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Die Erfindung betrifft ein flexibles
Leiterelement, insbesondere eine Leiterplatte.
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In modernen Kraftfahrzeugen wird
mehr und mehr dazu übergegangen,
die Verkabelung durch flexible Leiterplatten vorzunehmen, weil diese
sich an Karosserie- oder Verkleidungsteile anschmiegen und nur eine
geringe Dicke aufweisen. Gleiches gilt auch für Leiterplatten, die zum Teil
Schaltelemente umfassen, Solche Leiterelemente bestehen in der Regel aus
einer elektrisch isolierenden Unterlage. Auf dieser Unterlage ist
eine Lage bzw. Schicht aus einem elektrisch leitenden Material angebracht.
Dieses wird dann wiederum so entfernt, dass Leiterbahnen nach einem
vorgegebenen Muster verbleiben. Die heutigen Fertigungsverfahren
erlauben jedoch nur geringe Arbeitsbreiten, so dass um eine vorgegebene Länge beispielsweise
für eine
Leiterplatte erreichen zu können,
Leiterbahnen in einem schlangenförmigen
Muster auf der Unterlage erstellt werden, wobei die Leiterbahnen
parallel verlaufen und zwischen den zu einer ersten Seitenkante
benachbart parallel verlaufenden Leiterbahnabschnitten die Unterlage
perforiert bzw. geschlitzt ist. Im Umlenkbereich können die
Abschnitte umgeklappt werden, so dass sich eine größere Gesamtlänge ergibt.
Dabei besteht jedoch der Nachteil, dass bei geringer Zugbeanspruchung die
Unterlage in dem Bereich der Umlenkung der Leiterbahn einreißt und die
dieser ersten Seitenkante naheliegende Leiterbahn beschädigt oder
getrennt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein Leiterelement zu schaffen, das gegenüber dem
Stand der Technik durch Zurückfalten
größere Längen erlaubt,
bei dem jedoch die Gefahr des Bruches im Bereich der Umlenkung eliminiert
ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind zwei
Ausführungsformen
vorgesehen, die einzeln für
sich aber auch kombiniert anwendbar sind. Nach der ersten Alternative
wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein
flexibles Leiterelement, insbesondere Leiterplatte, gelöst, umfassend
- – eine
elektrisch isolierende Unterlage mit einer ersten Seitenkante,
- – eine
auf der Unterlage benachbart zur ersten Seitenkante verlaufend angebrachte
Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Material, welche
einen
ersten Leiterbahnabschnitt aufweist, der mit einem Umlenkabschnitt
in einen zweiten Leiterbahnabschnitt übergeht, wobei im Herstellungszustand
der erste Leiterbahnabschnitt und der zweite Leiterbahnabschnitt
benachbart sind und im jeweils anschließenden Bereich des Umlenkabschnitts
auseinanderstreben, so dass in der Unterlage ein freier Bereich
bereitgestellt ist, in dem die erste Seitenkante mit einem einen
größtmöglichen
Radius aufweisenden Bogenabschnitt verläuft, deren mit dem Bogenabschnitt
verbundenen Seitenkantenabschnitte ansonsten parallel verlaufen,
und
- – eine
Isolierschicht, die die Leiterbahn abdeckt.
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Gelöst wir die Aufgabe auch durch
ein flexibles Leiterelement, insbesondere Leiterplatte, umfassend
- – eine
elektrisch isolierende Unterlage mit einer ersten Seitenkante, die
mit einem ersten Bogenabschnitt so umgelenkt ist, dass die mit dem
Bogenabschnitt unmittelbar verbundene Seitenkantenabschnitte der
ersten Seitenkante benachbart parallel verlaufen,
- – eine
Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Material, die benachbart
zur ersten Seitenkante auf der Unterlage angebracht ist,
- – einen
Verstärkungsbahnabschnitt,
der aus dem gleichen Material wie die Leiterbahn besteht und der
zwischen dem ersten Bogenabschnitt der ersten Seitenkante und der
Leiterbahn auf der Unterlage angebracht ist, und
- – eine
Isolierschicht, die die Leiterbahn und den Verstärkungsbahnabschnitt abdeckt.
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Bei der erstgenannten Lösung wird
allein dadurch, dass im Bereich des Umlenkabschnittes der Leiterbahn
durch die Führung
der Leiterbahnabschnitte ein freier Bereich bereitgestellt wird,
der kein scharfes Abknicken bewirkt, sondern bei dem das scharfe
Ende des Schlitzes durch einen Bogenabschnitt ersetzt ist, der wirksam
verhindert, dass die Unterlage einreißt, wenn der zweite Abschnitt
zum ersten Abschnitt umgelegt wird. Somit ist auch eine Beschädigung der
der ersten Seitenkante unmittelbar benachbarten Leiterbahn verhindert.
