DE4429034C1 - Faltflächenkontakt für die elektrische Kontaktierung einer leitenden Folie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Faltflächenkontakt für die elektrische Kon­ taktierung einer elektrisch leitenden Folie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß Ober­ begriff des Anspruchs 8.

Es gibt Anwendungen, für welche elektrisch leitende Folien eingesetzt werden, die sehr dünn sein können. Ein Beispiel sind Kunststoffolien, die durch Füllen mit Partikeln aus elektrisch leitfähigem Material, bspw. Graphit, leitfähig gemacht worden sind. Ein Beispiel für eine solche elektrisch leitende Folie ist gerecktes, mikroporöses Polytetrafluorethylen (PTFE), das mit Graphit gefüllt ist.

Für die Kontaktierung solcher elektrisch leitender Folien, insbesondere in Form von Kunststoffolien, sind die meisten herkömmlichen Kontaktie­ rungsmethoden, wie bspw. Löten oder Anquetschen eines Kontaktes, schlecht oder gar nicht geeignet.

Aus der DE 19 57 183 C3 ist ein elektrischer Verbinder zur Befestigung eines elektrischen Leiters an einer elektrische leitenden Folie bekannt, wobei der elektrische Verbinder aus einem Plättchen aus elektrisch leitendem Material gebildet ist, welches um eine Biegelinie so auf sich selbst gefaltet ist, daß zwei Flankenteile gebildet sind, zwischen denen die Folie aufgenommen wird. Die Innenseite jedes Flankenteils des Plättchens weist Dorne auf und ein Flankenteil ist einstückig mit einer offenen Aufwölbung zur Aufnahme des elektrischen Leiters versehen. Diese Aufwölbung ist innerhalb des einen Flankenteils ausgebildet und erstreckt sich so von dem Flankenteil, daß sie zwischen den Flanken­ teilen liegt.

Da mit der Aufwölbung der elektrische Leiter an dem Plättchen festge­ klemmt werden muß, muß das Plättchen relativ massiv sein. Die Dorne an den beiden Flankenteilen bohren sich bei dem Zusammenfalten der beiden Flankenteile durch die zwischen diesen beiden Flankenteilen lie­ gende Folie hindurch.

Ein derartiger elektrischer Verbinder eignet sich nicht für die Kontaktie­ rung sehr dünner leitender Folien, da diese an den Stellen der sie durch­ dringenden Dorne zu leicht ausreißen würden.

In der DE 89 02 258 U1 wird ein Flächenkontakt für die elektrische Kontaktierung einer leitenden Folie beschrieben, bei dem eine zweilagige Metallfolie als Kontaktelement dient, die beiden Lagen des Kontakt­ elementes in einem Teilbereich ihres Umfangs aneinander gehalten sind und die beiden Lagen zwischen sich einen Teil der leitenden Folie auf­ nehmen. Freie Enden der beiden Metallfolienlagen werden mittels eines zweiteiligen Kunststoffblocks festgehalten, wobei die beiden Kunststoff­ blockteile zwischen sich die zu kontaktierende leitende Folie einklem­ men.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirksame Kontaktierungsmethode für elektrisch leitende Folien verfügbar zu ma­ chen, die leicht herstellbar ist, mit möglichst wenigen Teilen auskommt und sich für die Kontaktierung sehr dünner leitender Folien eignet.

Eine Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Faltflächenkontakt der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß darin, daß die beiden Lagen der Metallfolie zusammen mit der dazwischenliegenden leitenden Folie umgefaltet sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines solchen Faltflächenkon­ taktes weist die leitende Folie einen im wesentlichen rechteckigen Rand­ bereich mit zwei im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufenden Randkanten auf und sind die beiden aneinander gehaltenen Lagen der Metallfolie durch einen länglichen Metallfolienstreifen gebildet, der in einer quer zu seinen Langsrändern verlaufenden Biegelinie umgebogen ist, dessen Biegelinie zu einer der beiden Randkanten des Randbereichs der leitenden Folie ausgerichtet ist und dessen einer Längsrand zu der anderen Randkante des Randbereichs der leitenden Folie ausgerichtet ist, wobei die Rechteckwinkelspitze des rechteckigen Randbereichs der leitenden Folie zusammen mit den beiden diese Rechteckwinkelspitze zwischen sich aufnehmenden Lagen der Metallfolie mindestens einmal zum Innenbereich der leitenden Folie hin umgefaltet ist.

