Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der elektrischen Leiter. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Technik zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit zwischen zwei elektrischen Leiterelementen.

Stand der Technik

Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen stromtragenden, metallischen Leiterelementen, werden die Leiterelemente, insbesondere Busbars, entweder miteinander verschweißt oder verschraubt. Beim Verbinden mittels Schrauben kommen in der Regel glatte Oberflächen der Leiterelemente zum Einsatz.

Schraubverbindungen von stromtragenden Leiterelementen haben gegenüber geschweißten Verbindungen den Vorteil, dass diese wieder zerstörungsfrei gelöst werden können und somit ein Austausch einzelner Komponenten und/oder die Reparatur ebendieser ermöglicht wird. Nachteilig ist jedoch der erhöhte elektrische Widerstand der Schraubverbindung gegenüber der Schweißverbindung, der insbesondere durch eine Oxidschicht an der jeweiligen Oberfläche der Leiterelemente bedingt ist. Insoweit wird der Stromfluss am Übergang zwischen den Leiterelemente durch die Oxidschicht behindert. Die Oxidschicht kann in einem vorgelagerten Bearbeitungsprozess der Leiterelemente durch eine Sauerstoff-Reaktion entstehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den elektrischen Widerstand bei Schraubverbindungen stromtragender Leiterelemente zu reduzieren.

Die Erfindung

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.

Erfindungsgemäß wird gemäß einem ersten Aspekt eine Anordnung zur elektrischen Verbindung wenigstens zweier elektrisch leitfähiger Leiterelemente bereitgestellt. Die Anordnung umfasst ein erstes elektrisch leitfähiges Leiterelement mit einer ersten Kontaktfläche und ein zweites elektrisch leitfähiges Leiterelement mit einer zweiten Kontaktfläche, wobei die Leiterelemente derart zueinander angeordnet sind, dass sie über die jeweilige Kontaktfläche miteinander in Kontakt stehen. Die Leiterelemente bestehen jeweils vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material. Insbesondere bestehen die Leiterelemente aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die Leiterelemente können auch als Busbars bezeichnet werden.

Das erste Leiterelement und/oder das die zweite Leiterelement weist im Bereich der jeweiligen Kontaktfläche eine modifizierte Oberflächenstruktur auf. Unter einer modifizierten Oberflächenstruktur ist in diesem Zusammenhang eine Oberflächenstruktur zu verstehen, die von einer Oberflächenstruktur in einem angrenzenden Bereich der jeweiligen Oberfläche abweicht. Insbesondere kann die modifizierte Oberflächenstruktur eine höhere Rauheit aufweisen als die entsprechende Oberfläche in einem an die Kontaktfläche angrenzenden Bereich der jeweiligen Oberfläche.

Durch die wenigstens eine strukturierte Kontaktfläche kann eine Verringerung des elektrischen Widerstands am Übergang zwischen den Leiterelementen um mehr als 20 % gegenüber einer gattungsgemäßen Anordnung ohne strukturierte Oberflächen erreicht werden. Die Anordnung kann ferner eine Verbindungseinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, das erste Leiterelement und das zweite Leiterelement mit den jeweiligen Kontaktflächen mit einer vorbestimmbaren Kraft gegeneinander zu drücken, um eine reversible elektrische Verbindung zwischen dem ersten Leiterelement und dem zweiten Leiterelement herzustellen. Die vorbestimmbare Kraft kann vorzugsweise so gewählt sein, dass eine plastische Verformung an der modifizierten Oberflächenstruktur stattfindet. Durch die plastische Verformung wird die Oxidschicht im Bereich der Kontaktfläche partiell aufgebrochen, wodurch der elektrische Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Leiterelement verbessert werden kann.

Die Leiterelemente können jeweils eine Aussparung, insbesondere in Form einer Durchgangsöffnung bzw. eines Lochs, aufweisen. Ferner kann die Verbindungseinrichtung eine Schraube mit einem Schraubenkopf und einem Gewindeelement sowie eine Mutter aufweisen. Das Gewindeelement erstreckt sich durch die Aussparungen der Leiterelemente, sodass der Schraubenkopf und die Mutter mit einer jeweiligen Auflagefläche an einer jeweiligen Oberfläche der Leiterelemente anliegen, um die Leiterelemente mit ihren Kontaktflächen gegeneinander zu drücken. Durch Anziehen der Mutter kann die Kraft erhöht werden, mit der die Leiterelemente gegeneinandergedrückt werden. Die Schraube und/oder die Mutter können beispielsweise aus einem eisenhaltigen Material, insbesondere aus einem Stahl, bestehen.

