扁形导体连接元件的制作方法

文档序号:26947710发布日期:2021-10-12 20:14
扁形导体连接元件的制作方法

1.本发明涉及扁形导体连接元件、具有扁形导体连接元件的连接装置、用于对其进行制造的方法以及其用途。


背景技术:

2.也称为扁带导体(flachbandleiter)或薄膜导体的柔性扁形导体多次地被使用在车辆制造业中,尤其是用以在有限的空间条件下能够实现可移动的电接触。
3.扁形导体通常由镀锡铜带组成,所述铜带具有厚度0.03mm至0.1mm以及宽度2mm至16mm。因为铜拥有良好的导电性以及良好的成为薄膜的可加工性,并且同时材料成本低,所以铜已证明适用于这样的带状导线。也可以使用可以加工成薄膜的其他导电材料。对此的示例是金、银、铝或锡。
4.为了电绝缘以及为了稳定,镀锡铜带可以施加在由塑料制成的载体材料上或者在两侧与所述载体材料一起层压。多个彼此电绝缘的导电层可以位于薄膜导体带中。
5.扁形导体连接元件例如由ep 1 153 801 a2、de 10 2007 059818 b3、wo 01/56334 a1或wo 2016/104137 a1已知。
6.在车辆领域中,扁形导体例如被用于接触复合玻璃板中的电功能层。示例可以在de 42 35 063 a1、de 20 2004 019 286 u1或de 93 13 394 u1中找到。其他现有技术可以从us 2018/287294 a1中获悉。
7.这样的复合玻璃板通常由至少两个刚性的单玻璃板组成,所述单玻璃板通过热塑性粘接层以平面粘合的方式彼此连接。粘接层的厚度例如处于0.76mm。附加地电功能层、例如加热覆层和/或天线元件位于在单玻璃板之间,所述电功能层与扁形导体连接。对此合适的扁形导体仅仅具有0.3 mm的总厚度。这样薄的扁形导体可以毫无困难地在单玻璃板之间被嵌入在热塑性粘接层中。
8.用于接触电功能层的扁形导体的使用不仅仅限于车辆领域。如从de199 60 450 c1中已知的,扁形导体也被用在建筑领域中。在复合玻璃板或绝缘玻璃板中,薄膜导体用于电接触集成式电器件、例如电压控制的电致变色层、太阳能电池、灯丝、报警回路等。
9.通常,由板制造商要求具有用于无工具地连接到其他控制电子设备上的连接区域和完整连接元件的板(scheibe)。
10.在实践中常见的是,将扁形导体与导电结构焊接,其方式是将热凸模放置到扁形导体的电绝缘覆盖物上。由于穿过电绝缘覆盖物不能看清焊接点,因此可能仅不充足的焊接质量在该操作方法情况下是不利的。仅热凸模良好地适合作为焊接工具。


技术实现要素:

11.与此相比,本发明的任务在于,提供一种改善的扁形导体连接元件和由此制成的连接装置,其使得能够实现更好的质量控制并且尤其是还使得能够使用不同的焊接工具。此外,连接装置应该能够简单、成本低地并且高效地被制造。
12.根据本发明的建议,通过根据并列权利要求所述的扁形导体连接元件和连接装置以及用于制造连接装置的方法来解决该任务和其他任务。本发明的优选扩展方案从从属权利要求中得出。
13.根据本发明的扁形导体连接元件被设置用于焊接到板上的导电结构上。导电结构优选地是施加到板上的导电层。
14.扁形导体元件包括至少一个导体,所述至少一个导体包含至少一个扁形导体。导体在第一端部处拥有第一连接区域,并且在第二端部处拥有第二连接区域。第一连接区域具有用于电连接到导电结构上的连接面以及用于与用于焊接该连接面的焊接工具(触碰)接触的与该连接面相对的接触面。在安装的状态下,连接面和接触面平行于板平面。第二连接区域用于与电控制装置、电压源等连接。
15.根据一种扩展方案,导体仅由扁形导体(条状导体、尤其是金属条)组成。不言而喻,在这种情况下,第一连接区域由扁形导体构成。扁形导体具有构造连接面和接触面的两个相对的侧或面。
16.根据另一扩展方案,导体包括扁形导体,所述扁形导体与圆形导体电连接,其中该圆形导体必要时电连接到连接件上。第一连接区域由圆形导体或必要时由连接件构成。连接面和接触面有利地由连接件的相对的侧或面构成。
17.扁形导体(也称为薄膜导体或扁带导体)是电导体,其宽度明显大于其厚度。扁形导体优选地构造得这样薄(即厚度这样小),使得所述扁形导体是柔性的和可弯曲的。
18.扁形导体优选地包含金属薄膜、特别优选地条状或带状金属薄膜。在根据本发明的扁形导体连接元件的一种有利的扩展方案中,扁形导体由金属薄膜组成、优选地由条状或带状金属薄膜组成。
19.扁形导体优选地作为金属薄膜包含铜薄膜、铝薄膜、不锈钢薄膜、锡薄膜、金薄膜或银薄膜或由其组成。金属薄膜也可以包含具有所提及的金属的合金或由其组成。金属薄膜有利地逐段或完全地镀锡。这是特别有利的,以便在同时防腐蚀的情况下实现良好的可焊接性。
20.在根据本发明的扁形导体连接元件的一种有利的扩展方案中,扁形导体具有厚度10μm至300μm、优选地30μm至250μm并且尤其是50μm至150μm。这种薄的扁形导体是特别柔性的,并且例如可以良好地被层压到复合板中并且可以从所述复合板中引出。
21.在根据本发明的扁形导体连接元件的另一有利的扩展方案中,扁形导体具有宽度0.5mm至100mm、优选1mm至50mm并且尤其是10mm至30mm。这种宽度特别适用于结合上述厚度实现足够的载流能力。扁形导体的宽度可以是恒定的,或者在宽度方面可以改变。
22.在根据本发明的扁形导体连接元件的一种有利的扩展方案中,扁形导体具有长度5cm至150cm、优选为10cm至100cm并且尤其是50cm至90cm。不言而喻,扁形导体的长度、宽度和厚度可以被适配于各自个别情况的要求。
23.在扁形导体的情况下,长度的方向定义延伸方向。长度方向和宽度方向撑开(aufspannen)第一侧和与第一侧相对的第二侧。例如,第一侧也可以称为扁形导体的下侧,而第二侧也可以称为扁形导体的上侧。第一端部和第二端部在延伸方向上分别是扁形导体的彼此相对的端部。
24.扁形导体连接元件此外包括由电绝缘材料制成的平面式平坦的封装层,所述封装
层至少在包含第一连接区域的导体分段中包封导体。封装层拥有在装配状态下朝向板的第一层侧和在装配状态下背离板的相对的第二层侧。在安装状态下,两个层侧平行于板平面。
25.在此情况下重要的是,封装层具有穿孔(durchbrechnung),第一连接区域的连接面和接触面通过该穿孔从外部是可达的,使得可以将连接面与导电结构焊接,并且可以在接触面处置放用于利用触碰接触将连接面与导电结构焊接的焊接工具。 穿孔被构造为使得穿过封装层的平面垂直地来看(in sicht senkrecht),导体的第一连接区域位于穿孔之内(至少在到封装层的平面上的投影中)。 换句话说,封装层在封装层的平面中包围第一连接区域,其中该连接区域由于穿孔而从两个层侧暴露。在本发明的意义上,第一连接区域也可以垂直于封装层的平面地从穿孔(在导电结构的方向上)突出。至少在到封装层的平面上的投影中,第一连接区域总是位于穿孔之内。
26.该穿孔有利地使得能够通过将焊接工具、尤其是烙铁置放在暴露的接触面处而将连接面与导电结构焊接。焊接的质量可以良好地被检验。在装配扁形导体连接元件之后,可以在背离板的侧上通过覆盖物密封穿孔,用以防止水渗入穿孔中。在本发明的意义上,“密封性”应被理解为尤其是不透水性,即防止水渗入穿孔中,使得保护导体的第一连接区域免受潮湿。
27.封装层与导体牢固地连接并且例如被焊接。封装层优选地包含聚酰亚胺或聚酯、特别优选地聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)或由其组成。封装层还可以包含热塑性塑料和弹性体、例如聚酰胺、聚甲醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯或乙烯

