DE69922080T2

DE69922080T2 - Flexibele Schaltung

Info

Publication number: DE69922080T2
Application number: DE69922080T
Authority: DE
Inventors: Joseph D. Auburn Cole; Amy T. Dacula Deslyper; Jose A. Suwanee Mendez; Stephen N. Loganville Carr; Thomas H. Atlanta Mata
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2019-04-07
Also published as: EP0952760A1; DE69922080D1; US6153834A; EP0952760B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf flexible gedruckte Schaltungen und im Besonderen auf das Gebiet von flexiblen gedruckten Schaltungen für Batteriezellen.
Hintergrund der Erfindung
Fast vierzig Millionen Amerikaner verwenden zur Zeit ein Zellulartelefon und weitere sieben Millionen neue Teilnehmer werden im kommenden Jahr erwartet. Der Absatz von Zellulartelefonen hat stärker zugenommen als der von Faxgeräten, Abonnements für Kabelfernsehen und der Absatz von Videorekordern. Zellulartelefone sind zu einem festen Bestandteil des Geschäftslebens und der Freizeitlandschaft geworden. Inzwischen erwarten und fordern die Kunden eine ständig zunehmende Verlässlichkeit und Portabilität der Te lefone. Inzwischen fordern sie außerdem konstante Verringerungen der Kosten der Telefone.
Ein kritischer Aspekt der Verlässlichkeit des Zellulartelefons ist die Verlässlichkeit seiner Stromquelle, der Batterie. Die Batterie kann das einzig wichtigste Merkmal in einem Zellulartelefon, oder was das betrifft, einer Zweiwegfunkvorrichtung sein. Verbraucherumfragen haben gezeigt, dass die Sprechzeit das Merkmal ist, das durch Anwender von Zellulartelefonen und Zweiwegfunkvorrichtungen über alles andere bewertet wird. Es besteht daher ein Bedarf an einer Batterie für ein Zellulartelefon oder eine Zweiwegfunkvorrichtung mit verbesserter Lebensdauer und Verlässlichkeit.
Die US-A-5 602 675 offenbart eine flexible Schaltung, die eine Lasche mit zwei Biegeachsen umfasst, die senkrecht angeordnet sind. Die flexible Schaltung wird um ein bewegliches Verlängerungsanschlussstück in einer Bildunschärfevermeidungsvorrichtung herum gebogen.
Die Europäische Patentanmeldung Nr. EP-A-0571236 offenbart eine flexible Schweißplatine für einen Batteriepack.
Die Zusammenfassung des japanischen Patents Nr. JP 08037346 offenbart Schaltungen, die auf einer flexiblen Verdrahtungsplatte befestigt sind, wobei sich die Platte biegt.
Die Zusammenfassung des japanischen Patents Nr. JP 06037411 offenbart eine Batterie, die mit einer flexiblen Leiterplatine verbunden ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Anordnung zur Verfügung, die eine Batterie und eine flexible Schaltung umfasst, wie in Anspruch 1 beansprucht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer flexiblen Leiterplatine für eine Batteriezelle der vorliegenden Erfindung. Die flexible Schaltung ist flach in der xy-Ebene liegend gezeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer typischen Batteriezelle, die eine typische Metalllasche aufweist, die sich aus der Seite der Zelle heraus erstreckt. Die Batteriezelle ist entlang den xyz-Koordinatenachsen gezeigt.
3 ist eine Ansicht von zwei Elektroden, die kurz davor sind, eine Lasche der flexiblen Schaltung mit einer Batteriezellenlasche parallel zu verschweißen, mit einer Münze unterhalb der Laschen, zwischen den Laschen und den Batteriezellen.
4 zeigt zwei Elektroden, die kurz davor sind, eine Lasche der flexiblen Schaltung mit einer Batteriezellenlasche Punkt beziehungsweise Druck oder in Reihe zu schweißen.
