DE202013008144U1

DE202013008144U1 - Elektrische Verbindungsanordnung

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Publication number: DE202013008144U1
Application number: DE202013008144U
Authority: DE
Original assignee: FEW Fahrzeugelektrikwerk GmbH and Co KG
Current assignee: FEW Fahrzeugelektrikwerk GmbH and Co KG
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2023-09-14
Also published as: EP3014706B1; WO2014206813A1; CN105409062B; EP3014706A1; CN105409062A; US20160141777A1; US9531093B2

Abstract

Elektrische Verbindungsanordnung zwischen einem flächigen Leiter oder Leiterabschnitt und einem Kabel (5), wobei der flächige Leiter oder Leiterabschnitt zu einer Scheibe, insbesondere Verbundscheibe und dort befindlichen elektrischen oder elektronischen Bauteilen führt und das Kabel (5) Bestandteil eines elektrischen Außenanschlusses ist, wobei weiterhin der flächige Leiter oder Leiterabschnitt auf einer Trägerfolie (1), insbesondere Polyimidfolie, ausgebildet ist, sowie mit einer Verkapselung (7) als Kunststoffumspritzung, mindestens im Bereich der elektrischen Kontaktierungsstelle (4) von Kabel (5) und flächigem Leiter oder Leiterabschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Trägerfolie (1) unter Freilassen des Raumes für die elektrische Kontaktierungsstelle (4), diese jedoch umgebend oder flächig abgrenzend, ein haftvermittelnder, hitzeaktivierbarer Klebstofffilm (6) aufgebracht ist, wobei nach Ausführen der elektrischen Verbindung an der Kontaktierungsstelle die Kunststoffumspritzung (7) realisiert ist und hierbei der Druck- und Temperatureintrag gleichzeitig den Klebstofffilm (6) aktiviert, so dass eine hochdichte und beständige Verbindung erreicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsanordnung zwischen mindestens einem flächigen Leiter oder Leiterabschnitt und einem Kabel, wobei der flächige Leiter oder Leiterabschnitt zu einer Scheibe, insbesondere Verbundscheibe und dort befindlichen elektrischen oder elektronischen Bauteilen führt und das Kabel Bestandteil eines elektrischen Außenanschlusses ist, wobei weiterhin der flächige Leiter oder Leiterabschnitt auf einer Trägerfolie, insbesondere Polyimidfolie, ausgebildet ist, sowie mit einer Verkapselung als Kunststoffumspritzung mindestens im Bereich der elektrischen Kontaktierungsstelle von Kabel und flächigem Leiter oder Leiterabschnitt, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Elektrische Leitungsverbindungen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 gehören zum Stand der Technik. Derartige Leitungsverbindungen umfassen beispielsweise einen Übergang von einem Flachbandleiter zu einem elektrischen Kabel. Solche Leitungsverbindungen kommen beispielsweise bei Verbundscheiben zum Einsatz, die in Kraftfahrzeugen genutzt werden. Verbundscheiben bestehen aus zwei starren Glasscheiben und eine diese adhäsiv verbindende Klebefolie oder Kleberschicht. In solche Verbundscheiben können elektrische Bauelemente, z. B. in Form von Antennenleitern, Heizleitern oder dergleichen eingebracht sein. Zum Anschluss dieser elektrischen Bauelemente sind die vorstehend erwähnten Leitungsverbindungen notwendig.
Bezüglich der Verbindung des Innenraums des Scheibenverbunds mit dem Außenraum können Flachleitungen eingesetzt werden, die aus einer Trägerfolie mit metallischer Beschichtung bestehen. Ein solches zwei- oder mehrlagiges Laminat ist ausreichend dünn, um in den Verbundzwischenraum eingefügt werden zu können.
Derartige Flachleitungen werden üblicherweise außenanschlussseitig mit dem eigentlichen elektrischen Anschlusskabel verbunden, insbesondere verlötet.
Die Verbindungsstelle gilt es nunmehr vor Feuchtigkeit oder sonstigen klimatischen Einflüssen zu schützen, so dass ein sicherer Betrieb der angeschlossenen elektrischen Bauelemente erfolgen kann.
Diesbezüglich ist aus der EP 1 619 759 B1 eine elektrische Leitungsverbindung mit Querschnittsübergang sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindung vorbekannt.
Gemäß der Lehre nach EP 1 619 759 B1 wurde festgestellt, dass übliche Kunststoff-Schutzkörper auch bei unterschiedlicher Ausbildung in Form und Material keine ausreichende Sicherung der Verbindungsstelle bei der Lötung ermöglichen. Aus diesem Grund wurde dazu übergegangen, die eigentliche elektrische Lötverbindung mit einer weicheren Isolier- und Dichtmasse zu umgeben. Auch dies führte zu Problemen, insbesondere bei höheren Temperaturbelastungen.
