CN110959313A - 用于在覆有覆层的板材上建立电联接接触部的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

示出了用于在覆有覆层的板材(1)上建立电联接接触部(6)的设备(22)和方法，板材的覆层(2)具有至少一个被电绝缘层(5)覆盖的电导体迹线(4)，在方法中，产生穿过电绝缘层(5)直到至少到达电导体迹线(4)的凹部(8)，并且将导电的接触元件(7)设置到该凹部(8)中，该接触元件在一个端部(7.2)上与导体迹线(4)电联接，而在另一端部(7.1)上构成电联接接触部(6)。为提高方法的可再现性提出，借助于朝导体管(4)的方向进给的空心针(10)构成凹部(8)，空心针在被拉回时将能导电的粘性的物料(11)引入到此凹部(8)内，以便产生接触元件(7)。

Description

用于在覆有覆层的板材上建立电联接接触部的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种在覆有覆层的板材上建立电联接接触部的设备和方法，该板材的覆层具有至少一个被电绝缘层覆盖的电导体迹线，在所述方法中，产生穿过电绝缘层直到至少到达电导体迹线的凹部，并且将导电的接触元件设置到该凹部中，该导电的接触元件在一个端部上与导体迹线电联接，而在另一端部上构成电联接接触部。
背景技术
为了可以电联接被埋入在金属板材上的覆层中的导体迹线，由现有技术(EP1517597A2)公知的是，将接触销刺穿过覆层的电绝缘部直到电导体迹线。由此，接触销在一个端部上与导体迹线电联接，其中，该接触销的另一端部构成电联接接触部。不利的是，这种将接触销刺入已被证明是比较困难或不能准确地复现的，其中，此外，接触销上的由刺穿所引起的变形会难于实现指向明确的接触。因此，现有技术的方法相对容易出错。
发明内容
因此，本发明的任务是简化或改进在开头所述类型的用于在覆有覆层的板材上建立电联接接触部的方法，并因此提高该方法的可再现性。
本发明在方法方面通过如下方式解决了所提出的任务，即，借助于朝导体迹线方向进给的空心针构成凹部，空心针在其从凹部被拉回时将能导电的粘性的物料引入到此凹部内，以便产生接触元件。
如果凹部借助朝导体迹线方向进给的空心针来构成，则无论接触元件的机械强度怎样，都可以在覆层中提供定位准确的且走向相对精确的凹部，凹部使覆层打开直到导体迹线。此外，由此还避免了例如与其他导体迹线的短路。如果随后通过如下方式在此凹部内设置接触元件，即，将空心针在从凹部被拉回时将能导电的粘性的物料引入到凹部中以便产生接触元件，则精确的凹部可以被用于让接触元件准确成型，并且因此也可以以可再现的方式在外部的联接接触部与电导体迹线之间提供具有相同电特性的电连接部。此外，这种将空心针进给或拉回是能相对简单地操作的，这就可以进一步提高方法的可再现性。
当将膏或油墨作为粘性的物料引入，则方法的可再现性可以进一步提高。
通常提到的是，可以将能导电的聚合物，例如聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩用作用于构成接触元件的能导电的膏/油墨。取代地，这种膏/油墨还可以具有金属基，例如银，铜或金，或具有有机基，例如PEDOT((聚-3,4-乙烯二氧噻吩)或具有石墨烯基。对此也能想到碳或石墨。具有金属基的油墨/膏的特征可以在于具有特别有利的传导能力，而具有有机基的油墨和/或膏通常可以提供提高了的抗腐蚀性。膏通常具有比油墨更高的粘度，例如>50mPa·s，优选>1Pa·s。例如，PEDOT:PSS可以被制成为墨或膏。这能借助例如一定量的溶剂，例如水或异丙醇，来调整。
当在对空心针进给时至少测量依赖于空心针与导体迹线之间距离的测量参量，以便限制空心针朝板材的方向的进给深度时，则可以进一步改进对导体迹线的接触。因此，即使在覆层厚度改变的情况下，也可以特别精确地确定并调整凹部的深度，这又可以提高方法的可再现性。
当测量依赖于空心针与导体迹线之间的介电常数之一的测量参量时，进给深度可以例如可再现地调整。
替选地可以设想到的是，通过如下方式来调整进给深度，即，测量依赖于涡流原理的测量参量。
也可以通过如下方式来精确地调整进给深度，即，测量依赖于感应式测量原理的测量参量。
如果空心针刺穿电绝缘层，则即使在接触元件由于粘性的物料硬化或干燥而发生可能收缩的情况下由于覆层的推挤也可以确保接触元件被精确地固定位置。
当将空心针进给直到电导体迹线的朝向板材的导体侧上时，则可以实现对导体迹线的低电阻接触。这可以进一步提高方法的可再现性。
当将粘性的物料干燥和/或硬化以便产生固体的接触元件时，则可以产生稳固的电联接接触部。