Bei der Metallfolie handelt es sich vorzugsweise um eine Kupferfolie. Diese hat eine solche Dicke, daß sie sich einerseits problemlos von Hand falten läßt, und daß sie andererseits den Faltzustand, in den sie gebracht worden ist, nach dem Faltvorgang beibehält.

Eine für den Faltflächenkontakt bevorzugte Kupferfolie hat eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 1,0 mm.

Die leitende Folie kann durch eine Kunststoffolie mit eingelagerten elektrischen Partikeln gebildet sein. Möglich ist aber auch eine sehr dünne Metallfolie.

Vorzugsweise handelt es sich bei der leitenden Folie um mit Kohlenstoff gefülltes mikroporöses PTFE. Diese leitende Folie hat vorzugsweise eine Dicke von 0,05 bis 0,5 mm.

Ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zur Herstellung eines Faltflächenkontaktes ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lagen des um den Rand der leitenden Folie gefalteten Metall­ folienstreifens zusammen mit dem dazwischenbefindlichen Randbereich der leitenden Folie ein zweites Mal umgefaltet werden, derart, daß vier übereinander befindliche Lagen des Metallfolienstreifens entstehen, wobei zwischen den unteren beiden Lagen des Metallfolienstreifens und zwischen dessen oberen beiden Lagen je ein Teil des Randbereichs der leitenden Folie zu liegen kommt.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Faltflächenkontaktes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Kontaktierung des Faltflächenkontakts zu dessen elektrischer Verbindung mit einer elektrischen Leitung kann mittels Lötverbindung, Anquetschverbindung usw. geschehen.

Die Erfindung wird nun anhand einer Ausführungsform näher erläutert.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer leitenden Folie in Draufsicht;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Metallfolienstreifen;

Fig. 3 bis 8 verschiedene Herstellungsschritte eines erfindungsgemäßen Faltflächenkontaktes in Vorder- bzw. Rückansicht, und

Fig. 9 ein Beispiel der elektrischen Verbindung eines erfindungsgemäßen Faltflächenkontakts mit einem elektrischen Leiter mittels einer Lötver­ bindung.

Fig. 1 zeigt als Ausschnitt einen rechtwinkligen Randbereich einer elek­ trisch leitenden Folie 11, bspw. aus mit Graphit gefülltem gerecktem PTFE.

Fig. 2 zeigt einen länglichen, rechteckigen Metallfolienstreifen 13, bspw. in Form eines dünnen Kupferstreifens, der aus einer Kupferfolie bzw. aus dünnem Kupferblech solcher Dicke hergestellt ist, daß er sich leicht von Hand falten läßt und den Faltzustand nach Beendigung des Faltvorgangs beibehält.

In Fig. 2 ist mit einer gestrichelten Querlinie 15 eine spätere Biegelinie des Metallfolienstreifens 13 angedeutet. Die Biegelinie teilt den Metall­ folienstreifen in eine durch Schraffur gekennzeichnete untere Hälfte 17 und eine durch Punkte gekennzeichnete obere Hälfte 19. Die untere Hälfte weist einen unteren Rand 21, einen rechten Seitenrand 23 und einen linken Seitenrand 25 auf. Die obere Hälfte 19 besitzt einen oberen Rand 27, einen rechten Seitenrand 29 und einen linken Seitenwand 31.

