DE102004023189B4

DE102004023189B4 - Lösbare elektrische Kontaktierung dreidimensionaler spritzgegossener Schaltungsträger

Info

Publication number: DE102004023189B4
Application number: DE102004023189.3A
Authority: DE
Inventors: Dr. Berchtold Lorenz; Joachim Neubert; Gerhard Nicklbauer; Dr. John Wolfgang; Werner Enser; Andreas Kunze; Claudius Schimpf
Original assignee: I&T Innovation Technology Entwicklungs und Holding AG; Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU; Intedis GmbH and Co KG; TE Connectivity Germany GmbH; ODU GmbH and Co KG
Current assignee: I & T Innovation Technology Entwicklungs- und At; Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU; Intedis GmbH and Co KG; TE Connectivity Germany GmbH; ODU GmbH and Co KG
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2024-05-12
Also published as: WO2005109978A1; DE102004023189A1

Abstract

Dreidimensionaler spritzgegossener Schaltungsträger mit einem Substrat (102), mindestens einer elektrischen Leiterbahn (104) und einem Verbindungsbereich (130) zur lösbaren Kontaktierung der mindestens einen Leiterbahn (104) mit einem flexiblen Flachleiter (112), wobei die mindestens eine Leiterbahn (104) in dem Verbindungsbereich (130) einen Kontaktbereich (110) aufweist, der mit mindestens einem zugehörigen Anschlussbereich (132) des flexiblen Flachleiters (112) elektrisch kontaktierbar ist, weiterhin umfassend eine Anpressplatte (114) zum Anpressen des mindestens einen Anschlussbereichs (132) des flexiblen Flachleiters (112) an den mindestens einen Kontaktbereich (110), wobei der flexible Flachleiter (112) wenigstens teilweise zwischen die Anpressplatte (114) und das Substrat (102) einlegbar ist, und wobei der Kontaktbereich (110) zur elektrischen Kontaktierung des Anschlussbereichs (132) eine erhabene Wölbung aufweist und wobei die Anpressplatte (114) als zweiseitig eingespannter Biegebalken mit einem ersten (140) und einem zweiten Einspannbereich (142) ausgeführt ist und der erste Einspannbereich (140) als scharnierartige Anbindung (116) ausgeführt ist, so dass die Anpressplatte (114) zur Herstellung des elektrischen Kontakts um eine Drehachse (120) schwenkbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen dreidimensionalen, spritzgegossenen Schaltungsträger, ein sogenanntes 3D MID (Threedimensional Molded Interconnect Device). Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die lösbare elektrische Kontaktierung eines solchen Schaltungsträgers mit einem flexiblen Flachleiter. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein entsprechendes Verfahren zur lösbaren elektrischen Kontaktierung eines dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträgers.
Ständig steigende Anforderungen an die Sicherheit, Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit moderner Serienprodukte des Industrie- und Konsumgütermarkts lassen sich mit konventionellen mechanischen und elektrischen Systemen allein fast nicht mehr erfüllen. Die Umsetzung heutiger komplexer Aufgabenstellungen erfolgt daher zunehmend durch Einsatz dezentral angeordneter mechatronischer Einheiten, die mechanische und elektrische Funktionen auf einer Baugruppe integrieren. Dabei stellt die 3D MID-Technik den Schlüssel zur Integration von elektrischen und mechanischen Funktionen auf beliebig geformten Schaltungsträgern, bei denen metallische Leiterbahnen einem Verbund mit einem meist thermoplastischen Spritzgussteil bilden, dar. Derartige dreidimensionale spritzgegossene Schaltungsträger bieten erhebliche Rationalisierungspotentiale für die Elektro- und Elektronikproduktion und sind im Allgemeinen umweltverträglicher als herkömmliche Leiterplatten.
