EP1453068A1 - Flachleiterkabel - Google Patents

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EP1453068A1
EP1453068A1 EP03450053A EP03450053A EP1453068A1 EP 1453068 A1 EP1453068 A1 EP 1453068A1 EP 03450053 A EP03450053 A EP 03450053A EP 03450053 A EP03450053 A EP 03450053A EP 1453068 A1 EP1453068 A1 EP 1453068A1
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EP
European Patent Office
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ffc
shield
ffc according
layer
wire guide
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03450053A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Artur Schubert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
I & T INNOVATION TECHNOLOGY ENTWICKLUNGS- UND
Original Assignee
I & T Flachleiter Produktions-Gesmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by I & T Flachleiter Produktions-Gesmbh filed Critical I & T Flachleiter Produktions-Gesmbh
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/08—Flat or ribbon cables
    • H01B7/0838—Parallel wires, sandwiched between two insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion
    • H01B13/143—Insulating conductors or cables by extrusion with a special opening of the extrusion head
    • H01B13/144—Heads for simultaneous extrusion on two or more conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/08—Flat or ribbon cables
    • H01B7/0861—Flat or ribbon cables comprising one or more screens

Definitions

  • the invention relates to a flat conductor cable, a so-called FFC with a longitudinal rectangular Cross section, consisting of two essentially parallel, the long sides of the rectangle corresponding surfaces and two corresponding to the short sides of the rectangle Edges and with at least one flat conductor made of electrically insulating plastic is enveloped.
  • FFCs have replaced the usual twisted ones in recent years Round cables more and more, especially in the automotive industry. The reasons are mainly in the better handling of the FFC by machines compared to the Round cables.
  • this goal is achieved in that in a two-stage extrusion process in the first step, the conductor tracks are covered by the extrudate and that in one second step applied the shield and, if necessary, extrudate is enveloped.
  • the two process steps take place in a single one Extrusion head instead, so that the connection is created in the two steps Layers, especially promoted.
  • Both individual wires and a braid of wires can be used as shielding a thin film of electrically conductive material can also be used.
  • the braid the mechanical connection of the individual layers is particularly good with the film can, if a coated film is used, on the application of the outer extrudate layer to be dispensed with.
  • Fig. 1 shows, purely schematically and in section normal to the longitudinal axis, the structure of a FFC 1 according to the invention:
  • Individual flat conductors 2 are encased in an extrudate 3 and are held in position by the one hand and electrically by one another on the other hand and isolated from the environment.
  • a large number of individual wires 8 form in in its entirety a screen 4, which is both above and below the area of the FFC 1 is located, in which the conductor tracks 2 are arranged.
  • the individual wires 8 are essentially parallel to each other and Networking, especially one, is of course not a network loose networking possible.
  • the individual wires 8 lie essentially on the surface of the extrudate 3 and the entirety defined in this way is along the entire circumference with an outer extrudate 5 covered.
  • This outer extrudate in turn serves for mechanical cohesion and the electrical insulation of the screen 4 and can be the same or different Material exist, like the extrudate in area 3.
  • FIG. 2 A variant of an FFC according to the invention is shown in Fig. 2, with the same parts are provided with the same reference numerals, analog parts as in Fig. 1 are the same Reference numerals and a "'": Again, several conductor tracks are 2 in an extrudate mass 3 held on the top and bottom of the blank thus formed is a screen 4 'in the form of an electrically conductive film, for example one Copper foil or an aluminum foil is applied and is in this position by a outer extrudate layer 5 fixed and protected.
  • a screen 4 ' the form of an electrically conductive film, for example one Copper foil or an aluminum foil is applied and is in this position by a outer extrudate layer 5 fixed and protected.
  • FIG. 3 Another variant by which the versatility of the invention is explained is in FIG. 3 shown: For reasons of clarity, there is an FFC 1 "with only two conductor tracks 2, which are embedded in an extrudate 3. This unit is now in one electrical conductive extrudate, for example PTFE with carbon and a drain 7 made of electrically conductive Material, for example constructed similarly to one of the conductor tracks 2, is enveloped. Around this extrudate 6 there is a plastic sheathing 5 analogous to the embodiments applied to the embodiments according to FIGS. 2 and 2.
