DE10048466C1 - Falt- und Verschiebeschutz für flexible Leiterplatte im Kontaktierungsbereich - Google Patents
Falt- und Verschiebeschutz für flexible Leiterplatte im KontaktierungsbereichInfo
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Abstract
Eine Anordnung zum elektrischen Kontaktieren einer auf einem Tragkörper (4) angeordneten flexiblen Leiterplatte (3) mit einer Kontaktfeder (29 weist ein zwischen der flexiblen Leiterplatte (3) und der Kontaktfeder (2) verschiebefest zum Tragkörper (4) angeordnetes Gleitelement (5) auf. Beim Aufschieben der Kontaktfeder (2) auf den Tragkörper (4) gleitet die Kontaktfeder (2) auf dem Gleitelement (5) in ihre Endlage.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum
elektrischen Kontaktieren einer auf einem Tragkörper angeord
neten flexiblen Leiterplatte mit einer Kontaktfeder, welche
in einer parallel oder schräg zu der Leiterplattenoberfläche
verlaufenden Richtung auf die flexible Leiterplatte aufge
schoben wird.
Sofern eine Kontaktierung einer flexiblen Leiterplatte z. B.
aufgrund von Einbau- oder Bauraumbeschränkungen oder wegen
konstruktionsbedingt vorgegebener Montageverhältnisse nur
durch ein seitliches "Aufschieben" einer Federkontaktierung
eines Bauelements auf die Leiterplatte bewerkstelligt werden
kann, besteht die Gefahr eines Verrutschens, Verschiebens,
Verstauchens oder einer Verlagerung der flexiblen Leiterplat
te durch den Kontaktierungsvorgang. Darüber hinaus ist es
aufgrund der hohen Oberflächenempfindlichkeit einer flexiblen
Leiterplatte nicht immer einfach, eine derartige "Aufschiebe-
"Federkontaktierung auf einer flexiblen Leiterplatte ohne ei
ne Beschädigung derselben herzustellen. Besonders bei Fällen,
in denen eine hohe Anpreßkraft des Federkontaktes an die fle
xible Leiterplatte gefordert ist, sind die beiden Aspekte La
gestabilität und Beschädigungsfreiheit der flexiblen Leiter
platte bei der Herstellung der "Aufschiebe-"Federkontak
tierung nur schwer zu gewährleisten.
Anwendungsbeispiele für eine derartige Aufschiebe-Federkon
taktierung einer flexiblen Leiterplatte unter erschwerten Be
dingungen finden sich im Automobilbau. Aufgrund beschränkten
Platzangebots müssen Elektrobauteile (z. B. Magnetventile in
einer Getriebe-Hydraulikbaugruppe) manchmal in der beschrie
benen Weise durch eine Aufschiebe-Federkontaktierung elekt
risch an eine flexible Leiterplatte angekoppelt werden. Aufgrund
der hohen thermischen und mechanischen Belastungen in
einem Kraftfahrzeug (Kfz) - es können Vibrationsbeschleuni
gungen bis 33 g auftreten - müssen hohe Andruckkräfte für ei
ne sichere Kontaktierung angewendet werden.
Es ist bereits bekannt, durch eine Verzinnung der Kontakt
partner (d. h. Federkontakt und Leiterbahn) eine günstige Be
einflussung des Reibungsverhaltens und eine Verringerung der
Schädigungsgefahr beim Kontaktierungsschritt zu erhalten.
Aus der Druckschrift DE 41 10 386 C2 ist eine Anordnung zum
elektrischen Kontaktieren einer in einem Tragkörper angeord
neten flexiblen Leiterplatte bekannt, bei der eine Kontaktfe
der in einer parallel zu der Leiterplattenebene verlaufenden
Richtung auf die flexible Leiterplatte aufgeschoben wird. Zum
Schutz vor Beschädigungen ist ein Gleitelement, auf welchem
die Kontaktfeder beim Aufschieben in ihre Endlage gleitet
verschiebefest am Tragkörper angeordnet.
Bei einer weiteren bekannten Kontaktierungsanordnung (DE 27 26 231 A1)
werden Leiterbahnen einer flexiblen Leiterplatte
mittels Crimpkontakten kontaktiert, die beim Einstecken der
flexiblen Leiterplatte in ein Gehäuse eines Steckverbinders
an Kontaktfedern entlang gleiten.
