DE102022110991A1

DE102022110991A1 - Feuchtegeschützte elektrische Verbindung

Info

Publication number: DE102022110991A1
Application number: DE102022110991.7A
Authority: DE
Inventors: David Roger; Benjamin Höbelt
Original assignee: FEW Fahrzeugelektrikwerk GmbH and Co KG
Current assignee: FEW Fahrzeugelektrikwerk GmbH and Co KG
Priority date: 2021-11-17
Filing date: 2022-05-04
Publication date: 2023-05-17
Also published as: US20230155317A1; CN116137403A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine feuchtegeschützte elektrische Verbindung zwischen einem Flachleiter und einem hierzu im Querschnitt unterschiedlichen, isolierten Kabel sowie einer Lötstelle, wobei an der Lötstelle ein abisoliertes, freigelegtes Kabelende von einem Lötfuß oder einer Kabelendhülse umgeben und stoffschlüssig mit einem Ende des Flachleiters kontaktiert ist, sowie weiterhin einen Schutzkörper.

Description

Die Erfindung betrifft eine feuchtegeschützte elektrische Verbindung zwischen einem Flachleiter und einem, hierzu im Querschnitt unterschiedlichen, isolierten Kabel sowie einer Lötstelle, wobei an der Lötstelle ein abisoliertes, freigelegtes Kabelende von einem Lötfuß oder einer Kabelendhülse umgeben und stoffschlüssig mit einem Ende des Flachleiters kontaktiert ist, sowie weiterhin mit einem Schutzkörper gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der EP 3 382 819 A1 ist ein fluidisch abgedichtetes Gehäuse für elektrische Anschlüsse vorbekannt.
Dort ist ein Verfahren zum Abdichten einer elektrischen Verbindung offenbart, wobei sich die Verbindung zwischen einem elektrischen Verbindungselement und einem auf einer transparenten Scheibe angeordneten, elektrischen Leiter darstellt. Mit der dortigen Lösung ist ein Schutz gegen Umwelteinflüsse beabsichtigt. Das Verfahren umfasst das Anbringen einer mechanisch schützenden Umhüllung an der transparenten Scheibe, um dazwischen ein Innenvolumen zu definieren. Die eigentliche elektrische Verbindung ist im Innenvolumen angeordnet und von der Umhüllung beabstandet.
Im Anschluss erfolgt ein Füllen mindestens eines Teiles des Innenvolumens mit einem Dichtungsmaterial, das das Eindringen von Feuchte in das Innenvolumen verhindert und somit eine fluidische Barriere um die elektrische Verbindung herum ergibt.
Aus der EP 1 619 759 B1 ist eine elektrische Leitungsverbindung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Leitungsverbindung bekannt. Dabei stehen dort Leitungsverbindungen im Mittelpunkt, die einen Übergang von einem Flachbandleiter zu einem Kabel umfassen. Eine besondere Applikation bezieht sich auf Verbundscheiben.
Bei der Leitungsverbindung nach EP 1 619 759 B1 mit einem Querschnittsübergang von einem eine Trägerfolie und mindestens eine Leiterbahn umfassenden Flachleiter zu einem Kabel, wird am Querschnittsübergang die elektrische Verbindung ausgeführt. Diese ist mit einer anhaftenden elektrisch isolierenden Masse vollständig abgedeckt.
Die Querschnittsübergang und die elektrische Verbindung wird zusätzlich zu der anhaftenden Masse von einem steiferen Schutzkörper überdeckt.
Die anhaftende Isolier- und Dichtmasse soll dauerelastisch sein. Der Schutzkörper wird seitlich nach dem Aufbringen der Isoliermasse so angebracht, dass die Isoliermasse vollständig und mit gemeinsamen Grenzflächen umschlossen ist.
In einer Weiterbildung besitzt der Schutzkörper mindestens eine Ausnehmung zur Sichtkontrolle des Verbindungsbereiches, wobei die Isoliermasse aus einem optisch transparenten Kunststoff bestehen soll.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass das relativ steife Material des vorbekannten Schutzkörpers im Bereich der Umschließung des entsprechenden isolierten Kabelabschnittes zu keiner ausreichenden Abdichtung führt.
