DE3311688C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf flexible Schaltungsträger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Schaltungsträger ist durch die DE-AS 11 29 194 bekanntgeworden.

Flexible Schaltungsträger besitzen einen grundsätzlichen Aufbau, der eine Kunststoffträgerschicht, ein auf dieser aufgebrachtes Leitermuster oder Schaltungsmuster und eine aus Kunststoff bestehende Deckschicht vorsieht, welche über der Trägerschicht und dem Leitermuster beispiels­ weise durch Klebung angebracht ist. Aufgrund der Flexibili­ tät der Trägerschicht und der Deckschicht werden solche flexiblen Schaltungsträger oft zur Verdrahtung relativ zueinander beweglicher Teile verwendet. Auch können flexible Schaltungsträger dazu dienen, in einer fest ver­ drahteten, eine starre Form besitzenden Schaltung einge­ setzt zu werden.

Solche flexiblen Schaltungsträger haben beträchtliche Nachteile beim Einsatz innerhalb einer starren Anordnung. Ist beispielsweise der Schaltungsträger in eine gewünschte Form innerhalb einer Konstruktion gebracht worden (d. h., in die Form, welche sich aus den örtlichen Gegebenheiten innerhalb einer Anordnung ergibt), so bewirkt das in der flexiblen Trägerschicht und der flexiblen Deckschicht vorhandene Formgedächtnis, daß er sich in dem Bestreben, seine ursprüngliche Form wiederherzustellen, bewegt.

Die resultierende Nichtübereinstimmung mit der sich aus dem Einbau in einem System ergebenden Gestalt führt dazu, daß sich dieses Bauteil hinderlich in den Weg oder den Bereich anderer innerer Teile begibt, so daß es zu einem unerwünschten Kontakt der Leiterbahnen beispielsweise mit den Wänden eines Gerätes oder Behältnisses kommen kann, in welchem es eingebaut oder angeordnet ist.

Die US-PS 34 33 888 offenbart ein dimensionsstabiles, flexibles Laminat für eine gedruckte Schaltung, bestehend aus einem dimensionsstabilen, flexiblen, nicht leitenden Material, aus einer einseitig aufgebrachten, elektrisch leitfähigen Metallfolie und aus einer Kunstharzschicht aus einem flexiblen, thermoplastischen Elastomeren auf der anderen Seite. Dieser Aufbau dient dazu, zerstörend wirkende Schrumpf- oder Dehnungsvorgänge im Schaltungs­ band zu verhindern, also die Flächenabmessungen der Leiterplatte unter Beibehaltung der nötigen Flexibilität konstant zu halten. Es ist nicht gefordert und sogar un­ erwünscht, infolge der Flexibilität erzielbare Krümmungen des Schaltungsträgers beizubehalten. Dazu darf die die Dimensionsstabilität gewährleistende Schicht nicht aus Metall bestehen, da eine solche Schicht ihre Krümmung beibehalten würde.

In der DE-AS 11 29 194 wird die Aufgabe formuliert, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Schaltungsplatten so zu verbinden sind, daß unter anderem deren notwendiges Ab­ biegen vor der Montage, beim Bestücken der starren Platten, zu keiner übermäßigen mechanischen Beanspruchung der Verdrahtung führt.

Diesbezüglich wird dort vorgeschlagen, daß zunächst neben­ einanderliegende Schaltungsplatten gleichzeitig mit den Schaltungsdrähten bestückt und die sich dazwischen be­ findlichen Drähte auf einer biegeelastischen Folie fest­ gelegt werden, und daß dann an den Kanten dieser Folie biegungssteife Kantenwinkel gebildet werden derart, daß beim Zurückbiegen der Schaltungsplatten in eine Ebene die Isolierfolie sich ohne Verbiegung dieser Kantenwinkel durchwölbt. Die angeformten Kantenwinkel können durch Rippen, die sich auf der Isolierfolie senkrecht zu den Kanten über die ganze Fläche oder nur im Bereich der Kanten erstrecken, einen größeren Biegewiderstand erhalten. Die Nachteile dieser Ausführung eines Schaltungsträgers sind darin zu sehen, daß die an den Kanten der Isolier­ folie vorgesehenen biegungssteifen Kantenwinkel ledig­ lich die mechanische Beanspruchung der Leiterbahnen beim Abbiegen der flexiblen Zone auf die Auswölbung der Iso­ lierfolie gleichmäßig zu verteilen vermögen. Damit wird ein Knicken der Schaltdrähte verhindert. Die genannte Aus­ wölbung besteht jedoch nur vor dem Einbau. Im Einbauzu­ stand hingegen hat die Folie allein weiterhin die Tendenz, wieder in die Ebene aufzuklappen. Die Konstruktion ver­ sagt also, wenn bereits bestückte flexible Schaltungs­ träger an sich in ihrer Krümmung beliebig und dauerhaft verformbar auszugestalten und mit dieser Krümmung ver­ sehen auch einzubauen sind.

