DE102010034718A1

DE102010034718A1 - Kontaktstelle zwischen einem polymerbasierten elektrischen Leiter und einem weiteren elektrischen Leiter

Info

Publication number: DE102010034718A1
Application number: DE102010034718A
Authority: DE
Inventors: Michael Strohmayr; Oliver Eiberger; Nikolaus Seitz
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2030-08-19
Also published as: DE102010034718B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktstelle (1) zwischen einem polymerbasierten elektrischen Leiter (3) und zumindest einem weiteren elektrischen Leiter (5), mit einem elektrischen Kontakt (13) zwischen dem polymerbasierten elektrischen Leiter (3) und dem zumindest einen weiteren elektrischen Leiter (5), wobei die Kontaktstelle (1) und die Leiter (3, 5) einem dehnbaren Substrat (7) zugeordnet sind, wobei auf das Substrat (7) eine im Vergleich zudem Substrat (7) im Wesentlichen nicht dehnbare Zugentlastung (15) aufgebracht ist. Um ein verbessertes Kontaktieren zwischen dem polymerbasierten elektrischen Leiter (3) und zumindest einem weiteren elektrischen Leiter (5) zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass an einem Übergang von der Zugentlastung (15) zu dem Substrat (7), wobei der polymerbasierte elektrische Leiter (3) den Übergang überquert, zwischen dem polymerbasierten elektrischen Leiter (3) und der übrigen Kontaktstelle (1) ein Zwischenraum (23) verbleibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktstelle zwischen einem polymerbasierten elektrischen Leiter und zumindest einem weiteren elektrischen Leiter, mit einem elektrischen Kontakt zwischen dem polymerbasierten elektrischen Leiter und dem zumindest einen weiteren elektrischen Leiter, wobei die Kontaktstelle und die Leiter einem dehnbaren Substrat zugeordnet sind, wobei auf das Substrat eine im Vergleich zu dem Substrat im Wesentlichen nicht dehnbare Zugentlastung aufgebracht ist.
Kontaktstellen der eingangs genannten Art sind bekannt. Sie können beispielsweise dazu verwendet werden, klassische integrierte Schaltungen, die in der Regel keine elastischen Eigenschaften aufweisen, mit elastischen elektrischen Leitungen zu kontaktieren. Um einen solchen Kontakt herzustellen, ist ein sogenannter Hart-Weich-Übergang zwischen einem polymerbasierten elektrischen Leiter und einem weiteren, insbesondere metallischen, elektrischen Leiter erforderlich. Es ist bekannt, polymerbasierte Leiterbahnen auf metallische Leiterbahnen aufzubringen, beispielsweise durch Kleben, Aufdrucken, Klemmen oder Ähnlichem. Die DE 102 30 711 B4 betrifft eine elektrisch leitende Verbindung zwischen auf einem metallischen Träger angeordneten Leiterbahnen und einer Elektronik, wobei die Leiterbahnen auf dem Träger aufgebrachte Dickschicht-Leiterbahnen sind, auf die ein Verbindungsleiterbahnen tragender, zur Elektronik führender Isolationsträger aufgelegt ist und die einander zugeordneten Leiterbahnen und Verbindungsleiterbahnen sich überdecken und miteinander verschweißt sind. Die DE 10 2008 028 300 A1 offenbart eine Leiterplatte, umfassend einen Schaltungsträger, eine Deckschicht aus einem nicht leitenden Material, welches eine organische Substanz umfasst, angeordnet auf dem Schaltungsträger, eine erste Metallisierungsebene, zumindest teilweise angeordnet auf der Deckschicht, wobei die erste Metallisierungsebene einen flexiblen Bereich aufweist. Die DE 60 2004 008 094 T2 betrifft einen elektrischen Verbinder für das elektrische Kontaktieren eines Folienkabels mit mindestens einer in einer Folie eingebetteten Leiterbahn, wobei der elektrische Verbinder ein isolierendes Gehäuse, das mindestens teilweise das Folienkabel einschließt und mindestens ein Kontaktelement für das elektrische Kontaktieren der Leiterbahnen aufweist. Der elektrische Kontakt wird zwischen der Leiterbahn und dem Kontaktelement durch eine Federkraft des als Federarm ausgeführten Kontaktelements bewirkt. Die DE 298 23 576 U1 offenbart eine flexible Leiterfolie mit einem zum lösbaren Verbinden vorgesehenen Anschlussbereich für elektrische