(57)【要約】  電気部品（１）においてコンタクトエレメント（５、６）を取り付ける方法において、コンタクトエレメント（５、６）が部品（１）の基体（２）のコンタクト面（３、４）に配置され、レーザビーム（１８）は、基体（２）がレーザビーム（１８）のビーム方向（２４）に位置しないようにコンタクトエレメント（５、６）の領域（１６、１７）に向けられる。レーザビーム（１８）によって、コンタクトエレメント（５、６）が部分的に溶融され、それにより溶融材料（７、８）がコンタクト面（３、４）を濡らし、コンタクト面（３、４）へのコンタクトエレメント（５、６）の取付けが作成される。
2021512495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気部品においてコンタクトエレメントを取り付ける方法であって、
Ａ）コンタクト面（３、４）を有する基体（２）を提供する、及びコンタクトエレメント（５、６）を提供する工程と、
Ｂ）前記コンタクト面（３、４）に前記コンタクトエレメント（５、６）を配置する工程と、
Ｃ）前記コンタクトエレメント（５、６）の領域（１６、１７）にレーザビーム（１８）を向け、それによって前記コンタクトエレメント（５、６）を部分的に溶融し、それにより前記溶融材料（７、８）が前記コンタクト面（３、４）を濡らす工程と、を包含し、
前記レーザビーム（１８）は、前記コンタクトエレメント（５、６）を部分的に溶融した後、前記基体（２）に前記レーザビーム（１８）が当たらないように向けられている、方法。
【請求項２】
前記コンタクトエレメント（３、４）はワイヤとして形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記領域（１６、１７）は、前記コンタクト面（３、４）を上面視した場合に前記基体（２）を越えて突出する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記領域（１６、１７）は、前記コンタクト面（３、４）に対して垂直の方向に前記コンタクト面（３、４）から離れる方向に延びる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記領域（１６、１７）の溶融前に、前記領域（１６、１７）は前記コンタクト面（３、４）に当接している、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ビーム方向（２４）は、前記コンタクト面（３、４）を上面視した場合に前記基体（２）と重ならない、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ビーム方向（２４）は、前記コンタクト面（３、４）に対して平行に距離をおいて延びる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
第１コンタクトエレメント及び第２コンタクトエレメント（５、６）が提供され、かつ前記基体（２）に配置され、前記レーザビーム（１８）は、２つのコンタクトエレメント（５、６）がビーム方向（２４）に位置するように向けられる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１コンタクトエレメント（５）を部分的に溶融する前に、前記第２コンタクトエレメント（６）が遮蔽され、前記第１コンタクトエレメント（５）を部分的に溶融した後に、前記第２コンタクトエレメント（５）に前記レーザビーム（１８）が当てられ、溶解される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
第１コンタクトエレメント及び第２コンタクトエレメント（５、６）が提供され、かつ前記基体（２）に配置され、前記レーザビーム（１８）は、前記第１コンタクトエレメント（５）のみが前記レーザビーム（１８）のビーム方向（２４）に位置するように向けられる、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１コンタクトエレメント（５）を部分的に溶融した後に、前記レーザビーム（１８）及び／又は前記部品（２）は、前記もう１つのコンタクトエレメント（６）に前記レーザビーム（１８）が当てられるように向きが変えられるか、あるいは前記第２コンタクトエレメント（６）を部分的に溶融するために別のレーザビームが使用される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基体（２）は切欠部（２５）を有し、前記溶融前に、前記コンタクトエレメント（５、６）は、前記コンタクト面（３、４）を上面視した場合に前記領域（１６、１７）が前記切欠部（２５）上に配置されるように配置され、前記ビーム方向（２４）は、前記切欠部（２５）を通り抜ける、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記溶融の際に、前記コンタクトエレメント（５）が２つの分離されたコンタクトエレメント（５ａ、５ｂ）に分割される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記コンタクト面（３、４）は、前記コンタクトエレメント（５、６）より融点の高い少なくとも１つの層（２０、２１、２２）を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記コンタクト面（３、４）は複数の層（２０、２１、２２）を有し、前記層（２０、２１、２２）のうちの少なくとも２つがニッケルを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
電気部品であって、
凝固した溶融材料（７、８）によってコンタクトエレメント（５、６）が取り付けられるコンタクト面（３、４）を有する基体（２）を備え、前記材料（７、８）は、前記コンタクトエレメント（５、６）の溶融された領域（１６、１７）によって作り出される、電気部品。
【請求項１７】
前記コンタクトエレメント（５、６）は、前記基体（２）の第１縁部（９）から第２縁部（１０）の方向に延在し、前記第２縁部（１０）を越えて突出せず、前記溶融された領域（１６、１７）及び前記完全なコンタクトエレメント（５、６）の材料の総体積は、前記第１縁部（９）から前記第２縁部（１０）まで延在する完全なコンタクトエレメント（５、６）が占め得る体積より大きい、請求項１６に記載の電気部品。
【請求項１８】
前記基体（２）は切欠部（２５）を有し、２つの分離されたコンタクトエレメント（５ａ、５ｂ）は、凝固した溶融材料（７、８）によって２つのコンタクト面（３、４）に取り付けられている、請求項１６又は請求項１７のいずれか１項に記載の電気部品。
【請求項１９】
前記コンタクト面（３、４）は複数の層（２０、２１、２２）を有し、前記層（２０、２１、２２）のうちの少なくとも２つがニッケルを有する、請求項１６〜請求項１８のいずれか１項に記載の電気部品。
【請求項２０】
電気部品であって、
基体（２）と、前記基体上に形成され、部品（１）を接触接続するための多層コンタクト面（３、４）と、を有し、前記コンタクト面（３、４）の２つの層（２０、２２）はニッケルを有し、前記２つの層（２０、２２）間には前記２つの層より融点の高い層（２１）が配置されている、電気部品。
【請求項２１】
前記間に配置された層（２１）はクロムを有する、請求項２０に記載の電気部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気部品においてコンタクトエレメントを取り付ける方法に関する。例えば、部品が温度センサとして形成されている。部品は、基体としてセラミック熱導体（ＮＴＣ）チップを有し得る。
【背景技術】
【０００２】
基体の電気的接触のために、基体に焼き付けられた銀メタライゼーションに接続ワイヤが半田付けによって取り付けられることがしばしばある。しかし半田の溶融温度が高いために半田接合の動作温度が制限される。高鉛含有半田では、溶融温度が約３００℃であり、大抵の鉛フリー半田は２３０℃の温度ですでに溶融する。半田接合は、温度変化による負荷が度重なると信頼性が十分でなくなる。それに加えて、半田材の多くが湿った又は濡れた周囲環境でマイグレーションを起こしやすい。
【０００３】
さらに、接続ワイヤは、金属焼結ペーストを焼結させることによっても焼き付けられた金メタライゼーションに取り付けられる。この場合、特に２５０℃〜３００℃の高い動作温度が一般的である。しかしこのような製造は金材料と、ペースト塗布、ペースト乾燥、及び焼き付けを含む手間のかかるプロセス制御とにもとづいて高コストと結びついている。
【０００４】
例えばＷＯ２０１６／０１２３１１Ａ１において、接続ワイヤを溶接で取り付けることもすでに提案された。しかしこのような溶接法では、基体及び／又はメタライゼーションが破壊される危険が大きく、信頼性の高い部品の製造は高いプロセスコストと結びついている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の課題は、電気部品においてコンタクトエレメントを取り付ける改善された方法、及び信頼性の高いコンタクトエレメントを有する電気部品を提供することである。
