DE10050797A1

DE10050797A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden von Folienkabelenden mit anisotropen Leitklebern

Info

Publication number: DE10050797A1
Application number: DE2000150797
Authority: DE
Inventors: Werner Goelz; Helmut Kanbach
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2002-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum leitenden Verbinden zweier Folienkabelenden. Hierzu verfügt die Vorrichtung über Mittel, die zum einen die beiden Folienkabelenden formschlüssig fixieren, so daß jeweils die freiliegenden Leiterbahnen des einen Folienkabelendes über die entsprechenden, mit ihnen zu verbindenden, freiliegenden Leiterbahnen des zweiten Folienkabelendes zu liegen kommt, und die zum anderen auf die Fügestelle einen komprimierenden Druck ausüben, so daß in dem anisotropen Leitkleber zwar Leitpfade in Kompressionsrichtung zwischen den jeweils aufeinanderliegenden zu verbindenden Leiterbahnen der beiden Folienkabelenden entstehen, jedoch keine Kurzschlußleitpfade zwischen den benachbarten Leiterbahnen eines Folienkabels entstehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhän gigen Ansprüche.

Im Kraftfahrzeugbau werden immer häufiger sogenannte Flat Laminated Cables oder FLC's eingesetzt. Der englische Fachbegriff hat international Verbreitung gefunden. In der vorlie genden Erfindung werden diese Flat Laminated Cables als Folienkabel bezeichnet. Unter Folienkabeln werden demnach Flachkabel verstanden, bei denen eine Vielzahl paralleler foli enartiger Leiterbahnen zwischen zwei isolierenden Kunststofflaminaten angeordnet sind. Das sichere und dauerhafte Verbinden zweier Folienkabelenden ist Inhalt der hier beschriebenen Erfindung.

In der DE 195 10 186 A1 hat man bereits vorgeschlagen ein flexibles Kabel, insbesondere ein Starrflexleiter, mit einem Substrat elektrisch leitend zu verbinden, indem die freigelegten Leiterenden mit den Kontaktflächen des Substrates nicht verlötet, sondern mit einem ani sotropen Leitkleber verbunden werden. Anisotrope Leitkleber sind an sich in vielen Ausfüh rungsformen bekannt. Ein anisotroper Leitkleber besteht aus einem an sich elektrisch isolie renden Klebermaterial, dem feine leitfähige Partikel beigemischt sind. Die Durchmesser der leitenden Partikel liegen beispielsweise im Bereich von wenigen Mikrometer. Die leitenden Partikel sind vorzugsweise elastisch deformierbar und bestehen beispielsweise aus Kunst stoffkugeln mit einer metallisierten Oberfläche oder sind massive leitfähige Partikel. Die Konzentration der Partikel ist so gewählt, daß bei Kompression der zu verklebenden Füge stelle in Richtung der Kompression durch das Zusammendrücken der noch nicht ausgehärte ten Klebermatrix eine Vielzahl elektrischer Leitpfade zwischen den leitenden Partikeln und den zu verbindenden Fügeteile entsteht, und daß andererseits in einer Richtung quer zur Kompression der Fügeteile über größere Distanzen keine elektrische Verbindung über eine Verkettung vieler Partikel entstehen kann.

