DE10048466C1

DE10048466C1 - Falt- und Verschiebeschutz für flexible Leiterplatte im Kontaktierungsbereich

Info

Publication number: DE10048466C1
Application number: DE10048466A
Authority: DE
Inventors: Thomas Maurer; Karl Smirra
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-03-28
Anticipated expiration: 2020-09-30
Also published as: FR2814859B1; US6781850B2; FR2814859A1; US20020051351A1

Abstract

Eine Anordnung zum elektrischen Kontaktieren einer auf einem Tragkörper (4) angeordneten flexiblen Leiterplatte (3) mit einer Kontaktfeder (29 weist ein zwischen der flexiblen Leiterplatte (3) und der Kontaktfeder (2) verschiebefest zum Tragkörper (4) angeordnetes Gleitelement (5) auf. Beim Aufschieben der Kontaktfeder (2) auf den Tragkörper (4) gleitet die Kontaktfeder (2) auf dem Gleitelement (5) in ihre Endlage.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren einer auf einem Tragkörper angeord neten flexiblen Leiterplatte mit einer Kontaktfeder, welche in einer parallel oder schräg zu der Leiterplattenoberfläche verlaufenden Richtung auf die flexible Leiterplatte aufge schoben wird.

Sofern eine Kontaktierung einer flexiblen Leiterplatte z. B. aufgrund von Einbau- oder Bauraumbeschränkungen oder wegen konstruktionsbedingt vorgegebener Montageverhältnisse nur durch ein seitliches "Aufschieben" einer Federkontaktierung eines Bauelements auf die Leiterplatte bewerkstelligt werden kann, besteht die Gefahr eines Verrutschens, Verschiebens, Verstauchens oder einer Verlagerung der flexiblen Leiterplat te durch den Kontaktierungsvorgang. Darüber hinaus ist es aufgrund der hohen Oberflächenempfindlichkeit einer flexiblen Leiterplatte nicht immer einfach, eine derartige "Aufschiebe- "Federkontaktierung auf einer flexiblen Leiterplatte ohne ei ne Beschädigung derselben herzustellen. Besonders bei Fällen, in denen eine hohe Anpreßkraft des Federkontaktes an die fle xible Leiterplatte gefordert ist, sind die beiden Aspekte La gestabilität und Beschädigungsfreiheit der flexiblen Leiter platte bei der Herstellung der "Aufschiebe-"Federkontak tierung nur schwer zu gewährleisten.

Anwendungsbeispiele für eine derartige Aufschiebe-Federkon taktierung einer flexiblen Leiterplatte unter erschwerten Be dingungen finden sich im Automobilbau. Aufgrund beschränkten Platzangebots müssen Elektrobauteile (z. B. Magnetventile in einer Getriebe-Hydraulikbaugruppe) manchmal in der beschrie benen Weise durch eine Aufschiebe-Federkontaktierung elekt risch an eine flexible Leiterplatte angekoppelt werden. Aufgrund der hohen thermischen und mechanischen Belastungen in einem Kraftfahrzeug (Kfz) - es können Vibrationsbeschleuni gungen bis 33 g auftreten - müssen hohe Andruckkräfte für ei ne sichere Kontaktierung angewendet werden.

Es ist bereits bekannt, durch eine Verzinnung der Kontakt partner (d. h. Federkontakt und Leiterbahn) eine günstige Be einflussung des Reibungsverhaltens und eine Verringerung der Schädigungsgefahr beim Kontaktierungsschritt zu erhalten.

Aus der Druckschrift DE 41 10 386 C2 ist eine Anordnung zum elektrischen Kontaktieren einer in einem Tragkörper angeord neten flexiblen Leiterplatte bekannt, bei der eine Kontaktfe der in einer parallel zu der Leiterplattenebene verlaufenden Richtung auf die flexible Leiterplatte aufgeschoben wird. Zum Schutz vor Beschädigungen ist ein Gleitelement, auf welchem die Kontaktfeder beim Aufschieben in ihre Endlage gleitet verschiebefest am Tragkörper angeordnet.

