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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung für eine Verbindung einer ersten elektronischen Baugruppe eines Kraftfahrzeugs mit einer zweiten elektronischen Baugruppe des Kraftfahrzeugs, wobei die erste Baugruppe ein erstes Gehäuse mit einem zumindest teilweise darin angeordneten ersten Elektronikmodul aufweist und die zweite Baugruppe ein zweites Gehäuse mit einem darin angeordneten zweiten Elektronikmodul, wobei eine der Baugruppen ortsfest im Kraftfahrzeug angeordnet ist und die andere Baugruppe relativ zur ortsfest angeordneten Baugruppe bewegbar im Fahrzeug angeordnet ist. Die erste elektronische Baugruppe ist mit der zweiten elektronischen Baugruppe mittels eines bandförmigen, flexiblen Kontaktelements elektrisch verbunden, das mit einem Ende aus dem ersten Gehäuse herausgeführt ist und einen ersten Kontaktbereich im Bereich dieses Endes aufweist. Das zweite Elektronikmodul weist einen, zur Kontaktierung mit dem Kontaktbereich des flexiblen Kontaktelements ausgebildeten zweiten Kontaktbereich auf. Wenigstens das Ende des flexiblen Kontaktelements mit dem ersten Kontaktbereich ist in das zweite Gehäuse eingeführt und mit dem zweiten Kontaktbereich des zweiten Elektronikmoduls derart überlappend angeordnet, dass das flexible Kontaktelement und das zweite Elektronikmodul elektrisch kontaktiert sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Verbindungsanordnung.
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Derartige Verbindungsanordnungen sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, insbesondere zur elektrischen Verbindung eines Lenkrads oder eines Lenkstockhebels eines Kraftfahrzeugs als erster elektronischer Baugruppe mit einem in einem Bereich an einem lenkradseitigen Ende einer Lenksäule ortsfest befestigten Lenksäulenmodul als zweiter elektronischer Baugruppe, wobei das flexible Kontaktelement in diesen Fällen üblicherweise eine Wickelfeder oder eine flexible Leiterplatte ist mit einem oder mehreren, in der Regel parallel verlaufenden elektrischen Leitern ist, die voneinander elektrisch isoliert sind. Das flexible Kontaktelement ist dabei üblicherweise durch Löten mit dem zweiten Elektronikmodul verbunden oder mittels einer Steckverbindung, wie sie beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2012 019 622 derselben Anmelderin bekannt ist.
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Aus dem Stand der Technik ist ferner grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der
US 7,285,729 oder der
DE 199 44 980 A1 ein flexibles Kontaktelement in Form einer flexiblen Leiterplatte mittels einer anisotropen, leitfähigen Folie zu verbinden.
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Die elektrische Verbindung elektronischer Baugruppen mittels einer anisotropen, leitfähigen Folie weist gegenüber Löt- oder Steckverbindungen eine Reihe von Vorteilen auf, insbesondere erfordern elektrische Verbindungen mittels einer anisotropen, leitfähigen Folie üblicherweise eine weniger aufwendige Gestaltung als Steckverbindungen und es können die beim Löten durch den großen Wärmeintrag häufig entstehenden Wärmeverzugsspannungen vermieden werden. Ferner können Materialien mit einer geringeren Temperaturbeständigkeit verwendet werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass kein Flussmittel erforderlich ist.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Verbindungsanordnung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Verbindungsanordnung bereitzustellen, mit denen eine einfachere elektrischen Verbindung von elektronischen Baugruppen in einem Kraftfahrzeug ermöglicht wird, insbesondere eine einfachere Verbindung einer ortsfest im Kraftfahrzeug angeordneten elektronische Baugruppe mit einer relativ zu dieser bewegbar im Kraftfahrzeug angeordneten Baugruppe.