Zur Herstellung eines Faltflächenkontaktes 35, wie er in Fig. 7 gezeigt ist, wird gemäß Fig. 3 zunächst der Metallfolienstreifen 13 derart auf den Randbereich der leitenden Folie 11 aufgelegt, daß der rechte Seiten­ rand 23 der unteren Hälfte 17 und die Biegelinie 15 je mit einer der beiden Randkanten des Randbereichs der leitenden Folie 11 fluchten. Die obere Hälfte 19 des Metallfolienstreifens 13 steht dabei über den in Fig. 3 oberen Rand der leitenden Folie über.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht von unten der in Fig. 3 gezeigten Anordnung von leitender Folie 11 und Metallfolienstreifen 13. Zur leichteren Unter­ scheidbarkeit ist dabei die Unterseite des Metallfolienstreifens 13 durch Doppelschraffur gekennzeichnet.

Die über die leitende Folie 11 überstehende obere Hälfte 19 des Metall­ folienstreifens 13 wird dann um die Biegelinie 15 herum um den in Fig. 3 oberen Rand der leitenden Folie 11 derart herumgefaltet, daß sich die obere Hälfte 19 des Metallfolienstreifens 13 unter dessen unterer Hälfte 17 befindet, mit dazwischenliegender leitender Folie 11. Dieser Faltzu­ stand ist in Fig. 5 in Draufsicht von oben und in Fig. 6 in Draufsicht von unten gezeigt.

In diesem Faltzustand könnte der Metallfolienstreifen 13 noch relativ leicht von der leitenden Folie 11 abgezogen werden. Dies ändert sich nach einem zweiten Umfalten des Metallfolienstreifens 13, das zu dem Faltzustand führt, der in Fig. 7 in Draufsicht von oben und in Fig. 8 in Draufsicht von unten gezeigt ist. Zu diesem Zweck wird der doppel­ lagige Metallfolienstreifen 13 mit dem dazwischen befindlichen Bereich der leitenden Folie 11 um eine zum rechteckigen Randbereich der leiten­ den Folie 11 diagonal verlaufende zweite Biegelinie 33 derart umgefal­ tet, daß die Reckteckwinkelspitze des rechteckigen Randbereichs von leitender Folie 11 und Metallfolienstreifen 13 zum Innenbereich der leitenden Folie hin umgefaltet wird.

Nach diesem zweiten Faltvorgang hält der Metallfolienstreifen 13 mit hohem Abziehwiderstand an der leitenden Folie 11. Im Bereich der zweiten Biegelinie 33 kommt es zu einem besonders innigen Andrücken des Metallfolienstreifens 13 an die leitende Folie 11. Das Ergebnis ist ein niedriger elektrischer Übergangswiderstand zwischen dem Metall­ folienstreifen 13 und der leitenden Folie 11 und eine gute mechanische Verbindung zwischen beiden.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Faltflächenkontaktes können auch andere Faltgeometrien als die in den Figuren gezeigte verwendet werden. Der innige elektrische Kontakt zwischen Metallfolienstreifen 13 und leitender Folie 11 sowie der Widerstand gegen das Abziehen des gefalteten Metallfolienstreifens 13 von der leitenden Folie 11 können durch einen oder mehrere weitere Faltvorgänge noch weiter erhöht werden.

Die Kontaktierung des gemäß Fig. 7 oder auch noch weiter gefalteten Metallfolienstreifens mit anderen elektrischen Komponenten kann bspw. durch Anlöten oder Anquetschen von Kontakten an den gefalteten Me­ tallfolienstreifen 13 geschehen. Wird ein Anquetschkontakt verwendet, kann ein - möglicherweise mehrfaches - weiteres Umfalten von der in Fig. 7 gezeigten Struktur aus vorteilhaft sein, um den Metallfolienstrei­ fen 13 durch solche weitere Umfaltvorgänge in eine derartige Gesamt­ dicke zu bringen, daß sich das Anquetschen eines Quetschkontaktes leichter und mit besserer Wirkung erzielen läßt.

