DE10123542C1

DE10123542C1 - Flachleitungsanordnung

Info

Publication number: DE10123542C1
Application number: DE10123542A
Authority: DE
Inventors: Gregor Boehne
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2021-05-16

Abstract

Flachleiteranordnung (1), bestehend aus einem flachen, bandförmigen, senkrecht zu seinen Oberflächen knickbaren Trägersubstrat (2), in welchem oder an welchem zumindest eine nicht-knickbare Leitung (4) integriert ist, mit einem ebenen Abwinkelungsbereich, wobei die nicht-knickbare Leitung (4) durch zumindest einen parallel zu dieser verlaufenden und benachbart zu dieser angeordneten Schnitt (5, 5') mechanisch vom Trägersubstrat (2) entkoppelt wird, und wobei die Abwinkelung der Flachleiteranordnung (1) durch eine mehrfache Knickung des Trägersubstrates bewirkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachleitungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Zur Übertragung von Signalen und/oder Leistungen werden in zunehmenden Maße, beispielsweise im Automobilbau, als Flachleitungsanordnungen ausge staltete elektrische Verbindungskabel eingesetzt. Vorzugsweise ist eine solche Flachleitungsanordnung als eine flexibeler Folienleitung (FPC) ausgelegt, welche aus einer bandartigen, flexiblen, isolierenden Trägerfolie (Trägersubstrat) - beispielsweise aus Polyester - besteht, auf der vorzugsweise mehrere Leiterbahnen parallel und elektrisch voneinander isoliert aufgebracht sind. Die Leiterbahnen können beispielsweise als dünne Metallschicht mit Hilfe der Fotolithographie-Technik oder auch durch ein Bedampfungs- oder Zerstäubungsverfahren hergestellt werden. Oberseitig sind die Leiterbahnen mit einem Lack oder mit einer weiteren Kunststoffschicht isoliert. Eine andere Möglichkeit zur Übertragung von elektrischen Strömen und Spannungen mittels einer Flachleitungsanordnung besteht darin, einen volumenhaften Leiter, beispielsweise einen flach gewalzten Draht oder eine feinadrige Litze, in ein isolierendes flaches, bandartiges Trägersubstrat einzubetten oder zwischen zwei dünne, isolierende Folien zu laminieren (siehe hierzu z. B. die DE 25 33 725 B1). Dabei können die elektrischen Flachleiter der Flachleitungsanordnung durch Freischnitte vom umgebenden Material des Trägersubstrates befreit werden und zwar, um eine elektrische Verbindung mit jeweils einer zuzuordnenden Steckverbindungsvorrichtung zu realisieren.

Eine Flachleitungsanordnung besitzt gegenüber einer runden Leitung jedoch den Nachteil, daß diese nicht in alle Richtungen gewinkelt werden kann. Die Anordnung kann jedoch entlang einer Fläche gerade oder nach Anwendung einer Knickung auch abgewinkelt verlegt werden.

Neben der Verwendung von elektrischen Übertragungswegen (elektrische Leiterbahnen) ist die Verwendung von optischen Lichtleiterkabeln aus Gründen der Störsicherheit und Potentialtrennung eine vorteilhafte Möglichkeit zur Signalübertragung.

Daher sind aus dem Stand der Technik ebenfalls Flachleitungsanordnungen bekannt, bei denen außer elektrischen Übertragungsleitungen ebenfalls optische Lichtleiterkabel in einem flachen Trägersubstrat integriert sind. Beispielsweise ist in der Offenlegungsschrift DE 43 05 635 A1 ein Nachrichtenkabel offenbart, welches neben elektrischen Leitungssträngen auch optische Nachrichtenleitungen enthält.

Ein Problem bei einer derartigen hybriden Flachleitungsanordnung stellt jedoch die Verlegung des Flachleiters auf einer Fläche dar, denn der Versuch, die Flachleitungsanordnung durch eine einzelne Knickung abzuwinkeln, führt oft zum Bruch des mechanisch nur gering beanspruchbaren und somit eine knickempfindliche Leitung darstellenden Lichtleiterkabels.