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verbindungsanordnung sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung für eine Verbindung einer ersten elektronischen Baugruppe eines Kraftfahrzeugs mit einer zweiten elektronischen Baugruppe des Kraftfahrzeugs, weist eine erste elektronische Baugruppe und eine zweite elektronische Baugruppe auf, wobei die erste Baugruppe ein erstes Gehäuse mit einem zumindest teilweise darin angeordneten ersten Elektronikmodul aufweist und die zweite Baugruppe ein zweites Gehäuse mit einem darin angeordneten zweiten Elektronikmodul, wobei eine der Baugruppen ortsfest im Kraftfahrzeug angeordnet ist und die andere Baugruppe relativ zur ortsfest angeordneten Baugruppe bewegbar im Fahrzeug angeordnet ist, wobei die erste elektronische Baugruppe mit der zweiten elektronischen Baugruppe mittels eines bandförmigen, flexiblen Kontaktelements elektrisch verbunden ist, das mit einem Ende aus dem ersten Gehäuse herausgeführt ist und einen ersten Kontaktbereich im Bereich dieses Endes aufweist, wobei das zweite Elektronikmodul einen, zur Kontaktierung mit dem Kontaktbereich des flexiblen Kontaktelements ausgebildeten zweiten Kontaktbereich aufweist, und wobei wenigstens das Ende des flexiblen Kontaktelements mit dem ersten Kontaktbereich in das zweite Gehäuse eingeführt ist und mit dem zweiten Kontaktbereich des zweiten Elektronikmoduls überlappend angeordnet ist derart, dass das flexible Kontaktelement und das zweite Elektronikmodul elektrisch kontaktiert sind. Erfindungsgemäß ist das flexible Kontaktelement mittels einer anisotropen, leitfähigen Folie im Kontaktbereich mit dem zweiten Elektronikmodul verbunden.
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Durch die elektrische Verbindung des flexiblen Kontaktelements mit dem zweiten Elektronikmodul mittels einer anisotropen, leitfähigen Folie, d. h. eines sogenannten „anisotropic conductive film” (ACF), können die beim Löten infolge des hohen Wärmeeintrags in die zu verbindenden Baugruppen entstehenden Wärmeverzugsspannungen vermieden werden. Das Verbinden mittels einer anisotropen, leitfähigen Folie erfordert zwar auch eine gewisse Wärmezufuhr, die dabei auftretenden Temperaturen liegen jedoch weit unterhalb der beim Löten auftretenden Temperaturen.
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Des Weiteren weist eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung den Vorteil auf, dass aufwendige Steckverbindungen entfallen können, wodurch die Fügezeiten zur Herstellung der elektrischen Verbindung deutlich reduziert werden können. Insbesondere können die zur Herstellung einer Steckverbindung erforderlichen Fügeoperationen entfallen, mit denen zunächst Steckkontakte und/oder Steckhülsen, die üblicherweise angelötet werden, an den zu verbindenden Baugruppen befestigt werden, bevor die eigentliche elektrische Verbindung überhaupt hergestellt werden kann.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass keine zusätzlichen Bauteile, wie beispielsweise Steckhülsen, Steckkontakte oder dergleichen für die Verbindung erforderlich sind, welche einen nicht zu vernachlässigenden Bauraum beanspruchen, so dass erfindungsgemäße Verbindungsanordnungen einen geringeren Bauraumbedarf benötigen, welcher insbesondere in Kraftfahrzeugen, insbesondere im Bereich des Lenkrads nur beschränkt zur Verfügung steht.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass bei einer elektrischen Kontaktierung mittels einer anisotropen, leitfähigen Folie der Abstand, insbesondere ein sogenannter Pitch-Abstand, zwischen den einzelnen elektrischen Leitern des flexiblen Kontaktelements reduziert werden kann, so dass bei gleichem vorhandenen Bauraum mehr elektrische Leiter kontaktiert werden können. Somit können bei gleichem Bauraum mehr Signale übertragen werden.
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Infolgedessen können beispielsweise aus Bauraumgründen zur elektrischen Kontaktierung mit dem flexiblen Kontaktelement üblicherweise auf das flexible Kontaktelement aufgelötete SMD-Widerstände auf das zweite Elektronikmodul verlagert werden und über zusätzliche Leitungen mit dem flexiblen Kontaktelement elektrisch verbunden werden.
