DE19720167A1 - Struktur zum Anschließen einer Mehrzahl voneinander entfernter elektrischer Bauelemente an eine Zentraleinheit - Google Patents
Struktur zum Anschließen einer Mehrzahl voneinander entfernter elektrischer Bauelemente an eine ZentraleinheitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Struktur zum Anschließen einer Mehrzahl voneinander ent
fernter elektrischer Bauelemente an eine Zentraleinheit, welche Bauelemente Anschluß
kontakte aufweisen, die über Leiterbahnen mit Verbindungskontakten der Zentraleinheit
verbunden sind.
In vielerlei Anwendungsfällen stellt sich das Problem, eine Mehrzahl voneinander ent
fernter elektrischer Bauelemente an einer Zentraleinheit anzuschließen, wobei die Zen
traleinheit beispielsweise mit einem Mehrfachstecker versehen sein kann, über den sie an
ein zentrales Steuergerät oder ähnliches anschließbar sind. Ein Anwendungsbeispiel ist
ein Automatik-Getriebe, innerhalb dessen unterschiedliche Sensoren zur Erfassung von
Drehzahlen, Drücken und Temperaturen angeordnet sind und das elektrische Aktoren zur
Betätigung von Kupplungen oder Schaltgliedern aufweist.
Aus der DE 44 30 798 A1 ist bekannt, die zur Verbindung der Bauelemente mit der Zen
traleinheit erforderlichen Leiterbahnen als Stanzgitter auszubilden, das beispielsweise aus
einer Kupferlegierung besteht. Aus einem Blech bzw. einer Platte wird das Stanzgitter
ausgestanzt und in einen Tragkörper innerhalb des Getriebegehäuses eingebaut. Zum
Schutz gegen Kurzschlüsse infolge metallischer Späne wird das Stanzgitter zusätzlich
mit einer Abdeckung aus Kunststoff versehen. Insgesamt ist der Einsatz eines Stanz
gitters verhältnismäßig teuer, auch wegen des erforderlichen Werkzeugaufwandes.
Zur Verbindung einer Mehrzahl voneinander entfernter elektrischer Bauelemente ist auch
der Einsatz von flexiblen Leiterplatten bzw. Flex-Leiterfolien bekannt. Solche flexible
Leiterplatten bestehen beispielsweise aus einer Polyimid-Folie bzw. Platte, auf die
mittels eines Klebers, beispielsweise eines Acrylklebers, eine Kupferleitschicht aufge
bracht ist, die wiederum mit Silber beschichtet sein kann. Solche flexiblen Leiterplatten
sind sehr biegsam, ohne daß dabei die elektrischen Leiterbahnen beschädigt werden. Ein
Vorteil besteht weiter darin, daß die flexiblen Leiterplatten ölbeständig ausgeführt
werden können, so daß sie auch innerhalb von Getriebegehäusen einsetzbar sind, wo sie
mit Getriebeöl in Berührung kommen. Die ölbeständigen flexiblen Leiterplatten sind
jedoch verhältnismäßig teuer, so daß sich bei einem Einsatz für den genannten Zweck
ein großer Flächenverbrauch ergibt, der insgesamt zu ähnlich hohen Kosten führt wieder
Einsatz von Stanzgittern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Struktur derart auszu
bilden, daß mit ihr bei geringen Kosten und mit hoher Funktionszuverlässigkeit eine
Mehrzahl voneinander entfernter elektrischer Bauelemente an eine Zentraleinheit ange
schlossen werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Durch die Erfindung ist es möglich, ausgehend von einer beispielsweise rechteckigen
flexiblen Leiterplatte eine Mehrzahl elektrischer Bauelemente an einer Zentraleinheit
anzuschließen, wobei der Abstand der Bauelemente voneinander bzw. der Abstand
zwischen den Bauelementen und der Zentraleinheit erheblich größer ist als die Ab
messungen der flexiblen Leiterplatte in deren Ausgangszustand.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Struk
tur gerichtet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und
mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 einen Querschnitt durch den Anschlußbereich einer flexiblen Leiterplatte an
eine Zentraleinheit und
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1 bei abgenommenen Deckel.