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Vorzugsweise ist in Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, dass die mit dem Bogenabschnitt verbundenen
Seitenkantenabschnitte ansonsten parallel verlaufen. Es ist jedoch
ein beliebiger Verlauf der Seitenkantenabschnitte möglich, z.B.
wel lenförmig.
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Bei der zweiten Lösung wird dies durch die Anwesenheit
eines Verstärkungsabschnittes
bewirkt, der aus dem gleichen Material hergestellt ist wie die Leiterbahnen
und zusammen mit diesen erzeugt wird, d.h. im Bereich des Umlenkabschnittes
zwischen der ersten Seitenkante und dem Umlenkabschnitt der Leiterbahn
verbleibt. Da dieses Material eine höhere Festigkeit aufweist als
die Unterlage selbst, wird hierdurch das Einreißen verhindert bzw. begrenzt,
so dass der dazu im Abstand angeordnete Umlenkabschnitt der Leiterbahn
vor Beschädigungen geschützt ist.
Eine besonders günstige
Gestaltung ergibt sich jedoch, wenn beide Lösungen kombiniert werden.
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Bei einer solchen Lösung ist
vorgesehen, dass zwischen dem Bogenabschnitt der ersten Seitenkante
und einem in diesem Bereich befindlichen Abschnitt der ersten Leiterbahn
ein Verstärkungsbahnabschnitt
angeordnet ist, der sich zumindest über einen Teilbereich des Bogenabschnittes
erstreckt und zusammen mit der ersten Leiterbahn aus dem gleichen
elektrisch leitenden Material wie diese hergestellt ist.
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Eine besonders günstige festigkeitsmäßige Gestaltung
ergibt sich, wenn der Verstärkungsbahnabschnitt
in der Draufsicht die Form einer Sichel aufweist.
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Vorzugsweise ist die Unterlage einstückig ausgebildet
und zwischen den beiden parallel verlaufenden Abschnitten der ersten
Seitenkante ist eine Perforation vorgesehen. D.h., die ersten Abschnitte der
ersten Seitenkante hängen
aneinander und können
durch Krafteinwirkung aufgrund der Perforation getrennt werden,
um zur Erzielung der größeren Länge zurückgefaltet
werden zu können.
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Es ist auch möglich, den Freiraum zwischen den
beiden Leiterbahnabschnitten über
die gesamte Länge
vom Bogenabschnitt bis zu den Anschlussstellen konstant zu halten
und dabei zwischen diesen Abschnitten der Seitenkante das verbleibende
Material voll auszuschneiden oder aber einseitig mit einem Abschnitt
der Unterlage verbunden zu lassen, so dass sich unterschiedlich
breite Abstände
der Seitenkantenabschnitte zu den parallel verlaufenden Abschnitten
der Leiterbahn ergeben. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass
der Abstand der Seitenkantenabschnitte ausgehend vom Bogenabschnitt
der ersten Seitenkante verringert ist, um so eine möglichst
gute Ausnutzung der Unterlage mit der elektrisch leitenden Beschichtung
zu erzielen.
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Drei bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
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Es zeigen
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1 eine
Draufsicht auf ein Leiterelement in Form einer Leiterplatte gemäß der ersten
erfindungsgemäßen Lösung,
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2 ein
Detail von 1 zur näheren Erläutung der
Umlenkstellen,
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3 einen
Schnitt III-III gemäß 2,
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4 eine
Draufsicht auf ein Leiterelement in Form einer Leiterplatte gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Lösung,
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5 einen
Schnitt V-V gemäß 4,
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6 das
Leiterelement gemäß 4 in der Gebrauchslage und
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7 ein
Leiterelement in Draufsicht, bei dem beide Lösungsprinzipien verwirklicht
sind.
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Die 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform nach
dem ersten Lösungsprinzip.
Aus 1 ist ein Leiterelement 1 in
Form einer Leiterplatte ersichtlich, das mehrere Umlenkstellen 6, 6a, 6b, 6c und 6d aufweist,
um beim Zurückfalten
die jeweilige Gebrauchslänge
erzielen zu können.