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Dadurch kann das Auflöten der SMD-Widerstände auf das flexible Kontaktelement, das üblicherweise durch einen bleifreien Reflow-Lötprozess erfolgt, der hohe Prozesstemperaturen erfordert und damit eine ausreichende Temperaturbeständigkeit des flexiblen Kontaktelementes erforderlich macht, entfallen. Damit ermöglicht eine erfindungsgemäße Verbindung mittels einer anisotropen, leitfähigen Folie die Verwendung bzw. den Einsatz eines weniger temperaturbeständigen flexiblen Kontaktelements, was insbesondere hinsichtlich der Kosten vorteilhaft ist.
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Vorzugsweise ist die erste elektronische Baugruppe die bewegbare Baugruppe, insbesondere ein Lenkstockhebel oder ein Lenkrad und die zweite elektronische Baugruppe vorzugsweise die ortsfeste Baugruppe und insbesondere ein in einem Bereich an einem lenkradseitigen Ende einer Lenksäule befestigtes Lenksäulenmodul, ein sogenanntes „Top Column Modul”.
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Das flexible Kontaktelement ist vorzugsweise eine flexible Leiterplatte, d. h. eine sogenannte „Flex PCB”, die häufig auch als „Flexible Printed Circuit” (FPC) bezeichnet wird, oder eine sogenannte Wickelfeder bzw. ein sogenanntes Wickelband.
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Wickelfedern bzw. Wickelbänder sind flexible, insbesondere federnde bzw. nachgiebige Flachbandkabel bzw. Flachleiter, die in der Regel mehrere elektrische Leitungen beinhalten, die mittels einer Kunststoffummantelung voneinander elektrisch isoliert sind. Wickelfedern werden vorzugsweise in Lenkrädern bzw. sogenannten „Top Column Modulen”, die in der Regel in einem Bereich am oberen Ende der Lenksäule angeordnet sind, eingesetzt, um elektrische Signale zwischen im drehbeweglichen Lenkrad angeordneten Komponenten und anderen, ortsfest am Kraftfahrzeug befestigten Komponenten zu übertragen, beispielsweise zur Signalübertragung zum Airbag.
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Ist bei einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung die erste elektronische Baugruppe ein Lenkstockhebel, ist das flexible Kontaktelement besonders bevorzugt eine flexible Leiterplatte. Ist die erste elektronische Baugruppe hingegen ein Lenkrad, ist das flexible Kontaktelement besonders bevorzugt eine Wickelfeder.
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Das zweite Elektronikmodul ist bevorzugt eine Leiterplatte, d. h. ein sogenannten „printed circuit board” (PCB).
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Das erste Elektronikmodul kann ebenfalls eine Leiterplatte oder dergleichen sein, die innerhalb des ersten Gehäuses mit dem flexiblen Kontaktelement verbunden ist, insbesondere wenn das flexible Kontaktelement eine Wickelfeder ist.
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Das flexible Kontaktelement kann aber auch das erste Elektronikmodul bilden, insbesondere wenn das flexible Kontaktelement eine flexible Leiterplatte ist.
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Das Ende des flexiblen Kontaktelements kann dabei sowohl in einer Ebene, die mit einer durch die Überlappung des ersten und zweiten Kontaktbereich entstehenden Kontaktfläche in einer Ebene liegt, in das zweite Gehäuse eingeführt werden oder aber auch in einer anderen Ebene und innerhalb des Gehäuses entsprechend gebogen, abgewinkelt oder dergleichen bis zum zweiten Kontaktbereich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verbindungsanordnung Zugentlastungsmittel auf, die in einem elektrisch verbundenen Zustand der beiden Baugruppen eine Zugentlastung der elektrischen Kontaktierung bewirken, insbesondere eine Zugentlastung der mittels der anisotropen, leitfähigen Folie ausgebildeten Verbindung. Durch die Zugentlastung kann eine Beschädigung der elektrischen Kontaktierung, insbesondere der der mittels der anisotropen, leitfähigen Folie ausgebildeten Verbindung, etwa infolge einer Relativbewegung der miteinander verbundenen Baugruppen, auf einfache Weise vermieden werden, was für eine dauerhafte, zuverlässige Kontaktierung von großer Bedeutung ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verbindungsanordnung zum Positionieren des flexiblen Kontaktelements relativ zur zweiten Baugruppe beim Verbinden der beiden Baugruppen Mittel zum Positionieren auf. Dadurch kann zuverlässig eine definierte Überlappung des ersten Kontaktbereichs mit dem zweiten Kontaktbereich hergestellt werden und somit zuverlässig eine ausreichende Kontaktierung.