DE4337920A1 - Method and arrangement for producing a permanent electrical pressure contact - Google Patents
Method and arrangement for producing a permanent electrical pressure contactInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Erzeugung eines permanenten elektri schen Druckkontaktes an zwei Leiterbahnträgern aus Kunststoff mit metallischen Kontaktflächen oder mit Kontaktflächen aus leitfähigen Polymeren, welche mit Kohlenstoff- oder Metallzusätzen versehen sind, vorzugsweise für Kontakte in laminierten Chipkar ten.The invention relates to a method and an arrangement to generate a permanent electri pressure contact on two interconnect carriers Plastic with metallic contact surfaces or with Contact surfaces made of conductive polymers, which are provided with carbon or metal additives, preferably for contacts in laminated chipkar ten.
Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, nicht lösbare elektrische Verbindungen zwischen den Kon taktflächen zweier flächiger flexibler Leiterbahn träger aus Kunststoff durch Klebe-, Klemm- oder Lötverbindungen herzustellen. Derartige Leiterbahn träger sind beispielsweise flexible Leiterplatten oder flexible Leiterfolien.It is not known in the prior art detachable electrical connections between the con tact areas of two flat flexible conductor tracks Carrier made of plastic by adhesive, clamp or To make soldered connections. Such trace Carriers are, for example, flexible printed circuit boards or flexible conductor foils.
Bei Lötverbindungen ist nachteilig, daß relativ hohe Temperaturen angewendet werden müssen und daß der Wärmeeintrag zu den zwischen den Leiterbahnträ gern liegenden Kontaktflächen über den Kunststoff erfolgen muß bzw. daß der Kunststoff ebenfalls auf Löttemperatur erhitzt wird. Kunststoffe mit Tempe raturbeständigkeiten kleiner 200°C können deshalb für diese Kontaktierungsart nicht verwendet werden. Ungünstig ist im Betriebsfall auch die alleinige Kraftübertragung zwischen den Leiterbahnträgern über die durch Löten verbundenen Kontaktflächen paare. Die dadurch hervorgerufenen mechanischen Be lastungen können zum Zerstören der Lötverbindung oder zum Abreißen der Kontaktfläche vom Leiterbahn träger führen.The disadvantage of solder connections is that relative high temperatures must be applied and that the heat input to the between the conductor tracks happy contact surfaces over the plastic must be done or that the plastic also on Soldering temperature is heated. Plastics with tempe Resistance to temperatures below 200 ° C can therefore not be used for this type of contact. The sole one is also unfavorable in the operating case Power transmission between the conductor carriers over the contact areas connected by soldering couples. The resulting mechanical loading loads can destroy the solder joint or to tear off the contact area from the conductor track lead carrier.
Beim Verkleben von Kontaktflächen mittels elek trisch leitender Kleber wird ebenfalls die eventu ell notwendige Kraftübertragung zwischen den Lei terbahnträgern über die elektrischen Kontakte vollzogen. Auch ist es fertigungstechnisch ungün stig und kostenaufwendig, den Leitkleber zu dosie ren und zu positionieren, die Klebepartner zueinan der zu justieren und solange in justiertem und ar retiertem Zustand zueinander zu halten, bis die Klebeverbindung ausgehärtet ist.When gluing contact surfaces using elec The eventu. is also a tric conductive adhesive necessary power transmission between the lei web carriers via the electrical contacts accomplished. It is also technically incorrect always expensive and expensive to dose the conductive adhesive and position the adhesive partners together the to adjust and as long as in adjusted and ar to hold each other until the Adhesive connection is hardened.
Im Stand der Technik ist weiterhin eine Anordnung bekannt, bei der durch elektrisch isolierenden Kle ber die Leiterbahnträger außerhalb der Kontaktflä chenpaarungen zusammengeklebt werden. Dadurch wer den zwar hohe Verbundfestigkeiten der beiden Lei terbahnträger untereinander erzielt, nachteilig ist jedoch, daß Kleber zwischen den Leiterbahnträgern eingebracht werden muß und die erforderliche prä zise Einhaltung von Klebeparametern, Klebedicke und Dicke der Kontaktflächen.There is still an arrangement in the prior art known in the by electrically insulating Kle Via the conductor track carrier outside the contact area pairings are glued together. Because of who the high bond strengths of the two Lei Trerbahnträger achieved among themselves, is disadvantageous however, that glue between the conductor carriers must be introduced and the required pre precise adherence to adhesive parameters, adhesive thickness and Thickness of the contact areas.