Leiterplatten, wobei dem Anschlussbereich ein Isolierstoffgehäuse zugeordnet ist, welches zum Aufbringen der notwendigen Kontaktkräfte Federmittel aufweist, die den einzelnen Leiterbahnen der flexiblen Leiterfolie derart zugeordnet sind, dass die flexible Leiterfolie mit ihren Kontaktbereichen unter Ausnutzung der Federmittel mit den zugeordneten Gegenkontaktbereichen der zu kontaktierenden elektrischen Leiterplatte zur Anlage kommt. Je Kontaktbereich ist zumindest eine direkt aus der flexiblen Leiterfolie ausgestellte erhabene Kontaktwölbung mit plastisch ausgeformter Kontur vorhanden, wobei die der elektrischen Leiterplatte abgewandte Rückseite der erhabenen Kontaktwölbungen jeweils direkt von einem einstückig am Gehäusegrundkörper vorhandenen Federmittel beaufschlagt ist. Die DE 10 2006 055 576 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines dehnbaren Schaltungsträgers, bei dem ein Ausgangsmaterial für ein dehnbares Substrat auf eine elektrisch leitende Folie aufgebracht wird, das eine mit der Folie verbundene dehnbare Substratschicht bildet, wonach die Folie so strukturiert wird, dass sie eine Leiterstruktur mit mindestens einer dehnbaren Leiterbahn bildet. Es sind Verstärkungsstrukturen vorgesehen, die bei einem Strukturieren aus der elektrisch leitenden Folie gebildet wurden und die die Substratschicht und damit den entstehenden dehnbaren Schaltungsträger in einer Umgebung von Anschlussflächen versteifen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Kontaktieren zwischen einem polymerbasierten elektrischen Leiter und einem weiteren elektrischen Leiter zu ermöglichen, insbesondere auftretende Spannungen an einem Hart-Weich-Übergang zu minimieren.
Die Aufgabe ist bei einer Kontaktstelle zwischen einem polymerbasierten elektrischen Leiter und zumindest einem weiteren elektrischen Leiter, mit einem elektrischen Kontakt zwischen dem polymerbasierten elektrischen Leiter und dem zumindest einen weiteren elektrischen Leiter, wobei die Kontaktstelle und die Leiter einem dehnbaren Substrat zugeordnet sind, wobei auf das Substrat eine im Vergleich zu dem Substrat im Wesentlichen nicht dehnbare Zugentlastung aufgebracht ist, dadurch gelöst, dass an einem Übergang von der Zugentlastung zu dem Substrat, wobei der polymerbasierte elektrische Leiter den Übergang überquert, zwischen dem polymerbasierten elektrischen Leiter und der übrigen Kontaktstelle ein Zwischenraum verbleibt. Vorteilhaft überquert der polymerbasierte elektrische Leiter den Übergang im Bereich des Freiraums, wodurch vorteilhaft an dem Übergang auftretende Spannungsspitzen zwischen dem elektrischen Leiter und dem Substrat minimiert werden können. Die Zuordnung der Kontaktstelle und des Leiters zu dem dehnbaren Substrat kann direkt, beispielsweise mittels Kleben, Bonden, Vulkanisieren, und/oder Ähnlichem oder indirekt über eine oder mehrer Zwischenschichten erfolgen.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Kontaktstelle ist vorgesehen, dass der polymerbasierte elektrische Leiter den Zwischenraum freitragend überspannt, und/oder der Zwischenraum zwischen dem Substrat und dem polymerbasierten elektrischen Leiter verbleibt, und/oder der Zwischenraum zwischen der Zugentlastung und dem polymerbasierten elektrischen Leiter verbleibt, und/oder der Zwischenraum mit Luft gefüllt ist, und/oder der Zwischenraum mit einem elastischen Material gefüllt ist, und/oder der Zwischenraum mit einem elastischen, nichtleitenden Material gefüllt ist, und/oder der Zwischenraum sich von einer zwischen den Armen verbleibenden Zugentlastungszone bis zu dem Kontakt erstreckt. Vorteilhaft kann der polymerbasierte elektrische Leiter den Zwischenraum freitragend überspannen, beispielsweise in Form eines Bogens, wobei aufgrund der freitragenden Überspannung, insbesondere des Bogens Spannungsspitzen beziehungsweise aufgrund von unterschiedlichen Dehnungskoeffizienten auftretende Verschiebungen zwischen der Kontaktstelle und dem polymerbasierten elastisch dehnbaren elektrischen Leiter ausgeglichen werden können. Vorteilhaft