5 zeigt die flexible Leiterplatine der vorliegenden Erfindung, so wie sie auf der Batteriezelle in einer Reihe mit den Laschen der Batteriezelle angeordnet werden würde.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Diese Ausführungsform verwendet eine flexible Schaltung, deren Laschen zwei senkrecht angeordnete Biegeachsen aufweisen. Wenn die flexible Schaltung im dreidimensionalen Raum flach in einer Ebene liegt, die parallel zu der xy-Ebene angeordnet ist, weisen die Laschen der flexiblen Schaltung eine Biegeachse, die parallel zu der y-Achse verläuft, und eine andere Biegeachse, die parallel zu der x-Achse verläuft. Dies gestattet es, dass die flexible Schaltung auf einer typischen rechteckigen oder flachen Batteriezelle angeordnet werden kann und dass die Laschen der flexiblen Schaltung nach mit den Laschen an den Seiten der Batteriezelle ausgerichtet werden können, wobei die Laschen dann in Reihe oder punktgeschweißt werden können.
Nachdem die Verwendung von Zellulartelefonen allgegenwärtig geworden ist, fordern Anwender von Zellulartelefonen inzwischen immer längere Sprechzeiten und eine stets zunehmende Zahl von Merkmalen, wie z. B. Faxmöglichkeiten und Paging. Alle diese Merkmale benötigen Strom. Dieser Strom wird heute typischerweise durch hochentwickelte chemische Vorrichtungen, wie z. B. Lithiumionenbatterien, zur Verfügung gestellt, die Schaltungseinrichtungen zum sicheren und effektiven Laden und Entladen erfordern. Das Mittel zum Befestigen der Schaltungseinrichtung, typischerweise flexible Leiterplatinen, an der Batteriezelle bestand in einem Anschweißen der Lasche der flexiblen Schaltung an die Lasche der Batteriezelle.
2 zeigt eine typische rechteckige Batteriezelle (30) im xyz-Raum. An der Seite (50) der Batteriezelle (30) ist eine flache Metalllasche (40) befestigt. 3 zeigt ein typisches Parallelschweißverfahren. Die Lasche (20) der flexiblen Schaltung liegt oberhalb der Batteriezellenlasche (40), und unter diesen Laschen wird eine Münze (70) angeordnet. Unter dem Vorstehenden liegt eine Batteriezelle (30). Die parallelen Elektroden (60) drücken die zwei Laschen herunter, bis sie sich berühren und die Münzen (70) elektrisch kontaktieren. Die Elektroden (60) der Schweißvorrichtung (nicht gezeigt) werden dann aktiviert und Strom fließt, hoffentlich, durch eine Elektrode, durch die Lasche (20) der flexiblen Schaltung, durch die Lasche (40) der Batteriezelle, durch die Münze (70), zurück durch die Lasche (40) der Batteriezelle, zurück durch die Lasche (20) der flexiblen Schaltung und zurück durch die andere Elektrode, in einem großen "U". Der Pfad, den die Elektrizität nimmt, kann jedoch auch einfach von der Elektrode (60) durch die Lasche (20) der flexiblen Schaltung zurück durch die andere Elektrode (60) gehen. Dieser Pfad würde sicher nicht in einer starken Schweißnaht zwischen der Lasche (20) der flexiblen Schaltung und der Lasche (40) der Batteriezelle resultieren.
4 zeigt ein Serien- oder Punkt- beziehungsweise Druckschweißen. Die Lasche (20) der flexiblen Schaltung und die Lasche (40) der Batteriezelle werden ausgerichtet, wobei beide von der Batteriezelle (30) weg gekrümmt sind. Die Elektroden (60) werden in Richtung der Pfeile zusammengedrückt und aktiviert. Strom fließt von einer Elektrode (60) durch die Lasche (40) der Batteriezelle, durch die Lasche (20) der flexiblen Schaltung, zurück durch die zweite Elektrode (60), wobei die beiden Laschen zusammengeschweißt werden. Der Pfad des Stromflusses ist bekannt, und dieses Schweißverfahren ist ein vorhersehbares, verlässliches Verfahren. Da jedoch die Laschen der flexiblen Schaltungen nach dem Stand der Technik kurz und unflexibel sind, kann, wenn einmal eine Lasche der flexiblen Schaltung mit einer Batterielasche verschweißt ist, mit der anderen Lasche der flexiblen Schaltung nur ein Parallelschweißen durchgeführt werden. Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem.
