DE10019410A1 - Flexibler Flachleiter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Flachleiter mit einer biegsamen, isolierenden Trägerstruktur, auf der wenigstens auf einer Seite Leiterbahnen zur Übertragung von elektrischen Signalen aufgebracht sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist der Flachleiter wenigstens abschnittsweise mit einer magnetischen Sperrfläche zur Wirbelstromabschirmung von Magnetfeldern überzogen bzw. weist der Flachleiter wenigstens einen Abschnitt auf, in dem er zum Einstellen eines lokalen Induktivitäts- und Kapazitätsbelags difiniert gefaltet ist. DOLLAR A Verwendung z. B. als flexible Folienverkabelung in Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Flachleiter mit einer biegsamen, isolierenden Trägerstruktur, auf der wenigstens auf einer Seite Leiterbahnen zur Übertragung von elektrischen Signa­ len aufgebracht sind.

Derartige flexible Flachleiter werden beispielsweise in der Bü­ rotechnik eingesetzt, um beweglich gehaltene Druckerköpfe von Tintenstrahldruckern mittels elektrischen Signalen anzusteuern. Diese flexiblen Flachleiter weisen als Trägerstruktur üblicher­ weise eine isolierende Folie auf. Als Trägerstrukturmaterial kann z. B. PET, PEN, PI oder Teflon eingesetzt werden. Auf der Trägerstruktur ist eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht, die fertigungstechnisch beispielsweise durch Aufkleben einer Kupferfolie realisiert werden kann. Diese Kupferfolie wird nach dem Aufkleben ätztechnisch zu Leiterbahnen strukturiert, deren Oberfläche dann durch Aufbringen einer weiteren Kunststofffolie oder eines Isolationslackes isoliert wird.

Aus der EP 0 092 555 81, der US 5 291 180, der US 5 285 191, der US 4 990 891, der US 4 792 790, aber auch der US 4 694 283 ist es bekannt, LC-Schwingkreise durch geeignetes Übereinanderfalten von Leiter- bzw. Isolatorfolien herzustellen. Diese Druckschrif­ ten betreffen etikettartige Sicherheits- bzw. Markierungssyste­ me, die sich beispielsweise zur Befestigung an Verkaufsgegen­ ständen eignen. Die Sicherheits- bzw. Markierungssysteme beste­ hen dabei im wesentlichen aus einem mittels elektromagnetischen Wellen abtastbaren LC-Schwingkreis. Der LC-Schwingkreis umfaßt Leiterbahnstrukturen in einer dünnen Metallfolie bzw. einer dün­ nen metallischen Schicht, die sich auf einem Trägermaterial befindet. Auf den Leiterbahnstrukturen ist ein dielektrischer Überzug oder eine dielektrische Folienzwischenlage vorgesehen. Durch Übereinanderfalten von Trägermaterial und gegebenenfalls Folienzwischenlagen wird eine Schichtstruktur geschaffen, die den LC-Schwingkreis darstellt. Durch Ummanteln der Packung von Trägermaterial und gegebenenfalls Folienzwischenlagen mit einer Stabilisations- bzw. Siegelschicht kann schließlich ein mecha­ nisch belastbares elektrisches Bauteil geschaffen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flachleiter zu schaffen, der sich als flexible Verkabelung mit guter EMV insbesondere in ei­ nem Kraftfahrzeug eignet.

Diese Aufgabe wird durch einen flexiblen Flachleiter gelöst, der wenigstens abschnittsweise mit einer magnetischen Sperrfläche zur Wirbelstromabschirmung von Magnetfeldern überzogen ist bzw. der wenigstens einen Abschnitt aufweist, in dem er zum Einstel­ len eines lokalen Induktivitäts- und Kapazitätsbelags definiert gefaltet ist. Auf diese Weise können die Übertragungseigenschaf­ ten von Leiterbahnstrukturen in dem Flachleiter definiert einge­ stellt werden, und es können in einfacher Weise LC-Filter im Flachleiter realisiert werden, so dass ein Einkoppeln von Stör­ signalen oder deren Übertragung vermieden werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist in die gefalteten Abschnitte des Flachleiters eine dielektrische Folie eingefaltet. Auf diese Weise kann eine kapazitive Ankopplung von Leiterbahnen einge­ stellt werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist in die gefalteten Abschnitte des Flachleiters eine Ferritfolie eingefaltet. Auf diese Weise kann eine induktive Ankopplung von Leiterbahnen eingestellt wer­ den.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Flachleiter wenigstens einen Anschlußbereich für ein SMD-Bauteil auf. Auf diese Weise kann ein Flachleiter mit Platinen-Funktionalität bereitgestellt werden.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Flachleiter wenigstens einen Masseklemmflächenbereich auf. Auf diese Weise kann zur Ab­ schirmung von Magnetfeldern über eine magnetische Sperrfläche bei Einbau in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft die elektrische Masse der Fahrzeugkarosserie ausgenutzt werden.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Flachleiter wenigstens einen in sich gefalteten Verzweigungsabschnitt auf. Auf diese Weise können Verzweigungsabschnitte mit LC-Filterfunktion be­ reitgestellt werden.

