DE20300294U1

DE20300294U1 - Verbindungsmittel zur flexiblen elektrischen Verbindung von Leiterplatten

Info

Publication number: DE20300294U1
Application number: DE20300294U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2013-01-10
Also published as: US6811409B2; US20040137766A1

Abstract

Verbindungsmittel (1) zur flexiblen elektrischen Verbindung von Leiterplatten, mit mehreren nebeneinander angeordneten, flexiblen, elektrischen Leitern (40),
– die mit einer gemeinsamen Isolation (10) aus einem elektrisch nicht leitenden Material umgeben sind,
– wobei jeder Leiter (40) jeweils in einem Endbereich einen ersten und zweiten Kontaktbereich (51, 52) ohne Isolation (10) aufweisen,
– dadurch gekennzeichnet,
– dass die elektrischen Leiter (40) und die Isolation (10) plastisch verformbar sind und derart geformt sind,
– dass jeweils der erste und zweite Kontaktbereich (51, 52) der Leiter (40) zur gleichen Seite ausgerichtet sind,
– wobei die elektrischen Leiter (40) und die Isolation (10), angrenzend an den ersten und zweiten Kontaktbereich(51, 52) zu einer Schulter (30) verformt sind,
– wobei die Schulter (30) derart geformt ist, dass die elektrischen Leiter (40) und die Isolation (10) von einem Werkzeug (100) aufnehmbar sind und die Kontaktbereiche (50, 51) maschinell mit...