  • Plastics with a low specific electrical resistance are state of the art known. There can be a variety of technically commonly used plastics be used as starting material, here are only: ABS, EP, EVA, PA, PBTP, PC, PE, PS, POM, PP, PET, PBT, TPU, modified PPO, PPS, PBI, PVC, SB. In these plastics become conductive substances such as: conductivity black, graphite, iron oxide, Copper or aluminum particles or flakes, metallized glass balls or fibers, Stainless steel fibers, carbon fibers, semiconducting tin or antimony oxide on mica or ceramic needles. Other examples are conductive silicone rubber, PPY, PAC, PANI, PPP, PFU, PPV, PT, etc.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments shown, but rather can be modified in various ways. So it is possible instead of the film 4 'with the outer extrudate layer 5 to use a plastic-coated film on one side, wherein the plastic layer points outwards and thus the need for a further extrudate layer avoids.
  • a film like the film shown in FIG. 2, can be made in one piece envelop the entire inner structure previously formed to avoid any problems with the Avoid capacity of the two separate shielding surfaces 4 '.
  • a conductive connection is highly recommended, for example by turning it over and compressing the two foils in their edge area, possibly connected with the addition of heat.
  • extrusion heads are of course complex for the extrudates shown, However, it is entirely manageable for the expert on the extrusion structure. It is of course, it is also possible to carry out the two extrusions spatially at a separate location, which on the one hand has the advantage that each of the two spray heads is simpler than a common one, but has the disadvantage that also no matter how close the surface of the extrudate 3 with at least one is covered by a monomolarular air film, which affects the cohesion of the layers becomes.
  • the advantage here is, however, the easier possibility of the individual wires 8 or the film 4 'around all four sides, thus also forming the narrow sides and for the favorable electrical connections between the individual parts of the To worry about.
  • FIG. 4 An example of the shield application when the shield consists of single wires is in Fig. 4 shows:
  • the shielding wires 8 are parallel to the flat conductors 2 via a so-called special wire guide 10 passed through the head.
  • the easy-flowing mass 11 is guided over a quill 12 and the head housing 13 and penetrates between the individual Wires 8 through and also penetrates between the conductor 2.
  • the outer shape gets the shielded conductor 1 from the nozzle 14.
  • the shield 4 'of flat conductors 5 shows:
  • the shielding conductors 4 are connected via an outer sleeve 12, which has the necessary recesses, and a so-called special wire guide 10 led.
  • the middle insulation layer is introduced via the inner sleeve 15 and further over the special wire guide 10 between the flat conductor 2 and the screen 4 ' guided, the external shaping is carried out as explained above.
  • a conductive polymer If a conductive polymer is used, it can be fed through an outer sleeve a special wire guide guides the flat conductors and brings the mass flows of the conductive polymer (inside) and the insulating polymer (outside) together.
  • the outer quill similar to that of FIG. 5, naturally has none in this case Openings for the shield conductors.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments shown and described, but can be modified in various ways. So in the embodiment 3 no drain may be provided if the conductivity of the conductive Extrudates are sufficient, the shapes and the number of flat conductors can be different than shown be, combinations of the variants shown can be created and the like more.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flachleiterkabel, einen sogenannten FFC ( 1 ) mit längsrechteckigem Querschnitt, bestehend aus zwei zueinander im wesentlichen parallelen, den langen Rechteckseiten entsprechenden Oberflächen und zwei den kurzen Rechteckseiten entsprechenden Kanten und mit zumindest einem Flachleiter (2), der von elektrisch isolierendem Kunststoff umhüllt ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der FFC (1) eine, zumindest die beiden Oberflächen im wesentlichen abdeckende Schirmung (4) aufweist. In Ausgestaltungen besteht die Schirmung aus einzelnen Drähten oder aus Folien oder einer Schichte elektrisch leitenden Kunststoffes. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Flachleiterkabel, einen sogenannten FFC mit längsrechteckigem Querschnitt, bestehend aus zwei zueinander im wesentlichen parallelen, den langen Rechteckseiten entsprechenden Oberflächen und zwei den kurzen Rechteckseiten entsprechenden Kanten und mit zumindest einem Flachleiter, der von elektrisch isolierendem Kunststoff umhüllt ist. Derartige FFC verdrängen in den letzten Jahren die üblichen verdrillten Rundkabel mehr und mehr, insbesondere im Automobilbau. Die Gründe dafür liegen hauptsächlich in der besseren Handhabbarkeit der FFC durch Automaten gegenüber den Rundkabeln.
