專(zhuān)利名稱(chēng)：用于通過(guò)超聲波焊接方法在電導(dǎo)體之間建立焊連接的方法
用于通過(guò)超聲波焊接方法在電導(dǎo)體之間建立焊連接的方法本發(fā)明涉及一種用于在至少一個(gè)第一電導(dǎo)體、例如自身剛性的平面 載體與至少一個(gè)第二電導(dǎo)體、如導(dǎo)線之間建立至少一個(gè)焊連接的方法，其中將導(dǎo)體加入到一個(gè)由相互間可相對(duì)調(diào)整的限制部件包圍的壓縮室 里面并且在這個(gè)壓縮室中通過(guò)超聲波焊接裝置的置于超聲波振蕩中的形成限制部件之一的聲波頭(Sonotrode)焊接。為了使導(dǎo)線通過(guò)超聲波焊接在載體上，按照DE -C-34 37 749規(guī)定， 側(cè)面限制壓縮室的滑板沿著載體可以調(diào)整，其中滑板的凈間距對(duì)準(zhǔn)浸入 到壓縮室里面的星形聲波頭截段的寬度。載體本身支承在對(duì)應(yīng)電極、也 稱(chēng)為砧上。由DE-Z:技術(shù)圖書(shū)館，108巻Ultraschall-Metallschwei(3en (超聲波 金屬焊接)，現(xiàn)代工業(yè)出版社，86895 Landberg, 1995,笫43頁(yè)得出在 具有U形幾何形狀的電纜靴與電導(dǎo)體之間的焊接。在此利用超聲波焊接 裝置，其中在一個(gè)壓縮室中加入要被焊接的導(dǎo)體，它以公知的方式由聲 波頭的截段和砧以及側(cè)面相對(duì)于砧可調(diào)整的滑板限制。由WO-A-95/10866已知通過(guò)超聲波在適配于導(dǎo)體的以寬度調(diào)整高 度的壓縮室中壓實(shí)并接著焊接電導(dǎo)體、尤其是導(dǎo)線的方法，其中首先壓 實(shí)要被焊接的導(dǎo)體然后焊接。在此將壓縮室與要被焊接的導(dǎo)體橫截面無(wú) 關(guān)地調(diào)整到給定的高-寬比。由EP-B-0 143 936或DE-A-37 19 083同樣得出超聲波焊接裝置的在 高度和寬度上可調(diào)整的壓縮室。進(jìn)入使用的超聲波焊接裝置的功率按照要被焊接的導(dǎo)體的最大橫 截面設(shè)計(jì)。 一般如果例如要使控制導(dǎo)線與連接體、也稱(chēng)為端子連接，則 使進(jìn)入使用的超聲波焊接裝置在功率上按照要被焊接的控制導(dǎo)線的橫 截面設(shè)計(jì)。如果還要連接地線，則在傳統(tǒng)的技術(shù)中使地線與端子通過(guò)螺 栓或插頭連接。相應(yīng)的連接存在缺陷，可能產(chǎn)生接觸電阻，它們可能千 擾控制導(dǎo)線上的信號(hào)。但是如果要使超聲波焊接裝置的功率足夠在連接體上例如使地線 或電源線與控制導(dǎo)線一起焊接，則進(jìn)一步產(chǎn)生缺陷，不能實(shí)現(xiàn)足夠好的 過(guò)程監(jiān)控；因?yàn)樵诤附虞^大橫截面導(dǎo)體時(shí)允許的誤差經(jīng)常大于控制導(dǎo)線的橫截面，結(jié)果是可能產(chǎn)生其在過(guò)程監(jiān)控的范圍中不能確定的組合誤 差。本發(fā)明的目的是，這樣改進(jìn)上迷形式的方法，在所期望的范圍使第 一導(dǎo)體與第二導(dǎo)體通過(guò)超聲波焊接連接，其中與第一電導(dǎo)體連接的第二電導(dǎo)體的總橫截面必要時(shí)能夠大于通常通過(guò)使用的超聲波焊接裝置能 夠焊接的導(dǎo)體橫截面。也存在這種可能性，使第一導(dǎo)體與大或小橫截面 的第二導(dǎo)體工藝可靠地連接，由此尤其不產(chǎn)生不期望的接觸電阻。按照本發(fā)明這個(gè)目的主要由此得以實(shí)現(xiàn)，即第 一導(dǎo)體在壓縮室中先 后與兩個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)體焊接。按照本發(fā)明公開(kāi)了這種方案，使一個(gè)第一導(dǎo)體與一個(gè)總橫截面的第 二導(dǎo)體焊接，該總橫截大于通常通過(guò)所使用的超聲波焊接裝置在焊接過(guò)程中可以焊接的導(dǎo)體對(duì)黃截面。此外根據(jù)按照本發(fā)明的理論保證，使具有大和小橫截面的第二導(dǎo)體與第一導(dǎo)體工藝可靠地焊接，因?yàn)檩^大橫截面 的第二導(dǎo)體不同時(shí)與^_小橫截面的導(dǎo)體焊接，由此可以實(shí)現(xiàn)良好的過(guò)程監(jiān)控。