechtsseitige Darstellungen) und ig . 3a bis c eine Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels, ähnlich der

Darstellungen nach den Fig . 2a bis 2c, jedoch mit einer zusätzlichen Ausbildung zweiter seitlicher Zungen zum Zweck einer klammerartigen Befestigung, ausgebildet zwischen

Lötbereich und Crimpbereich, wobei wiederum die linksseitigen Darstellungen nach den Fig . 3a bis 3c das Anschlusselement im

Ausgangszustand und die rechtsseitigen Darstellungen das Anschlusselement im lötfertigen Zustand präsentieren.

Bei dem Anschlusselement gemäß Ausführungsbeispiel wird von einem

metallischen Stanz-Biegeteil ausgegangen, welches einen Crimpbereich 1 zur

Aufnahme eines in den figürlichen Darstellungen nicht gezeigten Anschlusskabels sowie einen Lötbereich 2 zur stoffschlüssigen Verbindung mit der Oberfläche einer elektrisch leitfähigen Struktur (nicht gezeigt) umfasst. Wie in den Figuren ersichtlich, geht der Crimpbereich 1 in den Lötbereich 2 über. Im Übergangsbereich 6 ist ein materialseitiger Rücksprung derart vorhanden, dass der Lötbereich 2 schmaler ist als die diesbezügliche Breite des Crimpbereichs 1. Auf der Oberfläche des Lötbereichs 2 befindet sich ein Lotdepot 20.

Gemäß den rechtsseitigen Darstellungen nach den Fig . la bis lc ist im

Übergangsbereich 6 eine Abwinklung derart ausgebildet, dass Crimpbereich 1 und Lötbereich 2 in eine Rücken-an-Rücken-Lage gelangen, wobei die freie Seite des Lötbereichs 2 das Lotdepot 20 aufweist.

Gemäß den Darstellungen zum Ausführungsbeispiel sind also Crimp- und

Lötbereich getrennt. Der Lötbereich ist insofern als Lötfahne ausgebildet und mit dem Crimpbereich in Form einer Aderendhülse verbunden. Durch die Abwinklung und Biegung können die typischen Abmessungen klassischer Aderendhülsen beibehalten werden.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2a bis 2c erstrecken sich vom Lötbereich 2 erste seitliche Zungen 3 zur Ausbildung von Kontaktflächen für ein nicht gezeigtes Lötwerkzeug, insbesondere ein Lötwerkzeug zum Ausführen einer Widerstands-Lötverbindung .

Die ersten seitlichen Zungen 3 sind nach dem Abwinklungsvorgang (siehe rechtsseitige Darstellung nach den Fig. 2a bis 2c) von dem eigentlichen

Crimpbereich 1 nicht verdeckt und für das Lötwerkzeug frei zugänglich.

Gemäß der Ausführungsform nach den Fig. 3a bis 3c sind ergänzend oder aber auch in alternativer Alleinstellung zweite seitliche Zungen 5 zum mechanischen Fixieren des Lötbereichs 2 am Crimpbereich 1 nach dem Abwinklungsvorgang vorhanden.

Diese zweiten Zungen 5 umgreifen einen freien Abschnitt des Crimpbereichs 1 mindestens teilweise und klammerartig .

Die seitlichen Zungen 3 zur Ausbildung von Kontaktflächen für das Lötwerkzeug können noch Ausprägungen 4 zur Werkzeugzentrierung besitzen, wie dies in den Fig. 2c und 3c dargestellt ist. Die Abbildungen nach den Fig. 3a bis 3c lassen auch den zweckmäßigerweise vorhandenen lateralen Abstand zwischen den ersten seitlichen Zungen 3 und den zweiten seitlichen Zungen 5 zum rastenden Befestigen deutlich werden.

Obwohl bei den Darstellungen gemäß dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel der Lötbereich eine im Wesentlichen Rechteckform aufweist, sind auch hier andere Flächenformen, z. B. Kreisformen, ovale oder polygonale Flächen denkbar. Gemäß den Ausführungsbeispielen befindet sich Lötzinn bzw. ein Lotdepot nicht mehr direkt auf dem Crimpbereich. Insofern kann eine Vorverzinnung auch vor oder nach dem Crimpprozess durchgeführt werden. Durch das erfindungsgemäße Design wird eine Kontaminierung der Rückseite des Lötbereichs mit Flussmittel effektiv verhindert.

Durch die Möglichkeit der parallelen Verarbeitung kann die Rückseite sowohl vom Flussmittel befreit als auch die Vorderseite mit Flussmittel versehen werden, ohne dass ein Zeitverlust auftritt. Da im Gegensatz zum Zeitraum nach dem

Crimpprozess die Crimpkontakte, d. h. die Anschlusselemente für den

Crimpprozess über ein Fertigungsband noch sehr gut vereinzelt sind, können zusätzliche Prozesse am Crimp, wie eine Vorverzinnung oder Reinigung in leichter Weise automatisiert durchgeführt werden.

Aufgrund der Tatsache, dass sich das Lötzinn bzw. das Lotdepot nicht mehr direkt auf dem Crimp bzw. im Crimpbereich befindet, ergibt sich die Möglichkeit, das Lotdepot mechanisch, z. B. durch Nieten oder andere Technologien auf dem Lötbereich zu fixieren.

Die seitlichen Zungen oder Flügel gestatten es, Elektroden des Lötwerkzeugs optimal auf dem Element zu positionieren. Auch diese seitlichen Zungen können als Kontaktflächen für ein Lötwerkzeug kundenspezifisch designed werden. Durch die Nutzung der seitlichen Zungen als Kontaktflächen für ein Lötwerkzeug muss weniger Materialmenge erwärmt werden, so dass sich die Fertigungszeit verkürzt.

Da im Gegensatz zu bekannten Aderendhülsen die Anschlusskabellitze vom

Lötbereich getrennt ist, entfällt das ansonsten gegebene Problem, dass während des Lötvorgangs auf das Substrat, insbesondere eine Scheibe, Lötzinn in die Litze zieht, mit der Folge, dass das Lötzinn in der Litze erstarrt und selbige versteift. Dies führte beim Stand der Technik zum Nachteil beim Handling der Scheibe und des Kontakts bis zum Einbau im Fahrzeug. Ein Abbrechen der Litze von der Aderendhülse wird insofern ausgeschlossen. Durch die optionale Ausbildung der zweiten Zungen zum Zweck des

klammerartigen Umgreifens können Biegekräfte auf das gesamte

Anschlusselement übertragen werden, was die Langzeitstabilität der Ausbildung der diesbezüglichen Kontakte verbessert.