Die Auflagefläche des Schraubenkopfes und/oder der Mutter können jeweils ebenfalls eine modifizierte Oberflächenstruktur aufweisen, wobei die modifizierte Oberflächenstruktur an einer Auflagefläche der modifizierten Oberflächenstruktur an einer Kontaktfläche entsprechen kann.

Die Kontaktfläche an der ersten Oberfläche und/oder die Kontaktfläche an der zweiten Oberfläche können sich jeweils entlang der Aussparung, insbesondere um die Aussparung herum, erstrecken. Dabei kann der Bereich einer Kontaktfläche flächenmäßig jeweils wenigstens der Auflagefläche des Schraubenkopfes und/oder der Mutter entsprechen und/oder höchstens 20 % größer sein als die Auflagefläche des Schraubenkopfes und/oder der Mutter. Beispielsweise kann die Auflagefläche der Schraube und/oder der Mutter einen kreisförmigen Außendurchmesser aufweisen. Der Bereich der wenigstens einen Kontaktfläche kann dann so dimensioniert sein, dass die Auflagefläche davon vollständig überlappt ist. Beispielsweise kann ein (kleinster) Außendurchmesser eines Außenumfangs der Kontaktfläche wenigstens gleich groß und höchstens 20 % größer sein als der Außendurchmesser einer Auflagefläche.

Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung können das erste Leiterelement und das zweite Leiterelement jeweils eine Kontaktfläche aufweisen, wobei die Kontaktflächen jeweils eine linienförmige Oberflächenstruktur aufweisen. Dabei kann eine Ausrichtung der Oberflächenstruktur der ersten Kontaktfläche von einer Ausrichtung der Oberflächenstruktur der zweiten Kontaktfläche abweichen. Insbesondere können die Oberflächenstrukturen der Kontaktflächen senkrecht zueinander ausgerichtet sein. Die Kontaktflächen können in diesem Fall jeweils eine geriffelte Oberflächenstruktur aufweisen. Durch die unterschiedliche Ausrichtung der Riffel werden die länglichen, vorzugsweise scharfkantigen Erhebungen der Riffel beim Andrücken der Leiterelemente ineinander gedrückt und verformen sich gegenseitig. Dadurch kann die Oxidschicht an der Oberfläche der Leiterelemente unmittelbar beim Zusammendrücken der Leiterelemente aufgebrochen und der elektrische Widerstand am Übergang zwischen den Leiterelementen entsprechend reduziert werden.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Leiterelement, insbesondere ein Busbar, zur Verwendung in einer Anordnung nach einer der oben beschriebenen Varianten bereitgestellt. Das Leiterelement weist einen Grundkörper aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus Aluminium oder aus Kupfer oder aus einer Legierung einer der beiden Metalle, auf. Der Grundkörper weist wenigstens abschnittsweise einen rechteckigen Querschnitt auf. Der Grundkörper kann eine Breite (Lange Seite des Querschnitts) zwischen 2 mm und 150 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 100 mm und/oder eine Dicke (kurze Seite des Querschnitts) zwischen 0,3 mm und 20 mm aufweisen. Der Grundkörper weist eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche auf, wobei an der ersten Oberfläche und/oder an der zweiten Oberfläche eine Kontaktfläche ausgebildet ist. Im Bereich der Kontaktfläche weist der Grundkörper eine gegenüber einem angrenzenden Flächenabschnitt der jeweiligen Oberfläche modifizierte Oberflächenstruktur auf. Mit anderen Worten kann der Grundkörper im Bereich der Kontaktfläche eine größere Rauheit aufweisen als in einem an die Kontaktfläche angrenzenden Bereich der entsprechenden Oberfläche.

Die Oberflächenstruktur kann vorzugsweise ein regelmäßiges, vorzugsweise linienförmiges Muster aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberflächenstruktur eine Vielzahl spitzer Erhebungen aufweisen. So kann die Kontaktfläche beispielsweise eine Riffelstruktur mit scharfkantigen bzw. spitzen Erhebungen aufweisen oder die Kontaktfläche kann einzelne spitze Erhebungen aufweisen, die in einem regelmäßigen Muster oder zufällig zueinander angeordnet sind.