丙烯

二烯烃橡胶,或由其组成。可替代地,可以使用诸如丙烯酸酯或环氧树脂体系之类的浇注材料作为封装层。
28.导体的第一连接区域由于封装层的穿孔而暴露,即从两个层侧是可达的。这能够实现导体在第一连接区域中的简单的电和尤其是电流接触。不言而喻,可以通过诸如镀锡部之类的导电层或诸如焊漆之类的非导电层来保护导体的两个连接区域免受腐蚀。该保护层通常只有在电接触时才被移除、燃烧或以其他方式穿透,用以能够实现电接触。
29.封装层的穿孔可以例如通过窗口技术或通过事后移除、例如通过激光烧蚀或机械剥蚀来制造。在窗口技术情况下,导体例如通过绝缘薄膜涂覆、例如粘合或层压,所述绝缘薄膜在连接区域中具有相应的凹部(窗口)。
30.穿孔在垂直于封装层的平面的方向上完全从封装层的一个层侧延伸直至另一层侧,使得导体的第一连接区域暴露。所述穿孔例如是圆形或圆的开口,其中每种其他闭合形状同样是可能的,尤其是椭圆形或矩形。
31.根据本发明扁形导体连接元件的一种有利的扩展方案,封装层在应该朝向板的层侧上和/或在应该背离板的层侧上具有包围穿孔的粘接剂、尤其是粘接带。一方面,这使得能够将扁形导体连接元件简单地固定到板上。另一方面,覆盖物可以以简单的方式在背离板的侧上被安放在穿孔处,用以保证在组装之后扁形导体连接元件的密封性。关于密封性特别有利地,粘接剂被构造为使得所述粘接剂完全在两个层侧上包围穿孔。
32.根据本发明的扁形导体连接元件的另一有利的扩展方案,导体的连接面具有其处安放的焊料。这使得扁形导体连接元件的电接触变得容易,因为以简单的方式将导体焊接到导电结构上是可能的。通过扁形导体连接元件已经以特别实用的方式提供焊料。
33.根据本发明的扁形导体连接元件的另一有利的扩展方案,扁形导体在第一侧上、
在第二侧上或在第一侧和第二侧上具有至少一个绝缘层并且优选地具有绝缘薄膜。绝缘层有利地牢固地与扁形导体连接并且例如粘接。绝缘层或绝缘薄膜优选地包含聚酰亚胺或聚酯、特别优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)或由其组成。绝缘层也可以由电绝缘漆、优选聚合物漆组成,所述电绝缘漆例如通过将扁形导体喷涂或浸入漆中而施加到扁形导体上。绝缘层也可以是热塑性塑料和弹性体、例如聚酰胺、聚甲醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯或乙烯