kann dies mittels des Bogens erfolgen, der sich dazu geringfügig aufweiten kann. Vorteilhaft findet dadurch eine vergleichsweise geringe Zugbelastung des polymerbasierten elektrischen Leiters statt, so dass falls dieser dehnungssensitive beziehungsweise piezo-resistive Eigenschaften aufweist, keine signifikante Änderung eines Leitwerts beziehungsweise eines Widerstandes erfolgt. Vorteilhaft kann der Zwischenraum mit Luft gefüllt sein, so dass ein besonders leichtes Ausweichen beziehungsweise Verformen des Bogens stattfinden kann. Der Zwischenraum kann zwischen dem polymerbasierten elektrischen Leiter und dem Substrat und/oder der Zugentlastung verbleiben. Vorteilhaft können sowohl das Substrat und die Zugentlastung überspannt werden, wobei in einem Übergangsbereich zwischen dem Substrat und der Zugentlastung die größten Spannungsspitzen auftreten. Vorteilhaft werden diese aufgrund des Überspannens beziehungsweise des Freiraums nicht auf den polymerbasierten elektrischen Leiter übertragen. Vorteilhaft ist es möglich, dass der Zwischenraum mit einem elastischen Material, insbesondere einem nicht leitenden elastischen Material gefüllt ist. Mittels des Materials kann die Überspannung unterstützt werden beziehungsweise der polymerbasierte elektrische Leiter im Bereich des Zwischenraums stabilisiert und/oder geschützt werden. Vorteilhaft kann sich der Zwischenraum von einer Zugentlastungszone bis zu dem Kontakt erstrecken. Vorteilhaft findet in der Zugentlastungszone keine wesentliche Verformung des Substrats statt, so dass vorteilhaft nur eine äußerst geringe Verformung des polymerbasierten elektrischen Leiters im Bereich des Zwischenraums beziehungsweise im Bereich der freitragenden Überspannung zu erwarten ist. Sofern dennoch kleine beziehungsweise geringe Verformungen des Substrats im Bereich der Zugentlastungszone stattfinden, können diese vorteilhaft leicht mittels des Zwischenraums, insbesondere der bogenförmigen freitragenden Überspannung des Zwischenraums aufgenommen werden, ohne dass dadurch signifikante Kräfte und/oder Verformungen und/oder Dehnungen des polymerbasierten elektrischen Leiters auftreten.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Kontaktstelle ist vorgesehen, dass die Zugentlastung den elektrischen Kontakt aufweist und/oder einen Vielzahl der elektrischen Kontakte aufweist an denen jeweils ein polymerbasierter elektrischer Leiter mit einem weiteren elektrischen Leiter elektrisch kontaktiert ist und/oder flächig ausgebildet ist und mit dem zumindest einen weiteren Leiter beschichtet ist und/oder zumindest einen von dem Kontakt wegzeigenden Arm aufweist, der neben dem polymerbasierten elektrischen Leiter angeordnet und der dem dehnbaren Substrat fest zugeordnet ist und/oder zweite Arme aufweist, die beidseitig neben dem polymerbasierten elektrischen Leiter angeordnet sind und/oder ein mit dem Substrat verbundenes Zugentlastungssubstrat aufweist und/oder der zumindest eine weitere elektrische Leiter auf das Zugentlastungssubstrat aufgebracht, insbesondere aufgedruckt, ist und/oder der zumindest eine weitere elektrische Leiter über das Zugentlastungssubstrat dem Substrat zugeordnet ist und/oder den polymerbasierten elektrischen Leiter umgibt und/oder zumindest teilweise umgibt und/oder zumindest ein elektrisches und/oder zumindest ein elektronisches Bauelement aufweist. Vorteilhaft kann das Substrat im Bereich der Zugentlastungszone beziehungsweise der Zugentlastung besonders gut gegen elastische Verformungen geschützt werden, auch dann, wenn das übrige Substrat elastischen Dehnungen ausgesetzt wird. Außerdem kann vorteilhaft eine Auswertung in unmittelbarer Nähe des polymerbasierten Leiters erfolgen, wobei vorteilhaft Störeinflüsse von Zuleitungen ausgeschaltet werden können.