【０００６】
本発明の第１の態様では、電気部品においてコンタクトエレメントを取り付ける方法が提供される。部品は、例えば温度センサとして形成されている。方法は、例えばＮＴＣサーミスタ、ＰＴＣサーミスタ、又はバリスタなど多くの部品に適している。特に、方法はセラミックの多層部品にも適している。
【０００７】
方法において、基体及びコンタクトエレメントが提供される。特に、コンタクトエレメントは金属製であってもよい。コンタクトエレメントは、例えばワイヤである。これに代えてコンタクトエレメントは、例えば格子又は金属板などの形態であってもよい。基体は、例えばセラミック基材を有し、特に多層に形成されていてもよい。このような方法によって基体にただ１つの、又は２つ以上のコンタクトエレメントが取り付けられてもよい。
【０００８】
基体は少なくとも１つのコンタクト面を有していてもよい。コンタクト面は、例えばメタライゼーションである。特に、コンタクト面は基体の側面に配置されていてもよい。基体は、このようなコンタクト面を２つ有していてもよく、２つのコンタクト面は、例えば基体の互いに向かい合う側にある側面に設けられている。コンタクト面は単層又は多層であってもよい。例えばコンタクト面はコンタクトエレメントと同じ融点の、又はそれより高い融点の金属の層を有している。
【０００９】
方法において、それぞれコンタクト面のうちの１つに配置され取り付けられる２つ以上のコンタクトエレメントが提供されてもよい。複数のコンタクトエレメントが共通のコンタクト面に配置され取り付けられてもよい。これに代えて、方法中に１つのコンタクトエレメントから２つの分離されたコンタクトエレメントが形成されてもよく、これらの２つのコンタクトエレメントはそれぞれコンタクト面のうちの１つに取り付けられる。
【００１０】
少なくとも１つのコンタクトエレメントは、例えばニッケルを有するか、又はニッケルからなる。ニッケルは材料として良く適している。なぜならニッケルは比較的安価であるとともに、十分な耐酸化性で高い耐マイグレーション性を有するからである。
【００１１】
方法において、コンタクトエレメントは基体のコンタクト面に、特に基体のメタライゼーションに配置される。例えばコンタクトエレメント及び／又は基体は１つ又は複数のグリッパによって保持される。
【００１２】
次いで、レーザビームがコンタクトエレメントの領域に向けられる。その際、レーザビームは、コンタクトエレメントの一部の溶解、特にレーザビームが当てられる領域の溶解の後、基体、特にコンタクト面にレーザビームが当たらないように方向合わせされている。特に、基体は、レーザビームのビーム方向に位置しない。それによって基体の損傷を回避することができる。
【００１３】
例えば、レーザビームは、完全に基体の傍らを通り過ぎるように方向合わせされている。特に、レーザビームは、ビーム方向が基体の側面に対して平行に、基体と距離をおいて延びるように方向合わせされていてもよい。コンタクトエレメントの形態及び配置に応じて、レーザビームは、例えばコンタクト面を上面視した場合にビーム方向がコンタクト面と重ならないように、あるいはビーム方向がコンタクト面に対して平行に、かつコンタクト面と距離をおいて延びるように進む。
【００１４】
方法の別の工程において、コンタクトエレメントは、レーザビームによって部分的に、特にレーザビームが当てられる領域が溶融される。溶融材料はコンタクト面を濡らす。したがって溶融材料の凝固後にはコンタクトエレメントが基体のコンタクト面に取り付けられている。
【００１５】
レーザビームが当てられるコンタクトエレメントの領域が溶融し、それによってレーザビームから全部又は一部が後退し、それによってレーザ光はコンタクトエレメントによってエネルギー吸収されないか、又はわずかしかされない。したがって、これは自己停止加熱プロセスである。基体は、レーザビームのビーム方向に位置しないので、コンタクトエレメントの領域が溶解した後も、基体は直接加熱されない。特に基体のコンタクト面も直接加熱されない。
【００１６】
このことにより、レーザエネルギーの精密な調整及びコントロールを必要とせずに部品の損傷を阻止できるため、プロセス制御が簡易化される。エネルギー吸収は領域の溶解直後に終了し、それにより材料は溶解直後に再び冷え得る。
【００１７】
したがって、溶融材料は、コンタクトエレメントを基体に取り付ける接合材料をなす。特に凝固した溶融材料は溶接ビーズとして存在し得る。これは球セグメント、例えば半球の形態の隆起であり得る。
【００１８】
一実施形態では、コンタクトエレメントは、レーザビームが当たる領域がコンタクト面を上面視した場合に基体と完全には重ならず、すなわち基体を越えて突出するように配置される。例えばコンタクトエレメントは、突出領域が上へ向けられるように位置決めされる。溶融過程の後、突出部が完全に又は部分的に除去されてもよい。突出領域は、特にコンタクトエレメントの一端であってもよい。
【００１９】
例えばこの実施形態では、コンタクト面を上面視した場合にビーム方向が基体と重ならずに延びる。特に、レーザビームは、端面に対して平行に、基体と距離をおいて進んでもよく、それにより突出端に当てられる。
【００２０】
一実施形態では、レーザビームが当たる領域は、コンタクト面に対して垂直の方向にコンタクト面から離れる方向に延びる。コンタクト面を上面視した場合、この領域はコンタクト面と重なり得る。例えばこの領域は、コンタクト面から外へ折り曲げられるコンタクトエレメントの一端である。この領域は、例えば波形に、コンタクト面から離れる方向に延び、再びコンタクト面に向かう方向に延びるコンタクトエレメントの中央領域であってもよい。
【００２１】
この実施形態では、ビーム方向は、例えばコンタクト面に対して平行に、コンタクト面と距離をおいて延び、それにより離れる方向に延びる領域にレーザビームが当たる。
【００２２】
一実施形態では、レーザビームが当てられる領域は、コンタクト面から離れる方向に導かれず、かつ基体を越えて突出もしない。特に、領域はコンタクト面に当接してもよい。この実施形態では、ビーム方向は、例えばコンタクト面に対して平行に、コンタクト面とわずかな距離をおいて延びる。
【００２３】
方法において、２つ以上のコンタクトエレメントが提供されてもよい。コンタクトエレメントは上記の方法で取り付けられてもよい。例えばコンタクトエレメントは、取付けを作成するために溶解されるそれぞれ１つの突出端を有する。
【００２４】
方法の第１変形形態では、レーザビームは、２つ以上のコンタクトエレメントがレーザのビーム方向に位置するように方向合わせされる。したがって、レーザ又はアセンブリの再位置決めを必要とせずに、複数のコンタクトエレメントの各領域を同一のレーザビームによって溶解することができる。
【００２５】
その際、第１工程において、レーザビームが第１コンタクトエレメントの一領域のみに十分に当てられ溶解される一方で、第２コンタクトエレメントはさしあたりまだ第１コンタクトエレメントによって遮蔽され、それによりレーザビームは第２コンタクトエレメントにわずかしか、又は全く当たらないということであってもよい。第１コンタクトエレメントが部分的に溶融され、かつ溶融材料がレーザビームから完全に、又は部分的に後退した場合に、領域の溶解が行われるように第２コンタクトエレメントにもレーザビームが当てられる。したがって領域が順次、しかし同一のレーザビームによって溶融される。このことは、２つのコンタクトエレメントを取り付けるための非常に簡単かつ安価な方法を可能にする。
【００２６】
第２変形形態では、コンタクトエレメントのうちの１つのみがレーザのビーム方向に位置し、それにより第１コンタクトエレメントの領域の溶解後もレーザビームは第２コンタクトエレメントに当たらない。この場合、第１コンタクトエレメントの領域の溶解後、レーザビーム及び／又は部品の向きが変えられてもよく、それにより向きが変わった後のレーザビームが第２コンタクトエレメントに当たり、次いで第２コンタクトエレメントの領域を溶解する。これに代えて、第２コンタクトエレメントの部分的な溶解が第１コンタクトエレメントの部分的な溶解と同時に又はその後に別のレーザによって行われてもよい。
【００２７】
一実施形態では基体が切欠部を有し、コンタクトエレメントは、溶融工程の前に、後からレーザビームが当てられる領域が、コンタクトエレメントを上面視した場合に切欠部上に配置されるように配置される。この場合、ビーム方向が切欠部を通り抜けるようにレーザビームを方向合わせすることが可能である。この方法は、特に複数のエレメントが基体上に並べて配置される場合に、他のエレメントに作用を及ぼすことなく基体にコンタクトエレメントを取り付けることを容易にする。例えば、基体は複数の切欠部が配置されている格子板として形成されている。
【００２８】