Aus der Druckschrift EP 0 969 557 A1 ist eine Kontaktanord
nung zum Verbinden einer flexiblen Leiterplatte mit einer
Kontaktfeder bekannt, wobei die flexible Leiterplatte unter
seitig an dem Ende, auf das die Kontaktfeder aufgeschoben
wird, eine Verstärkungsschicht aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und
ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren einer flexiblen
Leiterplatte durch Aufschieben eines Federkontaktes zu schaf
fen, die bzw. das ein problemfreies Kontaktieren der flexib
len Leiterplatte ermöglicht. Insbesondere sollen auch bei ho
hen geforderten Anpreßkräften die Lagestabilität und Beschädigungsfreiheit
der flexiblen Leiterplatte gewährleistet
sein.
Die Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche gelöst.
Demnach besteht die Grundidee der Erfindung darin, durch das
zwischen der Kontaktfeder und der flexiblen Leiterplatte an
geordnete Gleitelement eine Einrichtung vorzusehen, welche
eine parallel zu der Leiterplattenebene verlaufende Komponen
te der Verschiebe-, Verrutsch- oder Verstauchungskräfte auf
nimmt. Dadurch wird verhindert, daß diese bei einer Aufschie
be-Kontaktierung von der Kontaktfeder ausgeübten Kräfte auf
die Leiterplatte einwirken können, wodurch die Lagestabilität
und Beschädigungsfreiheit der Leiterplatte gewährleistet
wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet
sich dadurch, daß das Gleitelement an einem auf dem Tragkör
per montierten Kontaktierungsgehäuse abgestützt und gegen
Verschieben gesichert ist. Zusätzlich oder alternativ kann
das Gleitelement jedoch auch durch an seiner dem Tragkörper
zugewandten Seite angeordnete und unmittelbar mit dem Trag
körper zusammenwirkende Befestigungsorgane wie z. B. Krallen
oder dergleichen gegen ein Verschieben gesichert sein.
Vorzugsweise ist das Gleitelement in Form einer formsteifen
Metallzunge ausgebildet, welche im vorderen Bereich eine Ein
laufschräge aufweist. Dabei gleitet die Kontaktfeder beim
Aufschieben auf dem Gleitelement in ihre Endlage, wobei die
Einlaufschräge die für das Aufbiegen des Federkontakts erfor
derliche anfängliche Aufschiebekraft minimiert.
Eine erste Möglichkeit besteht darin, daß die Kontaktfeder in
ihrer Endlage auf dem Gleitelement aufliegt, d. h. der elekt
rische Kontakt zwischen Kontaktfeder und Leiterplatte über
das Gleitelement vermittelt wird. Alternativ kann nach einer
zweiten Möglichkeit jedoch auch vorgesehen sein, daß das
Gleitelement so gestaltet ist, daß es sich bis zu einer auf
der flexiblen Leiterplatte vorgesehen Kontaktstelle er
streckt, wobei die Kontaktfeder in ihrer Endlage unmittelbar
auf der Kontaktstelle der flexiblen Leiterplatte zum Liegen
kommt. In diesem Fall dient das Gleitelement lediglich als
Aufschiebehilfe und kann nach erfolgter Kontaktierung ent
fernt werden.
Mit Vorteil kann die erfindungsgemäße Anordnung bei der Kon
taktierung eines Elektrobauteils, z. B. Magnetventil einer Ge
triebe-Hydraulikbaugruppe, in einem Kfz eingesetzt werden. Es
hat sich gezeigt, daß der erfindungsgemäße Falt- und Ver
schiebeschutz eine reproduzierbare und beschädigungsfreie
Kontaktierung bei ausreichend hohen Anpreßkräften der Kon
taktfeder ermöglicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie
len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in
dieser zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfin
dungsgemäßen Anordnung;
Fig. 2 eine erste Variante der in Fig. 1 gezeigten erfin
dungsgemäßen Anordnung;
Fig. 3 eine zweite Variante der in Fig. 1 gezeigten Anord
nung; und
Fig. 4 eine Explosionsdarstellung der in Fig. 2 darge
stellten ersten Variante.
Fig. 1 zeigt ein Elektrobauteil 1, welches über eine Kontakt
feder 2 elektrisch mit einer flexiblen Leiterplatte 3 verbun
den ist. Die flexible Leiterplatte ist auf einer Tragplatte 4
auflaminiert (aufgeklebt) und erstreckt sich bis zu einem
Rand 4.1 der Tragplatte.
