DE102005035754A1

DE102005035754A1 - Verfahren zur Kontaktierung von partiell leitfähigen textilen Halbzeugen

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Publication number: DE102005035754A1
Application number: DE102005035754A
Authority: DE
Original assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Current assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2007-02-08
Also published as: US8011932B2; EP1911127A1; WO2007014718A1; US20100048066A1; CN101273495A

Abstract

Verfahren zum elektrischen Verbinden leitfähiger Fäden (Leitfäden) an beliebig vielen Anschlussstellen eines textilen Halbzeugs mit einem vorzugsweise als Leiterplatte ausgebildeten Anschlusselement, wobei folgende Schritte vorgesehen sind: Einlegen der Leiterplatte in eine entsprechend geformte Ausnehmung einer Tragplatte eines Werkzeugs mit nach oben weisenden Anschlussstellen der Leiterplatte; Anordnen des Halbzeugs auf der Leiterplatte, derart, dass im Bereich der Anschlussstellen der Leiterplatte eine anzuschließende Anschlussstelle des Halbzeugs zu liegen kommt. Festlegen, vorzugsweise durch Festklemmen des Halbzeugs, benachbart zu und auf einer Seite der Anschlussstellen der Leiterplatte. Vorzugsweise Dehnen des Halbzeugs in Längsrichtung bzw. in die Richtung des Verlaufs der Leitfäden. Festklemmen des Halbzeugs in einem Bereich entgegengesetzt zum ersten Festklemmbereich und benachbart zur gewünschten Anschlussstelle. Verlöten der freigelegten Leitfäden mit den Anschlussstellen der Leiterplatte.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kontaktierung von partiell leitfähigen textilen Halbzeugen und auf ein Anschlusselement sowie einen Steckverbinder zum Anschluss an die elektrisch leitfähigen Fäden (Leitfäden) des Halbzeugs.
Partiell leitfähiges textiles Halbzeug besteht im Allgemeinen aus horizontalen in Längsrichtung verlaufenden und vertikalen bzw. in Querrichtung verlaufenden nicht leitfähigen textilen Fäden, in dem elektrisch leitfähige Fäden (Leitfäden, auch Fäden/Drähte genannt) vorhanden sind, die im Allgemeinen in horizontaler Richtung zwischen den textilen Fäden verlaufen.
Durch die Struktur des textilen Halbzeugs sind die Abstände zwischen den leitenden Fäden (leitfähigen Fäden/Drähten) nicht hundertprozentig definiert.
Es ist bereits bekannt, die leitfähigen Fäden an einem Ende des textilen Halbzeugs manuell freizulegen, um an den Enden der freigelegten leitfähigen Fäden, ein Anschlusselement anzulöten. Dieses Verfahren ist aufwendig und führt nicht zu einer präzisen Ausrichtung mit den Leiterbahnen die üblicherweise auf einem Anschlusselement vorgesehen sind.

Es sei ferner auf die DE 101 61 527 A1 hingewiesen, in der eine Aufbau- und Verbindungstechnik für textile Strukturen beschrieben ist. Bei einer Ausführungsform dieser Technik wird textiles Material, in das eine Vielzahl elektrischer Leiter eingewebt ist, verwendet, wobei insbesondere jeder Leiter aus einer Vielzahl von elektrisch leitfähigen Kettfäden aufgebaut ist. Um die im Textilmaterial angeordneten Leiter mit Kontaktstellen eines elektronischen Bauelements elektrisch zu verbinden, wird dieses zunächst relativ zu den Leitern positioniert und zwar so, dass die Leiter möglichst unmittelbar an den Kontaktstellen des elektronischen Bauelements anliegen. Zu diesem Zweck können Justiereinrichtungen in dem Textilmaterial vorgesehen sein. Die nach dem Positionieren an den Kontaktstellen anliegenden Leiter werden mittels einer Löteinrichtung angepresst und angelötet. Dabei muss der Andruckschritt der Leiter an die Kontaktstellen derart ausgeführt werden, dass die geschmolzene Isolierung der elektrisch leitfähigen Kettfäden sowie vorhandenes elektrisch isolierendes Schussmaterial verdrängt wird. Bei einer anderen Ausführungsform wird ein elektronisches Bauelement nicht unmittelbar an die elektrischen Leiter angeschlossen, sondern beispielsweise über eine flexible Leiterplatte auf der Kupferbahnen angebracht sind. Dabei können in einem Bereich, in welchem die Leiter über die Leiterbahnen verlaufen, die nicht leitenden Schussfäden entfernt werden, um die elektrisch leitfähigen Kettfäden besser zugänglich zu machen, um so einen besseren elektrischen Kontakt zu erreichen.