Durch die DE 38 89 982 T2 ist eine weitere hybride Flachleitungsanordnung bekannt geworden, wobei die einzelnen unterschiedlich ausgebildeten Leitungen jeweils mit einem Isolationsmantel versehen sind und durch im Abstand voneinander angeordnete, aus einem fließfähigen Werkstoff (Kunststoff) gebildete Haltekörper voneinander distanziert festgelegt sind. Die Anordnung kann dabei auch so getroffen sein, daß die einzelnen Leitungen in einer Ebene mit unterschiedlichem Radius abgebogen sind, so daß die Flachleitungsanordnung einen z. B. um 90° abgewinkelten Verlauf aufweist. Eine derartige Flachleitungsanordnung bedingt aber aufgrund ihres recht komplexen Aufbaus einen relativ großen Aufwand, d. h., sie ist nicht einfach als Meterware herstellbar.

Schließlich ist durch die DE 18 96 155 U eine dem Oberbegriff des Hauptan spruches entsprechende Flachleitungsanordnung bekannt geworden, wobei in bzw. auf einem Trägersubstrat zumindest eine elektrische Leitung vorhanden ist. Um die Flachleitungsanordnung in einer Ebene abzuwinkeln und die Oberseite der Flachleitungsanordnung vor und hinter dem Abwinkelungs bereich durch dieselbe Oberfläche der Flachleitungsanordnung zu bilden, sind in dem Trägersubstrat keilförmige Freischnitte vorgesehen, durch die die Leitung mechanisch von dem Trägersubstrat entkoppelt ist.

Bei einer solchen Flachleitungsanordnung ist die offenbarte Abwinkelungs methode nur bei dem Vorhandensein einer einzigen Leitung anwendbar.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Flachleitungsanordnung mit zumindest einer knickempfindlichen Leitung zu schaffen, bei der eine Abwinkelung der Flachleitungsanordnung in einfacher Art und Weise ohne übermäßige Belastung der knickempfindlichen Leitung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Flachleitungsanordnung enthält zumindest eine, vorzugsweise parallel zu ggf. weiteren auf dem Trägersubstrat vorhandenen nicht knickempfindlichen Leitungen verlegte, knickempfindliche Leitung (z. B. eine optische Faser oder ein Faserbündel). Um die Flachleitungsanordnung zu knicken, ohne die knickempfindliche Leitung zu beschädigen oder deren Funktion zu beeinträchtigen, werden im Abwinkelungsbereich vorzugsweise mehrere Schnitte angebracht, welche unmittelbar benachbart und im wesentlichen parallel zur knickempfindlichen Leitung verlaufen. Dadurch wird die knickempfindliche Leitung im Abwinkelungsbereich im wesentlichen mechanisch vom Trägersubstrat entkoppelt, so daß keine Kräfte vom Trägersubstrat auf die Leitung übertragen werden.

Die Richtungsänderung der Flachleitungsanordnung wird desweiteren nicht wie üblich durch eine einzelne Knickung bewirkt, wobei sich die Ober- und Unterseite der Flachleiteranordnung vor und hinter dem Abwinkelungsbereich austauschen, sondern vielmehr durch eine Mehrzahl von Knickungen, welche derart angebracht sind, daß Ober- und Unterseite der Flachleitungsanordnung vor und hinter dem Abwinkelungsbereich auf derselben Seite zu liegen kommen.

Ist die knickempfindliche Leitung ein Lichtleiterkabel, so wird durch diese Art der Verlegung eine zum Bruch führende Torsion desselben vermieden.

Die erfindungsgemäße Flachleitungsanordnung läßt sich nicht nur für bruchempfindliche Leitungen, wie z. B. Lichtleiterkabel, welche in einer Flachleitungsanordnung integriert sind, vorteilhaft einsetzen, vielmehr ist dies für eine Vielzahl von Anwendungen der Fall, bei denen eine irgendwie geartete knickempfindliche Leitung in oder an einem flexibelen, bandartigen Trägersubstrat vorhanden ist und wobei die Flachleitungsanordnung mit Abwinkelungen verlegt werden soll. Ein weiteres Beispiel dazu ist eine schlauchartige, in oder an einem Trägersubstrat angebrachte Leitung.

