DE3231380A1

DE3231380A1 - Schaltkreis-anschlusseinheit und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3231380A1
Application number: DE19823231380
Authority: DE
Inventors: Thor F. 60187 Wheaton Ill. Olson; Stephen A. Sampson
Original assignee: Molex LLC
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 1981-09-18
Filing date: 1982-08-24
Publication date: 1983-04-07
Also published as: FR2513444A1; JPS5925346B2; JPS58161277A; GB2107135A; CA1181530A; FR2513444B1; DE3231380C2; GB2107135B

Description

Beschreibun g

Die Erfindung betrifft eine Schaltkreis-Anschlußeinheit mit mindestens einem Anschlußstift zum Anschluß einer flachen, flexiblen, mit Leiterbahnen bzw. elektrisch leitenden Bereichen versehenen Platine o. dgl., bei der der Anschlußstift durch eine der Leiterbahnen hindurchführbar ist und in elektrischem Kontakt mit der Leiterbahn steht.

Wegen ihrer niedrigen Kosten haben flache, flexible Schaltkreise o. dgl., bei denen durch Beschichtung o. dgl. eines flexiblen Kunststoffilmes ein Muster leitender Bereiche erzeugt wurde, eine weite Verbreitung gefunden. Derartige flexible Träger leitender Bereiche sind nachstehend kurz als Platine bezeichnet. Die flachen, flexiblen Platinen bringen viele Vorteile mit sich; es treten jedoch aufgrund ihrer Flexibilität Schwierigkeiten beim elektrischen Anschließen solcher Platinen auf.

Es ist bekannt, flache, flexible Platinen auf zweierlei Weise anzuschließen. Bei der ersten Methode, bekannt als 'Isolationsverdrängungsmethode¹, wird ein spitzer Abschnitt eines Anschlußelements durch die Platine gedrückt und anschließend entweder umgebogen bzw. gequetscht oder gegen die Platine gestaucht. Bei der anderen Methode werden in vorgefertigte Löcher der Platine Anschlußstifte o. dgl. eingesteckt. Die 'Isolationsverdrängungsmethode¹ ist weniger optimal, da unvollkommen verdrängte Isolierung zwischen Leiterbahn der Platine und Anschlußelement verbleiben kann, wodurch der elektrische Kontakt gestört werden kann. Außerdem ist es aufgrund der Flexibilität der Platine schwie-

rig, den spitzen Abschnitt des Anschlußelementes umzubiegen oder ihn zu stauchen. Die Methode mit den vorgefertigten Löchern in der Platine ist unvorteilhaft, da sich die Kosten der Vorfertigung der Löcher zu den Kosten der Platinenherstellung addieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltkreis-Anschlußeinheit der eingangs genannten Art sowie deren Herstellungsverfahren vorzuschlagen, wodurch eine flache, flexible Platine effizient und kostengünstig an einen Anschlußstift angeschlossen werden kann und die früheren Nachteile vermieden werden.

Bei einer Schaltkreis-Anschlußeinheit der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei relativ steife, nichtleitende, mit jeweils mindestens einer Aufnahmeöffnung versehene Plättchen in zueinander gegenüberliegender Lage auf entgegengesetzten Seiten der Platine angeordnet sind, daß die Aufnahmeöffnung des einen Plättchens mit der Aufnahmeöffnung des anderen Plättchens ausgerichtet ist und die Aufnahmeöffnungen an der Leiterbahn anliegen, und daß der von den Plättchen gehaltene Leiterstift die Leiterbahn durchdringt und aus mindestens einem der Plättchen herausragt.