Der zunehmenden Verwendung der FFC, in vielen Fällen werden Signale und Kraft eng benachbart übertragen, tritt mehr und mehr ein bisher bei den FFC belangloser Nachteil gegenüber entsprechenden Rundkabeln auf: Es ist bisher nicht möglich gewesen, FFC in abgeschirmter Form herzustellen, obwohl ein zunehmender Bedarf besteht.
Es ist somit das Ziel der Erfindung, einen extrudierten FFC mit Abschirmung herzustellen.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß in einem zweistufigen Extrusionsverfahren im ersten Schritt die Leiterbahnen vom Extrudat umhüllt werden und daß in einem zweiten Schritt die Abschirmung aufgebracht und gegebenenfalls ihrerseits von Extrudat umhüllt wird.
Auf diese Weise erreicht man eine kostengünstige und sowohl mechanisch als auch elektrisch und elektromagnetisch hervorragende Abschirmung eines FFC.
In einer bevorzugten Ausführungsform finden die beiden Verfahrensschritte in einem einzigen Extrusionskopf statt, damit wird die Verbindung der in den beiden Schritten erzeugten Schichten, besonders gefördert.
Als Abschirmung können sowohl einzelne Drähte als auch ein Geflecht von Drähten als auch eine dünne Folie aus elektrisch leitendem Material herangezogen werden. Beim Geflecht ist die mechanische Verbindung der einzelnen Schichten besonders gut, bei der Folie kann, wenn eine beschichtete Folie verwendet wird, auf das Aufbringen der äußeren Extrudatschicht verzichtet werden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
  • die Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines abgeschirmten FFC mit einem Schirm in Form von Einzeldrähten, in einer Schnittdarstellung normal zur Längsachse des FFC,
  • die Fig. 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen FFC mit einem Schirm in Form eines Bandes bzw. einer Folie,
  • die Fig. 3 die Ausbildung eines Schirmes aus leitendem Kunststoff mit einem Drainwire,
  • die Fig. 4 eine erste Variante eines Spritzkopfes und
  • die Fig. 5 eine zweite Variante eines Spritzkopfes.
    • Die Fig. 1 zeigt, rein schematisch und im Schnitt normal zur Längsachse den Aufbau eines erfindungsgemäßen FFC 1: Einzelne Flachleiter 2 sind von einem Extrudat 3 umhüllt und werden von diesem einerseits in ihrer Position gehalten und andererseits elektrisch voneinander und gegenüber der Umgebung isoliert. Eine Vielzahl von Einzeldrähten 8 bildet in ihrer Gesamtheit einen Schirm 4, der sich sowohl oberhalb als auch unterhalb des Bereiches des FFC 1 befindet, in dem die Leiterbahnen 2 angeordnet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Einzeldrähte 8 im wesentlich parallel zueinander verlaufend und nicht als Netz ausgebildet, ist selbstverständlich auch eine Vernetzung, insbesondere eine lockere Vernetzung möglich.
    Die Einzeldrähte 8 liegen im wesentlichen an der Oberfläche des Extrudates 3 auf und die so definierte Gesamtheit ist entlang des gesamten Umfanges mit einem äußeren Extrudat 5 abgedeckt. Dieses äußere Extrudat dient wiederum dem mechanischen Zusammenhalt und der elektrischen Isolation des Schirmes 4 und kann aus dem gleichen oder einem anderen Material bestehen, wie das Extrudat im Bereich 3.
    Eine Variante eines erfindungsgemäßen FFC ist in Fig. 2 dargestellt, wobei gleiche Teile mit gleichem Bezugszeichen versehen sind, analoge Teile, wie in Fig. 1 werden dem gleichen Bezugszeichen und einem" '" versehen: Wiederum sind mehrere Leiterbahnen 2 in einer Extrudatmasse 3 gehalten, auf der Ober- und der Unterseite des so gebildeten Rohlings ist jeweils ein Schirm 4' in Form einer elektrisch leitenden Folie, beispielsweise einer Kupferfolie oder einer Aluminiumfolie aufgebracht und wird in dieser Lage durch eine äußere Extrudatschichte 5 fixiert und geschützt. Es ist für den Fachmann auf dem Gebiet des Extrudierens leicht ersichtlich, daß es möglich ist, die Folien 4' an den seitlichen Rändern umzufalten, um auch eine seitliche Abschirmung erhöhter Qualität zu bekommen, doch üblicherweise reicht es aus, wenn im dargestellten Ausführungsbeispiel, die Folien seitlich über die randständigen Leiterbahnen ragen.