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verbindungsmittel zur flexiblen elektrischen Verbindung von Leiterplatten. Aus der US 3,601,755 ist bereits ein Verbindungsmittel bekannt, bei dem mehrere nebeneinander angeordnete Drähte in einer Isolation eingebettet sind. Die Drähte sind im Bereich der Isolation abgeflacht, während außerhalb der Isolation die runde Form der Drähte erhalten bleibt. Die runden Enden der Drähte können in Kontaktlöcher einer Leiterplatte eingeführt werden. Der Einbau eines solchen Leiters erfolgt typischer Weise in Handmontage.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verbindungsmittel mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass das Verbindungsmittel, bestehend aus mehreren in einer Isolation eingebetteten Leitern, derart geformt ist, dass das Verbindungsmittel in vorteilhafter Weise von einem Werkzeug aufnehmbar ist und die Enden der elektrischen Leiter maschinell in Kontaktöffnungen einer Leiterplatte einführbar sind. Die elektrischen Leiter weisen in den Endbereichen einen ersten und zweiten Kontaktbereich ohne Isolation auf. Die elektrischen Leiter und die Isolation . sind plastisch verformbar, so dass eingeprägte Formen in vorteilhafter Weise erhalten bleiben. So werden die elektrischen Leiter und die Isolation in einem Bereich angrenzend an den ersten und zweiten Kontaktbereich vorteilhaft zu einer Schulter verformt und bieten so die Möglichkeit, dass das Verbindungsmittel von einem Werkzeug aufgenommen werden kann. Um weiterhin eine maschinelle Bestückung des Verbindungselements zu ermöglichen, sind die Enden der elektrischen Leiter im ersten und zweiten Kontaktbereich zur gleichen Seite in Richtung einer Leiterplatte ausgerichtet.
Weiterentwicklungen der Erfindung und vorteilhafte Ausführungen werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.
Vorteilhaft weist die Isolation zwischen den elektrischen Leitern jeweils eine langlochförmige Ausnehmung auf. Durch diese Materialentnahme wird die Flexibilität des Verbindungsmittels erhöht und die Übertragungen von Vibrationen über das Verbindungsmittel verringert.
Vorteilhaft sind die elektrischen Leiter im Bereich der Isolation flach und in den Kontaktbereichen rund ausgeführt. So können die runden Enden des elektrischen Leiters in einfacher Weise in Kontaktöffnungen von Leiterplatten geführt werden und der flache Bereich des elektrischen Leiters lässt sich entlang des Leiterverlaufs leicht plastisch verformen und ist formstabil gegenüber Kräften, die quer zur Ebene des flachen Leiters angreifen.
Vorzugsweise wird der elektrische Leiter aus verzinntem Kupfer hergestellt. Kupfer trägt nicht nur zur guten elektrischen Leitfähigkeit bei, sondern lässt sich auch gut plastisch verformen. Die verzinnte Oberfläche schützt das Kupfer vor Korrosion und stellt eine gut lötbare Oberfläche zur Verfügung.
Vorteilhaft sind die elektrischen Leiter und die Isolation zwischen dem ersten und zweiten Kontaktbereich als Schlaufe ausgebildet. Diese Anordnung ermöglicht es, dass Kräfte, die auf Grund von Vibrationen der Leiterplatte an einem Kontaktbereich des Verbindungsmittels angreifen, über die Länge der Schlaufe gedämpft werden, so dass an den anderen Kontaktbereich nur noch geringe Kräfte übertragen werden.
Vorteilhaft wird das Verbindungsmittel mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug montiert. In vorteilhafter Weise werden die Schultern des Verbindungsmittels durch einen Greifer von unten und seitlich gefasst, wobei ein Stempel die Schulter von oben, gegen den Greifer drückt.
So kann mit diesem Werkzeug in vorteilhafter Weise das Verbindungsmittel maschinell und automatisch aufgenommen und bestückt werden.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 eine schematische perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Verbindungsmittels,
2 ein Verbindungsmittel gemäß 1 mit Ausnehmungen,
3 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Werkzeuges im Bereich einer Schulter,
4 eine Aufsicht eines erfindungsgemäßen Werkzeuges im Bereich einer Schulter,
5 eine Aufsicht eines erfindungsgemäßen Werkzeuges mit Greifer und Stempel.
Beschreibung
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verbindungsmittel in schematischer perspektivischer Ansicht. Drei flexible elektrische Leiter 40 sind nebeneinander angeordnet und gemeinsam mit einer Isolation 10 aus einem elektrisch nicht leitenden Material umgeben. Die elektrischen Leiter 40 sind jeweils in ihren Endbereichen in einem ersten und zweiten Kontaktbereich 51, 52 ohne Isolation 10 ausgeführt. Zwischen dem ersten und zweiten Kontaktbereich 51, 52 bildet der elektrische Leiter 40 und die Isolation 10 eine Schlaufe 60, die ähnlich einer Glockenkurve geformt ist. In den Bereichen, in denen die Isolation 10 an den ersten bzw. zweiten Kontaktbereich 51, 52 angrenzt, laufen die elektrischer Leiter 40 und Isolation 10 flach zu einer Schulter 30 aus. Jeweils zwischen zwei elektrischen Leitern 40 ist in der Isolation 10 eine Ausnehmung 80 vorgesehen. Die Ausnehmung 80 folgt dem Verlauf der elektrischen Leiter 40 und ist im Bereich der Schlaufe 60 angeordnet. Die Enden der jeweiligen elektrischen Leiter 40 sind in den Kontaktbereichen 51, 52 gegenüber der jeweiligen Schulter 30 abgewinkelt und zur gleichen Seite ausgerichtet, so dass die Enden der elektrischen Leiter 40 beim Bestücken in Richtung einer Leiterplatte zeigen und die Kontaktbereiche 51, 52 in Kontaktöffnungen einer nicht gezeigten Leiterplatte eindringen können.