Zum Herstellen einer derartigen Schaltkreis-Anschlußeinheit wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwei relativ steife, mit jeweils mindestens einer Aufnahm«;-öffnung versehene Plättchen in zueinander gegenüberliegender Lage auf entgegengesetzten Seiten der flexiblen Platine angeordnet werden, daß dann jede Aufnahmeöffnung des einen Plättchens mit einer Leiterbahn und mit einer Auf

nahmeöffnung des anderen Plättchens.fluchtend ausgerichtet wird, daß daraufhin mindestens ein Anschlußstift durch die miteinander fluchtenden Aufnahmeöffnungen und durch die Leiterbahn gepreßt und dabei ein Durchbruch in der Leiterbahn geschaffen wird, daß jeder Anschlußstift in einer Aufnahmeöffnung festgehalten und ein elektrischer Kontakt zwischen Anschlußstift und Leiterbahn hergestellt wird, und daß der Preßvorgang beendet wird, wenn der Anschlußstift aus mindestens einem der Plättchen herausragt.

Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine partielle, perspektivische Ansicht einer Schaltkreis-Anschlußeinheit;

Fig. 2 eine Explosionsansicht der Schaltkreis-Anschlußeinheit gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 3-3 gemäß Fig. 1; und

Fig. 4A

bis 4C fragmentarische Aufrisse des Herstellungsverfahrens einer Schaltkreis-Anschlußeinheit gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Schaltkreis-Anschlußeinheit. Die Anschlußeinheit besteht aus zwei sich gegenüberstehenden, relativ steifen, elektrisch nichtleitenden Plättchen 12, mehreren Leiter- oder Anschlußstiften 14 und einer flachen, flexiblen Platine 16, die eine Vielzahl von Leiterbahnen 18 bzw. leitenden Bereichen trägt. Die Plättchen 12 sind einander gegenüberliegend auf den entgegengesetzten Seiten der Platine 16 angeordnet. Die Anschlußstifte 14 erstrecken sich durch die Plättchen

12 und die Platine 16, um die gesamte Anschlußeinheit 10 sicher und stabil zusammenzufassen.

Jedes Plättchen 12 besteht aus nichtleitendem Material, z. B. Kunststoff o. dgl., vorzugsweise mit ausreichender Dicke, um eine größere Steifigkeit als die der Platine 16 zu bekommen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Plättchen 12 ausreichend starr, um manueller Biegebeanspruchung zu widerstehen. Der hier verwendete Ausdruck "relativ steife Plättchen" bedeutet lediglich, daß die Plättchen weniger flexibel sind als die flexible Platine 16. Hierdurch erlangt die gesamte Anschlußeinheit eine größere Stabilität. Die Plättchen 12 sind einander identisch, zweckmäßigerweise von rechteckiger Form und weisen an gegenüberliegenden Enden zwei Ausrichtbohrungen 20 auf sowie für die Anschlußstifte 14 mehrere Aufnahmeöffnungen 22, die in einer Linie zwischen den Ausrichtbohrungen 20 angeordnet sind. Die Platine 16 ist ebenfalls mit zwei Ausrichtbohrungen 20a versehen, die sich beiderseits der beabsichtigten Anschlußstelle befinden und den Ausrichtbohrungen 20 der Plättchen 12 in Größe und Abstand ähneln. Jedes Plättchen 12 ist z. B. aus Polypropylen in Form eines rechteckigen Blockes gegossen und hat näherungsweise eine Länge von 2,5 cm, eine Breite von 0,6 cm und eine Dicke von 0,3 cm. Die Ausrichtbohrungen 2 0 und Aufnahmeöffnungen 22 werden beim Gußvorgang geformt. Die Ausbildung der Aufnahmeöffnungen 22 entspricht dem Querschnittsformat der Anschlußstifte In dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Anschlußstifte 14 quadratischen Querschnitt, so daß die Aufnahmeöffnungen 22 ebenfalls quadratisch sind.

Wie in Fig. 3 gezeigt, befindet sich das eine Ende 24 jedes Anschlußstiftes 14 in gleicher Ebene mit der

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äußeren Fläche 26 des oberen Plättchens 12a, während das andere Ende 28 jedes Anschlußstiftes 14 über die äußere Fläche 26 des anderen Plättchens 12b hinausragt. Das Maß des herausragenden Endes 28 wird von der jeweiligen spezifischen Verwendung bestimmt. Hierbei ist es lediglich notwendig, daß das herausragende Ende ausreichend bemessen ist, um eine Verbindung des Anschlußstiftes 14 mit einer nicht dargestellten, passenden Buchse konventioneller Art zu ermöglichen.