丙烯

二烯烃橡胶或由其组成。可替代地,可以使用诸如丙烯酸酯或环氧树脂体系之类的浇注材料作为绝缘层。
34.这样的绝缘层或绝缘薄膜优选地具有厚度10μm至300μm、特别优选25μm至200μm并且尤其是60μm至150μm。有利地,绝缘层经由粘合剂层与扁形导体粘接。粘合剂层的厚度优选地为10μm至150μm并且特别优选为50μm至75μm。这种绝缘层特别适用于电绝缘扁形导体并且使其在机械上稳定,并且保护其免受机械损坏和腐蚀。
35.在根据本发明的扁形导体连接元件的一种有利的扩展方案中,扁形导体利用上述绝缘层或绝缘薄膜包覆。绝缘层也可以构造得比扁形导体更大并且尤其是更宽。绝缘层也可以用作用于扁形导体的载体层并且使其在机械上稳定。
36.根据本发明的扁形导体连接元件的一种扩展方案,扁形导体至少在封装层之外被由电绝缘材料制成的绝缘层(绝缘护套)包覆,所述绝缘层如前述绝缘层那样来构造,其中包覆的扁形导体有利地是柔性的。扁形导体因此可以以简单的方式被适配于安装地点处的空间情况,并且还可以用于遮盖穿孔。
37.包覆的扁形导体在封装层之外特别有利地具有这样的长度,使得封装层的穿孔可以通过绝缘层遮盖。因此,可以将包覆的扁形导体在穿孔上方引导并且在背离板的侧处固定在封装层处,以便密封穿孔。可以有利地放弃其他覆盖装置。
38.具有绝缘层的扁形导体如此薄,使得所述扁形导体可以毫无困难地在各个板之间嵌入在复合板的热塑性中间层中,并且可以从所述热塑性中间层中引出。扁形导体特别适用于接触板中的导电覆层。
39.多个彼此电绝缘的导电金属薄膜可以位于具有绝缘层的根据本发明的扁形导体中。
40.本发明此外涉及一种连接装置,所述连接装置包括具有在其上施加的导电结构、尤其是导电层的板。该连接装置此外包括根据本发明的扁形导体连接元件,其中连接面通过焊接电连接到该导电结构上。连接面尤其是直接与导电结构焊接。连接装置此外包括覆盖物,所述覆盖物在背离板的层侧上遮盖(不透水地密封)封装层的穿孔。覆盖物固定在封装层处。
41.根据本发明的连接装置的一种有利的扩展方案,封装层通过粘接剂、尤其是粘接带固定在板处,其中粘接剂优选地在将扁形导体连接元件装配在板处之前已经被安放在封装层的朝向板的侧处。
42.根据本发明的连接装置的另一有利的扩展方案,通过由绝缘层(绝缘护套)包覆的扁形导体构成覆盖物,所述扁形导体在穿孔的区域中以完全覆盖所述穿孔的方式固定在封装层处。可替代地,作为覆盖物可以设置固定在封装层处的单独的覆盖部件。特别有利地,通过粘接剂、尤其是粘接带将覆盖物固定在封装层处,这能够实现覆盖物的成本低的并且在实际上简单地待实施的固定。优选地,在装配扁形导体连接元件之前,粘接剂已经安放在
封装层的背离板的侧处。
43.板可以是单板或多板玻璃、尤其是多板复合玻璃。
44.板优选地包含玻璃、特别优选平板玻璃,甚至更优选浮法玻璃并且尤其是石英玻璃、硼硅玻璃、钠钙玻璃,或明净塑料、优选刚性明净塑料、尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和/或其混合物。板优选地是透明的,尤其是用于作为车辆的挡风玻璃或后窗玻璃的用途或期望高光透射的其他用途。在本发明的意义上,透明的于是被理解为在可见光谱范围内具有大于70%的透射的板。但是对于不处于与交通相关的驾驶员视野中的板,例如对于顶窗玻璃,透射也可以低得多,例如大于5%。
45.板的厚度可以广泛地变化,并且因此可以出色地被适配于个别情况的要求。优选地对于车辆玻璃使用标准厚度为0.5mm至25mm、优选为1.4mm至2.5mm,并且对于家具、设备和建筑物、尤其是对于电加热器使用标准厚度优选为4mm至25mm。板的尺寸可以广泛地变化并且取决于根据本发明的用途的大小。例如,板具有在车辆制造业和建筑学范围中常见的面积200cm
²
至20m
²

46.本发明此外涉及一种用于制造根据本发明的连接装置的方法,该方法具有以下步骤:

提供具有施加于其上的导电结构、尤其是导电层的板,

将根据本发明的扁形导体连接元件布置在板处,

将导体的连接面与导电结构焊接,其中在接触面处置放焊接工具、尤其是烙铁,

密封地遮盖封装层的穿孔。
47.根据本发明方法的一种有利的扩展方案,在封装层之外由绝缘层包覆的扁形导体在封装层的背离板的侧处在穿孔上方被引导,使得穿孔被完全遮盖,并且尤其是通过诸如粘接带之类的粘接剂固定在封装层处。
48.根据本发明的方法的另一有利的扩展方案,尤其是通过诸如粘接带之类的粘接剂将单独的覆盖部件固定在封装层处。
49.本发明此外涉及根据本发明的连接装置以多板复合玻璃板在车辆领域或建筑领域中、在家具、电设备或装饰物品中的用途。该连接装置用于在车辆领域中或在建筑领域中、在家具、电设备或装饰物品中将扁形导体连接元件的导体的连接面与板的导电结构焊接。该板例如是多板复合玻璃板。
50.本发明的不同扩展方案可以单独地或以任意组合的方式实现。尤其是,以上提到的和下面要阐述的特征不仅可以以所说明的组合、而且可以以其他组合或单独被使用,而不脱离本发明的范围。
附图说明
51.下面根据实施例更详细地阐述本发明,其中参考附图。以简化的、未按比例的图示:图1以俯视图示出根据本发明的连接装置的一个实施例的示意图,图2示出根据第一变型方案的图1的连接装置的剖视图,图3示出根据第二变型方案的图1的连接装置的剖视图,
图4a至4b以俯视图和剖视图示出根据本发明的连接装置的另一实施例的示意图,图5示出用于制造根据本发明的连接装置的根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
52.首先应该观察图1至3,其中以示意性方式阐明根据本发明的连接装置的实施例。
53.总体用附图标记100表示的连接装置包括扁形导体连接元件1,所述扁形导体连接元件1安装在板(scheibe)2处。在这里,板2例如以复合板的形式构造为机动车的挡风玻璃。该复合板包括两个单板,所述单板通过热塑性中间层彼此牢固地连接。复合板的结构的精确描述对于理解本发明是不需要的,因此其描述成为多余。板2同样可能仅是一个单板,并且例如可以被构造为所谓的单板安全玻璃(esg)。板2在这里例如由钠钙玻璃组成。
54.导电层3施加到板2的表面上,所述导电层3通过扁形导体连接元件1被电接触。扁形导体连接元件1靠近板的发动机侧的板边缘地与粘接区域8(
“ꢀ
pu线”)相邻地布置,在所述粘接区域处将板2粘贴到车辆车身中。
55.扁形导体连接元件1包括导体4,所述导体4在这里例如由扁形导体5和连接到其上的圆形导体6构成(参见图2和3)。连接件7此外电连接到圆形导体6上。
56.导体4在第一端部11处具有第一连接区域9并且在第二端部12处具有第二连接区域10。第一连接区域9在其朝向板2的侧上具有用于电连接到导电层3上的连接面13和用于与用于将连接面13与导电层3焊接的焊接工具(未示出)接触的与连接面13相对的接触面14。连接面13和接触面14平行于板平面。第二连接区域10用于与电控制装置、电压源等连接,这在图中未更详细地示出。
57.可替代地,同样将会可能的是,导体4仅由扁形导体5组成,其中第一连接区域9于是由扁形导体5构成。因此,尤其是连接面13和接触面14也由扁形导体5构成。
58.扁形导体5包含条状或带状的金属薄膜、例如铜薄膜、铝薄膜、不锈钢薄膜、锡薄膜、金薄膜或银薄膜,或者由其组成。扁形导体5例如具有厚度10μm至300μm、优选30μm至250μm并且尤其是50μm至150μm。扁形导体5例如具有宽度0.5mm至100mm、优选1mm至50mm并且尤其是10mm至30mm。扁形导体5例如具有长度5cm至150cm、优选10cm至100cm并且尤其是50cm至90cm。不言而喻,扁形导体5的长度、宽度和厚度可以被适配于各自个别情况的要求。
59.扁形导体连接元件1具有由电绝缘材料制成的平面式平坦的封装层15,其在包含第一连接区域9的导体分段中包封或封装导体4。封装层15拥有在装配状态下朝向板2的第一层侧16和在装配状态下背离板2的相对的第二层侧17。两个层侧16、17平行于板平面。例如,第一层侧16也可以称为封装层15的下侧,而第二层侧17也可以称为封装层15的上侧。封装层15不延伸直至导体4的第二连接区域10。例如,封装层15由聚酰亚胺或聚酯组成。