In Weiterbildung der Erfindung sind in dem Flachleiter Leiter­ bahnen wenigstens abschnittsweise mit LC-Elementen kombiniert. Auf diese Weise können auf dem Flachleiter Signalfilter reali­ siert werden.

In Weiterbildung der Erfindung sind in dem Flachleiter Leiter­ bahnen wenigstens abschnittsweise als LC-Elemente strukturiert. Auf diese Weise können auf dem Flachleiter Filter für elektri­ sche Signale ätztechnisch realisiert werden.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1a und 1b einen Abschnitt eines flexiblen Flachleiters mit Verzweigung in Draufsicht auf eine erste Seite be­ ziehungsweise eine zweite, der ersten gegenüberliegen­ den Seite,

Fig. 2a und 2b einen Abschnitt eines flexiblen Flachleiters mit Verzweigung und Anschlussbereich für ein SMD- Bauteil in Perspektivansicht,

Fig. 3 einen 4-fach in sich gefalteten Abschnitt eines flexi­ blen Flachleiters in Perspektivansicht und

Fig. 4 einen Schnitt durch einen mehrere Folienschichten um­ fassenden flexiblen Flachleiter.

In der Fig. 1a ist ein flexibler Flachleiter 1 dargestellt, der eine Trägerstruktur 2 umfasst, auf der Leiterbahnen 3, 4 und 5 angeordnet sind. Die Trägerstruktur 2 ist als isolierende Folie ausgebildet. Als Trägerstrukturmaterial kann vorzugsweise PET, PEN, PI oder Teflon verwendet werden. Die Leiterbahnen 3, 4, 5 sind aus einer mittels Ätztechnik strukturierten Kupferfolie von ca. 35 µm Dicke gewonnen, die auf die isolierende Folie aufge­ klebt ist. Weitere übliche Dicken sind z. B. 17,5 µm und 70 µm. Die auf der Trägerstruktur 2 angeordneten Leiterbahnen 3, 4 und 5 sind mit einer Isolationsschicht versiegelt. Die Dicke der iso­ lierenden Folie ist so gewählt, dass sie mit den auf ihr ange­ brachten Leiterbahnen gefaltet werden kann, ohne dass die Folie bricht oder es zum Lösen oder Beschädigen bzw. Unterbrechen von Leiterbahnen kommt. Die isolierende Folie mit den Leiterbahnen wird dann mittels Laserschneiden (oder auch mittels Ausstanzen, Ausfräsen, Ausschneiden) zu dem in der Fig. 1a dargestellten flexiblen Flachleiter 1 zugeschnitten.

In einem Bereich 6 hat der Flachleiter 1 eine als Randinduktor wirkende Wirbelstromfolie mit Fenster 7. Auf diesem Fenster 7 kann eine nicht weiter dargestellte Ferritzwischenlage ange­ bracht werden, die es ermöglicht, in nicht weiter dargestellter Weise induktiv Verbraucher anzukoppeln, um diese aus dem Flach­ leiter 1 mit einem Wechselspannungssignal zu versorgen.

Der Flachleiter 1 umfasst weiter einen Verzweigungsbereich 8, in dem sich die auf ihm angeordneten Leiterbahnen in einen Flach­ leiterzweig 9 und einen Flachleiterzweig 10 verzweigen. Der Flachleiterzweig 9 ist an einer Stelle 11 mehrfach in sich selbst gefaltet, um dort lokal den Induktivitätsbelag der Leiterbahnen 4 und 5 zu erhöhen und auf diese Weise ein Tiefpaßfil­ ter bereitzustellen.

An dem Flachleiterzweig 10 ist ein Abschnitt 12 ohne Leiterbahn­ strukturen ausgebildet, dessen Rückseite entsprechend dem Be­ reich 6 mit einer als Wirbelstrommaske dienenden Folie aus ma­ gnetisch weichem Material beschichtet ist. Wie mit dem Pfeil 13 in der Fig. 1a angedeutet, ist vorgesehen, den Abschnitt 12 auf den Flachleitungszweig 9 zu falten. Dazu ist der Abschnitt 12 geometrisch auf den Flachleiterzweig 9 abgestimmt.