Die Oberflächenstruktur der Kontaktflächen ist vorzugsweise mittels Laserstrukturierung herstellbar. Varianten einer erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur können jedoch auch mittels anderer Bearbeitungsverfahren, beispielsweise mittels eines Ätzverfahrens, oder mittels eines Sandstrahlverfahrens erzeugbar sein.

In dem Grundkörper des Leiterelements ist vorzugsweise eine Aussparung, insbesondere eine Durchgangsöffnung bzw. ein Loch, ausgebildet. Die Kontaktfläche kann dabei vorzugsweise in einem an die Aussparung angrenzenden, insbesondere das Loch umgebenden, Bereich der entsprechenden Oberfläche des Grundkörpers ausgebildet sein.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zum Strukturieren der Oberfläche eines Leiterelements gemäß einer der oben beschriebenen Varianten bereitgestellt. In einem ersten Verfahrensschritt wird das Leiterelement bereitgestellt. In einem weiteren Schritt wird die erste Oberfläche und/oder die zweite Oberfläche des Grundkörpers in einem zu strukturierenden Bereich mittels Laserstrahlung beaufschlagt, wobei ein Laserstrahl entlang einer definierten bzw. vorgegebenen Bearbeitungstrajektorie über die entsprechende Oberfläche bewegt wird. Das Material des zu bearbeitenden Elements wird entlang der Bearbeitungstrajektorie bzw. der Bearbeitungsbahn des Laserstrahls durch die eingebrachte Energie kontrolliert aufgeworfen oder abgetragen. Die zu bearbeitende Oberfläche kann mittels des Laserstrahls wenigstens einmal überfahren bzw. abgerastert werden. Beispielsweise können zwei oder mehr Überfahrten der Oberfläche mittels des Laserstrahls vorgesehen sein.

Der Laserstrahl kann vorzugsweise eine Wellenslänge von 800 nm bis 1200 nm, insbesondere von 1030 nm, 1064 nm oder 1070 nm aufweisen. Alternativ kann der Laserstrahl auch eine Wellenlänge im grünen Spektralbereich aufweisen, insbesondere von 500 nm bis 550 nm, bevorzugt von 515 nm, oder im ultravioletten Spektralbereich, insbesondere mit einer Wellenlänge von 300 nm bis 380 nm, bevorzugt von 343 nm oder von 355 nm bis 357 nm.

Eine Fluenz H des Laserstrahls entlang der Bearbeitungstrajektorie auf der zu strukturierenden Oberfläche kann wenigstens H = 0,5 J/cm ² betragen. Ferner kann die eingestrahlte Fluenz bis zu 100 J/cm ² betragen. Vorzugsweise kann die eingestrahlte Fluenz H wenigstens 0,5 J/cm ² und bis zu 40 J/cm ² betragen. Der Laserstrahl kann in einem gepulsten oder in einem dauerstrich-Modus eingesetzt werden. Beispielsweise kann für ein Leiterelement aus Aluminium die Fluenz H größer als 0,5 J/cm ² sein. Für ein Leiterelement aus Kupfer kann die Fluenz H vorzugsweise größer sein als 2 J/cm ² . Mit diesen Fluenzen kann das jeweilige Material kontrolliert aufgeschmolzen und aufgeworfen werden, wodurch die aufgeraute Oberflächenstruktur entsteht.

Der Laserstrahl kann gemäß einer Variante ein gepulster Laserstrahl, insbesondere ein ns-, ps- oder fs- bzw. Ultra-Kurzpuls-Laserstrahl sein. Eine Pulsdauer der Laserpulse kann beispielsweise zwischen 1 ns und 1000 ns, bevorzugt zwischen 5 ns und 500 ns, oder zwischen 200 fs und 80 ps betragen. Durch einen gepulsten Laserstrahl können besonders hohe Intensitäten bei moderaten mittleren Leistungen erzielt werden. Dadurch ist ein noch gezielterer Wärmeeintrag an der zu bearbeitenden Oberfläche möglich. Eine Repetitionsrate der Laserpulse kann mindestens 1 kHz und bis zu 4 MHz betragen.