Die Kontaktfeder 2 weist in ihrem bauteilseitigen Bereich 2.1
einen S-förmigen Verlauf auf, welcher über eine Umbiegung 2.2
in einen hakenförmigen Kontaktierungsabschnitt 2.3 übergeht.
Der hakenförmige Kontaktierungsabschnitt 2.3 drückt auf die
Oberseite einer Metallzunge 5, welche mit ihrer Unterseite
eine frei liegende Leiterbahn (nicht dargestellt) der flexib
len Leiterplatte 3 berührt und elektrisch kontaktiert. Die
Metallzunge 5 besteht aus einem formsteifen Material einer
guten elektrischen Leitfähigkeit, z. B. Kupfer. Sie weist in
ihrem vorderen, randseitigen Bereich eine Einlaufschräge 5.1
auf, welche entsprechend einer am Rand 4.1 der Tragplatte 4
ausgebildeten Fase 4.2 geneigt verläuft.
An ihrem gegenüberliegenden, rückseitigen Ende weist die Me
tallzunge 5 einen unter einem spitzen Winkel zur Tragplatte 4
aufwärts geneigt verlaufenden Übergangsbereich oder Verkröp
fung 5.2 auf, welcher in einen parallel zu der Tragplatte 4
verlaufenden Halteabschnitt 5.3 übergeht. Der Halteabschnitt
5.3 befindet sich in einer Horizontalnut 6.1 eines Sockels 6,
welcher fest mit der Tragplatte 4 verbunden ist.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Metallzunge 5 beim
Aufschieben der Kontaktfeder 2 auf den Verbund aus Tragplatte
4, flexibler Leiterplatte 3 und Metallzunge 5 ist wie folgt:
Das zunächst von der Tragplatte 4 getrennte Elektrobauteil 1 wird in Richtung des Pfeils P auf die Tragplatte 4 zubewegt. Dabei gelangt die Oberseite 1.1 des Bauteils 1 in Kontakt mit der Unterseite 4.3 der Tragplatte 4 und wird entlang letzte rer in Pfeilrichtung P weiter verschoben. Im folgenden schlägt dann der hakenförmige Kontaktierungsabschnitt 2.3 an die Einlaufschräge 5,1 der Metallzunge 5 an und wird von die ser, abgestützt an der Fase 4.1, aufgebogen. Beim Aufbiegen der Kontaktfeder 2 sowie beim weiteren Vergleiten der Kon taktfeder 2 in die in Fig. 1 gezeigte Position treten durch Reibung hervorgerufene Schubkräfte in Richtung des Pfeils P auf. Aufgrund der Formsteifigkeit der Metallzunge und ihrer lagemäßigen Festlegung im Bereich des Halteabschnitts 5.3 werden diese Schubkräfte praktisch vollständig von der Me tallzunge 5 aufgenommen, d. h. es kommt durch den Aufschiebe vorgang der Kontaktfeder 2 nicht zu einer Verschiebebewegung der Metallzunge 5. Dadurch wird erreicht, daß zwischen der flexiblen Leiterplatte 3 und der Tragplatte 4 ausschließlich in Normalrichtung zur Tragplattenebene orientierte Andruck kräfte wirken, welche keine Beschädigung der flexiblen Lei terplatte 3 herbeiführen können.
Das zunächst von der Tragplatte 4 getrennte Elektrobauteil 1 wird in Richtung des Pfeils P auf die Tragplatte 4 zubewegt. Dabei gelangt die Oberseite 1.1 des Bauteils 1 in Kontakt mit der Unterseite 4.3 der Tragplatte 4 und wird entlang letzte rer in Pfeilrichtung P weiter verschoben. Im folgenden schlägt dann der hakenförmige Kontaktierungsabschnitt 2.3 an die Einlaufschräge 5,1 der Metallzunge 5 an und wird von die ser, abgestützt an der Fase 4.1, aufgebogen. Beim Aufbiegen der Kontaktfeder 2 sowie beim weiteren Vergleiten der Kon taktfeder 2 in die in Fig. 1 gezeigte Position treten durch Reibung hervorgerufene Schubkräfte in Richtung des Pfeils P auf. Aufgrund der Formsteifigkeit der Metallzunge und ihrer lagemäßigen Festlegung im Bereich des Halteabschnitts 5.3 werden diese Schubkräfte praktisch vollständig von der Me tallzunge 5 aufgenommen, d. h. es kommt durch den Aufschiebe vorgang der Kontaktfeder 2 nicht zu einer Verschiebebewegung der Metallzunge 5. Dadurch wird erreicht, daß zwischen der flexiblen Leiterplatte 3 und der Tragplatte 4 ausschließlich in Normalrichtung zur Tragplattenebene orientierte Andruck kräfte wirken, welche keine Beschädigung der flexiblen Lei terplatte 3 herbeiführen können.