In der Kraftfahrzeugmontage, bei der die Folienkabel zum Teil im bereits eingebauten Zu stand miteinander zu verbinden sind, ist die oben beschriebene Verbindungstechnik nicht anwendbar. Der Einsatz anisotroper Leitkleber zum Verbinden zweier jeweils flexibler Foli enbabel scheitert hauptsächlich an einer fehlenden starren Basis, die mit Druck beaufschlagt werden könnte, so daß die anisotrope Wirkung des gefüllten Leitklebers zum Ausdruck kommen kann. Außerdem sind die Fertigungsprozesse am Montageband in der Kraftfahr zeugmontage äußerst zeitkritisch, so daß mitunter die erfoderliche Härtungsdauer für den Aushärteprozess eines anisotropen Leitklebers die am Montageband zur Verfügung stehenden Fügezeit deutlich übersteigt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Ziel dieser Erfindung eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Folienkabel zu schaffen, bei der die beiden Folienkabelenden mit ihren freiliegenden Leiterenden ebenfalls mittels eines anisotropen Leitkleber dauerhaft verbunden werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprü che. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Lösung gelingt demnach mit einer Vorrichtung aus zwei starren Kunststoffträgern, die die beiden zu verbindenden Folienkabelenden aufnehmen und während des Aushärteprozes ses des auf die freiliegenden Leiterbahnen der beiden Folienkabelenden aufgetragenen ani sotropen Leitklebers formschlüssig fixieren. Hierzu verfügt die Vorrichtung über Mittel, die zum einen die beiden Folienkabelenden formschlüssig fixieren, so daß jeweils die freiliegen den Leiterbahnen des einen Folienkabelendes über die entsprechenden, mit ihnen zu verbin denden, freiligenden Leiterbahnen des zweiten Folienkabelendes zu liegen kommt, und die zum anderen auf die Fügestelle einen komprimierenden Druck ausüben, so daß in dem ani sotropen Leitkleber zwar Leitpfade im Kompressionsrichtung zwischen den jeweils aufeinan derliegenden zu verbindenden Leiterbahnen der beiden Folienkabelenden entstehen, jedoch keine Kurschlußleitpfade zwischen den benachbarten Leiterbahnen eines Folienkabels entste hen.

Mit der Erfindung werden hauptsächlich die folgenden Vorteile erzielt:
Mit der Vorrichtung wird die vorteilhafte fügetechnische Klebeverbindung auch auf Folien kabel anwendbar. Selbst bei zeitkritischen Fertigungsprozessen, bei denen mitunter die zur Verfügung stehende Montagezeit dem Einsatz einer Klebeverbindung entgegensteht, bewirkt die Vorrichtung eine sofort wirksame und für den Härtungsprozess ausreichende Fixierung der Fügeteile. Dadurch kann auf zusätzliche Aktivierungshilfen, wie z. B. UV-Aushärtung, zur Beschleunigung des Härtungsprozesses verzichtet werden. Dies erlaubt die Auswahl eines für die Fügeaufgabe optimalen Leitklebers, weitgehend unabhängig von der Aushärtezeit des Leitklebers. Die Vorrichtung ist durch Kunststoffspritzguß preiswert herstellbar und verbleibt auch nach Aushärten des Leitklebers an der Fügestelle der beiden Folienkabel. Ein extra Pro zeßschritt, um eine eventuelle, alternative, stationäre Fixier- und Klemmvorrichtung für die Fügestelle wieder entfernen zu müssen, entfällt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen darge stellt und näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Schnappverschlüssen zum vorläufigen Fixie ren der beiden Folienkabelenden, während des Härtungsprozesses des Leitklebers,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Fügestelle der beiden Folienkabelenden mit der Vorrich tung der Fig. 1,

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung aus Fig. 1 mit zwei getrennten Kunststoffträgerhälften, die jeweils in vorkonfektio nierter Weise an ein Folienkabelende befestigt sind,

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung aus Fig. 1, bei die Schnappver schlüsse mit einem Klettverschluß ersetzt sind,