Es kann im übrigen auch sinnvoll sein, daß das bandartige Trägersubstrat keine weiteren elektrischen Leiterbahnen trägt und lediglich zur Befestigung, Wärmeleitung oder -abstrahlung dient oder, daß das Trägersubstrat selbst als ein elektrischer Leiter (z. B. eine dünne Kupferfolie) ausgeführt ist.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Flachleitungsanordnung anhand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführung der erfindungsge mäßen Flachleitungsanordnung mit vier Knickungen; (a) im gestreckten Zustand, (b) im gewinkelten Zustand.

Fig. 2 eine schematische Illustration der in Fig. 1 angewandten Falt- Technik.

Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Flachleitungs anordnung mit zwei Knickungen, (a) im gestreckten Zustand, (b) im gewinkelten Zustand.

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführung der erfindungs gemäßen Flachleitungsanordnung mit einem Abzweig, worin zwei knickempfindliche Leitungen integriert sind.

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Flachleitungsanordnung gemäß dem Stand der Technik mit einer einzelnen Knickung, (a) im gestreckten Zustand, (b) im gewinkelten Zustand.

Fig. 5 zeigt die übliche Art und Weise eine Flachleitungsanordnung 1 durch eine einzelne Knickung abzuwinkeln (Stand der Technik). In Fig. 5a ist die gestreckte Flachleitungsanordnung dargestellt, bei der mehrere nicht knickempfindliche Leitungen 3 (z. B. elektrische Leiterbahnen) auf dem Trägersubstrat 2 angebracht sind. Um die Flachleitungsanordnung 1 senkrecht abzuwinkeln, wird diese entlang der Knicklinie A-A' gefaltet. Für eine 90°- Abwinkelung ist diese um 45° gegen eine Kante des Trägersubstrates 2 anzustellen.

In Fig. 5b ist die abgewinkelte Flachleitungsanordnung 1 dargestellt. Hinter der Knicklinie AA' ist das Trägersubstrat verdreht; die schraffiert dargestellte Unterseite der Flachleitungsanordnung 1 ist sichtbar. Jede auf dem Trägersubstrat 2 aufgebrachte Leitung 3 verdreht sich dabei in gleicher Weise. Eine knickempfindliche Leitung (beispielsweise ein Lichtleiterkabel) würde dabei Schaden nehmen oder würde zumindest eine Funktionsstörung zeigen (z. B. wenn die knickempfindliche Leitung ein Schlauch ist).

Fig. 1 zeigt demgegenüber eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flachleitungsanordnung 1 mit vier Knickungen entlang der Knicklinien AA', BB', OC und OD.

In diesem Beispiel soll wieder eine Abwinkelung der Flachleitungsanordnung 1 um den Winkel α = 90° erreicht werden; es sind jedoch auch andere Winkel α möglich.

Die Flachleitungsanordnung 1 enthält neben einer nicht knickempfindlichen Leitung 3 (z. B. eine elektrische Leiterbahn) auch eine knickempfindliche Leitung 4. Ist diese knickempfindliche Leitung 4 beispielsweise ein Lichtleiterkabel, so ist darüber hinaus zur Einhaltung der Bedingung für die Totalreflexion des Lichtes im Kabel ein minimaler Biegeradius des Licht leiterkabels einzuhalten.

In Fig. 1a ist der gestreckte Zustand der Flachleitungsanordnung 1 dargestellt.

Die vier Knicklinien AA', BB', OC und OD sind als unterbrochene Linien dargestellt, welche sich in einem Abwinkelungspunkt "O" treffen. Dabei schneiden die Knicklinien AA' und BB' die knickempfindliche Leitung 4 etwa unter dem Winkel α/4 = 22.5°. Die Knicklinien OC und OD stehen in einem Winkel von α/2 = 45° zur knickempfindlichen Leitung 4.

