用于将铝线电触点接通的方法和用于实施该方法的系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于将铝线在接触面上电触点接通的方法，其中，在外周面上具有氧化层的铝线用绝缘漆包裹并且与所述接触面超声波键合。根据本发明，在超声波键合之前，将待施设在所述接触面上以形成所述电触点接通的铝线段去除绝缘，其中，将在外周面上包围具有氧化层的铝线的绝缘漆在电等离子体的作用下移除。此外，本发明还涉及一种用于实施上述方法的系统。
【专利说明】用于将铝线电触点接通的方法和用于实施该方法的系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将铝线在接触面上电触点接通的方法，其中，在外周面上具有氧化层的铝线用绝缘漆包裹并且与所述接触面超声波键合。此外，本发明还涉及一种用于实施该方法的系统。
【背景技术】
[0002]长期以来，主要使用铜线来制造电动马达的线圈和绕组。最近一个时期，出于成本原因还使用铝线，尤其是在大件数和大价格压力下制造产品的情况下，例如在白色洁具领域所用的电动马达(用于洗碗机、洗衣机等的泵驱动器)的情况下。在这种情况下已证实的是，与铜线不同，铝线会不好地、尤其是不足以以可复制的且可靠的方式被钎焊。相应地，借助为铜线设立的钎焊方法来将铝线电触点接通是有问题的。代替于此已知的是，将铝线在接触面(衬底)上以超声波的方式键合。在这种情况下，铝线被挤压力挤压而抵靠接触面并且在超声波的作用下被焊接。在这种情况下，在方法技术上，在外周面上包围铝线的外部氧化层是重要的。该氧化层构成用于通常平坦的金属接触面的硬质摩擦配合件，并且因此有助于铝线的键合能力。
[0003]在将铝线用于线圈或马达绕组时，各个铝线绕组必须相互绝缘。出于这个原因，绝缘漆在外周面上包围铝线。在广泛的探索性试验中已证实的是，绝缘漆对铝线的键合能力造成非常不利的影响。被绝缘漆包围的铝线利用已知的键合方法会不够好地、尤其是不可复制地、不可靠地且不能过程可靠地键合到接触面上。
【发明内容】
[0004]因此本发明的目的是，提供一种用于将绝缘漆从铝线至少局部地去除的方法，该方法可被过程可靠地应用并且可低成本地实施。
[0005]在大量试验系列中从 申请人:这方面首先尝试将绝缘漆以机械的方式从铝线去除。在这种情况下已证实的是，除了绝缘漆以外，通常也会去除或至少损坏铝线的外部氧化层。由于氧化层的损坏，导致铝线较不好地键合。尽管当氧化层被去除或损坏时，该氧化层自动地重新生成。然而，为此需要的时间在过程观点来看是不利的。
[0006]此外尝试以热处理的方式去除绝缘漆。由于铝线的小直径和相应低的热容量,过程可靠的热处理是极其困难的。在此，在铝线上能够产生尤其是在铝的熔融温度方面被视为临界的温度。因此，由于热处理，能够改变铝线的组织，并且触点接通的耐久性成为问题。
[0007]为了解决所述目的，最终被证明非常有效的是，将为了形成电触点接通而施设到接触面上的铝线段在超声波键合之前去除绝缘，其方式为，在电等离子体的作用下将在外周面上包围具有氧化层的铝线的绝缘漆移除。
[0008]本发明的特殊优点在于，在借助于电等离子体将铝线段去除绝缘时，既不会不允许地损坏铝线的氧化层，也不会将铝线的组织改变为尤其是在键合连接的长期稳定性方面呈现不利的效果。就此而言，能够通过使用等离子体来避免尤其是在光学上不能以简单的方式识别出的损坏，例如不利的组织改变。通过等离子体处理而目的明确地移除绝缘漆，不会对铝线的键合能力或机械稳定性或氧化层产生不允许的不利影响。此外已证实的是，该方法步骤是过程可靠的，也就是可复制的以及可自动化的。铝线尤其是在白色洁具的领域中用于变压器的线圈或电动马达的马达绕组或其它电磁驱动器。根据本发明的方法能够特别有利地应用在直径为0.1mm至0.7mm的铝线中。
[0009]在本发明的意义上，电等离子体是指具有自由的载流子(离子、电子和/或带电分子)的任意气体。等离子体能够作为由中性粒子和带电粒子构成的混合物或者仅包含带电粒子。优选使用所谓的“常压等离子体或大气压等离子体”。
[0010]在温度方面，电等离子体设定为，使得一方面所述电等离子体热到足以将在铝线或氧化层上的漆层完全地或部分地熔融，并且另一方面所述电等离子体不烧毁所述铝线或者不导致不利的结构改变或组织改变。不同的试验已证实，尤其在从200°c至低于620°C的温度范围内获得满意的结果。根据温度，在考虑铝线几何结构的情况下将过程时间选择为，使得不发生铝线段的不允许的损坏。
