DE10111371A1 - Felxible Flachbandleitung und Verfahren zum Anschluss eines elektrischen Funktionsbauteils an eine flexible Flachbandleitung - Google Patents

Abstract

Bei der flexiblen Flachbandleitung (2) sind auf einem flexiblen Trägermaterial (6) mehrere Leitungsbahnen (4) aufgebracht, und auf der Flachbandleitung (2) ist ein elektrisches/elektronisches Funktionsbauteil (10, 12) integriert. Das Funktionsbauteil (10, 12) ist dabei vorzugsweise als Elektronikbaugruppe (12) und als Steuereinheit ausgebildet. Durch die unmittelbare Integration des Funktionsbauteils (10, 12) auf der Flachbandleitung (2) ist der bei einer Montage vorzunehmende Kontaktierungsaufwand gering gehalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine flexible Flachbandleitung, bei der auf einem flexiblen Trägermaterial mehrere Leitungsbahnen aufgebracht sind sowie ein Verfahren zum Anschluss eines elektrischen Funktionsbauteils an eine solche flexible Flach­ bandleitung.

Eine flexible Flachbandleitung, auch als FFC-Kabel (Fiat Flexible Cable) oder Fo­ lienleitung bezeichnet, zeichnet sich im Allgemeinen durch das flexible Träger­ material aus, auf das oder in das mehrere flache Leitungsbahnen, insbesondere Kupfer-Leitungsbahnen, nebeneinander angebracht sind. Die Leitungsbahnen werden üblicherweise im Rahmen eines Ätzprozesses oder im Rahmen eines Laminierprozesses auf das oder in das Trägermaterial aufgebracht. Die Flach­ bandleitung wird insbesondere als sogenannte Meterware, also in einem kontinu­ ierlichen Prozess an einem fortlaufenden Stück hergestellt. Hierzu werden bei­ spielsweise fortlaufende Kupferstreifen als Leitungsbahnen zwischen zwei Folien geklebt oder mit einem Isolierstoff insbesondere in einem Extrusionsprozess um­ spritzt.

Im Unterschied zu Leitungen oder Kabeln mit Runddrähten als elektrische Leiter ist die Flachbandleitung sehr flach und weist eine geringe Höhe von üblicherweise weniger als 1 mm auf. Der für die Verlegung der Flachbandleitung notwendige Aufbauraum ist daher gering. Zudem lässt sich die Flachbandleitung aufgrund des flexiblen Trägermaterials und ihres folienartigen Charakters sehr leicht umbiegen.

Eine derartige flexible Flachbandleitung eignet sich besonders für die Integration in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs. Aufgrund ihrer flachen Ausbildung trägt sie wenig auf und kann insbesondere in einem engen Zwischenraum zwischen zwei Bauteilen verlegt werden. Beispielsweise ist sie zwischen einem Außendachblech und einem Dachhimmel vorgesehen, um eine im Dachhimmel integrierte Leselampe mit dem Bordnetz zu verbinden. Über die Flachbandleitung werden insbesondere auch mehrere elektrische Komponenten miteinander verknüpft. So verbindet die Flachbandleitung beispielsweise ein Steuergerät mit dem Steuerge­ rät zugeordneten elektrischen Komponenten. Hierzu ist es erforderlich, dass die Flachbandleitung mit ihren Leitungsbahnen jeweils an die einzelnen elektrischen Komponenten einerseits und andererseits an das Steuergerät angeschlossen werden müssen. Dies erfordert einen hohen Kontaktierungsaufwand, was sowohl Zeit- als auch kostenintensiv bei der Montage der Flachbandleitung ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kontaktierungsaufwand für eine Flachbandleitung gering zu halten.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine flexible Flachbandleitung oder Folienleitung, bei der auf einem flexiblen Trägermaterial mehrere Leitungs­ bahnen aufgebracht sind, wobei auf der Flachbandleitung ein elektrisches Funkti­ onsbauteil integriert ist.

Unter elektrisches Funktionsbauteil werden hierbei allgemein alle elektrischen oder elektronischen Bauteile verstanden, die eine elektrische/elektronische Funk­ tion ausüben. Beispiele hierfür sind ein Widerstand, ein Kondensator, eine Spule, ein Transistor, usw. Als Funktionsbauteil wird auch ein komplexes Bauteil wie eine integrierte Schaltung, ein Mikrochip usw. verstanden.