Bei einer üblichen Platine 16 sind die auf einer Oberfläche eines Trägerfilms 30 angeordneten Leiterbahnen 18 mit einem dünnen Isolierfilm 32, ζ. Β. Mylar ο. dgl. abgedeckt. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Bereich, der die Anschlußstelle einer Leiterbahn 18 für einen Anschlußstift 14 unmittelbar umgibt, von dem Isolierfilm 32 freigehalten, wodurch die in Fig. 3 erkennbare Lücke 34 entsteht.

Vorzugsweise sind die Aufnahmeöffnungen 22 für die Anschlußstifte ausreichend klein bemessen, damit in ihnen die Anschlußstifte 14 durch Reibung gehalten werden. Dieses kann durch eine sehr kleine Toleranz zwischen dem Innenmaß der Aufnahmeöffnung 22 und dem Außenmaß der Anschlußstifte 14 erreicht werden, so daß beim Einsetzen ausreichende Reibung erzeugt wird, um die Anschlußstifte 14 in den Aufnahmeöffnungen 22 festzuhalten. Alternativ können die Plättchen 12 auch aus einem nachgiebigen Material, z. B. Hartgummi, sowie nachgiebigen Kunststoff o. dgl. hergestellt werden; hierdurch werden die Anschlußstifte 14 von den Plättchen 12 elastisch festgehalten, wenn sie beim Einpressen das Plättchenmaterial nach außen auftreiben.

-1Or

Bei dem in den Fig. 2 und 4A bis C gezeigten Verfahren zur Herstellung der Schaltkreis-Anschlußeinheit 10 werden die Plättchen 12a und 12b auf den gegenüberliegenden Seiten der flachen, flexiblen Platine 16 positioniert. Die Aufnahmeöffnungen 22 des einen Plättchens 12 werden mit denen des anderen Plättchens 12 ausgerichtet, von denen jede an eine vorgesehene Anschlußstelle der Leiterbahn 18 angrenzt und vorzugsweise anliegt. Die Ausrichtbohrungen 20 jedes Plättchens 12 und die Ausrichtbohrungen 20a der Platine 16 werden ebenfalls zueinander ausgerichtet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Anschlußstifte 14 in das Plättchen 12a vorgesteckt (Fig. 2), so daß die Anschlußstifte 14 anfänglich aus der äußeren Fläche 26 herausragen und von der Platine 16 wegweisen.

Wie in Fig. 4A gezeigt, wird bei einem bevorzugten Verfahren zum gegenseitigen Ausrichten der Aufnahmelöcher 22 und zum Ausrichten in die gewünschte Anschlußposition eine Platte 36 mit zwei aufwärtsragenden, beabstandeten Bolzen 38 verwendet. Da der Abstand zwischen den Bolzen 38 mit dem der Ausrichtbohrungen 20 übereinstimmt, können die abgerundeten, freien Enden 40 jedes Bolzens 38 durch die Ausrichtbohrungen 20 des Plättchens 12b und die Ausrichtbohrungen 20a der flachen, flexiblen Platine 16 geschoben werden. Hierdurch werden die Aufnahmeöffnungen des Plättchens 12b akkurat mit der gewünschten Anschlußstelle mit der Platine 16 ausgerichtet. Das andere Plättchen 12a wird dann auf der Platte 36 so positioniert, daß die Bolzen 38 ebenfalls aus den Ausrichtbohrungen 20 herausragen.