Gemäß Fig. 1 ist ein Bodenteil 2 beispielsweise im Innenraum eines Getriebegehäuses
(nicht dargestellt) angeordnet und mit einer abgestuften Oberfläche versehen. Das
Bodenteil 2 besteht vorteilhafterweise aus Aluminium, da dieses Metall eine gute
Wärmeleitfähigkeit hat. Mit einem erhöhten Bereich des Bodenteils 2 ist mittels eines
Wärmeleitklebers die Grundplatte einer Zentraleinheit 4 verklebt, die als Hybridgerät
ausgeführt sein kann und die unmittelbar mit Verbindungskontakten 6 versehen ist, die
längs der Unterseite ihres Außenumfangs freiliegen. Um den erhöhten Bereich der Ober
fläche des Bodenbereichs 2 herum ist eine flexible Leiterplatte 8 angeordnet, deren
Leiterbahnen in Kontaktierflächen 10 enden, welche mit den Verbindungskontakten 6
mittels eines elektrisch leitenden Klebers verbunden sind. An dem Bodenteil 2 ist bei
spielsweise mittels nicht dargestellter Schrauben oder Nieten ein Deckel 12 befestigt,
zwischen dem und der flexiblen Leiterplatte 8 eine umlaufende Dichtung 14 angeordnet
ist, die den die Zentraleinheit 4 aufnehmenden Raum zwischen Bodenteil 2 und Deckel
12 nach außen hin öldicht abdichtet. Die gesamte dargestellte Anordnung kann innerhalb
eines Getriebegehäuses untergebracht sein oder auch unmittelbar an der Außenwand des
Getriebegehäuses, wobei die Zentraleinheit 4 jeweils zuverlässig gegenüber dem Öl des
Getriebes und sonstigen Umwelteinflüssen geschützt ist. Die Zentraleinheit 4 kann ledig
lich eine Einheit sein, die viele abgehende Leiterbahnen mit Leiterbahnen verbindet, die
zu einem Mehrfachstecker führen. Sie kann aber auch eine Einheit sein, die selbst
Stromversorgungs- und Steuerschaltungen enthält, wobei die einzelnen Bauelemente
nicht dargestellt sind. Das aus Aluminium bestehende Bodenteil 2 und die Verklebung
der Zentraleinheit 4 mit dem Bodenteil 2 mittels eines Wärmeleitklebers sorgen für
zuverlässige Wärmeabfuhr.
Die gesamte Baugruppe gemäß Fig. 1 ist beispielsweise zusammen mit einem zusätz
lichen oder einteilig mit dem Deckel ausgebildeten Tragteil, das die Leiterbahnen der
flexiblen Leiterplatte hält und in einem Mehrfachstecker endet, auf der Hydraulik-Schalt
platte eines Automatgetriebes innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet.
Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die Anordnung gemaß Fig. 1 bei abgenommenen Deckel
12:
Deutlich sichtbar ist die Zentraleinheit 4 mit den Kontaktierflächen 10, in denen die ein zelnen Leiterbahnen 16 der flexiblen Leiterplatte 8 unterhalb der Zentraleinheit 4 enden. Um die Kontaktierflächen 10 herum verläuft die Zentraleinheit 4 umschließend die Dich tung 14, die auf der flexiblen Leiterplatte 8 aufliegt.
Deutlich sichtbar ist die Zentraleinheit 4 mit den Kontaktierflächen 10, in denen die ein zelnen Leiterbahnen 16 der flexiblen Leiterplatte 8 unterhalb der Zentraleinheit 4 enden. Um die Kontaktierflächen 10 herum verläuft die Zentraleinheit 4 umschließend die Dich tung 14, die auf der flexiblen Leiterplatte 8 aufliegt.
Die flexible Leiterplatte 8 hat im Anlieferzustand eine rechteckige Grundform gemäß der
gestrichelten Umfangslinie 18. Sie ist unterhalb der Zentraleinheit 4 ausgeschnitten. Ent
sprechend dem späteren Bedarf werden auf der flexiblen Leiterplatte 8 Leiterbahnen 16
ausgebildet, die zur Zentraleinheit 4 hin in den Kontaktierflächen 10 enden und an ihren
freien Enden in Kontaktierflächen 20 enden.