Mit der Integration des Funktionsbauteils entfällt bei der Montage der Kontaktie­ rungsaufwand für eine separate elektrische/elektronische Komponente, die die gleiche Funktion wie das Funktionsbauteil hat. Die Flachbandleitung übernimmt daher neben der reinen Leitungsfunktion durch die Implementierung des Funkti­ onsbauteils zusätzlich zumindest eine weitere elektrische/elektronische Funktion. Das oder mehrere Funktionsbauteile werden hierzu vorzugsweise an geeigneten Positionen der Flachbandleitung angebracht, die beliebig über die Länge der Flachbandleitung, insbesondere auch in der Leitungsmitte verteilt sein können.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist mit der Flachbandleitung eine kom­ plette Elektronikbaugruppe integral verbunden. Auf dieser Elektronikbaugruppe sind mehrere elektrische/elektronische Einzelelemente miteinander kombiniert. Die Elektronikbaugruppe ist daher zur Ausführung von komplexen Funktionen ge­ eignet. Sie ist dabei beispielsweise nach Art einer Leiterplatte ausgebildet.

Vorzugsweise ist die Elektronikbaugruppe als eine Steuereinheit ausgebildet, und umfasst hierzu insbesondere einen Steuerchip oder eine integrierte Schaltung. Mit der Integration der Steuereinheit auf der Flachbandleitung entfällt die Notwendig­ keit der Anordnung einer separaten Steuereinheit und insbesondere entfällt die Notwendigkeit zu deren Kontaktierung. Beispielsweise werden in einem Kraftfahr­ zeug einzelne elektrische Komponenten, wie Stellmotoren oder Beleuchtungsein­ heiten, mittels eines Datenbussystems angesteuert. Hierzu ist eine Umsetzung der entsprechenden Datenbussignale in reale Steuersignale notwendig. Für einen solchen Anwendungsfall ist zumindest eine der Leitungsbahnen der Flachband­ leitung als Busleitung ausgebildet. Die integrierte Elektronikbaugruppe wandelt die Datenbussignale in Steuersignale um leitet diese an die entsprechenden elektri­ schen Komponenten weiter.

Zweckdienlicherweise ist an das Funktionsbauteil eine Abzweigleitung ange­ schlossen. Damit besteht die Möglichkeit, insbesondere in Verbindung mit der zu­ vor erwähnten Bustechnologie, vom Funktionsbauteil aus gleichzeitig mehrere elektrische Komponenten anzusteuern. Zum Funktionsbauteil hin braucht nur eine geringe Anzahl von Leitungsbahnen geführt zu sein. Es ist also dadurch möglich, den Verdrahtungsaufwand gering zu halten.

Für eine schnelle und einfache Kontaktierung des Funktionsbauteils mit zumindest einer der Leitungsbahnen weist das Funktionsbauteil gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ein Schneidkontaktelement auf. Dieses Schneidkontaktelement umfasst dabei insbesondere eine scharfkantige Schneide oder Spitze, mit der die Flachbandleitung nach Art der "Piercing-Kontaktierung" vom Schneidkontaktelement durchdrungen wird. Alternativ hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Funktionsbauteil zur Kontaktierung mit zumindest einer der Leitungsbahnen einen Federkontakt aufweist, und dass die Kontaktierung durch Anpressen des Feder­ kontakts gegen die jeweilige Leitungsbahn erfolgt.

Alternativ zu diesen beiden Kontaktierungsmöglichkeiten kann die Kontaktierung auch durch die in der Leiterplattenbestückungstechnik üblichen Löt- oder Schweißvorgänge erfolgen.

Für eine sichere und dauerhafte Positionierung ist das Funktionsbauteil vorteil­ hafterweise durch ein Halteteil mechanisch an der Flachbandleitung befestigt. Das Halteteil schützt das Funktionsbauteil dabei insbesondere vor mechanischen Be­ lastungen und Umwelteinflüssen, die die Kontaktsicherheit, also die Kontaktierung zwischen Funktionsbauteil und den einzelnen Leitungsbahnen, nachteilig beein­ flussen können.

Insbesondere im Hinblick auf die Kontaktierungsalternative mit dem Federkontakt ist das Halteteil vorzugsweise derart ausgebildet, dass es das Funktionsbauteil gegen die Leitungsbahnen presst. Hierzu wird das Halteteil beispielsweise nach Art eines Klips an der Flachbandleitung befestigt oder es weist zwei Gehäuseteile auf, die über eine Schnapp-Rastverbindung aneinander befestigt sind. Das Hal­ teteil umklammert hierbei das Funktionsbauteil zusammen mit der Flachbandlei­ tung.