Die Pulsspitzenintensität des gepulsten Laserstrahls Imax kann wenigstens 10 ⁸ W/cm ² betragen. Mit derartigen Intensitäten kann das zu bearbeitende Material entlang der Bearbeitungstrajektorie gezielt verdampft werden, sodass Vertiefungen an der Oberfläche des Elements entlang der Bearbeitungstrajektorie erzeugt werden. Der angegebene Intensitätsbereich gilt sowohl für Elemente aus Aluminium als auch aus Kupfer.

Vorzugsweise überlappen sich die Pulse des Laserstrahls entlang der Bearbeitungstrajektorie gegenseitig. Insbesondere überlappen sich zwei aufeinanderfolgende Pulse um wenigstens 20 %. Zwei aufeinanderfolgende Pulse können sich auch bis zu 99,9 % überlappen. Durch den hohen Überlappungsgrad kann eine besonders gleichmäßige Oberflächenstruktur erzeugt werden. Eine Bearbeitung mit großem Pulsüberlapp kann insbesondere zur Erzeugung einer riefenförmigen Oberflächenstruktur vorteilhaft sein.

Gemäß einer alternativen Variante können die Pulse auch einen geringeren Überlapp oder einen negativen Überlapp zueinander aufweisen. Mit anderen Worten können zwei aufeinanderfolgende Pulse des Laserstrahls entlang der Bearbeitungstrajektorie einander um vorzugsweise weniger als 20 % überlappen oder gar nicht überlappen. Jeder Laserpuls erzeugt auf der zu strukturierenden Oberfläche einen, beispielsweise kreisförmigen, Abdruck in Form eines kraterförmigen Abtrags. Ein negativer Überlapp der Laserpulse ist so zu verstehen, dass sich die Abdrücke zweier aufeinanderfolgender Laserpulse auf der Werkstückoberfläche nur geringfügig (max. 20 %) oder gar nicht (bis zu - 20 %) überlappen. Der prozentuale Überlapp zweier Abdrücke kann angegeben werden, indem der Quotient aus Mittelpunktabstand der Abdrücke zu dem Abdruckdurchmesser von 1 subtrahiert wird. Auch ein Abstand zwischen zwei benachbarten Bahnen der Bearbeitungstrajektorie ist vorzugsweise so zu wählen, dass sich die Abdrücke der benachbarten Bahnen nur geringfügig oder gar nicht überschneiden. Auf diese Weise kann eine Oberflächenstruktur der Kontaktfläche eines Leiterelements erzeugt werden, bei der jeweils mehrere kraterförmige Abdrücke, z.B. drei oder vier Abdrücke, eine näherungsweise pyramidenförmige Erhebung in ihrer Mitte ausbilden. Es hat sich gezeigt, dass durch eine derartige Oberflächenstruktur mit einer Vielzahl filigraner, einzelner Erhebungen, die elektrische Leitfähigkeit am Übergang zweier Leiterelemente in besonderem Maße verbessert werden kann.

Der Laserstrahl kann in seiner Fokusebene eine plateau-förmige oder eine Gauss- förmige Intensitätsverteilung über seinen Querschnitt aufweisen. Der Strahlquerschnitt in der Bearbeitungsebene kann dabei entweder symmetrisch oder asymmetrisch sein. Bei einem asymmetrischen Strahlquerschnitt kann die Intensität über die längere Ausdehnungsrichtung gleichmäßig, also plateauförmig, verteilt sein (sog. Tophat-Profil), wohingegen die Intensität in der kürzeren Richtung des Strahls vorzugsweise Gauß-förmig verteilt ist. Der Laserstrahl kann ein SingleMode- (bzw. SingleMode-ähnlicher-) oder ein MultiMode-Laserstrahl sein. Entsprechend kann der Laserstrahl eine Beugungsmaßzahl M ² von 1 bis 1,4 (SingleMode oder SingleMode-ähnllich) oder von 1,4 < M ² < 4 (Multimode) oder von M ² > 4 (Multimode, bspw. bei der Verwendung von Rechteckfasern) aufweisen. Durch den Laserstrahl mit gezielt eingestellten Eigenschaften kann ein gezieltes Aufschmelzen und/oder Verdampfen der zu bearbeitenden Oberfläche erreicht werden. Besonders gute Ergebnisse ließen sich mittels eines SingleMode oder SingleMode-ähnlichen Laserstrahls erzielen.