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Kontaktstelle ist vorgesehen, dass die zwei Arme einen eine Öffnung aufweisenden Ring bilden, wobei der polymerbasierte elektrische Leiter von dem weiteren Substrat kommend durch die Öffnung hindurch zu dem Kontakt verläuft. Vorteilhaft finden innerhalb des Rings auch bei einer vergleichsweise großen Dehnung des übrigen Substrats quasi keine elastischen Verformungen des Substrats statt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Kontaktstelle ist vorgesehen, dass sich der weitere elektrische Leiter oder das Zugentlastungssubstrat und der darauf aufgebrachte weitere elektrische Leiter von dem Kontakt ausgehend mäanderförmig fortsetzen. Vorteilhaft kann mittels der mäanderförmigen Fortsetzung eine elastische Verformung des Substrats stattfinden, ohne dass dadurch der weitere elektrische Leiter, der grundsätzlich nur vergleichsweise geringe elastische Eigenschaften aufweist, zerstört wird. Bei dem zumindest einen weiteren elektrischen Leiter kann es sich beispielsweise um einen metallischen Leiter, insbesondere um eine Kupferleiterbahn handeln.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Kontaktstelle ist vorgesehen, dass das Zugentlastungssubstrat ein Polyimid aufweist. Vorteilhaft kann mittels Polyimid eine vergleichsweise inerte und/oder stabile Zugentlastung erzielt werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Kontaktstelle ist vorgesehen, dass der polymerbasierte elektrische Leiter ein Polymer mit dehnungssensitiven elektrischen Widerstandseigenschaften aufweist. Vorteilhaft kann der polymerbasierte elektrische Leiter für Sensoren und/oder Dehnungsmessungen eingesetzt werden. Dabei kann vorteilhaft der polymerbasierte elektrische Leiter bis direkt zu der Kontaktstelle geführt werden, wobei vorteilhaft aufgrund der Zugentlastung und der freitragenden Überspannung beziehungsweise des bogenförmigen freitragenden Überspannens im Bereich der Kontaktstelle quasi keine elastische Dehnung des polymerbasierten elektrischen Leiters auftritt, so dass vorteilhaft keine Verfälschung von Messungen erfolgt, die mittels des polymerbasierten elektrischen Leiters durchgeführt werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Kontaktstelle ist vorgesehen, dass der weitere elektrische Leiter ein Metall aufweist. Mittels Metall können elektrische Ströme sehr gut geleitet werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Kontaktstelle ist vorgesehen, dass das Substrat ein Silikon und/oder ein Thermoplast und/oder ein Polyurethan und/oder ein Polymer aufweist. Vorteilhaft ist das Substrat elektrisch isolierend und weist gute elastische Eigenschaften auf und lässt sich gut mit dem polymerbasierten elektrischen Leiter bestücken.
Die Aufgabe ist außerdem bei einem dehnungssensitiven Widerstandsgeber mit einem polymerbasierten dehnungssensitiven elektrischen elastisch dehnbaren Widerstandselement zum Aufnehmen eines mechanischen Stimulus dadurch gelöst, dass das polymerbasierte, elastisch dehnbare, dehnungssensitive elektrische Widerstandselement mittels einer vorab beschriebenen Kontaktstelle kontaktiert ist. Vorteilhaft ist durch die Zugentlastung der vorab beschriebenen Kontaktstelle eine minimale Verfälschung eines Messergebnisses des dehnungssensitiven Widerstandsgebers zu erwarten. Im Übrigen ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile der Kontaktstelle.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
1 eine dreidimensionale Ansicht von schräg oben einer Kontaktstelle zwischen einem polymerbasierten elektrischen Leiter und einem weiteren elektrischen Leiter;
2 eine dreidimensionale Detailansicht von schräg vorne oben der in 1 gezeigten Kontaktstelle im Bereich einer Zugentlastung; und
3 die in 2 gezeigte dreidimensionale Detailansicht seitlich auf einem freitragenden Bogen des polymerbasierten elektrischen Leiters.
1 zeigt eine Kontaktstelle 1 zwischen einem polymerbasierten elektrischen Leiter 3 und einem weiteren elektrischen Leiter 5. Die Leiter 3 und 5 sind auf einem elastisch dehnbaren Substrat 7, beispielsweise einem Polyurethan, einem Thermoplast und/oder einem Silikon aufgebracht. Eine möglicherweise stattfindende Dehnung des Substrats 7 und der darauf aufgebrachten Leiter 3 und 5 ist in 1 mittels Pfeilen 9 symbolisiert.
