DE10134621A1

DE10134621A1 - Verbindung mehrerer elektrischer Bauteile

Info

Publication number: DE10134621A1
Application number: DE2001134621
Authority: DE
Inventors: Reinhold Preissl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2003-02-06

Abstract

Es wird eine Verbindung mehrerer elektrischer Bauteile vorgeschlagen, die zur Verbindung elektrischer Bauteile in einem Fahrzeug dient. Dabei wird eine geradlinig verlaufende Leiterbahnfolie an eine ebenfalls möglichst geradlinig verlaufende Leiterbahnverbindung angeschlossen. Hierdurch wird die Montage elektrischer Verbindung vereinfacht und ein Verschnitt von Leiterbahnfolie wird vermieden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Verbindung mehrerer elektrischer Bauteile nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon Kabelbäume in Fahrzeugen bekannt, bei denen eine Vielzahl elektrischer Bauteile an einen zentral angeordneten, gebündelten Kabelbaum angeschlossen sind. Hierzu ist erforderlich, Kabel jeweils zu den einzelnen Bauteilen zu führen. Ferner ist bekannt, durch plattenförmige Folienleiterbahnen eine Vielzahl elektrischer Bauteile zu verbinden. Hierbei ist jedoch die Verlustfläche für die Folien groß, da bei einer einstückig erstellten Leiterbahnfolie ein aufwendiges Layout für die Folienleiterbahnen erforderlich ist und bei der Fertigung der Leiterbahnfolie ein großer Verschnitt anfällt. Aus der DE 197 20 167 A1 ist eine Struktur zum Anschließen einer Mehrzahl voneinander entfernter elektrischer Bauelemente an eine Zentraleinheit bekannt, bei der eine flexible Leiterbahn zerteilt wird und einzelne Elemente aus dieser Leiterbahn herausgeklappt werden. Hierbei können Anschlußelemente als Verschnitt verbleiben, wenn nur eine begrenzte Anzahl von Anschlußelementen gewünscht wird. Ferner haben die Anschlußelemente nur eine begrenzte Länge, die durch die ursprüngliche Gestalt der flexiblen Leiterplatte vorgegeben ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Verbindung mehrerer elektrischer Bauteile in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß einerseits bei der Erstellung kein Verschnitt auftritt und andererseits eine flexible Anpassung der elektrischen leitenden Verbindung an die räumlichen Gegebenheiten des Fahrzeugs möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß vorzugsweise in einem rechten Winkel eine schmal und flexibel ausgeführte Leiterbahnfolie von einem mit anderen elektrischen Bauteilen verbundenen elektrischen Bauteil zu einer Leiterbahnverbindung der ersten beiden elektrischen Bauteile geführt wird. Hierdurch ist eine Verbindung des dritten elektrischen Bauteils an die ersten beiden elektrischen Bauteile nicht unmittelbar erforderlich, sondern die elektrische Verbindung kann an einer geeigneten Stelle der Leiterbahnverbindung vorgesehen werden. Ferner muß die elektrische Verbindung der drei Bauteile nicht aus einem einstückigen Leiterbahnfolienstück geschnitten werden, so daß kein Verschnitt auftritt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Verbindung möglich. Besonders vorteilhaft ist, die Leiterbahnverbindung in ein Gehäuseteil in ein Kraftfahrzeug einzubringen, da hierdurch eine einfache Kontaktierung zusätzlicher Leiterbahnfolien möglich ist. Ferner können bei der Fertigung des Gehäuseteils bereits alle Leiterbahnen für eine vorgegebene Richtung in das Gehäuseteil eingebracht werden, also z. B. alle waagerecht verlaufenden Leiterbahnen. Verzweigungspunkte müssen dann in das Gehäuseteil selbst nicht eingebracht werden, sondern diese werden durch anschließendes Anbringen der Leiterbahnfolien und Verbinden der Leiterbahnen mit den in das Gehäuseteil eingebrachten Leiterbahnverbindungen erzeugt.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß auch die Leiterbahnverbindung als eine Leiterbahnfolie ausgeführt ist, die insbesondere in einem vorherigen Montageschritt in das Gehäuseteil eingebracht oder mit diesem verbunden wird.

Besonders vorteilhaft ist eine Erstellung der Verbindung mittels eines Ball-Grid-Arrays, das auf die Leiterbahnverbindung oder auf die Leiterbahnfolie aufgebracht wird. Durch Erhitzen ist hierbei eine sichere elektrische Verbindung zwischen der Leiterbahnverbindung und der Leiterbahnfolie möglich.

