EP1619759B1 - Elektrische Leitungsverbindung mit Querschnittsübergang, verfahren zu deren Herstellung und Verbundscheibe mit einer solchen Leitungsverbindung - Google Patents

Elektrische Leitungsverbindung mit Querschnittsübergang, verfahren zu deren Herstellung und Verbundscheibe mit einer solchen Leitungsverbindung Download PDF

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EP1619759B1
EP1619759B1 EP05015060A EP05015060A EP1619759B1 EP 1619759 B1 EP1619759 B1 EP 1619759B1 EP 05015060 A EP05015060 A EP 05015060A EP 05015060 A EP05015060 A EP 05015060A EP 1619759 B1 EP1619759 B1 EP 1619759B1
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EP
European Patent Office
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protective body
line connection
flat conductor
conductor
cable
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EP1619759A1 (de
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Bernhard Dipl.-Ing. Reul
Volker Lammerts
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Delphi Technologies Inc
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Delphi Technologies Inc
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/59—Fixed connections for flexible printed circuits, flat or ribbon cables or like structures
    • H01R12/63—Fixed connections for flexible printed circuits, flat or ribbon cables or like structures connecting to another shape cable
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5216—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases characterised by the sealing material, e.g. gels or resins
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/021—Soldered or welded connections between two or more cables or wires
    • H01R4/022—Soldered or welded connections between two or more cables or wires comprising preapplied solder
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    • H01R4/70—Insulation of connections

Definitions

  • the invention also relates to a method for producing such a line connection and to a composite pane with electrical components and at least one such line connection.
  • line connections which include a transition from a ribbon cable to a cable, of various applications in composite disks, in the composite (at least two rigid disks and a surface-adhesive bonding adhesive film or layer) electrical components are installed.
  • the latter may be, for example, heating wires or layers and their bus bars, antenna elements, solar cells or other flat-building elements.
  • Correspondingly equipped composite discs can be found in automobiles (windscreen, rear and side windows, there usually with heating and / or antenna elements) and also in the construction sector.
  • flat cables are usually used, which consist of at least one thin carrier foil (for example of polyimide or PEN) and at least one metallic conductor track (cf. 195 36 131 C1, DE 102 49 992 C1).
  • PEN polyimide
  • metallic conductor track cf. 195 36 131 C1, DE 102 49 992 C1
  • another cover sheet is provided, so that the flat conductor forms a total of a three-layer laminate. Overall, this is still sufficiently thin to be placed in a composite (the thickness of the intermediate or adhesive layer is 0.76 mm, the total thickness of the flat conductors of interest here is 0.2 mm).
  • the protective body In order to mechanically protect this cross-sectional transition after soldering and to electrically insulate it to the outside, it is encased or encapsulated with the aid of a plastic compound, whereby a shallow casting block (protection body) is formed, but which is still slightly wider than the flat conductor.
  • the protective body completely encloses the cable-facing end of the flat conductor.
  • the protective body made of polyamide, a relatively hard compared with the flexible electrical conductors material. This is available in transparent or colored version.
  • the hitherto conventional protective body are usually colored black. They also have no recesses in the connection area, so that no visual inspection of the connection point is possible. The importance of such visual inspections is discussed in the already mentioned DE 102 49 992 C1 in connection with the electrical contacting in composite disks.
  • DE 41 36 901 A1 describes an example of a solder joint with an insulating molded protective body.
  • EP 1 058 349 A1 and US Pat. No. 5,724,730 show solder joints between flat conductor or flexible conductor cables and wire cables which are each enveloped by insulating protective bodies. In both latter documents also forms for producing the potting or protective body are shown, which do not remain at the compounds.
  • Said EP 1 058 349 A1 shows an embodiment in which a fixed housing surrounds the actual connection point and is itself completely enveloped by a potting compound. The lines can still be wrapped within the protective body with separate sealing strip.
  • the aforementioned US Patent 5,724,730 shows an embodiment in which the flat conductor is at the exit from the protective body surrounded by a separately prefabricated and attached elastic kink protection, which is partially potted with the protective body.
  • the invention is based on the object to further improve a line connection of the aforementioned type with respect to the preferred use as a connection element for composite disks with electrical components. It is also intended to provide a method of making such a line connection.
  • the mass can be applied externally unshaped. In terms of a defined material usage, however, it is preferably attached with a geometrically simple, reproducible shape.
  • this protective body can be produced in a second stage of the process simply by molding or encapsulation of the connection region and the previously applied insulating compound with a suitable plastic compound.
  • the insulating material is fully embedded in the final state within the protective body, so that the risk of leakage is minimized as far as possible with reasonable effort.
  • the outer contour of the insulating material thus forms a common body or interface with the protective body.
  • the outer shape of the insulating compound can be reduced in size to emulate the outer shape of the protective body.
  • Another significant improvement of the protective body consists in a "softening" of its edge facing the flat conductor in order to minimize the forces acting on the flat conductor or on its foils as far as possible. One can simply try to achieve this by reducing the cross-section in the form of a ramp. Another, preferably with the above-mentioned combinable solution is to provide the edges of a softer material, which can be sprayed by a two-component injection molding or can be applied as a separate component. It is also advantageous if the edge of the protective body pointing toward the flat conductor-seen in the plan view of the flat conductor-has a rounding, since this avoids a straight bending edge. This rounding can also be provided when molding the insulating.
