DE102004050687B4

DE102004050687B4 - Kontaktierungsanordnung für eine flexible Leiterplatte und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102004050687B4
Application number: DE102004050687.6A
Authority: DE
Inventors: Martin Fink; Christian Janisch; Karl Smirra
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2024-10-19
Also published as: JP2008516404A; DE102004050687A1; EP1803191A1; WO2006042783A1; US20090053943A1

Abstract

Kontaktierungsanordnung für die Kontaktierung an einer Kontaktstelle (22) einer flexiblen Leiterplatte (20), mit einem Kabel (10) über eine Kontaktleiste (14), wobei das Kabel (10) am Kabelende (11) einen Kontakt (12) aufweist, der als Kunststoff-Metall-Hybrid-Teil ausgebildet ist und die flexible Leiterplatte (20) kontaktiert, und wobei die Kontaktleiste (14) den Kontakt (12) in einer Position fixiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kabel für die Kontaktierung an einer Kontaktstelle einer flexiblen Leiterplatte; eine Kontaktleiste für ein oder mehrere solcher Kabel sowie ein System zur Kontaktierung einer an einer flexiblen Leiterplatte sitzenden Steuerelektronik mit wenigstens einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente, insbesondere für mechatronische Getriebe- oder Motorsteuerungen eines Kraftfahrzeuges.
Automatikgetriebe für Personenkraftfahrzeuge (PKW), aber auch Verbrennungskraftmaschinen (Motoren) oder Bremssysteme etc., werden zunehmend vornehmlich elektronisch gesteuert. Während dafür bisher sog. „stand-alone“-Steuergeräte zum Verbau in einen vor Umwelteinflüssen schützenden Elektronikraum (E-Box) oder in den Passagierraum vorgesehen waren, setzt sich der Trend zu sog. mechatronischen Steuerungen, also zur Integration von Steuerelektronik und der zugehörigen Sensorik in das Getriebe, den Motor, das Bremssystem oder dergleichen weiter fort. Ähnliche Trends für „Vorortelektronik“ gibt es auch in anderen Bereichen außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik wie der Luft- und Raumfahrtechnik, der Schiffstechnik, etc.
In einigen Anwendungen mechatronischer Steuerungen werden Stanzgitter zur Strom- und Signalverteilung eingesetzt. Diese Lösung zeigt jedoch deutliche Nachteile bezüglich der Punkte Abdichtung des Elektronikraumes, Spanschutz, Flexibilität und Toleranzausgleich gegenüber Kabelbäumen oder einer sog. Flextechnologie. Des Weiteren ist wegen Einhaltung von Mindestquerschnitten der Stanzgitter eine Entflechtung der Leiterbahnen schwerer möglich als bei Flex-Leiterbahnen (Ausbildung sehr feiner Strukturen von Cu-Leiterbahnen) oder Kabelbäumen. Bei Änderungen sind zudem teuere Eingriffe in das Stanzwerkzeug notwendig.
DE 80 34 662 U1 offenbart einen elektrischen Kontakt zum Anschluss einer Verbindungsleitung an galvanische Zellen, wobei ein Metallstreifen mit wenigstens einem Schweißkontakt vorgesehen ist, welche einen Klemmkontakt zum Anschluss eines Verbindungskabels enthält.
DE 39 22 062 A1 offenbart eine elektrische Verbindungsvorrichtung mit einem Kontaktelement und einem über eine Schweißverbindungsstelle mit diesem verbundenen Gegenkontaktelement, wobei neben der Schweißverbindungsstelle eine Kontaktverbindungsstelle ausgebildet ist und zwischen Schweiß- und Kontaktverbindungsstelle eine Kontaktstelle liegt.
EP 0 337 400 A2 offenbart eine Verbindungsvorrichtung für Anschlussdrähte mit einer entsprechenden Anzahl an elektrischen Flachbandanschlussdrähten. Die Vorrichtung weist mehrere Anschlussplätze auf, wobei jeder Anschlussplatz einen Fixierungspart für die Runddrähte und einen Klemmpart für die Flachbanddrähte aufweist. Der Fixierungspart für die Runddrähte ist als halbzylindrisches Federelement ausgebildet, wobei der Kontakt durch Crimpen hergestellt wird.
Es ist auch bekannt, mehrere Leitungskabel vorzusehen, welche als ein Büschel (Kabelbaum) Signale und Ströme zwischen einer Steuerelektronik und diverser elektrischer und/oder elektronischer Komponenten (insb. Sensoren, Ventile, etc....) übertragen.
Um die Leitungskabel mit einer flexiblen Leiterplatte (FPCB= flexible printed circuit board) kontaktierten zu können, an der die Steuerelektronik sitzt, werden die Kabelenden gewöhnlich mit Crimp-Kontakten versehen, welche anschließend in einem Stecker verbaut (umspritzt oder gesteckt) werden. In einem dazugehörigen Gegenstecker werden die passenden Gegenkontakte verbaut. Die Kontaktfüße des Gegensteckers werden (durch zum Beispiel Stecken, Löten, Schweißen, ...) mit der FPCB kontaktiert.
Ein derartiges Stecksystem umfasst mehrere Kontaktstellen und Einzelteile. Aus qualitativen und finanziellen Gründen wird eine Lösung gesucht, die einen direkteren Weg der Verbindung ermöglicht, insbesondere wenn eine lösbare Verbindungstechnik nicht erforderlich ist.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, insbesondere direktere, Kontaktierungsanordnung eines Kabels an eine flexible Leiterplatte (FPCB) bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß ist am Kabelende des Kabels für die Kontaktierung an einer Kontaktstelle einer flexiblen Leiterplatte (FPCB) ein spezieller Kontakt mit einer Schweißwarze angeordnet. Ein solcher Kontakt hat zum Vorteil, dass dieser nicht - wie im Stand der Technik üblich - in einem Gegenpart gesteckt, sondern mittels der Schweißwarze unmittelbar an die Kontaktstelle der flexiblen Leiterplatte anschweißbar ist.
Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Kontakt mittels Crimpen am Kabelende befestigt.
Die Zuverlässigkeit des Kontaktes lässt sich erhöhen, wenn alternativ oder kumulativ zum Crimpen der erfindungsgemäße Kontakt mittels Löten am Kabelende befestigt ist.
Schließlich kann der erfindungsgemäße Kontakt auch als sog. Kunststoff-Metall-Hybrid-Teil mittels eines 2K-Spritzgießverfahrens ausgebildet sein. Dieser Kunststoff-Metall-Hybrid-Träger kann dann an die FPCB kontaktiert werden.
Um auch mehrere mit einem erfindungsgemäßen Kontakt versehene Kabel zuverlässig an einer flexiblen Leiterplatte (FPCB) kontaktieren zu können, betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Kontaktleiste, welche die Kontakte in einer definierten Position fixiert.
In einer einfachsten Ausgestaltung sind hierfür in der Kontaktleiste vorzugsweise definierte Steckplätze für einen jeden Kontakt ausgebildet.
Alternativ oder kumulativ hierzu sind die Kontakte in der Kontaktleiste bevorzugt mittels eines Kunststoffspritzverfahrens eingebettet.
Wie schon optional beim erfindungsgemäßen Kontakt hat es sich auch bei der erfindungsgemäßen Kontaktleiste bewährt, diese als sog. Kunststoff-Metall-Hybrid-Teil auszubilden.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich auch ein System zur Kontaktierung einer an einer flexiblen Leiterplatte sitzenden Steuerelektronik mit wenigstens einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente, insbesondere für mechatronische Getriebe- oder Motorsteuerungen eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Kabel der zuvor beschrieben Art und/oder eine Kontaktleiste der zuvor beschriebenen Art, welche(s) mittels eines Schweißprozesses an der/den Kontaktstelle/n einer flexiblen Leiterplatte kontaktiert wird.
Die vorliegende Erfindung erlaubt erstmals die Kontaktierung eines oder mehrer Kabel unmittelbar an der/den Kontaktstelle/n einer flexiblen Leiterplatte. Dadurch fallen vorteilhaft zusätzliche Kontaktstellen und Einzelteile wie Gegenstecker etc. weg, was zu einer deutlichen Qualitätsverbesserung und Kostenreduzierung führt.
Erfindungsgemäße Kontaktierungen eignen sich für alle Ankontaktierungen eines Kabels an eine flexible Leiterplatte oder umgekehrt, insbesondere für mechatronische Getriebe- oder Motorsteuerungen eines Kraftfahrzeuges.
Zusätzliche Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Darin zeigen schematisch:

1 in einer Unteransicht ein Kabel mit einem am Kabelende angeordneten Spezialkontakt;
2 in einer Unteransicht ein Bündel von Kabeln gemäß 1;
3 in einer Unteransicht das Bündel von Kabeln gemäß 2 fixiert in einer Kontaktleiste;
4 in einer perspektivischen Unteransicht die Kontaktleiste gemäß 3 vor ihrer Ankontaktierung an einer flexiblen Leiterplatte;
5 in einer perspektivischen Draufsicht das Bündel von Kabeln gemäß 2 vor ihrer Fixierung in der Kontaktleiste und Ankontaktierung an einer flexiblen Leiterplatte;
6 in einer perspektivischen Draufsicht die Darstellung gemäß 5 nach Fixierung und Ankontaktierung; und
7 die Darstellung analog 6 in einer perspektivischen Unteransicht.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
1 zeigt in einer Unteransicht ein Kabel 10, welches am Ende 11 mit einem Spezialkontakt 12 versehen ist. Der spezielle Kontakt 12 kann mit einem Crimpwerkzeug am Kupfer des Kabels 10 verquetscht und/oder auch angelötet sein. Der Kontaktbereich 12, 13 ist so ausgeführt, dass dieser mittels eines Schweißprozesses unmittelbar an die Kontaktstelle 22 einer flexiblen Leiterplatte (FPCB) 20 (siehe im Einzelnen 5) kontaktiert werden kann. Insbesondere ist hierfür am Kontakt 12 eine Schweißwarze 13 ausgebildet. Die Ausbildung der Schweißwarze 13 kann beispielsweise durch einen Tiefziehprozess, einen Materialauftrag und/oder einen anderen geeigneten Urform- bzw. Schweiß-/Löt-Prozess erfolgen. Insbesondere kann der Kontakt 12 nebst Schweißwarze 13 auch als sog. Kunststoff-Metall-Hybrid-Teil ausgebildet sein.
2 zeigt in einer Unteransicht ein unfixiertes Bündel von Kabeln 10 gemäß 1 oberhalb einer Kontaktleiste 14.
3 zeigt in einer Unteransicht das Bündel von Kabeln 10 gemäß 2, nunmehr jedoch fixiert in der Kontaktleiste 14. Deutlich erkennbar ist, wie die Kontaktleiste 14 die Schweizwarzen 13 in einer definierten Position fixiert. Die Fixierung kann über in der Kontaktleiste 14 ausgebildete Steckplätze (nicht dargestellt) und/oder mittels eines die Kontakte 12 vorzugsweise derart einbettenden Kunststoffspritzverfahrens erfolgen, dass nur noch die Kontaktwarzen 13 freiliegen. Alternativ hierzu kann die Kontaktleiste 14 auch als Kunststoff-Metall-Hybrid-Teil ausgebildet sein.
4 zeigt in einer perspektivischen Unteransicht die Kontaktleiste 14 gemäß 3 mit den darin eingebetteten Schweißwarzen 13 vor deren Ankontaktierung an einer flexiblen Leiterplatte 20.
5 zeigt in einer perspektivischen Draufsicht das Bündel von Kabeln 10 gemäß 2 vor ihrer Fixierung in der Kontaktleiste 14 und Ankontaktierung an einer flexiblen Leiterplatte 20. Deutlich erkennbar ist, wie am Ende der Leiterbahnen 21 Kontaktstellen 22 für eine zuverlässige Ankontaktierung vorgesehen sind.
6 schließlich zeigt in einer perspektivischen Draufsicht die Darstellung gemäß 5 nach erfolgter Fixierung mittels der Kontaktleiste 14 und Ankontaktierung im Rahmen eines Schweißprozesses; 7 die Darstellung analog 6 in einer perspektivischen Unteransicht. Ein derartiges Kontaktierungssystem eignet sich insbesondere zur Kontaktierung einer an einer flexiblen Leiterplatte 20 sitzenden Steuerelektronik (nicht dargestellt) mit wenigstens einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente (ebenfalls nicht dargestellt), wie diese insbesondere bei mechatronischen Getriebein modernen Kraftfahrzeugen anzutreffen sind. Hier müssen bekanntlich mehrere Leitungskabel, 10 welche Sensorsignale und Ventilströme übertragen, an einer flexiblen Leiterplatte 20 kontaktiert werden, an der die Steuerelektronik sitzt. Ähnliches gilt für moderne Motorsteuerungen.
Die vorliegende Erfindung erlaubt erstmals die Kontaktierung eines oder mehrerer Kabel 10 unmittelbar an der/den Kontaktstelle/n 22 einer flexiblen Leiterplatte 20. Dadurch fallen vorteilhaft zusätzliche Kontaktstellen und Einzelteile wie Gegenstecker etc. weg, was zu einer deutlichen Qualitätsverbesserung und Kostenreduzierung führt.
Die erfindungsgemäße Kontaktierung eignet sich für alle Ankontaktierungen eines Kabels 10 an eine flexible Leiterplatte 20 oder umgekehrt, insbesondere für Kontaktierungssysteme in mechatronischen Getriebe- oder Motorsteuerungen etc. eines Kraftfahrzeuges.