Um die knickempfindliche Leitung 4 im Bereich des Abwinkelungspunktes O mechanisch vom Trägersubstrat 2 zu entkoppeln, sind im Abwinkelungs bereich unmittelbar zur knickempfindlichen Leitung 4 benachbarte und parallel zu dieser verlaufende Schnitte 5 und 5' vorgesehen. Die Länge der Schnitte wird dabei so gewählt, daß deren Endpunkte außerhalb des Knickbereiches liegen.

In Fig. 1b ist der abgewinkelte Zustand der Flachleitungsanordnung 1 dargestellt. Das Trägersubstrat 2 ist entlang der Linien AA', BB' sowie CO und DO gefaltet. Die zuvor nach oben weisende Fläche des Dreiecks OBA (siehe Fig. 1a) weist nach unten, ebenso wie die Flächen der Dreiecke OCB' und OA'D. Der nunmehr nach oben weisende Teil des Trägersubstrates 2 ist wieder schraffiert dargestellt.

Insbesondere führt diese Art der Abwinkelung des Trägersubstrates 2 nicht zu einer unerwünschten Beschädigung oder Funktionsstörung der knickempfind lichen Leitung 4; eine beispielsweise ein Lichtleiterkabel zerstörende Torsion wird vermieden.

Fig. 2 illustriert die auf das Trägersubstrat angewandte Faltungstechnik mit Blick auf die Unterseite des Trägersubstrates. Die oberste Schicht der Flach leitungsanordnung 1 ist im Bereich des Abwinkelungspunktes Zur Verdeut lichung der gegenseitigen Anordnung der einzelnen gefalteten Schichten teilweise entfernt.

In Fig. 3 ist ein weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen Flachleitungs anordnung 1 mit zwei Knickungen bzw. Knicklinien aa' und bb' dargestellt. Diese Ausführungsform ist insbesondere für den Fall geeignet, daß die knick empfindliche Leitung 4 direkt an einer Kante des Trägersubstrates 2 verläuft. In diesem Fall genügt ein einzelner, in der Nähe der knickempfindlichen Leitung 4 verlaufender, auf der dieser Kante abgewandten Seite angeordneter Schnitt 5 zur mechanischen Entkoppelung des Leiters 4. Die Abwinkelung beträgt in dem dargestellten Beispiel etwa α = 60°; es sind selbstverständlich auch andere Winkel α möglich. Das Trägersubstrat 2 wird dazu entlang zweier Knicklinien aa', bb' gefaltet, welche um den Winkel α/4 = 15° gegen eine Kante des Trägersubstrates geneigt sind und sich in dem auf der Kante liegenden Abwinkelungspunkt O treffen.

Vorzugsweise liegt der Abwinkelungspunkt O direkt auf der knickempfindlichen Leitung 4, um die Länge der (des) Einschnitte(s) möglichst gering zu halten. Es können jedoch auch mehrere abgewinkelte, knickempfindliche Leitungen 4 auf dem Trägersubstrat vorhanden sein. Für die übrigen, nicht unmittelbar beim Abwinkelungspunkt O liegenden knickempfindlichen Leitungen 4 müssen dann entsprechend längere Schnitte 5 vorgesehen werden.

Desgleichen kann es vorteilhaft sein, die dargelegte Falt-Technik auch zur Herstellung eines Abzweiges einzusetzen. In Fig. 4 ist eine erfindungs gemäße Flachleitungsanordnung 1 dargestellt, welche einen Abzweig aufweist und bei welcher zwei knickempfindliche Leitungen 4 abgewinkelt sind.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können zum mechanischen Schutz der knickempfindlichen Leitung(en) im Knickbereich fixierende Mittel vorgesehen sein, beispielsweise Klebemittel, welche die knickempfindliche Leitung fixieren und/oder eine Schutzkappe, welche um den Abwinkelungsbereich herum angebracht werden. Die Schutzkappe kann dabei zusätzlich den Abwinkelungsbereich an der Unterlage fixieren.

Desweiteren können zur Erleichterung der Knickungen entlang der Knicklinien Einkerbungen oder Perforationen am Trägersubstrat vorhanden sein.