  • the protective body itself can be further modified, for example by one or more recesses, which now also allow a visual inspection of the joint. Further recesses or lugs can also serve as mounting or fastening elements, for example for latching the protective body on corresponding projections in the body or on the frame of the composite pane.
  • the transparent insulating compound must be combined with a likewise optically transparent protective body, if one does not want to provide it with a recess as a viewing window.
  • Such electrical line connections are preferably used for producing external electrical contacts for electrical components such as heating wires or layers and their bus bars, for antenna elements, for photovoltaic solar cells and the like, which are installed between rigid glass and / or plastic panes of composite panes. It may be necessary and useful to provide a separate line connection for each pole. If necessary, of course, each line connection comprise a plurality of parallel lines, which are then all to connect in the region of the cross-sectional transition between the flat conductor and cable and to be wrapped with the insulating compound and the protective body. In the case of a pure (monopolar) antenna function with ground or reference potential on a metallic body, a composite pane can also be equipped with only one single-pole connection device of the type described here. In any case, the composite disc forms a unitary object with its conduit connections, since the conduit connections can not be separated from the composite disc without loss of function.
  • the line connection 1 consists of a cable 2 and a flat conductor 4, which in this case should be designed in a simplified manner with only a single electrical conductor (which, of course, does not preclude a multi-pole design).
  • a conductor 5 of the flat conductor 4 is indicated by dashed lines.
  • a metallic soul 3 of the Cable 2 is stripped at its end connected to the flat conductor 4 end and soldered to the conductor 5.
  • This solder joint lies on an exposed region of the conductor track 5, which is surrounded by a cutting edge 8.
  • the exposed electrically conductive and to be insulated area is significantly narrower than the entire conductor 5 in order to keep it as small as possible.
  • less space may also be required on a case-by-case basis if the quantity of solder can be dimensioned with sufficient accuracy.
  • a protective body 10 made of a mechanically durable and electrically insulating plastic, for. As polyamide arranged.
  • said cross-sectional transition with this protective body 10 is completely encapsulated.
  • the latter is additionally provided with a viewing window 11, which allows optical control of the solder joint between the cable end 3 and the conductor track 5.
  • the protective body can also be made entirely or partially of a transparent material.
  • the protective body 10 has here at its points away from the flat conductor corners on both sides of the cable 2 eyelets as fasteners 12, with which it can be set in an installation environment, for example in a vehicle body. Furthermore, it has a flat conductor 4 (seen in plan view of the flat conductor 4) rounded and resilient end portion 13. Thus, the risk of damage to the lead is minimized by kinking and chafing at the edge of the protective body. On the end portion 13 will be discussed in more detail. With a dot-dashed oval the area is indicated, which is covered by an insulating material 14. This is at least the solder joint and the entire section 8; However, the extent can also be greater, as will be discussed with reference to FIG. 3.
  • the edge of a composite disk is indicated, over which the flat conductor 4 extends in the fully assembled state, wherein the protective body 10 is outside the composite.
  • the protective body 10 is outside the composite.
  • Within the space between two individual slices of the composite of the flat conductor 4 is electrically connected in a known and therefore not shown manner with an electrical component. In general, leaving a distance of only a few millimeters between this disc edge and the protective body 10.
  • the composite connection points or surfaces for soldering of the flat conductor or its conductor (s) are usually very close to the said edge of the composite disc, so that the flat conductor 10 must be a total of only a few inches long.
  • the edge region of the composite pane, in which the flat conductor is inserted and in which it is electrically contacted, is usually optically laminated by an opaque color layer.
  • FIG. 2 shows better the internal structure of both the flat conductor 4, which, in addition to the conductor track 5, also comprises a carrier foil 6 and a cover foil 7, as well as the lamination of the connection point or transition region.
  • the cover film 7 above the conductor track 5 ends in the cut edge 8, which surrounds the connection region (see Fig. 1).
  • the individual layers of the flat conductor sections are usually made up separately, that is already provided with the required lengths and contours and cutouts, and then laminated using thin adhesive layers. It also recognizes again the protective body 10 and the recess 11th
  • a metered amount of a soft solder 9 ensures the electrical and mechanical connection between the core 3 of the cable 2 and the conductor 5. It can be seen here well that the end or the soul 3 of the cable 2 rests on the conductor 5.
  • the solder 9 is not indicated in detail in Fig. 1 for simplicity, and it is understood that the cable end is deviating from the highly simplified representation also completely tin-plated.
  • transparent insulating 14 covers the entire area of the solder joint, in particular all exposed metallic surfaces, and also covers the cutting edge 8. It does not obstruct the view of the solder joint ,
  • the task of the insulating compound 14 is to ensure by adhesion to the surrounding components, ie to the metallic connecting elements 3 and 5, to the solder 9 and to the films 6 and 7 that no moisture penetrates into this area. It can be dispensed with a complete wrapping of the end portion of the flat conductor 4 with the insulating 14, if it adheres sufficiently secure to the films.
  • the insulating compound 14 has common body edges with the molded around them protective body 10, since the latter is sprayed after the attachment (and possibly setting) of the insulating compound.
  • the attachment of the insulating material is a separate process step, after its implementation after the production of the solder joint between the cable core 3 and the conductor 5 is already created a watertight connection.
  • the protective body is shown here in one piece and homogeneously with the end region. You can make the latter of the same material as the protective body itself. If required, it is made of a softer material. This can be sprayed by two-component spraying later (or in a suitable turning device) to the pre-sprayed protective body and the flat conductor, or you can use prefabricated moldings for the end, in a suitable manner with the protective body 10 and possibly with the flat conductor 4 connect.