Claims

Kontaktierungsanordnung für die Kontaktierung an einer Kontaktstelle (22) einer flexiblen Leiterplatte (20), mit einem Kabel (10) über eine Kontaktleiste (14), wobei das Kabel (10) am Kabelende (11) einen Kontakt (12) aufweist, der als Kunststoff-Metall-Hybrid-Teil ausgebildet ist und die flexible Leiterplatte (20) kontaktiert, und wobei die Kontaktleiste (14) den Kontakt (12) in einer Position fixiert.
Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Kontakt (12) mittels Crimpen und/oder Löten am Kabelende (11) befestigt ist.
Kontaktierungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktleiste (14) für ein oder mehrere Kabel (10) ausgebildet ist.
Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 3, wobei in der Kontaktleiste (14) Steckplätze für einen jeden Kontakt (12) ausgebildet sind.
Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Kontakte (12) in der Kontaktleiste (14) mittels eines Kunststoffspritzverfahrens eingebettet sind.
Kontaktierungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Kontaktleiste (14) als Kunststoff-Metall-Hybrid-Teil ausgebildet ist.
Verwendung der Kontaktierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Kontaktierung einer an einer flexiblen Leiterplatte (20) sitzenden Steuerelektronik mit wenigstens einer elektrischen und/ oder elektronischen Komponente.
Verwendung nach Anspruch 7 für mechatronische Getriebe- oder Motorsteuerungen eines Kraftfahrzeugs.