WO2011033059A1 - Verbindungsanordnung - Google Patents

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WO2011033059A1
WO2011033059A1 PCT/EP2010/063693 EP2010063693W WO2011033059A1 WO 2011033059 A1 WO2011033059 A1 WO 2011033059A1 EP 2010063693 W EP2010063693 W EP 2010063693W WO 2011033059 A1 WO2011033059 A1 WO 2011033059A1
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film
bore
clamping element
arrangement according
contact
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PCT/EP2010/063693
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Inventor
Werner Kallee
Original Assignee
Würth Elektronik Ics Gmbh & Co. Kg
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R12/50—Fixed connections
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    • H01R12/65—Fixed connections for flexible printed circuits, flat or ribbon cables or like structures characterised by the terminal
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    • H05K3/306—Lead-in-hole components, e.g. affixing or retention before soldering, spacing means
    • H05K3/308—Adaptations of leads

Definitions

  • connection arrangement The invention relates to the electrical and mechanical connection of a conductive foil using a plate element.
  • a method for connecting a film to a conductor track of a printed circuit board is known.
  • a contact pin is pressed through the film into a hole contacted by.
  • the connection between the film and the contact pin takes place on the underside of the head of the contact pin (JP 2001-332853 A1).
  • a contact element (DE 10228450 A1), which is pressed through an opening of a film into a plated-through hole.
  • the connection with the film takes place on the underside of laterally protruding contact tongues of the contact element resting on the upper side of the film.
  • the invention is based on the object to provide a way for electrical and mechanical connection of conductive films, which can be carried out easily, works safely and reliably and has a long life.
  • the invention proposes an arrangement with the features of claim 1.
  • the invention also proposes a method for producing such an arrangement. Continuing to fertilize the invention are the subject of dependent claims.
  • the film is thus connected by means of the clamping element with the plate member in such a way that the at least one contact pin pierces the film and presses the edges of the thereby produced or expanded in the film opening against the wall of the bore in which he sets himself.
  • the pressing of the clamping element is done until the investment of the plate member facing contact surface of the clamping element, so that the film areas around the hole then between the surface of the plate member and the contact surface of the clamping element are additionally mechanically fixed.
  • the plate element has a planar shape, so that the contact surface is flat. It has been found that in this way a very effective fixing of the film to a plate element with low contact resistance can be produced. This is especially true if after a further feature of the invention between the film and the contact pin a Kaltverschwei tion is carried out.
  • the foil can thus be formed continuously without an opening prior to the production of the arrangement. But it is also possible that the film is pre-perforated to facilitate penetration, for example in the form of a slot.
  • the plate element can be a printed circuit board, in which case preferably the bore is formed as a through-contacted bore, so that an electrical connection between the foil and conductor tracks of the printed circuit board can be produced. If it is a through-hole, it can according to the invention in a further development of the contact pin of the clamping element consist of a non-conductive material, since the task of the pin yes in this case is to make contact between the metallic wall of the hole and into the hole into drawn areas of the film.
  • the contact pins consist of a conductive material.
  • the entire clamping element consists of conductive material. It is particularly useful if the clamping element is made in one piece.
  • the clamping element is designed as a contact elements, so the possibility up, to be connected in turn with a continuing line.
  • This can also be a screw connection, for example.
  • an electrical and mechanical connection between the conductive foil and the contact element can be produced.
  • it is also conceivable to use such a type of connection if the bore itself is not plated through.
  • the bore is then used only for the mechanical fixing of the contact element designed as a clamping element and the film, at the same time then the electrical connection between the film and the contact element is made.
  • the contact pins all possible forms known in the prior art come into question, which can be sufficiently firmly pressed into the bore of a plate member.
  • Preferred is a contact pin with a polygonal, in particular square cross-section, in which the edges dig into the metallic layer of the wall of the hole.
  • the contact pin can have a tip, in particular a pyramid-shaped tip.
  • a larger number of holes and contact pins defined therein may be used to connect a conductive foil.
  • a plurality of bores and thus also contact pins can be arranged in a row or else in several rows lying next to one another.
  • the use of a clamping element with a plurality of contact pins is preferred.
  • the alignment of the pins against the holes designed much easier.
  • the contact pins are arranged in several rows, preferably in length and width, the same number of contact pins is present.
  • the film is folded to reinforce, so that it is arranged in multiple layers in the region in which the connection takes place. It is also conceivable that the film surrounds a printed circuit board element or even is wound around a printed circuit board element.
  • the printed circuit board to which the film is connected further electrical and / or electronic components, with which the film is then connected by the conductor tracks of the circuit board.
  • FIG 1 shows schematically the parts proposed by the invention
  • Figure 2 is a plan view of a plate member of Figure 1;
  • Figure 3 simplifies the representation of the items in a connected state
  • FIG. 4 shows an enlarged section through a bore of the plate element
  • FIG. 5 shows a side view of a modified one compared to FIG.