Dabei ist die Gebrauchslänge
so groß,
dass sie nicht in der Gebrauchslage mit den üblichen Herstellungsverfahren herstellbar
ist. Das Leiterelement 1 umfasst drei Anschlussstellen,
nämlich
die Anschlussstellen 7, 7a und 7b. Die
Gebrauchslänge
in dem Strang, der die Anschlussstelle 7 enthält, wird
beispielsweise dadurch erreicht, dass der Abschnitt, der von der
Umlenkstelle 6 in Richtung zur Anschlussstelle 7 verläuft nach
der Herstellung nach links aus der Zeichenblattebene heraus und
dann wieder zurück
in diese geklappt wird, so dass die Anschlussstelle 7 nach
links in Richtung zur Umlenkstelle 5b weist. Ferner erfolgt ein
erneutes Umklappen im Bereich der Umlenkstelle 6a, so dass
dann wiederum die Anschlussstelle 7, wie in der Herstellungslage,
von der Umlenkstelle 6b wegweist, wobei jedoch eine entsprechende
Verlängerung
des Abstandes zwischen der Umlenkstelle 6b und der Anschlussstelle 7 eingetreten
ist. Entsprechend erfolgt ein Umklappen im Bereich der Umlenkstelle 6b derart,
dass die Umlenkstelle 6c nach oben aus der Zeichenblattebene
und wieder in diese hinein geklappt wird, so dass die Umlenkstelle 6c der
Anschlussstelle 7a entfernt liegt. In ähnlicher Weise erfolgt dann
ein Umklappen bezüglich
der Umlenkstelle 6c, so dass sich eine weitere Verlängerung
in Rich tung von der Anschlussstelle 7a weg nach oben in der
Zeichenebene ergibt. Entsprechend erfolgt dann nochmals ein Umklappen
im Bereich der Umlenkstelle 6d, so dass sich die endgültige Lage
für die
Anschlussstelle 7b ergibt.
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Die nähere Gestaltung, mit der dies
ohne die Gefahr des Einreißens
im Bereich der Umlenkstellen 6, 6a, 6b, 6c, 6d ergibt,
wird anhand der Umlenkstelle 6, die in den 2 und 3 näher dargestellt
ist, erläutert.
Auf der Unterlage 2, die aus einem elektrisch isolierenden
Material besteht und flexibel gestaltet ist, befindet sich benachbart
zur ersten Seitenkante 8 eine erste Leiterbahn 3,
die aus einem elektrisch leitenden Material besteht und in der Anschlussstelle 7 endet
bzw. von dieser ausgeht. Parallel dazu verläuft eine zweite Leiterbahn 4 aus
einem elektrisch leitenden Material, die ebenfalls von der Anschlussstelle 7 ausgeht
bzw. in dieser endet und in etwa dem Verlauf der ersten Leiterbahn 3 folgt.
Sie ist mit einem größeren Abstand
zur ersten Seitenkante 8 der Unterlage 2 angeordnet
als die erste Leiterbahn 3. Insbesondere ist aus 3 ersichtlich, dass die
beiden Leiterbahnen 3, 4 von einer Isolierschicht 5 abgedeckt sind.
Insgesamt ergibt sich ein flexibles Gebilde, das beispielsweise
an einer Karosserie eines Fahrzeuges zum Anschließen von
elektrischen Lasten oder Steuerungselementen nutzbar ist. Ausgehend
von der Anschlussstelle 7 weist die erste Leiterbahn 3 einen
ersten Leiterbahnabschnitt 9 auf, der gradlinig verläuft und
in einen Umlenkabschnitt 10 übergeht, der mit einem Bogen
verläuft
und wiederum in einen zweiten Leiterbahnabschnitt 11 übergeht.
Im Herstellungszustand, das ist der in 2 dargestellte Zustand, sind der erste
Leiterbahnabschnitt 9 und der zweite Leiterbahnabschnitt 11 einander
benachbart, wobei ihr Abstand in diesem Bereich größer ist,
als zum Umlenkabschnitt 10 hin. Zum Umlenkabschnitt 10 hin
streben die beiden Leiterbahnabschnitte 9, 11 auseinander,
so dass ein freier Bereich 12 ge schaffen wird. Die erste
Seitenkante kann in diesem freien Bereich 12 mit einem
größtmöglichen
Radius R einen Bogenabschnitt 8c bildend verlaufen, wobei
die unmittelbar sich an den Bogenabschnitt 8c anschließenden Seitenkantenabschnitte 8a, 8b, 8c beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
parallel zueinander verlaufen. Sie können auch beliebig anders verlaufen,
beispielsweise gleichbeabstandet in Wellenlinien. Ferner ist aus 2 erkennbar, dass die weitere Umlenkstelle 5a sich
eng in den Bereich zwischen der ersten Umlenkstelle 5 und
der Anschlussstelle 7 einschmiegt, so dass eine günstige Ausnutzung
der Platzverhältnisse
im ersten Herstellungszustand auf der Unterlage gegeben ist. Je
größer der
Radius R ist, desto günstiger
ist beim Umklappen das Verhalten gegen Einreißen im Bereich der Umlenkstelle 5. Die
Unterlage 2 kann insbesondere im Bereich des Bogenabschnittes 8b herausgetrennt
werden. Es kann aber dem Bogenabschnitt 8b und den beiden Seitenkantenabschnitten 8a, 8c folgend
eine Perforation vorgesehen sein, die erlaubt, dass das Leiterelement 1 in
zusammenhängender
Form, d.h. so wie gefertigt, transportiert werden kann und erst
bei der Montage eine Auftrennung erfolgt.