Bekannt ist ferner die Anwendung von anisotropen Klebefilmen, deren partielle elektrische Leitfähigkeit sich nur in Zonen erhöhten Drucks, also im allgemeinen im Bereich der jeweiligen beabsichtigten Kontaktpaarung aufgrund der Dicke der Kontaktfläche ergibt. Ist jedoch eine Weiter verarbeitung der Leiterplatten durch Einlaminieren in dickere Verbunde vorgesehen, muß der Klebefilm mit seinen mechanischen und thermischen Eigenschaf ten berücksichtigt werden, was zu einem komplizier ten Plastikkartenaufbau führt.The use of anisotropic is also known Adhesive films, their partial electrical Conductivity only in zones of increased pressure, so generally in the area of the respective intended contact pairing due to the thickness the contact area. But is a further one processing of the printed circuit boards by lamination provided in thicker composites, the adhesive film with its mechanical and thermal properties ten are taken into account, which becomes a complicated plastic card structure.
Im Stand der Technik ist es auch bekannt, die Lei terfolien durch elastische Klemmstücke zusammenzu pressen. Diese Art der Kontaktierung ist jedoch mit dem Nachteil des hohen Raumbedarfes durch die Klemmstücke und des Eindringens von Feuchte in den Bereich der Kontaktpaarung verbunden.It is also known in the prior art to use the lei terfolien together by elastic clamping pieces press. However, this type of contact is with the disadvantage of the high space requirement due to the Clamping pieces and the penetration of moisture into the Area of the contact pairing connected.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren und eine Anordnung anzugeben, mit dem die Kontaktpaarungen zweier auf Kunststoffteilen aufge brachter Leiterfolien permanent und zuverlässig ohne hohe Temperaturbelastung und ohne zusätzlichen Justieraufwand hergestellt werden können. Das Ver fahren und die Anordnung sollen auch für die pro duktive Herstellung kontaktloser Chipkarten mit la miniertem Schichtaufbau geeignet sein.The invention has for its object a Ver drive and specify an arrangement with which the Contact pairs of two on plastic parts brought conductive foils permanently and reliably without high temperature stress and without additional Adjustment effort can be made. The Ver drive and the arrangement should also for the pro ductive production of contactless chip cards with la mined layer structure.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfah ren gelöst, bei dem die Kontaktflächen der Leiter bahnträger aufeinandergelegt und anschließend die die Kontaktflächen umgebenden, aufeinanderliegenden Leiterbahnträger unter Druck und bei einer Tempera tur größer 140°C verschweißt werden.According to the invention, the task is accomplished by a method ren solved, in which the contact surfaces of the conductors stacked the web carrier and then the the contact areas surrounding one another Conductor track under pressure and at a tempera more than 140 ° C are welded.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Ver fahrens ist, daß keinerlei zusätzliche Werkstoffe wie Lötmittel, Kleber, Klebefolien, Klemmstücke u.ä. benötigt werden und daß die Verbindung me chanisch sehr fest und relativ dicht ist.A particular advantage of the Ver driving is that no additional materials such as solder, glue, adhesive film, clamping pieces etc. are needed and that the connection me is very firm and relatively dense.
Ferner ist es möglich, daß die Zuleitungen mit ei nem adhäsiven Stoff beschichtet werden, der mit dem Kunststoff unter den gleichen Druck- und Tempera turbedingungen verschweißbar ist, unter dem die Leiterbahnträger verschweißt werden.It is also possible that the leads with egg coated with an adhesive material that is coated with the Plastic under the same pressure and tempera is weldable under which the Track carriers are welded.
Die erfindungsgemäße Anordnung entsteht dadurch, daß die Leiterbahnträger aus schweißbarem Kunst stoff bestehen, welcher bis zu Temperaturen von 120°C elastisch ist und keine signifikante Pla stizität aufweist und die Kontaktflächen und die Zuleitungen sich in verschweißten, sie umgebenden, aufeinanderliegenden Leiterbahnträgern befinden.The arrangement according to the invention results from that the conductor track carrier made of weldable art material, which up to temperatures of 120 ° C is elastic and no significant pla Sticity and the contact surfaces and the Leads in welded, surrounding, conductor tracks lying one on top of the other.