Die vorliegende Erfindung beabsichtigt ein Verfahren anzugeben, mit dem partiell leitfähiges textiles Halbzeug, vorzugsweise in seiner Längsrichtung elastisches Halbzeug, präzise und mit geringem Aufwand kontaktiert werden kann. Die Kontaktierung soll vorzugsweise an einer beliebigen Anschlussstelle des textilen Halbzeuges zerstörungsfrei möglich sein.

Die Erfindung sieht ferner ein Anschlusselement, insbesondere für partiell leitfähige Halbzeuge, sowie einen Steckverbinder für ein partiell leitendes textiles Halbzeug, vor.

Zur Kontaktierung von partiell leitfähigem textilem Halbzeug wird erfindungsgemäß vorgeschlagen das Halbzeug benachbart zu einer gewünschten Anschlussstelle einzuspannen und dann zu straften bzw. im Fall von elastischem Halbzeug zu dehnen und zwar bei streifenförmiger Ausbildung des Halbzeugs vorzugsweise in Längs- oder Horizontalrichtung und zwar derart, dass insbesondere auch die leitfähigen Fäden/Drähte (Leitfäden) ausgerichtet werden. Nach dem Strecken bzw. Dehnen des leitfähigen textilen Halbzeugs werden vorzugsweise im gestreckten bzw. gedehnten Zustand die quer (in Kettrich tung) verlaufenden textilen (nicht leitenden) Fäden zerschnitten. Daraufhin folgt ein Erhitzen in dem Streck- bzw. Dehn- und Schnittbereich und zwar gefolgt von einem Schritt des Wegblasens der erhitzten textilen Fäden, sodass die leitfähigen Fäden/Drähte in dem Streck- bzw. Dehnbereich freiliegen.

Durch geeignet gewählte Löttemperatur kann der Schritt des gesonderten Erhitzens bzw. Wegblasens entfallen und die Lötwärme genutzt werden, die Leitfäden freizulegen. Durch die Vorspannung des gedehnten bzw. gestreckten Textils ziehen sich im Moment des thermischen Aufschmelzens die störenden Fäden zurück und die Kontaktstelle wird freigelegt.

Bei dem oben erwähnten Zerschneiden der quer zur Längsrichtung des Halbzeugs verlaufenden Fäden, vorzugsweise mittels in Querrichtung parallel zueinander angeordneter Spitzen, erfolgt eine Spreizung parallel zu den leitfähigen Fäden/Drähten (Leitfäden). Durch die bei der Spreizung entstehende Spannung im textilen Halbzeug entsteht weiterhin ein gleichmäßiger Abstand der leitfähigen Fäden/Drähte (Leitfäden).

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Anschlusselement in der Form einer Leiterplatte in der beabstandete Leiterbahnen aufgebracht sind, die Anschlüsse bildende Verbreiterungen im Bereich der Ausschluss- bzw. Kontaktierungsstellen mit den leitfähigen Fäden/Drähten aufweisen.