物料的硬化和/或干燥在此可以在紧随引入后主动地或被动地进行。在例如银膏的被动固化的情况中，该银膏在空气中硬化和/或干燥，而无需主动将这一过程加速。此类方法步骤的操作是相对简单的，这可以提高方法的可再现性。优选地，在糊状的粘性的物料，即膏的情况中执行被动的硬化和/或干燥，这是因为例如由于电绝缘层的回弹和/或回流使得这种膏更能抵抗凹部处的不希望的形状变化。
主动硬化和/或干燥可以通过对被引入的能传导的膏进行紫外线照射或加热来进行。主动硬化尤其是在低粘性的油墨中是有利的。在此，例如可以直接在将空心针引入之后和/或拉回期间给粘性的物料加载以紫外线照射。这种主动硬化和/或干燥特别适合于低粘性的物料，例如油墨，这是因为该低粘性的物料特别容易受到凹部处的不期望的形状改变的影响。
替选地，可以设置以例如40℃至150℃、优选在60℃至100℃的红外灯场进行特别尤其是0.5至100秒、优选5至60秒的热处理，以便因此可以加速固化。
如果在引入粘性的物料之前让粘性的物料在空心针中预干燥和/或预硬化，则这可以对提高接触元件的形状精度是有用的。这种“原位”硬化例如可以通过电化学方式进行。在此能设想到的是，将电能经由导体迹线上的接触位置到达空心针地传输，由此可以例如在化学反应中激励粘性的物料用以固化。此外能设想到的是，该电激励在空心针自身中进行。有利地，可以以此经由对电流的调节来直接地并且相对简单地控制固化反应的速度。
当将粘性的物料以如下方式预干燥和/或预硬化，即，使该粘性的物料从内向外具有递增的硬度时，则可以进一步改善接触元件的形状精度。此外，该固化可以使方法越发地在界面处有效并且可再现，并且也可以进一步提高所引入的膏的形状稳定性。此外，此类预干燥和/或预硬化可以在凹部与接触元件之间提供间隙，如需要能将电子结构元件/电子结构部分/电结构元件/电结构部分或其他材料设置在空腔内。
如果在借助于朝导体迹线的方向进给的空心针构成凹部时将空心针的在头部上的开口封闭，则可以防止污物侵入到空心通道内。因此可以通过如下方式可再现地产生高品质的接触元件，即，在空心针从凹部被拉回时使空心针的在头部上的开口打开，以便经由该开口将能导电的粘性的物料引入到该凹部内。
本发明的任务还提出了提供一种设备的任务，利用该设备可以稳固地在覆有覆层的板材上建立电联接接触部。
本发明利用至少一个空心针来解决所提出的任务，该空心针容纳粘性的物料并且具有至少一个用于检测至少一个依赖于与空心针的距离的测量参量的传感器。
如果空心针容纳了粘性的物料并且空心针具有至少一个用于检测至少一个依赖于与空心针的距离的测量参量的传感器，则可以提供相对简单地设计的器件，利用该器件可以可靠地创建电联接接触部。该依赖于与空心针的距离的测量参量例如可以依赖于空心针与导体迹线之间的距离、空心针与板材之间的距离等。
当设备具有多个被平行引导的空心针以用于共同产生多个电联接接触部时，则可以提供在覆有覆层的板材上建立电联接接触部的方法上快速的设备。
如果空心针在其头部的开口上具有封闭嘴，则在将空心针进给以用于构成凹部时可以确保将空心针前面的例如绝缘层的材料完全推挤开。例如，因此也可以防止材料侵入到空心针的空心针通道内，并避免了能导电的粘性的物料受损。这就能够实现电联接接触部的更稳固的建立。此外，如果在空心针通道中以能运动的方式布置有封闭嘴的阀元件以用于打开或封闭头部上的开口，则尽管头部上有封闭喷嘴，空心针仍能够满足细长的尺寸，并且因此便于空心针的进给。
附图说明
在附图中例如示出了根据本发明的方法的方法步骤。其中：
图1示出覆有覆层的板材的剖视图，其具有根据第一实施例的被引入到板材的覆层内的空心针；
图2示出根据图1所示的板材的剖视图，其具有被拉回的空心针；
图3示出根据图1所示的板材的剖视图，其具有联接接触部；
图4示出根据图1的空心针的中断的并放大的剖视图；
图5a、5b示出根据第二实施例的空心针。
具体实施方式
根据图1、2和3示出了板材1、优选是薄板材，其尤其是由钢材制成，该板材1设有覆层2。该覆层2由施加到板材1上的基础部3(例如底漆)、设在基础部上的电导体迹线4、以及电绝缘层5(例如面漆)构成，该电绝缘层将导体迹线4向外覆盖。
此外，在图3中可见电联接接触部6，经由电联接接触部可以将导体迹线4电联接。电联接接触部6由导电的接触元件7构成。为此，接触元件7探伸穿过电绝缘层5中的凹部8直到电导体迹线4，并且因此接触导体迹线4。由此，接触元件7在第一端部7.1上与导体迹线4电连接，其中，接触元件7在另一第二端部7.2上构成电联接接触部6。
根据本发明，凹部8以特别的方式产生，即借助于朝导体迹线4的方向9进给的空心针10来产生，如这方面在根据第一实施例的图1和2中可见。
代替图2至4中的空心针10地，也可以使用根据图5a、5b所示的空心针110，这是通常提到的。
根据图1，空心针10已侵入到覆层2内，根据图2，示出了该空心针10被进给直到导体迹线。
通过将空心针10引入，得到了在覆层2中或电绝缘层5中的特别精确地延伸的凹部8。