Weiterhin zeigt die Lehre nach EP 1 619 759 B1 die Möglichkeit auf, nur einen im Verhältnis zur Gesamtbreite des Flachleiters kleinen Bereich mit einer dauerelastischen Isoliermasse abzudecken oder zu umhüllen. Nach dem Aufbringen dieser vorzugsweise durchsichtigen Isoliermasse in einer ersten Verfahrensstufe soll eine ausreichende Abdichtung gegen das Eindringen von Flüssigkeit oder Nässe geschaffen sein, die das Auftreten von Kurzschlüssen und Korrosionsschäden ausschließt. Trotzdem war es erforderlich, aufgrund der mechanischen und thermischen Beanspruchungen während der weiteren Verarbeitung und auch bezüglich der Montage einer entsprechenden Scheibe mit Anschlusselementen in eine Fahrzeugkarosserie den Schutzkörper auszubilden, da die Isoliermasse allein nicht oder nur wenig mechanisch und thermisch belastbar ist.
Diesbezüglich wird der Schutzkörper in einer zweiten Stufe des Verfahrens durch An- oder Umspritzen des Verbindungsbereichs und der zuvor aufgebrachten Isoliermasse mit einer geeigneten Kunststoffmasse hergestellt. Damit ist die Isoliermasse im Endzustand innerhalb des Schutzkörpers vollständig eingebettet, so dass das Risiko einer Undichtigkeit minimiert ist. Die Außenkontur der Isoliermasse bildet somit eine gemeinsame Körper- oder Grenzfläche mit dem darüber befindlichen Schutzkörper.
Mit anderen Worten stellt sich die aufzubringende Isolier- und Dichtmasse mit dauerelastischen Eigenschaften als ein Vorverguss dar, der notwendig ist, um die Verbindungs-Lötstelle abzudichten. Dieser Vorverguss bildet mit der Folien-Laminat-Anordnung eine bessere Vernetzung und kann auch bei klimatischen Wechselbelastungen für den gewünschten Schutz der Lötstelle sorgen. Da aber der Vorverguss nicht für den Einsatz bei höheren Temperaturen geeignet ist, muss dieser noch mit einem Endverguss umspritzt werden, so dass der eigentliche Schutzkörper entsteht.
Es ist für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, dass das Ausbilden eines Vorvergusses zur Ausbildung einer dauerelastischen Isolier- und Dichtschicht mit anschließendem zweiten Verguss zum Erhalt des Schutzkörpers sowohl von den Materialkosten als auch herstellungsseitig höhere Aufwendungen nach sich zieht, die es nach Möglichkeit zu vermeiden gilt.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte elektrische Verbindungsanordnung und ein diesbezügliches Herstellungsverfahren anzugeben, welche(s) geeignet ist, einen flächigen Leiter oder Leiterabschnitt und ein Kabel elektrisch zu kontaktieren, wobei der flächige Leiter oder Leiterabschnitt zu einer Scheibe, insbesondere Verbundscheibe und dort befindlichen elektrischen oder elektronischen Bauteilen führt. Die geschaffene Verbindungsanordnung soll allen bei folgenden Be- und Verarbeitungsschritten auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen standhalten und beim späteren Einsatz, z. B. in einem Kraftfahrzeug eine störungsfreie Kontaktverbindung gewährleisten, und zwar unabhängig von thermischen und/oder klimatischen Einflüssen entsprechend den jeweiligen Einsatzbedingungen des Kraftfahrzeugs.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine elektrische Verbindungsanordnung gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen. Erfindungsgemäß ist darüber hinaus eine sich aus Anspruch 1 ergebende Technologie zur Herstellung einer diesbezüglichen Verbindungsanordnung.
Es wird demnach von einer elektrischen Verbindungsanordnung zwischen mindestens einem flächigen Leiter oder Leiterabschnitt und einem Kabel ausgegangen, wobei der flächige Leiter oder Leiterabschnitt zu einer Scheibe, insbesondere einer Verbundscheibe und dort befindlichen elektrischen oder elektronischen Bauteilen führt.
Das Kabel ist Bestandteil eines elektrischen Außenanschlusses und führt z. B. zu einer Steckbuchse, einem Steckanschluss oder sonstigen elektrischen oder elektronischen Baugruppen.
