DE19719238C1 - Mit einer elektronischen Schaltung versehene Leiterplatte, auf deren erster Seite ein Steckerteil festgelegt ist und die mit einem elastisch verformbaren Folienleiter verbunden ist - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Es ist bereits bekannt, elastisch verformbare Folienleiter, sogenannte Flexfolien, zur elektrischen Verbindung von Lei­ terplatten in elektronischen Geräten eines Kraftfahrzeuges zu verwenden. Die im wesentlichen aus Polyimid bestehenden Folienleiter sind äußerst stabil gegenüber Schüttel- und Vi­ brationsbelastungen, wie sie im Motorraum eines Kraftfahr­ zeuges auftreten, und werden über leitende Kontaktstifte an die elektronische Schaltung von Leiterplatten angeschlossen. Die mit dem Folienleiter verbundenen Kontaktstifte sind in einem Kunststoffträgerteil angeordnet, das auf die Leiter­ platten aufgebracht wird, wobei die Kontaktstifte durch Lö­ cher der Leiterplatten hindurchgeführt und mit Anschlüssen der elektronischen Schaltung auf der gegenüberliegenden Sei­ te verlötet werden. Auf diese Art können zwei oder mehr Lei­ terplatten miteinander verbunden werden. Weiterhin ist be­ kannt, auf wenigstens einer der Leiterplatten ein Stecker­ teil für den Anschluß des Gerätes vorzusehen, dessen Stec­ kerstifte mit der auf der Leiterplatte angeordneten Schal­ tung elektrisch verbunden sind. Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, daß auf der mit dem Steckerteil bestückten Leiterplatte für den Folienanschluß und insbesondere für die Aufbringung des Kunststoffträgerteils relativ viel Platz be­ nötigt wird, so daß diese Leiterplatte sehr viel größer als das Steckerteil selbst ausgeführt sein muß. Aufgrund der be­ schränkten Einbauverhältnisse im Kfz besteht jedoch die Not­ wendigkeit, einen immer größeren Schaltungsumfang in immer kleineren Geräten unterzubringen. Beispielsweise müssen in einem Abstandswarngerät Auswerteelektronik und Hochfrequenz­ teil auf zwei über einen Folienleiter verbundenen Leiter­ platten untergebracht werden, die in ein sehr kleines Gerä­ tegehäuse eingebaut werden. Dies kann mit der oben beschrie­ benen Verbindungstechnik zum Anschluß des Folienleiters an die mit dem Steckerteil bestückten Leiterplatte nur ungenü­ gend erreicht werden.

Weiterhin ist bekannt, in einem elektronischen Gerät soge­ nannte Starr-flex-Leiterplatten vorzusehen, die zwei ver­ steifte, starre Endabschnitte und einen elastisch verformba­ ren Mittelabschnitt aufweisen und bei denen keine Mittel zur Verbindung der elastischen und versteiften Abschnitte benö­ tigt werden. Der Mittelabschnitt besteht im wesentlichen aus Polyimid und erstreckt sich aus fertigungstechnischen Grün­ den auch über die versteiften Leiterplattenabschnitte. Bei der Verwendung derartiger Leiterplatten treten zwar einer­ seits die mit dem Anschluß des Folienleiters an die FR4- Leiterplatten verbundenen Platzprobleme nicht auf, anderer­ seits sind die Starr-flex-Leiterplatten aber deutlich teurer als die herkömmlichen Leiterplattensubstrate aus FR4-Dünn­ laminat.

Aus der GB 21 80 415 A ist eine mit einer elektronischen Schaltung versehene Leiterplatte bekannt, die mit einem an einer ersten Seite der Leiterplatte festgelegten ersten Steckerteil versehen ist. An einer anderen Stelle der Lei­ terplatte ist das eine Ende eines elastisch verformbaren Fo­ lienleiters an die Leiterplatte angeschlossen, dessen anderes Ende mit einem außerhalb der Leiterplatte angeordne­ ten zweiten Steckerteil verbunden ist. Die getrennte Verbin­ dung des Folienleiters und des ersten Steckerteils mit der Leiterplatte nimmt auf der Leiterplatte sehr viel Platz in Anspruch.