Die Struktur moderner Bordnetzsysteme, beispielsweise im Automobilbereich, wendet sich von bisherigen zentralen Steuergeräten hin zu dezentral angeordneten Elektronikmodulen und einer damit verbundenen stark zunehmenden ”Vor-Ort-Intelligenz”. Der Einsatz der 3D MID-Technologie bietet ein enormes Potential, mechanische und elektrische Funktionen auf einem Schaltungsträger zu integrieren und gleichzeitig Bauräume geometrisch optimal zu nutzen. Deshalb findet die 3D MID-Technologie bei der Realisierung dezentraler mechatronischer Einheiten in der Industrie ein zunehmendes Einsatzfeld.
Das Rückgrat der verteilten Systeme, sowohl für die Steuer- als auch für die Leistungsströme, bildet im Kraftfahrzeugbereich das Bordnetz. Hier zeichnet sich der Trend ab, dass der deutlich zunehmende Umfang der benötigten Verdrahtungsstrukturen in Bezug auf Gewicht- und Montageautomatisierung neue Lösungsansätze erfordert. Gerade in der Automobilindustrie werden hier zumindest in vielen Teilbereichen die bisherigen Rundkabel häufig durch laminierte oder extrudierte Flachkabelsysteme ersetzt. Der Einsatz derartiger flexibler Flachleiterstrukturen in Automobilen-Bordnetzsystemen eröffnet deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Kabelbaumstrukturen bezüglich Gewichtseinsparung, Bauraumnutzung, Erhöhung der Integrationsdichte und Kostenreduzierung durch automatisierte Montage.
Allerdings stellt die elektrisch lösbare Anbindung dezentraler MID-Baugruppen an die Bordnetzstruktur auf der Basis folienisolierter Flachleiter ein Problem dar, da bekannte Steckverbindersysteme hier durch Stecker- und Buchsenteile sowie aufwendigere Montagevorgänge höhere Kosten verursachen. Weiterhin ist für bisherige Lösungen ein wesentlich größerer Bauraum erforderlich.
Im Zusammenhang mit der elektrischen Verbindung flexibler Flachleiter mit herkömmlichen Schaltungsträgern (Printed Circuit Board, PCB) ist bekannt, den flexiblen Flachleiter mittels verschiedener Anpressvorrichtungen auf entsprechende Kontaktbereiche der Leiterplatte aufzupressen. Derartige Kontaktierungskonzepte sind beispielsweise aus den US-Patentschriften US 5,295,838 und US 5,730,619 , den deutschen Offenlegungsschriften DE 198 32 011 A1 und DE 100 28 184 A1 sowie der US-Patentschrift US 3,629,787 bekannt.
Die US 5 691 509 A offenbart einen Endverschluss für ein flexibles Kabel und einen Verbinder um den Endverschluss des flexiblen Kabels mit Oberflächenkontaktpads auf einem starren Substrat zu verbinden. Der Endverschluss des flexiblen Kabels umfasst abgeflachte, axial hervortretende Leiterflecken. Jeder der Leiterflecken hat mindestens zwei Knoten oder Druckpunktkontakte, die normal zu der Achse der Flecken verlaufen. Das Verbindungssystem umfasst Gewindestifte auf dem Substrat und entsprechende Löcher neben den Leiterflecken auf dem Kabel, durch welche die Stifte hindurchtauchen, um ein Ausrichten der Leiterflecken auf dem Kabel mit den Kontaktflecken auf dem Substrat zu erlauben, wenn das Kabel auf dem Substrat angeordnet wird. Die Stifte halten weiterhin ein Kautschukkompressionskissen und ein Federelement, das von oben auf die Leiterflecken des Kabels Druck ausübt. Muttern, die mit den Stiften verschraubt sind, fixieren die Komponenten.
Weiterhin offenbart die DE 19 20 988 A ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung der Kontaktgabe bei gedruckten Schaltungseinrichtungen, insbesondere zur Herstellung der Kontaktgabe zwischen flexiblen in Druckschaltung ausgeführten Leitungsbahnen und einer Druckschaltungsplatte. Das flexible Kabel wird um eine Klemmvorrichtung gebogen, wobei die offenen leitfähigen Pfade nach außen weisen, und in einen Schlitz eingeführt, in welchen die Leiterbahnen der Druckschaltungsplatte hineinreichen. Auf diese Weise werden zwei korrespondierende Gruppen von leitfähigen Pfaden aufeinander gepresst. Die Klemmvorrichtung wird durch einen elektrisch isolierenden Keil gebildet. Die Weite des Schlitzes ist geringer als die maximale Dicke des Keils. Weder die Seitenflächen des Keils noch die Seitenflächen des Schlitzes haben seitliche Vertiefungen in dem Kontaktbereich. Der Teil wird in den Schlitz gepresst, wo er fest fixiert ist. Die Verbindung kann rasch geschlossen und wieder gelöst werden.