２つのコンタクトエレメントを作製するために、基体に１つのコンタクトエレメントを配置すること、及びコンタクトエレメントを溶融によって２つの分離されたコンタクトエレメントに分割することも可能である。この場合、コンタクトエレメントは、例えば２つの分離されたコンタクト面上に載り、これらの２つのコンタクト面間の領域が溶解され、次いでこの領域が各コンタクト面に分かれる。
【００２９】
発生する熱による基体のコンタクト面の溶解を阻止するために、コンタクト面は、コンタクトエレメントより融点の高い少なくとも１つの層を有してもよい。例えばコンタクトエレメントはニッケルを有し、コンタクト面の少なくとも１つの層がクロムを有する。
【００３０】
コンタクト面は多層構成であってもよい。例えばコンタクト面は少なくとも１つの基層を含む。基層は、例えば良好な耐マイグレーション性と耐酸化性とを有する。例えば基層はニッケルを含むか、又はニッケルからなる。
【００３１】
一実施形態では、基層、例えばニッケル層上にさらに別の層が酸化防止として配置されている。これに代えて、又はこれに加えて、この層がコンタクトエレメントより低い融点を有してもよく、例えばコンタクトエレメントの溶融材料と合金を形成してもよい。この層は、例えば金又は銀を含むか、あるいは金又は銀からなる。
【００３２】
一実施形態では、基体の基材、例えばセラミックと基層との間には、基体のコンタクト面の脱合金化を阻止するためにさらに別の層が設けられる。別の層は、特に基層より高い融点を有し、それによりこの層は、溶接法において加熱された場合にコンタクト面の完全な溶解を阻止する。例えば別の層はクロムを含むか、又はクロムからなる。
【００３３】
簡単にするために、少なくとも主にニッケル若しくは金若しくは銀若しくはクロムを含む層は、ニッケル層若しくは金層若しくは銀層若しくはクロム層と呼ばれる。
【００３４】
コンタクト面は、同一の材料からなる複数の層を有してもよく、これらの複数の層間には別の材料からなる層が配置されている。別の材料は、例えばコンタクトエレメントより高い融点、特に格段に高い融点を有する。同一の材料からなる層は、例えばコンタクトエレメントと同じ融点、これよりごくわずかに高い融点、又は低い融点を有する。これに加えて、最上層として、その下に位置する層より融点の低い層がさらに配置されていてもよい。
【００３５】
例えばコンタクト面は、基層の材料からなる２つの層、特に２つのニッケル層を有する。このことは別の層が基体の基材と十分に安定的に結合しない場合に有利であり得る。例えばニッケル層が基体の基材の直ぐ上に配置され、その上にクロム層、そしてその上に再びニッケル層が配置されていてもよい。最上ニッケル層上に金層又は銀層が配置されていてもよい。
【００３６】
コンタクト面の層は、析出法、例えばスパッタリング法、又は蒸着法で形成されてもよい。
【００３７】
上記の層構造は、コンタクトエレメントを取り付ける他の方法にも有利であり得る。例えば層構造は、コンタクトエレメントを溶かすことによる上記のレーザ溶接法の他に、深溶け込み溶接、アーク溶接、熱圧着溶接、及び抵抗溶接法にも適している。
【００３８】
すべての実施形態において、溶解されるべき領域は、凝固した溶融材料によって基体へのコンタクトエレメントの安定した取付けが達成されるように選択されてもよい。さらに、領域は、溶融及び凝固した材料によって部品の寸法、例えば部品の横断面がほとんど拡大されないように選択されてもよい。
【００３９】
例えば、突出する領域が溶解されるべき場合、領域の長さは、溶解後に凝固した材料が基体の側面を越えて突出しないように選択されている。これは特に、側面を上面視した場合に、凝固した溶融材料の突出が目に見えないということを意味する。
【００４０】
例えば突出領域の長さは、溶解過程の前には側面の最短の広がり、例えば側面の幅の最大で３倍の大きさである。例えば突出領域の長さは、溶解過程前にはコンタクトエレメントの厚さより大きく、例えばコンタクトエレメントの厚さの少なくとも３倍の長さである。このことは、コンタクトエレメントの安定した取付けを、部品の許容範囲の寸法で可能にする。
【００４１】
例えば、領域の長さは、凝固した溶融材料が側面に対して垂直の方向にコンタクトエレメントに向かって突き出さないか、又はコンタクトエレメントから突き出しすぎないように選択されている。例えば突出部は、コンタクトエレメントの厚さの２倍よりも大きくならない。領域の長さを適当に選択した場合、突出部はコンタクトエレメントの厚さより小さくてもよいし、又は突出部がほとんどなくてもよい。
【００４２】
本発明の別の態様では、コンタクトエレメントを有する電気部品が提供される。部品は、上記の方法によって製造されてもよく、方法との関連で記載されたすべての構造的及び機能的特性を有してもよい。その逆に、本明細書中に記載された部品のすべての特性が方法の特性としても開示される。
【００４３】
コンタクトエレメントは、凝固した溶融材料によって基体に取り付けられている。材料は、コンタクトエレメントの溶融領域によって作り出され、したがってコンタクトエレメントと同じ材料組成を有する。特に、材料はコンタクトエレメントの突出する、又は突き出す領域の溶解によって作り出されてもよい。
【００４４】
コンタクトエレメントは、例えば基体のコンタクト面に取り付けられている。コンタクト面は熱負荷によって損傷されない。このことはコンタクト面がレーザビームのビーム方向に位置せず、したがって領域の溶解後もレーザビームが当てられない上記の方法によって達成される。
【００４５】
コンタクトエレメントは、例えば基体の側面に取り付けられている。コンタクトエレメントは、例えば側面を上面視した場合に、基体の第１縁部から第２縁部の方向に延在する。コンタクトエレメントは第２縁部を越えて突出しない。コンタクトエレメントは第１縁部を越えて突出し得る。例えばコンタクトエレメントの一端は側面上にある。突出端のうちの１つの上記の溶解によって、少なくとも一方向に突出しない端を有するコンタクトエレメントが作製される。
【００４６】
溶融領域と側面上の完全な（intact)コンタクトエレメントとの総材料体積は、第１縁部から第２縁部まで延在する完全なコンタクトエレメントが占め得る体積より大きい。したがって凝固した溶融材料が、コンタクトエレメントの突き出す、又は突出する領域が溶融することによって作り出されることがわかる。
【００４７】
凝固した溶融材料は、例えば球セグメントの形態である。特にこれは溶接ビーズである。
【００４８】
溶融及び凝固した接合材料は、例えば側面を上面視した場合に、側面を越えて突出しない。このことは溶融領域の長さを適切に選択することによって達成され得る。
【００４９】
例えば、凝固した溶融材料は基体の第２縁部まで達する。このことは上記の材料によって、熱吸収がコンタクトエレメントの突出領域の溶解直後に自動的に停止され、それにより縁部における溶融材料の凝固が可能にされることによって達成され得る。基体が直接加熱された場合、接合材料は縁部からさらに流出し得る。
【００５０】
方法との関連で上述したように、コンタクト面は多層構造であってもよい。例えばコンタクト面は２つのニッケル層を有してもよい。２つのニッケル層間に１つのクロム層が設けられていてもよい。
【００５１】
本発明の別の態様では、基材を有する基体と、その上に配置された多層コンタクト面とを備える電気部品が提供される。コンタクト面は、特にコンタクトエレメントを取り付けるように形成されている。部品は、コンタクト面に取り付けられたコンタクトエレメントも有してもよい。コンタクト面は、同じ材料、特にニッケルの少なくとも２つの層を有するか、又は２つの層はニッケルからなる。２つの層間にはこれらの２つの層より融点の高い層が配置されている。例えばこの層はクロムを有するか、又はクロムからなる。
【００５２】
この層列の上に、所望によりさらに別の層が配置されていてもよい。別の層は、例えば同じ材料の２つの層より低い融点を有する。例えば別の層は金又は銀を有するか、あるいは金又は銀からなる。
【００５３】
このようなコンタクト面は特に高い安定性を有するとともに、コンタクトエレメントの上記のレーザ溶融法による付加的接触接続部の装着だけでなく、例えば別の溶接法など他の方法によるコンタクト面の装着をも可能にする。
【００５４】
部品は、上記の方法によって製造されていてもよく、方法又は部品との関連で説明された別の態様によるすべての構造的及び機能的特性を有してもよい。それとは逆に、本明細書中に記載される部品のすべての特性が別の態様による方法又は部品の特性として開示される。しかし部品は、上記の方法とは独立しても開示されている。
【００５５】
本明細書中に記載された主題の説明は、個々の特定の実施形態に限定されていない。むしろ個々の実施形態の特徴は、技術的に有意義である範囲で互いに組み合わせられてもよい。
【００５６】
以下、本明細書中に記載された主題について模式的実施例をもとにして詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１Ａ】部品の一実施形態の側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの部品を回転させた側面図である。
