JP2010515211A - とりわけ電子回路用の電気的コンタクト装置、および電気／電子回路 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの導電性コンタクトエレメントが配置された非導電性の基板を有する電気的コンタクト装置に関する。この電気的コンタクト装置は、とりわけ電子回路用の電気的コンタクト装置である。本発明では、電気的コンタクト装置は接触コンタクト装置（４）として形成されており、コンタクト圧力を加えるための基板（２）は弾性撓曲可能な材料から形成されるか、または弾性撓曲可能な材料を含む。さらに本発明は、上記の電気的コンタクト装置を有する電気／電子回路にも関する。

Description

本発明は、少なくとも１つの導電性コンタクトエレメントが配置された非導電性の基板を有する電気的コンタクト装置に関する。この電気的コンタクト装置は、とりわけ電子回路用の電気的コンタクト装置である。

さらに本発明は、電気／電子回路にも関する。

従来技術
冒頭に述べたような電気的コンタクト装置は、幅広く知られており、非導電性の基板上に配置された導電性の導体路を有するプリント配線基板（ＰＣＢ＝printed circuit board）がある。電気／電子部品をコンタクトするために、後者をプリント配線基板の導体路によって、たとえばボンディング、導電性接着、溶接、たとえば絶縁切断締結接続または鍔等の低温のコンタクト技術、差し込みまたははんだによって（電気的に）接続する。

ボンディングと溶接とは連続する工程である。このことは、ボンディング接続部を溶接接続部の後に形成するか、ないしは溶接接続部をボンディング接続部の後に形成しなければならないことを意味し、このことによって製造コストないしは処理コストが高くなり、製造時の工程時間が長くなる。さらに、特別な自動ボンディング機ないしは自動溶接機を設けるか、または入手する必要がある。

複数のはんだ接続部をたとえば流動浴によって同時に形成するためには高価なオーブン工程が必要であり、基板および／または先行の工程が異なると、このような形成を使用することはできないか、または非常に困難になってしまう。

低温のコンタクト技術とは、たとえばばねコンタクト、鍔または絶縁切断締結接続等の機械的な接続を指す。このようなコンタクト装置は条件付きでのみ小型化することができ、高い製造精度と、相応に高い工具コストとを必要とする。

基板上に塗布される公知の導電性接着剤の電流伝達能力は制限されており、このような導電性接着剤も、固化のために高価なオーブン工程を必要とする。

さらに、たとえばゼブラゴム等の導電ゴムコンタクト装置、挿入ファイバ（eingezogene Faeden）（ＬＣＤ）、または上から下にのみコンタクトする「基板対基板」コンタクト、すなわち、基板の相互に対向する面上に配置された２つの電気／電子部品の間にのみ電気的接続部を形成する「基板対基板」コンタクトも公知である。さらに、このような導電ゴムコンタクトの境界抵抗は悪い。

本発明の開示
本発明では、電気的コンタクト装置は接触コンタクト装置として形成されており、コンタクト圧力を加えるための基板は弾性撓曲可能な材料から形成されるか、または弾性撓曲可能な材料を含む。すなわち有利には、基板は弾性撓曲可能な材料から形成されるか、または弾性撓曲可能な材料を含むことにより、基板上に配置された導電性のコンタクトエレメントと、コンタクトすべき電気／電子部品の１つまたは複数の対向コンタクトエレメントとの接触コンタクト時に、基板が、有利にはコンタクトエレメントの領域において弾性撓曲される。たとえば電気的コンタクト装置が１つのケーシング部品内に配置されており、コンタクトすべき電気／電子部品が電子回路の別のケーシング部品内に配置されている場合、両ケーシング部品が一緒に組み付けられると、電気／電子部品がコンタクトエレメントに押しつけられてコンタクトエレメントが弾性撓曲可能な基板によって押し戻されることによって、該コンタクトエレメントと電気／電子部品との間に持続的な電気的接続部が自動的に形成される。その際には基板の弾性に起因して、コンタクトエレメントを電気／電子部品に押しつけるコンタクト圧力が生成される。コンタクト装置のこのような有利な構成により、接触コンタクトによって確実な電気的接続部を簡単に持続的に形成することができると同時に、製造に起因する製造公差および／または位置公差が、コンタクトすべき部品によって自動的に補償される。その際には、このような有利なコンタクト装置は低温のコンタクト技術によって形成される。この低温のコンタクト技術によって、複数の電気／電子部品を簡単かつ迅速に取り付けたり、ないしはコンタクトすることができる。