    Eine weitere Variante durch die die Vielseitigkeit der Erfindung erläutert wird, ist in Fig. 3 dargestellt: Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist hier ein FFC 1" mit nur zwei Leiterbahnen 2, die in einem Extrudat 3 eingebettet sind. Diese Einheit ist nun in einem elektrisch leitenden Extrudat, beispielsweise PTFE mit Carbon und einem Drain 7 aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise ähnlich aufgebaut, wie eine der Leiterbahnen 2, umhüllt. Um dieses Extrudat 6 ist eine Kunststoffummantelung 5 analog zu den Ausführungsformen gemäß zu den Ausführungsformen gemäß der Fig. 2 und 2 aufgebracht.
    Kunststoffe mit kleinem spezifischen elektrischen Widerstand sind im Stand der Technik bekannt. Es können eine Vielzahl von technisch üblicherweise verwendeten Kunststoffen als Ausgangsmaterial eingesetzt werden, es seien hier nur: ABS, EP, EVA, PA, PBTP, PC, PE, PS, POM, PP, PET, PBT, TPU, modifiziertes PPO, PPS, PBI, PVC, SB genannt. In diese Kunststoffe werden leitfähige Substanzen wie: Leitfähigkeitsruß, Graphit, Eisenoxid-, Kupfer- oder Aluminiumteilchen oder -flocken, metallisierte Glaskugeln oder -fasern, Edelstahlfasern, Kohlenstofffasern, halbleitendes Zinn- oder Antimonoxid auf Glimmer oder Keramiknadeln, eingebracht. Weitere Beispiele sind leitfähiger Silikonkautschuk, PPY, PAC, PANI, PPP, PFU, PPV, PT, etc..
    Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt werden. So ist es möglich, statt der Folie 4' mit der äußeren Extrudatschicht 5 eine einseitig kunststoffbeschichtete Folie zu verwenden, wobei die Kunststoffschicht nach außen weist und so die Notwendigkeit einer weiteren Extrudatschicht vermeidet. Eine solche Folie kann, wie auch die in Fig. 2 gezeigte Folie, einstückig das gesamte zuvor gebildete innere Gebilde umhüllen, um jegliche Problematik mit der Kapazität der beiden getrennten Abschirmflächen 4' zu vermeiden. Bei zweistükigen Folien ist eine leitende Verbindung sehr empfehlenswert, diese kann beispielsweise durch Umschlagen und Zusammendrücken der beiden Folien in ihrem Randbereich, u.U. verbunden mit Wärmezufuhr, erreicht werden.
    Die Ausbildung der Extrudierköpfe wird für die dargestellten Extrudate natürlich komplex, ist aber für den Fachmann auf dem Gebilde der Extrusion durchaus beherrschbar. Es ist selbstverständlich auch möglich, die beiden Extrusionen räumlich an getrennter Stelle vorzunehmen, was einerseits den Vorteil mit sich bringt, daß jeder der beiden Spritzköpfe einfacher aufgebaut ist als ein gemeinsamer, aber den Nachteil mit sich bringt, daß auch bei noch so enger Nachbarschaft die Oberfläche des Extrudates 3 mit einem zumindest monomularkularen Luftfilm bedeckt ist, durch den der Zusammenhalt der Schichten beeinträchtigt wird. Vorteilhaft dabei ist allerdings die leichtere Möglichkeit, die Einzeldrähte 8 bzw. die Folie 4' rund um alle vier Seiten, somit auch die Schmalseiten auszubilden und für die günstigen elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Teilen des Schirmes zu sorgen.
    Ein Beispiel für die Schirmaufbringung, wenn der Schirm aus Einzeldrähten besteht, ist in Fig. 4 dargestellt: Die Schirmungsdrähte 8 werden parallel zu den Flachleitern 2 über eine sogenannte Sonderdrahtführung 10 durch den Kopf geführt. Die leichtfließende Masse 11 wird über eine Pinole 12 und das Kopfgehäuse 13 geführt und dringt zwischen den einzelnen Drähten 8 durch und dringt auch zwischen die Leiter 2. Die äußere Form erhält der geschirmte Leiter 1 von der Düse 14.