在空心针10从凹部8被拉回时，空心针10将能导电的粘性的物料11(即膏)引入到此凹部8内，该粘性的物料例如由于硬化和/或干燥等在凹部8中产生了固体的接触元件7。空心针10的拉回的定位在图3中表示。
因为空心针10能相对简单地操作，并且也可以通过精确延伸的凹部8来在覆有覆层的板材1上产生用于电联接接触部6的定位准确的接触元件7，因此本发明相对于现有技术的特征在于具有高的可再现性。
另外，在通过空心针10提供凹部8并且在拉回空心针10时将能传导的粘性的物料11引入到该凹部8内时，方法可以连续地进行，这加速了方法并且也使方法更有效。
空心针10到覆层2内的侵入深度由控制部12调整，控制部调节/控制空心针10的进给量9。为此，控制部12配属有测量装置13，测量装置将依赖于空心针10与板材1之间的介电常数之一的测量参量14转发给控制部12。此测量例如可以是通过使用空心针10的能导电的外套10.1作为传感器19.1的电容式测量，经由此测量可以能获知空心针尖距板材1的距离，以此可以限制或精确地调整空心针10朝板材1的方向的进给深度。
对空心针10的这种电容式地起作用的第一传感器19.1的替选或附加地，也可以根据图4想到从属于空心针10的感应式的和/或根据涡流原理起作用的传感器19.2、19.3，如这些传感器能够在图4中被指明的地看出，以便因此可以可靠地进行距离测量。
为此，根据图4的空心针具有作为第二传感器19.2的第一电线圈20，该第一线圈20被安装在空心针10的外套10.1的外部。借助于此第一线圈20，在导体迹线和/或板材中感应出涡流。基于第一线圈20的阻抗的变化，可以探测到板材1的通过位于其上方的导体迹线4构成的电磁屏蔽部，并且因此可以推断出空心针10与导体迹线4之间的距离。
替选或附加地，空心针10可以具有在外部地被设置在空心针10的外套10.1上的作为第三传感器19.3的第二电线圈21。在此测量措施中，第一线圈20用于产生磁场。借助于第二线圈21来测量与由第一线圈20所产生的磁通量成比例的电压。由于通过被埋入在覆层2内的导体迹线4导致磁通量的变化，因此可以结合第二线圈21上的电压发现被遮盖的导体迹线，并且也可以计算出空心针10距导体迹线4的距离。
如在图1和2中可见，空心针10刺穿过电绝缘层5以便形成凹部8。但是也能设想到的是，空心针10使用切削方法来构成凹部8。为此，空心针10可以具有至少一个未详细示出的切刃，例如转位式切刃。根据图4或5a，可以在空心针10的外套10.1和/或头部10.2上设有在此未详细示出的切刃，以便对电绝缘层5进行切削。
通过如下方式提供具有低电阻的可靠的电接触，即，将空心针10进给直到电导体迹线4的朝向板材1的导体侧4.1。
以辐射源15，即UV灯，将粘性的物料11硬化，以此产生固体的并且因此形状稳定的接触元件7。作为对紫外灯的替选或附加地可以设置有热源，例如红外线灯场。粘性的物料11的凝固(例如干燥、硬化、化学交联等)可以在将粘性的物料11引入到凹部8内期间和/或之后进行。也能设想到的是，在建立电联接接触部6之后的方法步骤中进行粘性的物料质11的凝固。
此外，如在图4中详细地可见，在引入粘性的物料之前，该粘性的物料11在空心针10内被预凝固，即通过交联来进行预硬化。为此，空心针在外套10.1上具有位于内部的电绝缘的覆层17。在空心针10中此外在中心还设有电极18，例如Pt线，该电极与作为相对电极的导电的外套10.1协同作用，在两个电极之间施加电能时，在粘性的物料11上激励了化学的硬化反应(例如，聚合)。因此，在将粘性的物料引入凹部8内之前已可以对该粘性的物料11进行原位固化。尤其地，由此使粘性的物料11可以以如下方式被预干燥和/或预硬化，即，使此物料11具有从内向外递增的硬度。
此外，在图1中还指示地可见用于并行建立多个电联接接触部6的设备22。在此，多个空心针10由设备22平行引导，更确切地说以相同的进给量9引导。空心针10在板材1上相互间隔开地定位，例如前后定位或并排定位，并且因此可以例如提供了未详细示出的电接口的联接接触部6。这样可以以能简单操作和高效的方式和方法在方法上快速地提供接口。
通常进一步提及到的是，空心针的形状可以是钝的或逐渐变尖。在钝地侵入时电绝缘层受到尽可能低的负载，而在逐渐变尖的形状时可以降低侵入力。此外，在钝的形状中，可以便于测量数据的检测，并且因此可以使方法更精确。
如在图5a和5b中可以看出，根据第二实施例的空心针110在头部10.2上具有封闭嘴16。该封闭嘴16用于打开和封闭空心针110的头部10.2上的开口10.3。这一点可以利用封闭嘴16的挺杆形的阀元件16.1来实现，该阀元件16.1能直线运动地布置在空心针通道10.4内。在闭合封闭嘴16时，阀元件16.1合适地封闭了头部10.2上的开口10.3，而在打开封闭嘴16时，阀元件16.1相对于开口10.3后移并且因此释放了能导电粘性的物料11的通路。这防止了空心针110或其能导电的粘性的物料11的内部污染。这一情况例如发生在空心针110进给通过材料以用于构成凹部8时。因此，根据本发明的空心针110始终确保高品质的电联接接触部6，这特别地提供了此方法的稳定性。