[0011]根据本发明的一个优选的实施形式，在一个周期操作中首先将铝线段去除绝缘，并且然后将铝线超声波键合。通过实现周期操作，能够有利地改进该方法的自动化并且提高生产率。用于将铝线段去除绝缘的第一过程时间和用于将铝线超声波键合的第二过程时间尤其能够彼此匹配为，使得确保特别是自动键合的高度充分利用。因此，该周期操作尤其也改善触点接通方法的经济性。
[0012]根据本发明的一个改进方案，周期时间小于10秒、优选小于I秒并且特别优选小于0.5秒。低的周期时间有利地产生高的生产率。为了实现所提及的周期时间，尤其能够同时将多个铝线段去除绝缘。因此补偿了去除绝缘的方法步骤需要比键合过程长的持续时间，也就是说，第一过程时间大于第二过程时间。由去除绝缘的持续时间与键合时间(包括用于线处理、定位键合头等的非生产时间)之比能够确定并行地去除绝缘的铝线段的数量。
[0013]根据本发明的一个改进方案，首先将铝线段去除绝缘，并且然后在时间上紧接着将铝线键合到接触面上。优选地，在去除绝缘的结束和键合之间小于300秒、尤其是小于30秒。因此有利地改进了该方法的经济性，这是因为铝线的临时储存不再必要。这两个方法步骤尤其能够在一个共同的设备中或者由一个唯一的自动装置来实施。
[0014]典型地，去除绝缘的铝线段与接触面、例如插头的接触面键合。相应的铝线段能够自身定位在接触面上并且预先固定。为此例如能够在插头上设置凸起、凹槽等。在铝线段固定在触点或插头上之后，铝线能够有利地借助于电等离子体去除绝缘。因此，键合面一方面用作电等离子体的镜面或反射面，并且另一方面用于散热。接触部位例如能够预先处理以准备键合。可能能够在接触面上设置相应硬质的覆层，该覆层有助于键合过程。
[0015]根据本发明的一个改进方案，在一个方法步骤中，将铝线的两个铝线段或不同绕组线的多个铝线段去除绝缘。因此能够有利地将线圈或绕组的两个自由线端或者不同绕组线的多个铝线段在时间上相邻地触点接通。例如以如下方式触点接通电动马达的绕组，即:连续地首先键合绕组的第一自由线端，并且接着键合绕组的第二自由线端。为此将两个线端事先去除绝缘。在此，所述去除绝缘优选同时进行。
[0016]根据本发明的一个改进方案，铝线在将铝线段去除绝缘期间运动。铝线尤其能够在去除绝缘期间被输送给键合工具。因此有利地缩短了用于单个铝线段的加工时间，这是因为去除绝缘和输送的过程并行。因此，当电化学蚀刻过程至少大致与铝线在等离子体中的精确位置无关时，铝线尤其能够在去除绝缘期间特别良好地运动。
[0017]当连续方法式实现去除绝缘时，铝线在去除绝缘期间输送也是有利的，在所述连续方法中在时间上错开地电化学处理预设数量的或可变数量的铝线段以去除绝缘漆。
[0018]根据本发明的一个改进方案，用于将铝线段去除绝缘的作用时间选择为，使得原本设置在铝线段上的绝缘漆的至少50%、优选至少75%以及特别优选至少85%被去除，和/或使得铝线段的至少50%的外周面、优选铝线段的多于75%的外周面、以及尤其优选铝线段的多于85%的外周面不具有绝缘漆。有利地，通过去除50%的绝缘漆或通过露出至少50%的外周面而在随后的键合期间获得足够的触点接通。因此，可能残留的绝缘漆对键合过程不会造成不利的影响而致使过程可靠性成为问题或者不能够确保电触点接通。试验证实，去除至少75%的绝缘漆或露出至少75%的外周面既进一步有助于过程可靠性也进一步有助于电触点接通能力。随发展趋势适用的是，更多露出的外周面面积以及更少的绝缘漆有助于键合能力和可电触点接通性。在这个背景下要理解的是，当绝缘漆被完全去除或铝线段完全露出时，获得特别好的结果。
[0019]根据本发明的一个改进方案，在定向的探索性试验中求出并且然后在生产操作中固定地预先给定用于不同铝线的和/或不同绝缘漆的第一过程时间以及尤其是电等离子体对铝线段的作用时间。通过在准备阶段确定用于具体的待加工的铝线的和在其上设置的绝缘漆的作用时间，能够特别简单地实现生产操作。当在准备阶段中确定用于将铝线段去除绝缘的作用时间时，尤其获得固定的周期时间。在该方法的可自动化性方面，这是有利的。
[0020]根据本发明的一个改进方案，在将铝线段去除绝缘期间求出漆移除量，并且在考虑该漆移除量或由漆移除量和至今的作用时间确定的漆移除率的情况下，确定剩余的作用时间或者生成用于将铝线段去除绝缘的结束信号。通过可变地确定作用时间或单独地生成用于去除绝缘的结束信号而实现高度的过程可靠性。只要确定还没有移除足够多的绝缘漆或者仅露出不足够的外周面部分，那么继续所述去除绝缘的过程。移除率例如能够通过监控电的或化学的过程参数、通过求出重量或通过提供图像的传感器来确定。