    Ein Beispiel für die Extrusion eines geschirmten Leiters, dessen Schirm 4' aus Flachleitern bzw. Folien besteht, zeigt die Fig. 5: Die Schirmungsleiter 4 werden über eine Außenpinole 12, die die notwendigen Ausnehmungen aufweist, und eine sogenanntet Sonderdrahtführung 10 geführt. Die mittlere Isolationsschicht wird über die Innenpinole 15 eingebracht und weiter über die Sonderdrahtführung 10 zwischen die Flachleiter 2 und den Schirm 4' geführt, die Außenformung erfolgt wie oben erläutert.
    Bei der Verwendung eines leitenden Polymers kann dieses über eine Außenpinole zugeführt werden, eine Sonderdrahtführung führt die Flachleiter und bringt die Massenströme des leitenden Polymers (innenliegend) und des isolierenden Polymers (außenliegend) zusammen. Die Außenpinole, ähnlich der der Fig. 5, weist in diesem Fall naturgemäß keine Ausnehmungen für die Schirmleiter auf.
    Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt werden. So muß bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 kein Drain vorgesehen sein, wenn die Leitfähigkeit des leitenden Extrudates ausreicht, die Formen und die Anzahl der Flachleiter kann anders als dargestellt sein, es können Kombinationen der dargestellten Varianten geschaffen werden und ähnliches mehr.

    Claims (9)

    1. Flachleiterkabel, sogenannter FFC mit längsrechteckigem Querschnitt bestehend aus zwei zueinander im wesentlichen parallelen, den langen Rechteckseiten entsprechenden Oberflächen und zwei den kurzen Rechteckseiten entsprechenden Kanten, dadurch gekennzeichnet, dass er eine, zumindest die beiden Oberflächen im wesentlichen abdeckende Schirmung (4, 4', 6) aufweist.
    2. FFC nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmung aus einzelnen Drähten (8) besteht.
    3. FFC nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmung (4') aus zumindest einem Band bzw. einer Folie besteht.
    4. FFC nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmung aus einer Schichte (6) aus leitendem bzw. halbleitendem Kunststoff besteht.
    5. FFC nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flachleiter (7) als Drain in die Schichte (6) eingebettet ist.
    6. FFC nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichte (6) aus einem oder mehreren der Kunststoffe aus der Gruppe: ABS, EP, EVA, PA, PBTP, PC, PE, PS, POM, PP, PET, PBT, TPU, modifiziertem PPO, PPS, PBI, PVC, SB besteht, und dass darin eine oder mehrere leitfähige Substanzen aus der Gruppe: Leitfähigkeitsruß, Graphit, Eisenoxid-, Kupfer- oder Aluminiumteilchen oder -flocken, metallisierte Glaskugeln oder -fasern, Edelstahlfasern, Kohlenstofffasern, halbleitendes Zinn- oder Antimonoxid auf Glimmer oder Keramiknadeln, eingebracht sind.
    7. FFC nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichte (6) aus einem Material aus der Gruppe: leitfähiger Silikonkautschuk, PPY, PAC, PANI, PPP, PFU, PPV, PT, besteht.
    8. Verfahren zur Herstellung eines FFC nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmungsdrähte (8) parallel zu den Flachleitern (2) über eine sogenannte Sonderdrahtführung (10) durch den Spritzkopf (14) geführt werden, und dass leichtfließende isolierende Kunststoffmasse (11) zwischen einer Pinole (12) und das Kopfgehäuse (13) geführt wird und zwischen den einzelnen Drähten (8) durch und zwischen die Leiter (2) dringt.
    9. Verfahren zur Herstellung eines FFC nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmungsleiter (4) über eine Außenpinole (12), die die notwendigen Ausnehmungen aufweist, und eine sogenanntet Sonderdrahtführung (10) geführt werden, und dass die mittlere Isolationsschicht wird über die Innenpinole (15) eingebracht und weiter über die Sonderdrahtführung (10) zwischen die Flachleiter (2) und den Schirm (4') geführt wird.
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