Die US 4 116 517 A bezieht sich auf eine flexible gedruckte Schaltung und eine zugehörige elektrische Verbindung. Die flexible gedruckte Schaltung wird mit einem PCB oder dergleichen verbunden, ohne weitere Zwischenelemente zu verwenden. Die flexible gedruckte Schaltung hat leitfähige Bahnen, die jeweils in einem leitfähigen Kontaktflecken enden. Die Kontaktflecken und diejenigen Gebiete der isolierenden Folie, welche unter den Kontaktflecken angeordnet sind, sind deformiert um Kontaktvorsprünge zu bilden, die Hohlräume darunter definieren. Eine Verstärkungsschicht aus einem Elastomer-Material, die unter der isolierenden Folie angeordnet ist, bildet Punkte, die in die Hohlräume hineinragen. Die flexible gedruckte Schaltung wird gegen das PCB geklemmt, so dass die Elastomer-Schicht komprimiert wird und die Punkte die Kontakthohlräume füllen und einen lokalen Kontakt mit hoher Kraft zwischen den Kontaktvorsprüngen und den Leiterbahnen des PCB ausbilden.
Allerdings sind diese bekannten Kontaktierungssysteme auf den Anwendungsfall eines dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträgers nicht ohne weiteres übertragbar und sie sind meist mit erheblichem fertigungstechnischen Aufwand verbunden.
Daher besteht die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, einen dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträger der genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine möglichst zuverlässige und kostengünstig herstellbare elektrische Verbindung zu einem flexiblen Flachleiter herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur lösbaren elektrischen Kontaktierung eines dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträgers mit den Schritten des Patentanspruchs 20 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand mehrerer Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, eine Anpressplatte zum Anpressen der Anschlussbereiche des flexiblen Flachleiters an Kontaktbereiche auf dem Substrat des dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträgers vorzusehen und den Kontaktbereich mit einer erhabenen Wölbung zu versehen. Der flexible Flachleiter wird dabei zumindest teilweise zwischen der Anpressplatte und dem Substrat gehalten. Die Anpressplatte ist vorzugsweise federelastisch ausgebildet, so dass sie eine langhubige Feder zum Ausüben der benötigten Kontaktkraft darstellt. Diese Lösung bietet zum einen den Vorteil, dass kompliziert aufgebaute und montagetechnisch aufwendige Steckverbindungen entfallen können. Zum anderen lässt sich mit der erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktierung ein besonders zuverlässiger elektrischer Kontakt herstellen, der bei Bedarf aber auch leicht lösbar ist. Die Montage ist einfach, übersichtlich und kostengünstig durchführbar. Schließlich können die Vorteile sowohl der 3D MID-Technologie wie auch der flexiblen Flachleiter durch den erfindungsgemäßen dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträger in ihrer vollen Bandbreite genutzt werden.
Eine besonders effektive Möglichkeit zum Fixieren der federelastischen Anpressplatte an dem Substrat des dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträgers besteht darin, dass es mindestens eine Rastvorrichtung aufweist, die zur mechanischen Fixierung der Anpressplatte mit mindestens einer zugehörigen Rastausnehmung an dem Substrat zusammenwirkt. Derartige Rastverbindungen können einfach und kostengünstig hergestellt werden, sind leicht montierbar und bei Bedarf auch problemlos wieder lösbar.