Eine Lötverbindung zwischen einem Faltflächenkontakt 35 gemäß Fig. 7 und einer isolierten elektrischen Ader 37 ist in Fig. 9 gezeigt. Dabei ist ein elektrisch leitender Draht 39 der Ader 37 mittels eines elektrisch leitenden Lotes 41 an der an die Biegelinie 33 (Fig. 7) angrenzenden Faltumschlag 43 angelötet.

Wie bereits erwähnt, besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform die leitende Folie aus mit Graphit gefülltem PTFE.

Für die leitende Folie geeignete Materialien umfassen mikroporöses gerecktes Polytetrafluorethylen (PTFE), wie es in den US-Patentschriften 3,953,566 und 4,187,390 beschrieben ist.

Claims (8)

1. Faltflächenkontakt für die elektrische Kontaktierung einer elektrisch leitenden Folie (11), mit einer zweilagigen Metallfolie (13), deren beide Lagen (17, 19) in einem Teilbereich ihres Umfangs (15) aneinander gehalten sind und zwischen sich einen Teil der leitenden Folie (11) aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lagen der Metallfolie (13) zusammen mit der dazwischenliegenden leitenden Folie (11) umgefaltet sind.

2. Faltflächenkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die leitende Folie (11) einen im wesentlichen rechteckigen Randbereich mit zwei im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufenden Randkanten aufweist,
daß die beiden aneinander gehaltenen Lagen (17, 19) der Metallfolie durch einen länglichen Metallfolienstreifen (13) gebildet sind, der in einer quer zu seinen Langsseitenrändern (23, 29 und 25, 31) verlaufen­ den Biegelinie (15) umgebogen ist, dessen Biegelinie (15) zu einer der beiden Randkanten des Randbereichs der leitenden Folie (11) ausgerich­ tet ist und dessen einer Längsseitenrand (23) zu der anderen Randkante des Randbereichs der leitenden Folie (11) ausgerichtet ist,
und daß die Rechteckwinkelspitze des rechteckigen Randbereichs der leitenden Folie (11) zusammen mit den beiden Lagen (17, 19) des Me­ tallfolienstreifens (13) mindestens einmal zum Innenbereich der leitenden Folie (11) hin um eine zweite Biegelinie (33) umgefaltet ist.

3. Faltflächenkontakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie durch eine Kupferfolie gebildet ist.

4. Faltflächenkontakt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferfolie eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm aufweist.

5. Faltflächenkontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die leitende Folie (11) durch eine Kunststoffolie mit darin eingelagerten elektrisch leitenden Partikeln gebildet ist.

6. Faltflächenkontakt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der leitenden Folie um mit Kohlenstoff gefülltes mikroporöses Polytetrafluorethylen (PTFE) handelt.

7. Faltflächenkontakt nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Folie eine Dicke im Bereich von 0,05 mm bis 0,5 mm aufweist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Faltflächenkontaktes zur Kontaktie­ rung einer elektrisch leitenden Folie (11), bei dem ein länglicher Metall­ folienstreifen (13) als Kontaktelement zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der leitenden Folie (11) auf oder unter einen Randbe­ reich der leitenden Folie (11) gelegt und der Metallfolienstreifen (13) um den Rand der leitenden Folie (11) herumgefaltet wird (bei 15), derart, daß der Randbereich der leitenden Folie (11) zwischen zwei über­ einander befindlichen Lagen (17, 19) des Metallfolienstreifens (13) zu liegen kommt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lagen (17, 19) des um den Rand der leitenden Folie (11) gefalteten Metallfolienstreifen (13) zusammen mit dem dazwischen be­ findlichen Randbereich der leitenden Folie (11) ein zweites Mal umgefal­ tet werden (bei 33), derart, daß vier übereinander befindliche Lagen des Metallfolienstreifens (13) entstehen, wobei zwischen den unteren beiden Lagen des Metallfolienstreifens (13) und zwischen dessen oberen beiden Lagen je ein Teil des Randbereichs der leitenden Folie (11) zu liegen kommt.