Fig. 5 eine alternative Ausführungsform der Fig. 4 mit getrennten Kunststoffträgerhälften.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, mit der zwei Folienkabel 2 an ihren Enden mit einem anisotropen Leitkleber verbunden werden. An den beiden Folienkabelenden sind die folienartigen Leiterbahnen 4, jeweils mit einer ihrer Oberflächen von dem bedeckenden Kunststofflaminat des Folienkabels abisoliert. Die jeweilige Unterseite der Leiterbahnen ist nachwievor mit dem jeweiligen unteren Kunststofflaminat 3 bedeckt und verbunden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat jedes Folienkabel drei Leiterbahnen 4, die es leitend zu verbinden gilt. Hierzu werden die vorbereiteten Enden auf den Kunststoffträgerhälften 1a, 1b positioniert, die durch ein Filmscharnier 6 verbunden sind. Um die Klebeverbindung der Folienkabelenden letztlich zusammenzufügen, werden die bei den Kunststoffträgerhälften 1a, 1b aufeinander gelegt und mit Schnappverschlüssen 5 fixiert. Bevor die beiden Kunststoffträgerhälften der Vorrichtung 1 zusammengefügt werden, muß mindestens ein Folienkabelende, an der abisolierten Oberfläche, an der die Leiterbahnen freiliegen, mit einem anisotropen Leitkleber bestrichen werden. Besser ist es jeweils beide Folienkabelenden an den abisolierten Oberflä chen mit einem anisotropen Leitkleber zu bestreichen. Die Positionierung der Folienkableen den auf den beiden Kunststoffträgerhälften erfolgt derart, daß nach dem Zu sammenfügen der beiden Kunststoffträgerhälften 1a, 1b, die Folienkabeln jeweils mit ihrer abisolierten und mit Leitkleber bestrichenen Oberfläche formschlüssig auf einander zu liegen kommen. Um das formschlüssige Verfügen der Folienkabel zu unterstüt zen können an einer oder an beiden Kunststoffträgerhälften Führungsmittel, z. B. Führungsschienen 7, vorgesehen sein, in die die zum Kleben vorbereiteten Folienkabe lenden eingelegt werden, so daß sie nach dem Zusammenfügen in der gewünschten form schlüssigen Weise aufeinander zu liegen kommen. Die Führungsschienen verhindern zudem mit Vorteil ein seitliches Verrutschen der Folienkabelenden und ein Verlaufen des noch nicht ausgehärteten Leitklebers, wenn die beiden Kunststoffträgerhälften 1a, 1b aufeinandergedrückt werden und mit den Fixiermitteln, im hier gezeigten Ausführungsbei spiel durch die Schnappverschlüsse 5, arretiert werden.

