DE19823509C1 - Klemmverbindung in metallisierter Kunststoffausführung - Google Patents

Abstract

Angegeben wird eine Klemmverbindung zwischen einem Anschlußdraht (1) und einer Klemmaufnahme (2) aus elektrisch leitendem Kunststoff, wobei der Klemmbereich (3) mindestens einen sich zu seinem Boden hin verengenden Schlitz (4) aufweist, dessen Wände (5) elektrisch leitend und komplementär zueinander wellenförmig geformt sind, derart, daß ein Anschlußdraht (1) beim Einpressen in den Schlitz (4) wellenförmig verformt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klemmverbindung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Klemmverbindun­ gen sind beispielsweise aus der US 4 973 262 bekannt.

Ein an seinem Ende abisolierter Anschlußdraht mit rundem Querschnitt wird in einen keilförmig sich nach unten verjün­ genden Schlitz eingepreßt, bis er durch Klemmung hält. Die Wände des keilförmigen Schlitzes sind aus metallisiertem Kunststoff, die Klemmaufnahme und das zugehörige Trägerteil selbst sind aus Kunststoff. Seitdem das Metallisieren von Kunststoffteilen zu zuverlässigen elektrischen Verbindungen geführt hat, wird diese Technik zunehmend zum Verbinden von Komponenten verwendet. Solche MID-Bauelemente (Molded Inter­ connected Devices) dienen insbesondere zum Anschließen von beispielsweise elektromechanischen Bauteilen an Leiterplatten oder dergleichen. Ein aus der oben genannten Druckschrift be­ kannter Klemmschlitz hat jedoch den Nachteil, daß sich der dort eingeklemmte Anschlußdraht lösen kann, wenn das Träger­ teil Vibrationen ausgesetzt ist. Dies ist beim Einsatz in Kraftfahrzeugen ständig der Fall, so daß die bekannten Lösun­ gen für solche Einsätze unbefriedigend sind.

DE 196 39 408 A1 beschreibt einen Kontaktverbinder zur Kon­ taktgabe zwischen einem Schienensystem und zumindest einem Informationsverarbeitungseingang eines Installationsgerätes, wobei im Kontaktbereich zumindest auf einer Seite eine oder mehrere Bahnen aus elektrisch leitendem Kunststoff in isolie­ rendem Kunststoff eingebettet sind.

EP 0 485 991 A1 beschreibt einen leitenden elektrischen Faser­ verbinder mit mehreren leitenden Fasern, die zum Schutz vor elektromagnetischen Interferenzen in einer harzartigen Sub­ stanz eingebettet sind, wobei die harzartige Substanz aus LCP sein kann.

EP 0 181 362 B1 beschreibt ein Buchsenelement eines elektri­ schen Verbinders, das von zwei Trägern aus verschiedenem Ma­ terial gebildet ist und von denen wenigstens einer aus ela­ stischem Platikmaterial besteht und die mit ihren Innenseiten gegeneinander gerichtet zusammengebaut werden, wobei die In­ nenseite wenigstens einer der Träger von wenigstens einer me­ tallischen Bahn bedeckt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Klemmverbindung derart zu verbessern, daß eine langlebige Klemmwirkung erzielt wird, ohne den Fertigungsauf­ wand zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß sind die Seitenwände des Klemmschlitzes kom­ plementär zueinander wellenförmig geformt, wobei die Erzeu­ gende der Wellenform senkrecht zur Drahtachse verläuft. Da­ durch wird das abisolierte Drahtende im Klemmbereich schlan­ genlinienförmig verformt, wodurch ein beispielsweise durch Vibrationen bewirktes Herauswandern des Drahtendes aus dem Klemmbereich wesentlich erschwert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Klemmverbindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Klemmbereich der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Klemmverbindung nach dem ersten Spritzvorgang perspektivisch von oben und von unten;

Fig. 4 alleine, perspektivisch betrachtet, das während des zweiten Spritzvorgangs hergestellte elektrisch lei­ tende Kunststoffteil; und

Fig. 5 die fertige Klemmverbindung mit elektrisch leitenden und nichtleitenden Kunststoffteilen.