Die Kontaktflächen sind ausreichend breit zu dimen sionieren, damit der beim Laminieren des schweißba ren Kunststoffes einsetzende Fluß des plastischen Kunststoffes keine Kontaktunsicherheiten durch Kon taktabhebungen zur Folge hat.The contact areas must be dimensioned sufficiently wide sion, so that when laminating the weldable ren plastic flow of plastic Plastic no contact uncertainties due to con clock withdrawals.
Bestehen die aufeinanderliegenden Leiterbahnträger aus nicht miteinander verschweißbaren flexiblen und elektrisch isolierenden Materialien, so ist es vor teilhaft, wenn diese Leiterbahnträger mindestens die drei- bis vierfache Breite der Kontaktflächen aufweisen und die aufeinandergepreßten Leiterbahn träger allseitig von schweißbaren Kunststoff umge ben sind.Are the superimposed interconnect carriers made of non-weldable flexible and electrically insulating materials, so it is partial if this conductor carrier at least three to four times the width of the contact areas have and the pressed conductor track backing of weldable plastic on all sides ben are.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfin dungsgemäßen Anordnung sind in den Ansprüchen 4 bis 9 beschrieben.Further advantageous refinements of the inventions arrangement according to the invention are in claims 4 to 9 described.
Durch die mechanisch nicht lösbare Verschweißung der Leiterbahnträger und durch den Druck beim Ver schweißen sowie des infolge des Abkühlens der ver schweißten Leiterbahnträger nach dem Verschweißen gegenüber den Kontaktmetallen stärkeren Zusammen ziehens des Kunststoffes entsteht ein mechanischer Druck der metallischen Kontaktflächen gegeneinan der, der durch die elastischen Eigenschaften des Kunststoffes aufrechterhalten wird.Due to the mechanically non-releasable welding the conductor track carrier and by the pressure at Ver welding and as a result of the cooling of the ver welded conductor carrier after welding stronger than the contact metals together pulling the plastic creates a mechanical Pressure of the metallic contact surfaces against each other the one that is characterized by the elastic properties of the Plastic is maintained.
Als Werkstoff für die Leiterbahnträger sind vor zugsweise Polyester oder Polycarbonat geeignet. Es können jedoch auch andere Kunststoffe eingesetzt werden, die einen größeren thermischen Ausdeh nungskoeffizienten im Temperaturbereich kleiner 120°C besitzten, als die Leiterbahnen und die Kontakt flächen.As a material for the conductor track carrier are before preferably polyester or polycarbonate. It however, other plastics can also be used that have a greater thermal expansion coefficient in the temperature range less than 120 ° C own than the traces and the contact surfaces.
Zur Verbesserung der Kontaktgabe können die Ober flächen der metallischen Kontakte mit Edelmetall beschichtet werden.To improve contact, the waiters surfaces of the metallic contacts with precious metal be coated.
Weiterhin ist es vorteilhaft, mindestens die Ober fläche eines Kontaktes mit Bereichen größerer Rauh tiefe zu versehen. Die Rauhigkeitsspitzen pressen mit sehr hohem Druck auf die Oberfläche des Kon taktpartners und erzeugen über Mikroschweißungen sichere elektrische Verbindungen.It is also advantageous to use at least the upper area of contact with areas of greater roughness to provide depth. Press the roughness tips with very high pressure on the surface of the con cycle partners and generate via micro welds safe electrical connections.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine Kante einer Kontaktfläche auf der anderen Kontakt fläche des Kontaktpartners liegt. Entlang der Kan ten ergeben sich erhöhte Preßdrücke, die zu einer Kontaktverbesserung führen.It is also advantageous if at least one Edge of a contact surface on the other contact area of the contact partner. Along the can ten result in increased pressures, which lead to a Improve contact.