通過(guò)這些措施給出方案，在所期望的范圍內(nèi)使第二導(dǎo)體與第一導(dǎo) 體焊接，而不必更換超聲波焊接裝置?？梢允褂迷诠β噬习凑崭饕c第 一導(dǎo)體焊接的單個(gè)第二導(dǎo)體的最大橫截面設(shè)計(jì)的超聲波焊接裝置，其中 可以在考慮各導(dǎo)體橫截面的條件下實(shí)現(xiàn)特殊的過(guò)程監(jiān)控。本方法特別有利的是，附加地對(duì)在第一與第二導(dǎo)體之間存在的連接 能夠連接另一第二導(dǎo)體，而不必考慮常見(jiàn)的連接形式如螺栓或插頭。由 此不會(huì)產(chǎn)生不期望的可能導(dǎo)致干擾的接觸電阻。因此可以亳無(wú)問(wèn)題地使 控制導(dǎo)線和地線或電源與連接體連接，如同在布線時(shí)尤其在汽車(chē)技術(shù)中 進(jìn)行的那樣。最好規(guī)定，在相互銜接的焊接過(guò)程中使第一導(dǎo)體相對(duì)于壓縮室調(diào) 整。最好使笫一導(dǎo)體相對(duì)于壓縮室調(diào)整。但是也存在這種可能性，使超 聲波焊接裝置> 即壓縮室沿著第一導(dǎo)體調(diào)整，用于使第二導(dǎo)體依次地與 第一導(dǎo)體焊接。如果壓縮室在橫截面上可以在需要的范圍內(nèi)調(diào)整，則存在這種可能 性，使第二導(dǎo)體上下地焊接在第一導(dǎo)體上。由此實(shí)現(xiàn)依次的焊接，首先 使第二導(dǎo)體與第 一導(dǎo)體焊接，然后使另 一第二導(dǎo)體焊接在與第 一導(dǎo)體焊 接的第二導(dǎo)體上而且是立刻焊接。也可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)使多個(gè)第二導(dǎo)體與第 一導(dǎo)體焊接，其中至少另 一第二導(dǎo)體在單獨(dú)的焊接過(guò)程中與第 一導(dǎo)體焊接。優(yōu)選使第二導(dǎo)體與第一導(dǎo)體和/或第二導(dǎo)體組以相互間隔的范圍焊 接。在此存在這種可能性，使第一導(dǎo)體由通過(guò)臺(tái)階相互間隔的截段組成， 其中在沿著第一導(dǎo)體縱向延伸的截段上焊接第二導(dǎo)體。如果第二導(dǎo)體在第一導(dǎo)體上的焊接最好在其縱向上相互間隔的范圍中實(shí)現(xiàn)，則也存在這種可能性，使兩個(gè)第二導(dǎo)體并排地在垂直于第一 導(dǎo)體的縱軸線延伸的部位中焊接在第一導(dǎo)體上。同樣能夠使第二導(dǎo)體在笫一導(dǎo)體上的焊接在第一導(dǎo)體的對(duì)置側(cè)面 上進(jìn)行。作為第一第二導(dǎo)體使地線或電源線和作為第二第二導(dǎo)體使控制導(dǎo) 線與第一導(dǎo)體焊接。由此可以使超聲波焊接裝置在功率上這樣設(shè)計(jì)，使得與第一導(dǎo)體焊 接的第二導(dǎo)體在一個(gè)焊接過(guò)程中總體上不焊接。此外通過(guò)先后使第二導(dǎo)體與第一導(dǎo)體焊接的優(yōu)點(diǎn)是，分別使在焊接 過(guò)程中要被焊接的第二導(dǎo)體與第一導(dǎo)體工藝可靠地連接；因?yàn)榧偃缋缡箼M截面在6至35nm^或16至70mm2的地線或電源線同時(shí)與橫截面在 0.22至6mn^的控制導(dǎo)線焊接，則地線或電源線方面的誤差將可能覆蓋 與控制導(dǎo)線有缺陷的焊接，由此可能產(chǎn)生有缺陷的焊接，而不能確認(rèn)它 們。此外本發(fā)明規(guī)定，在利用具有從第一導(dǎo)體伸出的固定段如卡片時(shí)在 與第 一導(dǎo)體焊接最后的第二導(dǎo)體期間或以后使固定段在聲波頭在第二 導(dǎo)體方向上超聲波激勵(lì)時(shí)為了固定第二導(dǎo)體而彎曲。也存在這種可能性，在結(jié)束焊接后通過(guò)收縮軟管作為絕緣或者作為 絕緣和機(jī)械加固包圍焊接部位。按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)這種方案， 一個(gè)第一導(dǎo)體與多個(gè)第二導(dǎo)體焊接，而 不產(chǎn)生不期望的接觸電阻，其中第二導(dǎo)體的總橫截面大于通常通過(guò)所4吏 用的超聲波焊接裝置可焊接的橫截面。能夠毫無(wú)問(wèn)題地通過(guò)階梯的焊接 部位以最佳的焊接參數(shù)加工大和小的橫截面。不僅由權(quán)利要求、由權(quán)利要求得出的特征本身和/或組合而且由下面 的給出優(yōu)選實(shí)施例的附圖描述中給出本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和特征。 附圖中