Bei einer weiteren bekannten Kontaktierungsanordnung (DE 27 26 231 A1) werden Leiterbahnen einer flexiblen Leiterplatte mittels Crimpkontakten kontaktiert, die beim Einstecken der flexiblen Leiterplatte in ein Gehäuse eines Steckverbinders an Kontaktfedern entlang gleiten.

Aus der Druckschrift EP 0 969 557 A1 ist eine Kontaktanord nung zum Verbinden einer flexiblen Leiterplatte mit einer Kontaktfeder bekannt, wobei die flexible Leiterplatte unter seitig an dem Ende, auf das die Kontaktfeder aufgeschoben wird, eine Verstärkungsschicht aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren einer flexiblen Leiterplatte durch Aufschieben eines Federkontaktes zu schaf fen, die bzw. das ein problemfreies Kontaktieren der flexib len Leiterplatte ermöglicht. Insbesondere sollen auch bei ho hen geforderten Anpreßkräften die Lagestabilität und Beschädigungsfreiheit der flexiblen Leiterplatte gewährleistet sein.

Die Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Demnach besteht die Grundidee der Erfindung darin, durch das zwischen der Kontaktfeder und der flexiblen Leiterplatte an geordnete Gleitelement eine Einrichtung vorzusehen, welche eine parallel zu der Leiterplattenebene verlaufende Komponen te der Verschiebe-, Verrutsch- oder Verstauchungskräfte auf nimmt. Dadurch wird verhindert, daß diese bei einer Aufschie be-Kontaktierung von der Kontaktfeder ausgeübten Kräfte auf die Leiterplatte einwirken können, wodurch die Lagestabilität und Beschädigungsfreiheit der Leiterplatte gewährleistet wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß das Gleitelement an einem auf dem Tragkör per montierten Kontaktierungsgehäuse abgestützt und gegen Verschieben gesichert ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Gleitelement jedoch auch durch an seiner dem Tragkörper zugewandten Seite angeordnete und unmittelbar mit dem Trag körper zusammenwirkende Befestigungsorgane wie z. B. Krallen oder dergleichen gegen ein Verschieben gesichert sein.

Vorzugsweise ist das Gleitelement in Form einer formsteifen Metallzunge ausgebildet, welche im vorderen Bereich eine Ein laufschräge aufweist. Dabei gleitet die Kontaktfeder beim Aufschieben auf dem Gleitelement in ihre Endlage, wobei die Einlaufschräge die für das Aufbiegen des Federkontakts erfor derliche anfängliche Aufschiebekraft minimiert.

Eine erste Möglichkeit besteht darin, daß die Kontaktfeder in ihrer Endlage auf dem Gleitelement aufliegt, d. h. der elekt rische Kontakt zwischen Kontaktfeder und Leiterplatte über das Gleitelement vermittelt wird. Alternativ kann nach einer zweiten Möglichkeit jedoch auch vorgesehen sein, daß das Gleitelement so gestaltet ist, daß es sich bis zu einer auf der flexiblen Leiterplatte vorgesehen Kontaktstelle er streckt, wobei die Kontaktfeder in ihrer Endlage unmittelbar auf der Kontaktstelle der flexiblen Leiterplatte zum Liegen kommt. In diesem Fall dient das Gleitelement lediglich als Aufschiebehilfe und kann nach erfolgter Kontaktierung ent fernt werden.