Die in der Endlage wirkende Andruck- oder Kontaktierungskraft
kann durch die Dimensionierung des S-förmigen Federbereichs
2.1 nach Wunsch verändert werden und ist ferner von weiteren
Einflußgrößen wie Materialwahl der Kontaktfeder 2, Dicke der
Tragplatte 4, usw. abhängig. Ferner dient der S-förmige Be
reich 2.1 der Kontaktfeder 2 zu einer gewissen mechanischen
Entkopplung des Elektrobauteils 1 von der Tragplatte 4, um
Spannungen infolge von Wärmeausdehnungen und Relativbewegungen
("fretting corrosion") zwischen der flexiblen Leiterplat
te 3 und dem Federkontakt zu vermeiden.
Fig. 2 zeigt eine erste Variante des Ausführungsbeispiels
nach Fig. 1. Dieselben oder gleichwirkende Teile sind mit
denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die erste Variante unter
scheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Anordnung al
lein dadurch, daß sich der obere Bereich des Sockels 6 in ein
Anschlagelement 6.2 fortsetzt, welches sich parallel und un
ter Abstand zu der Tragplatte 4 oberhalb der zu kontaktieren
den flexiblen Leiterplatte 3 erstreckt. Das Anschlagelement
6.2 weist an seinem freien Ende einen sich nach außen erwei
ternden Schrägflächenbereich 6.3 auf, welcher den hakenförmi
gen Kontaktierungsabschnitt 2.3 der Kontaktfeder 2 beim Auf
schieben ergreift und zur Tragplatte 4 hin ablenkt. Entspre
chend dem Schrägflächenbereich 6.3 kann auch das gesamte An
schlagelement 6.2 gegenüber der Tragplatte 4 geneigt verlau
fen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante wird die Kontaktie
rungskraft durch die Dimensionierung des hakenförmigen Kon
taktierungsabschnitts 2.3 und dem Abstand zwischen Tragplatte
4 und Anschlag 6.2 eingestellt. Gegebenenfalls können dabei
höhere und langzeitbeständigere Andruckkräfte als bei dem in
Fig. 1 gezeigten Beispiel erreicht werden. Die Funktionsweise
der Metallzunge 5 ist jedoch die gleiche und hat auch hier
zur Folge, daß Parallelkräfte nicht auf die flexible Leiter
platte 3 übertragen, sondern in den Sockel 6 eingeleitet und
von diesem aufgenommen werden.
Eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Anordnung ist in
Fig. 3 dargestellt. Die Metallzunge 5 ist an ihren seitlichen
Rändern mit jeweils zwei Krallen 5.4 versehen, welche sich in
die Tragplatte 4 eingraben und ein Verrutschen der Metallzun
ge 5 verhindern. Die Krallen 5.4 können zusätzlich zu dem e
benfalls als Rückhalte-Element wirkenden Sockel 6 vorgesehen
sein oder es ist auch möglich, daß die erfindungsgemäße Lagesicherung
der Metallzunge 5 allein über die Krallen 5.4 (oder
in ähnlicher Weise direkt mit der Tragplatte 4 zusammenwir
kenden Befestigungsmitteln) erreicht wird.
Fig. 4 zeigt die in Fig. 2 dargestellte erste erfindungsgemä
ße Variante in Explosionsdarstellung. Durch eine spezielle
Profilierung der Metallzunge 5 im Bereich ihrer Mittenlängs
achse kann die Kontaktierungssicherheit zu der flexiblen Lei
terplatte weiter erhöht werden. Die wulstförmige Profilierung
5.4 wird durch das Einprägen einer entsprechenden Kerbe an
der Oberseite der Metallzunge 5 erreicht.
Fig. 4 zeigt ferner, daß die Kontaktfeder 2 als Doppelfeder
element ausgebildet sein kann.