Der Laserstrahl kann mittels einer Strahlablenkeinheit, insbesondere mittels einer Scanneroptik einer Laserbearbeitungsanlage entlang der Bearbeitungstrajektorie auf die zu bearbeitende Oberfläche gerichtet werden. Durch die Scanneroptik kann der Laserstrahl besonders schnell über die Oberfläche bewegt werden.

Gemäß einer bevorzugten Variante des Verfahrens kann die Bearbeitungstrajektorie ein zick-zack-förmiges Bewegungsmuster beschreiben, welches vorzugsweise einer ellipsenförmigen Pendelbewegung des Laserstrahls folgt. Der Bewegung ist ferner in der Regel eine lineare Bewegung entlang eines Bearbeitungspfads unterlagert. Durch die zick-zack-förmige Pendelbewegung des Laserstrahls können vorteilhaft ausgefranste Strukturen erzeugt werden, die durch Krafteinwirkung beim Zusammendrücken zweier Leiterelemente besonders leicht plastisch verformbar sind und die somit ein Aufbrechen der Oxidschicht an der Oberfläche der Leiterelemente in besonderem Maße begünstigen. Die lineare Bewegung kann ein linienförmiges Muster der strukturierten Oberfläche vorgeben. Die Oberflächenstruktur kann vorzugsweise durch Aufschmelzen und gezieltes Aufwerfen der Schmelze erzeugt werden. Alternativ kann die Oberflächenstruktur durch gleichmäßiges Abtragen des Materials an der zu bearbeitenden Oberfläche erzeugt werden.

Erfindungsgemäß wird ferner eine Laserbearbeitungsanlage bereitgestellt, die zumindest eine Strahlquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls und einen Laserbearbeitungskopf umfasst, über welchen der Laserstrahl auf die Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks fokussierbar ist. Der Laserstrahl kann mittels eines oder mehrerer Lichtleitkabel und/oder mittels Spiegeln von der Strahlquelle zum Laserbearbeitungskopf geleitet werden. Der Laserbearbeitungskopf umfasst eine Optik mittels welcher der Laserstrahl auf die zu bearbeitende Oberfläche fokussierbar ist. Die Laserbearbeitungsanlage umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Laserbearbeitungsanlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einer der oben beschriebenen Varianten anzusteuern. Mit anderen Worten kann die Laserbearbeitungsanlage dazu eingerichtet sein, die zu bearbeitende Oberfläche mittels des Laserstrahls zur Erzeugung der gewünschten Oberflächenstruktur abzurastern.

Die Laserbearbeitungsanlage kann gemäß einer der folgenden Varianten konfiguriert sein:

• Variante 1 : Mit 1 Laser (d.h. mit einer Laserquelle) und 1 Optik+Strahlführung und 1 Spot (d.h. mit einem resultierenden Strahlfleck auf der Werkstückoberfläche);

• Variante 2: Mit 1 Laser und 1 Optik+Strahlführung und Mulit-Fokal (d.h. mit mehreren resultierenden Strahlflecken auf der Werkstückoberfläche);

• Variante 3: Mit >lLasern und 1 Optik+Strahlführung und 1 Spot;

• Variante 4: Mit >lLasern und 1 Optik+Strahlführung und Multi-Fokal;

• Variante 5: Mit >lLasern und >1 Optik+Strahlführung und Multifokal. Ausführungsbeispiele

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung.

Es zeigen:

Fig. 1 Schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung zur Verbindung zweier elektrisch leitfähiger Leiterelemente in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht;

Fig. 2 Schematisch ein erfindungsgemäßes Leiterelement mit einer strukturierten Kontaktfläche in einer Draufsicht;

Fig. 3 Schematisch Ausschnitte einer linienförmigen Oberflächenstruktur zweier Leiterelemente im Bereich der jeweiligen Kontaktfläche sowie eine Überlagerung der Oberflächenstrukturen;

Fig. 4 Schematisch die Bewegung eines Laserstrahls in einer

Bearbeitungsebene des Laserstrahls beim Strukturieren einer Oberfläche;