Der flächige Leiter oder Leiterabschnitt befindet sich gemäß dem Stand der Technik auf einer Trägerfolie, insbesondere einer Polyimidfolie, und kann über eine weitere, abdeckende Schicht verfügen, die vor dem Herstellen der elektrischen Verbindung, z. B. durch Löten, entsprechend freigelegt wird.
Darüber hinaus umfasst die elektrische Verbindungsanordnung eine Verkapselung, ausgebildet als Kunststoffumspritzung, und zwar mindestens im Bereich der elektrischen Kontaktierungsstelle von Kabel und flächigem Leiter oder Leiterabschnitt. Es liegt im Sinne der Erfindung, dass die Kunststoffumspritzung auch eine größere räumliche Ausdehnung aufweisen kann und darüber hinaus Mittel zum Befestigen besitzt.
Erfindungsgemäß wird für die Realisierung der elektrischen Verbindungsanordnung zunächst im Bereich der Trägerfolie unter Freilassen des Raumes für die eigentliche elektrische Kontaktierungsstelle, diese jedoch umgebend oder flächig abgrenzend, ein haftvermittelnder, hitzeaktivierbarer Klebstofffilm aufgebracht.
Nach dem Ausführen der elektrischen Verbindung an der Kontaktierungsstelle, z. B. durch Lötung, wird die an sich bekannte, bevorzugt einmalige Kunststoffumspritzung zur Ausbildung eines Schutzkörpers realisiert. Erfindungsgemäß aktiviert die bei der Kunststoffumspritzung notwendige Temperatur- und Druckeinwirkung gleichzeitig den Klebstofffilm, so dass sich eine hochdichte und beständige Verbindung der vorerwähnten Komponenten ergibt.
Das Ausbilden eines die Kontaktierungsstelle umgebenden Vorvergusses im Sinne einer elastischen oder dauerelastischen Masse, die gleichzeitig isolierende Eigenschaften aufweist, kann erfindungsgemäß entfallen.
Durch die Abstimmung der Bedingungen bezüglich der Aushärtungstemperatur und der Druckverhältnisse hinsichtlich des Klebstofffilms auf die entsprechenden Maßnahmen für die Kunststoffumspritzung vereinfacht sich die technologische Abfolge und es kann mit bisher bekannten, zum Einsatz kommenden Gerätschaften gearbeitet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Klebstofffilm als Klebefolie ausbildet. Der Klebstoff bzw. die Klebstofffolie kann hier leicht selbstklebend sein und härtet wie vorerwähnt unter Hitze und Druck aus. In einer besonderen Ausführungsform kann die Klebstofffolie aus einem mit Klebstoff getränkten und/oder beschichteten Vliesmaterial bestehen. Darüber hinaus kann die Klebstofffolie mindestens einseitig mit einem sogenannten Liner, d. h. einer abziehbaren Abdeckung versehen sein.
Dieser Liner kann dann gleichzeitig quasi als Lötstoppmaske dienen, da der Liner wie auch der Klebstofffilm gemäß obiger Erläuterungen die Kontaktierungsstelle selbst frei lässt, diese jedoch seitlich, d. h. lateral umgibt.
Erfindungsgemäß ist also die Hitzeaktivierung und Aushärtetemperatur des Klebstofffilms an die Verarbeitungstemperatur der Kunststoffumspritzungsmasse angepasst.
Weiterhin entsprechen die für die Ausbildung der Umspritzung eingestellten Druckverhältnisse mindestens dem erforderlichen Anpressdruck für den Klebstofffilm.
Mittels des Einsatzes des Klebstofffilms stellt sich eine sichere Vernetzung zwischen der Trägerfolie und der Umspritzung ein, ohne dass eine Vorvergussschicht oder eine dauerelastische Isolier- oder Dichtmasse erforderlich werden, was einen wesentlichen Vorteil im Vergleich zum Stand der Technik darstellt.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme der 1 bis 4 dargestellt werden, welche den prinzipiellen technologischen Prozess der Herstellung der elektrischen Verbindung und Ausbildung der erforderlichen Abdichtung illustrieren.
Ausgehend von der Trägerfolie 1 weist der laminierte flächige Leiter oder Leiterabschnitt 4 ein zur Scheibe (nicht gezeigt) weisendes Ende 2 sowie ein Kontaktierungsende 3 auf (1).
Im Bereich des Kontaktierungsendes 3 ist ein Leiterabschnitt freigelegt, der die Kontaktstelle 4 zum Anschluss eines Kabels 5 bildet.
In der folgenden Darstellung nach 2, die dem nächsten technologischen Schritt entspricht, wird die Klebefolie 6 in einem Flächenbereich aufgebracht, der im Wesentlichen der Ausbildung der späteren Kunststoffumspritzung 7 entspricht.