1 zeigt die flexible Schaltung der vorliegenden Erfindung. Die flexible Schaltung (10) ist flach in der xy-Ebene im dreidimensionalen Raum liegend gezeigt. Die flexible Schaltung (10) umfasst Laschen (20) auf beiden Seiten der flexiblen Schaltung und die auf die flexible Schaltung gedruckten Komponenten (100). Die flexible Schaltung kann z. B. aus Kupferspuren, die zwischen zwei Schichten von Mylar^TM eingelegt sind, hergestellt sein. Die Lasche (20) kann entlang der Achse (80) parallel zu der y-Achse und entlang der Achse (90) parallel zu der x-Achse gebogen werden. Wenn die Lasche (20) der flexiblen Schaltung normal gebogen wird, schneidet die Ebene, in der die Lasche der flexiblen Schaltung liegt, die Ebene, in der der Hauptteil (110) der flexiblen Schaltung liegt. Die beiden Ebenen schneiden sich entlang der Achse (80). Jede Lasche (20) der flexiblen Schaltung hat eine freie Biegeachse (90), die senkrecht zu der Achse (80) angeordnet ist. Diese Biegeachsen (80 und 90) schneiden sich in einem rechten Winkel im Raum. Die Achsen (80 und 90) schneiden sich nicht in der Lasche (20) der flexiblen Schaltung.
Die vorliegende Erfindung erlaubt somit, dass die gedruckte Schaltung (10) auf einer Batteriezelle (30), wie in 5 gezeigt, angeordnet wird. Die Laschen (40) entlang den Seiten (50) der Batteriezelle können nach außen gebogen werden, und die Doppelbiegeachsen (80 und 90) der Laschen (20) der flexiblen Schaltung erlauben, dass die Laschen der flexiblen Schaltung so gebogen werden, dass sie entlang der Laschen (40) der Batteriezelle liegen. Die Laschen (40) der Batteriezelle können nun mit den Schaltungslaschen (20) punktverschweißt werden. Somit kann zwischen den Laschen (40) der Batteriezelle und den Laschen (20) der flexiblen Schaltung ein Punkt-, Druck- oder Serienschweißen durchgeführt werden, was in Schweißnähten von größerer Stärke und somit einem weniger fehlerhaften Produkt resultiert. Dies verringert die Herstellungskosten und erhöht die Zufriedenheit der Kunden. In der vorliegenden Erfindung können die Laschen (20) etwas länger sein als solche nach dem Stand der Technik, um die zwei senkrecht angeordneten Biegeachsen (80 und 90) unterzubringen.
In einer Ausführungsform der Erfindung hat die flexible Schaltung Laschen mit zwei senkrechten Rotationsachsen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Laschen der Erfindung jedoch drei oder mehr senkrechte Rotationsachsen haben. Die Zahl der benötigten Rotationsachsen hängt von dem Standort der Laschen der Batteriezellen ab.
Die flexible Schaltung der vorliegenden Erfindung kann mit jeder beliebigen elektronischen Vorrichtung eingesetzt werden, die eine sichere Verbindung zwischen den Laschen von flexiblen Schaltungen und den Laschen von Batteriezellen erfordern.
Die vorliegende Erfindung kann aus dem folgenden Beispiel heraus besser verstanden werden.
Beispiel
Eine flexible Schaltung für eine Batterie für ein Zellulartelefon ist gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden. Die Schaltung befand sich auf einem Streifen von Mylar^TM von ungefähr 46 mm mal 18 mm. Die Laschen an dem Ende ihres rechteckigen Streifens von Mylar^TM maßen 23 mm mal 8 mm. Die Laschen der Schaltung waren einfach mit den Laschen einer Lithiumionenzelle für ein Zellulartelefon ausgerichtet. Die Zelle maß 46 mm mal 33 mm mal 8 mm. Die Laschen auf der Zelle waren etwas verlängert und es ist klar, dass die Laschen auf der Zelle beide einfach mit den Laschen der flexiblen Schaltung punktverschweißt werden konnten.

Claims

Anordnung, die eine Batterie (30) und eine flexible Schaltung (110) umfasst, wobei die Batterie (30) Laschen (40) umfasst, die mit einer Lasche (20) auf der flexiblen Schaltung (110) elektrisch verbunden sind, wobei die Lasche (20) der flexiblen Schaltung zwei oder mehr Biegeachsen (80, 90) aufweist und wobei die elektrische Verbindung eine Schweißung ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei zwei der Biegeachsen (80, 90) senkrecht angeordnet sind.
Elektronische Vorrichtungen, die die Anordnung von Anspruch 1 umfasst.
Elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Vorrichtung aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Telefonen, Computern und Funkvorrichtungen besteht.