圖1示出超聲波焊接系統(tǒng)的原理圖，圖2示出超聲波焊接裝置與要被焊接的第 一和第二導(dǎo)體的局部圖， 圖3示出與第二導(dǎo)體焊接的第一導(dǎo)體，圖4示出按照?qǐng)D2的超聲波焊接裝置在第 一導(dǎo)體與另 一笫二導(dǎo)體焊 接前的局部圖，圖5示出與兩個(gè)第二導(dǎo)體焊接的第一導(dǎo)體， 圖6示出由圖2至4得出的第一導(dǎo)體的立體圖， 圖7示出按照?qǐng)D6的第二導(dǎo)體的俯視圖， 圖8示出按照?qǐng)D6和7的第二導(dǎo)體側(cè)視圖， 圖9示出第二導(dǎo)體的另一實(shí)施例的俯視圖， 圖IO示出按照?qǐng)D9的第一導(dǎo)體，它與第二導(dǎo)體焊接， 圖ll示出按照?qǐng)DIO的第一和第二導(dǎo)體的側(cè)視圖， 圖12示出第一導(dǎo)體的另一實(shí)施例 圖13示出按照?qǐng)D12的第一導(dǎo)體的側(cè)視圖， 圖14示出按照?qǐng)D12和13的第一導(dǎo)體的俯視圖， 圖15示出第一導(dǎo)體的另一實(shí)施例，它與兩個(gè)第二導(dǎo)體焊接， 圖16示出與第二導(dǎo)體焊接的按照?qǐng)D15的第一導(dǎo)體的側(cè)視圖。 在圖1中以純?cè)硎境鲆粋€(gè)系統(tǒng)，通過(guò)下面相應(yīng)的解釋使自身剛性 的平面的載體作為第一導(dǎo)體與絞合線如電纜或?qū)Ь€作為電的第二導(dǎo)體 通過(guò)超聲波焊接，該系統(tǒng)包括一個(gè)超聲波焊接裝置或設(shè)備110，它通常 包括一個(gè)轉(zhuǎn)換器112、必要時(shí)一個(gè)升壓器114以及一個(gè)聲波頭116。對(duì)聲 波頭116或這個(gè)聲波頭的表面附設(shè)一個(gè)多體的對(duì)應(yīng)電極U8(也稱(chēng)為砧) 以及一個(gè)滑塊120,如同DE-C-37 19 083或WO-A-95/10866所得到的那 樣，請(qǐng)?jiān)敿?xì)參閱其公開(kāi)內(nèi)容。聲波頭116或其表面、對(duì)應(yīng)電極118以及 滑塊120限定一個(gè)在橫截面上可調(diào)整的壓縮室，在其中加入要被焊接的 第一和第二導(dǎo)體，所迷轉(zhuǎn)換器112通過(guò)導(dǎo)線122與激勵(lì)器124連接，它本身通過(guò)導(dǎo)線 126導(dǎo)引到一個(gè)PC128，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的控制并且在其中輸入焊 接參數(shù)或第一和第二電導(dǎo)體的橫截面或?qū)挾然蛘邚钠渲姓{(diào)出相應(yīng)的存 儲(chǔ)值。按照本發(fā)明使用一個(gè)相應(yīng)的超聲波焊接裝置，其功率按照導(dǎo)體的橫 截面設(shè)計(jì)，該橫截面小于按照本發(fā)明的理論在第一導(dǎo)體上要被焊接的第 二導(dǎo)體的總橫截面。為此按照本發(fā)明多個(gè)第二導(dǎo)體與第 一導(dǎo)體先后焊接，通過(guò)使第二導(dǎo)體先后與第一導(dǎo)體焊接，但是每個(gè)第二導(dǎo)體分別具有 一個(gè)在功率上可以由超聲波焊接裝置焊接的最大的橫截面，得到一個(gè)總體焊連接，它保證第一與第二導(dǎo)體之間在最小接觸電阻的情況下可靠的 連接。在圖2中示出由圖1得出的超聲波焊接裝置的局部圖，其中壓縮室 10由聲波頭116、兩體的對(duì)應(yīng)電極118以及側(cè)面滑塊120包圍。在此兩 體的砧118由沿著聲波頭116可移動(dòng)的支架12和平行于由聲波頭116 構(gòu)成的限制面移動(dòng)的橫梁14組成。在打開(kāi)的壓縮室10中首先加入具有一個(gè)外部截段18的第一導(dǎo)體 16。下面為了簡(jiǎn)化將第一導(dǎo)體16稱(chēng)為載體或接觸體，然后將絞合線20 的去掉絕緣的端部作為笫二電導(dǎo)體置于載體16的截段18上，然后關(guān)閉 壓縮室IO并且在聲波頭116 (箭頭22)的方向上調(diào)整砧118，用于將所 需的壓力施加到要被焊接的部件、即載體16和絞合線20上。