Aus der US 56 05 477 A ist weiterhin eine mit einem ersten elastisch biegsamen Abschnitt um einen Ferritblock herumge­ bogene Starr-flex-Leiterplatte mit zwei versteiften Leiter­ plattenabschnitten bekannt. Steckerstifte eines Steckerteils sind durch Öffnungen in den versteiften Leiterplattenab­ schnitten und dem Ferritblock hindurchgeführt und über einen elektrisch leitfähigen Kleber mit den versteiften Abschnit­ ten der Leiterplatte elektrisch verbunden. Ein zweiter ela­ stisch biegsamer Abschnitt ist mit einer auf einer Leiter­ platte angeordneten Schaltung verbunden. Die gesamte Anord­ nung macht einen erhöhten Montageaufwand erforderlich und benötigt sehr viel Platz auf der Leiterplatte.

Aus der Druckschrift N. N.: Leiterplatten flexibel verbinden, DE-Z.: Feinwerktechnik & Meßtechnik 99 (1991), Seiten 204, 205 sind Kontaktelemente zur elektrischen Verbindung von elastisch verformbaren Folienleitern mit einer starren Lei­ terplatte bekannt. Beschrieben werden elektrische Kontaktie­ rungen mit Lötverbindungen, Anpreßverbindern oder Steckver­ bindungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leiterplatte mit wenigstens einem daran festgelegten Steckerteil auf eine zugleich einfach zu montierende, preiswerte und platzsparen­ de Weise mit einem elastisch verformbaren Folienleiter zu verbinden. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Leiterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Leiterplatte mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß die mit einem Folienleiter verbundenen Leiterplatten auch in sehr kleine Gehäuse einge­ baut und gleichzeitig herkömmliche und preiswerte Leiter­ plattensubstrate benutzt werden können. Durch die direkte Verbindung der mit dem Folienleiter elektrisch verbundenen Kontaktelemente mit dem auf die Leiterplatte aufgesetzten Steckerteil wird vorteilhaft erreicht, daß auf den Leiter­ platten nur der für die Bestückung des Steckerteils benötig­ te Platz vorhanden sein muß. Insbesondere ist es möglich, die Flächenausdehnung der Leiterplatte an die Abmessungen des Steckerteils anzupassen. Ein weiteres separat auf die Leiterplatte bestücktes Kunststoffträgerteil, wie es im Stand der Technik zum Anschluß des Folienleiters an die Lei­ terplatte vorgesehen ist, kann vorteilhaft eingespart wer­ den, wodurch die Herstellung der elektrischen Verbindung von Folienleiter und Leiterplatte erheblich erleichtert wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die in den Unteransprüchen beschriebenen Merkmale ermöglicht. Besonders einfach und kostengünstig ist es, das Steckerteil mit den Kontaktelementen als Spritzgußteil herzustellen. Die Verbin­ dung der Kontaktelemente mit dem Steckerteil kann dann ein­ fach dadurch hergestellt werden, daß die von der Leiterplat­ te abgewandten Enden der Kontaktelemente zusammen mit den Steckerstiften in bekannter Weise mit Isolierstoff umspritzt sind.

Weiterhin ist vorteilhaft, an dem für den Anschluß vorgese­ henen Ende des Folienleiters Lötaugen vorzusehen und den Fo­ lienleiter mit den Lötaugen an die Kontaktelemente anzulö­ ten. Der mit dem Steckerteil verlötete Folienleiter kann als vorgefertigtes Teil geliefert werden, das dann nur noch auf die Leiterplatte bestückt zu werden braucht, wodurch die Herstellung der Verbindung zwischen Folienleiter und Leiter­ platte erheblich vereinfacht wird.

Durch einen in der Montagefläche des Steckerteils im Bereich der Kontaktelemente vorgesehenen stufenförmigen Absatz wird erreicht, daß bei der Auflage des Steckerteils auf die Lei­ terplatte eine seitliche Nut zur Führung des Folienleiters gebildet wird.