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das flexible Kontaktelement als Mittel zum Positionieren wenigstens eine Ausnehmung auf, und die zweite Baugruppe, vorzugsweise das zweite Gehäuse, weist wenigstens einen zur Ausnehmung des flexiblen Kontaktelements korrespondierend ausgebildeten Positionierstift auf, wobei der Positionierstift und die Ausnehmung jeweils derart angeordnet sind, dass der Positionierstift in die Ausnehmung des flexiblen Kontaktelements eingreift, wenn das Kontaktelement sich in einer Verbindungsposition befindet, d. h. in einer für eine möglichst gute Kontaktierung gewünschten bzw. vordefinierten Überlappungsposition. Der Positionierstift erstreckt sich dabei bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zum zweiten Kontaktbereich, besonders bevorzugt ist der Positionierstift jedoch nicht innerhalb des zweiten Kontaktbereichs angeordnet.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist das zweite Elektronikmodul für eine definierte Positionierung innerhalb des zweiten Gehäuses wenigstens eine zu wenigstens einem Positionierstift des zweiten Gehäuses korrespondierende Ausnehmung auf. D. h. bevorzugt ist wenigstens ein Positionierstift sowohl zur Positionierung des flexiblen Kontaktelements ausgebildet als auch gleichzeitig zur Positionierung des zweiten Elektronikmoduls innerhalb des zweiten Gehäuses. Dadurch können ansonsten zusätzlich erforderliche Mittel zum Positionieren des zweiten Elektronikmoduls im Gehäuse entfallen, was insbesondere aus Kostengründen vorteilhaft ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das zweite Gehäuse aus mehreren Gehäuseteilen gebildet, insbesondere aus einer Oberschale und einer Unterschale, wobei vorzugsweise sämtliche Positionierstifte, die zur Positionierung des flexiblen Kontaktelements bzw. zur Positionierung des zweiten Elektronikmoduls vorgesehen sind, in demselben Gehäuseteil angeordnet sind.
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In einer Weiterbildung sind die Positionierstifte vorzugsweise ferner zur Positionierung der Gehäuseteile des zweiten Gehäuses zueinander ausgebildet. D. h. mittels der Positionierstifte kann bevorzugt außerdem die Positionierung der Gehäuseteile des zweiten Gehäuses zueinander sichergestellt werden, insbesondere die Positionierung der Oberschale des zweiten Gehäuses relativ zur Unterschale des zweiten Gehäuses.
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Vorzugsweise sind die Mittel zum Positionieren derart ausgebildet, dass sie in einem elektrisch verbundenen Zustand eine Zugentlastung der elektrischen Kontaktierung bewirken, insbesondere eine Zugentlastung der mittels der anisotropen, leitfähigen Folie ausgebildeten Verbindung. Durch eine Integration einer Zugentlastungsfunktion in die Mittel zum Positionieren können ansonsten, zum Schutz der elektrischen Kontaktierung bzw. der Verbindung erforderliche, zusätzliche Zugentlastungsmittel entfallen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung besteht das flexible Kontaktelement in seinem Kontaktbereich aus Metall, vorzugsweise aus einem Metall mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, insbesondere aus Kupfer, Nickel-Zinn (NiSn), Gold (Au) oder dergleichen. Dadurch kann eine ausreichende Temperaturbeständigkeit des ersten Kontaktbereichs, d. h. des Kontaktbereichs des flexiblen Kontaktelementes, sichergestellt werden. In der Regel weisen flexible Kontaktelemente nämlich gegenüber den zur Herstellung einer Verbindung mit einer anisotropen, leitfähigen Folie erforderlichen Temperaturen keine ausreichende Temperaturbeständigkeit auf. Somit können auch flexible Kontaktelemente mit geringerer Temperaturbeständigkeit verwendet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Gehäuse derart ausgebildet, dass eine zum Verbinden des flexiblen Kontaktelements mittels der anisotropen leitfähigen Folie mit dem zweiten Elektronikmodul auf die Kontaktfläche aufzubringende Druckkraft abstützbar ist, vorzugsweise durch das Gehäuse selbst, insbesondere auf einer von der elektrischen Kontaktierung abgewandten Seite des zweiten Elektronikmoduls.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das zweite Gehäuse eine Öffnung auf, durch die beim Verbinden des flexiblen Kontaktelements mit dem zweiten Elektronikmodul mittels der anisotropen leitfähigen Folie zur Abstützung der zum Verbinden aufzubringenden Druckkraft ein Stempel einführbar ist, insbesondere auf einer von der elektrischen Kontaktierung abgewandten Seite des zweiten Elektronikmoduls. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass eine in der Regel nur zur Abstützung der Druckkraft beim Verbinden erforderliche Verstärkung des zweiten Gehäuses, die üblicherweise mit einer Materialanhäufung und damit mit Kosten und Gewicht einhergeht, entfallen kann.