Die Form der Schlaufe 60 ergibt sich auf Grund der gewählten Materialien für die elektrischen Leiter und Isolation sowie deren Längenabmessungen in zwangsläufiger Weise. Die Länge der Schlaufe 60 kann hierbei auf den jeweiligen Anwendungsfall und zur Verfügung stehenden Platz angepasst werden. Die Schlaufe 60 läuft in Richtung der Kontaktbereiche 51, 51 zu einer Schulter 30 aus. Der Übergang von Schulter 60 zur Schlaufe 30 kann typischerweise an Steigungswendepunkten oder -unstetigkeiten angenommen werden. Bei einer glockenförmigen Ausbildung läge definitionsgemäß zwischen den Wendepunkten die Schlaufe 60, während die Schultern 30 von den Wendepunkten flach in Richtung der Kontaktbereiche 51,52 auslaufen. Die Übergänge von der Schlaufe 60 zu den Schultern 30 können jedoch auch beispielsweise rechtwinklig ausgeführt sein. Wobei die Schulter 30 sich dann ab der rechtwinkligen Verformung zu den Randbereichen erstreckt. Als weitere Ausführungsform wäre auch eine Omegaform denkbar. Die Form der Schulter 30 und auch der Schlaufe 60 kann in vielfältiger Art und Weise verändert werden, so lange gewährleistet ist, dass das Verbindungsmittel 1 vorzugsweise im Bereich der Schulter 30 von einem Werkzeug automatisch aufgenommen und bestückt werden kann. Der Winkel zwischen der Schulter 30 und den elektrischen Leitern 40 in den Kontaktbereichen 51, 52 ist so zu wählen, dass die elektrischen Leiter beim Bestücken in Kontaktöffnungen einer Leiterplatte eindringen können. Bei einer flach auslaufenden Schulter 30 liegt dieser Winkel typischerweise bei 90°.
Die 2 zeigt ein noch nicht gebogenes Verbindungsmittel 1 gemäß 1. Drei elektrische Leiter 40 sind nebeneinander angeordnet und gemeinsam von einer rechteckig zugeschnittenen Isolation 10 umschlossen. Die runden Enden der elektrischen Leiter 40 treten an den kurzen Seiten der rechteckigen Isolation 10 heraus und bilden einen ersten und zweiten Kontaktbereich 51, 52. Zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen 51 und 52 verbreitert sich der ursprünglich runde elektrische Leiter 40 zu einem flachen Bandleiter 41, wobei die Ebene des Bandleiters 41 der Ebene der Isolation 10 folgt. Jeweils zwischen zwei elektrischen Leitern 40 ist in der Isolation 10 eine Ausnehmung 80 vorgesehen. Die Ausnehmung 80 erstreckt sich von einem ersten Kontaktbereich 51 zu einem zweiten Kontaktbereich 52, wobei die Ausnehmung 80 sich nur bis zu einem Randbereich 35 der Isolation 10 erstreckt. Der Randbereich 35 bildet nach dem Biegen des Verbindungsmittels 1 die Schulter 30.
Dieser Aufbau hat den Vorteil, dass durch die abgeflachte Form des elektrischen Leiters 40 sowohl die plastische Verformbarkeit des Leiters 40 verbessert, als auch die Flexibilität der gebildeten Schlaufe 60 erhöht wird. Je nach Anwendungsfall wäre jedoch auch ein durchgängig runder, elektrischer Leiter denkbar sowie auch ein Flachbandleiter, der auch in den Kontaktbereichen 51, 52 flach nach außen geführt wird. Um die Flexibilität des Verbindungsmittels 1 weiter zu erhöhen, ist jeweils zwischen zwei elektrischen Leitern 40 in der Isolation 10 eine Ausnehmung 80 vorgesehen. Durch die Entnahme von Isolationsmaterial in diesen Bereichen wird die Steifheit der Isolation 10 reduziert und so die Flexibilität des Verbindungsmittels 1 erhöht. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass auf einen der Kontaktbereich 51, 52 einwirkende Vibrationsbelastungen gar nicht oder nur in sehr geringem Ausmaß auf den anderen Kontaktbereich übertragen werden. Die Ausnehmungen 80 können in einfacher Weise über einen Stanzvorgang hergestellt werden. Der flache Bereich 41 des elektrischen Leiters 40 wird erzeugt, indem ausgehend von einem runden Draht im Mittelbereich der Draht beispielsweise durch Rollenpressen zusammengedrückt und abgeflacht wird. Die Isolation 10 ist zweilagig ausgeführt. Auf einer ersten Lage werden die elektrischen Leiter 40 nebeneinander angeordnet und mit einer zweiten Lage laminiert. Alternativ können die elektrischen Leiter 40 auch in Kunststoff eingespritzt werden. Als Material für die Isolation 10 kommen eine Vielzahl von elektrisch nicht leitenden Materialien in Frage. Vorzugsweise werden Polymere eingesetzt, wie beispielsweise Polyimid, aber auch kostengünstigere Lösungen aus elektrisch isolierendem Papier sind möglich.
3 zeigt einen prinzipiellen Aufbau eines Werkzeugs 100 für die Aufnahme und Bestückung des Verbindungsmittels 1. Da es sich um ein symmetrisches Werkzeug handelt und für die Schlaufe 60 keine besondere Aufnehmung vorgesehen ist, ist in 3 nur der funktionsrelevante Bereich einer Schulter 30 gezeigt.
Zur Aufnahme der Schulter 30 dient ein L-förmigen Greifer 110. Der kurze Arm des L-förmigen Greifers 110 ist am Ende des Arms stufenförmig verjüngt. Die Verjüngung bildet einen Greiffortsatz 125 auf dem die Schulter 30 aufliegt. Der durch die Verjüngung des Greifers entstandene Absatz dient als Anschlag 130 für die Isolation 10 der Schulter 30. Ein Stempel 140, der oberhalb des Greiffortsatzes 125 angeordnet ist, drückt die Schulter 30 gegen den Greiffortsatz 125.
4 zeigt das Werkzeug 100 ohne dem Stempel 140 in der Aufsicht. Der Greifer 110 ist im Bereich der Greiffortsätze 125 kammartig strukturiert. Die Schulter 30 liegt, auf den kammartigen Greiffortsätzen 125 auf. In den Bereichen, in denen die elektrischen Leiter aus der Isolation 10 des Verbindungsmittels 1 heraustreten, sind Ausnehmungen 120 vorgesehen, die eine Weiterführung der elektrischen Leiter 40 in Richtung Leiterplatte ermöglichen. Die Schulter 30 und somit das Verbindungsmittel 1 wird somit durch Gehäusefortsätze 125 im Bereich der Isolation getragen, während die Kontaktbereiche durch Ausnehmungen 120 frei bleiben.
5 zeigt eine Anordnung gemäß 4, bei der ein Stempel 140 über den gesamten Bereich des Greiffortsatzes 125 die Schulter 30 gegen den Greiffortsatz 125 drückt.
Das Werkzeug 100 ist Teil einer größeren, nicht dargestellten Bestückungsmaschine. Greifer und Stempel sind in einem Werkzeugkopf symmetrisch an zwei Seiten angeordnet. Greifer und Stempel können in ihrer Position verfahren werden und ermöglichen so ein gebogenes und zur Aufnahme vorbereitetes Verbindungsmittel über die Greifer und Greiffortsätze aufzunehmen und über die Stempel 140 zu fixieren. Das Werkzeug 100 führt das Verbindungsmittel 1 zu vorbereiteten Leiterplatten und führt die Kontaktbereiche 51, 52 der elektrischen Leiter 40 in dafür vorgesehene Kontaktöffnungen der Leiterplatten ein. Nach dem Fixieren des Verbindungsmittels 1 öffnet sich der Greifer 110 und das Werkzeug 100 kann wieder ein neues Verbindungsmittel 1 aufnehmen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Formgebung des Verbindungsmittels 1 ist es möglich, dass dieser Bestückungsablauf maschinell und automatisch ablaufen kann.

