DE202006011765U1

DE202006011765U1 - Leiterplatten-Verbindungssystem

Info

Publication number: DE202006011765U1
Application number: DE200620011765
Authority: DE
Original assignee: Fiessler Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Fiessler Elektronik GmbH and Co KG
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2016-08-02

Abstract

Leiterplatten-Verbindungssystem basierend auf einer starrflexiblen Leiterplatte, die jeweils als Verbund wenigstens einer starren Basisplatte (11, 21) mit einer flexiblen Folie (12, 22) ausgebildet ist, und die elektrisch mit wenigstens einer weiteren Leiterplatte verbunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen tragende flexible Folie (12, 22) an wenigstens einer zu verbindenden Stirnseite über die Basisplatte (10, 20) übersteht, wobei der wenigstens eine überstehende Bereich (13, 23) bogenförmig gekrümmt federnd mit seiner die Leiterbahnen tragenden Seite an Kontakten der wenigstens einen weiteren Leiterplatte anlegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leiterplatten-Verbindungssystem basierend auf einer starrflexiblen Leiterplatte, die jeweils als Verbund wenigstens einer starren Basisplatte mit einer flexiblen Folie ausgebildet ist, und die elektrisch mit wenigstens einer weiteren Leiterplatte verbunden oder verbindbar ist.
Derartige starrflexible Leiterplatten, die auch als Starrflex-Leiterplatten bezeichnet werden, sind bekannt und mehr und mehr verbreitet. Die starren Leiterplattenbereiche dienen als feste Grundlage für die Aufnahme von Bauelementen, Bedienelementen und Steckern und sind unlösbar mit der Leitungsführungen aufweisenden flexiblen Folie verbunden. Mit Hilfe dieser Folie ist es nun möglich, die Bauteile tragenden starren Leiterplatten in problematischen Raumkonfigurationen platzsparend und funktional zu positionieren. Allerdings ist die Flexibilität der Anordnung durch die zwar flexiblen, jedoch unlösbaren Verbindungen mittels der flexiblen Folie be schränkt. Wird die flexible Folie daher zwischen zwei starren Leiterplattenbereichen aufgetrennt oder sollen solche starren Leiterplattenbereiche miteinander verbunden werden, so erfolgt dies in umständlicher Weise durch Löten oder komplizierte vielpolige Steckverbinder. Solche Kontaktstellen sind jedoch in sich starr und werden bei Erschütterungen und Temperaturschwankungen stark beansprucht. Außerdem sind solche Verbindungen kostenintensiv.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein variables Leiterplatten-Verbindungssystem zur elektrischen Verbindung zwischen starrflexiblen Leiterplatten untereinander oder zwischen starrflexiblen Leiterplatten und herkömmlichen staren Leiterplattenzu schaffen, wobei die Verbindungen schnell, einfach und kostengünstig herstellbar sind und sichere elektrische Verbindungen gewährleistet sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Leiterplatten-Verbindungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Leiterplatten-Verbindungssystems besteht insbesondere darin, dass keinerlei Steckverbinder oder Lötvorgänge erforderlich sind. Durch die federnde elastische Anlage der gekrümmten überstehenden Bereiche der flexiblen Folien werden Verbindungen geschaffen, die gegenüber Erschütterungen und Temperaturschwankungen unempfindlich sind. Da keine zusätzlichen Elemente erforderlich sind, können kostengünstige elektrische Verbindungen realisiert werden. Die starrflexiblen Leiterplatten müssen lediglich entweder bei der Herstellung bereits überstehende Streifen der flexiblen Folien besitzen, oder diese werden durch Wegfräsen entsprechender starrer Basisplattenbereiche erzeugt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Leiterplatten-Verbindungssystems möglich.
Die Krümmung des wenigstens einen überstehenden Bereichs erstreckt sich zweckmäßigerweise über einen Bereich zwischen 90° und 180°, um eine sichere elektrische Verbindung zu gewährleisten.
In vorteilhafter Weise ist der wenigstens eine überstehende Bereich der Folie unter Bildung von federnden Zungen geschlitzt. Durch die Schlitze wird die Kontaktsicherheit dadurch erhöht, dass auch bei nicht exakter Planlage des flexiblen Teils der Leiterplatte jede Federzunge frei und unabhängig federn kann. Dabei trägt jede Zunge zweckmäßigerweise ei ne oder zwei Leiterbahnen, die dann sicher mit entsprechenden Leiterbahnen oder Kontakten des federnd anliegenden Teils kontaktieren können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die freien Enden der federnden Zungen jeweils mittels eines Stegs miteinander verbunden werden. Hierdurch erhöht sich die Federkraft der einzelnen federnden Zungen, vorzugsweise dann, wenn der Steg nach einer Krümmung der entsprechenden federnden Zungen um im Wesentlichen 180° an der entsprechenden Basisplatte fixiert ist.