Fign. 5a-b Schematisch die Anordnung benachbarter Pulsabdrücke auf einer erfindungsgemäßen Kontaktfläche;

Fig. 6 Schematisch ein Strahlprofil eines Laserstrahls in einer

Bearbeitungsebene des Laserstrahls;

Fig. 7 Schematisch die Schritte eines erfindungsgemäßen

Bearbeitungsverfahrens; und

Fig. 8 Schematisch eine erfindungsgemäße Laserbearbeitungsanlage. In Figur 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung 10 zur elektrischen Verbindung zweier elektrisch leitfähiger Leiterelemente 12-1, 12-2 in einer Seitenansicht dargestellt, wobei die Leiterelemente 12-1, 12-2 geschnitten dargestellt sind. Das erste Leiterelement 12-1 und das zweite Leiterelement 12-2 weisen jeweils eine Aussparung 124 (vgl. Fig. 2) auf, die hier als Durchgangsöffnung bzw. als Loch ausgebildet ist. Die Leiterelemente 12-1, 12-2 bestehen jeweils aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die Leiterelemente 12-1, 12-2 können auch als Busbars bezeichnet werden. Die Leiterelemente 12-1, 12-2 weisen jeweils eine erste Oberfläche 121-1, 121-2 und eine zweite, der ersten Oberfläche 121-1, 121-2 gegenüberliegende zweite Oberfläche 122-1, 122-2 auf. Die Leiterelemente 12-1, 12-2 sind so zueinander angeordnet, dass sie in einem Bereich um die Durchgangsöffnung 124 herum aneinander anliegen. In diesem Bereich ist an der ersten Oberfläche 121-1 des ersten Leiterelements 12-1 und and der zweiten Oberfläche 122-2 des zweiten Leiterelements jeweils eine Kontaktfläche 123-1, 123-2 mit einer modifizierten Oberflächenstruktur ausgebildet. Grundsätzlich genügt es auch, wenn eine der Verbindungsflächen eine strukturierte Kontaktfläche 123 aufweist. Da der Aufbau des ersten Leiterelements 12-1 und des zweiten Leiterelements 12-2 im Wesentlichen gleich sein kann, werden sie im Rahmen dieser Offenbarung auch schlicht als Leiterelemente 12 bezeichnet.

Die Anordnung 10 umfasst ferner eine Verbindungseinrichtung mit einer Schraube 14 und einer Mutter 16, wobei die Schraube 14 zur Aufnahme in die Aussparungen 124 der Leiterelemente 12 ausgebildet ist, sodass in einem Verbindungszustand der Anordnung (vgl. Fig. la) eine Auflagefläche eines Kopfes 142 der Schraube 14 mit der zweiten Oberfläche 122-1 des ersten Leiterelements 12-1 in Kontakt steht und eine Auflagefläche der Mutter 16 mit der ersten Oberfläche 121-2 des zweiten Leiterelements 12-2 in Kontakt steht. Mit anderen Worten kann die Schraube 14 in die Aussparungen 124 der Leiterelemente 12 eingeführt werden, sodass der Schraubenkopf 142 an der zweiten Oberfläche des ersten Leiterelements 12-1 anliegt und sich ein Gewindeelement 144 der Schraube 14 durch die Aussparungen 124 der Leiterelemente 12 hindurch erstreckt und mit seinem freien Ende über die erste Oberfläche 121-2 des zweiten Leiterelements 12-2 hinausragt. Die Mutter 16 kann dann auf das freie Ende des Gewindeelements 144 der Schraube 14 in Richtung der ersten Oberfläche 121-2 des zweiten Leiterelements 12-2 aufgeschraubt werden. Auf diese Weise können das erste und das zweite Leiterelement 12-1, 12-2, sowie eventuell zwischen dem ersten und dem zweiten Leiterelement angeordnete weitere Leiterelemente gegeneinander gedrückt werden, um eine elektrische Verbindung zwischen den Leiterelementen 12-1, 12- 2 herzustellen. Die Schraube und/oder die Mutter können beispielsweise aus einem eisenhaltigen Material bestehen, insbesondere aus Stahl. An der Kontaktfläche zwischen zwei jeweils benachbarten Leiterelementen kann jeweils wenigstens einer der Fügepartner in dem Bereich der Kontaktfläche eine modifizierte, strukturierte Oberflächenstruktur aufweisen. Die Auflagefläche der Schraube 14 und/oder die Auflagefläche der Mutter 16 können zusätzlich ebenfalls eine modifizierte Oberflächenstruktur aufweisen. Es versteht sich, dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Leiterelementen 12 auch mittels anderer Verbindungseinrichtungen hergestellt werden kann, beispielsweise mittels einer Zwinge. Es versteht sich ferner, dass nicht alle Verbindungsarten eine Aussparung in den Leiterelementen 12 erfordern.