同時(shí)以超 聲波振動(dòng)激勵(lì)聲波頭116，用于執(zhí)行所需的焊接過(guò)程。在焊接后打開(kāi)壓 縮室IO并且得到在載體16與絞合線20之間的連接，而且在載體16的 截段18上，如圖3所示的那樣。然后使載體16相對(duì)于壓縮室IO調(diào)整， 使得通過(guò)一個(gè)臺(tái)階與截段18間隔的截段22位于壓縮室IO里面。在此 該截段22平行于外部截段18延伸。在載體16的截段22定位在壓縮室 10里面以后在本實(shí)施例中將一組絞合線24作為笫二電導(dǎo)體在壓縮室中 敷設(shè)在截段22上，用于以前面所迷的方式進(jìn)行焊接。結(jié)果是得到一個(gè) 焊接部件，如同在圖5中看到的那樣。由此使載體16在其截段18, 22 中分別與第二電導(dǎo)體或一組第二電導(dǎo)體、也就是與絞合線20和絞合線 組24焊接。在此第二電導(dǎo)體的總橫截面大于通常地通過(guò)超聲波焊接裝 置可以焊接的電導(dǎo)體的橫截面。具有功率直到3kW的超聲波焊接裝置例如能夠焊接總橫截面 35mr^的絞合線。根據(jù)按照本發(fā)明的理論具有總體較大的橫截面的第二 導(dǎo)體可以與第一導(dǎo)體焊接。但是為此的前提是，在每個(gè)與第一導(dǎo)體的焊 接過(guò)程中使第二導(dǎo)體以最大總橫截面焊接，它等于或小于35mm2，只要 以事先給出的值為基礎(chǔ)。按照本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)是，不同橫截面的第二導(dǎo)體與笫一導(dǎo)體先 后焊接，由此對(duì)于各要被焊接的導(dǎo)體橫截面可以實(shí)現(xiàn)最佳的過(guò)程監(jiān)控。在圖6中以立體圖再一次示出載體或接觸體16。可以看出由圏環(huán)構(gòu)成的要與接頭連接的前端截段26以及與這個(gè)截段在平行延伸的平面中 延伸的截段18， 22。由圖7和8的枧圖同樣看出。在此附加地可以在由 圈環(huán)構(gòu)成的截段26上焊接另 一第二電導(dǎo)體。在圖9至11中示出一個(gè)相應(yīng)的接觸體的變型方案并且配有附圖標(biāo) 記28。該載體或接觸體28與載體16的不同之處是，要與絞合線30, 32焊接的截段34, 36不僅通過(guò)臺(tái)階相互間隔，而且也具有不同的寬度。 在本實(shí)施例中外部截段36窄于中間截段38，該中間截段又窄于前端的 截段或圈環(huán)截段40。由國(guó)12至14示出的接觸體42作為第一電導(dǎo)體在端部具有所謂的 固定片或卡片44, 46，它們?cè)诘诙妼?dǎo)體與載體42焊接后在焊接上的 第二電導(dǎo)體方向上通過(guò)超聲波彎曲，用于實(shí)現(xiàn)附加的機(jī)械固定。此外存在這種可能性，將一個(gè)收縮軟管推到焊接位置上，用于實(shí)現(xiàn)絕緣，它提 供附加的機(jī)械強(qiáng)度。如果在上述的實(shí)施例中第一電導(dǎo)體如接觸體、載體或端子分別只在 一面上與多個(gè)第二電導(dǎo)體連接，則也存在這種可能性，使第二電導(dǎo)體焊 接在第一電導(dǎo)體的對(duì)置側(cè)上，其中第二電導(dǎo)體先后與第一電導(dǎo)體對(duì)應(yīng)于 按照本發(fā)明的理論焊接。由圖15和16可以看出， 一個(gè)接觸體48作為 第一電導(dǎo)體在其對(duì)置側(cè)上分別與第二電導(dǎo)體50, :52連接，它們本身可 以由兩個(gè)和多個(gè)上下焊接的絞合線組成。
權(quán)利要求
1. 用于在至少一個(gè)第一電導(dǎo)體、例如自身剛性的平面載體與至少一個(gè)第二電導(dǎo)體、如絞合線之間建立至少一個(gè)焊連接的方法，其中將導(dǎo)體置入到由相互間可相對(duì)調(diào)整的限制部件包圍的壓縮室里面并且在這個(gè)壓縮室中通過(guò)置于超聲波振蕩中的形成限制部件之一的超聲波焊接裝置的聲波頭焊接，其特征在于，使第一導(dǎo)體在壓縮室中先后與兩個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)體焊接。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在相互銜接的焊接過(guò)程 中使第一導(dǎo)體相對(duì)于壓縮室調(diào)整。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，使第一導(dǎo)體相對(duì)于 壓縮室調(diào)整。