【図１Ｃ】図１Ａの部品の横断面図である。
【図２Ａ】部品を接触接続するためのコンタクトエレメントの断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａのコンタクトエレメントの側面図である。
【図３Ａ】部品の基体の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの基体の側面図である。
【図４Ａ】部品の接触接続を作成する際の方法工程の図である。
【図４Ｂ】部品の接触接続を作成する際の方法工程の図である。
【図４Ｃ】部品の接触接続を作成する際の方法工程の図である。
【図４Ｄ】部品の接触接続を作成する際の方法工程の図である。
【図４Ｅ】部品の接触接続を作成する際の方法工程の図である。
【図５】多層コンタクト面を有する基体の図である。
【図６Ａ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図６Ｂ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図６Ｃ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図６Ｄ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図６Ｅ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図７Ａ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図７Ｂ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図７Ｃ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図７Ｄ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図７Ｅ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図８Ａ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図８Ｂ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図９Ａ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図９Ｂ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図１０Ａ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【図１０Ｂ】接触接続を作成する方法の別の実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
以下の図において、異なった実施形態の機能的又は構造的に同じ部品には同じ参照符号が付され得る。
【００５９】
図１Ａは、部品１の一実施形態の側面図を示す。部品１は、例えば温度センサとして形成されている。しかしこの構造は基本的に他の電気部品にも適している。
【００６０】
部品１は基体２を有する。基体２は、基材１９として特にセラミック材料を有している。例えば、セラミック材料はスピネル構造又はペロブスカイト構造を基礎とする。これはサーミスタ、特に熱導体、すなわちＮＴＣ部品であり得る。これは特にＮＴＣサーミスタチップである。基体は支持体でもあり得、特に配線基板であり得る。
【００６１】
基体２は、電気的接触接続のための２つのコンタクト面３、４を有する。コンタクト面３、４は、基体２の向かい合う各側に配置されている。特に、コンタクト面３、４は、基体２の基材１９と直接接触している。コンタクト面３、４は、特にメタライゼーションである。コンタクト面３、４はそれぞれ多層構成であってもよい。コンタクト面３、４は、材料としてニッケルを有してもよい。特に、ニッケルはコンタクト面３、４の基材であってもよい。
【００６２】
部品１の特定の実施形態では、これは酸化アルミニウムセラミック上のプラチナ含有メタライゼーション、ＰＴＣセラミック上の銀含有メタライゼーション、又はＮＴＣセラミック上のニッケル含有若しくは金含有メタライゼーションであってもよい。
【００６３】
部品１は、電気的接触のための２つのコンタクトエレメント５、６、特に金属のコンタクトエレメント５、６を有する。コンタクトエレメント５、６は、接続ワイヤとして形成されていてもよい。しかしコンタクトエレメントの他の形態、例えば金属板又は格子状のコンタクトエレメント、特に打抜き格子も考えられる。これはリッツ線であってもよい。
【００６４】
コンタクトエレメント５、６は、それぞれコンタクト面３、４の１つに取り付けられており、これらのコンタクト面を電気的に接触させる。コンタクトエレメント５、６は、例えば安定的に形成され、それによりこれらのコンタクトエレメントは基体２を支持することができ、特に図示された位置に安定的に保持することができる。例えばコンタクトエレメント５、６は、材料としてニッケルを有する。特に、ニッケルはコンタクトエレメント５、６の基材であってもよい。これに代えてコンタクトエレメント５、６は、例えば鉄合金又は銅を有してもよい。
【００６５】
コンタクトエレメント５、６はそれぞれ、溶融され、続いて凝固された材料７、８によってコンタクト面３、４に取り付けられている。材料７、８の溶解は、例えばレーザビームによって行われる。特に、取付けは溶接法によって作成される。その際、凝固した溶融材料７、８は、コンタクトエレメント５、６の部分的溶解によって生成される。凝固した溶融材料７、８はコンタクトエレメント５、６と同一の材料組成を有する。溶解前、コンタクトエレメント５、６の領域は、例えば基体２を越えて突出している。
【００６６】
コンタクトエレメント５、６はそれぞれ、基体２の側面２３に沿って基体の第１縁部９を通って基体２の第２縁部１０の方向に延在する。コンタクト面３、４に配置された部分は、この場合コンタクト部分１１、１２と呼ばれる。コンタクト部分１１、１２は、側面２３を上面視した場合に側面２３上に配置されている。コンタクトエレメント５、６はそれぞれ第１縁部９を越えて突出し、それによりこれらのコンタクトエレメントは、この部分において部品１をハウジングに、又はセンサ装置に組み付けるのに適している。これらの部分は、この場合自立部分１３、１４と呼ばれる。自立部分１３、１４はなくてもよい。
【００６７】
コンタクトエレメント５、６は第２縁部１０を越えて突出しない。接続ワイヤ３、４は、第２縁部１０の近くで溶融又は溶解されていてもよい。完全な及び溶解したコンタクトエレメントの総材料厚さｄ３、すなわち第２縁部１０の近くの凝固した溶融材料７、８も含めた材料は、自立部分１３、１４におけるコンタクトエレメントの厚さｄ１より小さい。コンタクト部分１３、１４における最大総材料厚さｄ２は、例えば自立部分における厚さｄ１より大きいか又はこれと同じである。
【００６８】
接合材料７、８はドーム状の表面を有する溶接ビーズとして形成されている。接合材料７、８は球セグメントの形態を有していてもよい。図１Ａにおいて、接合材料７、８が第２縁部１０まで達することが見て取れる。コンタクト部分１１、１２における最大総材料厚さｄ２は、例えば溶接ビーズの頂点にある。溶接ビーズは、基体２の必ずしも中心に配置されていなくてもよい。
【００６９】
このジオメトリは、例えば以下に記載される突出するワイヤ端を溶解することによる取付け方法によって生成される。コンタクトエレメントの他の領域を溶解することによって類似の取付けが形成されてもよい。このジオメトリの利点は、コンタクトエレメント３、４がそれぞれ基体２の第２縁部１０までしか達しないが、そこで直径が小さくされていることにより機械的損傷、特に第２縁部１０の近くにおけるコンタクトエレメント５、６の剥離をもたらす作用面積が少ししかないということである。
【００７０】
さらに接合材料７、８が第２縁部１０まで達し、完全に第１縁部９の方向には流れないことが自己停止プロセスによって可能である。これに加えてコンタクトエレメント５、６のこのような取付けは低コストで作成できるとともに高い安定性を提供する。これに加えて、この方法では基体２、特にコンタクト面３、４が直接加熱されないため、基体２及びコンタクト面３、４の熱損傷を回避することができる。
【００７１】
第１縁部１０の領域におけるコンタクトエレメント５、６のコンタクト部分１１、１２が部分的に溶解することによって、接合材料７、８の一部がコンタクト部分１１、１２の溶解した材料によっても形成される。しかし、接合材料７、８の量は、コンタクト部分１１、１２におけるコンタクトエレメント５、６の溶解した材料の量より多く、それによりコンタクトエレメント７、８の溶解した突出端によっても接合材料７、８が生成されることがわかる。コンタクトエレメント７、８を基体２と接合するために、コンタクトエレメント７、８の溶融材料以外の材料は必要とされない。
