JP2019125786A - 接触接続装置及び接触接続装置を形成する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電気的な構成素子（１）と回路支持体（１０）との間の接触接続装置（１００）に関する。【解決手段】構成素子（１）は、当該構成素子（１）とは別個の構成部材として形成された接続要素（１８）に接続されており、接続要素（１８）は、少なくとも１つの圧入接続部（３０）を通じて直接、回路支持体（１０）に導電的に接触接続されている。【選択図】図１

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の電気的な構成素子と回路支持体との間の接触接続装置に関する。さらに、本発明は、この種の接触接続装置を形成する方法に関する。

請求項１の上位概念の特徴を有する接触接続装置は、独国特許発明第２００８０５０４５２号明細書（ＤＥ２００８０５０４５２Ｂ４）から公知である。公知の接触接続装置においては、コンデンサが回路支持体に接続される。ここでは、コンデンサの接触面に端子金属薄板が配置されているか又は接触面に鑞接されていることが想定されており、この端子金属薄板自体は、回路支持体に配置され、かつ、回路支持体に接続されたバスバーに接続される。コンデンサの端子金属薄板とバスバーとの間の接続は、一方では、前述した要素の平坦な載置コンタクトを介して行われ、他方では、正反対に対向するバスバーの凹部に形状結合的に係合する端子金属薄板の歯状の突起を介して行われる。ここでは、バスバーと回路支持体との間の接続が材料接続的な接続部又は鑞接接続部を介して行われることも重要である。さらに、公知の接触接続装置においては、バスバーと端子金属薄板との間で付加的な螺合が行われることが想定されており、この目的のために、バスバー及び端子金属薄板は、ねじ要素などの実施のために形成されている相互に重なって配置される貫通開口部を有する。

独国特許発明第２００８０５０４５２号明細書

従って、前述の文献から公知の接触接続装置は、コンデンサと回路支持体との間でコンデンサの２つの端子の領域に、２つの接続要素、即ち、端子金属薄板とバスバーとを必要とする。特に、これまでに説明した接触接続装置の直近に感熱構成素子を有する回路支持体の場合、バスバーと回路支持体との鑞接又は接続は、対応する構成素子の熱負荷を意味するため、バスバーと回路支持体との接続の後で、対応する構成素子を回路支持体上に配置する必要が特にあることをさらに考慮しなければならない。これにより、比較的複雑な取り扱いが生じる。なぜなら、構成素子の鑞接のために、回路支持体をバスバーと一緒に取り扱わなければならないからである。さらに、これによって、場合によっては回路支持体のレイアウト技術上の理由から不利である所定の製造順序が生じる。

発明の開示
請求項１の特徴を有する、電気的な構成素子と回路支持体との間の本発明に係る接触接続装置は、当該装置が、接続要素と回路支持体との間の材料接続的な接続部なしで済むため、接触接続装置の近傍において回路支持体上に配置される構成素子の熱負荷が回避されるという利点を有する。その上、さらに、本発明に係る接触接続装置は、接続要素と回路支持体との間の鑞接接続部又は溶接接続部の省略を可能にするため、特に簡単で低コストの取り付けが、本発明により設けられる圧入接続部によって可能になる。

電気的な構成素子と回路支持体との間の本発明に係る接触接続装置の好ましい発展形態は、従属請求項に記載されている。

圧入接続部が、同時に、回路支持体と構成素子との間の機械的な接続部を形成し、当該機械的な接続部が、構成素子と回路支持体との間の唯一の機械的な接続部である、接触接続装置の構造的な態様は、特に好ましい。これにより、冒頭に述べた従来技術とは対照的に、ねじなどの付加的な接続手段又は固定要素を省略することができる。

構成素子と接続要素との間のわずかな電気的な接触抵抗を可能にするために、好ましくは、構成素子と接続要素との間の接続部は、材料接続的な接続部として、特に鑞接接続部として形成されていることが想定される。ここでは、特に、例えば、接続要素との接続部を形成する大面積の接触面を有するセラミックコンデンサなどの大きな構成素子が考えられる。

接触接続装置の構造的に特に好ましいさらなる形態においては、接続要素は、接続金属薄板として形成されており、接続金属薄板は、構成素子に対向する側に、当該接続金属薄板の上側又は下側の構成部分として形成された接触面を有しており、接続金属薄板は、当該接続金属薄板の端面に形成されている圧入コンタクトとして形成された歯状の突起を有しており、接触面の平面と突起の平面とが、相互に平行にかつ離間されて配置されていることが想定される。特に後者の、接触面及び突起の平面の、平行でかつ離間された配置構成の特徴によって、電気的な構成素子と回路支持体との間の機械的に特に好ましい接続部が可能になり、ここでは、電気的な構成素子に作用する横方向応力が特に良好に回路支持体に伝達され、その上、さらに、圧入開口部と構成素子との間の側方の距離を拡大させることが可能になる。このことは、接続要素と回路支持体との接合の際の取り扱いを容易にさせる。