Vorteilhaft ist ein weiters Ausführungsbeispiel, bei dem die Verbindung der Kontaktelemente mit dem Steckerteil dadurch erfolgt, daß der Folienleiter mit den Kontaktelementen an einem Kunststoffteil angeordnet ist und das Kunststoffteil in eine Ausnehmung des Steckerteils eingesetzt und darin be­ festigt ist. Der Folienleiter kann zusammen mit dem Kunst­ stoffteil als vorgefertigtes Teil geliefert werden, das in sehr einfacher Weise über Rastmittel mit dem Steckerteil verbunden werden kann.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen an eine mit einem Steckerteil versehene Leiterplatte angeschlossenen Folienleiter,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines an eine Leiterplatte angeschlosse­ nen Folienleiters,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Montagefläche des Stecker­ teils aus Fig. 2 vor dem Aufsetzen des Steckerteils auf die Leiterplatte,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines mit zwei Leiter­ platten verbundenen Folienleiters.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Ein Folienleiter 2, der aus einer elastisch verformbaren Polyimid-Trägerfolie als Grundmaterial besteht, auf die mit einem Isolierschutz bedeckte Leiterbahnen aufge­ bracht sind, ist an seinem einen in der Fig. 1 dargestellten Endabschnitt mit der elektronischen Schaltung 6 einer Lei­ terplatte 1 verbunden. Die Leiterplatte 1 besteht aus preis­ wertem FR4-Dünnlaminat und ist auf einer ersten Seite 10 mit einem als Messerleiste ausgeführten Steckerteil 3 bestückt. Die gegenüberliegenden Seite 11 ist mit der elekronischen Schaltung 6 bestückt, welche aus elektrischen und elektroni­ schen Bauelementen (beispielsweise SMD-Bauelementen) sowie die Bauelemente verbindenden Leiterbahnen besteht. Außerdem sind Lötflächen 8a zum Anschluß der Schaltung an den Folien­ leiter 2 und Lötflächen 8b zum Anschluß an das Steckerteil 3 auf der zweiten Seite 11 der Leiterplatte 1 vorgesehen. Das Steckerteil 3 in dem hier gezeigten Beispiel ist als Spritz­ gußteil aus Isolierstoff mit darin eingespritzten metalli­ schen Steckerstiften 4 ausgeführt, die beidseitig von dem Steckerteil abstehen. Das von der Leiterplatte abgewandte Ende des Steckerteils 3 ist für den Anschluß eines entspre­ chend ausgestalteten Gegensteckers ausgebildet. Die der Lei­ terplatte 1 zugewandte Fläche des Steckerteils 3 ist als ebene Montagefläche 12 zur Auflage auf die erste Seite 10 der Leiterplatte vorgesehen. Das Steckerteil 3 kann zum Bei­ spiel mit einem Befestigungszapfen 25, welcher senkrecht von der Montagefläche 12 absteht und durch ein Loch der Leiter­ platte 1 geführt ist, auf der zweiten Seite 11 der Leiter­ platte durch verschweißen oder in sonstiger Weise befestigt werden. Die Steckerstifte 4 sind mit ihren von der Montage­ fläche 12 senkrecht abstehenden Enden in bekannter Weise durch Löcher in der Leiterplatte 1 bis zur zweiten Seite 11 der Leiterplatte hindurchgeführt und dort mit den Anschluß­ flächen 8b der Schaltung 6 verlötet. In der Montagefläche 12 ist in einem Seitenbereich des Steckerteils 3 ein stufenför­ miger Absatz 15 für den Anschluß des Folienleiters 2 vorge­ sehen. Hierzu sind stiftförmige Kontaktelemente 5 vorgese­ hen, die in dem Steckerteil isoliert von den Steckerstiften 4 angeordnet sind und mit ihrem einen Ende in dem Absatz 15 des Steckerteils 3 durch Spritzgießen festgelegt sind. Das andere Ende der Kontaktelemente 5 steht senkrecht von dem Steckerteils 3 zur Leiterplatte 1 hin ab. Wie in Fig. 1 wei­ terhin dargestellt ist, weist der Folienleiter 2 mit den einzelnen Leiterbahnen der Folie verbundene Lötaugen 20 auf. Die stiftförmigen Kontaktelemente 5 sind durch Öffnungen der Lötaugen 20 hindurchgeführt und auf der der Leiterplatte zu­ gewandten Seite mit den Lötaugen verlötet. Die Anbindung des Folienleiters an die Kontaktelemente 5 erfolgt vor der Auf­ bringung des Steckerteils 3 auf die Leiterplatte 1, so daß das Steckerteil 3 mit dem Folienleiter 2 als vorgefertigte Baueinheit geliefert werden kann. Diese Baueinheit wird auf die Leiterplatte 1 aufgesetzt, wobei der Zapfen 25, die Steckerstifte 4 und die Kontaktelemente 5 von der ersten Seite 10 durch entsprechende Öffnungen bis zur zweiten Seite 11 der Leiterplatte 1 hindurchgeführt werden. Die Kontakte­ lemente 5 und die Steckerstifte 4 können dann in einem Wel­ lenlötbad mit den Anschlüssen 8a und 8b der Schaltung 6 auf der zweiten Seite 11 verlötet werden. Hierdurch entsteht ei­ ne durchgehende elektrische Verbindung vom Folienleiter 2 über die Kontaktelemente 5 und die elektronische Schaltung 6 bis zu den Steckerstiften 4. Die zwischen den Steckerstiften 4 und den Kontaktelementen 5 vorgesehene Schaltung 6 kann zum Beispiel Entstörmittel zum EMV-Schutz enthalten. Beim Auflegen des Steckerteils 3 auf die Leiterplatte 1 wird durch den stufenförmigen Absatz 15 zwischen Steckerteil und Leiterplatte im Bereich der Kontaktelemente 5 eine Nut ge­ bildet, welche als Aufnahme für den Anschlußabschnitt des Folienleiters 2 dient.

