专利名称：制造挠性金属触点的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造用于连接电气、电子或热部件的挠性电气和/或热金属触点 (contact)的方法、涉及此类触点，以及涉及使用此类触点补偿电气、电子或热部件中的机械和/或热应力。
背景技术：
电气、电子和热部件的重要要素是接触。接触代表部件“心脏”(即负责实现部件的预期效果)处的材料与“外部世界”之间的物理连接。
图1示意性地表示了此类触点的具体结构。部件内的材料1提供部件的实际效果。其例如可以是电阻器、二极管材料、电容器、压电晶体或热电臂。对材料的引用并非旨在暗示对此刻的单一材料的任何限制，因为还可以考虑多种材料、复合物或其他“结构单元”。对于本发明的目的而言相关的是，电流和/ 或热必须流过材料1以便在总体结构中实现其用途。正是电流和/或热流的这种耦合被证明是部件的性能特性的限制因素。图1示出了一种常规结构。材料1在至少两侧上借助触点4和5分别连接到引线6和7。层2和3 在此情况中旨在象征材料1与触点4和5之间的可能必须的中间层(阻隔材料、焊料、助粘剂或类似物)。但是，也可以省略这些中间层或包括多个层，这取决于部件的具体结构。相应配对的部分2/3、4/5、6/7可以完全相同，但是并非必须如此。这同样最终取决于具体结构和应用，以及取决于通过结构的电流和热流的方向。因此，由触点4和5执行重要功能。它们提供了材料与引线之间的闭合连接。如果触点较差，则此处将发生较高的损耗，可能极大地限制部件的性能。为此，触点经常被压在材料上。触点因而受到很大的机械载荷。此机械载荷还在温度和/或热变化增大(或减小)时增大。部件中结合的材料的热膨胀不可避免地导致机械应力，其在极端情况下可导致部件由于触点开裂而失效。为了防止这种情况，所使用的触点必须具有一定的挠性和弹性特性，以便允许补偿此类热应力。金属片或小型金属板通常不足够软或未具有足够挠性以满足此要求。在有时在相当大的温度梯度(几百开尔文)中工作的热电结构元件的情况下，此类“缓冲(buffering) ”触点的使用在文献中是公知的。例如，N. Eisner (Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1991,234,167)描述了使用挠性金属板用于热电发电机中的接触。所描述的触点对于所有应用在较大的温度变化下仍然不是足够挠性的和自适应的。
发明内容
本发明的目标是提供一种制造用于连接电气、电子或热部件的挠性电气和/或热金属触点的方法，其产生具体地说对于热电应用具有有利特性范围的挠性或弹性触点。
根据本发明，通过一种制造用于连接电气、电子或热部件的挠性电气和/或热金属触点的方法实现了所述目标，其中通过包括冷加工的轧制、压制或挤压而压紧平均纤维直径在1至500微米范围内的金属纤维、金属纤维非织物或金属纤维织物以便形成纤维状片。
具体实施例方式现在已发现，轧制、压制或挤压细金属丝网、金属织物或非织物可以产生密度很大的纤维状片，所述纤维状片在部件中具有很高的导热和导电性并且此外在机械上非常稳定，但是同时足够软(也就是说，屈从于压力或弹力)和足够挠性以便补偿热和机械应力。同时，可以根据预定应用使用不同的金属。诸如铜、银、金、铝、铁或钢之类的典型接触金属当然是特别优选的，但是在原理上本发明可以用于任何金属导电材料。根据本发明的一个实施例，所述金属是铜、银、金、铁、镍、钼、铝或其合金。在所述金属纤维、金属非织物或金属纤维织物中，平均纤维直径为1至500微米， 优选地为10至100微米，具体地说为40至80微米。金属织物还被理解为包括金属编织 (knit)。金属非织物优选地在两个空间方向上的广度大于第三空间方向，使得它们是片状非织物。金属织物优选的单位面积重量为100至5000克/平方米，特别优选地为160至 2800克/平方米，具体地说为1400至2000克/平方米。待制造的金属触点优选的平均直径或厚度在100微米至10毫米的范围内。结构化或非结构化(在纤维方向的意义上)织物或非织物可以用作起始材料。编织织物的密度当然对结果具有影响，但是原则上在此没有有关网格宽度、表面密度等的限制。纤维自身的长度也可以在宽度限制内改变，只要编织织物保持在一起即可。对于各纤维的表面的性质也没有限制。尽管纤维的粗糙表面快速地导致产品中的致密联锁(interlocking)，但是由光滑纤维构成的非织物或织物也可以被处理和压紧而没有任何问题。所述金属纤维织物或金属纤维非织物在压紧之前可以被折叠一次或多次，以便形成更厚的非织物或织物覆盖。