Alternativ kann auch in der Anpressplatte eine Rastausnehmung vorgesehen sein, die mit einer zugehörigen Rastvorrichtung des Substrats zusammenwirkt. Diese beiden Lösungen sind als gleichwertig zu betrachten und es hängt von den jeweiligen Designanforderungen ab, welche zu bevorzugen ist. Auch eine Kombination der obigen Anordnungen, d. h. Rastausnehmungen und Rastvorrichtungen, wie beispielsweise Rasthaken, sowohl an der Anpressplatte wie auch am Substrat, ist möglich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Anpressplatte als ein zweiseitig eingespannter Biegebalken mit einem ersten und einem zweiten Einspannbereich ausgeführt, wodurch auf besonders einfache Weise der im Kontaktbereich erforderliche Anpressdruck gewährleistet werden kann.
Dadurch, dass der erste Einspannbereich als scharnierartige Anbindung ausgeführt ist, so dass die Anpressplatte zur Herstellung des elektrischen Kontakts zwischen dem Kontaktbereich und dem Anschlussbereich um eine Drehachse schwenkbar ist, lässt sich eine mechanische Fixierung der Anpressplatte an dem Substrat erzielen, die mit möglichst wenigen Rastverbindungen auskommt und von der Kräfteverteilung her besonders günstig ist. Insbesondere der Vorgang des Lösens der Verbindung wird bei einer derartigen Anordnung erleichtert. Außerdem ist mit dem Einsatz der scharnierartigen Verbindung eine Vorpositionierung der Anpressplatte gegenüber dem Substrat gesichert, so dass Montagefehler bei der Verrastung vermieden werden können.
Insbesondere wenn die Anpressplatte in einem Vormontagezustand bereits mit dem flexiblen Flachleiter verbunden ist, stellt eine Lösung, bei der die Drehachse im Wesentlichen quer zu einer Längsachse des flexiblen Flachleiters verläuft, eine montagetechnisch sehr günstige Variante dar. Allerdings kann die Drehachse selbstverständlich auch parallel zur Längsachse des flexiblen Flachleiters verlaufen.
Der zweite Einspannbereich kann bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Anpressplatte als zweiseitig eingespannter Biegebalken auf vorteilhafte Weise durch mindestens einen Rasthaken realisiert werden, der im endmontierten Zustand mit einer zugehörigen Rastausnehmung des Substrats verrastet ist. Selbstverständlich kann hier auch die Rastausnehmung an der Anpressplatte vorgesehen sein und der zugehörige Rasthaken an dem Substrat angeformt werden.
Um die Anpressplatte in einem vormontierten Zustand an dem flexiblen Flachleiter auf einfache Weise sichern zu können und außerdem den Flachleiter bei der Montage möglichst raumsparend anzuordnen, kann die Anpressplatte gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform so ausgebildet sein, dass der flexible Flachleiter etwa U-förmig um die Anpressplatte umlenkbar ist.
Da für die elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktbereich des Substrats und dem zugehörigen Anschlussbereich des flexiblen Flachleiters eine möglichst genaue Positionierung des Anschlussbereichs erforderlich ist, kann die Anpressplatte mindestens einen Führungsvorsprung aufweisen, der mit mindestens einer entsprechenden Führungsöffnung in dem flexiblen Flachleiter zusammenwirkt. Im Falle eines Anschlussbereichs, der durch eine Öffnung in der umhüllenden Isolierung des Flachleiters definiert ist, kann vermieden werden, diese Öffnung unnötig groß ausgestalten zu müssen.
An der Anpressplatte kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform eine Haltevorrichtung zum mechanischen Fixieren des flexiblen Flachleiters an der Anpressplatte angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Anpressplatte in einem Vormontagezustand mit dem flexiblen Flachleiter verbunden sein soll. Beispielsweise mittels eines Haltebügels, der den flexiblen Flachleiter und die Anpressplatte wenigstens teilweise umgreift, kann die Anpressplatte an den flexiblen Flachleiter unverlierbar gesichert sein.
Für ein Ausgleichen von Fertigungstoleranzen und somit eine zuverlässigere elektrische Kontaktierung einer Vielzahl von Kontaktbereichen kann in vorteilhafter Weise die Anpressplatte so gestaltet sein, dass sie eine Vielzahl von Federelementen aufweist, die durch entsprechende Aussparungen voneinander getrennt sind.