【００７２】
図１Ｂは、図１Ａの部品１を９０°回転させた側面図を示す。図１Ｃは、部品１の最大材料厚さｄ２を有するコンタクト部分１１、１２の領域の横断面を示す。切断面は、図１ＢにおいてＡ−Ａという符号で示されている。
【００７３】
コンタクトエレメント５、６の自立部分１３、１４はそれぞれ、例えば基体２の長さＬより格段に大きい長さｌ１を有する。コンタクト部分は、例えば基体２の長さＬに相当する長さｌ２を有するか、又はそれより少し小さい長さｌ２を有する。
【００７４】
基体２は、例えば数ミリメートルまでの長さＬを有する。特に、長さＬは０．３５〜２．５０ｍｍであってもよい。基体２は、例えば正方形の側面を有し、それにより長さＬが基体２の幅Ｂに相当する。基体２の厚さＤは、例えば１ｍｍまでの範囲である。特に、厚さＤは、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲であってもよい。
【００７５】
図２Ａ、図２Ｂにおいて、基体２に取り付けられる前の接続ワイヤの形態のコンタクトエレメント５の横断面図若しくは側面図が示されている。
【００７６】
コンタクトエレメント５は、直径ｄを有する円形面の形態の横断面を有する。コンタクトエレメントは別の横断面形状を有してもよい。例えばこれは矩形ワイヤであってもよい。基体２に取り付ける前、ワイヤの直径ｄは、ワイヤの全長において均一である。直径ｄは、図１Ａの自立部分１３の直径ｄ１に相当する。
【００７７】
コンタクトエレメント５は長さｌ０を有する。長さｌ０は、特に基体２の長さＬよりはるかに長い。これに加えて、取り付けられた状態では、長さｌ０はコンタクトエレメント５の全長ｌより長い。これは基体２に取り付けるためのコンタクトエレメント５の長さが部分的に溶解されることにもとづく。
【００７８】
図３Ａ及び図３Ｂにおいて、コンタクトエレメント５、６と接触接続される前の基体２が示されている。
【００７９】
その際、厚さＤはコンタクト面３、４間の接合の長さである。長さＬは、後から装着されるコンタクトエレメントの長さｌによって定義される方向の基体の延在である。幅Ｂは、厚さＤに対して垂直、及び長さＬに対して垂直の延在である。基体２は、例えば正方形の側面を有し、それによりＢ＝Ｌである。基体は、別の形態を有していてもよい。
【００８０】
コンタクト面３、４はそれぞれ側面全体を覆う。コンタクト面３、４がそれぞれ側面の一部しか覆わないことも可能である。
【００８１】
次に、電気部品１の基体２へのコンタクトエレメント５、６の取付けを作成する方法について図４Ａ〜図４Ｅをもとにして詳しく説明する。これらの図の各々において、それぞれの方法工程が製造されるべき部品の上面視で（部分図  上）、側面視で（部分図  左）、及び９０°回転させた側面視で（部分図  右）示されている。
【００８２】
図示された部品１のすべてが上記の部品１の構造的及び機能的特性を有し得る。
例えば図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂに示されるように、方法の開始時に２つのコンタクトエレメント５、６と１つの基体２とが提供される。特に、コンタクトエレメント５、６は接続ワイヤであってもよい。これは例えば打抜き格子など、別のコンタクトエレメントであってもよい。基体２は基材としてセラミックを有してもよい。基体２は一種の配線基板として形成されていてもよい。
【００８３】
その場合、図４Ａに示されるように、コンタクトエレメント５、６は基体２のコンタクト面３、４に配置される。
【００８４】
この方法工程において、コンタクトエレメント５、６はまだ均一な直径ｄを有している。コンタクトエレメント５、６は、例えばグリッパによって基体１に配置されるだけであり、まだ恒久的には取り付けられてはいない。
【００８５】
アセンブリ１５は、例えば溶解されるべき領域１６、１７をなす突出端が上へ向けられるように位置決めされる。これは、後続の方法工程において領域１６、１７の溶融材料が重力の力にもとづいて基体２の方向に流れることを保証する。特に、コンタクト面３、４の有利な湿潤特性が溶融材料での自動的湿潤をことを保証する場合には、上への方向合わせは必ずしも必要ではない。
【００８６】
領域１６、１７は、基体２の第２縁部１０を越えて延びる。例えば突出端の長さｌ３は、基体２の長さＬの少なくとも半分の大きさである。例えば突出端の長さｌ３は、基体２の長さＬの最大で２倍の大きさである。突出端、すなわち領域１６、１７の材料から、基体２に接続ワイヤ５、６を取り付けるための凝固した溶融材料７、８が作り出される。
【００８７】
例えば、突出端の長さｌ３は、側面の最短の広がり、例えば基体の側面２３の幅Ｂの最大で３倍の大きさである（図１Ｂを参照）。例えば、溶解過程前、突出領域１６、１７の長さｌ３はコンタクトエレメント５、６の厚さｄより大きく、例えばコンタクトエレメント５、６の厚さｄの少なくとも３倍の長さである。このことは、部品１の可能な限り幅の狭い形状で、コンタクトエレメントの安定した取付けを可能にする。
【００８８】
この方法工程において、ヒートショックによる破損を回避するために、所望により基体２の予熱が行われてもよい。そのために、例えば基体２が保持部によって、特にコンタクトエレメント５、６を加熱することによっても加熱されてもよい。これに代えて、又はこれに加えて、基体２はレーザ作用によって加熱されてもよい。これは後続のレーザ溶接法の前に慎重に加熱することによって行われる。
【００８９】
図４Ｂは、本来の溶融プロセスの開始を示す。その際、レーザビーム１８が領域１６、１７に向けられる。その際、レーザビーム１８は、基体２、特にコンタクト面３、４が直接加熱されないように向けられ、それにより基体２、特にコンタクト面３、４が熱によって損傷されることはない。特に、コンタクト面３、４はレーザビーム１８のビーム方向２４に位置しない。レーザビーム１８は完全に基体２の上方を通り過ぎる。
【００９０】
その際、レーザビーム１８は、ここの場合２つの突出領域１６、１７がレーザビームのビーム方向２４に位置するように向けられている。このことは、レーザビーム１８を再位置決めすることなしに２つの突出領域１６、１７の溶解を可能にする。これに代えて、レーザビーム１８は、ただ１つの突出領域１６がビーム方向２４に位置するように向けられていてもよい。この場合、レーザビーム１８の再位置決め、又は別の領域１７を加工する別のレーザビームの入射が必要になり得る。
【００９１】
レーザビーム１８の熱作用によって、まず、最初にレーザビーム１８が当てられた領域１６が溶解される。第２領域１７がさらに第１領域１６によって遮蔽される。
【００９２】
図４Ｃにおいて、突出端、すなわち領域１６が完全に溶解される一方で、もう１つの突出端、すなわち領域１７はまだ存在している様子が示されている。
【００９３】
溶融材料はコンタクトエレメント５に沿って基体２の方向に分かれ、そこでコンタクト面３及びコンタクトエレメント５のコンタクト部分１１を濡らす。領域１６の溶解によってレーザビーム１８が第１コンタクトエレメント５に作用しなくなり、それによりエネルギー吸収されないか、又はわずかしかされず、それに伴いコンタクトエレメント５の著しい加熱が生じなくなる。したがって材料が凝固し、接合材料７を作り出し、この接合材料がコンタクトエレメント５を基体２のコンタクト面３と電気的及び機械的に恒久的に接合する。
【００９４】
次に、別の突出部分、すなわち領域１７にレーザビーム１８が直接当たり、加熱及び溶解する。
【００９５】
図４Ｄにおいて、もう１つの領域１７も完全に溶解された様子が示される。
第１突出領域１６と同様に、溶融材料８が接続ワイヤ６に沿って基体２の方向に延び、そこで別のコンタクト面４及び別のコンタクト部分１２を濡らす。別の突出領域１７の溶解によってレーザビーム１８が接続ワイヤ６に当たらなくなり、それによりエネルギー吸収と、それに伴い接続ワイヤ６の加熱が生じなくなる。したがって材料８が凝固し、コンタクトエレメント６が基体２のコンタクト面４と電気的及び機械的に接合される。
【００９６】
次に、レーザビーム１８は、完全に部品１の傍らを通り過ぎ、それにより熱作用が生じなくなり、次にオフにされ得る。
【００９７】
図４Ｅは、両側にコンタクトエレメント５、６が取り付けられた部品１を示す。この場合、コンタクトエレメント５、６は、接合材料７、８によって基体２のコンタクト面３、４に恒久的に電気的及び機械的に取り付けられている。
【００９８】
次に部品１を、例えばポリマー、ガラスでコーティングすることによって、又は別の被覆を設けることによってさらに加工することができる。上述の方法は、材料の組合せと最終用途からの諸要求とに応じて接合箇所の被覆の形態でのさらなる機械的保護を不要にするのに十分な機械的安定性を実現することができる。同様に、このような方法では、接合箇所の、例えば湿気などの環境の影響に対する安定性を大きくすることができるので、被覆の形態でさらに保護する必要がない。