  • FIG. 6 shows the view of a clamping element from below;
  • Figure 7 is a representation corresponding to Figure 1 another
  • Figure 8 is a plan view of a printed circuit board;
  • Figure 9 shows a modified arrangement of the film;
  • Figure 10 is a modified from Figure 9 embodiment
  • Figure 1 1 a further modified embodiment.
  • FIG. 1 shows details of an arrangement according to the invention prior to assembly.
  • a circuit board 1 with a flat top 2 is provided with a plurality of holes 3.
  • the bores are through-plated, that is, they have a metallic wall lining 4. This passes from the top 2 of the circuit board 1 through the circuit board.
  • an electronic component 5 is mounted in SMT on the top 2 of the circuit board 1.
  • a metallic foil 6 is to be connected electrically and mechanically.
  • Such films may be made of copper or aluminum and have a thickness of 0.10 to 0.40 mm.
  • the film 6 is still shown in Figure 1 in unconnected state. It is positioned to cover the holes 3 being contacted. The film 6 has no holes.
  • the clamping element 7 has a plate 8, the underside 9 is flat and has a plurality of contact pins 10.
  • the underside 9 corresponds in shape to the shape of the upper side 2 of the printed circuit board 1. Since the printed circuit board 1 is also flat, the underside 9 of the plate 8 of the clamping element 7 is also flat.
  • the protruding from the bottom 9 of the plate 8 pins 10 have all the same length and shape. Their arrangement corresponds to the arrangement of the through holes 3.
  • the cross section of the contact pins 10 is dimensi- oniert that they can be fixed in the through-hole 3 by cutting into the wall by clamping.
  • the free ends of the contact pins have a tip 1 1.
  • the clamping element 7 is positioned so that each contact pin 10 is axially aligned with respect to a through hole 3 associated therewith. Then the clamping element is placed on the film 6 and pressed so that the contact pins 10 pierce the film 6 and are pressed into the plated-through holes 3. The edges of the film 6 lie against the metallic lining 4 of the holes 3. This is shown in simplified form in Figure 3.
  • the film 6 is fixed in certain areas between the contact pins 10 of the clamping element 7 and the metallic lining 4 of the holes 3. In addition, the film 6 is fixed in the area outside the holes 3 between the top 2 of the circuit board 1 and the bottom 9 of the clamping element 7.
  • the circuit board 1 shows a plan view of a part of the circuit board 1. It can be seen here that the holes 3 are arranged in three rows of three holes. Accordingly, the associated clamping element 7 also has nine contact pins 10, which are arranged in three rows of three contact pins 10.
  • FIG. 4 shows, in an enlarged detail, the manner in which the film 6 is fixed.
  • the bore 3 has, as already mentioned, a metallic lining 4. Due to the piercing, the foil 6 is bent into the bore 3 with the aid of the contact pin 10. It lies there between the contact pin and the metallic lining 4. In this direction, it is acted upon by the pressed-in contact pin 10.
  • the contact pin 10 is pressed in, the underside 9 of the plate 8 of the clamping element 7 rests on the foil 6.
  • the film 6 is thus clamped between the surface 2 of the circuit board 1 and the clamping element 7.
  • the representation of Figure 1 to Figure 4 shows a way, such as a film 6 is mechanically and conductively connected to the circuit board 1. If the clamping element 7 consists of metal, which is preferred by the invention, of course, a conductive connection between the film 6 and the clamping element 7 takes place.
  • FIG. 1 serves as a clamping element, a contact element 17 which is constructed in the same direction as the circuit board 1 as the clamping element 7 of the embodiment of Figure 1 to Figure 4. It therefore also has a contact surface 9, protrude from the plurality of pins 10, each one Have tip 1 1.
  • the contact element 17 has a body 18, in the upper side 19 of which a threaded bore 20 is introduced. In this case, a further cable can be screwed on using a cable lug.
  • FIG. 6 shows a view of the contact element 17 of FIG. 5 from below.
  • a view of the clamping member 7 of Figure 1 from below would look the same.
  • the edges 13 of the contact pins 10 therefore intersect in the walls of the holes 3 a.
  • the tip 1 1 of the contact pins 10 is pyramid-shaped, so that the oblique edges 14 of the Pyramidenspit- ze can assist in the penetration of the film 6.
  • the simplified section of Figure 7 shows an embodiment in which the holes 3 of the circuit board 1 are not plated through.
  • the upper ends of the holes 3 are funnel-shaped in the illustrated embodiment to form a feed zone 21st This facilitates the penetration and pressing in of the contact pins 10 of the clamping element 7.
  • the clamping element 7 has a projection 22 with an external thread 23 on the upper side of the plate element 8 remote from the contact pins 10.
  • the projection 22 serves in the example shown To bring power into the film 6.
  • the metallic foil 6 is placed on the printed circuit board 1.
  • the clamping element 7 is aligned with respect to the bores 3.
  • the contact pins 10 are pressed through the film 6 into the holes 3.
  • the film 6 is thereby torn open by the tips of the contact pins 10 and partially retracted by the contact pins 10 in the respective bore 3 with.
  • the film 6 is clamped between the contact pin 10 and the bore wall. This forms a gas-tight connection in the form of a cold weld.