Der Steg besteht zweckmäßigerweise aus dem Basisplatten-Material und kann insbesondere dadurch erzeugt werden, dass durch Wegfräsen eines inneren Streifens der Basisplatte unter Beibehaltung dieses Stegs der federnde überstehende Bereich freigelegt wird.
Die flexible Folie besteht vorzugsweise aus Polyimid und die Basisplatte vorzugsweise aus einem Epoxidharz.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die Basisplatte an der oder den einen überstehenden Bereich der Folie aufweisenden Seiten mit Abstandselementen zur Vorgabe eines minimalen Abstands zu einer anschließenden Leiterplatte versehen, wobei diese Abstandselemente vorzugsweise als Abstandsnasen ausgebildet sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass die flexiblen Bereiche nicht zu dicht zusammengedrückt werden und außerdem die Konstruktionslänge der gesamten Reihe von Leiterplatten eingehalten wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine starrflexible Leiterplatte mit geschlitzten überstehenden Folienbereichen und zwei Abstandsnasen in der Draufsicht,
2 dieselbe Anordnung in der Seitenansicht,
3 zwei solche Leiterplatten (ohne Abstandsnasen) mit federnd aneinanderliegenden überstehenden Bereichen, die eine Krümmung von ca. 90° aufweisen, in der Seitenansicht,
4 eine entsprechende Anordnung mit einer Krümmung der überstehenden Bereiche von mehr als 90°,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer starrflexiblen Leiterplatte, bei der die überstehenden ge schlitzten Bereiche an ihren freien Enden mittels eines Stegs verbunden sind, in der Draufsicht,
6 zwei Leiterplatten gemäß 5 in der Seitenansicht, bei der die überstehenden Bereiche um ca. 180° gekrümmt sind und die Stege an den Basisplatten anliegen oder fixiert sind, und
7 eine mit einer herkömmlichen starren Leiterplatte elektrisch verbundene starrflexible Leiterplatte und
8 eine senkrecht zu einer herkömmlichen starren Leiterplatte angeordnete starrflexible Leiterplatte, deren überstehender Bereich federnd an Kontakten an der Oberseite der starren Leiterplatte anliegt.
Die in den 1 und 2 dargestellte starrflexible Leiterplatte 10, auch Starrflex-Platte genannt, besteht aus einer dickeren starren Basisplatte 11, die beispielsweise aus Epoxidharz besteht und zur Aufnahme von Bauelementen, Bedienelementen, Steckern und dergleichen dient, und einer dünnen flexiblen Folie 12, die elektrische Leitungen beziehungsweise Leiterbahnen trägt und die beispielsweise aus Polyimid besteht. Die Basisplatte 11 bildet zusammen mit der Folie 12 eine Verbundplatte, wobei die Folie beispielsweise unlösbar mit der Basisplatte 11 verklebt oder auf andere bekannte Weise fixiert ist. Eine solche starrflexible Leiterplatte 10 kann noch weitere Schichten aufweisen, beispielsweise weitere Basisplatten, Schutzschichten, Deckfolien und dergleichen. Derartige starrflexible Leiterplatten sind in verschiedenen Variationen im Handel erhältlich.
Die flexible Folie 12 steht an einer Seite über die Basisplatte 11 über und bildet dort einen überstehenden Bereich 13. Der überstehende Bereich 13 der Folie 12 ist unter Bildung von einzelnen federnden Zungen 14 geschlitzt, wobei die einzelnen Zungen 14 von der Basisplatte 11 abstehen.
Zu beiden Seiten des überstehenden Bereichs 13 ist je ein als Abstandsnase ausgebildetes Abstandselement 15 an der Basisplatte 11 angeordnet. Diese Abstandselemente 15 können Verlängerungen der Basisplatte 11 darstellen. Sie dienen zur Erzielung eines festen Abstands zu einer an dieser Stelle verbundenen weiteren Leiterplatte gemäß den 3, 4 und 6. In einer einfacheren Ausführung können diese Abstandselemente auch entfallen. Alternativ zur Darstellung können sie auch über einer federnden Zunge angeordnet sein.
Der überstehende Bereich 13 kann entweder gleich bei der Herstellung der starrflexiblen Leiterplatte 10 mittels einer entsprechend längeren Folie 12 gebildet werden oder sie können nachträglich durch Wegfräsen eines entsprechenden Bereichs der Basisplatte 11 erzielt werden.
Beim Ausführungsbeispiel ist nur ein überstehender Bereich 13 an einer Seite der Basisplatte 11 dargestellt. Selbstverständlich können auch andere Seiten der Basisplatte 11 mit solchen überstehenden Bereichen 13 versehen sein, insbesondere gegenüberliegende Seiten.