Die einzelnen Leiterbahnen 16 werden so ausgebildet, beispielsweise aufgedruckt, frei
geätzt usw., daß sie außerhalb eines die Zentraleinheit 4 umschließenden Bereiches 22,
in dem die Dichtung 14 angeordnet ist, nach Ausstanzen der einzelnen Leiterbahnen 16
bzw. diese tragenden Flex-Folien-Streifen 25 mittels Stanzlinien 24 herausbiegbar bzw.
ausklappbar sind, so daß sich die einzelnen Leiterbahnen außerhalb der Umfangslinie 18
erstrecken und zu einer insgesamt verästelten Gestalt der flexiblen Leiterplatte führen.
Die an den Enden der Leiterbahnen 16 ausgebildeten Kontaktierflächen 20 sind beispiels
weise mittels eines elektrisch leitenden Klebers mit Anschlußkontakten 26 der anzu
schließenden Bauelemente 28 verbunden. Die Bauelemente 28, von denen nur eines
dargestellt ist, sind im Anwendungsbeispiel eines automatischen Getriebes Sensoren,
Aktoren oder Stecker.
Am Beispiel der Kontaktgruppe c rechts oben in Fig. 2 wird die Ausbildung der einzel
nen Leiterbahnen erläutert:
Dargestellt sind vier Kontaktierflächen 10, von denen jeweils eine Leiterbahn c1-c4 ab geht. Die Leiterbahnen werden auf der flexiblen Leiterplatte zunächst so ausgebildet, daß sich die Leiterbahnen c1-c4 innerhalb der Umfangslinie 18 von innen nach außen parallel nebeneinander befinden. Anschließend werden zwischen den Leiterbahnen c1-c4 und zwischen der innersten Leiterbahn c1 und dem Bereich 22 Stanzlinien 24 in die flexible Leiterplatte eingeprägt, so daß die einzelnen Leiterbahnen c1-c4 herausgeklappt bzw. umgebogen werden können, und einzeln für den Anschluß einzelner elektrischer Bauele mente (nicht dargestellt) zur Verfügung stehen.
Dargestellt sind vier Kontaktierflächen 10, von denen jeweils eine Leiterbahn c1-c4 ab geht. Die Leiterbahnen werden auf der flexiblen Leiterplatte zunächst so ausgebildet, daß sich die Leiterbahnen c1-c4 innerhalb der Umfangslinie 18 von innen nach außen parallel nebeneinander befinden. Anschließend werden zwischen den Leiterbahnen c1-c4 und zwischen der innersten Leiterbahn c1 und dem Bereich 22 Stanzlinien 24 in die flexible Leiterplatte eingeprägt, so daß die einzelnen Leiterbahnen c1-c4 herausgeklappt bzw. umgebogen werden können, und einzeln für den Anschluß einzelner elektrischer Bauele mente (nicht dargestellt) zur Verfügung stehen.
Wie für die Kontaktgruppe links unten in Fig. 2 dargestellt, ist es dabei durchaus mög
lich, daß sich einzelne der Leiterbahnen übereinander kreuzen, wie im dargestellten
Beispiel die Leiterbahn d, die drei nach links abgehende Leiterbahnen überquert.
Wie ersichtlich, ist es möglich, sehr lange Leiterbahnen auszubilden, in dem diese auf
der flexiblen Leiterplatte 8 in deren ursprünglichen Zustand mehrfach hin- und herver
laufen und dann entsprechend mehrfach ausgeklappt werden. Im dargestellten Beispiel
stehen 28 Kontaktierflächen 10 zur Verfügung. Die Fläche, die mit der "entfalteten"
flexiblen Leiterplatte mit Kontaktierflächen 20 beschickt werden kann, ist gegenüber der
ursprünglichen Grundfläche der flexiblen Leiterplatte 8 etwa um den Faktor 5 ver
größert. Dabei entsteht kein Verschnitt. Das flexible Kunststoffgrundmaterial der
flexiblen Leiterplatte, von dem jeweils ein Flex-Folien-Streifen 25 zu jeder Leiterbahn
16 gehört, wird vollständig für die zu den einzelnen Bauelementen führenden Äste der
flexiblen Leiterplatte verbraucht.