有利にはコンタクトエレメントは、基板の平面で電気的接続部を形成するように形成される。すなわちたとえば、基板の１つの面に相互に隣接して配置された２つの電気／電子部品間に、コンタクトエレメントによって電気的接続部が形成されるように構成される。すなわち有利には、１つの平面に「左から右への」電気的接続部が形成されるように構成される。

このコンタクトエレメントを導体路として形成するのが好適である。このような導体路は、所望の電気的接続部を形成できるように基板上に配置されるのが好適である。

本発明の１つの実施形態では、導体路構造体を形成する複数のコンタクトエレメントが基板上に配置される。このことによって、本発明による構成によって接触コンタクトにより電気的接続部を簡単に形成できる複雑な回路が可能になる。その際に有利なのは、回路の電気／電子部品を、ケーシング部品内で方向づけされるように、該ケーシング部品の適切な収容部内に挿入することである。その次に本発明の電気的コンタクト装置を載せる。その際に有利なのは、電気的コンタクト手段が、ケーシング部品内で該電気的コンタクト装置の方向づけを行うためのセンタリング手段を有することであり、たとえばセンタリングピンまたは切欠部を有する。また、電気的コンタクト装置ないしは基板自体が、該電気的コンタクト装置ないしは基板をケーシング部品内で方向づけする形状および／または外輪郭を有することもできる。その次に、たとえばケーシング蓋等である対となる部品であって、適切な形状を有することにより有利には電気的コンタクト装置の裏面に部分的または一面に載せられる部品によって、コンタクト装置が電気／電子部品に対して。ケーシング蓋をコンタクト装置ないしはケーシング部品に押しつけることにより、コンタクトエレメントないしは導体路構造体は電気／電子部品の相応の対向コンタクトに押しつけられる。コンタクトエレメントないしは導体路を押しつける加圧力は、鉤、クリップ、ばね、またはねじによっても、持続的に保証することができる。基板は上記のように弾性撓曲可能な材料から成り、これによって、加圧力が加えられた場合に各コンタクトエレメントの領域ないしは電気／電子部品との接点の領域で弾性撓曲されるので、電気／電子部品の各個別の対向コンタクトとの間で確実な電気的接続が保証される。というのも、製造公差および／または位置公差が補償されるからである。

本発明の１つの実施形態では、コンタクトエレメントまたは導体路構造体は、パターニングされた１つの金属箔から形成される。たとえば、コンタクトエレメント／導体路構造体を形成するために導電性の金属箔を基板上に設け、その後にエッチングによってパターニングする。択一的に導体路構造体を、打ち抜き、高温エンボス加工、または当業者に公知の別の切除形成手法によって形成することにより、導体路として使用可能な個々の相互に分離された導電性の面が得られる。腐食から保護するため、使用される箔は有利には貴金属表面を有するか、または、当業者に公知の化学的に不活性の別の表面を有する。

本発明の別の実施形態では、コンタクトエレメントまたは導体路構造体は有利には、基板表面に設けられた導電性の加圧層から形成される。その際には、たとえばスクリーン印刷法でカーボン導電性塗料または金属充填インクを基板表面に塗布し、導体路構造体は使用されるスクリーンの形状に起因して形成される。また、基板が所定の「３次元」形状を有すること、すなわち平面的に形成されないことも考えられる。たとえば基板を直角に形成することにより、基板表面に配置されたコンタクトエレメントが２つの平面に、相互に垂直に配置されるようにすることができる。