Bei einer nicht dargestellten Abwandlung der Erfindung ist
die Metallzunge 5 nach dem Aufschieben der Kontaktfeder 2 in
ihre Endlage entfernbar. In diesem Fall erstreckt sich die
Metallzunge 5 unmittelbar bis zu einer Kontaktstelle auf der
flexiblen Leiterplatte 3, derart, daß die Kontaktfeder 2 zu
letzt über einen hinteren Rand der Metallzunge 5 auf die Kon
taktstelle rutscht und dort in ihrer Endlage verbleibt. Eine
weitere Verschiebung des Elektrobauteils 1 muß dann durch
konstruktive Maßnahmen ausgeschlossen sein.
Claims (13)
1. Anordnung zum elektrischen Kontaktieren einer auf einem
Tragkörper (4) angeordneten flexiblen Leiterplatte (3) mit
einer Kontaktfeder (2), welche in einer parallel oder schräg
zu der Leiterplattenebene verlaufenden Richtung auf die fle
xible Leiterplatte (3) aufgeschoben wird,
mit einem zwischen der flexiblen Leiterplatte (3) und der
Kontaktfeder (2) verschiebefest zum Tragkörper (4) ange
ordneten Gleitelement (5), auf welchem die Kontaktfeder
(2) beim Aufschieben in ihre Endlage gleitet.
2. Anordnung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gleitelement (5) an einem auf dem Tragkörper (4) mon
tierten Kontaktierungsgehäuse (6) abgestützt und gegen Ver
schieben gesichert ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gleitelement (5) durch an seiner dem Tragkörper (4)
zugewandten Seite angeordnete und unmittelbar mit dem Trag
körper (4) zusammenwirkende Befestigungsorgane (5.4) gegen
Verschieben gesichert ist.
4. Anordnung nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gleitelement in Form einer formsteifen Metallzunge
(5) ausgebildet ist
5. Anordnung nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gleitelement (5) im vorderen Bereich eine Einlauf
schräge (5.1) aufweist.
6. Anordnung nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gleitelement (5) so gestaltet ist, daß die Kontaktfe
der (2) in ihrer Endlage auf dem elektrisch leitfähigen
Gleitelement (5) aufliegt.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gleitelement (5) so gestaltet ist, daß es sich unmit
telbar bis zu einer auf der flexiblen Leiterplatte (3) vorge
sehenen Kontaktstelle erstreckt, wobei die Kontaktfeder (2)
in ihrer Endlage direkt auf der Kontaktstelle der flexiblen
Leiterplatte (3) zum Liegen kommt.
8. Anordnung nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kontaktierungsgehäuse (6) mit einem unter Abstand zum
Tragkörper (4) verlaufenden Anschlagstück (6.2) ausgestattet
ist, welches zur Ablenkung der Kontaktfeder (2) in Richtung
auf den Tragkörper (4) dient.
9. Baugruppe bestehend aus einem Elektrobauteil (1) eines
Kraftfahrzeugs und einem Tragkörper (4) mit darauf angebrach
ter flexibler Leiterplatte (3), umfassend eine Anordnung zum Kon
taktieren des Elektrobauteils (1) nach einem der vorhergehen
den Ansprüche.
10. Baugruppe nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Elektrobauteil (1) ein Magnetventil einer Getriebe-
Hydraulikbaugruppe ist.
11. Verfahren zum elektrischen Kontaktieren einer auf einem
Tragkörper (4) angeordneten flexiblen Leiterplatte (3) mit
einer Kontaktfeder (2), mit den Schritten:
- - Anbringen eines verschiebefest zum Tragkörper (4) angeord neten Gleitelements (5) auf der flexiblen Leiterplatte (4), und
- - Aufschieben der Kontaktfeder (2) in einer parallel oder schräg zu der Leiterplattenebene verlaufenden Richtung, derart, daß die Kontaktfeder (2) über das Gleitelement (5) in ihre Endlage geführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gleitelement (5) elektrisch leitfähig ist und nach
dem Aufschieben der Kontaktfeder (2) in ihre Endlage zwischen
einer Kontaktstelle auf der Leiterplatte (3) und der Kontakt
feder (2) verbleibt.
13. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gleitelement (5) nach dem Aufschieben der Kontaktfe
der (2) in ihre Endlage entfernt wird.
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