4. 如上迷權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使具有相 同和/或不同橫截面的第二導(dǎo)體與第 一導(dǎo)體焊接。
5. 如上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使第二導(dǎo) 體上下地焊接在第一導(dǎo)體上。
6. 如上迷權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所迷的方法，其特征在于，使第二導(dǎo) 體與第 一導(dǎo)體以相互間隔的區(qū)域焊接。
7. 如上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使第二導(dǎo) 體焊接在第一導(dǎo)體的在相互不同的平面中延伸的部位上。
8. 如上迷權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使第二導(dǎo) 體焊接在第 一導(dǎo)體的在相互間隔且相互平行延伸的平面中延伸的部位 上。
9. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，作為第一第 二導(dǎo)體使地線和電源線和作為第二第二導(dǎo)體使控制導(dǎo)線與第 一導(dǎo)體焊 接。
10. 如上迷權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所迷的方法，其特征在于，至少兩 個(gè)第二導(dǎo)體并排地在垂直于第一導(dǎo)體的縱軸線延伸的區(qū)域中焊接在其上。
11. 如上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使第二 導(dǎo)體組和第二導(dǎo)體或第二導(dǎo)體組先后與第 一導(dǎo)體焊接。
12. 如上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所迷的方法，其中從第一導(dǎo)體伸出 固定段如卡片，其特征在于，在將第一導(dǎo)體與最后的第二導(dǎo)體焊接期間或以后使固定段在聲波頭超聲波激勵(lì)時(shí)在第二導(dǎo)體方向上為了固定第 二導(dǎo)體被彎曲。
13.如上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在功率 上設(shè)計(jì)超聲波焊接裝置，使要與第一導(dǎo)體焊接的第二導(dǎo)體在一個(gè)焊接過(guò) 程中不能總體上焊接或者不能工藝可靠地焊接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在至少一個(gè)第一電導(dǎo)體(16)與至少一個(gè)第二電導(dǎo)體(20，24)之間建立至少一個(gè)焊連接的方法，其中將導(dǎo)體加入到一個(gè)由相互間可相對(duì)調(diào)整的限制部件包圍的壓縮室里面并且在這個(gè)壓縮室中通過(guò)置于超聲波振蕩中的形成限制部件的超聲波焊接裝置的聲波頭焊接。為了以所期望的范圍使第一導(dǎo)體(16)可以與第二導(dǎo)體(20，24)通過(guò)超聲波焊接連接，其中與第一電導(dǎo)體連接的第二電導(dǎo)體的總橫截面可能要大于通常通過(guò)所使用的超聲波焊接裝置焊接的導(dǎo)體橫截面，建議使第一導(dǎo)體在壓縮室中先后與兩個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)體焊接。
文檔編號(hào)H01R43/02GK101282815SQ200680037707
公開(kāi)日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2006年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月10日
發(fā)明者D·斯特羅 申請(qǐng)人:申克超聲波技術(shù)有限責(zé)任公司