Um einen Schutz gegen Umwelteinflüsse zu erzielen, beispielsweise gegenüber Feuchtigkeit, umschließt das Halteteil das Funktionsbauteil vorzugsweise voll­ ständig und dichtet dieses zur Umwelt hin hermetisch ab. Hierzu ist in einer be­ vorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das Funktionsbauteil mit einer Kunst­ stoffhülle umspritzt ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Anschluss eines elektrischen Funktionsbauteils an eine flexible Flachbandleitung, die mehrere Leitungsbahnen aufweist, wobei das Funktionsbauteil unmittelbar auf der Flachbandleitung positioniert und mit zumindest einer der Leitungsbahnen kontaktiert wird.

Die im Hinblick auf die Flachbandleitung aufgeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren anzuwenden.

Üblicherweise sind die einzelnen Leitungsbahnen vollständig von einer Isolation umgeben. Nur in besonderen Anwendungsfällen, in denen eine Isolation nicht notwendig ist, ist eine Seite der Leitungsbahnen frei von einer Isolation. Um bei Vorhandensein einer Isolation im gewünschten Kontaktbereich eine Kontaktierung zu ermöglichen, wird bei dem Verfahren vorzugsweise vor der Positionierung des Funktionsbauteils aus der Isolierung zumindest ein Kontaktierungsfenster ausge­ schnitten, so dass das Funktionsbauteil mit der jeweiligen Leitungsbahn oder den jeweiligen Leitungsbahnen kontaktiert werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen und stark vereinfachten Dar­ stellungen:

Fig. 1A eine ausschnittsweise Aufsicht auf eine flexible Flachbandleitung mit zwei Kontaktierungsfenstern,

Fig. 1B eine ausschnittsweise Darstellung des mit einem Kreis markierten Bereichs in Fig. 1A, wobei ein Funktionsbauteil über die beiden Kontaktierungsfenster mit den jeweiligen Leitungsbahnen kontaktiert ist,

Fig. 2A, 2B eine ausschnittsweise Aufsicht auf eine Flachbandleitung mit jeweils einem Kontaktierungsfenster für jede Leitungsbahn und einer nach Art einer Leiterplatte ausgebildeten Elektronikbaugruppe, die zur Kontaktierung mit dieser Flachbandleitung vorgesehen ist,

Fig. 3 eine ausschnittsweise Aufsicht auf eine Flachbandleitung mit einer integrierten Elektronikbaugruppe, an die eine Abzweigleitung ange­ schlossen ist,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Schnitts längs einer Flachbandleitung im Bereich eines Funktionsbauteils, das über einen Federkontakt mit einer Leitungsbahn kontaktiert ist,

Fig. 5 die Darstellung gemäß Fig. 4, bei der das Funktionsbauteil mit Hilfe eines Schneidkontaktelements mit der Leitungsbahn kontaktiert ist, und

Fig. 6 u. 7 unterschiedliche Alternativen für die Ausgestaltung eines Halteteils, über das ein Funktionsbauteil mechanisch an der Flachbandleitung gehalten und insbesondere gegen diese gepresst wird.

In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen verse­ hen.

Gemäß Fig. 1A umfasst eine Flachbandleitung 2 insgesamt fünf Leitungsbah­ nen 4, die in einem flexiblen Trägermaterial 6 eingebettet sind. Das Trägermaterial 6 wirkt dabei zugleich als Isolation für die Leitungsbahnen 4 gegeneinander und zur Umwelt hin. Aufgrund des flexiblen Trägermaterials 6 lässt sich die Flach­ bandleitung 2 einfach und insbesondere auch in engen Radien verlegen. Wäh­ rend die Breite der Flachbandleitung 2 abhängig ist von der Anzahl der nebenein­ ander angeordneten Leitungsbahnen 4, liegt ihre Dicke üblicherweise unter 1 mm. Die Flachbandleitung 2 wird auch als Folienleitung bezeichnet.

