DE202023107427U1

DE202023107427U1 - Flexible gedruckte Schaltung

Info

Publication number: DE202023107427U1
Application number: DE202023107427.8U
Authority: DE
Original assignee: Mektec Manufacturing Corp Europe De GmbH; Mektec Mfg Corp Europe De GmbH
Current assignee: Mektec Manufacturing Corp Europe De GmbH; Mektec Mfg Corp Europe De GmbH
Priority date: 2023-12-15
Filing date: 2023-12-15
Publication date: 2024-01-19
Anticipated expiration: 2033-12-16

Abstract

Flexible gedruckte Schaltung zur Verwendung in einem oder als Zellkontaktierungssystem, umfassend mindestens eine Lage (1, 1'), die mit gedruckten Schaltungen, Leiterbahnen (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) oder Elektronikkomponenten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Teilfolien (1a, 1b, 1c, 1d, 1e) miteinander verbunden sind, um die Lage (1, 1') zu bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine flexible gedruckte Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Üblicherweise verfügen Zellkontaktierungssysteme für Antriebsbatterien über ein Signalleitungssystem, mit dem z. B. Spannungs- und Temperatursignale von Zellen an den entsprechenden Signalquellen, üblicherweise an den Kontakten der Zellen, aufgenommen und zu einer räumlich abgesetzten Schnittstelle zur weiteren Verarbeitung übertragen werden.
Es ist bekannt, für ein solches Zellkontaktierungssystem eine flexible gedruckte Schaltung zu verwenden. Vor diesem Hintergrund ist aus 4 der EP 3 231 033 B1 eine solche flexible gedruckte Schaltung bekannt geworden.
Neben den vielen Vorteilen eines solchen Zellkontaktierungssystems bzw. einer solchen Schaltung gibt es auch einige Nachteile und Einschränkungen.
Das Rohmaterial der flexiblen gedruckten Schaltung liegt üblicherweise als vollflächige Rollenware vor. Um die Produktkosten gering zu halten, ist man bestrebt, den Flächenverbrauch dieser Rollenware möglichst zu optimieren.
Da aber die fertige flexible gedruckte Schaltung alle Messpositionen einer Batterie erreichen und kontaktieren muss, fällt aufgrund von Verzweigungen entweder viel Verschnitt an, oder man muss eine Folie durch Faltungen in Form bringen.
Eine flexible gedruckte Schaltung verfügt über viele Eigenschaften, insbesondere Art und Dicke einer Isolation, nämlich die Art und Dicke des Basismaterials, oder die Art und Dicke des Leitermaterials. Diese Eigenschaften werden nur zum Teil durch die Umweltbedingungen im Anwendungsfall eingefordert. Eine weitaus wichtigere Rolle spielen die Anforderungen der Aufbau- und Verbindungstechnik, welche die Kosten des fertigen Gesamtproduktes beeinflussen.
Die jeweils höchste Anforderung an das Material im jeweiligen Anwendungsfall bestimmt die Auswahl für das gesamte Produkt und damit die Gesamtkosten.
So erzwingt derzeit nur eine einzige gelötete Komponente, dass das Gesamtprodukt lötfähig ausgelegt werden muss. Ähnliches gilt z. B. bei der Wahl der Kupferstärke für die Leiterbahnen.
Der Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zu Grunde, eine möglichst funktionstaugliche flexible gedruckte Schaltung auf nachhaltigere und/ oder kostengünstigere Weise zu fertigen.