  • the cold welding is formed in that the contact pins 10 are dimensioned relative to the diameter of the bore 3 such that a sufficient contact force between the contact pins 10, the film 6 and the wall of the bore 3 is formed.
  • the holes are not plated through. This type of arrangement serves to transfer electrical power from the clamping element 7 to the film. In this case, a current transition takes place not only between the contact pins 10 and the film, but also between the underside of the plate member and the film.
  • the film 6 is normally without a hole throughout. However, it is also conceivable that the film has a perforation to facilitate penetration, for example in the form of a slot or a cross slot, that is to say without an actual hole.
  • the arrangement can also serve to establish a connection between the film 6 and printed conductors 24 arranged on the upper side 2 of the printed circuit board 1.
  • a clamping element can be used as in Figure 7. In the two left rows of holes 3, only a contact between the film and the clamping element and a mechanical attachment to the circuit board, and then takes place in the holes of the tracks 24 AnAuthtechnik between the film, the clamping element 7 and the conductor tracks 24th
  • FIG. 9 shows a possibility of increasing the mechanical stability of the edge of the film 6 in the region in which the connection is to take place with the aid of the clamping element 7, by folding the film over.
  • the slide 6 so three layers.
  • FIG. 10 in which the film 6 is shown only as a dash, shows another possibility.
  • the film 6 is wound around a printed circuit board element 25.
  • this printed circuit board element 25 is placed on another printed circuit board element 26.
  • a clamping element 7 which is passed through two printed circuit board elements 25, 26, also a compound of the film 6 with the two PCB elements 25, 26 take place.
  • the pressing in of the clamping element 7 in FIG. 10 preferably takes place from above, that is to say through the printed circuit board element 25 wrapped with the film 6.
  • the bores 3 are not shown in FIGS. 9-11.
  • FIG. 11 shows a further possibility of how the arrangement according to the invention can be constructed.
  • the edge region of the film 6 is folded in a similar manner, as shown in Figure 9.
  • a printed circuit board member 27 is used which is folded so as to enclose the edge portion of the film between its two parallel legs.
  • the connection of the circuit board 27 with the film 6 can be done by a clamping element 7, which is pressed by the one outer side of the one leg in over matching holes of the two legs. It is also possible to press in clamping elements from both outer sides of both legs.
  • the inventive arrangement has been explained in several examples. It makes sense to have a large number of contact pins and bores.
  • the current carrying capacity of the connection is influenced on the one hand by the diameter of the pins and thus by the surface in contact with the foil, and of course by the number of pins.
  • the connection can be dimensioned so that, depending on the requirement for each pin a certain proportion of current is transmitted and the current carrying capacity is determined by the total number of pins of the compound.
  • the advantage of the arrangement lies in the high and adaptable to the requirements current carrying capacity.
  • the type of connection creates a very low-impedance connection. It comes only to low losses at the power transmission point and thus not to a large heat. Since the compound is gas-tight, it is also resistant to corrosion.

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Abstract

Zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer leitenden Folie und einem Plattenelement mit mindestens einer Bohrung wird vorgeschlagen, die Verbindung in der Weise zu gestalten, dass die nicht gelochte Folie mithilfe von Kontaktstiften in Bohrungen des Plattenelements eingetrieben wird. Die Kontaktstifte legen die umgebogenen Teile der Folie an die Wand der Bohrung an und verklemmen sich in der Bohrung. Die Einpresstiefe der Kontaktstifte wird dadurch begrenzt, dass das Klemmelement, aus dem sie hervortreten, an der Oberseite des Plattenelements zur Anlage kommt. Dadurch werden auch Bereiche der Folie zwischen der Oberseite der Platte und dem Klemmelement direkt verklemmt.

Description

Beschreibung
Verbindungsanordnung Die Erfindung betrifft die elektrische und mechanische Verbindung einer leitenden Folie unter Verwendung eines Plattenelements.
Es ist bekannt, dass die Funktion von Batterien mithilfe von elektronischen und/oder elektrischen Bauteilen überwacht wird. Dabei geht es nicht nur um die Überwachung der Spannung der Batterie, sondern auch um die Überwachung des Ladezustands und ähnliche Parameter, beispielsweise Temperaturen. Hierzu werden Schaltungen verwendet, die auf Leiterplatten angeordnet und in diesen verwirklicht sind. Zur elektrischen Verbindung zwischen den Batterien und den Leiterplatten können metallische Folien verwendet werden, die aus der Batterie herausführen.
Ähnliche Probleme bestehen überall dort, wo aus Spannungsquellen elektrische Leiter in Form von dünnen Metallfolien herausführen, die mit weiterführenden Elementen verbunden werden sollen.
Es ist bereits eine Anordnung zum Kontaktieren eines Flachfolienleiters einer Folie bekannt, bei der ein Kontakt zwischen einem Kontaktstift und der Flachfolie in einer Öffnung hergestellt werden soll. Dabei hat der Kontaktstift eine umlaufende scharfe Kante, um eine Isolierung der Flachfolie abzuschaben (DE 19946130 A1 ).