Der weitere elektrische Leiter 5 ist auf ein Zugentlastungssubstrat 11 aufgebracht, das wiederum in einem festen Anlagekontakt mit dem Substrat 7 steht. Das Zugentlastungssubstrat 11 kann beispielsweise ein Polyimid mit im Vergleich zum Substrat 7 vergleichsweise geringen elastischen Eigenschaften aufweisen.
Die Unterschiede können im Bereich von 1 zu 100 bis 1 zu 10000, insbesondere ungefähr 1 zu 1000, liegen. Insbesondere kann das Zugentlastungssubstrat 11 ein Polyimid aufweisen, das mit einem Silikon des Substrats 7 kombiniert ist. Beispielsweise kann eine Bruchdehnung des Zugentlastungssubstrats 11 bei circa 40%, insbesondere zwischen 30% und 45%, und des Substrats 7 zwischen 50% und 1000%, insbesondere zwischen 100% und 800%, insbesondere zwischen 200% und 600%, insbesondere bei ungefähr 400%, liegen.
Das Zugentlastungssubstrat 11 bildet im Bereich eines Kontakts 13 sowie beidseitig neben dem polymerbasierten elektrischen Leiter eine Zugentlastung 15. Die Zugentlastung 15 weist den Kontakt 13 auf und erstreckt sich beidseitig mit zwei Armen 17 von dem Kontakt ausgehend und eine Berandung bildend ringförmig um den polymerbasierten elektrischen Leiter 3. Die Arme 17 beziehungsweise der von den Armen 17 der Zugentlastung 15 gebildete Ring weist eine Öffnung 19 auf, durch die hindurch der polymerbasierte elektrische Leiter 3 verläuft. Von der Öffnung 19 kommend verläuft also der polymerbasierte elektrische Leiter 3 in den Ring beziehungsweise zwischen die Arme 17, wobei zwischen den Armen 17 eine kreisförmige Zugentlastungszone 21 gebildet ist. Die Zugentlastungszone 21 des Substrats 7 ist trotz einer mittels den Pfeilen 9 angedeuteten elastischen Verformung des übrigen Substrats 7 vergleichsweise geringen elastischen Verformungen ausgesetzt. Alternativ und/oder zusätzlich kann die Zugentlastungszone 21 eine beliebige Form, beispielsweise länglich, oval, rechteckförmig, etc., aufweisen.
Im weiteren Verlauf zu dem Kontakt 13 hin überspannt der polymerbasierte elektrische Leiter 3 einen Zwischenraum 23. Der Zwischenraum 23 ist freitragend und bogenförmig von dem polymerbasierten elektrischen Leiter 3 überspannt. Vorteilhaft können mittels des im Bereich des Zwischenraums 23 gebildeten Bogens 25 geringe, trotz der Zugentlastungszone 21 auftretende relative Bewegungen des polymerbasierten elektrischen Leiters 3 zu dem weiteren elektrischen Leiter 5 ausgeglichen werden, ohne dass nennenswerte Dehnungen des polymerbasierten elektrischen Leiters 3 in der Zugentlastungszone 21 und/oder dem Bogen 25 stattfinden.
An dem Kontakt 13 ist der polymerbasierte Leiter 3 dem weiteren elektrischen Leiter 5 elektrisch leitend zugeordnet, beispielsweise mittels Kleben mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs und/oder ähnlichen elektrischen Kontaktierverfahren. Im weiteren Verlauf erstreckt sich der weitere elektrische Leiter 5 mittels Mäandern 27 mäanderförmig, in Richtung der 1 gesehen, von dem Kontakt 13 ausgehend nach links. Die Mäander 27 bilden vorteilhaft eine elastisch dehnbare Zone, was in 1 mittels eines Doppelpfeils 29 symbolisiert ist. Die Mäander 27 können sicherstellen, dass trotz einer vergleichsweise starken elastischen Dehnung des Substrats 7 vergleichsweise geringe mechanische Belastungen an dem Zugentlastungssubstrat 11 und dem darauf aufgebrachten weiteren elektrischen Leiter 5, der beispielsweise ein Metall, insbesondere Kupfer, aufweist, stattfinden, ohne dass dadurch das Zugentlastungssubstrat 11 und/oder der weitere elektrische Leiter 5 zerstört und/oder unbrauchbar werden
Alternativ und/oder zusätzlich ist der polymerbasierte elektrische Leiter 3 als dehnungssensitives beziehungsweise piezo-resistives Widerstandselement 31 ausgeführt. Das Widerstandselement 31 kann Teil eines lediglich mittels des Bezugszeichens 33 symbolisierten Widerstandsgebers 33 sein, wobei der Widerstandsgeber 33 einen elektrischen Widerstand entsprechend einer Dehnung des Substrats 7, wie mittels den Pfeilen 9 symbolisiert, ändert.