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Die 4 bis 6 betreffen eine zweite erfindungsgemäße Lösung, die
ebenfalls zu einer deutlichen Verbesserung des Verhaltens im Bereich
der Umlenkstelle im abgeklappten Zustand zur Montage zur Folge hat.
In den 4 und 5 ist der Herstellungszustand
dargestellt. In 6 ist
der Montagezustand dargestellt. Das Leiterelement gemäß dieser Lösungsform
umfasst ebenfalls eine Unterlage 102, die flexibel ist
und eine erste Seitenkante 108 aufweist, die mit einem
ersten Bogenabschnitt 108b so umgelenkt ist, dass die mit
dem Bogenabschnitt 108b unmittelbar verbundenen Seitenkantenabschnitte 108a, 108c bis
vor die Anschlussstellen 107 und 107a mit Abstand
benachbart parallel verlaufen. Dabei kann der freie Bereich zwischen
diesen beiden Seitenkantenabschnitten 108a,
108c und
dem Bogenabschnitt 108b entfernt sein, kann aber auch noch
zunächst
im Herstellungszustand über
eine Perforation angehängt
sein, so dass eine Abtrennung erst bei der Montage erfolgt. Ferner
ist eine erste Leiterbahn 103 aus einem elektrisch leitenden
Material nahe zur ersten Seitenkante 108 angeordnet, deren Abstand
im Bereich des Bogenabschnittes 108b größer ist als im Bereich der
Seitenkanten 108a, 108c. Im freien Bereich zwischen
dem Bogenabschnitt 108b der Seitenkante 108 und
dem bogenförmigen Umlenkabschnitt 110 der
ersten Leiterbahn 103 befindet sich ein Verstärkungsabschnitt 113,
der in der Draufsicht gemäß 4 sichelförmig gestaltet
ist und aus dem gleichen Material besteht wie die elektrisch leitende
erste Leiterbahn 103. Es ist ferner erkennbar, dass die
erste Leiterbahn 103 im Bereich der beiden Anschlüsse 107, 107a im
Fertigungszustand wieder näher
zueinander geführt
sind. Der Verstärkungsabschnitt 113 bewirkt,
dass beim Umklappen des Seitenkantenabschnitts 108b eines
Teils der Unterlage aus dem Fertigungszustand gemäß 4 in den Zustand gemäß 6 ein Einreißen verhindert
wird. Die erste Leiterbahn 103 ist dadurch wirksam gegen
Beschädigung
geschützt.
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Die 7 zeigt
eine Lösungsform,
bei der beide Lösungsprinzipien,
die zuvor beschrieben worden sind, vereinigt sind, so dass das Verhalten
deutlich verbessert wird. D.h., der aus den 4 bis 6 ersichtliche
Verstärkungsbahnabschnitt
ist bei den Umlenkstellen 206, 206a, 206b, 206c und 206d ebenfalls
vorgesehen. Darüber
hinaus entspricht die Gestaltung des Verlaufs der Seitenkanten im
Bereich dieser Umlenkstellen 206, 206a, 206b, 206c, 206d den
Prinzipien, wie sie im Zusammenhang mit den 1 bis 3 erläutert wurden.
Insofern wird auf die Beschreibung zu den 1 bis 3 verwiesen.
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- 1,
101, 201
- flexibles
Leiterelement
- 2,
102
- Unterlage
- 3,
103
- erste
Leiterbahn
- 4,
104
- zweite
Leiterbahn
- 5,
105
- Isolierschicht
- 6,
6a, 6b, 6c, 6d;
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- 106,
206, 206a, 206b, 206c,
-
- 206d
- Umlenkstelle
- 7,
7a, 7b;
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- 107,
107a, 207, 207a, 207b
- Anschlussstelle
- 8,
108
- erste
Seitenkante
- 8a,
108a
- erster
Seitenkantenabschnitt
- 8b,
108b
- Bogenabschnitt
- 8c,
108c
- zweiter
Seitenkantenabschnitt
- 9,
109
- erster
Leiterbahnabschnitt
- 10,
110
- Umlenkabschnitt
- 11
- zweiter
Leiterbahnabschnitt
- 12,
112
- freier
Bereich
- 13,
113, 213
- Verstärkungsbahnabschnitt