  • FIG. 3 shows a series near execution in cross section.
  • the insulating and sealing compound 14 is here formed with an outline defined by a mold, but this mold is not the protective body and is removed before its production. Also in the embodiment of Fig. 2, the insulating and sealing compound is applied independently of and in time before the later molded protective body 10.
  • the outer contour of the insulating material 14 is substantially similar to the outer contour of the (here only dashed lines) protective body, and in particular also has a to the exit of the flat conductor 4 towards tapered ramp shape.
  • the protective body 10 can then be made relatively thin-walled, so that the insulating material 14 has a certain buffer volume for absorbing mechanical bending loads of the electrical conductors.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Leitungsverbindung mit einem Querschnittsübergang mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Sie bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Leitungsverbindung und auf eine Verbundscheibe mit elektrischen Bauelementen und mindestens einer solchen Leitungsverbindung.
  • Bekannt sind solche Leitungsverbindungen, die einen Übergang von einem Flachbandleiter zu einem Kabel umfassen, von verschiedenen Anwendungsfällen bei Verbundscheiben, in deren Verbund (mindestens zwei starre Scheiben und eine diese flächig-adhäsiv verbindende Klebefolie oder -schicht) elektrische Bauelemente eingebaut sind. Letztere können beispielsweise Heizdrähte oder -schichten und deren Sammelleiter, Antennenelemente, Solarzellen oder andere flach bauende Elemente sein. Entsprechend ausgestattete Verbundscheiben findet man in Automobilen (Windschutz-, Heck- und Seitenscheiben, dort meist mit Heiz- und/oder Antennenelementen) und auch im Baubereich.
  • Um eine flexible Leitungsverbindung als Außenanschluss aus dem Innenraum des Verbundes herauszuführen, ohne eine der verbundenen Scheiben durchbohren zu müssen, verwendet man üblicherweise Flachleitungen, die aus mindestens einer dünnen Trägerfolie (beispielsweise aus Polyimid oder PEN) und mindestens einer metallischen Leiterbahn bestehen (vgl. DE 195 36 131 C1, DE 102 49 992 C1). Meist ist noch eine weitere Deckfolie vorgesehen, so dass der Flachleiter insgesamt ein dreilagiges Laminat bildet. Dieses ist insgesamt immer noch hinreichend dünn, um in einen Verbund eingelegt zu werden (die Dicke der Zwischen- oder Klebeschicht liegt bei 0,76 mm, die Gesamtdicke der hier interessierenden Flachleiter bei 0,2 mm).
  • Meist werden diese flexiblen Flachleiter mit Anschlussflächen verlötet, die nahe am Rand der Verbundscheibe im Inneren des Verbundes liegen. Sie erstrecken sich dann über diesen Rand hinweg nach außen und werden in einem kurzen Abstand vom besagten Rand mit einem normalen (Rund-)Kabel verbunden. Der oder die Leiter des von Meterware konfektionierten Kabels werden mit der oder den Leiterbahnen des Flachleiters kontaktiert, meist durch Weichlöten. Im Bereich der Lötstellen wird natürlich mindestens eine Deckfolie des Flachleiters entfernt, um die Leiterbahn(en) freizulegen. Im Bereich des Querschnittsübergangs vom Flachleiter zum Kabel hat man bislang die Leiterbahn(en) vollständig freigelegt bzw. freiliegend ausgeführt.
  • Um diesen Querschnittsübergang nach dem Verlöten mechanisch zu schützen und elektrisch nach außen hin zu isolieren, wird er mithilfe einer Kunststoffmasse umhüllt oder vergossen, wobei ein möglichst flacher Vergussblock (Schutzkörper) entsteht, der aber noch etwas breiter als der Flachleiter ist. Der Schutzkörper umschließt vollständig das zum Kabel gewandte Ende des Flachleiters. Bei den bekannten Lösungen besteht der Schutzkörper aus Polyamid, einem im Vergleich mit den flexiblen elektrischen Leitern relativ harten Werkstoff. Dieser ist zwar in durchsichtiger oder gefärbter Ausführung verfügbar. Die bislang üblichen Schutzkörper sind aber meist schwarz eingefärbt. Sie haben auch keinerlei Aussparungen im Verbindungsbereich, so dass auch keine Sicht-Kontrolle der Verbindungsstelle möglich ist. Die Bedeutung solcher Sichtkontrollen wird in der bereits erwähnten DE 102 49 992 C1 im Zusammenhang mit der elektrischen Kontaktierung in Verbundscheiben erörtert.
  • DE 41 36 901 A1 beschreibt ein Beispiel für eine Lötverbindung mit einem isolierenden angeformten Schutzkörper.
  • EP 1 058 349 A1 und US 5,724,730 zeigen Lötverbindungen zwischen Flach- oder Folienleiterkabeln und Drahtkabeln, die jeweils von isolierenden Schutzkörpern umhüllt sind. In beiden letztgenannten Dokumenten sind auch Formen zum Herstellen der Verguss- oder Schutzkörper dargestellt, die nicht an den Verbindungen verbleiben.
  • Besagte EP 1 058 349 A1 zeigt eine Ausführung, in der ein festes Gehäuse die eigentliche Verbindungsstelle umgibt und selbst von einer Vergussmasse vollständig umhüllt ist. Die Leitungen können innerhalb des Schutzkörpers noch mit gesonderten Dichtungsstreifen umhüllt sein. Das vorerwähnte US-Patent 5,724,730 zeigt eine Ausführung, in der der Flachleiter am Austritt aus dem Schutzkörper von einem gesondert vorgefertigten und angebrachten elastischen Knickschutz umgeben ist, der teilweise mit dem Schutzkörper vergossen wird.