Weiterhin ist vorteilhaft, die Leiterbahnfolie aus einem Substrat mit parallel angeordneten Folienleiterbahnen in jeweils vorgegebene Länge zu schneiden, da hierdurch ein Verschnitt, der bei ungefähr senkrecht zueinander auf einer Trägerfolie angeordneten Leiterbahnen zwangsläufig auftritt, vermieden wird.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Verbindung mehrerer elektrischer Bauteile, Fig. 2 die Anordnung der elektrischen Bauteile in einem Fahrzeugmodul, Fig. 3a ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung der Leiterbahnfolien auf einem Leiterbahnfoliensubstrat, Fig. 3b ein Ausschnitt aus einem Gehäuseteil des Fahrzeugs mit einer eingebrachten Leiterbahnverbindung und aufgebrachten Ball-Grid-Array- Kugeln, Fig. 4 eine Verbindung der Leiterbahnfolie mit der Leiterbahnverbindung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die vorliegende Erfindung kann für die Verbindung beliebiger elektrischer Bauteile in einem Fahrzeug verwendet werden. Im Folgenden wird die Erfindung am Beispiel der Verbindung verschiedener elektrischer Bauteile in einem hinter der Instrumententafel des Fahrzeugs angeordneten elektrischen Modul erläutert. Hierbei werden Bedien- und Anzeigeelemente sowie Recheneinheiten, z. B. für eine Bordcomputerfunktion oder eine Navigationsfunktion zur Führung eines Fahrzeugs in einem Straßennetz miteinander verbunden. Insbesondere müssen in dem Bereich zwischen Motorraum und Fahrzeuginnenraum eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen möglichst platzsparend und kostengünstig miteinander verbunden werden, wobei die dort vorgesehenen Verbindungen es erlauben müssen, weitere, zusätzliche elektrischen Bauteile nachzurüsten.
In der Fig. 1 ist der Verbindung einer Recheneinheit 1 in einer Anzeigeansteuerung 2 mit z. B. einer daran angeschlossenen Flüssigkristallanzeige dargestellt, wobei an eine erste Leiterbahnverbindung 3 zwischen der Recheneinheit 1 und der Anzeigeansteuerung 2 eine Bedieneinheit 4 über eine Leiterbahnfolie 5 mit einer auf die Leiterbahnfolie 5 aufgebrachten ersten Leiterbahnen 6 und zweiten Leiterbahn 7 angeschlossen ist. Auf der Leiterbahnfolie 5 können weitere Leiterbahnen angeordnet werden, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. Die Leiterbahnfolie 5 ist aus einem flexiblen, isolierenden Kunststoffmaterial gebildet, auf das entweder die einzelnen Leiterbahnen aufgebracht sind oder in das, z. B. durch laminieren zweier einzelner Kunststoffschichten, die Leiterbahnen eingeschlossen sind. Die Leiterbahnen sind z. B. aufgedruckt oder mittels eines Belichtungs- und Ätzprozesses auf die Leiterbahnfolie aufgebracht. Die in der Fig. 1 dargestellten Bauelemente sind in einem Bauraum zwischen dem Motorraum und einem Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs in einem hierfür geeigneten Hohlraum angeordnet. Die Recheneinheit 1 ist als eine Leiterplatte mit hierauf aufgebrachten elektronischen Bauelementen 8 ausgeführt, wobei die elektrischen Bauelemente mit auf die Leiterplatte der Recheneinheit 1 aufgebrachten Leiterbahnen 9 verbunden sind. Über geeignete elektrische Kontakte ist die Recheneinheit 1 über eine erste Leiterbahn 10 und eine zweite Leiterbahn 11 der ersten Leiterbahnverbindung 3 verbunden, die zu der Anzeigeansteuerung 2 führen, deren elektrische Bauteile in der Fig. 1 nicht dargestellt sind. In der Recheneinheit 1 wird z. B. eine Kartendarstellung berechnet, die über die Anzeigeansteuerung 2 einem Benutzer des Fahrzeugs zur Anzeige gebracht wird. Die Anzeige kann der Benutzer über die Bedieneinheit 4 beeinflussen, wobei die erste Leiterbahn 6 mit der zweiten Leiterbahn 11 und die erste Leiterbahn 7 mit der ersten Leiterbahn 10 verbunden sind. Die Leiterbahnfolie 5 ist geradlinig ausgeführt und ist ebenfalls in geeigneter Weise mit einer Leiterplatte der Bedieneinheit 4 verbunden.
In der Fig. 2 sind die in der Fig. 1 gezeigten elektrischen Bauteile in einem Bauraum 12 zwischen einem Motorraum 13 und dem Fahrzeuginnenraum 14 an einem Gehäuseteil 15 angeordnet, das eine Gehäusewandung einer Instrumententafel des Fahrzeugs bildet, vorzugsweise in einem Bereich der Mittelkonsole. Die Instrumententafel grenzt dabei an eine Windschutzscheibe 16 des Fahrzeugs. An der Bedieneinheit 4 sind Bedienelemente 17 angeordnet, die in den Fahrzeuginnenraum 14 hineinragen. Die erste Leiterbahnverbindung 3 ist in der Darstellung der Fig. 2 nicht sichtbar. Die Leiterbahnfolie 5 paßt sich an die unebene Kontur des Gehäuseteils 15 an und führt zwischen die Recheneinheit 1 und die Anzeigeansteuerung 2. Weitere elektrische Bauteile können an die erste Leiterbahnverbindung 3 oder an den von den elektrischen Bauteilen wegführenden Leiterbahnverbindungen angeordnet sein, so z. B. eine Autoradiovorrichtung, eine Klimasteuerung, Fensterheber, Schiebedachöffnung oder Sitzverstellung.
In der Fig. 3a ist ein Grundsubstrat 20 für die Erstellung von Leiterbahnfolien dargestellt. Die einzelnen Leiterbahnfolien sind durch gestrichelt eingezeichnete Schnittkanten 21 voneinander zu trennen. Eine erste Folienleiterbahn 22 weist eine volle Länge des Substrats auf. Eine zweite Folienleiterbahn 23 weist nur die halbe Länge des Substrats auf, so daß eine zusätzliche Schnittkante 21' angeordnet ist. Leiterbahnen 24, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnung nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist, werden z. B. in einem Druckverfahren auf ein Trägersubstrat aufgebracht. Anschließend erfolgt ein Schneidevorgang entlang der Schnittkanten 21, 21'.
In der Fig. 3b ist ein Ausschnitt aus dem Gehäuseteil 15 dargestellt, auf das die erste Leiterbahn 10 und die zweite Leiterbahn 11 aufgebracht sind. Dies kann z. B. durch eine partiell metallisierbare Oberfläche des Gehäuseteils 15 erfolgen, wobei in einem Tauchvorgang auf die metallisierbaren Oberflächenbereiche, die den Verlauf der Leiterbahnen nachbilden, ein leitendes Metallmaterial aufgebracht wird. An den Leiterbahnverbindungen sind Kontaktflächen 26 aufgebracht, in denen die Leiterbahnen ungefähr kreisförmig erweitert sind. An den Kontaktflächen 26 sind Lötkugeln 27 aus einem leicht schmelzbaren Metallmaterial angeordnet, die vorzugsweise in einem Siebdruckverfahren auf das Gehäuseteil 15 aufgebracht werden. Die Siebdruckfenster sind dabei größer zu wählen, als die Kontaktflächen 26.
In der Fig. 4 ist eine Verbindung der Leiterbahnfolie 5 mit dem Gehäuseteil 15 dargestellt. Die Leiterbahnfolie 5 ist auf das Gehäuseteil 15 in dem Bereich der Kontaktflächen 26 derartig aufgebracht, daß sich die als Erweiterung der Leiterbahnen ausgeführten Ösenflächen 28 der Leiterbahnen 6, 7 mit den Lötkugeln 27, die ein sogenanntes Ball-Grid-Array bilden, überdecken. Die Kontaktflächen 26 werden mit Heißluft angeblasen, deren Strömungsrichtung die Pfeilrichtung 29 verdeutlicht. Durch die Heißluft schmelzen die Lötkugeln 27 und verbinden die Ösenflächen 28 mit den Kontaktflächen 26 der Leiterbahnen 10, 11. Damit ist ein elektrischer Kontakt zwischen den Leiterbahnen 10, 11 des Gehäuseteils 15 und den Leiterbahnen 6, 7 der Leiterbahnfolie 5 geschaffen. Anstelle der Kontaktkugeln kann die Verbindung zwischen den Leiterbahnen auch durch einen Leitkleber erstellt werden, mit dem die Leiterbahnfolie 5 auf das Gehäuseteil 15 geklebt wird.