Um Montagefehler und Fehlkontaktierungen zu verhindern, können an der Anpressplatte und/oder dem Substrat verschiedene Kodierelemente zum Festlegen einer definierten Montageposition vorgesehen sein. Dies können beispielsweise Führungsvorsprünge sein, die in entsprechende Nuten einführbar sind.
Die Anpressplatte kann beispielsweise aus einem homogenen federelastischen Isolierstoff mit entsprechend ausreichendem E-Modul und guter Kriechbeständigkeit bestehen. Diese Variante bietet den Vorteil optimal einstellbarer Federeigenschaften und z. B. im Zusammenhang mit einer späteren Rücknahme und Entsorgung den Vorteil des homogenen Materials. Es kommen hier vor allem Kunststoffe wie Polyamid, Polyphenylensulfid oder Polyphtalamid, die auch mit einer Verstärkungskomponente, vorzugsweise einer Glasfaserfüllung, versehen sein können, zum Einsatz.
Alternativ kann aber auch ein Verbund aus einem steifen Isolierstoff und einer Elastomerzone zur Verbesserung von Langhubigkeit und Langzeitbeständigkeit der Andruckkraft bei der Fertigung der Anpressplatte zum Einsatz kommen.
Um Materialkosten bei der Herstellung der Anpressplatte zu sparen, ohne dabei die Federeigenschaften zu verschlechtern, kann schließlich auch ein preiswerter Isolierstoff, der bezüglich des E-Moduls und der Kriechbeständigkeit für sich genommen nicht die gestellten Anforderungen erfüllt, mit einer integrierten oder verbundenen metallischen Verstärkung zum Einsatz kommen. Die metallische Verstärkung wird dabei beispielsweise als eingespritztes Stanzbiegeteil oder durch einen Haltebügel aus Stahldraht hergestellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des vorliegenden erfindungsgemäßen Schaltungsträgers weist der Kontaktbereich eine kuppelförmige Wölbung auf. Dies lässt sich fertigungstechnisch dadurch realisieren, dass das dreidimensionale Kunststoffsubstrat eine kalottenförmige Erhöhung aufweist, über die anschließend die Metallisierung der Leiterbahn geführt wird. Die kuppelförmige oder kalottenförmige Aufwölbung des Kontaktbereichs bietet den Vorteil, dass ein annähernd punktförmiger elektrischer Kontaktbereich realisiert werden kann.
Wird bei der Herstellung des Kontaktbereichs für den erfindungsgemäßen dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträger die Leiterbahn mittels einer Heißprägetechnik über eine Erhebung des Kunststoffsubstrats geführt, ist die Ausbildung des Kontaktbereichs als eine tonnenförmige Wölbung besonders vorteilhaft, um ein lückenloses Auflegen der Leiterbahn auf dem Substrat im Kontaktbereich sicherzustellen.
Sieht man dagegen eine pyramidenförmige Wölbung des Kontaktbereichs vor, so kann bei dieser Ausführungsform ein Eindringen des Kontaktbereichs in die Leiterbahn des flexiblen Flachleiters ermöglicht werden und sich bei geeigneter Gestaltung der einzelnen Komponenten gegebenenfalls sogar ein vorheriges Abisolieren des flexiblen Flachleiters erübrigen.
Weiterhin kann die Montage des kompletten 3D MID-Bauteils (MID: molded interconnect device, spritzgegossener Schaltungsträger) oder die Haltervorrichtung zum mechanischen Fixieren des flexiblen Flachleiters an der Anpressplatte gemäß der vorliegenden Erfindung vereinfacht werden, wenn die Anpressplatte mit einem entsprechenden Gehäuse des Bauteils integriert ist. Insbesondere bei Anforderungen an eine Abdichtung gegenüber Umwelteinflüssen kann diese Lösung vorteilhaft sein.
Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungen wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Ähnliche oder korrespondierende Einzelheiten der erfindungsgemäßen Steckverbindung sind in den Figuren mit den selben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen dreidimensional spritzgegossenen Schaltungsträgers mit angekoppeltem flexiblem Flachleiter;
2 den Schaltungsträger aus 1 ohne den flexiblen Flachleiter;
3 das Substrat des dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträgers aus 1;
4 eine Schnittdarstellung des Schaltungsträgers aus 1;
5 ein Detail des Verbindungsbereiches aus 4;
6 eine teilweise geöffnete Draufsicht auf den dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträger der 1.
1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträger 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei weist der Schaltungsträger 100 ein Substrat 102 auf, das mit verschiedenen Leiterbahnen 104 zur Kontaktierung von verschiedenen Bauelementen versehen ist. Bei den Bauelementen kann es sich um aktive Bauelemente 106, wie beispielsweise einen Hall-Sensorbaustein zur Drehzahlmessung, oder um passive Bauelemente 108 in beliebiger Anzahl und Anordnung handeln. Erfindungsgemäß weist der Schaltungsträger 100 einen aus der 3 noch deutlicher werdenden Kontaktbereich 110 auf. In diesem Kontaktbereich erfolgt die elektrische Kontaktierung von in einer Isolierschicht eingebetteten Leitern 138 eines flexiblen Flachleiters 112. Bei dem flexiblen Flachleiter kann es sich beispielsweise um ein extrudiertes Flachleiterkabel (Flexible Flat Cable extruded, FFCe) handeln. Es können aber mit der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindung auch andere flexible Flachleiter oder auch komplexer aufgebaute flexible Schaltungsträger kontaktiert werden.
Erfindungsgemäß weist der dreidimensionale spritzgegossene Schaltungsträger 100 zum Anpressen des flexiblen Flachleiters 112 an den Kontaktbereich 110 eine federelastische Anpressplatte 114 auf. In der gezeigten Ausführungsform ist die Anpressplatte 114 als zweiseitig eingespannter Biegebalken ausgestaltet, wobei ein erster Einspannbereich 140 als scharnierartige Anbindung 116 ausgeführt und ein zweiter Einspannbereich 142 als Rastvorrichtung 118 ausgebildet ist. Zur Montage und zur Demontage ist die Anpressplatte 114 um eine Drehachse 120 schwenkbar. Der flexible Flachleiter 112 ist in der hier gezeigten Ausführungsform annähernd U-förmig um die Anpressplatte 114 herumgeführt und mittels eines Haltebügels 122 an der Anpressplatte 114 mechanisch fixiert.
Aus 2 wird die Ausgestaltung der Anpressplatte 114 deutlich. Die scharnierartige Anbindung 116 ist durch zwei Vorsprünge der Anpressplatte 114 realisiert, die in entsprechende Ausnehmungen von zwei Einhängedomen an dem Substrat 102 eintauchen. Das Verrasten der Anpressplatte 114 mit dem Substrat 102 erfolgt mittels zweier Rasthaken 118, die in entsprechende Rastausnehmungen 124 des Substrats 102 eingreifen. Alternativ können aber auch Rastvorsprünge auf dem Substrat 102 vorgesehen sein, welche die Anpressplatte 114 halten.
Mehrere Aussparungen 126 unterteilen die Anpressplatte 114 in eine Vielzahl von Federelementen 128, die eine bessere Anpassung des Anpressdrucks an den Untergrund erlauben.
In 3 ist das Substrat 102 des erfindungsgemäßen dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträgers 100 aus 1 gesondert dargestellt. Die Leiterbahnen 104, die beispielhaft mit den Bauelementen 106, 108 verbunden sind, sind in dem Verbindungsbereich 130 geführt. Die Kontaktbereiche der einzelnen Leiterbahnen 110 sind erhaben ausgeführt, sodass die Leiterbahn über eine annähernd tonnenförmige oder kuppelförmige Wölbung geführt wird. Der elektrische Kontakt zu der entsprechenden Anschlussfläche des flexiblen Flachleiters hat somit eine linienförmige oder punktförmige Berührungsgeometrie.