2 zeigt eine dreidimensionale Detailansicht von schräg oben der Zugentlastung 15 mit der Zugentlastungszone 21 und dem elektrischen Kontakt 13. Mittels einem der Pfeile 9 ist eine elastische Dehnung des Substrats 7 und des polymerbasierten elektrischen Leiters 3 symbolisiert. Mittels Pfeilen 35 ist symbolisiert, dass die Arme 17 der Zugentlastung 15 entsprechende Zugkräfte aufnehmen und eine Relativbewegung zwischen der polymerbasierten elektrischen Leiter 3 und dem Kontakt 13 minimieren, was mittels eines kurzen Pfeils 37 in 2 symbolisiert ist.
3 zeigt die in 2 gezeigte Detailansicht der Kontaktstelle 1, wobei der Bogen 25 und der darunter bleibende Zwischenraum 23 zu erkennen sind.
Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, dass im Bereich des Bogens 25 ein Schutz 39 zum Schützen des polymerbasierten elektrischen Leiters 3 vorgesehen ist.
Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, dass die Zugentlastung 15, insbesondere im Bereich der Zugentlastungszone 21, auf den polymerbasierten elektrischen Leiter 3 aufgebracht ist, diesen umgibt, zumindest teilweise umgibt.
Vorteilhaft ist der Kontakt 13 der Kontaktstelle 1 trotz der elastischen Verformungen des Substrats 7, insbesondere aufgrund des Bogens 25 und des freitragend überspannten Zwischenraums 23 weitestgehend frei von Spannungen, also mechanischen Zug- und/oder Druckbelastungen. Vorteilhaft kann dadurch sichergestellt werden, dass, falls es sich bei dem polymerbasierten elektrischen Leiter 3 um ein dehnungssensitives Widerstandselement handelt, im Bereich der Kontaktstelle trotz der Dehnungen des Substrats einen nahezu konstanten Leitwert aufweist. Vorteilhaft bleibt also trotz vergleichsweise großer mechanischer Beanspruchung der Kontaktstelle 1 ein Übergangswiderstand nahezu konstant. Vorteilhaft treten quasi keine hohen Zugspannungen im Bereich eines Übergangs zwischen dem vergleichsweise wenig elastischen weiteren elektrischen Leiter 5 und dem polymerbasierten elektrischen Leiter 3 auf.
Vorteilhaft kann die Kontaktstelle 1 zur Kontaktierung, insbesondere zur Auswertung, taktiler Sensoren verwendet werden. Insbesondere können taktile Sensoren gemäß einer Anmeldung derselben Anmelderin mit dem internen Aktenzeichen DIR 57190 DE kontaktiert werden. Die Offenbarung dieser Anmeldung wird durch Referenz hiermit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht, insbesondere werden die Ansprüche, die Figuren sowie die zugehörige Figurenbeschreibung zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht.
Vorteilhaft kann eine zuverlässige Verwendung des taktilen Sensors, der mittels der Kontaktstelle 1 elektrisch kontaktiert ist, bei gleichbleibenden mechanischen Eigenschaften sowie einem auch unter mechanischer Beanspruchung konstanten Übergangswiderstand über einen längeren Versuchszeitraum erfolgen.
Vorteilhaft kann mittels der Kontaktstelle 1, die einen beweglichen Kontakt 13, der insbesondere eine Kontaktinsel bildet, und eine mehrstufige mechanische Zugentlastung 15 sowie die Mäander 27 aufweist, eine mechanische Anbindung räumlich von einer elektrischen Kontaktierung des Kontakts 13 getrennt werden. Der Kontakt 13 wird wiederum mit der verformbaren Leiterstruktur, die mittels der Mäander 27 gebildet ist, auf Basis einer flexiblen Leiterplatte mit einer Standardleiterplatte kontaktiert. Die Leiterplatte ist in den 1–3 nicht dargestellt und lediglich mittels des Bezugszeichens 41 angedeutet. Dadurch kann vorteilhaft eine mechanische Beanspruchung der Kontaktstelle 1 vermieden werden. Die zusätzliche Zugentlastung 15, insbesondere in Form des Bogens 25 in dem polymerbasierten elektrischen Leiter 3 ermöglicht vorteilhaft einen graduellen Übergang vom weichen Polymer zum starren metallischen Leiter, insbesondere dem weiteren elektrischen Leiter 5.