Eine starrflexible Leiterplatte im Sinne der Erfindung ist jedoch auch eine herkömmliche starre Leiterplatte, bei der wenigstens ein Randbereich bis auf einen dünnen und dadurch flexiblen Streifen abgetragen bzw. abgefräst ist. Dieser dünne Streifen erfüllt dann die Funktion eines überstehenden Bereichs einer eigentlichen starrflexiblen Leiterplatte und trägt die Leiterbahnen oder Kontakte, die zur erfindungsgemäßen Verbindung mit einer anderen Leiterplatte erforderlich sind.
In den 3 und 4 ist die elektrische Verbindung der starrflexiblen Leiterplatte 10 mit einer weiteren starrflexiblen Leiterplatte 20 dargestellt. Die entsprechenden Bereiche und Elemente dieser weiteren Leiterplatte 20 tragen ein jeweils um die Zahl zehn erhöhtes Bezugszeichen. Beim Aneinan derschieben der Leiterplatten 10, 20 mit ihren die überstehenden Bereiche 13, 23 aufweisenden Seiten werden diese überstehenden Bereiche 13, 23 in dieselbe Richtung gekrümmt und liegen federnd aneinander, das heißt, die einzelnen federnden Zungen 14, 24 liegen federnd aneinander. Gemäß 3 sind die überstehenden Bereiche 13 um ca. 90° gekrümmt und gemäß 4 um ca. 130°. Jede federnde Zunge 14 trägt bevorzugt eine oder zwei Leiterbahnen jeweils an der nicht mit der Basisplatte 11 beziehungsweise 21 versehenen Seite der Folie 12 beziehungsweise 22. Dadurch kontaktieren die Leiterbahnen miteinander, die in den Figuren selbstverständlich nicht erkennbar sind.
In einer einfacheren Ausführung können die Schlitze auch entfallen, oder es sind wesentlich weniger Schlitze vorgesehen, sodass die Zahl der federnden Zungen relativ zur Länge des überstehenden Bereichs geringer ist. Die Abstandselemente 15 sind in den 3 und 4 nicht dargestellt und können prinzipiell auch entfallen, wie dies bereits erläutert wurde.
Bei dem in 5 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel sind die federnden Zungen 14 des überstehenden Bereichs 13 der starrflexiblen Leiterplatte 10 mittels eines Stegs 16 verbunden. Dieser Steg 16 kann aus dem Material der Basisplatte 11 bestehen und beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass ein Streifen der Basisplatte 11 so weggefräst wird, dass der Steg 16 bestehen bleibt. Selbstverständlich kann der Steg 16 auch nachträglich am überstehenden Bereich 13 fixiert werden, zum Beispiel durch Verkleben.
Selbstverständlich können auch bei dieser Ausführung Abstandselemente 15 in entsprechender Weise vorgesehen sein.
In 6 ist die elektrische Verbindung der in 5 dargestellten Leiterplatte 10 mit der entsprechend ausgestatteten Leiterplatte 20 dargestellt. Die überstehenden Bereiche 13, 23 sind um 180° gekrümmt, sodass die Stege 16, 26 an den Basisplatten 11, 21 zu liegen kommen. Sie können dort nur anliegen oder auch fixiert sein, beispielsweise angeklebt sein. Dies erhöht die elastische Vorspannung der überstehenden Bereiche 13, 23 beziehungsweise der entsprechenden federnden Zungen 14, 24. Die Krümmung der überstehenden Bereiche 13, 23 kann auch bei dieser Ausführung geringer sein.
Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Verbindung einer starrflexiblen Leiterplatte 10 mit einer herkömmlichen starren Leiterplatte 30 dargestellt. Der überstehende Bereich 13 der starrflexiblen Leiterplatte 10 liegt mit seinen Zungen federnd an Kontakten 31 an der Oberseite der starren Leiterplatte 30 an, wobei sich diese Kontakte 31, die als Leiterbahnen ausgebildet sein können, bis zur Kante erstrecken, um in elektrischen Kontakt mit dem gekrümmten überstehenden Bereich 13 gelangen zu können.
Mit dem in 8 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist eine starrflexible Leiterplatte 10 senkrecht zu einer herkömmlichen starren Leiterplatte 32 angeordnet, die an der Oberseite Kontakte 33 aufweist, die beispielsweise als Leiterbahnen ausgebildet sein können. Der überstehende Bereich 13 der starrflexiblen Leiterplatte 10 liegt auch hier wiederum gekrümmt und federnd an diesen Kontakten 33 an. Bei dieser Ausführung können nicht dargestellte Abstandselemente 15 gemäß 1 vorgesehen sein.
In der beschriebenen Weise kann eine beliebige Anzahl Leiterplatten elektrisch miteinander verbunden werden, wobei die Aneinanderreihung oder Verbindung in verschiedenen Richtungen möglich ist. Der Austausch von einzelnen Leiterplatten ist dadurch schnell und einfach möglich und die Reihe oder die Reihen können schnell und einfach erweitert werden. Die Aneinanderreihung kann weiterhin nicht nur in einer Ebene erfolgen, sondern die auf diese Weise elektrisch miteinander verbundenen Leiterplatten können auch in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein, beispielsweise in schräg aufeinander zulaufenden Ebenen oder in senkrecht zueinander angeordneten Ebenen gemäß 8. Die Krümmungen der überstehenden Bereiche ändern sich dadurch entsprechend.