In Fig. 2 und Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugs­ ziffern versehen. Die in Fig. 2 gezeigte Leiterplatte unter­ scheidet sich von der Leiterplatte in Fig. 1 durch ein als Steckverbinder ausgeführtes quaderförmiges Kunststoffteil 30, in das die stiftförmigen Kontaktelemente 5 eingeschossen sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Steckver­ binder 30 mit den Kontaktelementen als Spritzgußteil herzu­ stellen. Die Kontaktelemente 5 stehen beidseitig von dem Steckverbinder 30 ab. Der Folienleiter 2 ist auf den Steck­ verbinder aufgelegt, so daß die auf der Oberseite von dem Steckverbinder 30 abstehenden Enden der Kontaktelemente 5 durch Öffnungen in den Lötaugen 20 des Folienleiters hin­ durchgeführt und mit den Lötaugen 20 verlötet sind. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird der Steckverbinder 30 mit dem Folien­ leiter 2 in eine Ausnehmung 17 des Steckerteils 2 von der Montagefläche 12 aus eingesetzt. Die Größe der Ausnehmung 17 entspricht der Ausdehnung des Steckverbinders 30. Der Steck­ verbinder wird über Rastmittel 31 an dem Steckerteil 3 fest­ gelegt. Ebenso ist eine Verbindungen des Steckverbinders 30 mit dem Steckerteil 3 durch Kleben oder Schrauben möglich. In dem hier gezeigten Beispiel sind der Steckverbinder 30 und die Ausnehmung 17 so aufeinander abgestimmt, daß die der Leiterplatte 1 zugewandte Seite des Steckverbinders 30 mit der Montagefläche 12 des Steckerteils 3 fluchtet. Für die Zuführung des Verbindungsabschnittes des Folienleiters 2 weist die Ausnehmung 17 eine seitliche Öffnung 18 auf, die etwas breiter als der Folienleiter 2 ausgeführt ist. Die aus Folienleiter 2 und Steckerteil 3 bestehende Baueinheit wird wie in dem vorigen Ausführungsbeispiel dargestellt auf die Leiterplatte 1 aufgebracht.