In Figur 2 ist eine Ansicht eines Leiterelements 12 aus einer Richtung senkrecht zur ersten Oberfläche 121 dargestellt. Zu sehen ist, dass an der ersten Oberfläche 121 ein Bereich mit einer modifizierten Oberflächenstruktur ausgebildet ist. Dieser Kontaktbereich wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch als Kontaktfläche 123 bezeichnet und ist für den Kontakt mit einem anderen Leiterelement 12 vorgesehen. Die Kontaktfläche 123 kann so dimensioniert sein, dass zwei zu verbindende Leiterelemente sowohl parallel zueinander ausgerichtet sein können (vgl. auch Fig. 1) oder gewinkelt, beispielsweise senkrecht zueinander, wobei in jeder Ausrichtung der Materialkontakt von der Kontaktfläche abgedeckt ist. Im vorliegenden Beispiel gemäß Figur 2 wird bei baugleichen Leiterelementen 12 eine (entgegengesetzt) parallele Ausrichtung (vgl. auch Figur 1), sowie eine stumpfwinklige bis zu einer rechtwinkligen Ausrichtung abgedeckt. In Figur 3 sind schematisch Ausschnitte der Kontaktflächen 123-1, 123-2 zweier miteinander zu verbindender Leiterelemente 12 dargestellt. Die eine Kontaktfläche 123-1 weist eine senkrecht orientierte, lineare Oberflächenstruktur auf und die andere Kontaktfläche 123-2 weist eine waagerecht orientierte, lineare Oberflächenstruktur auf. Die Oberflächenstrukturen kann man sich als geriffelte Oberflächenstrukturen vorstellen. Wenn die Leiterelemente 12 mit den wie dargestellt ausgerichteten Oberflächenstrukturen aufeinandergedrückt werden, dringen die vorzugsweise spitzen, linienförmigen Erhebungen der einen Kontaktfläche 123-1 in die Erhebungen der anderen Kontaktfläche 123-2 ein und brechen dabei die Oxidschicht an der Kontaktfläche 123 des jeweils anderen Leiterelements 12 auf. Die linienförmigen Oberflächenstrukturen der Kontaktflächen 123-1 und 123-2 gemäß Figur 3 können sich also zu einer resultierenden, kreuzförmigen Struktur 123 _re s überlagern.

Figur 4 zeigt schematisch die Bewegung eines Laserstrahls in einer Bearbeitungsebene des Laserstrahls beim Strukturieren einer Oberfläche. Die Bearbeitungstrajektorie des Laserstrahls ergibt sich gemäß Figur 4 aus einem zick-zack-förmigen Pendelmuster 200 des Laserstrahls entlang einer ellipsenförmigen Pendelbahn 210. Diesem Bewegungsmuster, das vorzugsweise in Dauerschleife wiederholt abgefahren wird ist ferner eine lineare Bewegung 220 des Laserstrahls unterlagert. Mit anderen Worten kann sich der Vorschub des Laserstrahls gegenüber der zu bearbeitenden Oberfläche aus einer komplexen, sekundären Bewegung (zick-zack-Verlauf 200 entlang einer ellipsenförmigen Pendelbahn 210) und einer primären Vorschubbewegung (linienförmige Bewegungskomponente 220) zusammensetzen.