Um eine gute elektrische Verbindung und eine hohe mechanische Festigkeit zu erreichen, sollte die Fläche des Kontaktflächenpaares so strukturiert sein, daß das Verhältnis von Fläche des Kontakt flächenpaares plus Zuleitung zu Schweißfläche der angrenzenden oder eingeschlossenen Schweißbereiche minimal ist.To have a good electrical connection and a high one to achieve mechanical strength The area of the contact surface pair structured in this way be that the ratio of area of contact surface pair plus supply line to the welding surface of the adjacent or enclosed welding areas is minimal.
Weitere vorteilhafte Wirkungen sind erreichbar, wenn die Kontaktflächenpaare und ihre Zuleitungen von einem vollständig geschlossenen Schweißbereich umgeben sind oder/und wenn die Zuleitungen mit ei nem adhäsiv wirkenden Stoff beschichtet sind, der sich mit dem Kunststoff unter dem gleichen Druck und der gleichen Temperatur verbindet, unter dem die Leiterbahnträger verschweißt werden.Further advantageous effects can be achieved, if the contact surface pairs and their leads from a completely closed welding area are surrounded and / or if the supply lines with egg coated with an adhesive substance, the deal with the plastic under the same pressure and the same temperature under which the conductor track supports are welded.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Aus führungsbeispieles näher erläutert. In der zugehö rigen Zeichnung zeigen: The invention is based on an off management example explained in more detail. In the associated show the drawing:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung von zwei zu verbindenden Leiterbahnträgern, Fig. 1 is a perspective view of two conductors to be connected path carriers,
Fig. 2 einen Schnitt durch die erfindungsge mäße Anordnung, Fig. 2 shows a section through the erfindungsge Permitted arrangement,
Fig. 3 zwei mögliche Gestaltungsformen der Kontaktflächen und Fig. 3 shows two possible designs of the contact surfaces and
Fig. 4 die Überdeckung zweier Kontaktflächen mit Versatz. Fig. 4, the coverage of two contact surfaces with offset.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführung tragen der obere Leiterbahnträger 1 und der untere Leiter bahnträger 2 aus dem Kunststoff Polycarbonat je zwei Zuleitungen 3, die in Kontaktflächen 4 enden. Die Kontaktflächen 4 sind mit dem Edelmetall Gold mit einer Schichtdicke von beispielsweise 0,1 µm beschichtet. Die Dicke der Zuleitungen 3 und der Kontaktflächen 4 beträgt im Beispiel 20 µm. Die Kontaktflächengröße ist mit 0,5 mm² angenommen. Die Leiterbahnträger 1 und 2 werden so positio niert und übereinandergelegt und ihre Dicke so ge wählt, daß die Kontaktflächen 4 übereinanderliegen. Die künftigen Schweißbereiche 5 sind schraffiert gekennzeichnet.In the embodiment shown in FIG. 1, the upper conductor carrier 1 and the lower conductor carrier 2 made of polycarbonate plastic each have two feed lines 3 which end in contact surfaces 4 . The contact surfaces 4 are coated with the noble metal gold with a layer thickness of, for example, 0.1 μm. The thickness of the feed lines 3 and the contact surfaces 4 is 20 μm in the example. The contact area size is assumed to be 0.5 mm². The conductor carrier 1 and 2 are positio nated and placed one above the other and their thickness so selected that the contact surfaces 4 lie one above the other. The future welding areas 5 are hatched.
Fig. 2 zeigt in einem Schnitt durch die erfin dungsgemäße Anordnung die Schweißebene 5 nach dem Verschweißen des oberen Leiterbahnträgers 1 mit dem unteren Leiterbahnträger 2. Der Kunststoff der bei den Leiterbahnträger 1 und 2 ist in der Schweiße bene 5 innig miteinander verbunden, die Kontaktflä chen 4 der beiden Leiterbahnträger 1 und 2 drücken mit geringem Versatz aufeinander und bilden zwei Kontaktflächenpaare, die voneinander durch das verschweißte Leiterbahnträgermaterial aus elek trisch isolierendem Kunststoff getrennt sind. Fig. 2 shows in a section through the arrangement according to the dung OF INVENTION welding plane 5 after the welding of the upper conductor track carrier 1 with the lower conductor support 2. The plastic of the interconnect carriers 1 and 2 is intimately connected in the welding plane 5 , the contact surfaces 4 of the two interconnect carriers 1 and 2 press against each other with a slight offset and form two pairs of contact surfaces, which are separated from one another by the welded interconnect carrier material made of electrically insulating plastic are separated.