Aus diesem Grunde ist es gemäß der EP 1 619 759 B1 zwingend, den eigentlichen Verbindungsbereich, das heißt insbesondere eine Lötstelle vollständig mit einer Isoliermasse zu überdecken, um das Eindringen von Feuchte in diesen Verbindungsbereich auszuschließen. Um die Lötstelle visuell überprüfen zu können, muss nun das vorerwähnte Fenster im Schutzkörper ausgebildet werden und die Isoliermasse transparent sein. Diesbezüglich ergibt sich jedoch eine wesentliche einschränkende Bedingung bei der Auswahl des Materials für die Isoliermasse mit den Problemen einer Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften der Lötstelle eben gerade durch das eingesetzte, die Lötstelle vollständig abdeckende Isoliermassenmaterial.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte feuchtegeschützte elektrische Verbindung zwischen einem Flachleiter und einem hierzu im Querschnitt unterschiedlichen, isolierten Kabel sowie mit einer Lötstelle anzugeben, wobei zum einen möglichst lange im Fertigungsprozess die Lötstelle und damit die elektrische Verbindung visuell überprüft und überwacht werden kann und zum anderen sichergestellt ist, dass insbesondere im Bereich des isolierten, üblicherweise flexiblen Kabels auch unter Langzeitbedingungen und bei kritischen Umwelteinflüssen für die notwendige Abdichtung gesorgt ist.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine feuchtegeschützte elektrische Verbindung gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Es wird demnach von einer feuchtegeschützten elektrischen Verbindung ausgegangen, die zwischen einem Flachleiter und einem hierzu im Querschnitt unterschiedlichen, isolierten Kabel auszuführen ist, und welche eine Lötstelle einschließt, wobei an der Lötstelle ein abisoliertes, freigelegtes Kabelende von einem Lötfuß oder einer Kabelendhülse umgeben und stoffschlüssig mit einem Ende des Flachleiters kontaktiert ist und ein Schutzkörper vorliegt.
Erfindungsgemäß besteht der Schutzkörper aus einer Sandwichanordnung.
Zunächst wird eine isolierende, elastische Masse aus einem ersten Material zu einer im Wesentlichen Raupenwulst geformt. Diese Raupenwulst umgibt die Lötstelle flächig beabstandet, ohne diese zu überdecken.
Dabei erstreckt sich die Raupenwulst sowohl zur Lötstellenoberseite des Flachleiters als auch zu dessen Unterseite und reicht bis in einen Bereich hinein, indem sich die Isolierung des Kabels und der Flachleiter nicht mehr berühren bzw. nicht mehr übereinander liegen.
Zur Sandwichbildung wird dann die Raupenwulst mitsamt des von ihr umschlossenen Raumes von einem zweiten Material umschlossen.
Das erste Material ist im betriebsbereiten, das heißt im Einsatzzustand der elektrischen Verbindung so ausgeführt, dass es eine geringere Härte als das zweite Material aufweist.
Weiterhin weist die Rampenwulst im Kabelumhüllungsabschnitt einen zur Kabeloberfläche weisenden, konkav verlaufenden Übergangsbereich auf, um die Abdichtung weiter zu verbessern.
Die Rampenwulst weist unter Einschluss des Flachleiters bzw. des isolierenden Kabels eine im Wesentlichen kreisrunde oder ovale Querschnittsfläche auf.
Das zweite Material der Sandwichanordnung ist insbesondere transluzent, durchscheinend oder durchsichtig.
Weiterhin besitzt das erste Material im betriebsbereiten Zustand der Verbindung eine Rest- oder Dauerelastizität.
Durch die Anordnung der Raupenwulst auch im Bereich dort, wo sich Flachleiter und Isolierung des Kabels nicht mehr berühren, wird eine ausreichende dichte Verbindung bewerkstelligt. Es ist insofern nicht nötig, dass das die Raupenwulst bildende Material in dem üblicherweise vorhandenen schmalen Spalt zwischen der Isolationsumhüllung des Kabels und dem Flachleiter eindringt.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:

1 eine Abbildung in Form einer Draufsicht auf eine feuchtegeschützte elektrische Verbindung mit einem flexiblen Anschlusskabel einerseits und einen hierzu im Querschnitt unterschiedlich ausgebildeten Flachleiter mit Lötstellen-Verbindungsbereich;
2 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 1, jedoch ohne das den Verbindungsbereich umhüllende zweite Material mit noch vollständig freiliegendem, nicht überdeckten, nur seitlich mit der (im Schnitt dargestellten) Raupenwulst umgebenen Lötverbindungsbereich; und
3 eine Schnittdarstellung der feuchtegeschützten Verbindung mit der erkennbaren Querschnittsfläche der Raupenwulst.

Die feuchtegeschützte elektrische Verbindung gemäß Ausführungsbeispiel geht von einem Flachleiter 7 aus, welcher einen Lötabschnitt 4 besitzt.
Im Bereich des Lötabschnittes 4 wird eine elektrische Verbindung zwischen dem abisolierten Ende 5 eines ansonsten isolierten Kabels 6 hergestellt.
Das abisolierte Ende 5 des Kabels 6 ist von einem Lötfuß oder einem Kabelendschuh bzw. einer Kabelendhülse 11 umgeben und im Lötprozess stoffschlüssig elektrisch mit dem Bereich 4 kontaktiert.
Für den Feuchteschutz maßgeblich ist nun die Ausbildung einer Raupenwulst 1, die wie in 3 ersichtlich, die Ober- und Unterseite des Flachleiters 7 im Bereich um die Lötverbindung und von dieser beabstandet umgibt.
Die Raupenwulst 1 ist bis zu einem Bereich 10 ausgedehnt, in dem sich die Isolierung des Kabels 6 und der Flachleiter 7 nicht mehr berühren oder übereinanderliegen.
In diesem Bereich 10 umhüllt die Raupenwulst 1 die Isolationsumhüllung des Kabels 6 vollständig und ausreichend, und zwar unter Ausbildung eines konkaven Übergangsbereiches 8.
Hierdurch wird das Eindringen von Feuchte in Richtung Lötverbindungsbereich ausgeschlossen.
Nach visueller und gegebenenfalls elektrischer Prüfung der Lötverbindung wird zur Sandwichbildung die Raupenwulst 1 mitsamt des von ihr umschlossenen Raumes von einem zweiten Material umschlossen, welches in der 1 mit dem Bezugszeichen 2 angedeutet ist.
Dieses zweite Material 2 kann transluzent, durchscheinend oder durchsichtig sein, um auch auf Dauer eine optische Kontrolle der Lötverbindung bzw. des Verbindungsbereiches zu ermöglichen. Auch kann ein Firmenlogo, z. B. „FEW“, aufgebracht werden.
Für das Material der Raupenwulst 1, die sich als Vorverguss in Form eines Ringes darstellt, wurde ein Material eingesetzt, welches über die am besten befriedigenden Hafteigenschaften auf den entsprechenden Materialien, wie der Kabelisolierung, dem Lötzinn und der eingesetzten Folie bzw. dem Flachleiter 7 hat. Zum Einsatz kommt hier bevorzugt das Produkt Technomelt PA 678 Black, auch bekannt als Macromelt OM 678 der Firma Henkel AG & Co. KGaA.
Bei diesem Produkt handelt es sich um ein Hotmelt-Polyamid, welches thermoplastisch ist und eine Temperaturbestänigkeit bis zu 160 Grad aufweist.
Der vollständig umschließende, zeitlich später aufgebrachte Schutzkörper aus einem zweiten Material 2 besteht bevorzugt aus einem Vergussmaterial Ultramid B3 K.
Dieses Material, zurückgehend auf die BASF AG stellt die benötigten mechanischen Eigenschaften für das Fertigteil sicher. Das Material ist darüber hinaus hinsichtlich seiner geringen Verarbeitungstemperatur und seiner geringen Viskosität vorteilhaft. Höhere Verarbeitungstemperaturen sowie eine höhere Viskosität führt zu einem größeren Stress für den Haftkleber der PI-Folie, welcher auf den Kupferleiter aufgeklebt ist, und letztendlich auch zu einem unnötigen Stress bezogen auf den Vorverguss.
In überraschender Weise wurde beobachtet, dass der Vorverguss beim Einsatz des Ultramid-Materials nicht unterspült wurde.
Bei dem Ultramid handelt es sich um ein leicht fließendes, stabilisierendes und rasch verarbeitendes Spritzgussmaterial.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3382819 A1 [0002]
EP 1619759 B1 [0005, 0006, 0011]

Claims

Feuchtegeschützte elektrische Verbindung zwischen einem Flachleiter (7) und einem hierzu im Querschnitt unterschiedlichen, isolierten Kabel (6) sowie einer Lötstelle, wobei an der Lötstelle ein abisoliertes, freigelegtes Kabelende (5) von einem Lötfuß oder einer Kabelendhülse umgeben und stoffschlüssig mit dem Ende des Flachleiters (7) kontaktiert ist, sowie weiterhin mit einem Schutzkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkörper aus einer Sandwichanordnung besteht, wobei eine isolierende, elastische Masse aus einem ersten Material zu einer Raupenwulst (1) geformt, die Lötstelle flächig beabstandet umgibt und sich hierbei sowohl zur Lötstellenoberseite des Flachleiters als auch zu dessen Unterseite erstreckt und bis zu einem Bereich (10) ausgedehnt ist, indem sich die Isolierung des Kabels (6) und der Flachleiter (7) nicht mehr berühren oder übereinanderliegen, wobei zur Sandwichbildung die Raupenwulst (1) mitsamt des von ihr umschlossenen Raumes von einem zweiten Material (2) umschlossen ist.
Feuchtegeschützte elektrische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material im betriebsbereiten Zustand der Verbindung eine geringere Härte als das zweite Material (2) aufweist.
Feuchtegeschützte elektrische Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Raupenwulst (1) im Kabelumhüllungsabschnitt einen zur Kabeloberfläche weisenden konkaven Übergangsbereich (8) aufweist.
Feuchtegeschützte elektrische Verbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Raupenwulst (1) unter Einschluss des Flachleiters (7) oder des isolierten Kabels (6) eine im Wesentlichen kreisrunde oder ovale Querschnittsfläche aufweist.
Feuchtegeschützte elektrische Verbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material (2) transluzent, durchscheinend oder durchsichtig ist.
Feuchtegeschützte elektrische Verbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material im betriebsbereiten Zustand der Verbindung eine Rest- oder Dauerelastizität aufweist.