60.扁形导体5在封装层15的区域中与圆形导体6电连接。仅在封装层15之外由平面式平坦的绝缘层18(绝缘护套)包覆的扁形导体5位于封装层15之外,所述绝缘层(绝缘护套)由电绝缘材料(在这里例如聚酰亚胺(polymid))制成。在封装层15之外的由绝缘层18包覆的扁形导体5是柔性的。扁形导体5与封装层15牢固地连接。
61.如在图1至3中可以良好地看出的,封装层15具有穿孔19,该穿孔在这里例如是矩形的,第一连接区域9的连接面13和接触面14通过所述穿孔19在两个层侧16、17上是可达的。在图1中,从上示出接触面14。
62.第一连接区域9穿过封装层15的平面或穿过板2的平面垂直地来看位于穿孔19之内。界定或限定穿孔19的壁20完全包围第一连接区域9(穿过封装层15的平面垂直地来看)。因此在第一连接区域9的区域中,在穿孔19之内不存在封装层15的材料。
63.双面粘接的粘接带21、21'不仅位于封装层15的第一层侧16上而且位于第二层侧17上,所述双面粘接的粘接带在穿孔19处分别留出(ausgespart)并且分别完全包围穿孔19。封装层15通过板侧布置的粘接带21粘接到板2上。
64.如图2和3中所示的,扁形导体5在封装层15之内通过接触元件23、例如夹紧元件与圆形导体6电连接。连接件7在连接面13处通过焊料22与导电层3焊接。连接件7在垂直于板2的方向上从穿孔19凸出一些。焊料22在与导电层3焊接之前已经安放在连接件7处。
65.如图2中所示的,利用绝缘层18包封的柔性扁形导体5在封装层15的第一层侧16上被引导并且完全覆盖穿孔19。通过粘接带21将扁形导体5固定在封装层15处。由此,可以实现穿孔9在第二层侧17上的密封性。在相对侧上,通过封装层15安放在板2处所利用的粘接带21'实现穿孔9在第一层侧16上的密封性。因此,很好地保护第一连接区域9免受水进入。在扁形导体5的进一步延伸过程中,该扁形导体5通过另一粘接带21''固定在板2处。
66.在图3中阐明以下变型方案,其中穿孔在第一层侧16上完全通过由电绝缘材料、诸如聚酰亚胺制成的平面式平坦的覆盖件24覆盖。覆盖件24通过粘接带21'粘附。
67.在制造连接装置100时,可以以简单的方式将连接面13与导电层3焊接,其中可以将诸如烙铁之类的焊接工具置放在接触面14处。在将导体4与导电层3焊接之后,可以以密封的方式覆盖穿孔19,其中使用包覆的扁形导体5或单独的覆盖件24。由于良好的可观测性,因此可以以高质量进行焊接,其中也可以使用诸如烙铁之类的焊接工具,这尤其是能够实现手动焊接。
68.在图4中阐明另一扩展方案,其中扁形导体连接元件1具有两个导体4、4',其中扁形导体连接元件1在其他方面具有类似的结构。参考以上陈述。仅两个穿孔19分别通过覆盖罩25、25'遮盖。
69.图5示出用于制造根据本发明的连接装置1的根据本发明的方法的流程图。
70.该方法至少包括以下方法步骤:a)提供具有施加于其上的导电结构(3)、尤其是导电层的板(2),b)将扁形导体连接元件(1)布置在板(29处,c)将导体(4)的连接面(13)与导电结构(3)焊接,其中将焊接工具、尤其是烙铁置放在该接触面处,d)遮盖封装层(15)的穿孔(19)。
71.从上面的陈述得出,本发明提供一种扁形导体连接元件和所属的连接装置,通过其由于封装层的穿孔而能够实现导体的简单和可靠的焊接。穿孔可以以简单的方式以密封的方式被覆盖。
72.附图标记:1 扁形导体连接元件2 板3 导电层4、4' 导体
5 扁形导体6 圆形导体7 连接件8 粘接区域9 第一连接区域10 第二连接区域11 第一端部12 第二端部13 连接面14 接触面15 封装层16 第一层侧17 第二层侧18 绝缘层19 穿孔20 壁21、21'、21''' 粘接带22 焊料23 接触元件24 覆盖件25、25' 覆盖罩100 连接装置。
再多了解一些
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