Die vorliegende Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass der Aufbau einer flexiblen gedruckten Schaltung, die in einem oder als Zellkontaktierungssystem verwendet werden kann, durch zusammengefügte Teilfolien realisiert wird. Erfindungsgemäß wird jede Teilfolie für sich für Ihre jeweilige Aufgabe mit optimiertem Material gefertigt.
So können zum Beispiel Folienbereiche, die mit SMD (Surface mounted device) bestückt und gelötet werden müssten, aus lötfähigem Basismaterial gefertigt werden und dann als Teilfolie weiterverwendet werden.
Oder Bereiche, für die andere Kupferstärken für die Leiterbahnen benötigt werden, könnten entsprechend dediziert anwendungsgemäß ausgeführt werden.
Genauso können andere spezialisierte FPC-Zonen realisiert werden, ohne dass sich im gesamten Produkt die dafür entstehenden Kosten niederschlagen.
Am Ende müssen die Teilfolien oder Teil-FPCs zusammengefügt werden, hier bieten sich ausgereifte technische Verfahren an. Wichtig ist nur, dass das jeweilige Verfahren für den jeweiligen Teilfolienpartner, der die geringeren mechanisch-thermischen Eigenschaften zeigt, geeignet ist.
Mindestens eine Teilfolie könnte als vorgefertigte Teilfolie ausgebildet sein. So kann eine Teilfolie an die Bedingungen angepasst werden, denen sie im späteren Anwendungsfall Stand halten muss. Des Weiteren kann eine Teilfolie vorkonfektioniert und mit elektronischen Bauteilen versehen werden.
Die Teilfolien könnten durch Vercrimpen, Verschweißen oder Verkleben miteinander verbunden sein. Diese Verbindungsverfahren sind technisch ausgereift und zuverlässig. Konkret bieten sich Verfahren wie Crimpen zweier Teilfolien, Laserschweißen oder Leitkleben an. Weitere Verbindungsverfahren sind denkbar.
Mindestens zwei Teilfolien oder die Basismaterialien, auf denen die Schaltungen, Leiterbahnen oder Elektronikkomponenten angeordnet sind, könnten sich in ihren Materialeigenschaften, insbesondere in den Dicken, in den Temperaturbeständigkeiten oder in weiteren Eigenschaften, unterscheiden. So kann Material, insbesondere PET (Polyethylenterphthalat), PEN (Polyethylennaphthalat) oder PI (Polyimid), eingespart werden. Die Umwelt wird weniger durch Kunststoffabfälle belastet.
Mindestens zwei Leiterbahnen, die sich auf unterschiedlichen Teilfolien befinden, könnten sich in ihren Dicken unterscheiden. So kann jede Teilfolie an ihre eigenen elektrischen Anforderungen unabhängig von einer anderen Teilfolie angepasst werden. Konkret kann Kupfer eingespart werden.
Ein Zellkontaktierungssystem für Antriebsbatterien könnte eine Schaltung der hier beschriebenen Art umfassen. Ein solches Zellkontaktierungssystem für Antriebsbatterien verfügt dann über ein Signalleitungssystem, mit dem Spannungs- und Temperatursignale der Zellen an den entsprechenden Signalquellen, üblicherweise an den Kontakten der Zellen, aufgenommen und zu einer räumlich abgesetzten Schnittstelle zur weiteren Verarbeitung übertragen werden können. Durch die möglichen weitläufigen Verzweigungen der zusammenhängenden erfindungsgemäßen Lage können alle Kontaktstellen erreicht werden und anforderungsgemäß zuverlässig kontaktiert werden.
In der Zeichnung zeigen