Weiterhin ist ein Verfahren zum Verbinden einer Folie mit einer Leiterbahn einer Leiterplatte bekannt. Dabei wird ein Kontaktstift durch die Folie hindurch in eine durch kontaktierte Bohrung eingepresst. Die Verbin- dung zwischen der Folie und dem Kontaktstift geschieht an der Unterseite des Kopfs des Kontaktstifts (JP 2001 -332853 A1 ). Ebenfalls bekannt ist ein Kontaktelement (DE 10228450 A1 ), das durch eine Öffnung einer Folie hindurch in eine durchkontaktierte Bohrung ein- gepresst wird. Die Verbindung mit der Folie geschieht an der Unterseite seitlich abstehender auf der Oberseite der Folie aufliegender Kontakt- zungen des Kontaktelements.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zur elektrischen und mechanischen Verbindung von leitenden Folien zu schaffen, die sich leicht durchführen lässt, sicher und zuverlässig arbeitet und eine lange Lebensdauer aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Die Erfindung schlägt ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Anordnung vor. Weiterbil- düngen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Folie wird also mithilfe des Klemmelements mit dem Plattenelement in der Weise verbunden, dass der mindestens eine Kontaktstift die Folie durchstößt und die Ränder der dadurch in der Folie hergestellten oder erweiterten Öffnung gegen die Wand der Bohrung presst, in der er sich selbst festlegt. Das Einpressen des Klemmelements geschieht bis zur Anlage der dem Plattenelement zugewendeten Anlagefläche des Klemmelements, so dass die Folienbereiche ringsum die Bohrung dann zwischen der Oberfläche des Plattenelements und der Anlagefläche des Klemmelements zusätzlich mechanisch festgelegt sind.
Normalerweise weist das Plattenelement eine ebene Form auf, so dass auch die Anlagefläche eben ausgebildet ist. Es hat sich herausgestellt, dass auf diese Weise eine sehr gut wirksame Festlegung der Folie an einem Plattenelement mit geringen Übergangswiderständen herstellbar ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zwischen der Folie und dem Kontaktstift eine Kaltverschwei ßung durchgeführt ist.
Die Folie kann vor der Herstellung der Anordnung durchgehend also oh- ne eine Öffnung ausgebildet sein. Es ist aber ebenfalls möglich, dass die Folie zur Erleichterung des Eindringens vorgelocht ist, beispielsweise in Form eines Schlitzes.
Bei dem Plattenelement kann es sich in Weiterbildung um eine Leiter- platte handeln, wobei dann vorzugsweise die Bohrung als durchkontak- tierte Bohrung ausgebildet ist, so dass eine elektrische Verbindung zwischen der Folie und Leiterbahnen der Leiterplatte hergestellt werden kann. Wenn es sich um eine durchkontaktierte Bohrung handelt, so kann erfindungsgemäß in Weiterbildung der Kontaktstift des Klemmelements aus einem nicht leitenden Material bestehen, da die Aufgabe des Kontaktstifts ja in diesem Fall darin besteht, einen Kontakt zwischen der metallischen Wandung der Bohrung und den in die Bohrung hinein gezoge- nen Bereichen der Folie herzustellen.
Selbstverständlich ist es auch möglich, zur Verbesserung der Kontaktie- rung ein Klemmelement zu verwenden, dessen Kontaktstifte aus einem leitenden Material bestehen. Vorzugsweise besteht das gesamte Klemmelement aus leitendem Material. Besonders sinnvoll ist es, wenn das Klemmelement einstückig hergestellt ist.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Klemmelement als Kontaktelemente ausgebildet ist, also die Möglichkeit auf- weist, seinerseits mit einer weiterführenden Leitung verbunden zu werden. Dies kann beispielsweise auch ein Schraubanschluss sein. Auf diese Weise lässt sich eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen der leitenden Folie und dem Kontaktelement herstellen. In diesem Fall ist es auch denkbar, eine solche Art der Verbindung zu verwenden, wenn die Bohrung selbst nicht durchkontaktiert ist. Hier dient die Bohrung dann nur zur mechanischen Festlegung des als Kontaktelement ausgebildeten Klemmelements und der Folie, wobei gleichzeitig dann die elektrische Verbindung zwischen der Folie und dem Kontaktelement hergestellt wird.
Für die Kontaktstifte kommen alle möglichen im Stand der Technik bekannten Formen infrage, die sich ausreichend fest in die Bohrung eines Plattenelements einpressen lassen. Bevorzugt ist ein Kontaktstift mit einem mehreckigen, insbesondere quadratischem Querschnitt, bei dem die Kanten sich in die metallische Schicht der Wand der Bohrung eingraben. Um die Folie korrekt durchstoßen zu können, kann erfindungsgemäß in Weiterbildung der Kontaktstift eine Spitze aufweisen, insbesondere eine pyramidenförmige Spitze. Je nach den Anforderungen an die Festigkeit und die Stromtragfähigkeit kann zur Verbindung einer leitenden Folie auch eine größere Zahl von Bohrungen und darin festgelegten Kontakt- stiften verwendet werden. Beispielsweise können mehrere Bohrungen und damit auch Kontaktstifte in einer Reihe oder auch in mehreren nebeneinander liegenden Reihen angeordnet sein.