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Vorzugsweise ist die Öffnung des zweiten Gehäuses durch einen Teil des ersten Gehäuses verschlossen. Somit ist kein zusätzlicher Deckel oder eine zusätzliche Abdeckung erforderlich, um das zweite Gehäuse zu verschließen.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer Verbindungsanordnung für eine Verbindung einer ersten elektronischen Baugruppe des Kraftfahrzeugs mit einer zweiten elektronischen Baugruppe des Kraftfahrzeugs weist eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung auf.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erste elektronische Baugruppe ein Lenkstockhebel oder ein Lenkrad ist und die zweite elektronische Baugruppe ein an einem lenkradseitigen Ende einer Lenksäule angeordnetes Lenksäulenmodul.
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Die mit Bezug auf die Verbindungsanordnung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung in Explosionsdarstellung,
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2 einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung und
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3 einen Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung.
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Der in 1 in Explosionsdarstellung gezeigte Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 100 zeigt eine erste elektronische Baugruppe 110 in Form eines Lenkstockhebels 110, der mit einer zweiten elektronischen Baugruppe 120 in Form eines Lenksäulenmoduls 120, das auch als sogenanntes „Top Column Modul” 120 bezeichnet wird, verbunden ist. Ein derartiger Lenkstockhebel kann beispielsweise zur Betätigung eines Blinkers oder eines Scheibenwischers ausgebildet sein. Das Lenksäulenmodul 120 ist dabei ortsfest am Fahrzeug angeordnet, wohingegen der Lenkstockhebel 110 relativ zum Lenksäulenmodul 120 bewegt werden kann, beispielsweise bei einem Blinkvorgang, einer Scheibenwischerbetätigung oder dergleichen.
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Die beiden elektronischen Baugruppen 110 und 120, d. h. der Lenkstockhebel 110 und das Lenksäulenmodul 120, sind dabei mittels eines flexiblen Kontaktelements 150, das bei diesem Ausführungsbeispiel eine flexible Leiterplatte 150 ist, elektrisch miteinander verbunden. Die flexible Leiterplatte 150 ist dabei ein bandförmiges, flächiges, flexibles Kontaktelement 150, das mehrere parallel verlaufende elektrische Leitungen aufweist, die mittels eines sie umgebenden Kunststoffs elektrisch voneinander elektrisch isoliert sind. Mittels der flexiblen Leiterplatte 150 werden elektrische Signale zwischen dem Lenkstockhebel 110 und dem Lenksäulenmodul 120 übertragen. Die flexible Leiterplatte 150 bildet dabei gleichzeitig ein erstes Elektronikmodul der elektronischen Baugruppe 110, d. h. des Lenkstockhebels 110, und ist in einem Gehäuse 115 angeordnet, das bei diesem Ausführungsbeispiel ein gespritztes Kunststoffgehäuse 115 ist und ein erstes Gehäuse 115 der Verbindungsanordnung 100 bildet.
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Das Lenksäulenmodul 120 weist ebenfalls ein Gehäuse 130 aus Kunststoff auf, das bei diesem Ausführungsbeispiel in vorteilhafter Weise 2-teilig ausgebildet ist und aus einer Ober- und einer hier dargestellten Unterschale zusammengesetzt ist. Innerhalb des Gehäuses 130 des Lenksäulenmoduls 120, welches ein zweites Gehäuse der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung bildet, ist als zweites Elektronikmodul eine Leiterplatte 140 vorhanden.