既に上述したように、構成素子は、特にコンデンサであり、この場合、コンデンサは、互いに反対側に位置する面においてそれぞれ接続要素に接続されている。さらに好ましくは、コンデンサは、端面によって、接続要素の間において回路支持体上に載置されていることが想定される。回路支持体上への構成素子の載置によって、例えば、接続要素における突起の圧入深さを生じさせることができ、さらに、例えば、構成素子と回路支持体との間の熱放出のための特に容易で、場合によっては必要になる熱伝導性の接触接続を形成することができる。

本発明は、接触接続装置、特にこれまでに説明した本発明に係る接触接続装置を形成する方法も含み、この場合、この方法は、少なくとも以下のステップ、即ち、
−接続要素間において構成素子に材料接続的に接続するステップと、
−接続要素と、回路支持体の少なくとも１つの開口部との間に、圧入接続部を形成するステップと、
を含む。

接触接続装置を形成する方法の特に非常に好ましい変形態様においては、圧入接続部の形成が超音波振動を用いて支援されることが想定される。これにより、特に、実際に必要とされる圧入力を７０％まで低減させることができ、又は、回路支持体における圧入開口部の寸法及び／又は配置構成に関する許容誤差及び接続要素における突起の寸法及び／又は配置構成に関する許容誤差を大きくすることができる。

超音波振動の振動方向に関して、これらは、好ましくは、構成素子の接合方向に対して垂直方向に配向されている。

本発明のさらなる利点、特徴及び詳細は、以下の好ましい実施例の説明から、及び、図面に基づいて、明らかになるであろう。

回路支持体に接続されたコンデンサの斜視図。 圧入接続部の領域における図１の詳細を拡大して同様に斜視図で示した図。 図１による装置の側面図。 回路支持体の領域におけるコンデンサの接合過程を説明するための図１による回路支持体及びコンデンサの斜視図。

図面においては、同一の要素、又は、同等の機能を有する要素には、同一の参照符号が付されている。

図１乃至図３には、プレート状の（セラミック）コンデンサ２の形態の電気的な構成素子１と、プリント基板１１、基板又はこれに類するものの形態の回路支持体１０との間の接触接続装置１００が示されている。電気的な構成素子１又はコンデンサ２は、ブロック状に形成されており、ここでは、当該構成素子１の対向する２つの（大きな）側面１３，１４が接触接続部として機能している。さらに、ここでは、当該側面１３，１４の領域において、例えば、図２の側面１３に基づいて認識可能なように、導電性材料から形成された接触面１５が設けられている。この接触面１５は、少なくとも領域ごとに材料接続的な接続部１９を通じて、金属薄板からなる実質的に平坦な導電性接続要素１８に接続されている。この場合、接続部１９は、導電性接触面として作用する、接続要素１８の上側又は下側に形成されている。

平坦な接続部として形成されている材料接続的な接続部１９は、特に、溶接接続部、軟鑞付け接続部、焼結接続部又は硬鑞付け接続部であり得る。

ここでは、説明してきた実施例において、電気的な構成素子１と接続要素１８との間の材料接続的な接続部１９が、接触接続装置１００の形成前に事前に又は別個に生成されていることも重要である。図示の実施例においては、接続要素１８も、コンデンサ２の側面１３，１４又は接触面１５も、それぞれ矩形の形状を有し、この場合、接続要素１８は、例示的に、対応する側面１３，１４又は接触面１５よりも小さい面積を有する。

さらに、図１乃至図３の総観に基づけば、回路支持体１０に対向する側において、接続要素１８が接続部分２１を有していることが認識可能であり、この接続部分２１は、Ｓ字形状に形成された中間部分２２を介して、接触面１５を形成している部分２３に接続されており、当該部分２３においては、材料接続的な接続部１９が形成されている。さらに、当該部分２３に対して平行に配置された接続部分２１は、当該部分２３の平面から距離ａを有する（図３）。

その上さらに、接続部分２１は、回路支持体１０に対向する、電気的な構成素子１又はコンデンサ２の端面２４を越えて突出している。この接続部分２１は、相互に平行に配置され、特に打ち抜き加工によって形成された突起形状の複数の圧入コンタクト２５を有しており、これらの圧入コンタクト２５は、回路支持体１０に対向する側に、先細の形状又は円錐形状に形成された端部領域２６を有する。圧入コンタクト２５は、回路支持体１０に形成された圧入開口部２８と協働する。ここでは、圧入コンタクト２５を圧入開口部２８にはめ込む際に、電気的な構成素子１と回路支持体１０との間の電気的な接触接続を可能にする圧入接続部３０がそれぞれ形成されることが重要である。この目的のために、それ自体公知の方法によって、圧入開口部２８が、例えば、対応する被覆によって、又は、ビアの形態の層間接続部によって、導電的に形成されることが想定されてもよい。