  • Es ist in einer Serienfertigung nicht mit vertretbarem Aufwand möglich, einen einheitlichen Schutzkörper aus relativ festem Material mit hinreichender Adhäsion mit den Polyimid-Träger- und Deckfolien des Flachleiters zu verbinden. Dies hat für den hier beschriebenen bevorzugten Einsatzzweck gewisse Nachteile, weil Verbundscheiben insbesondere in Automobilen immer häufiger auch mit frei liegenden Rändern eingebaut werden. Die Anschlüsse mit Flachleitern der hier erörterten Ausführung liegen oft im unteren Kantenbereich dieser Scheiben und werden innerhalb der (meist metallischen) Karosserie zur Fahrzeugelektrik weitergeführt.
  • Je nach Einbausituation kann es dadurch zu einer recht starken Einwirkung von ablaufendem oder aufregnendem Wasser auf den Bereich des Querschnittsübergangs von Flachleiter zu Kabel kommen. Das Risiko von Kurzschlüssen (Kriechstrecken) zur Karosserie ist mit der bekannten Lösung mit einem die Lötstelle zwischen Flachleiter und Kabel umhüllenden relativ harten Schutzkörper nicht völlig auszuschließen, da sich feine Spalte zwischen den Folien des Flachleiters und dem Schutzkörper bilden können.
  • Das Risiko wird noch verstärkt durch mechanische Einwirkungen, die während der Herstellung, des Transports und des Einbaus solcher Verbundscheiben nicht ausgeschlossen werden und zu Beschädigungen an den Folien in dem Querschnittsübergang führen können. Auch durch Reibung oder Knicken an relativ scharfen und steifen Kanten des Vergussblocks oder Schutzkörpers können die Folien beschädigt und die Flachleiter lokal freigelegt werden.
  • Als weitere funktionale Randbedingung kommt hinzu, dass die vorgefertigten und mit den Anschlüssen bestückten Verbundscheiben noch dem üblichen Verbindeprozess, also der Einwirkung von Wärme und Druck z. B. in einem Autoklaven, unterzogen werden müssen, dem folglich auch die Leitungsverbindungen standhalten müssen. Somit müssen die verwendeten Materialien Temperaturen bis etwa 150 °C schadlos ertragen können.
  • DE 195 10 341 A1 beschreibt ein Verfahren zur zugentlasteten Festlegung einer elektrischen Leitung in einem Steckergehäuse. Die ggf. mehrpolig aus Rundkabeln bestehende Leitung wird zunächst elektrisch durch Löten mit Kontaktelementen wie Steckerstiften oder mit einer weiterführenden Flachbandleitung verbunden. Der Verbindungsbereich wird sodann in ein Gehäuse eingelegt. Sodann wird das Ende der Leitung in dem Gehäuse mithilfe einer mit dem Isoliermaterial der Leitung verklebenden Masse (z. B. einem Heißschmelzkleber) eingebettet. Letztere ist bei Raumtemperatur fest und bewirkt eine Zugentlastung der Leitung bzw. der Lötverbindung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Leitungsverbindung der vorstehend genannten Art im Hinblick auf den bevorzugten Einsatzzweck als Anschlusselement für Verbundscheiben mit elektrischen Bauelementen noch weiter zu verbessern. Es soll auch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Leitungsverbindung geschaffen werden.
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Leitungsverbindung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Merkmale des Patentanspruchs 12 geben eine entsprechendes Herstellverfahren an, während Anspruch 16 sich auf eine mit mindestens einer solchen Leitungsverbindung ausgestattete Verbundscheibe bezieht. Die Merkmale der jeweils den unabhängigen Ansprüchen nachgeordneten Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen dieser Erfindung an.
  • Nach längeren Versuchen mit dem Material des Schutzkörpers, das selbst auch in unterschiedlichen Härten verfügbar ist, wurde festgestellt, dass durch Modifikation von Form und Material des Schutzkörpers allein kein Kompromiss zwischen einer hinreichenden mechanischen Festigkeit als Hauptaufgabe und einer auch bei Bewitterung zufrieden stellenden elektrischen Isolierung der Verbindungsstelle gefunden werden konnte. Das Problem der Adhäsion zu den Träger- und Deckfolien konnte nicht zufriedenstellend gelöst werden.
  • Man ging schließlich dazu über, die eigentliche elektrische (Löt-)Verbindung mit einer weicheren Isolier- und Dichtmasse anstelle des Schutzkörpers zu umgeben. Auch hierbei traten noch Probleme bei der Auswahl des Isolierstoffes auf, insbesondere hinsichtlich dessen oberer Temperaturgrenze. Man konnte jedoch schließlich Klebemassen mit hinreichender Haftung an Metallen und Polyimid-Folien finden, die auch die Autoklav-Temperaturen (bis zu 150 °C) schadlos, also insbesondere ohne Verringerung ihrer Haftung, ihrer Isolierfähigkeit und ihrer Elastizität ertragen. Sie ertragen ferner auch einen abschließenden Vorgang des Umspritzens mit dem Material eines Schutzkörpers. Als Kleber bzw. Vergussmaterial kommen Polyamid (thermoplastischer Schmelzklebestoff), Acrylat- und Epoxidharzsysteme, ggf. auch Silikon in Frage.