Mit dem Aufeinanderdrücken der beiden Kunststoffträgerhälften und dem Einrasten der Schnappverschlüsse wird die noch nicht ausgehärtete Klebeverbindung senk recht zur abisolierten Oberfläche der Folienkabelenden komprimiert. Hierdurch kommen die bereits beschriebenen gewünschten anisotropen Eigenschaften des Leitklebers zur Wirkung. Es bilden sich Leitpfade zwischen den jeweils aufeinander liegenden Leiterbahnen des einen Folienkabelendes zu den gegenüberliegenden Leiterbahnen des anderen Folienkabelendes aus. Eine Kompression der Klebestelle in einer Richtung parallel zur abisolierten Oberfläche der Folienkabelenden findet nicht statt, so daß sich auch keine Kurzschlußleitpfade zwischen den benachbarten Leiterbahnen eines Folienkabels ausbilden.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Fügestelle der Vorrichtung aus Fig. 1. Die untere Kunststoffträgerhälfte 1b und die obere Kunststoffträgerhälfte 1a wurden mit den dazwischen liegenden Folienkabelenden zusammmengefügt. Die Schnappverschlüsse 5 sind eingerastet und fixieren die Fügestelle. Zur Verdeutlichung der Erfindung ist die Fügestelle in nicht maßstabsgetreuer Weise stark vergrößert dargestellt. Insbesondere die anisotrop, leitende Klebemasse 8 ist stark vergrößert dargestellt. In Realität genügen bereits hauchdünne Klebe filme von wenigen Mikrometer Dicke um eine feste Klebeverbindung zwischen den beiden Folienkabelenden zu bewirken. Auch die Leiterbahnen 4 haben bei Folienkablen lediglich eine Stärke von wenigen Mikrometer. Die Folienkabel 2 werden mit Hilfe der Führungs schienen 7 formschlüssig übereinander gelegt, so daß jeweils die freigelegten Leiterbahnen 4 des ersten Folienkabelende den freigelegten Leiterbahnen 4 des zweiten Folienkabelende gegenüber liegen. Durch Zusammendrücken und Einrasten der Schnappverschlüsse wird die Klebermasse 8 in einer Richtung senkrecht zur abisolierten Oberfläche der Folienkabel 2 komprimiert und der Abstand zwischen den jeweils gegenüberliegenden Leiterbahnen 4 veringert. Hierdurch entstehen in den anisotropen Leitkleber 8 Leitpfade zwischen den ge genüberliegenden Leiterbahnen, während zwischen den nebeneinander liegenden Leiterbahnen keine Leitpfade ausgebildet werden. In diesem zusammengefügten und eingerasteten Zustand der Vorrichtung, kann die Fügestelle zur weiteren Aushärtung des Leitblebers 8 sich selbst überlassen werden. Die Vorrichtung verbleibt an der Fügestelle und braucht nicht mehr entfernt zu werden. Vorzugsweise ist die Vorrichtung als Spritzgußteil aus Polymerwerkstoff gefertigt. Als Polymerwerkstoff kann insbesondere ein Polymerwerkstoff Verwendung fin den, aus dem auch die Kunststofflaminate der Folienkabel gefertigt sind. Insbesondere wer den durchscheinende und transparente Polymerwerkstoffe sowohl für die Kunststofflaminate als auch für die Vorrichtung bevorzugt. Dies ermöglicht eine Sichtkontrolle der Leiterbahnen und der Fügestelle.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zum Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 1 sind in diesem Ausführungsbeispiel die beiden Kunststoffträgerhälf ten 1a und 1b nicht mit einem Scharnier verbunden. Die getrennte Ausführung der Kunst stoffträgerhälften eignet sich besonders zur Herstellung vorkonfektionierter Folienkabelen den. Die beiden Kunststoffträgerhälften sind dann jeweils fest mit dem Kunststofflaminat je eines Folienkabelendes verbunden, z. B. verklebt. Die Fügestelle der beiden Folienkabel kann ähnlich einer Steckverbindung zweier Kabel gehandhabt werden. Die vorkonfektionierten Folienkabelenden der Fig. 2 brauchen lediglich noch an der Fügestelle mit einem anisotropen Leitkleber bestrichen werden und können anschließend mit den Schnappverschlüssen 5 ein fach zusammengesteckt werden. Diese vorkonfektionierte Ausführungsform eignet sich be sonders zum Einsatz in zeitkritischen Fertigungsprozessen, wie z. B. an Montagebändern für Kraftfahrzeuge.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der im Unterschied zu der Ausfüh rungsform aus Fig. 1, die Schnappverschlüße 5 durch einen Klettverschluß ersetzt sind. Die Vorrichtung ist wiederrum als einteilige Ausführungsform ausgebildet, bei der die beiden Kunststoffträgerhälften 1a, 1b durch ein Filmscharnier 6 miteinander verbunden sind. Ein Klettverschluß besteht in an sich bekannterweise aus zwei Verschlußschichten, von denen die eine Verschlußschicht als Flaum ausgebildet ist und die andere Verschlußschicht als Haken ausgebildet ist. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die mit 1a bezeichnete Kunststoffträgerhälfte mit zwei seitlichen rechteckförmigen Verschlußschichten 9 versehen, die jeweils als Flaum ausgebildet sind. Entsprechend dem Prinzip des Klettver schlusses sind dann die beiden korrespondierenden Verschlußschichten 10 auf der mit 1b bezeichneten Kunststoffträgerhälfte als Haken ausgebildet.