Vorteilhaft erfolgt eine räumliche Trennung zwischen einer mechanischen Fixierung, die mittels der Zugentlastung 15 gewährleistet ist und einer elektrischen Kontaktierung, die mittels des Kontakts 13 erfolgt.
Vorteilhaft kann ein gradueller Übergang von hart zu welch zur Vermeidung von mechanischen Spannungsspitzen in einem Polymer des polymerbasierten elektrischen Leiters 3 erfolgen. Vorteilhaft erfolgt dadurch eine Zugentlastung des polymerbasierten elastischen beziehungsweise flexiblen Leiters 3 vor beziehungsweise um den Übergang hart zu weich, insbesondere da dieser von dem Bogen 25 freitragend überspannt wird. Vorteilhaft kann mittels des Bogens 25 eine verbleibende Relativbewegung zwischen dem Kontaktpunkt beziehungsweise dem Kontakt 13 und dem flexiblen Substrat 7 erfolgen.
Vorteilhaft kann das Zugentlastungssubstrat 11 semiflexible Eigenschaften aufweisen, beispielsweise mittels des Materials Polyimid.
Vorteilhaft ist der Kontakt 13 auf dem Substrat 7 beweglich ausgeführt.
Vorteilhaft kann eine flexible Verbindung zwischen metallischen Leiterbahnen, dem weiteren elektrischen Leiter 5, über die Mäander 27 zu der Leiterplatte 41, die starre Eigenschaften aufweist, erfolgen.
Alternativ und oder zusätzlich können mehrere weitere elektrische Leiter analog des weiteren elektrischen Leiters 5 vorgesehen sein. Diese können nebeneinander oder vorteilhaft mittels Trennschichten elektrische voneinander isoliert übereinander angeordnet sein, wobei diese beispielsweise übereinander angeordnet in der in den Figuren dargestellten Mäanderform verlaufen. Die Trennschichten können insbesondere dasselbe Material wie das Substrat 7 aufweisen. Anstelle des Substrats 7 auf das der weitere elektrische Leiter aufgebracht ist, ist dann eine Sandwichstruktur mit alternierenden leitenden und nichtleitenden Schichten vorgesehen, wobei pro leitender Schicht ein Kontakt analog des in den Figuren dargestellten Kontakts 13 vorgesehen ist, wobei jeder der Kontakte einen separaten polymerbasierten Leiter kontaktiert. Gegebenenfalls kann pro Kontakt ein Zwischenraum analog des Zwischenraums 23 vorgesehen sein. Gegebenenfalls kann eine gemeinsame Zugentlastungszone 23 oder pro polymerbasierten Leiter je eine Zugentlastungszone analog der dargestellten Zugentlastungszone 23 vorgesehen sein. Alternativ und/oder zusätzlich weist die Zugentlastung 15 ein nicht näher dargestelltes elektrisches und/oder elektronisches Bauelement auf. Bei dem Bauelement kann es sich beispielsweise um ein beliebiges elektrisches Bauteil wie einen Widerstand, einen Kondensator, eine Spule, eine integrierte Schaltung, einen Verstärker, etc. handeln. Vorteilhaft kann eine Auswertung von Widerstandsänderungen des polymerbasierten elektrischen Leiters 3 ganz oder zumindest teilweise direkt mittels des Bauelements erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Kontaktstelle
3: polymerbasierter elektrischer Leiter
5: Leiter
7: Substrat
9: Pfeil
11: Zugentlastungssubstrat
13: Kontakt
15: Zugentlastung
17: Arm
19: Öffnung
21: Zugentlastungszone
23: Zwischenraum
25: Bogen
27: Mäander
29: Doppelpfeil
31: Widerstandselement
33: Widerstandsgeber
35: Pfeil
37: Pfeil
39: Schutz
41: Leiterplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10230711 B4 [0002]
DE 102008028300 A1 [0002]
DE 602004008094 T2 [0002]
DE 29823576 U1 [0002]
DE 102006055576 A1 [0002]

Claims

Kontaktstelle (1) zwischen einem polymerbasierten elektrischen Leiter (3) und zumindest einem weiteren elektrischen Leiter (5), mit einem elektrischen Kontakt (13) zwischen dem polymerbasierten elektrischen Leiter (3) und dem zumindest einen weiteren elektrischen Leiter (5), wobei die Kontaktstelle (13) und die Leiter (3, 5) einem dehnbaren Substrat (7) zugeordnet sind, wobei auf das Substrat (7) eine im Vergleich zu dem Substrat (7) im Wesentlichen nicht dehnbare Zugentlastung (15) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Übergang von der Zugentlastung (15) zu dem Substrat (7), wobei der polymerbasierte elektrische Leiter (3) den Übergang überquert, zwischen dem polymerbasierten elektrischen Leiter (3) und der übrigen Kontaktstelle (1) ein Zwischenraum (23) verbleibt.