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Für die elektrische Verbindung des Lenkstockhebels 110 mit dem Lenksäulenmodul 120 ist das flexible Kontaktelement 150 bzw. die flexible Leiterplatte 150 mit einem Ende aus dem Gehäuse 115 des Lenkstockhebels 115 herausgeführt und wenigstens mit diesem Ende in das Gehäuse 130 des Lenksäulenmoduls 120 eingeführt. Die flexible Leiterplatte 150 weist an diesem Ende einen ersten Kontaktbereich 160 auf, der mit einem zweiten Kontaktbereich 180, der durch die Leiterplatte 140, d. h. durch das zweite Elektronikmodul 140, gebildet wird, überlappend angeordnet ist, so dass die beiden Kontaktbereiche 160 und 160 und 180 elektrisch miteinander kontaktiert sind und somit auch die flexible Leiterplatte 150 und die Leiterplatte 140. Die flexible Leiterplatte 150, d. h. das flexible Kontaktelement 150, und die Leiterplatte 140 sind dabei mittels einer üblichen, aus dem Stand der Technik bekannten anisotropen, leitfähigen Folie 170 elektrisch miteinander verbunden.
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Die flexible Leiterplatte 150 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen in ihrem Kontaktbereich 160 nur aus Metall, insbesondere nur aus Kupfer mit einer Oberfläche aus Nickel-Zinn (NiSn), wobei der erste Kontaktbereich 160 dabei nur durch die Enden der elektrischen Leitungen der flexiblen Leiterplatte 150 gebildet wird. Um dies zu erreichen ist die Kunststoffummantelung, welche die einzelnen elektrischen Leitungen umgibt, zuvor ausgestanzt worden. Dadurch kann eine verbesserte, insbesondere eine ausreichende Temperaturbeständigkeit der flexiblen Leiterplatte 150 im Kontaktbereich 160 gegenüber den zum Verbinden mittels der anisotropen, leitfähigen Folie 170 erforderlichen Fügetemperaturen zu erreichen.
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Um beim Zusammenfügen der elektronischen Baugruppen eine genaue Positionierung des flexiblen Kontaktelements 150 relativ zum Lenksäulenmodul 120 zu erreichen, insbesondere um eine definierte Überlappung des Kontaktbereichs 160 der flexiblen Leiterplatte 140 mit dem Kontaktbereich 180 der Leiterplatte 140 des Lenksäulenmoduls 120 sicherzustellen, sind in das Gehäuse 130 zwei Positionierstifte 190a eingebracht. Dabei sind die zwei Positionierstifte 190a bei diesem Ausführungsbeispiel in die Unterschale des Gehäuses 130 eingebracht. Sie können aber auch in die Oberschale integriert sein.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Positionierstifte 190a jeweils senkrecht zu einer Kontaktfläche, die durch die Überlappung des Kontaktbereichs 160 der flexiblen Leiterplatte 150 mit dem Kontaktbereich 180 der Leiterplatte 140 gebildet wird. Das flexible Kontaktelement 150, d. h. die flexible Leiterplatte 150, weist zwei entsprechende Ausnehmungen 190b auf, welche korrespondierend zu den Positionierstiften 190a des Gehäuses 130 des Lenksäulenmoduls 120 ausgebildet sind. Dabei sind die Positionierstifte 190a und die Ausnehmungen 190b, jeweils derart angeordnet, dass die Positionierstifte 190a in die Ausnehmungen 190b des flexiblen Kontaktelements 150 eingreifen, wenn das flexible Kontaktelement 150 sich, wie in dieser Abbildung, in einer Verbindungsposition befindet.
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Die Positionierstifte 190a dienen bei diesem Ausführungsbeispiel außerdem zum Positionieren der Leiterplatte 140 im Gehäuse 130 des Lenksäulenmoduls 120, insbesondere zum Positionieren der Leiterplatte 140 in der Unterschale des Gehäuses 130.
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Darüber hinaus dienen die in die Unterschale des Gehäuses 130 eingebrachten Positionierstifte 190a auch zur Positionierung einer hier nicht dargestellten Oberschale des Gehäuses 130 relativ zur Unterschale.