その上さらに、図３に基づけば、電気的な構成素子１の端面２４が、回路支持体１０の上側３２に平坦に載置されることが認識可能である。さらに、図３に基づけば、回路支持体１０の上側３２の領域には、その上さらに導電性領域３４，３５が設けられていることが認識可能であり、これらの領域３４，３５を介して電気的な構成素子１は、圧入コンタクト２５に電気的に接触接続されている。

さらに、例示的にのみ、図４には、電気的な構成素子１又はコンデンサ２の比較的近傍において、回路支持体１０の上側３２の他の導電性領域３６，３７には、さらなる構成素子４，５が配置されてもよいことが示されている。これらの構成素子４，５は、例えばＳＭＤ構成部材などの形態で形成されてもよく、場合によっては、比較的低温までの熱的負荷しかかけられなくてもよい。

図４には、電気的な構成素子１と回路支持体１０との接合過程又は接続が簡略化されて示されている。ここでは、電気的な構成素子１が、回路支持体１０の表面に対して垂直方向に延在する接合力Ｆを用いて回路支持体１０の方向に移動することが認識され、この場合、接続要素１８の圧入コンタクト２５は、回路支持体１０の圧入開口部２８に対して配向されている。従って、相応に大きな接合力Ｆにより、圧入接続部３０が形成される。さらに、接合過程の容易化のために、特に、接合力Ｆに対して垂直方向又は回路支持体１０の表面に対して平行方向に延在する双方向矢印４０の方向において、超音波振動を接合過程の容易化のために構成素子１に導入することが想定されてもよい。

補足的に、接合過程の容易化のために、構成部材１内に導入される超音波振動の方向を交互に、回路支持体１０の表面に対して平行方向にすることも可能であることを述べておく。

これまでに説明してきた接触接続装置１００は、本発明の考察から逸脱することなく多岐にわたる方法によって変更又は修正することが可能である。このことは、電気的な構成素子１を、専ら、接続要素１８を通じて、かつ、圧入接続部３０を用いて、回路支持体１０に接続することからなる。特に、本発明は、電気的な構成素子１としてのコンデンサ２に限定されるべきものではない。そのため、例えば、最初に、接続要素１８と回路支持体１０との間の圧入接続部３０を形成し、その後で、接続要素１８と構成素子１との間の接続部を形成することを想定してもよい。

Claims (9)

1. 電気的な構成素子（１）と回路支持体（１０）との間の接触接続装置（１００）であって、前記構成素子（１）は、当該構成素子（１）とは別個の構成部材として形成された接続要素（１８）に接続されている、接触接続装置（１００）において、
   前記接続要素（１８）は、少なくとも１つの圧入接続部（３０）を通じて直接前記回路支持体（１０）に導電的に接触接続されていることを特徴とする、接触接続装置（１００）。
2. 前記圧入接続部（３０）は、同時に、前記回路支持体（１０）と前記構成素子（１）との間の機械的な接続部を形成し、前記機械的な接続部は、前記構成素子（１）と前記回路支持体（１０）との間の唯一の機械的な接続部である、請求項１に記載の装置。
3. 前記構成素子（１）と前記接続要素（１８）との間の接続部は、材料接続的な接続部（１９）として、特に鑞接接続部として形成されている、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記接続要素（１８）は、接続金属薄板として形成されており、前記接続要素（１８）は、前記構成素子（１）に対向する側に、当該接続要素（１８）の上側又は下側の構成部分として形成された接触面を有し、前記接続要素（１８）は、当該接続要素（１８）の端面に形成されている圧入コンタクト（２５）として形成された歯状の突起を有しており、前記接続要素（１８）の前記接触面として用いられる部分（２３）の平面と、前記圧入コンタクト（２５）の平面とが、距離（ａ）をおいて相互に平行にかつ離間されて配置されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記構成素子（１）は、コンデンサ（２）であり、前記コンデンサ（２）は、互いに反対側に位置する面でそれぞれ１つの接続要素（１８）に接続されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記コンデンサ（２）は、端面（２４）によって、前記接続要素（１８）の間で前記回路支持体（１０）上に平坦に載置されている、請求項５に記載の装置。
7. 接触接続装置（１００）、特に請求項１乃至６のいずれか一項に記載のように形成された接触接続装置（１００）を形成する方法であって、
   少なくとも以下のステップ、即ち、
   −少なくとも１つの接続要素（１８）を構成素子（１）に材料接続的に接続するステップと、
   −前記接続要素（１８）と、回路支持体（１０）の開口部（２８）との間で、少なくとも１つの圧入接続部（３０）を形成するステップと、
   を含む、方法。
8. 前記圧入接続部（３０）を形成するステップは、超音波振動を用いて支援される、請求項７に記載の方法。
9. 前記超音波振動の振動方向は、前記構成素子（１）の接合方向に対して垂直方向に生じる、請求項８に記載の方法。

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