Claims (15)

1.用于在覆有覆层的板材(1)上建立电联接接触部(6)的方法，所述板材的覆层(2)具有至少一个被电绝缘层(5)覆盖的电导体迹线(4)，在所述方法中，产生穿过所述电绝缘层(5)直到至少到达所述电导体迹线(4)的凹部(8)，并且将导电的接触元件(7)设置到该凹部(8)中，所述接触元件在一个端部(7.2)上与所述导体迹线(4)电联接，而在另一端部(7.1)上构成所述电联接接触部(6)，其特征在于，借助于朝所述导体迹线(4)的方向进给的空心针(10)构成所述凹部(8)，所述空心针在其从所述凹部(8)中拉回时将能导电的粘性的物料(11)引入到该凹部(8)内，以便产生所述接触元件(7)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将膏或油墨作为粘性的物料(11)引入。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在进给所述空心针(10)时测量至少一个依赖于空心针(10)与导体迹线(4)之间的距离的测量参量(14)，以便限制所述空心针(10)朝所述板材(1)的方向的进给深度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，测量依赖于空心针(10)与导体迹线(4)之间的介电常数之一的测量参量(14)。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，测量依赖于涡流原理的测量参量(14)。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，测量依赖于感应式测量原理的测量参量(14)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述空心针(10)刺穿所述电绝缘层(5)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，将所述空心针(10)进给直到所述电导体迹线(4)的朝向所述板材(1)的导体侧(4.1)上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，将所述粘性的物料(11)干燥和/或硬化，以便产生固体的接触元件(7)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在将所述粘性的物料(11)引入之前，将该粘性的物料(11)在所述空心针(10)内预干燥和/或预硬化。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将粘性的物料(11)预干燥和/或预硬化，从而使该粘性的物料(11)从内到外具有递增的硬度。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，在借助于朝所述导体迹线(4)的方向进给的空心针(10)构成所述凹部(8)时，所述空心针的在头部(10.2)上的开口(10.3)是封闭的，并且在所述空心针(10)从所述凹部(8)中拉回时，所述空心针的在头部(10.2)上的开口(10.3)是打开的，使得所述能导电的粘性的物料(11)经由该开口(10.3)引入到该凹部(8)内以产生所述接触元件(7)。
13.用于执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法的设备，所述设备具有至少一个空心针(10)，所述空心针容纳粘性的物料(11)并且具有至少一个用于检测至少一个依赖于与所述空心针(1)的距离的测量参量(14)的传感器(19.1、19.2、19.3)。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述设备(22)具有多个平行引导的空心针(10)，以用于共同产生多个电联接接触部(6)。
15.根据权利要求13或14所述的设备，其特征在于，所述空心针(10)在其头部(10.2)的开口(10.3)上具有封闭嘴(16)，其中，在空心针通道(10.4)内以能运动的方式布置有所述封闭嘴(16)的阀元件(16.1)，以用于打开或封闭所述头部(10.2)上的开口(10.3)。
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