Bei der Verwendung mehrerer Bohrungen und mehrerer Kontaktstifte ist es zwar denkbar, auch mehrere Klemmelemente zu verwenden, jedoch ist die Verwendung eines Klemmelements mit mehreren Kontaktstiften bevorzugt. Hier gestaltet sich die Ausrichtung der Kontaktstifte gegenüber den Bohrungen wesentlich einfacher. Erfindungsgemäß kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass die Kontaktstifte in mehreren Reihen angeordnet sind, wobei vorzugsweise in Länge und Breite die gleiche Anzahl von Kontaktstiften vorhanden ist. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Folie zur Verstärkung gefaltet ist, so dass sie in dem Bereich, in dem die Verbindung erfolgt, mehrlagig angeordnet ist. Es ist auch denkbar, dass die Folie ein Leiterplattenelement umgibt oder sogar um ein Leiterplattenelement herumgewickelt ist.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatte, mit der die Folie verbunden wird, weitere elektrische und/oder elektronische Bauteile aufweist, mit denen die Folie dann durch die Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden ist.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
Figur 1 schematisch die Teile der von der Erfindung vorgeschlagenen
Anordnung;
Figur 2 eine Draufsicht auf ein Plattenelement aus Figur 1 ;
Figur 3 vereinfacht die Darstellung der Einzelteile in verbundenem Zustand;
Figur 4 einen vergrößerten Schnitt durch eine Bohrung des Platten- elements;
Figur 5 eine Seitenansicht eines gegenüber der Figur 1 abgeänderten
Klemmelements;
Figur 6 die Ansicht eines Klemmelements von unten; Figur 7 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung einer weiteren
Ausführungsform;
Figur 8 die Draufsicht auf eine Leiterplatte; Figur 9 eine abgeänderte Anordnung der Folie;
Figur 10 eine gegenüber Figur 9 abgeänderte Ausführungsform;
Figur 1 1 eine nochmals abgeänderte Ausführungsform.
Die Figur 1 zeigt Einzelheiten einer Anordnung nach der Erfindung vor deren Zusammenbau. Eine Leiterplatte 1 mit einer ebenen Oberseite 2 ist mit mehreren Bohrungen 3 versehen. Die Bohrungen sind durchkon- taktiert, das heißt, sie haben eine metallische Wand Auskleidung 4. Diese geht von der Oberseite 2 der Leiterplatte 1 durch die Leiterplatte hindurch. Um darzustellen, das die Leiterplatte noch weitere Funktionen aufweist, ist auf der Oberseite 2 der Leiterplatte 1 ein elektronisches Bauteil 5 in SMT angebracht.
Mit Leiterbahnen der Leiterplatte 1 soll eine metallische Folie 6 elektrisch und mechanisch verbunden werden. Solche Folien können aus Kupfer oder Aluminium bestehen und eine Dicke von 0,10 bis 0,40 mm aufweisen. Die Folie 6 ist in Figur 1 noch in unverbundenen Zustand dargestellt. Sie wird so positioniert, dass sie die durch kontaktierten Bohrungen 3 abdeckt. Die Folie 6 weist keine Löcher auf.
Zu der von der Erfindung vorgeschlagenen Anordnung gehört weiterhin ein Klemmelement 7, das in Figur 1 schematisch dargestellt ist. Das Klemmelement 7 weist eine Platte 8 auf, deren Unterseite 9 eben ausgebildet ist und mehrere Kontaktstifte 10 aufweist. Die Unterseite 9 entspricht in ihrer Form der Form der Oberseite 2 der Leiterplatte 1. Da auch die Leiterplatte 1 eben ausgebildet ist, ist auch die Unterseite 9 der Platte 8 des Klemmelements 7 eben ausgebildet. Die von der Unterseite 9 der Platte 8 abragenden Kontaktstifte 10 haben alle die gleiche Länge und Form. Ihre Anordnung entspricht der Anordnung der durchkontak- tierten Bohrungen 3. Der Querschnitt der Kontaktstifte 10 ist so dimensi- oniert, dass sie in den durchkontaktierten Bohrungen 3 durch Einschneiden in die Wand klemmend festgelegt werden können. Die freien Enden der Kontaktstifte weisen eine Spitze 1 1 auf. Das Klemmelement 7 wird so positioniert, dass jeder Kontaktstift 10 gegenüber einer ihm zugeordneten durchkontaktierten Bohrung 3 axial ausgerichtet ist. Dann wird das Klemmelement auf die Folie 6 aufgesetzt und angedrückt, so dass die Kontaktstifte 10 die Folie 6 durchstoßen und in den durchkontaktierten Bohrungen 3 eingepresst werden. Dabei legen sich die Ränder der Folie 6 gegen die metallische Auskleidung 4 der Bohrungen 3. Dies ist in Figur 3 vereinfacht dargestellt. Die Folie 6 ist in bestimmten Bereichen zwischen den Kontaktstiften 10 des Klemmelements 7 und der metallischen Auskleidung 4 der Bohrungen 3 festgelegt. Außerdem ist die Folie 6 in dem Bereich außerhalb der Bohrungen 3 zwischen der Oberseite 2 der Leiterplatte 1 und der Unterseite 9 des Klemmelements 7 festgelegt.