Claims

Verbindungsmittel (1) zur flexiblen elektrischen Verbindung von Leiterplatten, mit mehreren nebeneinander angeordneten, flexiblen, elektrischen Leitern (40), – die mit einer gemeinsamen Isolation (10) aus einem elektrisch nicht leitenden Material umgeben sind, – wobei jeder Leiter (40) jeweils in einem Endbereich einen ersten und zweiten Kontaktbereich (51, 52) ohne Isolation (10) aufweisen, – dadurch gekennzeichnet, – dass die elektrischen Leiter (40) und die Isolation (10) plastisch verformbar sind und derart geformt sind, – dass jeweils der erste und zweite Kontaktbereich (51, 52) der Leiter (40) zur gleichen Seite ausgerichtet sind, – wobei die elektrischen Leiter (40) und die Isolation (10), angrenzend an den ersten und zweiten Kontaktbereich(51, 52) zu einer Schulter (30) verformt sind, – wobei die Schulter (30) derart geformt ist, dass die elektrischen Leiter (40) und die Isolation (10) von einem Werkzeug (100) aufnehmbar sind und die Kontaktbereiche (50, 51) maschinell mit einer Leiterplatte verbindbar sind.
Verbindungsmittel (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation (10) zwischen jeweils zwei elektrischen Leitern (40) mindestens eine langlochförmige Ausnehmung (80) aufweist, wobei die Ausnehmung (40) maximal bis zu einer Biegezone (35) reicht.
Verbindungsmittel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Schlaufe (60) und die Schultern (30) in Form einer Glockenkurve geformt sind und die Schultern (30) flach in Richtung der Kontaktbereiche (51,52) auslaufen.
Verbindungsmittel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (40) im Bereich der Isolation (10) flach und in den Kontaktbereichen (51, 52) rund ausgeführt sind.
Verbindungsmittel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (40) aus verzinntem Kupfer hergestellt sind.
Verbindungsmittel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (40) und die Isolation (10) zwischen dem ersten und zweiten Kontaktbereich (51, 52) zu einer Schlaufe (60) verformt sind.
Werkzeug (100) zur Montage eines Verbindungsmittels (1) dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Greifer (110) mit einem Greiferfortsatz (125) das Verbindungsmittel (1) unterhalb jeweils einer Schulter (30) greift und die Isolation (10) gegen einen Anschlag (130) des Greifers (110) stößt, – wobei der Greiferfortsatz (125) des Greifer (110) im Bereich der Kontaktbereiche (51, 52) des Verbindungsmittels (1) mit Ausnehmungen (120) versehen ist, – und dass ein Stempel (140) die Schulter (30) von oben gegen den Greiferfortsatz (125) des Greifer (110) drückt.
Werkzeug (100) nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das. Aufgreifen und Bestücken des Verbindungsmittels maschinell und automatisch abläuft.