本発明の１つの実施形態では、電気的コンタクト装置はコンタクトマットとして形成される。このことは、コンタクト装置は基本的に容易に変形可能な可撓性のエレメントであることにより、コンタクト装置を使用できるのは１つの平面だけではないを意味する。たとえば、コンタクトすべき電気／電子部品のコンタクトが２つの異なる平面に存在し、これらはたとえば相互に垂直に配置されているかまたは傾斜して配置されている場合、コンタクトマットを相応に敷設するかないしは成形することにより、両平面において接触コンタクトが可能になるようにすることができる。その際にはこれらの異なる平面を隣接して配置することも、また相互に直接重ねて配置することもできる。コンタクト装置をコンタクトマットとしてフレキシブルに形成することにより、簡単に操作できることを除いて、製造公差および／または位置公差の補償に関する別の重要な利点も得られる。有利には基板は、エラストマ材料から形成されるか、またはエラストマ材料を含む。

本発明の１つの実施形態では、基板は少なくとも１つの封止部を形成する。材料が弾性撓曲可能であるから、基板が２つのケーシング部品間の封止部として作用するように該基板をケーシング内に配置することができる。こうするために有利なのは、基板が少なくとも１つの封止突起を有することである。この封止突起は有利にはケーシングの凹入部に係合する。このことによって、特に有効な封止が実現される。

本発明による電気／電子回路は有利には、上記のコンタクト装置によって相互に電気的に接続される少なくとも２つの電気／電子部品を有する。その際にはコンタクト装置の弾性撓曲可能な材料によって、上記のように、電気／電子部品の製造公差および／または位置公差を有利に補償することができ、また、これらの部品を収容する電子回路のケーシング部品の製造公差および／または位置公差を有利に補償することもできる。

本発明の１つの実施形態では、部品は基板の１つの面に配置され、上記のように１つの平面内で「左から右への」電気的接続部が形成される。

有利にはコンタクト装置は、電子回路の２つのケーシング部品間に挟み込まれることにより、該コンタクト装置に加圧力が及ぼされ、該加圧力が、該コンタクト装置のコンタクトエレメントを電気／電子部品の相応の対向コンタクトに押しつけ、また、該コンタクト装置ないしは該コンタクト装置の弾性撓曲可能な基板が封止手段としても使用されるようにする。

以下で、本発明を複数の図に基づいて詳細に説明する。

本発明のコンタクト装置の実施例を示す。 本発明のコンタクト装置を備えた電子回路の実施例を示す。

本発明の実施形態
図１は、本発明による電気的コンタクト装置１の実施例を示す平面図である。コンタクト装置１は実質的に方形の基板２を有し、該基板２の表面に複数のコンタクトエレメント３が配置されている。ここではコンタクト装置１は接触コンタクト装置４として形成され、コンタクトエレメント３は接触コンタクトとして作用する。基板２はこの実施例では弾性撓曲可能な材料から形成されることにより、加圧力がコンタクトエレメント３に、同図が示された紙面に対して垂直に及ぼされると、該コンタクトエレメント３は押し戻されるか、ないしは基板は弾性撓曲され、該コンタクトエレメントは基板２の材料に押し込まれるようにされている。このことによって、コンタクトすべき１つないしはすべての各電気／電子部品との間に、ないしは電気／電子部品のコンタクトすべき対向コンタクトとの間に、確実かつ持続的な電気的接続が実現されると同時に、製造公差および／または位置公差が補償される。

図１に示されたコンタクトエレメント３はそれぞれ短い導体路５を形成し、これらの導体路５は、１平面内に相互に隣接して配置された２つの電気／電子部品を電気的に接続するために使用され、２つの部品の各対向コンタクトエレメントがコンタクトエレメント３ないしは導体路５と接触コンタクトすることにより、これらの部品が相互に電気的に接続される。このような構成で、基板２の弾性撓曲可能な材料により、確実かつ持続的な電気的接続に必要なコンタクト圧力が保証される。コンタクトエレメント３はこの実施例では、簡単な形状の導体路構造体６を形成する。もちろん、複雑な電子回路のために、より複雑な導体路構造体も考えられる。