In Fig. 3 sind zwei Beispiele zur Vereinfachung der Positionierung der Kontaktflächen 4 zueinander und zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Schweißverbindung gezeigt. Die Kontaktflächen 4 werden sternförmig oder ringförmig gestaltet. Da durch wird in den Schweißbereichen 5 der von ihnen bewirkte mechanische Druck auf die Kontaktflächen paare 4 über kürzeste Distanz wirksam. Da relativ kleine Flächengrößen der Kontaktflächenpaare 4 von relativ großen Flächen der Schweißbereiche 5 umge ben sind, verhindern selbst geringe Fehlpositionie rungen der Kontaktflächen zueinander nicht die si chere elektrische Verbindung. Besonders durch die sternförmige Kontaktflächenstruktur und den in ihr eingeschlossenen Schweißbereich ergeben sich gute mechanische Kontaktpressungen.In Fig. 3 two examples to simplify the positioning of the contact surfaces 4 are shown to each other and to increase the mechanical strength of the weld. The contact surfaces 4 are star-shaped or ring-shaped. Since in the welding areas 5 the mechanical pressure caused by them on the contact surfaces pairs 4 is effective over the shortest distance. Since relatively small area sizes of the contact area pairs 4 of relatively large areas of the welding areas 5 are vice versa, even small incorrect positions of the contact areas to one another do not prevent the safe electrical connection. Good mechanical contact pressures result particularly from the star-shaped contact surface structure and the welding area enclosed in it.
Fig. 4 erläutert die Wirkung einer geringen Fehl positionierung der Kontaktflächen 4 eines Kontakt flächenpaares. Im Bereich der Überdeckung von Kon taktkanten 6 zu Kontaktflächen 4 ergeben sich me chanische Druckerhöhungen, die sich kontakt verbessernd auswirken. Besonders wirksam sind diese Druckerhöhungen bei ringförmigen oder sternförmigen Kontaktflächenstrukturen. Fig. 4 explains the effect of a slight incorrect positioning of the contact surfaces 4 of a pair of contact surfaces. In the area of overlap from contact edges 6 to contact surfaces 4 , there are mechanical pressure increases that have a contact-improving effect. These pressure increases are particularly effective with ring-shaped or star-shaped contact surface structures.
BezugszeichenlisteReference list
1 oberer Leiterbahnträger
2 unterer Leiterbahnträger
3 Zuleitung
4 Kontaktfläche
5 Schweißbereich
6 Kontaktkante 1 upper conductor track carrier
2 lower conductor carriers
3 supply line
4 contact surface
5 welding area
6 contact edge
Claims (14)
- - Aufeinanderlegen der Kontaktflächen (4) der Lei terbahnträger (1, 2) und
- - Verbinden der die Kontaktflächen (4) umgebenden, aufeinanderliegenden Leiterbahnträger (1, 2).
- - Stacking the contact surfaces ( 4 ) of the Lei terbahnträger ( 1 , 2 ) and
- - Connecting the superimposed interconnect carriers ( 1 , 2 ) surrounding the contact surfaces ( 4 ).
- - die Leiterbahnträger (1, 2) aus schweißbarem Kunststoff bestehen, welcher bis zu Temperaturen von 90°C elastisch ist und keine signifikante Plastizität aufweist und
- - die Kontaktflächen (4) und die Zuleitungen (3) sich in verschweißten sie umgebenden, aufeinander liegenden Leiterbahnträgern (1, 2) befinden.
- - The conductor carrier ( 1 , 2 ) consist of weldable plastic, which is elastic up to temperatures of 90 ° C and has no significant plasticity and
- - The contact surfaces ( 4 ) and the supply lines ( 3 ) are in welded surrounding, superimposed interconnect carriers ( 1 , 2 ).
- - die Leiterbahnträger (1, 2) aus Kunststoff beste hen und
- - die Kontaktflächen (4) und die Zuleitungen (3) sich in laminierten eingeschweißten Leiterbahnträ gern befinden.
- - The conductor carrier ( 1 , 2 ) made of plastic hen and
- - The contact surfaces ( 4 ) and the feed lines ( 3 ) are in laminated welded printed conductor carriers.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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