[发明专利]电连接方法

说明书

本发明涉及一种形成电连接的方法，尤其涉及一种形成在宽广温度范围内具有良好的完整性和稳定性的电连接的方法。形成电连接的各种方法已知有钎焊，熔焊或应用导电性环氧树脂粘结剂。

然而，在形成终端和终端衬垫之间的适宜的高完整性电连接中存在一些问题，该终端衬垫附着在像金属、钢或陶瓷这样的基片上，或者附着在包括一种或多种金属、钢或陶瓷组分或合金的基片上。大多数用于附着终端的常规方法和材料有一个上限温度，超过该极限，最初的性能便不能长久保持，以致如此形成的电连接不能在宽广的温度范围内维持其附接的完整性。

所有已知先有技术中，将终端附接在印制在基片上的终端衬垫上的方法给出特别在其接近上限操作温度时具有有限的完整性的电连接。

这样已知的方法包括：

i)焊料，直到高达200℃时是有效的，在任何情况下都费时间

ii)应用载有银的环氧树脂，直到高达250℃时是有效的，但却昂贵和费时间

iii)应用载有玻璃的环氧树脂，可扩展温度范围高达400℃，但却很昂贵和费时间

iv)弹簧加载的触点，在直到300℃都为最有效，很复杂，费时间，并且有一个有限的操作期限；另外，完整性随时间而减小

v)常规的熔焊方法例如电弧焊或气焊，但这些方法不适用于陶瓷或以陶瓷为基础或有涂层的基片上的终端衬垫。

本发明考虑这些问题。

按照本发明，这里提供一种将第一终端固定到陶瓷或金属基片上的第二终端或终端衬垫上的方法，包括将第一终端固定在第二终端或终端衬垫上，并且对终端和终端衬垫  应用高频摩擦作用使所述终端和终端衬垫连接在一起。

以同时应用压力和高频摩擦作用的方法连接例如铜、银或它们的合金制成的终端和终端衬垫是一种已知的技术。然而，此技术至今尚未应用到终端与在高温下应用的陶瓷或金属基片上的终端衬垫的连接。

应用本发明的方法，可以形成一个电连接，它能将电流通到应用厚膜技术沉积在金属和/或陶瓷基片上的加热元件。

本发明的方法可用于例如加热元件的终端衬垫的连接，该终端衬垫印制在陶瓷/金属基片上。由此形成的电连接已经显示，在象室温这样的低温和700℃以上的高温下均有令人满意的效果。更进一步的完整性和可靠性可以由对同一终端衬垫同时制作多重触点来实现。从统计来看，这增加了机械和电安全性，防止因任何理由而出现连接终端松动或脱开的可能性。

最好高频摩擦作用是以超声波的方法实现的。已经发现，用本发明的方法形成的电连接在宽广的温度范围内具有良好的机械和电完整性。

本发明可用于各种组合和结构的电终端的接附，使各种不同材料和/或结构的终端或终端衬垫附着在包括金属、钢和/或陶瓷的基片上。

终端之一可包括一个电热元件或者装在金属或钢基片上的其它有关的无源或有源构件。该方法提供良好的能适应低温和高温的机械和电接附，并且有利地是终端装置有足够的几何尺寸以便输送所要求的电流。

第一终端和第二终端或终端衬垫可以是基本相同的材料或者是不相同的材料。

由本发明形成的电连接最好是能容许达到或者在接近连接材料的熔点温度范围内。

本方法应用于终端的压力要考虑终端衬垫厚度和所应用的终端衬垫材料、连接材料的材料组成和/或实际连接的截面面积。一般，对一些像合金这样的材料，压力范围可以是170千牛顿至240千牛顿每平方米。

一般，连接终端的厚度最好完全等于终端衬垫的厚度。摩擦频率最好在20千赫至40千赫范围内。能保持连接完整性的上下最大温度极限是700℃和-80℃。不言自明，本发明的方法不限于制造有这些上下限的连接。终端衬垫材料可以是单种成分或者是像银、银钯合金、镍、铂、铜等多种成分的组合。连接材料可以是一种成分或者是由下列的或专有的材料组合的，如铜、银、铝铜/镍合金等。

本发明也提供一种由如上述确定的本发明的方法形成的电连接。

如果需要，最好是金属或陶瓷的、比终端和基片软的插接件可以设置在终端和基片之间。

对于所有其它先有技术，接附方法均没有保护环绕终端衬垫的连接区域的手段。对于本发明，由于接附容许高温，所以能够用像玻璃或陶瓷这样的材料覆盖终端区域，这样便提供电绝缘和机械强度。

现在，以举例的方式参照附图来说明本发明的一个具体实施例，其中：

图1是一个烘炉板的简图；和

图2是图1中烘炉板的终端衬垫的放大截面图。