Diese dauerhafte Verformbarkeit ist aber erforderlich, wenn ein flexibler Schaltungsträger in sehr enge Hohlräume von miniaturisierten Schaltungen eingebaut werden muß.

Seine durch die Form des Einbauraumes bestimmte Krümmung muß dabei dauerhaft beibehalten werden, auch wenn keine angeschlossenen starren Bauteile den flexiblen Bereich abstützen. Für den Fall nämlich, daß die angeschlossenen starren Bauteile eine geringe Beweglichkeit aufweisen müssen oder Erschütterungen erleiden, geht dem flexiblen Bauteil die Abstützung verloren, und bei der dauer­ elastischen Ausgestaltung gemäß DE-AS 11 29 194 ver­ löre es sofort seine Krümmung. Dadurch könnten seine Leiterbahnen in Kontakt mit anderen Bauteilen kommen, und es entstünden Kurzschlüsse, welche die Zerstörung des Systems zur Folge hätten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen flexiblen Schaltungsträger der eingangs genannten Art anzugeben, dem eine dauerhafte, beliebige Krümmung ohne Einwirkung von weiteren spannenden oder klemmenden, ange­ schlossenen starren Bauteilen verliehen werden kann. Die einmal gegebene Krümmungsform des Schaltungsträgers soll also sowohl im eingebauten als auch im ausgebauten Zu­ stand konstant sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Kennzeichen gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen und Weiterbildungen sind in den Unteran­ sprüchen aufgezeigt.

In dem flexiblen Schaltungsträger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sind also gemäß dem hier angegebenen Konstruktionsprinzip plastisch verform­ bare, als "Formfixierungselemente" bezeichnete Bauteile vorgesehen, welche, in die für den Einbau erforderliche Form gebracht, diese und somit die gewünschte Form des sie umgebenden Schaltungsträgers beibehalten. Dabei müssen die Formfixierungselemente in oder an dem Schaltungs­ träger in dessen Längsrichtung verlaufend angebracht sein.

Der tragende Gedanke der Anmeldung, plastisch verform­ bare Formfixierungselemente in Längsrichtung des Schaltungs­ trägers anzubringen, ermöglicht ein Festhalten des flexiblen Schaltungsträgers in einer beim Einbau will­ kürlich hergestellten Form, wie sie z. B. vom Einbauraum vorgeschrieben ist.

Gemäß einer vorteilhaften Variante dieser Erfindung sind die Formfixierungselemente zwischen der Träger- und der Deckschicht des flexiblen Schaltungsträgers angeordnet, wodurch sie in keinen direkten, unerwünschten Kontakt mit den Wandungen des Einbauraumes kommen können.

Alternativ hierzu können längs der Außenränder der Träger- und der Deckschicht Formfixierungselemente enthaltende Randleisten mittels Klebstoff befestigt sein. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt in der Möglichkeit, Form­ fixierungselemente vorzusehen, ohne daß eine ent­ sprechende Vergrößerung der Dicke des Schaltungs­ trägers notwendig ist.

Sehr vorteilhaft ist ebenso eine analoge Ausführung, wobei jedoch eine Zwischen-Deck­ schicht, die zwischen Träger- und Deckschicht verklebt ist, in Längsrichtung sich erstreckende Kanäle aufweist, welche die Formfixierungselemente aufnehmen. Diese Aus­ gestaltung ist dann zweckmäßig, wenn es auf die Dicke des Schaltungsträgers nicht zu sehr ankommt, sondern lediglich eine dauerhafte Verformbarkeit gewährleistet sein muß.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der obigen Varianten bestehen darin, daß die Formfixierungselemente als im Querschnitt kreisförmige oder rechteckige Stäbe ausgebildet und daß sie aus Metall oder plastisch formbarem Kunststoff, bei­ spielsweise Kunstharz, bestehen können. Der Stabform ist dann der Vorzug zu geben, wenn im Interesse einer besseren Formstabilität in einer Festverdrahtung eine geringere Federungseigenschaft des flexiblen Bauteils gewünscht wird.