コンタクトエレメント３をたとえば金属箔から形成し、たとえば銅箔から形成して、エッチング工程、打ち抜き、高温エンボス加工、または当業者に公知の別の切除形成手法によってパターニングすることにより、導体路５を形成する個々のコンタクトエレメント３ないしは相互に分離された面が得られる。腐食から保護するため、金属箔は有利には貴金属表面を有するか、または、化学的に不活性である別の表面を有する。その際には、金属箔ないしはコンタクトエレメント３を基板表面に接着するか、またはコーティング工程によって基板表面に結合することができる。このことに対して択一的に、コンタクトエレメント３をスクリーン印刷法によって形成することができる。その際には、カーボン導電性塗料または金属充填インクを非導電性の基板２の表面に塗布する。基板２自体は有利には、導電性でないエラストマ材料から成る。図中のコンタクト装置１はさらに２つの切欠部７および８を有する。これらの切欠部７および８はたとえば、電気／電子部品またはケーシング部品を貫通案内するかまたは冷却用に使用される。また、切欠部７，８をセンタリング手段９として形成することにより、コンタクト装置１をケーシング内で方向づけないしはセンタリングするために機能するようにすることもできる。

このような有利なコンタクト装置１によって、複数の電気／電子部品との間に同時に電気的接続部を簡単に、確実かつ持続的に形成することができ、電気／電子部品の配置を空間的に格段にフレキシブルに実施できるようになることにより、電磁両立性（ＥＭＣ）においても有利になる。このような接触コンタクトにより、実装取り付け工程を有効に並列して実施できるようになり、製造公差および／または位置公差が有利に補償される。

図２は、ケーシング部品１１とケーシング蓋１２とを有する有利な電子回路１０の実施例を示す斜視図である。図２には、電子回路１０を斜め下から見たところが示されている。ケーシング部品１１とケーシング蓋１２との間に、図１に開示されたコンタクト装置１と、第１の電気／電子部品１３と、第２の電気／電子部品１４と、ケーシング部品１１から引き出された打抜き格子１５とが配置されている。ここでは部品１３および１４および打抜き格子１５は相応の対向コンタクトで、コンタクト装置１ないしは接触コンタクト装置４に接続されている。図中の実施例では、部品１３はＬＴＣＣ（Low-Temperature-Cofired-Ceramic＝低温同時焼成セラミックス）として形成され、部品１４はＤＢＣ部品（ダイレクトボンディングカッパー部品）として形成されている。有利にはケーシング部品１１とケーシング蓋１２とをねじ留めによって相互に結合し、該ケーシング部品１１とケーシング蓋１２とを相互に押しつけ合う。その際には、ケーシング蓋１２はコンタクト装置１のコンタクトエレメント３の領域に突起１６を有し、この突起１６はコンタクト装置１ないしは基板２を部品１３，１４とケーシング部品１１とに押しつけることにより、接触コンタクトが実現される。基板２がこのように弾性に形成されていることにより、各電気的接続部ごとに、確実かつ持続的な接触コンタクトを保証するコンタクト圧力が形成され、上記のように製造公差および／または位置公差が補償される。

電子回路１０の取付時にはまず、部品１３，１４と打抜き格子１５とをケーシング部品１１の収容部内に挿入する。ケーシング部品１１の収容部が適切に成形されることにより、部品１３，１４ないしは打抜き格子１５は十分な精度で空間的に固定される。次に、接触コンタクト装置４ないしはコンタクト装置１を載せる。たとえばセンタリング手段９によるこの接触コンタクト装置４ないしはコンタクト装置１の成形により、該コンタクト装置１ないしは接触コンタクト装置４は、部品１３，１４ないしは打抜き部品１５の確実な接触コンタクトのために適正な位置に配置される。最後にケーシング部品１２をコンタクト装置１ないしは接触コンタクト装置４に押しつける。このことによって、電気的な接触コンタクトに必要なコンタクト力が得られる。この必要な加圧力は、クリップ、鉤、ばね、またはねじ留めによって、既述のように持続的に維持することができる。