Die Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil der Leiterplatte 1. Es ist hier zu sehen, dass die Bohrungen 3 in drei Reihen von jeweils drei Bohrungen angeordnet sind. Dementsprechend weist das zugehörige Klemmelement 7 ebenfalls neun Kontaktstifte 10 auf, die in drei Reihen von jeweils drei Kontaktstifte 10 angeordnet sind.
Die Figur 4 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt die Art, wie die Folie 6 festgelegt ist. Die Bohrung 3 weist, wie bereits erwähnt, eine metallische Auskleidung 4 auf. Die Folie 6 ist aufgrund des Durchstoßens mit- hilfe des Kontaktstifts 10 in die Bohrung 3 hinein umgebogen. Sie liegt dort zwischen dem Kontaktstift und der metallischen Auskleidung 4. In diese Richtung wird sie von dem eingepressten Kontaktstift 10 beauf- schlagt. Bei dem Einpressen des Kontaktstifts 10 liegt auch die Unterseite 9 der Platte 8 des Klemmelements 7 auf der Folie 6 auf. Die Folie 6 wird also auch zwischen der Oberfläche 2 der Leiterplatte 1 und dem Klemmelement 7 eingespannt. Die Darstellung der Figur 1 bis Figur 4 zeigt eine Möglichkeit, wie eine Folie 6 mechanisch und leitend mit der Leiterplatte 1 verbunden wird. Wenn das Klemmelement 7 aus Metall besteht, was von der Erfindung bevorzugt wird, findet natürlich auch eine leitende Verbindung zwischen der Folie 6 und dem Klemmelement 7 statt.
Diese leitende Verbindung zwischen der Folie 6 und dem Klemmelement 7 lässt sich auch in der Weise ausnutzen, wie dies die Figur 5 zeigt. Hier dient als Klemmelement ein Kontaktelement 17, das in Richtung auf die Leiterplatte 1 genauso aufgebaut ist wie das Klemmelement 7 der Ausführungsform nach Figur 1 bis Figur 4. Es weist also ebenfalls eine Anlagefläche 9 auf, aus der mehrere Kontaktstifte 10 herausragen, die jeweils eine Spitze 1 1 aufweisen. Statt einer Platte weist das Kon- taktelement 17 einen Korpus 18 auf, in dessen Oberseite 19 eine Gewindebohrung 20 eingebracht ist. Hier lässt sich also mithilfe eines Kabelschuhs eine weiterführende Leitung anschrauben.
Eine weitere Möglichkeit, die zeichnerisch nicht dargestellt ist, besteht darin, dass eine leitende Verbindung zwischen der Folie 6 und einem Kontaktelement 17 auch dann hergestellt werden kann, wenn eine leitende Verbindung zwischen der Folie 6 und einer Leiterplatte nicht gewünscht oder nicht erforderlich ist. Die Festlegung der Folie 6 mithilfe von Kontaktstiften 10 in Bohrungen eines Plattenelements kann in der gleichen Weise geschehen, wenn die Bohrungen keine metallische Auskleidung aufweisen. In diesem Fall kann auch ein Plattenelement verwendet werden, das insgesamt aus Isoliermaterial besteht, beispielsweise Kunststoff. Die Figur 6 zeigt eine Ansicht des Kontaktelements 17 der Figur 5 von unten. Eine Ansicht des Klemmelements 7 aus Figur 1 von unten würde genauso aussehen. An der der Leiterplatte 1 zugewandten Unterseite 9 sind der Zahl, Größe und Anordnung der Bohrungen 3 entsprechend neun Kontaktstifte 10 angeordnet, die im Querschnitt quadratische sind. Die Kanten 13 der Kontaktstifte 10 schneiden sich daher in die Wände der Bohrungen 3 ein. Die Spitze 1 1 der Kontaktstifte 10 ist pyramidenförmig ausgebildet, so dass die schrägen Kanten 14 der Pyramidenspit- ze bei dem Durchstoßen der Folie 6 mithelfen können.
Während bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform die Bohrungen 3 durchkontaktiert sind, zeigt der vereinfachte Schnitt der Figur 7 eine Ausführungsform, bei der die Bohrungen 3 der Leiterplatte 1 nicht durchkontaktiert sind. Die oberen Enden der Bohrungen 3 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel trichterförmig erweitert zur Bildung einer Einzugszone 21 . Dies erleichtert das Eindringen und Einpressen der Kontaktstifte 10 des Klemmelements 7. Das Klemmelement 7 hat bei der dargestellten Ausführungsform auf der den Kontaktstiften 10 abgewand- ten Oberseite des Plattenelements 8 einen Ansatz 22 mit einem Außengewinde 23. Der Ansatz 22 dient in dem dargestellten Beispiel dazu, Leistung in die Folie 6 einzubringen.