Kontaktstelle nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch zumindest ein Element der Gruppe: – dass der polymerbasierte elektrische Leiter (3) den Zwischenraum (23) freitragend überspannt, – dass der polymerbasierte elektrische Leiter (3) den Zwischenraum (23) in einem Bogen (25) überspannt, – dass der Zwischenraum (23) zwischen dem Substrat (7) und dem polymerbasierten elektrischen Leiter (3) verbleibt, – dass der Zwischenraum (23) zwischen der Zugentlastung (15) und dem polymerbasierten elektrischen Leiter (3) verbleibt, – dass der Zwischenraum (23) mit Luft gefüllt ist, – dass der Zwischenraum (23) mit einem elastischen Material gefüllt ist, – dass der Zwischenraum (23) mit einem elastischen, nichtleitenden Material gefüllt ist, – dass der Zwischenraum (23) sich von einer zwischen den Armen (17) verbleibenden Zugentlastungszone (21) bis zu dem Kontakt (7) erstreckt.
Kontaktstelle nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugentlastung (15) zumindest eine Eigenschaft der folgenden Gruppe aufweist: – den elektrischen Kontakt (13) aufweist, – einen Vielzahl der elektrischen Kontakte (13) aufweist an denen jeweils ein polymerbasierter elektrischer Leiter (3) mit einem weiteren elektrischen Leiter (5) elektrisch kontaktiert ist, – flächig ausgebildet ist und mit dem zumindest einen weiteren Leiter (5) beschichtet ist, – zumindest einen von dem Kontakt (13) wegzeigenden Arm (17) aufweist, der neben dem polymerbasierten elektrischen Leiter (3) angeordnet und der dem dehnbaren Substrat (7) fest zugeordnet ist, – zwei der Arme (17) aufweist, die beidseitig neben dem polymerbasierten elektrischen Leiter (3) angeordnet sind, – ein mit dem Substrat (7) verbundenes Zugentlastungssubstrat (11) aufweist und der zumindest eine weitere elektrische Leiter (5) über das Zugentlastungssubstrat (11) dem Substrat (7) zugeordnet ist, insbesondere auf das Zugentlastungssubstrat (11) aufgebracht, insbesondere aufgedruckt, ist, – den polymerbasierten elektrischen Leiter (3) umgibt oder zumindest teilweise umgibt, – zumindest ein elektrisches Bauelement aufweist, – zumindest ein elektronisches Bauelement aufweist.
Kontaktstelle nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Arme (17) eine eine Öffnung (19) aufweisende Berandung, insbesondere einen Ring, bilden, wobei der polymerbasierte elektrische Leiter (3) von dem weiteren Substrat (7) kommend durch die Öffnung (19) hindurch zu dem Kontakt (13) verläuft.
Kontaktstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zumindest eine weitere elektrische Leiter (5) oder das Zugentlastungssubstrat (11) und der darauf aufgebrachte zumindest eine weitere elektrische Leiter (5) von dem Kontakt (13) ausgehend mäanderförmig fortsetzen.
Kontaktstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugentlastungssubstrat (11) ein Polyimid aufweist.
Kontaktstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der polymerbasierte elektrische Leiter (3) ein Polymer mit dehnungssensitiven elektrischen Widerstandseigenschaften aufweist.
Kontaktstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine weitere elektrische Leiter (5) ein Metall aufweist.
Kontaktstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (7) zumindest ein Element der Gruppe: – ein Silikon, – ein Thermoplast, – ein Polyurethan, – ein Polymer, aufweist.
Dehnungssensitiver Widerstandsgeber (33) mit einem polymerbasierten dehnungssensitiven, elastisch dehnbaren elektrischen Widerstandselement (31) zum Aufnehmen eines mechanischen Stimulus, dadurch gekennzeichnet, dass das polymerbasierte, elastisch dehnbare, dehnungssensitive elektrische Widerstandselement (31) mittels einer Kontaktstelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche kontaktiert ist.