Fig. 5 zeigt nochmals eine alternative Ausführungsform der Erfindung mit Klettverschlüssen. Im Unterschied zu der Ausführungsform aus Fig. 4, sind die beiden Kunststoffträgerhälften 1a, 1b hier nicht mit einem Scharnier versehen. Deshalb ist die Ausführungsform 5 analog zu der Ausführungsform der Fig. 3, besonders zur Herstellung vorkonfektionierter Folienkabe lenden, bei denen jeweils eine Kunststoffträgerhälfte 1a, 1b fest mit dem Kunststofflaminat jeweils eines Folienkabelendes verbunden ist. Wie die Ausführungsform der Fig. 3 ist auch diese vorkonfektionierte Ausführung besonders bei zeitkritischen Fertigungsprozessen am Montageband geeignet.

Claims

1. Vorrichtung zum leitenden Verbinden von Folienkabelenden mit anisotropen Leitklebern (8) bestehend aus

a) zwei Kunststoffträgerhälften (1a, 2b), die die beiden zu verbindenden Folienkabelen den aufnehmen,
b) Führungsmitteln (7) auf mindestens einer der beiden Kunststoffträgerhälften (1a, 1b) zur Positionierung der Folienkabelenden für den Fügeprozess, derart, daß beim Zusam menfügen der Kunststoffträgerhälften, die beiden Folienkabelenden in einer Fügestelle jeweils mit ihrer abisolierten und mit Leitkleber (8) bestrichenen Oberfläche aufeinander formschlüssig zu liegen kommen,
c) Fixiermitteln (5, 9, 10) zum arretieren der Folienkabelenden in der Fügestelle und zum Komprimieren des Leitklebers (8) zur Ausbildung von Leitpfaden zwischen den jeweils aufeinander liegenden Leiterbahnen (4) des ersten Folienkabelendes und den gegenüber liegenden Leiterbahnen (4) des zweiten Folienkabelendes.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kunststoffträger hälften (1a, 2b) mit einem Filmscharnier (6) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, daß beiden Kunststoffträgerhälften (1a, 1b) getrennt sind und je eine Kunststoffträgerhälfte (1a) mit dem Kunststofflaminat (3) des ersten Folien kabelendes und eine Kunststoffträgerhälfte (1b) mit dem Kunststofflaminat (3) des zweiten Folienkabelendes verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixier mittel Schnappverschlüsse (5) sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixier mittel Klettverschlüsse (9, 10) sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunst stoffträgerhälften (1a, 1b) transparent sind.

7. Verfahren zum leitenden Verbinden von Folienkabelenden mit anisotropen Leitklebern (8) bestehend aus

a) zwei Kunststoffträgerhälften (1a, 1b), die die beiden zu verbindenden Folienkabelen den aufnehmen,
b) Führungsmitteln (7) auf mindestens einer der beiden Kunststoffträgerhälften (1a, 1b) zur Positionierung der Folienkabelenden für den Fügeprozess, derart, daß beim Zusam menfügen der Kunststoffträgerhälften, die beiden Folienkabelenden in einer Fügestelle jeweils mit ihrer abisolierten und mit Leitkleber (8) bestrichenen Oberfläche aufeinander formschlüssig zu liegen kommen,
c) Fixiermitteln (5, 9, 10) zum arretieren der Folienkabelenden in der Fügestelle und zum Komprimieren des Leitklebers (8) zur Ausbildung von Leitpfaden zwischen den jeweils aufeinander liegenden Leiterbahnen (4) des ersten Folienkabelendes und den gegenüber liegenden Leiterbahnen (4) des zweiten Folienkabelendes.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kunststoffträger hälften (1a, 1b) mit einem Filmscharnier (6) verbunden sind und zum Herstellen der Fü gestelle zusammengeklappt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffträgerhälften (1a, 1b) mit den Folienkabelenden vorkonfektionierte Einheiten bilden, die nach Bestrei chen mit Leitkleber (8) zusammengesteckt werden.