Es versteht sich, daß die Leiterbahnen 16 ein- oder beidseitig auf der Grundfolie ausge
bildet werden können und daß sich das Layout der Leiterbahnen und der zwischen ihnen
ausgebildeten Stanzlinien nach Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten richtet, wie räumliche
Anordnung der anzuschließenden Bauelemente, auftretende Stromstärken, thermische
Bedingungen, elektromagnetische Beeinflussungen usw. Die Führung der einzelnen
Leiterbahnen bzw. der Verästelungen der flexiblen Leiterplatte ist außerordentlich flexi
bel. Zur Stützung der einzelnen, sich über große Strecken erstreckenden Leiterbahnen
kann ein zusätzlicher Kunststoffkörper vorgesehen sein. Die Leiterbahnen können mit
einer Kunststoffschicht versehen sein, so daß zusätzliche Isolationen nicht erforderlich
sind. Zusätzliche Kontaktierfahnen usw. sind überflüssig, da die Kontaktierung unmittel
bar über die an den Enden der Leiterbahnen vorgesehenen Kontaktierflächen 20
erfolgen kann. Somit können Bond-, Schweiß- oder Nietvorgänge entfallen. Die
Leiterbahnen können an den anzuschließenden Bauelementen zusätzlich mechanisch
befestigt sein.
Die flexible Leiterplatte ist mechanisch und chemisch außerordentlich stabil, so daß eine
hohe Funktionszuverlässigkeit gewährleistet ist.
Claims (9)
1. Struktur zum Anschließen einer Mehrzahl voneinander entfernter elektrischer Bau
elemente (28) an eine Zentraleinheit (4), welche Bauelemente Anschlußkontakte (26)
aufweisen, die über Leiterbahnen (16) mit Verbindungskontakten (6) der Zentraleinheit
verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Leiterbahnen (16) auf einer flexiblen Leiterplatte (8) derart ausgebildet
sind, daß die flexible Leiterplatte vor dem Anschließen der Anschlußkontakte (26) der
voneinander entfernten Bauelemente (28) eine kompakte Grundfläche (18) aufweist, aus
deren Randbereichen die Leiterbahnen nach Ausstanzen zumindest ihrer zu den An
schlußkontakten führenden Bereiche herausbiegbar sind, so daß beim Anschließen der
Anschlußkontakte die flexible Leiterplatte eine sich nach außen hin verästelnde Gestalt
annimmt, die eine gegenüber der kompakten Grundfläche vergrößerte Fläche überdeckt.
2. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Leiterplatte (8)
um die Zentraleinheit (4) herum einen in sich zusammenhängenden Bereich (22) bildet
und zu den Verbindungskontakten (6) hin freiliegende Kontaktierflächen (10) aufweist,
in denen jeweils eine Leiterbahn (16) endet.
3. Struktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Leiterplatte (8)
im Bereich der Zentraleinheit (4) sandwichartig zwischen der Zentraleinheit und einem
Bodenteil (2) aufgenommen ist, wobei die Verbindungskontakte (6) die Kontaktierflächen
(10) kontaktieren.
4. Struktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentraleinheit (4) an dem
Bodenteil (2) mittels eines Wärmeleitklebers befestigt ist.
5. Struktur nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierflächen
(10) mit den Verbindungskontakten (6) mittels eines elektrisch leitendem Klebers ver
bunden sind.
6. Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible
Leiterplatte (8) um die Zentraleinheit (4) herum unter Zwischenanordnung einer um
laufenden Dichtung (14) sandwichartig zwischen einem Deckel (12) und einem Boden
teil (2) aufgenommen ist.
7. Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter
bahnen (16) zu den Anschlußkontakten (26) der voneinander entfernten Bauelemente (28)
hin in Kontaktierflächen (20) enden.
8. Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß einige der
zu den voneinander entfernten Bauelementen (28) führenden Leiterbahnen übereinander
verlaufen.
9. Struktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der vonein
ander entfernten elektrischen Bauelemente (28) innerhalb eines Getriebegehäuses ange
ordnet sind und daß die Zentraleinheit (4) vom Inneren des Getriebegehäuses mittels der
Dichtung (14) getrennt ist.
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