Mit Vorteil kann die erfindungsgemäße Anordnung bei der Kon taktierung eines Elektrobauteils, z. B. Magnetventil einer Ge triebe-Hydraulikbaugruppe, in einem Kfz eingesetzt werden. Es hat sich gezeigt, daß der erfindungsgemäße Falt- und Ver schiebeschutz eine reproduzierbare und beschädigungsfreie Kontaktierung bei ausreichend hohen Anpreßkräften der Kon taktfeder ermöglicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfin dungsgemäßen Anordnung;

Fig. 2 eine erste Variante der in Fig. 1 gezeigten erfin dungsgemäßen Anordnung;

Fig. 3 eine zweite Variante der in Fig. 1 gezeigten Anord nung; und

Fig. 4 eine Explosionsdarstellung der in Fig. 2 darge stellten ersten Variante.

Fig. 1 zeigt ein Elektrobauteil 1, welches über eine Kontakt feder 2 elektrisch mit einer flexiblen Leiterplatte 3 verbun den ist. Die flexible Leiterplatte ist auf einer Tragplatte 4 auflaminiert (aufgeklebt) und erstreckt sich bis zu einem Rand 4.1 der Tragplatte.

Die Kontaktfeder 2 weist in ihrem bauteilseitigen Bereich 2.1 einen S-förmigen Verlauf auf, welcher über eine Umbiegung 2.2 in einen hakenförmigen Kontaktierungsabschnitt 2.3 übergeht. Der hakenförmige Kontaktierungsabschnitt 2.3 drückt auf die Oberseite einer Metallzunge 5, welche mit ihrer Unterseite eine frei liegende Leiterbahn (nicht dargestellt) der flexib len Leiterplatte 3 berührt und elektrisch kontaktiert. Die Metallzunge 5 besteht aus einem formsteifen Material einer guten elektrischen Leitfähigkeit, z. B. Kupfer. Sie weist in ihrem vorderen, randseitigen Bereich eine Einlaufschräge 5.1 auf, welche entsprechend einer am Rand 4.1 der Tragplatte 4 ausgebildeten Fase 4.2 geneigt verläuft.

An ihrem gegenüberliegenden, rückseitigen Ende weist die Me tallzunge 5 einen unter einem spitzen Winkel zur Tragplatte 4 aufwärts geneigt verlaufenden Übergangsbereich oder Verkröp fung 5.2 auf, welcher in einen parallel zu der Tragplatte 4 verlaufenden Halteabschnitt 5.3 übergeht. Der Halteabschnitt 5.3 befindet sich in einer Horizontalnut 6.1 eines Sockels 6, welcher fest mit der Tragplatte 4 verbunden ist.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Metallzunge 5 beim Aufschieben der Kontaktfeder 2 auf den Verbund aus Tragplatte 4, flexibler Leiterplatte 3 und Metallzunge 5 ist wie folgt:
Das zunächst von der Tragplatte 4 getrennte Elektrobauteil 1 wird in Richtung des Pfeils P auf die Tragplatte 4 zubewegt. Dabei gelangt die Oberseite 1.1 des Bauteils 1 in Kontakt mit der Unterseite 4.3 der Tragplatte 4 und wird entlang letzte rer in Pfeilrichtung P weiter verschoben. Im folgenden schlägt dann der hakenförmige Kontaktierungsabschnitt 2.3 an die Einlaufschräge 5,1 der Metallzunge 5 an und wird von die ser, abgestützt an der Fase 4.1, aufgebogen. Beim Aufbiegen der Kontaktfeder 2 sowie beim weiteren Vergleiten der Kon taktfeder 2 in die in Fig. 1 gezeigte Position treten durch Reibung hervorgerufene Schubkräfte in Richtung des Pfeils P auf. Aufgrund der Formsteifigkeit der Metallzunge und ihrer lagemäßigen Festlegung im Bereich des Halteabschnitts 5.3 werden diese Schubkräfte praktisch vollständig von der Me tallzunge 5 aufgenommen, d. h. es kommt durch den Aufschiebe vorgang der Kontaktfeder 2 nicht zu einer Verschiebebewegung der Metallzunge 5. Dadurch wird erreicht, daß zwischen der flexiblen Leiterplatte 3 und der Tragplatte 4 ausschließlich in Normalrichtung zur Tragplattenebene orientierte Andruck kräfte wirken, welche keine Beschädigung der flexiblen Lei terplatte 3 herbeiführen können.