[0021]根据本发明的一个改进方案，将由铝线和接触面构成的接触部位用密封层涂覆。该密封层保护接触部位免受外部的机械和化学影响。所述密封层能够由任何适宜的材料(例如油漆、粘合剂或合成树脂)形成。该密封层能够实现为自硬化的包封层。该硬化同样能够在活化介质、例如UV光的作用下进行。如果使用漆用于密封层，那么所述漆例如被喷上或涂上。粘合剂的涂抹有利地通过涂上或滴上来进行。漆和粘合剂都能够构成为可UV硬化的。就此而言，在涂上漆或粘合剂后，密封层通过UV光硬化。为了密封，能够进一步涂上浇注料，例如双组分浇注料。在施设浇注料时，能够带有或不带有用于使浇注料成形的型腔地工作。例如能够仅密封接触部位。同样能够密封、尤其是塑料包封整个绕组系统。
[0022]此外，本发明还涉及一种用于实施上述方法的系统，其具有能够在电等离子体的作用下将在外周面上包围具有氧化层的铝线的绝缘漆移除的装置。
【权利要求】
1.一种用于将铝线在接触面上电触点接通的方法，其中，在外周面上具有氧化层的铝线用绝缘漆包裹并且与所述接触面超声波键合，其特征在于，在超声波键合之前，将待施设在所述接触面上以形成所述电触点接通的铝线段去除绝缘，其中，将在外周面上包围具有氧化层的铝线的绝缘漆在电等离子体的作用下移除。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以限定的形式调节所述电等离子体的温度，并且所述电等离子体优选具有高于200°C且低于620°C的温度。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在一个周期操作中，首先将所述铝线段去除绝缘，并且然后将所述铝线超声波键合。
4.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，周期时间小于10秒、优选小于I秒、并且特别优选小于0.5秒。
5.如权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，铝线段的去除绝缘和铝线的随后的键合在时间上紧接着地实施，其中，在所述铝线段的去除绝缘的结束和所述铝线用于超声波键合的输送之间尤其是小于300秒、优选小于30秒。
6.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，同时将所述绝缘漆从多个铝线段移除。
7.如权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，同时将铝线的两个铝线段去除绝缘。
8.如权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述铝线在将铝线段去除绝缘期间运动并且尤其是被输送给键合工具。
9.如权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，用于将铝线段去除绝缘的作用时间选择为，使得原本设置在所述铝线段上的绝缘漆的至少50%、优选至少75%、并且特别优选至少85%被去除，和/或使得所述铝线段的至少50%的外周面、优选所述铝线段的多于75%的外周面、并且尤其优选所述铝线段的多于85%的外周面不具有所述绝缘漆。
10.如权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，在定向的探索性试验中求出并且然后在生产操作中固定地预先给定用于不同铝线的和/或不同绝缘漆的作用时间。
11.如权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，在将铝线段去除绝缘期间求出漆移除量，并且在考虑所述漆移除量的情况下确定剩余的作用时间和/或生成用于将铝线段去除绝缘的结束信号。
12.如权利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，由所述铝线和所述接触面构成的触点在所述超声波键合之后被密封并且尤其是用包封层覆盖。
13.一种用于实施如权利要求1至12之一所述的用于将铝线在接触面上电触点接通的方法的系统，其中，在外周面上具有氧化层的铝线用绝缘漆包裹并且与所述接触面超声波键合，并且其中在超声波键合之前，将待施设在所述接触面上以形成所述电触点接通的铝线段去除绝缘，其特征在于，该系统具有能够在电等离子体的作用下将在外周面上包围具有氧化层的铝线的绝缘漆移除的装置。
【文档编号】H02G1/12GK103474918SQ201310220119
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2012年6月6日
【发明者】H·布哈拉, C·迈尔 申请人:汉宁电气工厂有限责任两合公司