Die Erfindung wird nun anhand von beispielhaften Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen flexiblen Schal­ tungsträger mit gedruckter Schaltung der vor­ liegend angegebenen Art,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des flexiblen Schaltungsträgers nach Fig. 1 schräg von oben,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen flexiblen Schal­ tungsträger ähnlich Fig. 1 gemäß einer anderen Ausführungsform und

Fig. 4 einen Querschnitt einer nochmals anderen Aus­ führungsform eines flexiblen Schaltungsträgers der hier vorgeschlagenen Art.

Die Fig. 1 und 2 seien gemeinsam betrachtet. Ein flexibler Schaltungsträger mit einer gedruckten Schaltung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 besitzt eine Basis- oder Träger­ schicht 6, eine Reihe von Leitern 7, welche ein Schaltungs­ muster auf der Trägerschicht bilden, und eine Deckschicht oder einen Abdeckfilm 8, der mittels eines Klebstoffs 9 auf der Trägerschicht 6 festgeklebt ist.

Zwischen den Randbereichen der Basisschicht 6 und der Deckschicht 8 sind sich in Längsrichtung erstreckend zwei Formfixierungselemente 10 vorgesehen. Diese Form­ fixierungselemente 10 bestehen aus Metall oder Kunstharz und haben die Gestalt von Stäben mit kreisförmigem Querschnitt. Sind die Formfixierungselemente 10 etwa ge­ mäß Fig. 1 aus Metall oder leitfähigem Material ge­ fertigt, so wirkt der umgebende Klebstoff 9 auch als Isolationsmaterial für die Formfixierungselemente 10.

Der flexible Schaltungsträger mit dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Aufbau eignet sich besonders zur Ver­ wendung als Festverdrahtungsteil aufgrund der plastischen Verformbarkeit der Formfixierungselemente 10, welche an bzw. in dem Schaltungsträger vorgesehen sind. Wenn bei­ spielsweise ein flexibler Schaltungsträger der hier an­ gegebenen Art in einer Formgebung entsprechend einem "S" eingebaut wird und diese Form unveränderlich bleiben soll, so muß man lediglich den Schaltungsträger ent­ sprechend den örtlichen Verhältnissen am Einbauort vor dem Einbau in die gewünschte Form biegen, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist. Die hergestellte Form bleibt danach aufgrund der plastischen Verformbarkeit der Form­ fixierungselemente 10 erhalten, wodurch sowohl der Einbau wegen des nicht vorhandenen störenden Rückfederns als auch die Formkonstanz im eingebauten Zustand als Vorteile bestehen.

Eine andere Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. Diese enthält eine Trägerschicht 12, eine Reihe von dar­ auf angeordneten Leitern 13, die ein Schaltungsmuster auf der Trägerschicht bilden, sowie eine Deckschicht oder einen Deckfilm 15, der mittels Klebstoff 14 an der Trägerschicht 12 festgeklebt ist. Formfixierungsele­ mente 16 ähnlicher Art, wie sie im Zusammenhang mit der Konstruktion nach Fig. 1 erwähnt wurden, sind in Rand­ leisten 18 untergebracht und gehalten, wobei die Rand­ leisten in Längsrichtung längs der jeweiligen Ränder des Schaltungsträgers an diesem mittels Klebstoff 17 festgeklebt sind. Die Randleisten 18 sind aus einem isolierenden Kunstharz hergestellt, während der Kleb­ stoff von einem gebräuchlichen Polymer-Klebstoffmaterial gebildet sein kann.

Der flexible Schaltungsträger nach Fig. 3 hat einen Vorteil gegenüber der zuvor beschriebenen Ausführungsform nach Fig. 1, darin bestehend, daß die Formfixierungsele­ mente 16 innerhalb der gesonderten Randleisten 18 jeweils an den Seiten des Schaltungsträgers befestigt sind, an­ statt in dem Hauptkörper des Schaltungsträgers einge­ bettet zu sein. Die Dicke des Schaltungsträgers muß daher nicht vergrößert werden, um die Formfixierungselemente im Inneren des Schaltungsträgers unterbringen zu können.

Eine andere Abwandlung des vorliegend angegebenen Schal­ tungsträgers ist in Fig. 4 gezeigt. Eine Basisschicht oder Trägerschicht ist mit 20 bezeichnet und trägt eine Reihe von Leitern 21, welche ein Schaltungsmuster auf der Trägerschicht bilden.