Die in der Endlage wirkende Andruck- oder Kontaktierungskraft kann durch die Dimensionierung des S-förmigen Federbereichs 2.1 nach Wunsch verändert werden und ist ferner von weiteren Einflußgrößen wie Materialwahl der Kontaktfeder 2, Dicke der Tragplatte 4, usw. abhängig. Ferner dient der S-förmige Be reich 2.1 der Kontaktfeder 2 zu einer gewissen mechanischen Entkopplung des Elektrobauteils 1 von der Tragplatte 4, um Spannungen infolge von Wärmeausdehnungen und Relativbewegungen ("fretting corrosion") zwischen der flexiblen Leiterplat te 3 und dem Federkontakt zu vermeiden.

Fig. 2 zeigt eine erste Variante des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Dieselben oder gleichwirkende Teile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die erste Variante unter scheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Anordnung al lein dadurch, daß sich der obere Bereich des Sockels 6 in ein Anschlagelement 6.2 fortsetzt, welches sich parallel und un ter Abstand zu der Tragplatte 4 oberhalb der zu kontaktieren den flexiblen Leiterplatte 3 erstreckt. Das Anschlagelement 6.2 weist an seinem freien Ende einen sich nach außen erwei ternden Schrägflächenbereich 6.3 auf, welcher den hakenförmi gen Kontaktierungsabschnitt 2.3 der Kontaktfeder 2 beim Auf schieben ergreift und zur Tragplatte 4 hin ablenkt. Entspre chend dem Schrägflächenbereich 6.3 kann auch das gesamte An schlagelement 6.2 gegenüber der Tragplatte 4 geneigt verlau fen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante wird die Kontaktie rungskraft durch die Dimensionierung des hakenförmigen Kon taktierungsabschnitts 2.3 und dem Abstand zwischen Tragplatte 4 und Anschlag 6.2 eingestellt. Gegebenenfalls können dabei höhere und langzeitbeständigere Andruckkräfte als bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel erreicht werden. Die Funktionsweise der Metallzunge 5 ist jedoch die gleiche und hat auch hier zur Folge, daß Parallelkräfte nicht auf die flexible Leiter platte 3 übertragen, sondern in den Sockel 6 eingeleitet und von diesem aufgenommen werden.

Eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Metallzunge 5 ist an ihren seitlichen Rändern mit jeweils zwei Krallen 5.4 versehen, welche sich in die Tragplatte 4 eingraben und ein Verrutschen der Metallzun ge 5 verhindern. Die Krallen 5.4 können zusätzlich zu dem e benfalls als Rückhalte-Element wirkenden Sockel 6 vorgesehen sein oder es ist auch möglich, daß die erfindungsgemäße Lagesicherung der Metallzunge 5 allein über die Krallen 5.4 (oder in ähnlicher Weise direkt mit der Tragplatte 4 zusammenwir kenden Befestigungsmitteln) erreicht wird.

Fig. 4 zeigt die in Fig. 2 dargestellte erste erfindungsgemä ße Variante in Explosionsdarstellung. Durch eine spezielle Profilierung der Metallzunge 5 im Bereich ihrer Mittenlängs achse kann die Kontaktierungssicherheit zu der flexiblen Lei terplatte weiter erhöht werden. Die wulstförmige Profilierung 5.4 wird durch das Einprägen einer entsprechenden Kerbe an der Oberseite der Metallzunge 5 erreicht.

Fig. 4 zeigt ferner, daß die Kontaktfeder 2 als Doppelfeder element ausgebildet sein kann.