In dem mit einem Kreis gekennzeichneten Bereich sind zwei diskrete Kontaktie­ rungsfenster 8 angeordnet, die jeweils einer Leitungsbahn 4 zugeordnet sind. Die Kontaktierungsfenster 8 werden dabei vorzugsweise durch einen Fräsvorgang oder durch einen Laserbrennvorgang in das Trägermaterial 6 eingearbeitet.

Nach Fig. 1 B sind die beiden Leitungsbahnen 4, denen die Kontaktierungsfen­ ster 8 zugeordnet sind, über ein Funktionsbauteil 10 miteinander verbunden. Dieses ist mit den jeweiligen Leitungsbahnen 4 elektrisch kontaktiert. Die Platzierung des Funktionsbauteils 10 auf der Flachbandleitung 2 erfolgt dabei vorzugsweise mit einer aus der Leiterplattentechnologie bekannten Bestückungsvorrichtung.

Gemäß der Ausführungsvariante nach den Fig. 2A und 2B sind in die Flachband­ leitung 2 insgesamt vier Kontaktierungsfenster 8 eingebracht, so dass jede der vier dargestellten Leitungsbahnen 4 frei liegt und kontaktierbar ist. Eine Elektro­ nikbaugruppe 12 als ein komplexes Funktionsbauteil 10 ist zur Bestückung auf die Flachbandleitung 2 vorgesehen. Die Elektronikbaugruppe 12 ist dabei nach Art einer Leiterplatte ausgebildet und umfasst einen Mikrochip 14, der beispielsweise als Speicher- oder auch als Steuerchip ausgebildet ist. Die Elektronikbaugrup­ pe 12 ist insbesondere eine Steuereinheit. Sie weist insgesamt vier Kontaktele­ mente 16 auf, mit der sie mit den vier Leitungsbahnen 4 kontaktierbar ist.

Nach Fig. 3 ist die Elektronikbaugruppe 12 in einer modifizierten Ausgestaltung mit einer Abzweigleitung 18 bereits auf der Flachbandleitung 2 integriert. Wie be­ reits erwähnt ist die Elektronikbaugruppe 12 vorzugsweise als eine Steuereinheit ausgebildet. Beispielsweise dient sie dazu, über die Flachbandleitung 2 übermit­ telte Bussignale in Steuersignale umzusetzen, die dann über die Abzweiglei­ tung 18 an eine anzusteuernde elektrische Komponente übermittelt werden. Die Abzweigleitung 18 ist vorzugsweise ebenfalls als Flachbandleitung 2 mit Leitungs­ bahnen 4 ausgebildet und kann ihrerseits ebenfalls weitere Funktionsbauteile 10 tragen.

Aus den Fig. 4 und 5 ist der alternierende Aufbau zwischen Trägermaterial 6, Leitungsbahn 4 und wiederum Trägermaterial 6 zu entnehmen, wobei das Trä­ germaterial 6 als Isolation wirkt. Die Dicke 20 dieses Aufbaus, also der Flach­ bandleitung 2, liegt in der Regel deutlich unter 1 mm. Dabei weist die Leitungs­ bahn 4 typischerweise eine Dicke 22 im Bereich zwischen 35 und 240 µm auf. Das Trägermaterial 6 beidseitig der Leitungsbahn 4 hat vorzugsweise ebenfalls eine Dicke 24 von jeweils in etwa 200 µm.

Nach den Fig. 4 und 5 ist die nach Art einer Leiterplatte ausbildete Elektronikbau­ gruppe 12 mit der Leitungsbahn 4 über unterschiedlich ausgestaltete Kontakt­ elemente 16 kontaktiert. Die Elektronikbaugruppe 12 mit dem Mikrochip 14 ist nach Fig. 4 über einen Federkontakt 26 als Kontaktelement 16 mit der Leitungs­ bahn 4 kontaktiert. Der Federkontakt 26 weist ein elastisches Federelement auf. Zur Kontaktierung ist in die obere Seite des Trägermaterials 6 ein Kontaktie­ rungsfenster 8 eingearbeitet.

Gemäß Fig. 5 ist alternativ hierzu ein Schneidkontaktelement 28 mit einer Schneidspitze 30 vorgesehen. Das Schneidkontaktelement 28 wird nach der "Piercing-Methode" in die Flachbandleitung 2 eingetrieben und durchstößt mit der Schneidspitze 30 die Leitungsbahn 4 und kontaktiert diese dabei. Bei dieser Kokntaktierungsart entfällt die Notwendigkeit des Kontaktierungsfensters 8.