1 eine schematische Ansicht einer Lage einer flexiblen gedruckten Schaltung (FPC), die aus mehreren vorgefertigten Teilfolien, nämlich einer ersten, zweiten und dritten Teilfolie aufgebaut ist,
2 eine schematische Ansicht von zwei einzelnen Teilfolien, die in einer weiteren flexiblen gedruckten Schaltung (FPC) miteinander verbunden werden können, und
3 eine ausschnittsweise, schematische Darstellung einer weiteren zusammenhängenden Lage einer flexiblen gedruckten Schaltung, welche die zwei Teilfolien der 2, nämlich eine erste und eine zweite Teilfolie, umfasst.

1 zeigt schematisch eine flexible gedruckte Schaltung zur Verwendung in einem oder als Zellkontaktierungssystem. Die Schaltung umfasst mindestens eine zusammenhängende Lage 1, die mit gedruckten Schaltungen, Leiterbahnen 4, 4a, 4b und/ oder Elektronikkomponenten versehen ist. Konkret sind drei Teilfolien 1a, 1b, 1c an Verbindungsstellen 3 miteinander verbunden, um die zusammenhängende und einstückige Lage 1 zu bilden.
Jede Teilfolie 1a, 1b, 1c ist als vorgefertigte Teilfolie ausgebildet. Die Teilfolien 1a, 1b, 1c können durch Vercrimpen, Verschweißen oder Verkleben miteinander verbunden sein. Bevorzugt sind die Teilfolien 1a, 1b, 1c durch Laserschweißen miteinander verbunden und bilden so eine einstückige Lage 1 aus.
Mindestens zwei Teilfolien 1a, 1b, 1c und die Basismaterialien, auf denen die Schaltungen, Leiterbahnen 4, 4a, 4b und/ oder Elektronikkomponenten angeordnet sind, unterscheiden sich in ihrer Dicke. Als Basismaterial können PET, PEN oder PI verwendet werden. Bevorzugt ist als Basismaterial zumindest für eine Teilfolie PET verwendet.
Es ist auch denkbar, dass unterschiedliche Teilfolien aus unterschiedlichen Basismaterialien gefertigt sind. So kann eine erste Teilfolie aus PET gefertigt sein und eine weitere aus PI oder PEN.
1 zeigt, dass sich mindestens zwei Leiterbahnen 4b, 4c zweier Teilfolien 1b, 1 c in ihrer Dicke unterscheiden. Konkret sind die Leiterbahnen 4c auf der Teilfolie 1c dünner als die Leiterbahnen 4b auf der Teilfolie 1b. Die Leiterbahnen 4b, 4c sind aus Kupfer gefertigt.
1 zeigt in schematischer Ansicht weiter, dass die verschiedenen Teilfolien 1a, 1b, 1c unterschiedliche Grundflächen aufweisen. Die Geometrien der Grundflächen sind verschieden voneinander. Die verwendeten Materialien unterscheiden sich voneinander. Das Leitermaterial bzw. die Leiterbahnen 4b, 4c und/ oder die Isolationsfolien, nämlich die Basismaterialien auf denen die Leiterbahnen 4b, 4c aufgedruckt sind, unterscheiden sich in der Dicke und/ oder der maximalen Temperaturbestandsfähigkeit.
3 zeigt ausschnittsweise eine flexible gedruckte Schaltung zur Verwendung in einem oder als Zellkontaktierungssystem, umfassend mindestens eine Lage 1', die mit gedruckten Schaltungen, Leiterbahnen 4d, 4e und/ oder Elektronikkomponenten versehen ist. Mindestens zwei Teilfolien 1d, 1e sind miteinander verbunden, um die zusammenhängende einstückige Lage 1' zu bilden.
2 und 3 zeigen, dass beide Teilfolien 1d, 1e als vorgefertigte Teilfolien ausgebildet sind. 2 zeigt die beiden Teilfolien 1d, 1e separat.
3 zeigt, dass die Teilfolien 1d, 1e durch Vercrimpen, Verschweißen oder Verkleben miteinander verbunden sind. Die beiden Teilfolien 1d, 1e sind an einer breiten Leiterbahnfahne 5, die von der Teilfolie 1d abragt, miteinander verbunden. Die Verbindung ist bevorzugt durch Laserschweißen erfolgt.
Mindestens zwei Teilfolien 1d, 1e oder die Basismaterialien, auf denen die Schaltungen, Leiterbahnen 4d, 4e oder Elektronikkomponenten angeordnet sind, unterscheiden sich in ihrer Dicke. Mindestens zwei Leiterbahnen 4d, 4e, die sich auf unterschiedlichen Teilfolien 1d, 1e befinden, unterscheiden sich in ihrer Dicke.
Die beiden Teilfolien 1d, 1e sind so miteinander verbunden, dass zwei breite Kontaktstellen 6 der Teilfolie 1e auf der Leiterbahnfahne 5 der Teilfolie 1d elektrisch kontaktierend anliegen.
Bezugszeichenliste:

1, 1': Lage einer flexiblen gedruckten Schaltung
1a-e: erste bis dritte bzw. erste und zweite Teilfolie von 1, 1'
3: Verbindung
4a-e: Leiterbahn von 1a-e
5: Leiterbahnfahne von erster Teilfolie 1d
6: Kontaktstellen von zweiter Teilfolie 1e

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

EP 3231033 B1 [0003]

Claims

Flexible gedruckte Schaltung zur Verwendung in einem oder als Zellkontaktierungssystem, umfassend mindestens eine Lage (1, 1'), die mit gedruckten Schaltungen, Leiterbahnen (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) oder Elektronikkomponenten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Teilfolien (1a, 1b, 1c, 1d, 1e) miteinander verbunden sind, um die Lage (1, 1') zu bilden.
Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilfolie (1a, 1b, 1c, 1d, 1e) als vorgefertigte Teilfolie ausgebildet ist.
Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilfolien (1a, 1b, 1c, 1d, 1e) durch Vercrimpen, Verschweißen oder Verkleben miteinander verbunden sind.
Schaltung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens zwei Teilfolien (1a, 1b, 1c, 1d, 1e) oder die Basismaterialien, auf denen die Schaltungen, Leiterbahnen (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) oder Elektronikkomponenten angeordnet sind, in ihren Materialeigenschaften unterscheiden.
Schaltung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwei Leiterbahnen (4b, 4c), die sich auf unterschiedlichen Teilfolien (1b, 1c) befinden, in ihren Dicken unterscheiden.
Zellkontaktierungssystem für Antriebsbatterien, umfassend eine Schaltung nach einem der voranstehenden Ansprüche.