Villamos-célú kötések

Villamos-célú kötések: Két áramvezető elem között létrehozott, áramvezetés célját szolgáló kapcsolat. De járulékosan lehet még mechanikus helyrögzítés, erőátadás is a cél.

Bonthatóság szempontjából (rendeltetés szerűen, elemek károsodása nélkül): - bontható (feszültségmentes állapotban vagy feszültség alatt), - nem bontható. Villamos kötés méretezése a következő tulajdonságok szerint: - ellenállásra – kis átmeneti ellenállás legyen! - áramterhelhetőségre – melegedésre, - élettartamra- anyag öregedése, oxidálódása.

Villamos-célú mechanikai kötések: Szorítócsavaros kötés Oldható, erővel záró – kötéskor rugalmas alakváltozás (csavar, huzal) Csavar anyaga: acél, sárgaréz, bronz

Tekercselt huzalkötés (wire-wrap):

Élekkel rendelkező kivezetőtüske (hidegfolyatással, húzással – olcsó, könnyű technológiák; jó rugalmasságú anyag – bronz, sárgaréz, acél), Huzal (egy-erű, általában vörösréz; legkisebb még alkalmazható huzalátmérő 0,1mm, felsőhatár nincs, de max. 5mm-t szoktak alkalmazni), Tekercselés elve: állandó húzóerő mellett tekercselik, húzóerő hatására az élek a huzalba nyomódnak, lehántolják, áttörik az oxidréteg, a tüske élein is lepattogzik az oxid, fémtiszta felületeken helyi hegedési pontok. A kapcsolódási keresztmetszetnek mindig nagyobbnak kell lennie, mint a két csatlakozó elem közül a kisebb keresztmetszetének! → min. 3 belső ment, inkább 7 menet!

A keményebb, rugalmasabb elemben nagymennyiségű rugalmassági tartalék energia halmozódik – érintkezéshez szükséges nyomást biztosítja – huzal idővel nyúlik (nem alkalmas!) – tüskét a huzal csavaró igénybevétellel terheli. A huzal húzóerejével szemben a tüske elcsavarodása tartja az egyensúlyt, húzóerő növekedésével nő a rugalmassági energiatartalék, egy határ felett a tüske maradó deformációt szenved!

Tekercselő szerszám:

Tekercselés:

Összefoglalva: a tekercselt kötés nagyon jó szorításos kötést ad, a kivezető éleinek huzalba nyomódása adja a megfelelően nagy érintkezési felületet, a szükséges felületi nyomást az egész élettartamon keresztül a tüskében felhalmozódott rugalmassági energia biztosítja, mechanikai szilárdság kedvező, rázásnak jobban ellenáll nem törik, mert a huzal nem mereven csatlakozik a kivezetőhöz – a szélső menet, mint mechanikus csillapító tag működik. Kötések: egyszerű, módosított.

Szorítópapucsos kötés (Termi-Point):

erővel záró kötés, az erőt biztosító elem nem azonos az összekötendő elemek egyikével sem, csak a jó rugózás a követelmény, a konstrukció költséges, bonyolult, rendkívül megbízható, több-erű vezeték is szerelhető, tüske téglalap keresztmetszetű, a szerszám először a huzalt csupaszítja, majd nagy nyomással a szorítópapuccsal együtt rálövi a kivezető tüskére. A művelet közben a huzal és a kivezetés felülete oxidmentessé válik, tartós, egyenletes nyomás, nagy megbízhatóság, szorítópapucs anyaga: rugóanyag, foszforbronz, ónbronz.

Sajtolt kötés (lapított kötés): Gázzáró, mechanikusan szilárd, oldhatatlan kötés. Vezetékeket egymással szorítóelem segítségével, vezetéket pl.: kábelsaruhoz. Vezeték könnyen deformálható anyagból (lágy vörösréz, alumínium), Kötőelem vagy kivezetés – deformáció hatására felkeményedik, kellően jó rugalmas tulajdonságúvá válik (bronz, acél, nikkel ötvözet). Hátránya: korrózió-érzékeny – kötőelem anyagának helyes megválasztása! – aranybevonat, nikkelréteg felett Gazdaságos!

Termokompressziós kötés: Nagy tisztaságú elemeket (pl.: n+ típusú Si-t és Au huzalt) magas hőmérsékleten (jóval alacsonyabb az elemek olvadáspontjánál) összenyomunk – adhéziós kapcsolat. Saját anyaggal záró, nem bontható kötés. Technológiai adatok: 40-80 MPa nyomóerő, 200-400 oC hőmérséklet, 0,5-10 s hőntartás ideje. Adhéziós kötés (különböző anyagok molekulái között Van der Waals erő) feltétele: molekulák atomrácsállandóik nagyságrendjébe eső távolságra kerüljenek egymáshoz! Nagyobb hőmérséklet – hőmozgás segít.

Készítés feltételei: Összekötendő anyagok felületeinek nagy tisztasága, Tisztaság a kötés létesítésekor (oxidáció – inkább védőgáz alatt), Megfelelő nyomóerő (huzal mérete 0,5-0,66-szorosára csökken), Lágy anyagú huzal, Megfelelő hőmérséklet, Félvezetők esetén a kötés környezetében az anyag fajlagos ellenállása 1 Ωcm-nél kisebb legyen!

Szerszám alapján a kötés fajtái: 1. Ékkötés: Huzaladagoló, lapka vagy vékonyréteg, Wolfram-karbid ék (kemény anyagból), Helyező, nyomó lépés – lassú, de kis darabszám esetén nagyon jó minőség, 2. Szemkötés: Mechanikai terhelés irányára kevésbé érzékenyek. 3. Golyóskötés – letűző kötés: Golyóskötés – csak aranyhuzalhoz (csak az egyik végén lehet), Huzaladagoló nyomófej egyben, Letűző kötés – alumínium is lehet a huzal.

Kötésfajták :

A különböző eljárásokkal készített TC-kötések (termokompressziós kötések) : Hőmérséklet-állósága, Nedvesség-állósága, Rezgés-állósága kiváló! Félvezető alapú IC-ben a legelterjedtebb kötéstípus!

Eutektikus kötés: N2 chip fólia 97Au3Si hordozó Au chiptartó felület Az arany és a szilícium 370 ºC-on eutektikumot képez. A chipet N2 atmoszférában vákuumcsipesszel fogják meg és mozgatják, hogy feltörjön könnyebben az oxidréteg. Ritkán alkalmazzák a magas hőmérsékletigénye miatt. Az eutektikus forrasztással bekötött chip nem távolítható el.

A forrasztott kötések speciális esete – félvezető technikában Si vagy Ge chipeket kell Au vagy aranyozott fém felülethez kötni. Kötőanyag: Au-Si eutektikus ötvözet – azonos az összekötendő anyaggal – olvadási hőmérséklete alacsonyabb, mint a tiszta anyagoké. Technológia lépései: 390-400 oC-ra melegített állványon, H2 –N2 gáz, tisztított, N2 gázban kötés – chip a tokra – kötés létrejön, N2 gázzal lehűtjük – leemeljük.