Ferner sieht die Erfindung einen Steckverbinder vor, der zur Aufnahme des erwähnten Anschlusselements geeignet ist und in seinem Steckverbinderraum einen Teil des Anschlusselements mit den kontaktierten Fäden/Drähten aufnimmt.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung;
die Zeichnung zeigt:
1 eine Draufsicht auf ein Stück eines partiell leitfähigen textilen Halbzeugs mit daran angebrachtem Steckverbinder;
2 eine Seitenansicht des Halbzeugs mit daran angebrachtem Steckverbinder gemäß 1;
3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in 1.
4 eine Draufsicht ähnlich der 1, wobei hier der Deckel des Steckverbinders entfernt ist;
5 eine Einzelheit der 3
6 eine Draufsicht auf ein Anschlusselement wie es in etwa in 1, 3 und 4 verwendet ist.
7 eine Draufsicht auf ein partiell leitfähiges textiles Halbzeug, mit einem Anschlussbereich B in dem die leitfähigen Fäden/Drähte über die Breite des partiell leitfähigen textilen Halbzeugs hinweg freigelegt sind.
8 einen Schnitt in längs Linie 8-8 in 7;
9, 10 und 11 die Ergebnisse unterschiedlicher Verfahrensstufen bei der Verarbeitung des partiell leitfähigen textilen Halbzeugs, wobei
9 einen Querschnitt durch das Halbzeug in etwa der längs Linie 9-9 in 7 ist, wobei
10 zeigt, das mittels mehrerer in einer Reihe angeordneter Spitzen das textile Halbzeug benachbart zu den leitfähigen Fäden/Drähten zerschnitten werden kann und wobei in
11 das Halbzeug nach dem Durchschneiden dargestellt, ist.
12 ein erfindungsgemässes Werkzeug zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in perspektivischer Draufsicht.
Die 1, 2, 3, 4 und 5 zeigen einen erfindungsgemäßen Steckverbinder 1, der aus einem Gehäuse 10 und einem Anschlusselement in der Form einer Leiterplatte 12 besteht und der zur Kontaktierung eines partiell leitfähigen textilen Halbzeugs (im folgenden kurz Halbzeug genannt) 5 dient. Das Halbzeug 5 ist vorzugsweise streifenförmig. Das Halbzeug besitzt in Längs- bzw.
Schussrichtung verlaufende leitende, ggf. auch nicht leitende Fäden und in Quer- bzw. Laufrichtung verlaufende nicht leitende Fäden. Ferner ist das Halbzeug vorzugsweise in Längs- bzw. Schussrichtung elastisch dehnbar.
Das Gehäuse 10 besteht aus einem Unterteil 14, welches zur Aufnahme der Leiterplatte 12 dient und aus einem Deckel oder Oberteil 16. Am Unterteil 14 sind Rastnasen 17 angeformt, die zur Verrastung in Aufnahmeschlitze 18 des Deckels 16 einrasten können.
Das Unterteil 14 bildet eine Ausnehmung 19 zur Aufnahme der Leiterplatte 12. Ferner bildet das Unterteil Leiterplatten-Auflageflächen 20, 21, 22, 23 und 24.
Ferner sind im Unterteil 14 Zähne 26 ausgebildet, die mit Zähnen 34 ausgebildet im Deckel 16 zusammenarbeiten und in die Eintrittsöffnung für das Halbzeug 5 ragen. Ferner sind im Deckel 16 noch innen hin benachbart zu einer Auflagefläche 29 an einer Austrittsöffnung des Steckverbinders 1, Zähne 33 ausgebildet, die ähnlich wie die Zähne 26 und 34 in das Halbzeug 5 eindringen und dieses festlegen.
Insbesondere in 5 erkennt man den Bereich B innerhalb dessen, leitfähige Fäden/Drähte (auch Leitfäden genannt) 40 freigelegt sind.
In 6 zeigt die Leiterplatte 12, die auch als Anschlusselement oder Kontaktträger bezeichnet werden kann. Die Leiterplatte 12 besteht aus einer Isolierplatte 120, auf der dargestellten Fall vier Leiterbahnen 121 aufgebracht sind, die sich zu vier Anschlussstellen 122 für das Halbzeug verbreitern.
In der Draufsicht der 7 und in dem Schnitt längs Linie 9-9, d.h. in 9 ist das partiell leitfähige textile vorzugsweise streifenförmig ausgebildete Halbzeug 5 dargestellt. In Längsrichtung des Halbzeugs 5 erstrecken sich die Fäden/Drähte 40, um die herum in Querrichtung Fäden 43 in der gezeigten Weise verlaufen.