【００９９】
部品１は、特に図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃのように形成されていてもよい。部品１の特性についてはこれらの図の説明を参照されたい。
【０１００】
図５を参照して、部品１の基体２のための単層又は多層のコンタクト面３、４の異なった実施形態について説明する。コンタクト面３、４の記載される実施形態は、上述したレーザ溶接法に特に良く適するが、コンタクトエレメントを取り付ける他の方法にも有利であり得る。これは特に、深溶け込み溶接、アーク溶接、熱圧着溶接、又は抵抗溶接などの溶接法、あるいはさらに半田付けである。
【０１０１】
コンタクト面３、４は、例えばそれぞれ少なくとも１つのニッケル層を有する。このために接続ワイヤ５、６もそれぞれニッケルを有してもよい。
【０１０２】
第１実施形態では、コンタクト面３、４はそれぞれ単層に形成されている。特に、コンタクト面３、４はそれぞれニッケル層からなる。したがってニッケル層は基体２の基材１９と直接接触している。これに加えて、ニッケル層は接続ワイヤ５、６の材料と直接接触している。これは接続ワイヤ５、６の非溶融部分であってもよく、及び／又は凝固した溶融材料７、８であってもよい。
【０１０３】
別の実施形態では、コンタクト面３、４は多層構成である。コンタクト面の層は、例えばスパッタリングによって基体２上に形成されてもよい。
【０１０４】
その際、最下層は、基体２の基材１９上に直接形成されている。上部層は、最下層上に配置されており、特に最上層として接続ワイヤ５、６及び／又は接合材料７、８と直接接触していてもよい。
【０１０５】
上部層は、例えば酸化防止として用いられる。これに加えて上部層は結晶成長を抑制することによって、及び場合によっては熱エネルギーの吸収によって溶接過程に有利に働くことができる。例えば、上部層は金層又は銀層である。
【０１０６】
この場合、コンタクト面３、４が２層構成であってもよく、特に最下層としてのニッケル層と、上部層又は最上層としての金層又は銀層とからなる構成であってもよい。
【０１０７】
別の一実施形態では、コンタクト面３、４が下部層を有し、この下部層は、その上に形成される別の層のための付着促進剤として用いられる。それに加えて、下部層は、溶接過程でコンタクト面３、４が完全に溶けること、及びセラミックから電極が剥がれることを阻止するために用いられてもよい。
【０１０８】
例えば、下部層はクロム層である。上部層は、例えばニッケル層である。
この場合、コンタクト面３、４は、特に最下層としてのクロム層と上部層としてのニッケル層とからなる２層構成であってもよい。これに加えて、ニッケル層上に金層又は銀層が形成されてもよく、それによりニッケル層が中間層をなし、金層又は銀層が上部層をなす。
【０１０９】
その際、図５は、それぞれ少なくとも３つの層２０、２１、２２を有するコンタクト面３、４の一実施形態を示す。例えば、コンタクト面はそれぞれ少なくとも２つのニッケル層２０、２２を有する。その際、層構成は上述のようであってもよく、上部ニッケル層２２の下に保護層として形成された別の層２１、特にクロム層が配置されている。保護層２１と基材１９との間に最下ニッケル層２０が配置されていてもよい。その際、保護層２１は、融点が格段に高いことにより、その下に位置するニッケル層２０が溶けることを阻止する。
【０１１０】
下部ニッケル層２０によって、温度依存及び時間依存の抵抗ドリフトを低減することができる。これに代えて、又はこれに加えて、熱機械的負荷を最小化することによって電極の付着を改善することができる。
【０１１１】
例えば、コンタクト面３、４はニッケル層とクロム層とニッケル層とからなる層配列を有してもよく、その際、特に３層に形成されていてもよい。別の一実施形態では、コンタクト面３、４はまだ最上層、例えば金層又は銀層を有していてもよく、その際、特に４層に形成されていてもよい。その際、最上層が酸化防止として用いられ、溶接過程に有利に働き得る。
【０１１２】
上記の金属の代わりに、同等の技術的効果を有する別の金属又は合金が使用されてもよい。
【０１１３】
図６Ａ〜図６Ｅは、電気部品１において接触接続を作成する方法の別の実施形態の方法工程を示す。これらの図の各々において、それぞれの方法工程は、製作されるべき部品の上面視で（部分図  上）、側面視で（部分図  左）、及び９０°回転させた側面視で（部分図  右）で示されている。
【０１１４】
部品１は、例えば温度センサとして形成されている。基体２は、例えばセラミック又は他の絶縁材料を有する。基体２は、２つの金属コンタクト面の形態の２つのコンタクト面３、４を有する。コンタクト面３、４は、ここではメアンダ状である温度依存の抵抗を接触接続するために用いられる。しかしこれは別の部品１であってもよい。
【０１１５】
図４Ａ〜図４Ｅの方法及び部品１とは異なり、コンタクト面３、４は、基体１の同じ側面２３に配置されている。２つのコンタクトエレメント５、６が提供され、それぞれ、コンタクト面３、４の１つに配置される。図４Ａ〜図４Ｅでのように、コンタクトエレメント５、６はワイヤとして形成されているが、例えば格子などの別の形態であってもよい。
【０１１６】
図４Ａ〜図４Ｄとは異なり、コンタクトエレメント５、６は、側面２３を上面視して、基体１を越えて突出しない。コンタクトエレメント５、６はそれぞれ側面２３の平面から離れる方向に延びる領域１６、１７を有する。このことは特に図６Ａにおいて、側面に対して平行の視線方向で、右下の図示のように見て取れる。領域１６、１７は、特にコンタクト面３、４から折り曲げられる。したがってコンタクトエレメント５、６はそれぞれ、コンタクトエレメント５、６の隣接する領域よりもコンタクト面３、４からの距離が大きい領域１６、１７を有する。この領域１６、１７は、コンタクト面３、４の上面視で、コンタクト面３、４上に配置されている。
【０１１７】
図６Ｂでは、レーザビーム１８は、基体２、特にコンタクト面３、４がレーザビーム１８のビーム方向２４に位置しないように、コンタクトエレメント５、６の領域１６、１７に向けられる。その際、ビーム方向２４は、側面２３に対して平行に側面２３から距離をおいて進む。その際、レーザビーム１８は、まず第１コンタクトエレメント５の領域１６に当たり、それによりこの領域１６が溶解され、レーザビーム１８から後退し、溶融材料７が第１コンタクト面３を濡らす。
【０１１８】
図６Ｃに示されるように、レーザビーム１８は、第１コンタクトエレメント５の領域１６の溶解後に第２コンタクトエレメントの領域１７に直接当たり、この領域１７を溶解し、それにより領域１７がレーザビーム１８から後退し、溶融材料８は第２コンタクト面４を濡らす。
【０１１９】
図６Ｄに示されるように、レーザビーム１８は、第２領域１７の溶解後に基体２及びコンタクトエレメント５、６の傍らを通り過ぎ、エネルギー吸収されないか、又はわずかしかされず、それによりこのプロセスは自己停止式であり、基体２の損傷が回避される。溶融材料７、８が凝固し、コンタクトエレメント５、６が基体２のコンタクト面３、４に取り付けられる。
【０１２０】
図６Ｅは、コンタクトエレメント５、６が取り付けられた部品１を示す。
図６Ａ〜図６Ｅに示された方法に変更を加えることもできる。例えばコンタクトエレメント５、６は、基体２の異なった側に配置されていてもよい。その際、コンタクトエレメント５、６を溶解するために２つの異なったレーザビーム１８が用いられてもよいし、あるいは基体２又はレーザビーム１８が再位置決めされてもよい。
【０１２１】
さらに、溶解されるべき領域１６がコンタクトエレメント５の端として形成されるのではなく、コンタクトエレメント５の中央部分に配置されていることも考えられる。この場合、コンタクトエレメント５は、領域１６が溶けることによって２つのコンタクトエレメントに分離されてもよく、これらのコンタクトエレメントがそれぞれ唯一の方法工程で溶融材料によって異なったコンタクト面に取り付けられる。
【０１２２】
図７Ａ〜図７Ｅは、電気部品１において接触接続を作成する方法の別の実施形態の方法工程を示す。
【０１２３】
図７Ａでは、コンタクトエレメント５、６が基体２のコンタクト面３、４に配置される。図６Ａ〜図６Ｅによる方法及び部品１とは異なり、コンタクトエレメント５、６はコンタクト面３、４から突き出さない。
【０１２４】
図７Ｂに示されるように、レーザビーム１８は、コンタクトエレメント５、６の領域１６、１７に向けられ、それにより基体２、特にコンタクト面３、４がレーザビーム１８のビーム方向２４に位置しない。レーザビーム２４は、図６Ｃと同様に側面２３に対して平行に延びるが、図６Ｃよりも側面に近い。レーザビームは、第１コンタクトエレメント３の領域１６に当たり、この領域１６を溶解し、それにより溶融材料７がレーザビーム１８から後退して第１コンタクト面３を濡らす。
【０１２５】