Liste der Bezugszeichen

1

Flachleiteranordnung

2

Trägersubstrat

3

knickbare Leitung

4

nicht-knickbare Leitung

5

Schnitt
O Abwinkelungspunkt

Claims

1. Flachleitungsanordnung (1), bestehend aus einem flachen, bandförmig ausgebildeten, senkrecht zu seinen Oberflächen abwinkelbaren Träger substrat (2) und zumindest einer darin bzw. daran vorhandenen, knick empfindlichen Leitung (4), wobei die Flachleitungsanordnung zumindest einen Abwinkelungsbereich aufweist, wobei das Trägersubstrat im Abwin kelungsbereich mit zumindest einem die Leitung mechanisch vom Träger substrat entkoppelnden Schnitt versehen ist und wobei die Oberseite der Flachleitungsanordnung (1) vor und hinter dem Abwinkelungsbereich durch dieselbe Oberfläche der Flachleitungsanordnung (1) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abwinkelung der Flachleitungsanord nung (1) eine mehrfache Faltung des Trägersubstrates (2) im Abwinke lungsbereich vorhanden ist und daß der Schnitt in unmittelbarer Nähe der knickempfindlichen Leitung (4) angeordnet und parallel zu derselben verlaufend vorgesehen ist.

2. Flachleitungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägersubstrat (2) zusätzlich zumindest eine nicht knickempfindliche Leitung (3) aufweist.

3. Flachleitungsanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht knickempfindliche Leitung (3) eine elektrische Leiterbahn ist.

4. Flachleitungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die knickempfindliche Leitung (4) ein optisches Lichtleiterkabel ist.

5. Flachleitungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwinkelung der Flachleitungsanordnung (1) um den Winkel α durch eine vierfache Faltung bewirkt wird, wobei sich die zugeordneten Knicklinien im zwischen den Kanten des Trägersubstrates (2) gelegenen Abwinkelungspunkt (O) treffen, wobei die erste Knicklinie (AA') unter dem gegen die auf der Innenseite der Abwinkelung gelegenen Kante gemessenen Winkel α/4 quer durch das Trägersubstrat (2) verläuft und die zweite Knicklinie (CO) ausgehend von dieser Kante unter dem gegen diese gemessenen Winkel α/2 bis zum Punkt (O) verläuft und wobei die dritte und die vierte Knicklinie (BB', DO) bezüglich einer gedachten, senkrecht zu den Kanten durch den Punkt O verlaufenden Linie sym metrisch zur ersten (AA') und zweiten Knicklinie (CO) angeordnet sind.

6. Flachleitungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwinkelung der Flachleitungsanordnung (1) um den Winkel α durch eine zweifache Faltung des Trägersubstrates (2) bewirkt wird, wobei die zugeordneten, quer durch das Trägersubstrat (2) verlaufenden Knicklinien in einem auf einer Kante des Trägersubstrates (2) gelegenen Abwinkelungspunkt (O) zusammenlaufen, wobei die erste Knicklinie (aa') unter dem gegen diese Kante gemessenen Winkel α/4 im Punkt (O) einmündet und die zweite Knicklinie (bb') bezüglich einer gedachten, senkrecht zu der Kante durch den Punkt (O) verlaufenden Achse symmetrisch zur ersten Knicklinie (aa') angeordnet ist.

7. Flachleitungsanordnung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine knickempfindliche Leitung (4) durch den Abwinkelungspunkt (O) verläuft.

8. Flachleitungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α neunzig Grad beträgt.

9. Flachleitungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der knickempfindlichen Leitung (4) im Abwinkelungsbereich fixierende Mittel vorhanden sind.

10. Flachleitungsanordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die fixierenden Mittel Klebemittel sind.

11. Flachleitungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß um den Abwinkelungsbereich herum eine Schutzkappe angeordnet ist.

12. Flachleitungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Oberfläche der Flachleiteranordnung (1) entlang den Knicklinien Einkerbungen oder Perforationen angebracht sind.