Weiter ist eine Zwischen-Deckschicht 23 vorgesehen, welche mittels Klebstoff 22 an der Trägerschicht 20 be­ festigt ist. Zwei im Querschnitt rechteckige Stäbe als Formfixierungselemente 24 sind mit Klebstoff 25 fixiert und in Längsrichtung verlaufend in Oberflächenkanälen 23 A parallel zum jeweiligen Rand der Zwischen-Deckschicht 23 untergebracht. Schließlich ist eine äußere Deckschicht 26 vorgesehen, die mittels Klebstoff 27 auf die Zwischen- Deckschicht 23 aufgeklebt ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 könnte, was jedoch in der Zeichnung nicht gezeigt ist, die Anordnung auch so getroffen sein, daß im Querschnitt rechteckige stabförmige Formfixierungsele­ mente in der Trägerschicht 20 angeordnet sind.

Die im Querschnitt rechteckigen stabförmigen Formfixie­ rungselemente 23 der Ausführungsform nach Fig. 4 führen zu einem geringeren Grad an Flexibilität und Federungs­ verhalten nach plastischer Deformierung, als dies bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Fall ist, bei denen stabförmige Formfixierungselemente mit Kreis­ querschnitt verwendet wurden. Geringere Federungseigen­ schaften wiederum führen zu einer besseren Formstabilität nach Einbau eines flexiblen Schaltungsträgers in einer Festverdrahtung.

Den jeweiligen Anwendungsfällen angepaßt können in viel­ fältiger Weise weitere Abwandlungen des hier vorge­ schlagenen Schaltungsträgers vorgesehen sein. Beispiels­ weise kann die Lage der Formfixierungselemente ebenso wie ihre Querschnittsgestalt geändert werden.

So können Formfixierungselemente in Gestalt von Stäben, Röhren, Platten und dgl. verwendet werden.

Es ist weiter zu bemerken, daß zwar Schaltungsträger der vorliegend angegebenen Art in erster Linie in einer starren Schaltungsanordnung oder Verdrahtung eingesetzt werden, doch können sie je nach Art und Eigenschaft der Formfixierungselemente auch genügend Federungseigenschaft und Flexibilität behalten, um in einer beweglichen Ver­ drahtung eingesetzt werden zu können. Es wird also eine plastische Verformbarkeit geschaffen, und gleichzeitig wird die Flexibilität herkömmlicher flexibler Schaltungs­ träger beibehalten. Das Anwendungsgebiet der flexiblen Schaltungsträger liegt somit in Systemen mit starrer und auch in solchen mit beweglicher Verdrahtung.

• Bezugszeichenliste  6 Basis- oder Trägerschicht
   7 elektrische Leiter
   8 Abdeckfilm
   9 Klebstoff
  10 Formfixierungselement
  12 Trägerschicht
  13 elektrische Leiterbahnen
  14 Klebstoff
  15 Deckschicht oder Deckfilm
  16 Formfixierungselement
  17 Klebstoff
  18 Randleisten
  20 Trägerschicht
  21 elektrische Leiterbahnen
  22 Klebstoff
  23 Zwischen-Deckschicht
  23 A Oberflächenkanäle
  24 Formfixierungselement
  25 Klebstoff
  26 äußere Deckschicht
  27 Klebstoff

Claims (7)

1. Flexibler Schaltungsträger mit einer Trägerschicht, auf der sich elektrische Leiter zur Bildung einer Schaltung oder eines Schaltungsteils befinden, mit einer Deckschicht, die mittels Klebstoff die elektrischen Leiter überdeckend an der Trägerschicht festgeklebt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in oder an dem Schaltungsträger in dessen Längsrichtung ver­ laufende Formfixierungselemente (10, 16, 24) angebracht sind, die plastisch verformbar sind, so daß der Schal­ tungsträger in einer gewünschten Form fixierbar ist.

2. Flexibler Schaltungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfixierungselemente (10) zwischen der Trägerschicht (6) und der Deckschicht (8) angeordnet sind.

3. Flexibler Schaltungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Außenränder der Träger­ schicht (12) und der Deckschicht (15) sich erstrecken­ de Randleisten (18), welche die Formfixierungselemente (16) enthalten, mittels Klebstoff (17) befestigt sind.

4. Flexibler Schaltungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Trägerschicht (20) und der Deckschicht (26) eine Zwischen-Deckschicht (23) angeordnet ist, welche mittels Klebstoff mit den an­ grenzenden Schichten verbunden ist und in Längsrichtung sich erstreckende Kanäle (23 A) aufweist, in denen die Formfixierungselemente (24) untergebracht sind.

5. Flexibler Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfixierungs­ elemente (10 bzw. 16) die Gestalt von Stäben mit Kreis­ querschnitt haben.

6. Flexibler Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfixierungs­ elemente (24) die Gestalt von im Querschnitt recht­ eckigen Stäben haben.

7. Flexibler Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfixierungs­ elemente (24) aus plastisch verformbaren Metalldrähten oder Kunststoffdrähten gebildet sind.