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Die Positionierstifte 190a bewirken bei diesem Ausführungsbeispiel zusammen mit den Ausnehmungen 190b in dem flexiblen Kontaktelement 150 außerdem eine Zugentlastung der elektrischen Kontaktierung zwischen dem flexiblen Kontaktelement 150 und der Leiterplatte 140, insbesondere eine Zugentlastung der mittels der anisotropen, leitfähigen Folie 170 hergestellten elektrischen Verbindung, welche empfindlich gegen eine Zugbelastung am flexiblen Kontaktelement 150 ist. Zur Fixierung des flexiblen Kontaktelements 150 auf den Positionierstiften 190a sind die Positionierstifte 190a bei diesem Ausführungsbeispiel heißverstemmt.
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Beim Heißverstemmen werden unter Anwendung von Kraft und Wärme Kunststoffdome, wie in diesem Fall die Positionierstifte 190a, geschmolzen und umgeformt. Insbesondere eignen sich Positionierstifte 190a aus thermoplastischen Kunststoffen, wie zum Beispiel PA, PBT, PC, PE, POM und PP, zum Heißverstemmen. Das Heißverstemmen der Positionierstifte 190a kann dabei auf die klassische Art und Weise erfolgen oder durch Laserheißverstemmen.
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Das klassische Heißverstemmen erfolgt mittels eines Stempels, der entweder vor oder während der Berührung mit dem Kunststoffdom erhitzt wird. Neben der Wärmezuführung erfolgt auch die Krafteinwirkung auf das Werkstück über den Werkzeugstempel. Je nach Beschaffenheit und Formgebung kann der Stempel in weniger als 0,5 s erhitzt werden. Damit keine Kunststoffschmelze am Stempel anhaftet, kommt eine anti-adhesive Oberflächenbeschichtung zum Einsatz.
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Beim berührungslosen Laserheißverstemmen, wird ein Laserstrahl auf den Kunststoffdom gerichtet, wobei die auf den Kunststoffdom auftreffende Laserstrahlung an der Oberfläche des Kunststoffdoms absorbiert wird, so dass dieser sich infolgedessen bis zur lokalen Plasitifizierung erhitzt. Unter Einwirkung einer Anpresskraft kann eine dauerhafte formschlüssige Verbindung geschaffen werden. Dieses Verfahren ist somit vergleichbar mit dem Laser-Kunststoffschweißen und vereint dessen Eigenschaften mit denen der Niettechnik. Es ist besonders für die automatisierte Fertigung geeignet.
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Nach dem gleichen Prinzip, wie bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, kann beispielsweise auch ein Lenkrad 210 als erste elektronische Baugruppe mit dem Lenksäulenmodul 120 oder einer anderen, ortsfest am Kraftfahrzeug befestigten Baugruppe elektrisch verbunden werden. In 2 ist beispielhaft ein Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 200 dargestellt, wobei bei dieser Verbindunganordnung 200 lediglich ein Ausschnitt der zweiten elektronischen Baugruppe 220 dargestellt ist.
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Die erste elektronische Baugruppe dieser Verbindungsanordnung 200 ist in diesem Fall ein hier nicht dargestelltes Lenkrad. Der Aufbau dieser Verbindungsanordnung ist jedoch ähnlich, wie bei der in 1 gezeigten Verbindungsanordnung 100. Das flexible Kontaktelement 250 ist bei diesem Ausführungsbeispiel entgegen dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel 100 jedoch eine Wickelfeder 250 und keine flexible Leiterplatte 150. Die Wickelfeder 250 ist aber ebenfalls ein bandförmiges, flächiges, flexibles Kontaktelement 250 mit einer oder mehreren, parallel nebeneinander verlaufenden und elektrisch voneinander elektrisch isolierten Leitungen zur Signalübertragung, wobei die Wickelfeder 250 in diesem Fall sechs elektrische Leitungen aufweist.
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Das Ausführungsbeispiel 200 unterscheidet von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel außerdem dadurch, dass die Positionierstifte 190a sowie die entsprechenden Ausnehmungen 190b in der Wickelfeder 250 innerhalb bzw. zwischen den einzelnen elektrischen Leitungen der Wickelfeder 250 verlaufen. Zur Fixierung der Wickelfeder auf den Positionierstiften 190a sind diese ebenfalls heißverstemmt.
