專利名稱：電連接方法
技術領域：
本發明涉及一種形成電連接的方法，尤其涉及一種形成在寬廣溫度范圍內具有良好的完整性和穩定性的電連接的方法。形成電連接的各種方法已知有釬焊，熔焊或應用導電性環氧樹脂粘結劑。
然而，在形成終端和終端襯墊之間的適宜的高完整性電連接中存在一些問題，該終端襯墊附著在像金屬、鋼或陶瓷這樣的基片上，或者附著在包括一種或多種金屬、鋼或陶瓷組分或合金的基片上。大多數用于附著終端的常規方法和材料有一個上限溫度，超過該極限，最初的性能便不能長久保持，以致如此形成的電連接不能在寬廣的溫度范圍內維持其附接的完整性。
所有已知先有技術中，將終端附接在印制在基片上的終端襯墊上的方法給出特別在其接近上限操作溫度時具有有限的完整性的電連接。
這樣已知的方法包括i)焊料，直到高達200℃時是有效的，在任何情況下都費時間ii)應用載有銀的環氧樹脂，直到高達250℃時是有效的，但卻昂貴和費時間iii)應用載有玻璃的環氧樹脂，可擴展溫度范圍高達400℃，但卻很昂貴和費時間iv)彈簧加載的觸點，在直到300℃都為最有效，很復雜，費時間，并且有一個有限的操作期限；另外，完整性隨時間而減小v)常規的熔焊方法例如電弧焊或氣焊，但這些方法不適用于陶瓷或以陶瓷為基礎或有涂層的基片上的終端襯墊。
本發明考慮這些問題。
按照本發明，這里提供一種將第一終端固定到陶瓷或金屬基片上的第二終端或終端襯墊上的方法，包括將第一終端固定在第二終端或終端襯墊上，并且對終端和終端襯墊 應用高頻摩擦作用使所述終端和終端襯墊連接在一起。
以同時應用壓力和高頻摩擦作用的方法連接例如銅、銀或它們的合金制成的終端和終端襯墊是一種已知的技術。然而，此技術至今尚未應用到終端與在高溫下應用的陶瓷或金屬基片上的終端襯墊的連接。
應用本發明的方法，可以形成一個電連接，它能將電流通到應用厚膜技術沉積在金屬和/或陶瓷基片上的加熱元件。
本發明的方法可用于例如加熱元件的終端襯墊的連接，該終端襯墊印制在陶瓷/金屬基片上。由此形成的電連接已經顯示，在象室溫這樣的低溫和700℃以上的高溫下均有令人滿意的效果。更進一步的完整性和可靠性可以由對同一終端襯墊同時制作多重觸點來實現。從統計來看，這增加了機械和電安全性，防止因任何理由而出現連接終端松動或脫開的可能性。
最好高頻摩擦作用是以超聲波的方法實現的。已經發現，用本發明的方法形成的電連接在寬廣的溫度范圍內具有良好的機械和電完整性。
本發明可用于各種組合和結構的電終端的接附，使各種不同材料和/或結構的終端或終端襯墊附著在包括金屬、鋼和/或陶瓷的基片上。
終端之一可包括一個電熱元件或者裝在金屬或鋼基片上的其它有關的無源或有源構件。該方法提供良好的能適應低溫和高溫的機械和電接附，并且有利地是終端裝置有足夠的幾何尺寸以便輸送所要求的電流。
第一終端和第二終端或終端襯墊可以是基本相同的材料或者是不相同的材料。
由本發明形成的電連接最好是能容許達到或者在接近連接材料的熔點溫度范圍內。
本方法應用于終端的壓力要考慮終端襯墊厚度和所應用的終端襯墊材料、連接材料的材料組成和/或實際連接的截面面積。一般，對一些像合金這樣的材料，壓力范圍可以是170千牛頓至240千牛頓每平方米。
一般，連接終端的厚度最好完全等于終端襯墊的厚度。摩擦頻率最好在20千赫至40千赫范圍內。能保持連接完整性的上下最大溫度極限是700℃和-80℃。不言自明，本發明的方法不限于制造有這些上下限的連接。終端襯墊材料可以是單種成分或者是像銀、銀鈀合金、鎳、鉑、銅等多種成分的組合。連接材料可以是一種成分或者是由下列的或專有的材料組合的，如銅、銀、鋁銅/鎳合金等。
本發明也提供一種由如上述確定的本發明的方法形成的電連接。
如果需要，最好是金屬或陶瓷的、比終端和基片軟的插接件可以設置在終端和基片之間。
對于所有其它先有技術，接附方法均沒有保護環繞終端襯墊的連接區域的手段。對于本發明，由于接附容許高溫，所以能夠用像玻璃或陶瓷這樣的材料覆蓋終端區域，這樣便提供電絕緣和機械強度。
現在，以舉例的方式參照附圖來說明本發明的一個具體實施例，其中
圖1是一個烘爐板的簡圖；和圖2是圖1中烘爐板的終端襯墊的放大截面圖。
參照附圖，一個陶瓷條3印制在鋼基片上，圖1中僅表示條3的一部分。加熱器條5印制在陶瓷條3上。如所表示，加熱器條比陶瓷條較狹窄。為了保護使用者和加熱器條，如果在加熱器條和外界環境之間需要電絕緣，陶瓷條3才是必須的。加熱器條在終端襯墊1終止，以便應用壓力以及最好為20到40千赫的超聲波焊接使終端4與終端襯墊1連接。如果需要，終端可以用陶瓷外皮來保護。如果需要，在基片上也可以和加熱器包括一個溫度傳感器。為了獲得由傳感器提供的數據，該傳感器裝有終端襯墊，以便能按照本發明的方法連接。
本發明的方法能在大約5秒鐘內對基片上終端或終端襯墊提供一個電連接，并且在許多情況下時間會更短。這表明比先有技術中的電連接方法大大節省時間。另外，用釬焊連接比本發明的方法要求更大的功率，并且對工具以及消耗品的貯備將要求更高的投資。
可以理解，本發明不受上述特定實施說明的限制，可以進行多種改變和改進。
權利要求
1.一種將第一終端固定到陶瓷或金屬基片上的第二終端或終端襯墊上的方法，包括將第一終端固定在第二終端或終端襯墊上，并且對終端和終端襯墊應用高頻摩擦作用使所述終端和終端襯墊連接在一起。
2.一種如權利要求1中所要求的方法，其中第一終端和第二終端或終端襯墊是相同的或類似的材料。
3.一種如權利要求1中所要求的方法，其中第一終端和第二終端或終端襯墊是不同的材料。
4.一種在上述任一權利要求中所要求的方法，其中第一終端和第二終端或終端襯墊之間的連接直到第一終端和第二終端或終端襯墊材料的熔點都是穩定的。
5.一種在上述任一權利要求中所要求的方法，其中高頻摩擦包括在20到40千赫范圍內的超聲波焊接。
6.一種在上述任一權利要求中所要求的方法，其中多個連接基本上同時制在基片上。
7.一種由在上述任一權利要求中所要求的方法制造的電連接。
全文摘要
一種在金屬或陶瓷基片上的終端之間制造在寬廣溫度范圍內穩定的電連接的方法,包括對連接應用壓力和將終端超聲波焊接在一起。
文檔編號B23K20/10GK1173244SQ95197360
公開日1998年2月11日 申請日期1995年11月10日 優先權日1994年11月26日
發明者S·帕納杰 申請人:費特愛爾蘭有限公司