図１に示されているように、コンタクト装置１は縁部領域１７に、全周縁にわたって延在する封止突起１８を有する。封止突起１８はビード状に形成され、ケーシング部品１１とケーシング蓋１２とが組み立てられると、該ケーシング部品１１とケーシング蓋１２との間に挟み込まれ、封止部１９が形成される。このことに対して択一的または付加的に、ケーシング部品１１およびケーシング蓋それぞれが封止突起２０，２１を有し、該封止突起２０，２１間に基板２が挟み込まれるようにすることもできる。材料が弾性撓曲可能であることから、いずれの場合にも確実な封止部１９が実現される。

また、コンタクトエレメント３が異なる平面に、たとえば相互に平行に配置されるかまたは角度をつけて配置されるように、基板２を成形することもできる。

有利にはコンタクト装置１ないしは接触コンタクト装置４は、フレキシブルに変形可能なコンタクトマット２２として形成される。たとえば、基板の形状を予め整合する必要なく、部品１３，１４の平面に対して別の平面に平行または傾斜して設けられた電子回路１０の部品も、同じコンタクト装置によって簡単にコンタクトさせることができ、製造公差および／または位置公差が有利に補償され、取付けが容易になる。

Claims (14)

1. 非導電性の基板を有する、とりわけ電子回路用の電気的コンタクト装置であって、
   該基板の表面に少なくとも１つの導電性のコンタクトエレメントが配置されている電気的コンタクト装置において、
   接触コンタクト装置（４）として構成されており、
   コンタクト圧力を加えるために、前記基板（２）は弾性撓曲可能な材料から形成されているか、または弾性撓曲可能な材料を含むことを特徴とする、電気的コンタクト装置。
2. 前記コンタクトエレメント（３）は、前記基板（２）の平面内に電気的接続部が形成されるように形成されている、請求項１記載の電気的コンタクト装置。
3. 前記コンタクトエレメント（３）は導体路（５）として形成されている、請求項１または２記載の電気的コンタクト装置。
4. 前記基板（２）に前記コンタクトエレメント（３）は複数配置されており、導体路構造体（６）を構成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気的コンタクト装置。
5. 前記コンタクトエレメント（３）または前記導体路構造体（６）は、パターニングされた金属箔から形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気的コンタクト装置。
6. 前記コンタクトエレメント（３）または前記導体路構造体（６）は、前記基板（２）の表面に設けられた導電性の加圧層から形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気的コンタクト装置。
7. 前記コンタクト装置（１）はコンタクトマット（２２）として形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の電気的コンタクト装置。
8. 前記基板（２）はセンタリング手段（９）を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の電気的コンタクト装置。
9. 前記基板（２）はエラストマ材料から形成されているか、またはエラストマ材料を含む、請求項１から８までのいずれか１項記載の電気的コンタクト装置。
10. 前記基板（２）は少なくとも１つの封止部（１９）を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の電気的コンタクト装置。
11. 前記基板（２）は少なくとも１つの封止突起（１８）を有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電気的コンタクト装置。
12. 電気的に接続すべき少なくとも２つの電気／電子部品を備えた電気／電子回路において、
    請求項１から１１までのいずれか１項記載の電気的コンタクト装置（１）を有することを特徴とする、電気／電子回路。
13. 前記電気／電子部品（１３，１４）は前記電気的コンタクト装置（１）の１つの面に配置されている、請求項１２記載の電気／電子回路。
14. 前記電気的コンタクト装置（１）はケーシング部品（１１）とケーシング蓋（１２）との間に挟み込まれている、請求項１２または１３記載の電気／電子回路。

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