Zur mechanischen Befestigung des Funktionsbauteils 10 an der Flachbandlei­ tung 2 ist gemäß den Fig. 6 und 7 jeweils ein Halteteil 32A, B vorgesehen. Die beiden Halteteile 32A, B sind dabei jeweils nach Art eines Gehäuses ausgebildet.

Das Halteteil 32A gemäß Fig. 6 umgibt die Flachbandleitung 2 mit dem darauf integrierten Funktionsbauteil 10 vollständig und weist zwei Gehäuseteile 34,36 auf. Diese sind über eine Schnapp-Rastverbindung 38 miteinander fest verbunden und üben insbesondere einen Anpressdruck auf das Funktionsbauteil 10 aus.

Alternativ hierzu ist das Halteteil 32B gemäß Fig. 7 einstückig ausgebildet, wobei die Flachbandleitung 2 nicht vollständig umschlossen, sondern lediglich klam­ merartig umgriffen wird. Das Halteteil 32B ist vorzugsweise elastisch ausgebildet, so dass seine unteren Haltestege 40 auseinandergebogen werden können und das Halteteil 32B auf die Flachbandleitung 2 mit dem integrierten Funktionsbau­ teil 10 aufgeklipst werden kann. Auch das Halteteil 32B übt bevorzugt eine An­ presskraft zum Anpressen des Funktionsbauteils 10 gegen die Leitungsbahnen 4 auf.

Der von den Halteteilen 32A, B erzeugte Anpressdruck wirkt sich positiv auf den Kontaktdruck und damit auf eine gute elektrische Kontaktierung aus. Insbesonde­ re ist die Ausübung des Anpressdrucks für die Kontaktierung mit dem Federkon­ takt 26 gemäß Fig. 4 von Vorteil.

Bezugszeichenliste

2

Flachbandleitung

4

Leitungsbahn

6

Trägermaterial

8

Kontaktierungsfenster

10

Funktionsbauteil

12

Elektronikbaugruppe

14

Mikrochip

16

Kontaktelement

18

Abzweigleitung

20

Dicke der Flachbandleitung

22

Dicke der Leitungsbahn

24

Dicke des Trägermaterials

26

Federkontakt

28

Schneidkontaktelement

30

Schneidspitze
32A, B Halteteil

34

,

36

Gehäuseteil

38

Rastverbindung

40

Haltesteg

Claims (11)

1. Flexible Flachbandleitung (2), bei der auf einem flexiblen Trägermaterial (6) mehrere Leitungsbahnen (4) aufgebracht sind, gekennzeichnet durch ein integriertes elektrisches Funktionsbauteil (10,12), das mit zumindest ei­ ner der Leitungsbahnen (4) unmittelbar kontaktiert ist.

2. Flachbandleitung (2) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine integrierte Elektronikbaugruppe (12).

3. Flachbandleitung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikbaugruppe (12) als Steuereinheit ausgebildet ist.

4. Flachbandleitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an das Funktionsbauteil (10,12) eine Abzweigleitung (18) angeschlos­ sen ist.

5. Flachbandleitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsbauteil (10,12) zur Kontaktierung mit zumindest einer der Leitungsbahnen (4) ein Schneidkontaktelement (28) aufweist.

6. Flachbandleitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsbauteil (10,12) zur Kontaktierung mit zumindest einer der Leitungsbahnen (4) einen Federkontakt (26) aufweist.

7. Flachbandleitung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsbauteil (10,12) durch ein Halteteil (32A, 32B) mecha­ nisch befestigt ist.

8. Flachbandleitung (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (32A, 32B) das Funktionsbauteil (10,12) gegen die Lei­ tungsbahnen (4) presst.

9. Flachbandleitung (2) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (32A, 32B) das Funktionsbauteil (10,12) vollständig um­ schließt.

10. Verfahren zum Anschluss eines elektrischen Funktionsbauteils (10,12) an eine flexible Flachbandleitung (2), die mehrere Leitungsbahnen (4) auf­ weist, wobei das Funktionsbauteil (10,12) unmittelbar auf der Flachband­ leitung (2) positioniert und mit zumindest einer der Leitungsbahnen (4) kontaktiert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Positionierung des Funktionsbauteils (10,12) in eine die Lei­ tungsbahnen (4) überdeckende Isolierung zumindest ein Kontaktierungs­ fenster (8) eingearbeitet wird.