Die Figuren 5a und 5b zeigen jeweils schematisch die Anordnung benachbarter mittels einzelnen Laserpulsen erzeugen Pulsabdrücke 300 an der Oberfläche eines bearbeiteten Werkstücks. Die Pulsabdrücke 300 können jeweils als kraterförmige Senkungen in der Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks ausgebildet sein. Die gestrichelten Pfeile 310 geben jeweils die Bearbeitungsrichtung an, mit der ein gepulster Laserstrahl über die zu bearbeitende Oberfläche geführt wurde. Das Bezugszeichen 320 gibt den Durchmesser eines Pulsabdrucks 300 an, der im Wesentlichen einem Durchmesser des Laserstrahls entsprechen kann. Zwei aufeinanderfolgende Pulsabdrücke 300 weisen entlang der Bearbeitungsrichtung 310 jeweils einen Mittelpunktabstand 330 zueinander auf. Zwei benachbarte Bearbeitungsbahnen weisen wiederum einen Abstand 340 zueinander auf. Gemäß den Darstellungen in den Figuren 5a und 5b weisen die Pulsabdrücke 300 jeweils einen negativen Überlapp zueinander auf. Auf diese Weise entsteht zwischen den Pulsabdrücken 300 zweier benachbarter Bearbeitungsbahnen eine näherungsweise pyramidenförmige Erhebung 350. Die Erhebung 350 ist gemäß Figur 5a vierseitig und gemäß Figur 5b dreiseitig. Die in den Figuren 5a und 5b dargestellte Oberflächenstruktur hat sich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft herausgestellt. Die Bezugszeichen in Figur 5a sind sinngemäß auch auf die Figur 5b anwendbar.

In Figur 6 ist schematisch das Strahlprofil eines Laserstrahls in einer Bearbeitungsebene des Laserstrahls dargestellt. Die Bearbeitungsebene des Laserstrahls kann beispielsweise mit der Oberflächenebene der zu bearbeitenden Oberfläche übereinstimmen oder sich um wenige Millimeter parallel versetzt zu der Oberflächenebene erstrecken. Gemäß der Darstellung in Figur 6 kann der Laserstrahl in der Bearbeitungsebene beispielsweise einen kreisrunden Querschnitt 410, einen quadratischen Querschnitt 420, einen ellipsenförmigen Querschnitt 430 oder einen rechteckigen Querschnitt 440 aufweisen. Eine Intensität des Laserstrahls kann über den jeweiligen Querschnitt eine Gaußförmige oder eine plateau-förmige (sog. Tophat-) Verteilung aufweisen. Bei einem langgezogenen Strahlquerschnitt (vgl. Querschnitte 430 und 440) kann die Intensität des Laserstrahls entlang der langen Ausdehnungsrichtung (hier in X-Richtung) eine Tophat-Verteilung (plateauförmige Verteilung) und entlang der kurzen Ausdehnungsrichtung (hier in Y-Richtung) eine Gauß-förmige Verteilung aufweisen.

In Figur 7 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Strukturieren der Oberfläche eines Leiterelements oder einer Schraube oder einer Schraubenmutter dargestellt. Das Verfahren umfasst in einem ersten Verfahrensschritt S10 ein Bereitstellen des Leiterelements oder der Schraube oder der Schraubenmutter. In einem weiteren Schritt S20 wird die Oberfläche des zu bearbeitenden Elements in einem zu strukturierenden Bereich mittels Laserstrahlung beaufschlagt, wobei ein Laserstrahl entlang einer definierten bzw. vorgegebenen Bearbeitungstrajektorie über die Oberfläche bewegt wird. Das Material des zu bearbeitenden Elements wird dabei entlang der Bearbeitungstrajektorie bzw. der Bearbeitungsbahn des Laserstrahls durch die eingebrachte Energie kontrolliert aufgeworfen oder abgetragen.

In Figur 8 ist schematisch eine erfindungsgemäße Laserbearbeitungsanlage 20 dargestellt. Die Laserbearbeitungsanlage 20 umfasst eine Strahlquelle 22 zur Erzeugung eines Laserstrahls L und einen Laserbearbeitungskopf 24. Der Laserstrahl L wird mittels eines Lichtleitkabels 23 von der Strahlquelle 22 zum Laserbearbeitungskopf 24 geleitet. Der Laserbearbeitungskopf 24 umfasst eine Optik, insbesondere eine Scanneroptik, mittels welcher der Laserstrahl L entlang einer vorgegebenen Bearbeitungstrajektorie auf die Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks - hier auf die Oberfläche eines Leiterelements 12 - fokussiert wird. Die Laserbearbeitungsanlage 20 umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung 26, die dazu ausgebildet ist, die Laserbearbeitungsanlage 20 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens anzusteuern.