Bei einer nicht dargestellten Abwandlung der Erfindung ist die Metallzunge 5 nach dem Aufschieben der Kontaktfeder 2 in ihre Endlage entfernbar. In diesem Fall erstreckt sich die Metallzunge 5 unmittelbar bis zu einer Kontaktstelle auf der flexiblen Leiterplatte 3, derart, daß die Kontaktfeder 2 zu letzt über einen hinteren Rand der Metallzunge 5 auf die Kon taktstelle rutscht und dort in ihrer Endlage verbleibt. Eine weitere Verschiebung des Elektrobauteils 1 muß dann durch konstruktive Maßnahmen ausgeschlossen sein.

Claims

1. Anordnung zum elektrischen Kontaktieren einer auf einem Tragkörper (4) angeordneten flexiblen Leiterplatte (3) mit einer Kontaktfeder (2), welche in einer parallel oder schräg zu der Leiterplattenebene verlaufenden Richtung auf die fle xible Leiterplatte (3) aufgeschoben wird, mit einem zwischen der flexiblen Leiterplatte (3) und der Kontaktfeder (2) verschiebefest zum Tragkörper (4) ange ordneten Gleitelement (5), auf welchem die Kontaktfeder (2) beim Aufschieben in ihre Endlage gleitet.

2. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (5) an einem auf dem Tragkörper (4) mon tierten Kontaktierungsgehäuse (6) abgestützt und gegen Ver schieben gesichert ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (5) durch an seiner dem Tragkörper (4) zugewandten Seite angeordnete und unmittelbar mit dem Trag körper (4) zusammenwirkende Befestigungsorgane (5.4) gegen Verschieben gesichert ist.

4. Anordnung nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement in Form einer formsteifen Metallzunge (5) ausgebildet ist

5. Anordnung nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (5) im vorderen Bereich eine Einlauf schräge (5.1) aufweist.

6. Anordnung nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (5) so gestaltet ist, daß die Kontaktfe der (2) in ihrer Endlage auf dem elektrisch leitfähigen Gleitelement (5) aufliegt.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (5) so gestaltet ist, daß es sich unmit telbar bis zu einer auf der flexiblen Leiterplatte (3) vorge sehenen Kontaktstelle erstreckt, wobei die Kontaktfeder (2) in ihrer Endlage direkt auf der Kontaktstelle der flexiblen Leiterplatte (3) zum Liegen kommt.

8. Anordnung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktierungsgehäuse (6) mit einem unter Abstand zum Tragkörper (4) verlaufenden Anschlagstück (6.2) ausgestattet ist, welches zur Ablenkung der Kontaktfeder (2) in Richtung auf den Tragkörper (4) dient.

9. Baugruppe bestehend aus einem Elektrobauteil (1) eines Kraftfahrzeugs und einem Tragkörper (4) mit darauf angebrach ter flexibler Leiterplatte (3), umfassend eine Anordnung zum Kon taktieren des Elektrobauteils (1) nach einem der vorhergehen den Ansprüche.

10. Baugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrobauteil (1) ein Magnetventil einer Getriebe- Hydraulikbaugruppe ist.

11. Verfahren zum elektrischen Kontaktieren einer auf einem Tragkörper (4) angeordneten flexiblen Leiterplatte (3) mit einer Kontaktfeder (2), mit den Schritten:

- Anbringen eines verschiebefest zum Tragkörper (4) angeord neten Gleitelements (5) auf der flexiblen Leiterplatte (4), und
- Aufschieben der Kontaktfeder (2) in einer parallel oder schräg zu der Leiterplattenebene verlaufenden Richtung, derart, daß die Kontaktfeder (2) über das Gleitelement (5) in ihre Endlage geführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (5) elektrisch leitfähig ist und nach dem Aufschieben der Kontaktfeder (2) in ihre Endlage zwischen einer Kontaktstelle auf der Leiterplatte (3) und der Kontakt feder (2) verbleibt.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (5) nach dem Aufschieben der Kontaktfe der (2) in ihre Endlage entfernt wird.