Die metallische Folie 6 wird auf die Leiterplatte 1 aufgelegt. Das Klemm- element 7 wird gegenüber den Bohrungen 3 ausgerichtet. Dann werden die Kontaktstifte 10 durch die Folie 6 hindurch in die Bohrungen 3 ein- gepresst. Die Folie 6 wird dabei von den Spitzen der Kontaktstifte 10 aufgerissen und durch die Kontaktstifte 10 teilweise in die jeweilige Bohrung 3 mit eingezogen. Dabei wird die Folie 6 zwischen dem Kontaktstift 10 und der Bohrungswand verklemmt. Dabei bildet sich eine gasdichte Verbindung in Form einer Kaltverschweißung.
Die Kaltverschweißung bildet sich dadurch, dass die Kontaktstifte 10 gegenüber dem Durchmesser der Bohrung 3 derart dimensioniert sind, dass eine ausreichende Kontaktkraft zwischen den Kontaktstiften 10, der Folie 6 und der Wand der Bohrung 3 entsteht. Bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform sind die Bohrungen nicht durchkontaktiert. Diese Art der Anordnung dient der Übertragung von elektrischer Leistung von dem Klemmelement 7 auf die Folie. Dabei findet ein Stromübergang nicht nur zwischen den Kontaktstiften 10 und der Folie, sondern auch zwischen der Unterseite des Plattenelements und der Folie statt.
Die Folie 6 ist im Normalfall durchgehend ohne Loch. Es ist aber auch denkbar, dass die Folie zur Erleichterung des Eindringens eine Perfora- tion aufweist, beispielsweise in Form eines Schlitzes oder eines Kreuzschlitzes, also ohne eigentliches Loch.
Die Anordnung kann auch dazu dienen, eine Verbindung zwischen der Folie 6 und auf der Oberseite 2 der Leiterplatte 1 angeordneten Leiter- bahnen 24 herzustellen. Dies ist vereinfacht in Figur 8 dargestellt. Dabei kann ein Klemmelement wie in Figur 7 verwendet werden. In den beiden linken Reihen von Bohrungen 3 erfolgt nur eine Kontaktierung zwischen der Folie und dem Klemmelement und eine mechanische Festlegung an der Leiterplatte, und in den Bohrungen der Leiterbahnen 24 erfolgt dann die Ankontaktierung zwischen der Folie, dem Klemmelement 7 und den Leiterbahnen 24.
Die Figur 9 zeigt eine Möglichkeit, wie zur Vergrößerung einer mechanischen Stabilität der Rand der Folie 6 in dem Bereich, in dem die Verbin- dung mithilfe des Klemmelements 7 erfolgen soll, durch Umfalten der Folie verstärkt werden kann. Hier ist die Folie 6 also dreilagig.
Die Figur 10, bei der die Folie 6 nur als Strich dargestellt ist, zeigt eine weitere Möglichkeit. Die Folie 6 ist um ein Leiterplattenelement 25 her- um gewickelt. Dann ist dieses Leiterplattenelement 25 auf ein weiteres Leiterplattenelement 26 aufgelegt. Nun kann mithilfe eines Klemmelements 7, das durch zwei Leiterplattenelemente 25, 26 hindurchgeführt wird, ebenfalls eine Verbindung der Folie 6 mit den beiden Leiterplatten- elementen 25, 26 erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Einpressen des Klemmelements 7 in Figur 10 von oben, also durch das mit der Folie 6 umwickelte Leiterplattenelement 25. Aus Gründen der Vereinfachung sind in den Figuren 9 - 1 1 die Bohrungen 3 nicht dargestellt.
Die Figur 1 1 , auf die jetzt Bezug genommen wird, zeigt eine weitere Möglichkeit, wie die Anordnung nach der Erfindung aufgebaut sein kann. Hier ist der Randbereich der Folie 6 in ähnlicher Weise gefaltet, wie in Figur 9 dargestellt. Nun wird ein Leiterplattenelement 27 verwendet, das zusammengefaltet ist, so dass es den Randbereich der Folie zwischen seinen beiden parallelen Schenkeln einschließt. Nun kann die Verbindung der Leiterplatte 27 mit der Folie 6 durch ein Klemmelement 7 geschehen, das von der einen Außenseite des einen Schenkels in über übereinstimmende Bohrungen der beiden Schenkel eingepresst wird. Es ist auch möglich, Klemmelemente von beiden Außenseiten beider Schenkel einzupressen.
Die erfindungsgemäße Anordnung wurde an mehreren Beispielen erläutert. Sinnvollerweise gibt es eine Vielzahl von Kontaktstiften und Boh- rungen. Die Stromtragfähigkeit der Verbindung wird einerseits durch den Durchmesser der Stifte und damit durch die in Kontakt mit der Folie stehende Oberfläche beeinflusst, sowie natürlich durch die Zahl der Stifte. Die Verbindung kann so dimensioniert werden, dass je nach Erfordernis für jeden Kontaktstift ein bestimmter Stromanteil übertragen wird und die Stromtragfähigkeit insgesamt durch die Anzahl der Stifte der Verbindung bestimmt wird.