Die Fig. 1b zeigt den in der Fig. 1a dargestellten flexiblen Flachleiter von der gegenüberliegenden Seite. Die Rückseite des Bereiches 6 des flexiblen Flachleiters 1 aus Fig. 1a hat eine Masseklemmfläche 14. Sie gestattet, dass bei Einbau des flexi­ blen Flachleiters in ein Kraftfahrzeug die Wirbelstrommaskierung einfach mit der Karosseriemasse verbunden werden kann, was ein besonders stabiles Abschirmen ermöglicht.

Die Rückseite des Isolationsfolien-Abschnittes 12 aus der Fig. 1a ist ebenfalls mit einer Folie 15 aus magnetisch weichem Mate­ rial versehen, die bei Umklappen auf den Flachleitungszweig 9' entsprechend der dem Pfeil 16 angedeuteten Richtung die Leiter­ bahnen 4' und 5' im Flachleitungszweig 9' magnetisch abschirmt. Auch diese Folie 15 hat eine Masseklemmfläche 17, um bei Einbau des Flachleiters in ein Kraftfahrzeug einen guten Karosseriekon­ takt zu ermöglichen. Weiter weist die Folie 15 Freimaskierungen 18 und 19 auf, auf der nicht weiter dargestellte selbsthaftende Ferritfolien angebracht werden können, die bei Umklappen des Ab­ schnittes 12 aus Fig. 1a den Leiterbahnen 4' und 5' im Flachlei­ terzweig 9' zugeordnet sind und deren Induktivitätsbelag lokal erhöhen.

Um einen robusten und stabilen flexiblen Flachleiter bereitzu­ stellen, werden nach dem Falten die gefalteten Abschnitte klebe­ technisch stabilisiert, indem sie beispielsweise mit Thermothen versiegelt werden.

In der Fig. 2a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen flexiblen Flachleiter 20 dargestellt, der eine Trägerstruktur 21 umfasst, die derjenigen des vorbeschriebenen flexiblen Flachlei­ ters entspricht. Diese Trägerstruktur 21 ist mit nicht weiter dargestellten Leiterbahnen versehen und weist Anschlüsse für ein SMD-Bauteil 28 auf. Weiter hat der flexible Flachleiter 20 Ver­ zweigungsarme 22 und 23, die aus demselben Material wie die Trä­ gerstruktur 21 gefertigt sind. Im Anschlussbereich des Verzwei­ gungsarms 22 an die Trägerstruktur 21 sind Falzmarkierungen 24 vorgesehen, die durch Pfadgatebereiche 25 voneinander getrennt sind, um die nicht weiter dargestellten Leiterbahnen der Träger­ struktur 21 auf den Verzweigungsarm 22 zu führen. Der Verzwei­ gungsarm 23 hat einen Bereich 26, in dem mittels Isoliersiegel­ bedruck gefertigte LC-Strukturen ausgebildet sind, welche ein kapazitiv-induktives Ankoppeln von in dem Verzweigungsarm 23 verlaufenden Leiterbahnen an Leiterbahnen der Trägerstruktur 21 ermöglichen. Gleichzeitig wirken die LC-Strukturen im Bereich 26 als Signalfilter. Auf die Trägerstruktur 21 ist eine Ferritfolie 27 gelegt, die eine lokale Erhöhung des Induktivitätsbelags der in der Trägerstruktur 21 verlaufenden Leiterbahnen bewirkt und die Übertragungseigenschaften der Leiterbahnen, die durch sie abgedeckt werden, entsprechend beeinflusst. Anstatt auf der Trä­ gerstruktur 21 eine Ferritfolie 27 vorzusehen, ist es auch mög­ lich, eine Folie aus Dielektrikum anzubringen, welche zu einer lokalen Erhöhung des Kapazitätsbelags der durch sie abgedeckten Leiterbahnen auf der Trägerstruktur 21 führt.

Um bei dem fertig gefalteten flexiblen Flachleiter 20 einen gu­ ten Zugang zu dem SMD-Bauteil 28 zu ermöglichen, sind in der Fo­ lie 27 und in dem Verzweigungsarm 22 Durchbrüche 29 und 30 vor­ gesehen.

Die Fig. 2b zeigt einen flexiblen Flachleiter 20' aus Fig. 2a im fertig gefalteten Zustand. Dabei sind entsprechend dem anhand der Fig. 1a und 1b beschriebenen flexiblen Flachleiter die übe r einander gefalteten Verzweigungsarme 22' und 23' mittels Thermo­ then versiegelt, wobei die Leiterbahnenstrukturen in ihnen so zueinander verlaufen, dass diese induktiv-kapazitiv aufeinander abgestimmt sind.

Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem weiteren Ausfüh­ rungsbeispiel für einen flexiblen Flachleiter 30. Dieser umfasst eine Trägerstruktur 31, die der Trägerstruktur der zuvor be­ schriebenen Ausführungsbeispiele entspricht, auf denen nicht weiter dargestellte Leiterbahnen angeordnet sind. Die Träger­ struktur ist 4-fach in sich selbst zurückgefaltet, so dass ent­ sprechende Bereiche 31, 32, 33 und 34 derselben aufeinander zu liegen kommen. Zwischen die Bereiche 31 und 32 der Trägerstruk­ tur ist eine erste Ferritfolie 35 gelegt, und zwischen den Be­ reichen 33 und 34 der Trägerstruktur befindet sich eine zweite Ferritfolie 36. Diese Ferritfolien führen zu einer guten induk­ tiven Kopplung der Leiterbahnstrukturen in den Bereichen 31 und 32 bzw. 33 und 34. Weiter ist zwischen den Bereichen 32 und 34 der Trägerstruktur eine Folie 37 aus Dielektrikum vorgesehen, die zu einer guten kapazitiven Ankopplung von Leiterbahnstruktu­ ren in den Bereichen 32 und 34 der Trägerstruktur führt. Das mehrfache Ineinanderfalten der Trägerstruktur mit darauf ange­ ordneten Leiterbahnen ermöglicht es, über einen weiteren Fre­ quenzbereich einstellbare Bandpässe bzw. Bandsperren in einem flexiblen Flachleiter zu realisieren.

Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungs­ beispiel für einen flexiblen Flachleiter 40. Dieser flexible Flachleiter 40 ist als Co-Laminat mehrer Folienschichten ausge­ bildet. Auf eine erste Folie 41, deren Material derjenigen der Trägerstrukturen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele entspricht, ist eine Schicht mit Leiterbahnen 42 vorgesehen, über denen sich eine erste Folie 43 aus Dielektrikum befindet. Über dieser Folie 43 aus Dielektrikum liegt eine erste ferroma­ gnetische Folie 44, auf der eine zweite Folie 45 aus Dielektri­ kum vorgesehen ist. Über der zweiten Folie 45 aus Dielektrikum befindet sich eine Schicht 46 mit Leiterbahnen und eine der Fo­ lie 41 entsprechende Folie 47. Die Folie 47 ist schließlich mit einer zweiten ferromagnetischen Folie 48 bedeckt.

Claims (9)

1. Flexibler Flachleiter (1, 20, 30, 40) mit einer biegsamen, isolierenden Trägerstruktur (2, 21), auf der wenigstens auf ei­ ner Seite Leiterbahnen (3, 4, 5) zur Übertragung von elektri­ schen Signalen aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachleiter (1) wenigstens abschnittsweise mit einer magne­ tischen Sperrfläche (6, 15) zur Wirbelstromabschirmung von Ma­ gnetfeldern überzogen ist.

2. Flexibler Flachleiter (1, 20, 30, 40) mit einer biegsamen, isolierenden Trägerstruktur (2, 21), auf der wenigstens auf ei­ ner Seite Leiterbahnen (3, 4, 5) zur Übertragung von elektri­ schen Signalen aufgebracht sind, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachleiter (1) wenigstens einen Abschnitt (11) aufweist, in dem er zum Einstellen eines lokalen Induktivitäts- und Kapazi­ tätsbelags definiert gefaltet ist.

3. Flexibler Flachleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die gefalteten Abschnitte des Flachleiters (30) eine di­ elektrische Folie (37) eingefaltet ist.

4. Flexibler Flachleiter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die gefalteten Abschnitte des Flachleiters (30) eine Ferrit­ folie (35, 36) eingefaltet ist.

5. Flexibler Flachleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachleiter (20) wenigstens einen Anschlußbereich für ein SMD-Bauteil (28) aufweist.

6. Flexibler Flachleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachleiter (1) wenigstens einen Masseklemmflächenbereich (7, 17) aufweist.

7. Flexibler Flachleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachleiter (20) wenigstens einen in sich gefalteten Ver­ zweigungsabschnitt aufweist.

8. Flexibler Flachleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Flachleiter Leiterbahnen wenigstens abschnittsweise mit LC-Elementen kombiniert sind.

9. Flexibler Flachleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Flachleiter Leiterbahnen wenigstens abschnittsweise als LC-Elemente strukturiert sind.