Die Leitfäden (Fäden/Drähte) 40 bestehen vorzugsweise aus einem Innenfaden 41 mit einem spiralförmig darumherum gewickelten Leiter 42. Vorzugsweise ist der Innenfaden 41 elastisch und nicht leitend und er besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff. Der Leiter 42 besteht aus Metall beispielsweise Kupfer und liegt auf dem Innenfaden 41.
In den 9 bis 11 sind erfindungsgemäße Verfahrensschritte dargestellt. 12 zeigt ein Werkzeug 50, welches eine in einer Tragplatte 51 ausgebildete in Längsrichtung verlaufenden Aufnahmenut 52, sowie eine quer dazu verlaufende Querrinne 53 aufweist. Klemmhalter 54, 55 mit Klemmbacken 56, 57 sind in Längsrichtung versetzt gegeneinander angeordnet und dienen zum Festklemmen des Halbzeugs 5. Die Aufnahmenut 52 ist im Bereich der Querrinne 53 verbreitert, um den verbreiterten Teil der Leiterplatte 12 aufzunehmen. Zum Kontaktieren des Halbzeugs 5, d.h. zur Anbringung der Leiterplatte 12 an den Fäden/Drähten 40 des Halbzeugs 5 wird zunächst die Leiterplatte 12 in die durch die verbreitete Nut 52 gebildete Bereiche bzw. Abschnitte eingelegt, die den 127 und 125 plus 126 entsprechen. Sodann wird das freie Ende des anzuschließenden Halbzeugs 5 etwa dort wo der Steckbereich 127 der Leiterplatte 12 endet aufgelegt und mit dem Klemmhalter 54 festgeklemmt, d.h. nach unten auf die Leiterplatte 12 gepresst.
Anschließend wird das in dem gezeigten Falle elastische Halbzeug 5 in Richtung des Pfeils 60 vorzugsweise gedehnt bzw. gestreckt und im gestreckten, gedehnten Zustand wie in 12 gezeigt, festgeklemmt. (Wenn das Halbzeug nicht elastisch ist, wird es gestrafft). In diesem Zustand des Streckens und Festklemmens des Halbzeugs 5 ist der in 4 und 12 zu sehende Spalt mit der Breite B noch nicht vorhanden, sondern dieser Spalt mit der Breite B entsteht erst in einem späteren Verfahrensschritt.
Würde man einen Schnitt durch das Halbzeug 5 im Bereich der Nut 53 im gezeigten, gestreckten bzw. gespannten Zustand des Zuschnitts 5 legen, wobei aber noch kein weiterer Verarbeitungsschritt vorgenommen ist, so würde der Schnitt etwa der Darstellung in 9 entsprechen.
Als nächster Verfahrensschritt kommt vorzugsweise der in 10 dargestellte Schritt, dass nämlich mehrere Spitzen eines in 10 nicht näher gezeigten Werkzeuges herabgesenkt werden, und das Halbzeug 5 parallel zu den Fäden/Drähten (Leitfäden) spreizt, so dass die Kontaktierungsstelle freigelegt wird. Durch die bei der Spreizung entstehende Spannung im textilen Halbzeug 5 entsteht weiterhin ein gleichmäßiger Abstand der Fäden/Drähte (Leitfäden) 40.
Nachdem Durchtrennen des Halbzeugs 5 ergibt sich der in 11 gezeigte Zustand, wobei als nächstes der Zuschnitt im Bereich B erhitzt wird, so dass die quer verlaufenden Fäden 43 beispielsweise durch Blaswirkung nach hinreichender Erwärmung entfernt werden können, so dass sich in dem Bereich bzw. Spalt B der in 7, 3 und 12 gezeigte Zustand ergibt. In diesem Zustand liegen die Leitfäden 40 frei und sind im Bereich der Anschlussstellen 122 der Leiterplatte 12 angeordnet. Sodann werden die einzelnen Leitfäden 40, das heißt insbesondere deren spiralförmige Leiter 42 mit den Ansschlussstellen 122 verlötet.
Nach dem Verlöten kann das Halbzeug zusammen mit der angelöteten Leiterplatte 12 in das Unterteil 14 des Steckverbinders passend in dessen Ausnehmung 18 eingesetzt werden. Schließlich erfolgt die Festlegung der Leiterplatte 12 des Deckels 16.
Alternativ kann die Ausnehmung im Werkzeug (12) so ausgestalten sein, dass das Unterteil 14 des Steckverbinders mit der Leiterplatte 12 zusammen im Werkzeug eingelegt werden und die gleichen nachfolgenden Verfahrensschritte wie oben beschrieben erfolgen.