  • Ferner wurde noch gefunden, dass eine Minimierung der von der Isolier- und Dichtmasse zu umgebenden Fläche im Verbindungsbereich weitere Vorteile brachte, was zuvor nicht bedacht werden musste, da der Schutzkörper, wie erwähnt, ohnehin den gesamten Flachleiter vollständig umschloss. Konkret muss man im Bereich der elektrischen Verbindung eine relativ breite Leiterbahn nicht auf ganzer Breite freilegen, sondern es genügt, wenn man die Deck- oder Trägerfolie auf einer die Dicke des Kabels geringfügig überschreitenden Breite wegnimmt.
  • An sich muss nur dieser im Verhältnis zur Gesamtbreite des Flachleiters recht kleine Bereich noch mit der dauerelastischen Isoliermasse abgedeckt oder auch umhüllt werden. Bei Bewegungen in diesem Bereich kommen dann auch keine allzu großen Verformungen und Momente innerhalb der Isoliermasse auf, so dass deren mechanische Beanspruchung recht gering gehalten werden kann. Grundsätzlich kann die Masse äußerlich ungeformt aufgebracht werden. Im Sinne einer definierten Materialverwendung wird sie jedoch bevorzugt mit einer geometrisch einfachen, reproduzierbaren Form angebracht.
  • Nach dem Aufbringen dieser vorzugsweise durchsichtigen Isoliermasse in einer ersten Verfahrensstufe, was vorzugsweise unmittelbar nach dem Herstellen der Lötverbindung geschieht, ist einerseits eine hervorragende Abdichtung gegen das Eindringen von Flüssigkeit und/oder Nässe geschaffen, die das Auftreten von Kurzschlüssen und Korrosionsschäden praktisch ausschließt. Andererseits kann die geschützte Lötstelle noch optisch inspiziert werden.
  • Trotzdem kann man wegen der beträchtlichen mechanischen und thermischen Beanspruchungen während der weiteren Verarbeitung (Verbindeprozess, Transport, Montage in Fahrzeugkarosserie) und in der Einbauumgebung nicht auf den Schutzkörper verzichten, da die Isoliermasse allein nicht oder nur wenig mechanisch und thermisch belastbar ist.
  • Nach wie vor kann dieser Schutzkörper in einer zweiten Stufe des Verfahrens einfach durch An- oder Umspritzen des Verbindungsbereichs und der zuvor aufgebrachten Isoliermasse mit einer geeigneten Kunststoffmasse hergestellt werden. Somit ist die Isoliermasse im Endzustand innerhalb des Schutzkörpers vollständig eingebettet, so dass das Risiko einer Undichtigkeit so weit wie mit angemessenem Aufwand möglich minimiert ist. Die Außenkontur der Isoliermasse bildet damit eine gemeinsame Körper- oder Grenzfläche mit dem Schutzkörper. Man kann insbesondere die äußere Form der Isoliermasse verkleinert der äußeren Form des Schutzkörpers nachbilden.
  • Eine weitere wesentliche Verbesserung des Schutzkörpers besteht in einer "Aufweichung" von dessen zum Flachleiter hin gewandter Kante, um die auf den Flachleiter bzw. auf dessen Folien einwirkenden Kräfte weitestgehend zu minimieren. Man kann dies schlicht durch eine Querschnittverringerung in Rampenform zu erreichen trachten. Eine andere, vorzugsweise mit der vorstehend erwähnten kombinierbare Lösung ist, die Kanten aus einem weicheren Material zu schaffen, das in einem Zweikomponenten-Spritzverfahren nachgespritzt werden oder als separates Bauteil angesetzt werden kann. Von Vorteil ist es auch, wenn die zum Flachleiter hin weisende Kante des Schutzkörpers -in der Draufsicht auf den Flachleiter gesehen- eine Rundung aufweist, da dadurch eine gerade Knickkante vermieden wird. Diese Rundung kann auch schon beim Ausformen der Isoliermasse vorgesehen werden.
  • Der Schutzkörper an sich kann weiter modifiziert werden, beispielsweise durch eine oder mehrere Aussparungen, die nun auch eine Sichtkontrolle der Verbindungsstelle ermöglichen. Weitere Aussparungen oder Ansätze können ferner als Montage- oder Befestigungselemente dienen, beispielsweise zum Einrasten des Schutzkörpers auf entsprechenden Vorsprüngen in der Karosserie bzw. am Rahmen der Verbundscheibe.
  • Sollte eine optische Kontrolle der Lötverbindung erwünscht sein, so muss natürlich die durchsichtige Isoliermasse mit einem mit einem ebenfalls optisch transparenten Schutzkörper kombiniert werden, wenn man diesen nicht mit einer Ausnehmung als Sichtfenster versehen will.