Eine Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen dreidimensionalen spritzengegossenen Schaltungsträger 100 ist in 4 gezeigt. Dabei wird der flexible Flachleiter 112 so um die Anpressplatte 114 herum geführt, sodass ein abisolierter Anschlussbereich 132 des eingebetteten Leiters 138 mit dem Kontaktbereich der Leiterbahn 104 in Anlage kommt. Um die genaue Positionierung von Anschlussbereich 132 und Kontaktbereich 110 sicherzustellen, weist die Anpressplatte 114 außerdem einen Führungsvorsprung 134 auf, der durch zugehörige Öffnungen in dem flexiblen Flachleiter 112 hindurch taucht.
Ein Rasthaken 118, der an der Anpressplatte 114 angeformt ist, sorgt für die Verrastung der Anpressplatte mit dem Substrat 102.
Der Kontaktbereich aus 4 ist in der 5 nochmals vergrößert dargestellt. Dabei ist in dem Anschlussbereich 132 die Isolation des flexiblen Flachleiters 112 geöffnet und der metallische (z. B. aus Kupfer hergestellte) eingebettete Leiter 138 offengelegt. Mittels einer pyramidenförmigen Ausgestaltung des Kontaktbereichs 110 könnte aber auch erreicht werden, dass der Kontaktbereich unmittelbar die Isolation 136 des flexiblen Flachleiters 112 durchdringt.
6 zeigt in einer teilweise geöffneten Darstellung eine Draufsicht auf den Verbindungsbereich 130 des erfindungsgemäßen dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträgers 100. Aus dieser Darstellung wird unter anderem die Funktion der an der Anpressplatte 114 und den Einhängedomen 116 vorgesehenen Kodiervorrichtung deutlich: Die Anpressplatte weist als Einhängevorsprünge unterschiedlich geformte Vorsprünge 144, 145 auf, die jeweils mit entsprechend passenden Ausnehmungen 146 zusammenwirken, um bei der Montage sicherzustellen, dass die vormontierte Anpressplatte nicht falsch orientiert eingehängt werden kann.
Obwohl im Vorangegangenen unter einem 3D MID stets ein aus Kunststoff gefertigter räumlicher spritzgegossener Schaltungsträger verstanden wurde, ist für den Fachmann klar, dass die Prinzipien und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung auf alle Arten räumlich ausgestalteter Schaltungsträger, z. B. aus Keramik, Glas oder dergleichen, übertragbar sind.

Claims

Dreidimensionaler spritzgegossener Schaltungsträger mit einem Substrat (102), mindestens einer elektrischen Leiterbahn (104) und einem Verbindungsbereich (130) zur lösbaren Kontaktierung der mindestens einen Leiterbahn (104) mit einem flexiblen Flachleiter (112), wobei die mindestens eine Leiterbahn (104) in dem Verbindungsbereich (130) einen Kontaktbereich (110) aufweist, der mit mindestens einem zugehörigen Anschlussbereich (132) des flexiblen Flachleiters (112) elektrisch kontaktierbar ist, weiterhin umfassend eine Anpressplatte (114) zum Anpressen des mindestens einen Anschlussbereichs (132) des flexiblen Flachleiters (112) an den mindestens einen Kontaktbereich (110), wobei der flexible Flachleiter (112) wenigstens teilweise zwischen die Anpressplatte (114) und das Substrat (102) einlegbar ist, und wobei der Kontaktbereich (110) zur elektrischen Kontaktierung des Anschlussbereichs (132) eine erhabene Wölbung aufweist und wobei die Anpressplatte (114) als zweiseitig eingespannter Biegebalken mit einem ersten (140) und einem zweiten Einspannbereich (142) ausgeführt ist und der erste Einspannbereich (140) als scharnierartige Anbindung (116) ausgeführt ist, so dass die Anpressplatte (114) zur Herstellung des elektrischen Kontakts um eine Drehachse (120) schwenkbar ist.
Schaltungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (114) mindestens eine Rastvorrichtung (118) aufweist, die zur mechanischen Fixierung der Anpressplatte (114) mit mindestens einer Rastausnehmung (124) an dem Substrat (102) zusammenwirkt.
Schaltungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (114) mindestens eine Rastausnehmung (124) aufweist, die zur mechanischen Fixierung der Anpressplatte (114) mit mindestens einer Rastvorrichtung (118) an dem Substrat (102) zusammenwirkt.
Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (120) im Wesentlichen quer zu der Längsachse des flexiblen Flachleiters (112) verläuft.
Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Einspannbereich (142) als mindestens ein Rasthaken (118) ausgebildet ist, der in einem endmontierten Zustand mit mindestens einer zugehörigen Rastausnehmung (124) des Substrats (102) verrastet ist.
Schaltungsträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (114) so ausgebildet ist, dass der flexible Flachleiter (112) etwa U-förmig um die Anpressplatte (114) umlenkbar ist.
Schaltungsträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (114) mindestens einen Führungsvorsprung (134) aufweist, die zum Positionieren des flexiblen Flachleiters (112) mit mindestens einer entsprechenden Führungsöffnung in dem flexiblen Flachleiter (112) zusammenwirkt.
Schaltungsträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anpressplatte (114) eine Haltevorrichtung (122) zum mechanischen Fixieren des flexiblen Flachleiters (112) an der Anpressplatte (114) angeordnet ist.
Schaltungsträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung durch einen Haltebügel (122) gebildet ist, der den flexiblen Flachleiter (112) und die Anpressplatte (114) wenigstens teilweise umgreift.
Schaltungsträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (114) eine Vielzahl von Federelementen (128) aufweist, die durch Aussparungen (126) voneinander getrennt sind.
Schaltungsträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (114) und/oder das Substrat (102) Kodierelemente zum Festlegen einer definierten Montageposition aufweisen.
Schaltungsträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (114) aus einem homogenen federelastischen Isolierstoff, vorzugsweise Polyamid, Polyphenylensulfid oder Polyphtalamid, gegebenenfalls auch faserverstärkt, hergestellt ist.
Schaltungsträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (114) ein federelastisches Metallelement, das vorzugsweise ein Stanzbiegeteil ist, aufweist.
Schaltungsträger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (114) eine elektrische Isolierschicht, die das Metallelement wenigstens teilweise isoliert, aufweist.
Schaltungsträger nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (110) eine kuppelförmige Wölbung aufweist.
Schaltungsträger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (110) eine tonnenförmige Wölbung aufweist.
Schaltungsträger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (110) eine pyramidenförmige Wölbung aufweist.
Schaltungsträger nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (114) in einem Gehäuse, das den Schaltungsträger (100) wenigstens teilweise umgibt, integriert ist.
Schaltungsträger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (122) in einem Gehäuse, das den Schaltungsträger (100) wenigstens teilweise umgibt, integriert ist.
Verfahren zur lösbaren elektrischen Kontaktierung eines dreidimensionalen spritzgegossenen Schaltungsträgers der ein Substrat, mindestens eine elektrische Leiterbahn und einen Verbindungsbereich zum elektrischen Verbinden der mindestens einen Leiterbahn mit einem flexiblen Flachleiter aufweist, mit den folgenden Schritten: Positionieren des flexiblen Flachleiters, so dass ein Kontaktbereich der mindestens einen Leiterbahn mit mindestens einem zugehörigen Anschlussbereich des flexiblen Flachleiters elektrisch kontaktierbar ist, Anpressen des mindestens einen Anschlussbereichs des flexiblen Flachleiters an den mindestens einen Kontaktbereich mittels einer Anpressplatte, wobei der flexible Flachleiter zwischen die Anpressplatte und das Substrat eingelegt ist, und wobei der Kontaktbereich zur elektrischen Kontaktierung des Anschlussbereichs eine erhabene Wölbung aufweist, wobei der Schritt des Anpressens umfasst: Schwenken der Anpressplatte um eine Drehachse, die durch eine scharnierartige Verbindung zwischen der Anpressplatte und dem Substrat verläuft.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Positionierens umfasst: Fixieren der Anpressplatte an dem flexiblen Flachleiter, Fixieren der Anpressplatte an dem Substrat in einem ersten Einspannbereich.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Anpressens umfasst: Verrasten der Anpressplatte mit dem Substrat.