図７Ｃに示されるように、続いて第２コンタクトエレメント４の領域１７が同様に溶解される。
【０１２６】
図７Ｄに示されるように、領域１６、１７の溶解後、コンタクトエレメント５、６がレーザビーム１８から後退し、プロセスが自発的に停止する。凝固材料７、８がコンタクトエレメント５、６をコンタクト面３、４と接合する。
【０１２７】
図７Ｅは、コンタクトエレメント５、６が取り付けられた部品１を示す。部品１は、この場合図６Ａ〜図６Ｅの部品１と違わない。これは、図７Ａによる方法では溶解過程前にコンタクトエレメント５、６が図６Ａによる方法より大きい割合でコンタクト面３、４上に配置されていることにもとづく。
【０１２８】
図７Ａ〜図７Ｅによる方法にも変更を加えることが可能である。例えばコンタクトエレメント５が中央で分断されてもよい。
【０１２９】
図８Ａ〜図８Ｂは、電気部品１において接触接続を作成する方法の別の実施形態の方法工程を示し、ここではそれぞれコンタクトエレメント５が配置された側面の上面視のみが示されている。
【０１３０】
先行する実施形態とは異なり、ここでは領域１６を溶かすことによってコンタクトエレメント５が分断され、それにより２つの分離されたコンタクトエレメント５ａ、５ｂが形成される。
【０１３１】
図８Ａでは、コンタクトエレメント５が基体２の側面２３に配置される。コンタクトエレメント５は、例えばワイヤとして形成されている。基体２は、コンタクトエレメント５が載っている２つの互いに分離されたコンタクト面３、４を有する。
【０１３２】
レーザビーム１８は、コンタクトエレメント５の領域１６に向けられる。領域１６は、例えばコンタクト面３、４のうちの１つに配置されている。レーザビーム１８は、図７Ｂの実施形態に相当し、コンタクト面３、４に対して平行に基体２の傍らを通り過ぎる。領域１６が溶け、レーザビーム１８から後退する。その際、材料７の一部が第１コンタクト面３を濡らし、材料８の一部が第２コンタクト面４を濡らす。
【０１３３】
図８Ｂは、それぞれコンタクト面３、４に取り付けられた分離されたコンタクトエレメント５ａ、５ｂを有する部品１を示す。コンタクトエレメント５ａ、５ｂは、異なった電気極に接続されてもよい。
【０１３４】
図９Ａ及び図９Ｂは、電気部品１において接触接続を作成する方法の別の実施形態の方法工程を示し、ここではそれぞれコンタクトエレメント５が配置された側面の上面視のみが示されている。
【０１３５】
先行する実施形態とは異なり、レーザビーム１８は基体２における切欠部２５を通り抜ける。
【０１３６】
図９Ａでは、コンタクトエレメント５が基体２の側面２３に配置されている。特に、コンタクトエレメント５は２つの別々のコンタクト面３、４上に載っている。基体２はコンタクト面３、４間に、基体２を完全に通り抜ける切欠部２５を有する。
【０１３７】
レーザビーム１８は、ビーム方向２４が基体２の切欠部２５を通り抜けるように向けられている。その際、基体２がビーム方向２４に位置せず、それによりコンタクトエレメント５の領域１６が溶けた後もレーザビーム１８は基体２に直接当たらない。レーザビーム１８はコンタクト面３、４に対して特に垂直に進む。
【０１３８】
領域１６が溶け、レーザビーム１８から後退する。その際、材料７の一部が第１コンタクト面３を濡らし、材料８の一部が第２コンタクト面４を濡らす。
【０１３９】
図９Ｂは、溶けた材料７、８によってそれぞれコンタクト面３、４に取り付けられた分離されたコンタクトエレメント５ａ、５ｂを有する部品１を示す。コンタクトエレメント５ａ、５ｂは異なった極に接続されていてもよい。
【０１４０】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、電気部品１において接触接続を作成する方法の別の実施形態の方法工程を示す。
【０１４１】
図１０Ａに示されるように、ここでは図９Ａ及び図９Ｂと同様に、レーザビーム１８が基体２における切欠部２５を通り抜ける。図９Ａ及び図９Ｂとは異なり、ここではコンタクトエレメント５が切欠部２５の上方で終端する。領域１６が溶解され、それにより溶けた材料７がコンタクト面３を濡らし、コンタクトエレメント５を基体２に取り付ける。したがって、この方法の変形形態は、レーザ１８のビーム方向２４及びコンタクトエレメント５の配置が図４Ａ〜図４Ｄの変形形態と類似であるが、溶解されるべき領域１６が切欠部２５上に配置され、レーザビーム１８が切欠部２５を通って進むという点で異なる。
【０１４２】
図１０Ｂは、基体１のコンタクト面３に取り付けられたコンタクトエレメント５を有する部品１を示す。コンタクト面３は、例えば切欠部２５に直接隣接する。
【０１４３】
本明細書中に記載された実施形態を組み合わせることにより他の実施形態がもたらされる。例えば図９Ａ〜図１０Ｂの実施形態において図６Ａと同様に領域１６が基体から突き出してもよい。
【符号の説明】
【０１４４】
１  部品
２  基体
３  コンタクト面
４  コンタクト面
５  コンタクトエレメント
５ａ  分離されたコンタクトエレメント
５ｂ  分離されたコンタクトエレメント
６  コンタクトエレメント
７  溶融材料
８  溶融材料
９  第１縁部
１０  第２縁部
１１  コンタクト部分
１２  コンタクト部分
１３  自立部分
１４  自立部分
１５  アセンブリ
１６  領域
１７  領域
１８  レーザビーム
１９  基材
２０  コンタクト面の最下層
２１  コンタクト面の中間層
２２  コンタクト面の上部層
２３  側面
２４  ビーム方向
２５  切欠部
ｄ１  自立部分における材料厚さ
ｄ２  コンタクト部分における最大材料厚さ
ｄ３  第２縁部における材料厚さ
ｄ０  基体に取り付ける前のコンタクトエレメントの直径
ｌ１  自立部分の長さ
ｌ２  コンタクト部分における長さ
ｌ３  突出端の長さ
ｌ  基体に取り付けた後の長さ
ｌ０  基体に取り付ける前の長さ
Ｌ  基体の長さ
Ｂ  基体の幅
Ｄ  基体の厚さ
【図１Ａ】
2021512495.tif 000003
【図１Ｂ】
2021512495.tif 000004
【図１Ｃ】
2021512495.tif 000005
【図２Ａ】
2021512495.tif 000006
【図２Ｂ】
2021512495.tif 000007
【図３Ａ】
2021512495.tif 000008
【図３Ｂ】
2021512495.tif 000009
【図４Ａ】
2021512495.tif 000010
【図４Ｂ】
2021512495.tif 000011
【図４Ｃ】
2021512495.tif 000012
【図４Ｄ】
2021512495.tif 000013
【図４Ｅ】
2021512495.tif 000014
【図５】
2021512495.tif 000015
【図６Ａ】
2021512495.tif 000016
【図６Ｂ】
2021512495.tif 000017
【図６Ｃ】
2021512495.tif 000018
【図６Ｄ】
2021512495.tif 000019
【図６Ｅ】
2021512495.tif 000020
【図７Ａ】
2021512495.tif 000021
【図７Ｂ】
2021512495.tif 000022
【図７Ｃ】
2021512495.tif 000023
【図７Ｄ】
2021512495.tif 000024
【図７Ｅ】
2021512495.tif 000025
【図８Ａ】
2021512495.tif 000026
【図８Ｂ】
2021512495.tif 000027
【図９Ａ】
2021512495.tif 000028
【図９Ｂ】
2021512495.tif 000029
【図１０Ａ】
2021512495.tif 000030
【図１０Ｂ】
2021512495.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月23日(2020.9.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気部品においてコンタクトエレメントを取り付ける方法であって、
Ａ）コンタクト面（３、４）を有する基体（２）を提供する、及びコンタクトエレメント（５、６）を提供する工程と、
Ｂ）前記コンタクト面（３、４）に前記コンタクトエレメント（５、６）を配置する工程と、
Ｃ）前記コンタクトエレメント（５、６）の領域（１６、１７）にレーザビーム（１８）を向け、それによって前記コンタクトエレメント（５、６）を部分的に溶融し、それにより前記溶融材料（７、８）が前記コンタクト面（３、４）を濡らす工程と、を包含し、
前記レーザビーム（１８）は、前記コンタクトエレメント（５、６）を部分的に溶融した後、前記基体（２）に前記レーザビーム（１８）が当たらないように向けられている、方法。
【請求項２】