  • Solche elektrischen Leitungsverbindungen werden bevorzugt zum Herstellen elektrischer Außenkontakte für elektrische Bauelemente wie Heizdrähte oder -schichten und deren Sammelleiter, für Antennenelemente, für photovoltaische Solarzellen und dgl. verwendet, die zwischen starren Glas- und/oder Kunststoff-Scheiben von Verbundscheiben eingebaut sind. Dabei kann es erforderlich und sinnvoll sein, für jeden Pol eine eigene Leitungsverbindung vorzusehen. Bei Bedarf kann natürlich jede Leitungsverbindung mehrere parallele Leitungen umfassen, die sodann sämtlich im Bereich des Querschnittsübergangs zwischen Flachleiter und Kabel zu verbinden und mit der Isoliermasse und dem Schutzkörper zu umhüllen sind. Im Falle einer reinen (monopolaren) Antennenfunktion mit Masse oder Bezugspotenzial an einer metallischen Karosserie kann eine Verbundscheibe auch mit nur einer einpoligen Verbindungseinrichtung der hier beschriebenen Art ausgestattet sein. In jedem Fall bildet die Verbundscheibe mit ihren Leitungsverbindungen einen einheitlichen Gegenstand, da die Leitungsanschlüsse nicht ohne Funktionsverlust von der Verbundscheibe trennbar sind.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung gehen aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels und deren sich im folgenden anschließender eingehender Beschreibung hervor.
  • Es zeigen in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung
    • Fig. 1
    eine Ansicht einer Leitungsverbindung mit einem Querschnittsübergang und einem diesen abdeckenden Schutzkörper,
    Fig. 2
    einen Schnitt durch den Bereich des Querschnittsübergangs zum Verdeutlichen der verbesserten Isolierung mittels der erfindungsgemäß innerhalb des Schutzkörpers vorgesehenen oder darin eingebetteten Isoliermasse,
    Fig. 3
    einen Schnitt wie in Fig. 2 mit einer definiert geformten Isoliermasse.
  • Gemäß Fig. 1 besteht die Leitungsverbindung 1 aus einem Kabel 2 und einem Flachleiter 4, die hier vereinfachend mit jeweils nur einem einzigen elektrischen Leiter ausgeführt sein sollen (was eine mehrpolige Ausführung selbstverständlich nicht ausschließt). Eine Leiterbahn 5 des Flachleiters 4 ist gestrichelt angedeutet. Eine metallische Seele 3 des Kabels 2 ist an dessen mit dem Flachleiter 4 verbundenen Ende abisoliert und mit der Leiterbahn 5 verlötet.
  • Diese Lötverbindung liegt auf einem freigelegten Bereich der Leiterbahn 5, der von einer Schnittkante 8 umgeben ist. Der freigelegte elektrisch leitende und zu isolierende Bereich ist deutlich schmaler als die gesamte Leiterbahn 5, um ihn möglichst klein zu halten. Er muss natürlich noch hinreichenden Platz für das Auflegen und Verlöten des Kabelendes bieten, wobei man in der Regel höchstens die doppelte Breite des Kabels ansetzt. Es kann fallweise natürlich auch weniger Platz nötig sein, wenn die Lotmenge hinreichend genau dimensioniert werden kann.
  • Im so gebildeten Querschnittsübergang zwischen dem Kabel 2 und dem Flachleiter 4 ist ein Schutzkörper 10 aus einem mechanisch belastbaren und elektrisch isolierenden Kunststoff, z. B. Polyamid, angeordnet. Vorzugsweise (jedoch nicht zwingend, wie später noch ausgeführt wird) ist der besagte Querschnittsübergang mit diesem Schutzkörper 10 zur Gänze umspritzt. Letzterer ist zusätzlich mit einem Sichtfenster 11 versehen, das eine optische Kontrolle der Lötverbindung zwischen dem Kabelende 3 und der Leiterbahn 5 ermöglicht. Alternativ kann der Schutzkörper auch insgesamt oder teilweise aus einem durchsichtigen Material gefertigt werden.
  • Der Schutzkörper 10 hat hier an seinen vom Flachleiter wegweisenden Ecken beidseits des Kabels 2 Ösen als Befestigungselemente 12, mit denen er in einer Einbauumgebung, beispielsweise in einer Fahrzeug-Karosserie, festgelegt werden kann. Ferner hat er zum Flachleiter 4 hin einen (in Draufsicht auf den Flachleiter 4 gesehen) gerundeten und nachgiebigen Endbereich 13. Damit wird das Risiko von Beschädigungen des Flachleiters durch Knicken und Scheuern an der Kante des Schutzkörpers minimiert. Auf den Endbereich 13 wird noch näher eingegangen. Mit einem strichpunktierten Oval ist der Bereich angedeutet, der von einer Isoliermasse 14 überdeckt ist. Dies ist mindestens die Lötverbindung sowie der gesamte Ausschnitt 8; die Ausdehnung kann aber auch größer sein, wie noch anhand von Fig. 3 erörtert wird.
  • Mit einer punktierten Linie V ist die Kante einer Verbundscheibe angedeutet, über welche sich der Flachleiter 4 im fertig montierten Zustand hinaus erstreckt, wobei der Schutzkörper 10 außerhalb des Verbundes liegt. Innerhalb des Zwischenraums zwischen zwei Einzelscheiben des Verbundes ist der Flachleiter 4 in bekannter und daher nicht dargestellter Weise mit einem elektrischen Bauelement elektrisch verbunden. In der Regel belässt man einen Abstand von nur wenigen Millimetern zwischen dieser Scheibenkante und dem Schutzkörper 10. Die im Verbund liegenden Anschlussstellen oder -flächen zum Auflöten des Flachleiters bzw. von dessen Leiterbahn(en) befinden sich in der Regel sehr nahe an dem besagten Rand der Verbundscheibe, so dass der Flachleiter 10 insgesamt nur wenige Zentimeter lang sein muss. Der Randbereich der Verbundscheibe, in welchen der Flachleiter eingeführt und in dem er elektrisch kontaktiert wird, ist meist durch eine opake Farbschicht optisch kaschiert.