In den in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Flächenausdehnung der Leiterplatte 1 an die Größe des Steckerteils 2 angepaßt. Der kleine, kompakte Aufbau er­ möglicht eine erhebliche Platzersparnis. Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht. Der Fo­ lienleiter 2 verbindet die auf der Leiterplatte 1 angeordne­ ten elektronische Schaltung mit einer auf der Leiterplatte 35 angeordneten Schaltung. Es ist auch möglich, über den Fo­ lienleiter 2 drei oder mehr Leiterplatten zu verbinden. Der Anschluß des Folienleiters 2 an die Leiterplatte 35 kann auf herkömmliche Art erfolgen. Ist auf der Leiterplatte 35 ein weiteres Steckerteil vorgesehen, so ist es möglich, den Fo­ lienleiter 2 auch mit der Leiterplatte 35 in der in Fig. 1 oder Fig. 2 gezeigten Weise zu verbinden. Die in Fig. 4 ge­ zeigte Anordnung ist zum Einbau in das Gehäuse eines Ab­ standswarngerätes (ACC) vorgesehen. Die Leiterplatten 1 und 35 werden im Gehäuse des Gerätes festgelegt. Das Steckerteil 3 dient zum Anschluß des Gerätes an einen externen Kabelan­ schluß.

Claims (7)

1. Mit einer elektronischen Schaltung (6) versehene Leiter­ platte (1), auf deren erster Seite (10) ein mit der Schal­ tung (6) elektrisch verbundenes Steckerteil (3) festgelegt ist und die mit einem elastisch verformbaren Folienleiter (2) verbunden ist, wobei mit dem Folienleiter (2) verbunde­ ne, leitende, stiftförmige Kontaktelemente (5) von der er­ sten Seite (10) der Leiterplatte (1) durch Öffnungen (7) zu der von dem Steckerteil (3) abgewandten zweiten Seite (11) der Leiterplatte (1) hindurchgeführt und dort mit Anschlüs­ sen (8a) der elektronischen Schaltung (6) elektrisch verbun­ den sind, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Kontakt­ elemente (5) getrennt von den Steckerstiften (4) des Stec­ kerteils (3) direkt mit dem Steckerteil (3) verbunden sind, wobei die Kontaktelemente (5) senkrecht von einer der Lei­ terplatte (1) zugewandten Montagefläche (12) des Stecker­ teils (3) abstehen und mit ihren abstehenden Enden durch die in der Leiterplatte (1) vorgesehenen Öffnungen (7) hindurch­ geführt sind.

2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckerteil (3) als Spritzgußteil aus Isolierstoff her­ gestellt ist und daß die Verbindung der Kontaktelemente (5) mit dem Steckerteil (3) durch Einbetten der Kontaktelemente (5) in das Spritzgußteil beim Spritzgießen hergestellt ist (Fig. 1).

3. Leiterplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienleiter (2) Lötaugen (20) aufweist, durch welche die Kontaktelemente (5) hindurchgeführt sind, und daß die Lötaugen (20) mit den Kontaktelementen (5) verlötet sind.

4. Leiterplatte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Montagefläche (12) des Steckerteils (3) im Be­ reich der Kontaktelemente (5) einen stufenförmigen Absatz (15) aufweist, durch welchen bei Auflage der Montagefläche (12) auf die Leiterplatte (1) eine seitliche Nut zur Aufnah­ me des Folienleiters (2) gebildet wird.

5. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit dem Steckerteil (3) durch ein Kunststoff­ teil (30) erfolgt, an welchem die mit dem Folienleiter (2) verbundenen Kontaktelemente (5) angeordnet sind und welches in eine in der Montagefläche (12) des Steckerteils (3) vor­ gesehene Ausnehmung (17) eingesetzt und darin festgelegt ist, wobei die Ausnehmung (17) eine seitliche Öffnung (18) zur Zuführung des Folienleiters (2) aufweist (Fig. 2).

6. Leiterplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffteil (30) über Rastmittel (31) an dem Stecker­ teil (3) festlegbar ist.

7. Leiterplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Flächenausdehnung der Leiter­ platte (1) der Größe der Montagefläche (12) des Steckerteils (3) entspricht.