Es ist aus der 2 ersichtlich, dass die elektrische Kontaktierungsstelle 4 von der Klebefolie 6 frei gelassen ist, jedoch die Kontaktierungsstelle 4 lateral umgibt. Alternativ kann die Klebefolie 6 die Kontaktierungsstelle 4 auch lediglich zu einer Seite flächig abgrenzen.
Nachdem die Klebefolie aufgebracht wurde, wird eine Lötverbindung 8 im Bereich der Kontaktierungsstelle 4 ausgeführt, so dass das Kabel 5 mit dem entsprechenden Abschnitt 4 elektrisch verbunden ist (3).
Nächstfolgend erfolgt ein Abziehen des Liners, der sich noch auf der Klebefolie 6 befindet.
Im Anschluss wird ein Umspritzen der Verbindungsanordnung mittels Kunststoffumspritzung 7 vorgenommen, wobei der Druck- und Temperatureintrag für das Realisieren der Kunststoffumspritzung gleichzeitig den Klebstofffilm der Klebefolie aktiviert, so dass eine hochdichte und beständige Verbindung entsteht. Die Kunststoffumspritzung 7 kann noch Ausnehmungen 9 zum Befestigen aufweisen (4).
Bei der eingesetzten Klebefolie handelt es sich beispielsweise um eine Folie mit einem doppelseitig klebenden, hitzeaktivierbaren Klebstofffilm, wobei der Klebstoff bereits leicht selbstklebend ist und unter Hitze und Druck aushärtet.
Eine Schutzabdeckung, vorstehend als Liner bezeichnet, kann z. B. aus einer Papierschicht, die silikonisiert ist, bestehen. Härtetemperaturen eines derartigen Klebstofffilm, z. B. des Produkts 3M 582, liegen im Bereich um 230°C bei einem Anpressdruck von 34 N/cm² und einer Härtezeit von ca. 2 Minuten. Diese Werte entsprechen der Verarbeitungstemperatur der vorzugsweise einzusetzenden Kunststoffspritzmasse. Alternativ können Acrylatkleber für die Kleberschicht, aber auch spezielle Haftvermittler hinsichtlich Vernetzung Polimidfolie und Umspritzungsschicht zum Einsatz kommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1619759 B1 [0006, 0007, 0008]

Claims

Elektrische Verbindungsanordnung zwischen einem flächigen Leiter oder Leiterabschnitt und einem Kabel (5), wobei der flächige Leiter oder Leiterabschnitt zu einer Scheibe, insbesondere Verbundscheibe und dort befindlichen elektrischen oder elektronischen Bauteilen führt und das Kabel (5) Bestandteil eines elektrischen Außenanschlusses ist, wobei weiterhin der flächige Leiter oder Leiterabschnitt auf einer Trägerfolie (1), insbesondere Polyimidfolie, ausgebildet ist, sowie mit einer Verkapselung (7) als Kunststoffumspritzung, mindestens im Bereich der elektrischen Kontaktierungsstelle (4) von Kabel (5) und flächigem Leiter oder Leiterabschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Trägerfolie (1) unter Freilassen des Raumes für die elektrische Kontaktierungsstelle (4), diese jedoch umgebend oder flächig abgrenzend, ein haftvermittelnder, hitzeaktivierbarer Klebstofffilm (6) aufgebracht ist, wobei nach Ausführen der elektrischen Verbindung an der Kontaktierungsstelle die Kunststoffumspritzung (7) realisiert ist und hierbei der Druck- und Temperatureintrag gleichzeitig den Klebstofffilm (6) aktiviert, so dass eine hochdichte und beständige Verbindung erreicht ist.
Elektrische Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstofffilm als Klebstofffolie ausgebildet ist.
Elektrische Verbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstofffolie selbstklebende Eigenschaften aufweist.
Elektrische Verbindungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstofffolie aus einem mit Klebstoff getränkten und/oder beschichteten Vliesmaterial besteht.
Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hitzeaktivierungs- und Aushärtetemperatur des Klebstofffilms an die Verarbeitungstemperatur der Kunststoffumspritzungsmasse angepasst ist.
Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Ausbildung der Umspritzung eingestellten Druckverhältnisse mindestens dem erforderlichen Anpressdruck für den Klebstofffilm entsprechen.
Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich mittels Einsatz des Klebstofffilms (6) eine sichere Vernetzung zwischen Trägerfolie (1) und Umspritzung (7) einstellt, ohne dass eine Vorvergussschicht oder eine dauerelastische Isolier- und Dichtmasse erforderlich ist.