Claims

Verfahren zum elektrischen Verbinden leitfähiger Fäden (Leitfäden) (40) an beliebig vielen Anschlussstellen eines textilen Halbzeugs (5) mit einem vorzugsweise als Leiterplatte ausgebildeten Anschlusselement (12), wobei folgende Schritte vorgesehen sind: 1. Einlegen der Leiterplatte (12) in eine entsprechend geformte Ausnehmung einer Tragplatte (51) eines Werkzeugs (50) mit nach oben weisenden Anschlussstellen (122) der Leiterplatte (12); 2. Anordnen des Halbzeugs (5) auf der Leiterplatte (12) derart, dass im Bereich der Anschlussstellen (122) der Leiterplatte (12) eine anzuschließende Anschlussstelle des Halbzeugs (5) zu liegen kommt. 3. Festlegen, vorzugsweise durch Festklemmen des Halbzeugs, benachbart zu und auf einer Seite der Anschlussstellen der Leiterplatte. 4. Vorzugsweise Dehnen des Halbzeugs (5) in Längsrichtung bzw. in die Richtung des Verlaufs der Leitfäden. 5. Festklemmen des Halbzeugs in einem Bereich entgegengesetzt zum ersten Festklemmbereich und benachbart zur gewünschten Anschlussstelle. 6. Verlöten der freigelegten Leitfäden (40) mit den Anschlussstellen der Leiterplatte (12).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zwischen den Verfahrensschritten 5 und 6 ein Verfahrensschritt Erhitzen und Wegblasen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das textile Halbzeug in Längs- bzw. Schussrichtung elastisch dehnbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Leitfäden (40) einen vorzugsweise nicht leitenden Innenfaden (41) mit einem spiralförmig herumgewickelten Leiter (42) aufweisen.
Steckverbinder für textiles Halbzeug mit vorzugsweise in Längs- bzw. Schussrichtung angeordneten Leitfäden (40), wobei folgendes vorgesehen ist: ein Gehäuse (10) und ein Anschlusselement in der Form einer Leiterplatte (12), wobei das Gehäuse (10) ein Unterteil befestigbar an einem Oberteil (16) aufweist, auch zwar mit einer im Unterteil (14) ausgebildeten Ausnehmung (19) zur Aufnahme der Leiterplatte (12).
Steckverbinder nach Anspruch 4, wobei das die Ausnehmung (19) bildende Unterteil Auflageflächen (20, 21, 22, 23, 24) für die Leiterplatte (12) bildet.
Steckverbinder nach Anspruch 4, wobei im Unterteil (14) Zähne (26) ausgebildet sind, die mit dem im Oberteil ausgebildeten Zähnen (34) zusammenarbeiten.
Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Leiterplatte Leiterbahnen (121) ausgebildet sind, die im Bereich der Kontakt- oder Anschlussstellen (122) für das Halbzeug verbreitend sind.
Werkzeug (50) zum Anschließen, der in einem textilen Halbzeug enthalten der elektrischer Leiter an eine Leiterplatte, wobei das Werkzeug in einer Tragplatte (51) eine Aufnahmenut (52) zur Aufnahme des textilen Halbzeugs sowie der Leiterplatte besitzt, wobei eine zur Aufnahmenut (52) in Querrichtung verlaufende Querrinne (53) vorgesehen ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei die Aufnahmenut (52) im Bereich der Querrinne (53) sich verbreitet, um einen verbreiterten Teil der Leiterplatte (12) aufzunehmen.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei auf der Tragplatte (51) Klemmhalter (54, 55) angeordnet sind, die in Längsrichtung versetzt sind und zum Festklemmen des Halbzeugs (5) dienen.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmenut (52) im Bereich der Querrinne (53) so ausgeformt ist, dass ein Steckverbinder mit entsprechender Gegenkontur aufgenommen werden kann.