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Die zweite elektronische Baugruppe 220 weist ebenfalls ein zweiteiliges Gehäuse 230 auf, wobei ebenfalls nur die Unterschale dargestellt ist, in welcher eine Leiterplatte 240 als zweites Elektronikmodul angeordnet ist und mittels der Positionierstifte 290a und entsprechender, hier nicht erkennbar dargestellter Ausnehmungen 190b in der Leiterplatte 240 innerhalb des Gehäuses 230 positioniert ist. Die Leiterplatte 240 weist einen zweiten Kontaktbereich 280 auf, in dem die Leiterplatte 240 mittels einer anisotropen, leitfähigen Folie 270 mit dem Kontaktbereich 260 der Wickelfeder 250, der in das Gehäuse 230 eingeführt ist und überlappend mit dem Kontaktbereich 280 der Leiterplatte 240 angeordnet ist, elektrisch kontaktiert und verbunden ist.
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Zum Herstellen einer definierten Überlappung der Kontaktbereiche 260 und 280 sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel entsprechende Positionierstifte 290a, die mit entsprechenden Ausnehmungen 290b in der Wickelfeder 250 zusammenwirken, vorgesehen. Die Positionierstifte 290a bewirken ebenfalls zusammen mit den Ausnehmungen 290b in der Wickelfeder 250 seine Zugentlastung der Wickelfeder 250.
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3 zeigt einen Ausschnitt eines dritten, erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 300, mit einem Lenkrad als einer zweiten elektronischen Baugruppe 320, von dem einzelne Komponenten ausschnittsweise dargestellt sind. Die erste elektronische Baugruppe ist nicht dargestellt. Die zweite elektronische Baugruppe 320 weist ein Gehäuse 330 auf, dass auch in diesem Fall zweiteilig ausgebildet ist, wobei hier ebenfalls nur eine Unterschale dargestellt ist.
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Im Gehäuse 330 ist ein zweites Elektronikmodul in Form einer Leiterplatte 340 angeordnet, die einen zweiten Kontaktbereich 380 aufweist. Zur Verbindung mit der nicht dargestellten, ersten elektronischen Baugruppe ist, wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, ist ein flexibles Kontaktelement 350 in Form einer Wickelfeder 350 mit einem ersten Kontaktbereich 360 an einem Ende der Wickelfeder 350 vorgesehen, wobei die Wickelfeder 350 mit dem Ende in das Gehäuse 330 der Baugruppe 320 eingeführt ist.
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Im Gegensatz zu den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen ist bei diesem Ausführungsbeispiel das flexible Kontaktelement 350 bzw. die Wickelfeder 350 nicht in einer Ebene mit der Kontaktfläche, die durch die Überlappung der beiden Kontaktbereiche 360 und 380 gebildet wird, eingeführt, sondern in einem Winkel von etwa 90° zu dieser Ebene, um dann innerhalb des Gehäuses 330 entsprechend abgewickelt zu werden. Dabei ist die Wickelfeder 250 in diesem Fall dazu ausgebildet, U-förmig die Leiterplatte 340 herumgeführt zu werden, um überlappend mit dem Kontaktbereich 380 der Leiterplatte 340 angeordnet und mittels einer anisotropen, leitfähigen Folie elektrisch mit der Leiterplatte 340 verbunden werden zu können.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung umfasst wenigstens die folgenden Schritte: Einführen des aus dem ersten Gehäuse der ersten elektronischen Baugruppe herausgeführten Endes des flexiblen Kontaktelementes in das Gehäuse der zweiten elektronischen Baugruppe, Positionieren des flexiblen Kontaktelements relativ zur zweiten elektronischen Baugruppe in der Verbindungsposition zur Herstellung der elektrischen Kontaktierung mit dem zweiten Elektronikmodul und Verbinden des flexiblen Kontaktelements mit dem zweiten Elektronikmoduls durch Aufbringen einer anisotropen, leitfähigen Folie.
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Selbstverständlich ist eine Vielzahl an konstruktiven Abwandlungen zu den erläuterten Ausführungsbeispielen möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012019622 [0002]
- US 7285729 [0003]
- DE 19944980 A1 [0003]