Ein Anschlußdraht 1 führt von einem elektromechanischen Bau­ teil 9, hier einem Schalter, der am Rand eines Trägerteils 8 befestigt ist, in den Klemmbereich 3 einer Klemmaufnahme 2, die in einer Leiste 7 angeordnet ist, die mit dem Trägerteil 8 einstückig ausgeführt ist.

Der Klemmbereich 3 ist ein metallisierter oder elektrisch leitender Kunststoff. Die Metallisierung erfolgt beispiels­ weise durch Plattierung. Die Plattierung setzt sich in Form von Leiterbahnen 6 auf dem Trägerteil 8 fort. Bei den plat­ tierten Kunststoffteilen kann es sich beispielsweise um LCP oder PES handeln.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform weist der Schal­ ter 9 drei Anschlußdrähte 1 auf, die in entsprechende Klemm­ schlitze der Leiste 7 eingepreßt sind. Die Seitenwände 5 der Klemmschlitze 4 sind wellenförmig ausgeführt und zwar derart, daß sich die Wellenformen der beiden Seitenwände komplementär ergänzen. Einem Wellenberg auf einer Seite entspricht ein Wellental auf der gegenüberliegenden Seite. Dies führt dazu, daß ein Anschlußdraht beim Einpressen in den sich nach unten verjüngenden Klemmschlitz ebenfalls wellenförmig verformt wird.

Fig. 2 zeigt den Klemmschlitz in Draufsicht. Der Anschluß­ draht 1 weist einen runden Querschnitt auf, er kann jedoch genausogut einen rechteckigen, beispielsweise quadratischen, Querschnitt haben. Man erkennt in Fig. 2 deutlich, daß die Amplitude der Wellenform der Seitenwände etwa dem halben Drahtdurchmesser entspricht. Die Periode der Wellenform ist etwa doppelt so groß wie der Drahtdurchmesser. Der Klemmbe­ reich hat eine Länge entlang der Drahtachse gesehen, der im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 2½ Perioden aufnimmt. Da­ durch ist gewährleistet, daß sowohl bei einer Zugbeanspruchung als auch durch Vibrationen die Drahtverfor­ mung ausreicht, um einen sicheren Halt des Anschlußdrahts im Klemmbereich zu gewährleisten.

Fig. 3 zeigt ein Halbfertigteil, das nach dem ersten Guß des Zweikomponentenspritzgießverfahrens entsteht. Im unteren Bereich von Fig. 3 sieht man das Teil perspektivisch von oben. Man erkennt Rinnen 10, die im zweiten Gießvorgang mit elektrisch leitendem Kunststoffmaterial aufgefüllt werden. Daran schließen sich in der Leiste 7 Aufnahmen 11 für die Klemmaufnahmen 2 an. Das ganze ruht auf einem Trägerteil 8, das im oberen Teil der Fig. 3 von unten dargestellt ist. Dort erkennt man im wesentlichen zwei Arten von Durchbrü­ chen, nämlich solche mit rechteckigem Querschnitt 12, durch die später Anschlußstifte geführt werden, und solche mit rundem Querschnitt 13, die an der Oberfläche einen größeren Durchmesser haben, als das bis zur anderen Seite durchgehen­ de Loch in der Mitte und die dazu dienen, mit dem leitenden Material der Leiterbahnen vergossen zu werden und um letzte­ re somit in den Nuten 10 zu fixieren.

Fig. 4 zeigt das beim zweiten Guß erzeugte Teil aus leiten­ dem Kunststoff ohne das beim ersten Gußdurchgang erzeugte Halbzeug. Man erkennt die Leiterbahn 6 mit den sich daran anschließenden Verankerungsstiften 14 und dem Klemmbereich 3. Ferner wird dieser elektrisch mit einem gegenüber der Leiterbahn 6 um 90° abgewinkelten Kontaktstift 15 verbunden, der durch die Öffnung 12 auf die andere Seite der Träger­ platte 8 durchgreift.