In dem Ausführungsbeispiel, bei dem die Anschlußstifte 14 in das Plättchen 12a vorgesteckt sind, wird das Plättchen 12a über der Platine 16 so positioniert, daß die Anschlußstifte 14 von der Platine 16 nach außen fortweisen. Wenn gewünscht, werden die Anschlußstifte 14 nicht in das Plättchen 12a vorgesteckt, sondern in einem Arbeitsgang nach dem Ausrichten der Plättchen 12 maschinell in die Plättchen 12 eingeführt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein bestücktes Plättchen verwendet. Ein Stempel 44 befindet sich anfänglich über den freien Enden 24 der Anschlußstifte 14, die noch aufwärtsgerichtet von dem oberen Plättchen 12a fortweisen. Der Stempel 44 drückt nun in Richtung der Schaltkreis-Anschlußeinheit 10 - wie in Fig. 4b dargestellt - und bewirkt, daß die Anschlußstifte 14 durch die Leiterfolie bzw. Platine 16 gedrückt werden, wobei Durchbrüche an den gewünschten Stellen in den Leiterbahnen 18 geformt werden, sobald die Anschlußstifte 14 durch die Platine 16 treten und von dem Plättchen 12b aufgenommen werden. Die Abwärtsbewegung des Stempels 44 wird fortgesetzt, bis sich die in die Aufnahmeöffnungen 22 eingepreßten Anschlußstifte 14 in der in Fig. 4B gezeigten Position befinden, in der die Enden 24 der Anschlußstifte 14 mit der oberen Fläche des Plättchens 12a abschließen und die Enden 28 nach unten aus der äußeren Fläche 26 des Plättchens 12b herausragen, öffnungen 46 in der Platte 36 nehmen die Enden 28 der Anschlußstifte 14 auf, wenn sie durch das untere Plättchen 12b gepreßt werden. Vorzugsweise sind die öffnungen 46 größer als die Aufnahmeöffnungen 22, so daß die Anschlußstifte 14 frei durch die öffnungen 46 geschoben werden können. Die

Öffnungen 46 geben lediglich einen Freiraum für die Bewegung der Anschlußstifte 14. ·

Der Stempel 44 wird danach zurückgezogen (Fig. 4C), worauf die komplette Schaltkreis-Anschlußeinheit 10 von der Platte 36 abgehoben werden kann. Die entstandene Schaltkreis-Anschlußeinheit 10 weist ausreichende Festigkeit auf und kann leicht mit einer nicht gezeigten, konventionellen Buchse verbunden werden. Hierdurch entsteht trotz der flexiblen Natur der Platine 16 eine stabile mechanische Basis, mit der eine Verbindung zu anderen Komponenten herstellbar ist. Es können bei Erfordernis mehrere Schaltkreis-Anschlußeinheiten 10 auf gleiche Art und Weise für eine Platine 16 hergestellt werden.

Claims

EISENFÜHR & SPSiSER „_Q1Q

Patentanwälte · European Patent Atiorneys yiZ j I O ö U

Unser Zeichen: M 640
Anmelder/Inh.: Molex

Aktenzeichen: Neuanmeldung Patentanwälte

Dipl.-Ing. Günther Eisenführ Dipl.-Ing. Dieter K. Speiser Dr.-Ing. Werner W. Rabus Datum: 23. August 1982 Dipl.-Ing. DetlefNinnemann

MOLEX INCORPORATED (e. Ges. n. d. Gesetzen d. St. Delaware) 2222 Wellington Court, Lisle, Illinois 60532 (USA)

Schaltkreis-Anschlußeinheit und Verfahren zu ihrer Herstellung

Ansprüche

1 .) Schaltkreis-Anschlußeinheit mit mindestens einem Anschlußstift zum Anschluß einer flachen, flexiblen, mit Leiterbahnen bzw. elektrisch leitenden Bereichen versehenen Platine o. dgl., bei der der Anschlußstift durch eine der Leiterbahnen hindurchführbar ist und in elektrischem Kontakt mit der Leiterbahn steht,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei relativ steife, nicht leitende, mit jeweils mindestens einer Aufnahmeöffnung (22) versehene Plättchen (12a, 12b) in zueinander gegenüberliegender Lage auf entgegenge-