Claims

1. Verbindung mehrerer elektrischer Bauteile in einem Fahrzeug, wobei ein erstes elektrisches Bauteil mit einem zweiten elektrischen Bauteil über eine erste Leiterbahnverbindung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes elektrisches Bauteil (4) mit einer im wesentlichen geradlinig ausgeführten flexiblen Leiterbahnfolie (5) mit der ersten Leiterbahnverbindung (3) verbunden ist und über die erste Leiterbahnverbindung (3) mit dem ersten (1) und/oder dem zweiten (2) elektrischen Bauteil verbunden ist.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnfolie (5) mittels Leitkleber oder mittels einer Lötverbindung (27) mit der ersten Leiterbahnverbindung (3) verbunden ist.

3. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterbahnverbindung (3) in ein Gehäuseteil (15) in dem Kraftfahrzeug eingebracht ist.

4. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterbahnverbindung (3) eine Leiterbahnfolie ist.

5. Elektronikmodul für ein Fahrzeug mit einer Vielzahl elektronischer Bauteile, dadurch gekennzeichnet, dass Bauteile (1, 2, 4) der Fahrzeugelektronik über eine Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche miteinander verbunden sind.

6. Verfahren zur Erstellung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Leiterbahnverbindung oder auf die erste Leiterbahnfolie ein Ball-Grid-Array aufgebracht wird, dass die Leiterbahnverbindung mit der Leiterbahnfolie in Verbindung gebracht wird, dass ein Kontaktbereich mit dem Ball-Grid- Array erhitzt wird und dass Kontakte der Leiterbahnfolie mit Kontakten der Leiterbahnverbindung verbunden werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnfolie aus einem Substrat mit parallel angeordneten Leiterbahnfolien in jeweils vorgegebenen Längen geschnitten wird.