Claims

Leiterplatten-Verbindungssystem basierend auf einer starrflexiblen Leiterplatte, die jeweils als Verbund wenigstens einer starren Basisplatte (11, 21) mit einer flexiblen Folie (12, 22) ausgebildet ist, und die elektrisch mit wenigstens einer weiteren Leiterplatte verbunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen tragende flexible Folie (12, 22) an wenigstens einer zu verbindenden Stirnseite über die Basisplatte (10, 20) übersteht, wobei der wenigstens eine überstehende Bereich (13, 23) bogenförmig gekrümmt federnd mit seiner die Leiterbahnen tragenden Seite an Kontakten der wenigstens einen weiteren Leiterplatte anlegbar ist.
Leiterplatten-Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung des wenigstens einen überstehenden Bereichs (13, 23) sich über einen Bereich zwischen 90° und 180° erstreckt.
Leiterplatten-Verbindungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine überstehende Bereich (13, 23) der Folie (12, 22) unter Bildung von federnden Zungen (14) geschlitzt ist.
Leiterplatten-Verbindungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zunge (14) eine oder zwei Leiterbahnen trägt.
Leiterplatten-Verbindungssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden des wenigstens einen überstehenden Bereichs (13, 23) jeweils mittels eines Stegs (16, 26) miteinander verbunden sind.
Leiterplatten-Verbindungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (16, 26) aus dem Basisplatten-Material besteht.
Leiterplatten-Verbindungssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (16, 26) nach einer Krümmung des entsprechenden überstehenden Bereichs (13, 23) um im Wesentlichen 180° an der entsprechenden Basisplatte (11, 21) fixiert ist.
Leiterplatten-Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Folie (12, 22) aus Polyimid besteht.
Leiterplatten-Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (11, 21) aus Epoxidharz besteht.
Leiterplatten-Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (11, 21) an der oder den einen überstehenden Bereich (13, 23) der Folie (12, 22) aufweisenden Seiten mit Abstandselementen (15) zur Vorgabe eines minimalen Abstands zu einer anschließenden Leiterplatte versehen sind, die insbesondere als Abstandsnasen ausgebildet sind.
Leiterplatten-Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass starrflexible Leiterplatten (10, 20) mit ihren jeweils in die selbe Richtung gekrümmten überstehenden Bereichen (13, 23) federn aneinander liegen.
Leiterplatten-Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine starrflexible Leiterplatte (10) mit ihrem gekrümmten überstehenden Bereich (13) federn an Kontakten oder Kontaktstellen (31, 33) einer starren Leiterplatte (30, 32) anliegt.