DKS/RG/iz
Martinistraße 24 · 0-2800BrCmCnI · Telefon (0421) 32 80 37 ■ Tclccopicrcr · Telex 02 44 020 fcpat d

setzten Seiten der Platine (16) angeordnet sind, daß die AufnahmeÖffnung (22) des einen Plättchens (12a) mit der Aufnahmeöffnung (22) des anderen Plättchens (12b) ausgerichtet ist und die Aufnahmeöffnungen (22) an der Leiterbahn (18) anliegen, und daß der von den Plättchen (12a, 12b) gehaltene Leiterstift (14) die Leiterbahn (18) durchdringt und aus mindestens einem der Plättchen (12a, 12b) herausragt.
2. Schaltkreis-Anschlußeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Plättchen (12a, 12b) und in der Platine (16) zwei Ausrichtbohrungen (20, 20A) mit gleichem Abstand voneinander vorgesehen sind, um das Ausrichten der Plättchen (12a, 12b) mit der Platine (16) zu erleichtern.
3. Schaltkreis-Anschlußeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plättchen (12a, 12b) die Platine (16) in Sandwich-Bauweise umfassen, daß die Plättchen (12a, 12b) nur aufgrund des sie durchdringenden Anschlußstiftes (14) an der Platine (16) gehalten sind, und daß der Anschlußstift (14) kraftschlüssig in seiner Aufnahmeöffnung (22) gehalten
4. Schaltkreis-Anschlußeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Bereich der Leiterbahnen mit einem schützenden Isolierfilm überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein an den Anschlußpunkt grenzender Bereich der Leiterbahn (18) von dem Isolierfilm (32) freigehalten ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Schaltkreis-Anschlußeinheit gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei relativ steife, mit jeweils mindestens einer Aufnahmeöffnung (22) versehene Plättchen (12a, 12b) in zueinander gegenüberliegender Lage auf entgegengesetzten Seiten der flexiblen Platine (16) angeordnet werden, daß dann jede Aufnahmeöffnung (22) des einen Plättchens (12a) mit einer Leiterbahn (18) und mit einer Aufnahmeöffnung

(22) des anderen Plättchens (12b) fluchtend ausgerichtet wird, daß daraufhin mindestens ein Anschlußstift (14) durch die miteinander fluchtenden Aufnahmeöffnungen (22) und durch die Leiterbahn (18) gepreßt und dabei ein Durchbruch in der Leiterbahn (18) geschaffen wird, daß jeder Anschlußstift (14) in einer Aufnahmeöffnung (22) festgehalten und ein elektrischer Kontakt zwischen Anschlußstift (14) und Leiterbahn

(18) hergestellt wird, und daß der Preßvorgang beendet wird, wenn der Anschlußstift (14) aus mindestens einem der Plättchen (12a, 12b) herausragt.
6. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstift (14) vor dem gegenseitigen Ausrichten der Aufnahmeöffnungen (22) mit einer Leiterbahn (18) zu einem Teil in eine Aufnahmeöffnung (22) eines der Plättchen (12a, 12b) eingesteckt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei ausgerichtete Bolzen (38) durch zwei gleich beabstandete Ausrichtbohrungen (20) jedes Plättchens (12a, 12b) und durch zwei ebenfalls gleich beabstandete Ausrichtbohrungen (20A) der

Platine (16) gesteckt werden, um diese Teile zueinander auszurichten.
8. Verfahren nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstift (14) soweit durch die Plättchen (12a, 12b) gepreßt wird, bis das eine Ende (24) des Anschlußstiftes (14) mit der äußeren Fläche (26) eines der Plättchen (12) abschließt und das andere Ende (28) des Anschlußstiftes (14) aus der äußeren Fläche (26) des anderen Plättchens (12) herausragt.
9. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnungen (22) der Plättchen (12a, 12b) vorgefertigt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (18) mit einem Isolierfilm (32) abgedeckt wird, und daß ein Bereich um den vorgesehenen Anschlußpunkt von dem Isolierfilm (32) freigehalten wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstift (14) durch die Plättchen (12a, 12b) hindurchgepreßt und dann kraftschlüssig von den Plättchen (12a, 12b) gehalten wird.