前記コンタクトエレメント（５、６）はワイヤとして形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記領域（１６、１７）は、前記コンタクト面（３、４）を上面視した場合に前記基体（２）を越えて突出する、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記領域（１６、１７）は、前記コンタクト面（３、４）に対して垂直の方向に前記コンタクト面（３、４）から離れる方向に延びる、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記領域（１６、１７）の溶融前に、前記領域（１６、１７）は前記コンタクト面（３、４）に当接している、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ビーム方向（２４）は、前記コンタクト面（３、４）を上面視した場合に前記基体（２）と重ならない、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ビーム方向（２４）は、前記コンタクト面（３、４）に対して平行に距離をおいて延びる、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
第１コンタクトエレメント及び第２コンタクトエレメント（５、６）が提供され、かつ前記基体（２）に配置され、前記レーザビーム（１８）は、２つのコンタクトエレメント（５、６）がビーム方向（２４）に位置するように向けられる、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１コンタクトエレメント（５）を部分的に溶融する前に、前記第２コンタクトエレメント（６）が遮蔽され、前記第１コンタクトエレメント（５）を部分的に溶融した後に、前記第２コンタクトエレメント（６）に前記レーザビーム（１８）が当てられ、溶解される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
第１コンタクトエレメント及び第２コンタクトエレメント（５、６）が提供され、かつ前記基体（２）に配置され、前記レーザビーム（１８）は、前記第１コンタクトエレメント（５）のみが前記レーザビーム（１８）のビーム方向（２４）に位置するように向けられる、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１コンタクトエレメント（５）を部分的に溶融した後に、前記レーザビーム（１８）及び／又は前記部品（１）は、前記もう１つのコンタクトエレメント（６）に前記レーザビーム（１８）が当てられるように向きが変えられるか、あるいは前記第２コンタクトエレメント（６）を部分的に溶融するために別のレーザビームが使用される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基体（２）は切欠部（２５）を有し、前記溶融前に、前記コンタクトエレメント（５、６）は、前記コンタクト面（３、４）を上面視した場合に前記領域（１６、１７）が前記切欠部（２５）上に配置されるように配置され、前記ビーム方向（２４）は、前記切欠部（２５）を通り抜ける、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記溶融の際に、前記コンタクトエレメント（５）が２つの分離されたコンタクトエレメント（５ａ、５ｂ）に分割される、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記コンタクト面（３、４）は、前記コンタクトエレメント（５、６）より融点の高い少なくとも１つの層（２０、２１、２２）を有する、請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記コンタクト面（３、４）は複数の層（２０、２１、２２）を有し、前記層（２０、２１、２２）のうちの少なくとも２つがニッケルを有する、請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
電気部品であって、
凝固した溶融材料（７、８）によってコンタクトエレメント（５、６）が取り付けられるコンタクト面（３、４）を有する基体（２）を備え、前記材料（７、８）は、前記コンタクトエレメント（５、６）の溶融された領域（１６、１７）によって作り出される、電気部品。
【請求項１７】
前記コンタクトエレメント（５、６）は、前記基体（２）の第１縁部（９）から第２縁部（１０）の方向に延在し、前記第２縁部（１０）を越えて突出せず、前記溶融された領域（１６、１７）及び前記完全なコンタクトエレメント（５、６）の材料の総体積は、前記第１縁部（９）から前記第２縁部（１０）まで延在する完全なコンタクトエレメント（５、６）が占め得る体積より大きい、請求項１６に記載の電気部品。
【請求項１８】
前記基体（２）は切欠部（２５）を有し、２つの分離されたコンタクトエレメント（５ａ、５ｂ）は、凝固した溶融材料（７、８）によって２つのコンタクト面（３、４）に取り付けられている、請求項１６又は請求項１７のいずれか１項に記載の電気部品。
【請求項１９】
前記コンタクト面（３、４）は複数の層（２０、２１、２２）を有し、前記層（２０、２１、２２）のうちの少なくとも２つがニッケルを有する、請求項１６〜請求項１８のいずれか１項に記載の電気部品。
【請求項２０】
電気部品であって、
基体（２）と、前記基体上に形成され、部品（１）を接触接続するための多層コンタクト面（３、４）と、を有し、前記コンタクト面（３、４）の２つの層（２０、２２）はニッケルを有し、前記２つの層（２０、２２）間には前記２つの層より融点の高い層（２１）が配置されている、電気部品。
【請求項２１】
前記間に配置された層（２１）はクロムを有する、請求項２０に記載の電気部品。
【請求項２２】
前記基体（２）は、基材としてセラミック材料を含み、前記コンタクト面（３、４）は、メタライゼーションである、請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
この方法工程において、コンタクトエレメント５、６はまだ均一な直径ｄを有している。コンタクトエレメント５、６は、例えばグリッパによって基体２に配置されるだけであり、まだ恒久的には取り付けられてはいない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
図４Ａ〜図４Ｅの方法及び部品１とは異なり、コンタクト面３、４は、基体２の同じ側面２３に配置されている。２つのコンタクトエレメント５、６が提供され、それぞれ、コンタクト面３、４の１つに配置される。図４Ａ〜図４Ｅでのように、コンタクトエレメント５、６はワイヤとして形成されているが、例えば格子などの別の形態であってもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１６】
図４Ａ〜図４Ｄとは異なり、コンタクトエレメント５、６は、側面２３を上面視して、基体２を越えて突出しない。コンタクトエレメント５、６はそれぞれ側面２３の平面から離れる方向に延びる領域１６、１７を有する。このことは特に図６Ａにおいて、側面に対して平行の視線方向で、右下の図示のように見て取れる。領域１６、１７は、特にコンタクト面３、４から折り曲げられる。したがってコンタクトエレメント５、６はそれぞれ、コンタクトエレメント５、６の隣接する領域よりもコンタクト面３、４からの距離が大きい領域１６、１７を有する。この領域１６、１７は、コンタクト面３、４の上面視で、コンタクト面３、４上に配置されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２４】
図７Ｂに示されるように、レーザビーム１８は、コンタクトエレメント５、６の領域１６、１７に向けられ、それにより基体２、特にコンタクト面３、４がレーザビーム１８のビーム方向２４に位置しない。レーザビーム２４は、図６Ｃと同様に側面２３に対して平行に延びるが、図６Ｃよりも側面に近い。レーザビームは、第１コンタクトエレメント５の領域１６に当たり、この領域１６を溶解し、それにより溶融材料７がレーザビーム１８から後退して第１コンタクト面３を濡らす。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２５】
図７Ｃに示されるように、続いて第２コンタクトエレメント６の領域１７が同様に溶解される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
図１０Ｂは、基体２のコンタクト面３に取り付けられたコンタクトエレメント５を有する部品１を示す。コンタクト面３は、例えば切欠部２５に直接隣接する。
【国際調査報告】
2021512495.tif 000032
2021512495.tif 000033
2021512495.tif 000034
2021512495.tif 000035
2021512495.tif 000036
2021512495.tif 000037
2021512495.tif 000038
2021512495.tif 000039