不同金属的金属纤维织物或金属纤维非织物也可以被组合以形成层叠的复合物。具有不同对准的织物或非织物也可以被彼此叠放。通常，非织物或织物具有一个或两个优选方向。彼此叠放的层或彼此相继的层在此情况下可以具有相同的优选方向，或者单个层中的优选方向可以彼此形成角度。例如，单向金属纤维非织物可以在纵向和横向方向上被交替放置，即彼此叠放。制造工艺自身优选地基于金属纤维非织物。其可以例如直接用于压紧。但是，也可以在压紧前将非织物折叠多次(像报纸一样)，然后再将其压紧。这样，将获得更厚和紧密联锁的触点板。在原理上，还可以仅在最初压紧步骤之后进行折叠，然后再次执行压紧(并且如果需要，多次重复该操作)，但是由于压紧后的材料的更光滑的表面，这通常导致这些单独层的较差联锁。由于压紧是有向操作(至少在优选的轧制或挤压(强制通过模具)的情况下)， 工件的定向最终也在此起到一定作用，尤其是由于非织物自身当然有时也具有优选纤维定向。在彼此垂直的两个空间方向上的连续“交叉”压紧因此对于紧密和致密的联锁而言显得是有利的。可以使用单个轧制设备或者通过利用多个并行或串行使用的轧辊完成轧制。所述轧辊在此情况下可以具有光滑表面和结构化表面。如果产品中希望一定的表面粗糙度，则后者可以是有利的。例如，在挤压非织物的情况下，挤压模具的形式当然是头等重要的。如果需要特定的产品几何形状或者不希望单轴压紧或单轴压紧不令人满意，则挤压特别有用。如果适当，冷加工可以被与加热或冷却结合，以便根据纤维厚度而使相应金属的处理性能适合相应的轧制、压制或挤压方法。此外，所述方法可用于连续和非连续生产。本发明还涉及可通过上述方法获得的包括纤维状片的挠性电气和/或热金属触
点ο这些金属触点优选地用于补偿电气、电子或热部件中的机械和/或热应力。具体地说，在此情况下补偿的是可在工作条件下出现的机械和/或热应力。所述纤维状片或金属触点可在大量其中良好的导热和/或导电性非常重要的应用中使用。优选的应用领域是诸如电容器、燃料电池、变压器、电池、发电机、光电池之类的热电、磁热、电子部件或它们的系统组合。所述部件尤其优选地是热电发电机或珀耳贴 (Peltier)元件。通过以下实例更详细地解释了本发明。实例1线厚度为60微米的铜的非织物通过轧制变形为纤维状片。在此情况下，从4. 5毫米至0. 9毫米的起始厚度压紧材料。实例2纤维直径为60微米并且单位面积重量为1700克/平方米的铜的织物通过轧制变形为纤维状片。在此情况下，从6. 0毫米至1. 4毫米的起始厚度压紧材料。
权利要求
1.一种制造用于连接电气、电子或热部件的挠性电气和/或热金属触点的方法，其中通过包括冷加工的轧制、压制或挤压而压紧平均纤维直径在1至500微米范围内的金属纤维、金属纤维非织物或金属纤维织物以便形成纤维状片。
2.根据权利要求1的方法，其中所述平均纤维直径是10至100微米。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述金属织物的单位面积重量为100至5000克/ 平方米。
4.根据权利要求1至3中的任一权利要求的方法，其中从铜、银、金、铁、镍、钼、铝及其合金中选择所述金属。
5.根据权利要求1至4中的任一权利要求的方法，其中所述金属触点的平均直径或厚度在100微米至10毫米的范围内。
6.根据权利要求1至5中的任一权利要求的方法，其中所述金属纤维织物或金属纤维非织物在压紧之前被折叠一次或多次，以便形成更厚的非织物或织物覆盖。
7.根据权利要求1至6中的任一权利要求的方法，其中至少两种不同金属的金属纤维织物或金属纤维非织物彼此叠放并压紧此复合物。
8.根据权利要求1至7中的任一权利要求的方法，其中以彼此垂直的两个空间方向连续执行所述压紧。
9.一种通过根据权利要求1至8中的任一权利要求的方法获得的包括纤维状片的挠性电气和/或热金属触点。
10.一种根据权利要求9的金属触点的用途，其中补偿电气、电子或热部件中的机械和 /或热应力。
11.根据权利要求10的用途，其中所述部件是热电发电机或珀耳贴元件。
全文摘要
本发明涉及制造用于连接电气、电子或热部件的挠性电气和/或热金属触点，其中通过冷变形下的轧制、压制或挤压而将平均纤维直径在1至500微米范围内的金属纤维、金属纤维非织物或金属纤维织物压紧成纤维片。
文档编号H01R13/24GK102362393SQ201080013244
公开日2012年2月22日 申请日期2010年2月22日 优先权日2009年2月25日
发明者F·哈斯 申请人:巴斯夫欧洲公司