Der Vorteil der Anordnung liegt in der hohen und an die Anforderungen anpassbaren Stromtragfähigkeit. Durch die Art der Verbindung entsteht eine sehr niederohmige Verbindung. Es kommt nur zu geringen Verlusten an der Stromübertragungsstelle und damit auch nicht zu einer großen Wärmeentwicklung. Da die Verbindung gasdicht ist, ist sie auch korrosionsbeständig.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur elektrischen und mechanischen Verbindung einer leitenden Folie (6), mit
1.1 einem Plattenelement mit mindestens einer Bohrung (3),
1.2 einer auf dem Plattenelement aufgelegten leitenden Folie (6), sowie mit
1.3 einem Klemmelement (7), das
1.4 eine der Form der Oberfläche (2) des Plattenelements entsprechende Anlagefläche (9) und
1.5 mindestens einen gegenüber der Anlagefläche (9) vorstehenden Kontaktstift (10) aufweist, der
1.6 durch die Folie (6) hindurch in die Bohrung (3) eingepresst ist, wobei
1.7 Bereiche der Folie (6) zwischen der Wand der Bohrung (3) und dem in die Bohrung (3) eingepressten Kontaktstiften (10) und
1.8 andere Bereiche der Folie (6) zwischen der Anlagefläche (9) des Klemmelements (7) und der Oberfläche (2) des Plattenelements festgelegt sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , bei der der in die Bohrung (3) eingreifende Bereich der Folie (6) mit dem Kontaktstift (10) gasdicht kaltverschweißt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Folie (6) von dem Kontaktstift (10) durchstoßen ist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Plattenelement eine Leiterplatte (1 ) ist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Bohrung (3) als durchkontaktierte Bohrung ausgebildet ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Klemmelement (7) aus nicht leitendem Material besteht.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das
Klemmelement (7) aus leitendem Material besteht und insbesondere als Kontaktelement (17) ausgebildet ist.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der mindestens ein Kontaktstift (10) des Klemmelements (7) einen mehreckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt aufweist.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Kontaktstift (10) des Klemmelements (7) eine zum Durchstoßen der Folie (6) geeignete Spitze (1 1 ) aufweist.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mehreren in einer Reihe angeordneten Kontaktstiften (10) an der Anlagefläche (9) des Klemmelements (7) zum Einpressen in entsprechend angeordnete Bohrungen (3).
1 1. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mehreren Reihen von Kontaktstiften (10).
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 1 1 , bei der die Leiterplatte (1 ) weitere elektrische und/oder elektronische Bauteile (5) aufweist.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Klemmelement (7) aus Blech hergestellt ist.
14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Folie (6) in dem Bereich der Bohrung (3) mehrlagig angeordnet ist.
15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur An- bindung eines Kondensators.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Anbindung einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Anbindung einer Solarzelle bzw. eines Solarmoduls.
18. Verfahren zur elektrischen und mechanischen Verbindung einer leitenden Folie (6), bei dem
ein Plattenelement mit mindestens einer Bohrung (3) versehen wird,
eine leitende Folie (6) auf das Plattenelement die Bohrung (3) überdeckend aufgelegt wird,
ein mindestens einen Kontaktstift (10) aufweisendes Klemmelement (7) derart ausgerichtet wird, dass der Kontaktstift (10) mit der Bohrung (3) fluchtet,
der Kontaktstift (10) durch die Folie (6) hindurch in die Bohrung (3) eingepresst und
die Folie (6) zwischen dem Kontaktstift (10) und der Wand der Bohrung (3) und
zwischen der Oberfläche (2) des Plattenelements und dem Klemmelement (7) festgelegt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der zwischen der Wand der Bohrung (3) und dem Kontaktstift (10) liegende Bereich der Folie (6) mit dem Kontaktstift gasdicht kaltverschweißt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem die Bohrung (3) durchkontaktiert und die Folie (6) mit der metallischen Wand der Bohrung (3) leitend verbunden wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, bei dem ein Klemmelement (7) aus leitendem Material verwendet und die Folie (6) leitend mit dem Klemmelement (7) verbunden wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , bei dem mit dem Klemmelement (17) eine weiterführende Leitung verbunden wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, bei dem das Plattenelement mit mehreren Bohrungen (3) versehen und ein eine der Zahl der Bohrungen (3) entsprechende Zahl von Kontaktstiften (10) aufweisendes Klemmelement (7) verwendet wird, dessen Kontaktstifte (10) der Anordnung der Bohrungen (3) in dem Plattenelement entsprechend angeordnet sind.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, bei dem als Plattenelement eine Leiterplatte (1 ) verwendet wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 - 24, bei dem die Folie (6) in dem Bereich der Bohrung (3) mindestens einmal umgefaltet wird.
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