Fig. 5 zeigt die fertige Klemmverbindung, bei der die elek­ trisch leitenden und nichtleitenden Kunststoffkomponenten miteinander vergossen sind. Der obere Teil der Fig. 5 zeigt die Klemmverbindung von oben, im unteren Bereich ist diese von unten gezeigt, wobei man deutlich die Kontaktstifte 15 erkennt, die in den Raum unter der Trägerplatte 8 hineinrei­ chen. Wenn das Kunststoffmaterial des zweiten Gusses nicht selbst elektrisch leitend ist, sondern nachträglich metalli­ siert werden muß, müssen die Öffnungen 12 in Fig. 3 größer sein als der Durchmesser der Kontaktstifte 15, um deren durchgängige Metallisierung zu gewährleisten.

Die oben beschriebene Ausführungsform ist nicht einschrän­ kend zu verstehen, sondern dient lediglich zur Illustration der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung.

Im folgenden wird ein Beispiel für ein sehr ökonomisches Me­ tallisierungsverfahren von Kunststoffbauelementen vorge­ stellt.

Dabei werden in einem ersten Schritt die metallisierbaren Polymerflächen der Bauelemente aktiviert. Dieser Schritt ist für eine kleine Anzahl von Polymertypen, wie beispielsweise LCP-Typen, nicht notwendig, da diese eine entsprechende Mo­ lekülstruktur aufweisen. Nach der Aktivierung wird in einem zweiten Schritt chemisch, d. h. stromlos, eine 2-4 µm dicke Cu-Schicht auf dem Element abgelagert.

Danach (Schritt 3) folgt ein galvanisches (elektro­ chemisches) Metallisierungsverfahren, wobei in den meisten Fällen eine 10-20 µm dicke Ni-Schicht aufgebracht wird. Da­ mit das Ni nicht oxidiert, kann zusätzlich eine Gold oder Zinnlegierung angebracht werden.

Bei allen galvanischen Metallisierungsverfahren werden zwei Elektroden benötigt, an denen ein Potential anliegt, damit die Bewegung und Ablagerung der Ionen im Bad beginnt.

Hier werden beispielsweise gabelförmige Elektroden verwen­ det, die nach dem Metallisieren ausgestanzt oder wegge­ schnitten werden.

Claims (7)

1. Klemmverbindung zwischen einem Anschlußdraht (1) und einer U-förmigen Klemmaufnahme (2) aus elektrisch leitendem Kunststoff,
wobei die Klemmaufnahme (2) aus einem Bodenbereich be­ steht, an dem senkrecht abstehende, einander gegenüberlie­ gende Seitenwände (5) ausgebildet sind, so daß zwischen den Seitenwänden (5) ein Kontaktschlitz (4) gebildet ist,
wobei sich der Kontaktschlitz (4) von den freien Enden der Seitenwände (5) zum Bodenbereich hin verjüngt und die ein­ ander gegenüberliegenden Flächen der Seitenwände (5) elek­ trisch leitend ausgebildet sind, und
wobei mehrere nebeneinanderliegende Kontaktschlitze (4) in einer Leiste (7) angeordnet sind, die einstückig mit einem Trägerteil (8) ausgeführt ist und auf dem Trägerteil (8) Leiterbahnen (6) ausgebildet sind, die von den Klemmauf­ nahmen (2) wegführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (5) des Kontaktschlitzes komplementär wel­ lenförmig zueinander geformt sind, so daß der Anschluß­ draht (1) beim Einpressen in den Kontaktschlitz wellenför­ mig verformt wird.

2. Klemmverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (5) des Schlitzes (4) im Klemmbereich (3) sowie von dort weiterführende Leiterbahnen (6) nach dem Zweikomponenten-Spritzgießverfahren mit metallisierbarem Kunststoff oder mit elektrisch leitendem Kunststoff ausge­ führt sind.

3. Klemmverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es sich bei den plattierten Kunststoffteilen um LCP oder PES handelt.

4. Klemmverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (4) in einer Leiste (7) eines Trägerteils (8) angeordnet sind, die einstückig mit, dem Trägerteil (8) ausgeführt ist und in dem Trägerteil (8) die von dem Klemmbereich (3) wegführenden Leiterbahnen (6) ausgeführt sind.

5. Klemmverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzlänge in Richtung der Drahtachse mindestens zwei Perioden der Wellenform umfaßt.

6. Klemmverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Wellenform der Schlitzwände etwa doppelt so groß ist wie der Draht­ durchmesser.

7. Klemmverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Wellenform der Schlitzwände (5) in der Größenordnung einer halben Draht­ dicke liegt.