  • In Fig. 2 erkennt man besser den inneren Aufbau sowohl des Flachleiters 4, der außer der Leiterbahn 5 noch eine Trägerfolie 6 und eine Deckfolie 7 umfasst, als auch die Schichtung der Verbindungsstelle bzw. des Übergangsbereichs. Die Deckfolie 7 oberhalb der Leiterbahn 5 endet in der Schnittkante 8, die den Verbindungsbereich umgibt (vgl. Fig. 1). Es sei angemerkt, dass die Einzellagen der Flachleiter-Abschnitte üblicherweise getrennt konfektioniert werden, also schon mit den erforderlichen Längen und Konturen sowie Ausschnitten versehen, und dann mithilfe von dünnen Klebeschichten laminiert werden. Man erkennt auch wieder den Schutzkörper 10 und dessen Ausnehmung 11.
  • Eine dosierte Menge eines Weichlotes 9 stellt die elektrische und mechanische Verbindung zwischen der Seele 3 des Kabels 2 und der Leiterbahn 5 sicher. Man erkennt hier gut, dass das Ende oder die Seele 3 des Kabels 2 auf der Leiterbahn 5 aufliegt. Das Lot 9 ist in Fig. 1 zur Vereinfachung nicht näher bezeichnet, und es versteht sich, dass das Kabelende abweichend von der stark vereinfachten Darstellung ebenfalls vollständig verzinnt ist.
  • Im Übergang deckt die in Fig. 1 nur als Oval angedeutete, zeitlich vor dem Schutzkörper angebrachte durchsichtige Isoliermasse 14 den gesamten Bereich der Lötstelle, insbesondere alle freiliegenden metallischen Flächen, ab und überdeckt auch die Schnittkante 8. Sie behindert aber nicht die Sicht auf die Lötstelle. Die Aufgabe der Isoliermasse 14 ist, durch Adhäsion an den umgebenden Bauteilen, also an den metallischen Verbindungselementen 3 und 5, an dem Lot 9 sowie an den Folien 6 und 7 sicherzustellen, dass keine Nässe in diesen Bereich vordringt. Es kann dabei auf ein vollständiges Einhüllen des Endabschnitts des Flachleiters 4 mit der Isoliermasse 14 verzichtet werden, wenn diese hinreichend sicher an den Folien haftet.
  • Die Isoliermasse 14 hat gemeinsame Körperkanten mit dem um sie herum geformten Schutzkörper 10, da letzterer erst nach dem Anbringen (und ggf. Abbinden) der Isoliermasse angespritzt wird. Die hier unregelmäßig skizzierten Umrisse der Isoliermasse 14 werden in einer Serienfertigung einer definierten Kontur (vgl. Fig. 3) weichen, die man durch Vorgabe eines Volumens an Isoliermasse 12 einerseits und an Kunststoffmasse für den Schutzkörper andererseits reproduzierbar und mit vorgegebenen Formen einstellen wird.
  • Jedenfalls stellt das Anbringen der Isoliermasse einen eigenen Verfahrensschritt dar, nach dessen Durchführung nach dem Herstellen der Lötverbindung zwischen der Kabelseele 3 und der Leiterbahn 5 bereits eine wasserdichte Verbindung geschaffen ist.
  • Abweichend von der Darstellung in Fig. 2 kann es auch genügen, den Schutzkörper 10 an den Flachleiter 4 nur einseitig oder einseitig mit Umgreifen der Kanten des Flachleiters 4 anzuspritzen, wenn sein Material hinreichend fest an der Folie und an der Isoliermasse haftet. Er bildet dann eine nur einseitige Abdeckung des Querschnittsübergangs.
  • Im Querschnitt der Fig. 2 erkennt man außerdem, dass der Schutzkörper 10 in seinem schon angesprochenen Endbereich 13 beidseits des Flachleiters 4 sich in Form von Rampen 15 verjüngende Querschnitte hat, welche einen allmählichen Übergang von dem im Verhältnis zu dem Flachleiter und zu dem Kabel vergleichsweise steifen Volumen des Schutzkörpers zu dem flexiblen Flachleiter bilden. Damit ist zusammen mit der in Fig. 1 sichtbaren Abrundung dieser Kante über die Breite des Flachleiters 4 ein guter Schutz gegen Beschädigungen des Flachleiters bei mechanischen Beanspruchungen sichergestellt.
  • Vereinfacht ist der Schutzkörper hier einstückig und homogen mit dem Endbereich dargestellt. Man kann letzteren aus demselben Material wie den Schutzkörper selbst herstellen. Bei Bedarf wird er aus einem weicheren Material erzeugt. Dieses kann durch Zweikomponenten-Spritzen nachträglich (oder in einer geeigneten Wendevorrichtung) an den vorgespritzten Schutzkörper und den Flachleiter angespritzt werden, oder man verwendet vorgefertigte Formteile für den Endbereich, die in geeigneter Weise fest mit dem Schutzkörper 10 und ggf. mit dem Flachleiter 4 zu verbinden sind.
  • Fig. 3 zeigt schließlich eine seriennahe Ausführung im Querschnitt. Die Isolier- und Dichtmasse 14 ist hier mit einem durch ein Formwerkzeug definierten Umriss ausgeformt, jedoch ist dieses Formwerkzeug nicht der Schutzkörper und wird vor dessen Erzeugung entfernt. Auch bei der Ausführung nach Fig. 2 wird die Isolier- und Dichtmasse unabhängig von und zeitlich vor dem später angespritzten Schutzkörper 10 angebracht.
  • In Fig. 3 erkennt man, dass die Außenkontur der Isoliermasse 14 im Wesentlichen der Außenkontur des (hier nur gestrichelt gezeichneten) Schutzkörpers ähnlich ist, und insbesondere auch eine zum Austritt des Flachleiters 4 hin sich verjüngende Rampenform hat. Der Schutzkörper 10 kann dann relativ dünnwandig ausgeführt werden, so dass die Isoliermasse 14 ein gewisses Puffervolumen zum Auffangen von mechanischen Biegebelastungen der elektrischen Leiter hat.
  • Es sei daran erinnert, dass diese prinzipielle Darstellung die wahren Dickenverhältnisse nicht zutreffend wiedergeben kann. Die Dicke des Schutzkörpers 10 wird in Realität nur wenige Millimeter betragen.

Claims (16)

  1. Elektrische Leitungsverbindung (1) mit einem Querschnittsübergang von einem eine Trägerfolie (6) und mindestens eine Leiterbahn (5) umfassenden Flachleiter (4) zu einem Kabel (2), wobei am besagten Querschnittsübergang mindestens eine elektrische Verbindung zwischen der mindestens einen Leiterbahn und dem Kabel vorgesehen ist, die mit einer anhaftenden elektrisch isolierenden Masse vollständig abgedeckt ist, und wobei der Querschnittsübergang und die elektrische Verbindung nebst der anhaftenden Masse von einem zusätzlichen, vergleichsweise steifen Schutzkörper (10) überdeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die anhaftende lsolier- und Dichtmasse (14) dauerelastisch ist und dass der Schutzkörper (10) zeitlich nach dem Aufbringen der Isoliermasse (14) so angebracht ist, dass er diese vollständig und mit gemeinsamen Grenzflächen umschließt.
  2. Leitungsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolier- und Dichtmasse (14) mithilfe eines von dem Schutzkörper (10) unabhängigen Formwerkzeugs mit einer definierten Körperform ausgeführt ist.
  3. Leitungsverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkörper (10) aus einem Kunststoffmaterial auf einer oder beiden Flachseiten des Flachleiters (4) angespritzt ist.
  4. Leitungsverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zum Flachleiter (4) hin weisender Endbereich (13) des Schutzkörpers (10) mechanisch nachgiebig ausgeführt ist.
  5. Leitungsverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkörper (10) in dem Endbereich (13) mindestens eine zu seiner zum Flachleiter (4) weisenden Kante hin abfallende Rampe (15) aufweist.
  6. Leitungsverbindung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (13) aus einem weicheren Material als der Schutzkörper (10) selbst ausgeführt ist.
  7. Leitungsverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (13) zum Flachleiter (4) hin eine Rundung aufweist.
  8. Leitungsverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, deren Flachleiter (4) ferner eine seine Leiterbahnen (5) überdeckende Deckfolie (7) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckfolie im Bereich jeder elektrischen Verbindung zum Kabel eine Schnittkante (8) zum Bilden einer Aussparung aufweist, die nicht breiter als die doppelte Breite der Verbindungsfläche zwischen der jeweiligen Leiterbahn (5) und dem Kabel (2) ist.
  9. Leitungsverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkörper (10) mindestens eine Ausnehmung (11) zur Sichtkontrolle des Verbindungsbereichs aufweist und die Isoliermasse aus einem optisch transparenten Kunststoff besteht.
  10. Leitungsverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isoliermasse (14) aus einem Polyamid, einem Acrylatkleber, einem Epoxidkleber, oder aus einem Silikon besteht.
  11. Leitungsverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkörper (10) mindestens ein Befestigungselement (12) zu seiner Festlegung in einer Einbauumgebung umfasst.
  12. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Leitungsverbindung (1) mit einem Querschnittsübergang von einem eine Trägerfolie (6) und mindestens eine Leiterbahn (5) umfassenden Flachleiter (4) zu einem Kabel (2, 3), wobei mindestens eine elektrische Verbindung zwischen der mindestens einen Leiterbahn (5) und dem Kabel (2, 3) am besagten Querschnittsübergang hergestellt wird, gekennzeichnet durch die Schritte:
    - vollständiges Abdecken der elektrischen Verbindung mit einer anhaftenden, dauerelastischen und elektrisch isolierenden Masse (14),
    - Anformen eines zusätzlichen, mechanisch vergleichsweise steifen Schutzkörpers (10), der den Querschnittsübergang und die elektrische Verbindung nebst der anhaftenden Masse (14) überdeckt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Masse (14) mithilfe eines vom Schutzkörper (10) unabhängigen Formwerkzeugs angeformt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Masse (14) so angeformt wird, dass sie beide Flächenseiten des Flachleiters (4) überdeckt.
  15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzkörper (10) durch Umspritzen der isolierenden Masse (14) angebracht wird.
  16. Verbundscheibe mit mindestens zwei starren transparenten Scheiben aus Glas und/oder Kunststoff und einer diese flächig-adhäsiv verbindenden Klebeschicht oder -folie sowie mit mindestens einem elektrischen Bauelement mit einem Außenanschluss, der einen sich über die Außenkante (V) der Verbundscheibe hinaus erstreckenden Flachleiter (4) mit einem zwischen den beiden Scheiben in der Klebeschicht eingebetteten Abschnitt umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenanschluss durch eine nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgeführte oder hergestellte Leitungsverbindung (1) gebildet ist, deren Schutzkörper (10) sich außerhalb der Verbundscheibe befindet.
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