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Die
Erfindung betrifft einen flexiblen Flachleiter mit einer biegsamen,
isolierenden Trägerstruktur, auf
der wenigstens auf einer Seite Leiterbahnen zur Übertragung von elektrischen
Signalen aufgebracht sind.
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Derartige
flexible Flachleiter werden beispielsweise in der Bürotechnik
eingesetzt, um beweglich gehaltene Druckerköpfe von Tintenstrahldruckern
mittels elektrischen Signalen anzusteuern. Diese flexiblen Flachleiter
weisen als Trägerstruktur üblicherweise
eine isolierende Folie auf. Als Trägerstrukturmaterial kann z.B.
PET, PEN, PI oder Teflon eingesetzt werden. Auf der Trägerstruktur
ist eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht, die fertigungstechnisch
beispielsweise durch Aufkleben einer Kupferfolie realisiert werden
kann. Diese Kupferfolie wird nach dem Aufkleben ätztechnisch zu Leiterbahnen
strukturiert, deren Oberfläche
dann durch Aufbringen einer weiteren Kunststofffolie oder eines Isolationslackes
isoliert wird.
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Aus
der
EP 0 092 555 B1 ,
der
US 5 291 180 , der
US 5 285 191 , der
US 4 990 891 , der
US 4 792 790 , aber auch
der
US 4 694 283 ist
es bekannt, LC-Schwingkreise durch geeignetes Übereinanderfalten von Leiter-
bzw. Isolatorfolien herzustellen. Diese Druckschriften betreffen
etikettartige Sicherheits- bzw. Markierungssysteme, die sich beispielsweise
zur Befestigung an Verkaufsgegenständen eignen. Die Sicherheits-
bzw. Markierungssysteme bestehen dabei im wesentlichen aus einem
mittels elektromagnetischen Wellen abtastbaren LC-Schwingkreis.
Der LC-Schwingkreis umfaßt
Leiterbahnstrukturen in einer dünnen
Metallfolie bzw. einer dünnen
metallischen Schicht, die sich auf einem Trägermaterial be findet. Auf den
Leiterbahnstrukturen ist ein dielektrischer Überzug oder eine dielektrische
Folienzwischenlage vorgesehen. Durch Übereinanderfalten von Trägermaterial
und gegebenenfalls Folienzwischenlagen wird eine Schichtstruktur
geschaffen, die den LC-Schwingkreis darstellt. Durch Ummanteln der
Packung von Trägermaterial
und gegebenenfalls Folienzwischenlagen mit einer Stabilisations-
bzw. Siegelschicht kann schließlich
ein mechanisch belastbares elektrisches Bauteil geschaffen werden.
Aus
DE 39 33 289 A1 ist
ein Bandkabel bekannt, welches an seiner Außenfläche mit einer maschenartigen,
leitfähigen
Metallschicht oder mit verwobenen, leitfähigen Fasern versehen ist.
Das Bandkabel ist dadurch gegen elektromagnetische Wellen geschützt.
DE 199 06 825 A1 ist
ein Flachkabel entnehmbar, welches an beiden Oberflächen jeweils
von einer blattartigen Schicht aus einem magnetischen Material abgedeckt
ist. Diese blattartigen Schichten sollen als magnetische Abschirmung
wirken.
DE 198 11
083 C1 offenbart ein induktives Bauelement in Chip-Multilayer-Technologie, bei
dem schichtweise mehrere Ferritfolien mit dazwischen angeordneten Leiterbahnstrukturen übereinander
gestapelt sind.
DE
41 33 352 C2 ist ein LC-Verbundelement mit Metallfolien
und Isolierfilmen entnehmbar, welche abwechselnd aufeinandergeschichtet
sind. Der Schichtaufbau ist um eine zylindrische Spule gewickelt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Flachleiter zu schaffen, der sich als
flexible Verkabelung mit guter EMV insbesondere in einem Kraftfahrzeug
eignet.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der Ansprüche 1 und
2 gelöst.
Erfindungsgemäß wird der
flexible Flachleiter zur Abschirmung definiert gefaltet. Abzuschirmende
Leiterbahnen und eine magnetische Sperrfläche des Flachleiters sind derart
zueinander angeordnet, dass diese Leiterbahnen nach der Faltung
abgeschirmt sind (Anspruch 1). Gemäß Anspruch 2 weist der flexible
Flachleiter wenigstens einen Abschnitt auf, in dem er zum Einstellen
eines lokalen Induktivitäts-
und Kapazitätsbelags definiert
gefaltet ist.
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Auf
diese Weise können
die Übertragungseigenschaften
von Leiterbahnstrukturen in dem Flachleiter definiert eingestellt
werden, und es können
in einfacher Weise LC-Filter im Flachleiter realisiert werden, so
dass ein Einkoppeln von Störsignalen oder
deren Übertragung
vermieden werden kann.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist in die gefalteten Abschnitte des
Flachleiters eine dielektrische Folie eingefaltet. Auf diese Weise
kann eine kapazitive Ankopplung von Leiterbahnen eingestellt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist in die gefalteten Abschnitte des
Flachleiters eine Ferritfolie eingefaltet. Auf diese Weise kann
eine induktive Ankopplung von Leiterbahnen eingestellt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist der Flachleiter wenigstens einen
Anschlußbereich
für ein SMD-Bauteil
auf. Auf diese Weise kann ein Flachleiter mit Platinen-Funktionalität bereitgestellt
werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist der Flachleiter wenigstens einen
Masseklemmflächenbereich
auf. Auf diese Weise kann zur Abschirmung von Magnetfeldern über eine
magnetische Sperrfläche bei
Einbau in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft die elektrische Masse
der Fahrzeugkarosserie ausgenutzt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist der Flachleiter wenigstens einen
in sich gefalteten Verzweigungsabschnitt auf. Auf diese Weise können Verzweigungsabschnitte
mit LC-Filterfunktion bereitgestellt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind in dem Flachleiter Leiterbahnen
wenigstens abschnittsweise mit LC-Elementen kombiniert. Auf diese
Weise können
auf dem Flachleiter Signalfilter realisiert werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind in dem Flachleiter Leiterbahnen
wenigstens abschnittsweise als LC-Elemente strukturiert. Auf diese
Weise können
auf dem Flachleiter Filter für
elektrische Signale ätztechnisch
realisiert werden.
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Vorteilhafte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend
beschrieben. Es zeigen:
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1a und 1b einen
Abschnitt eines flexiblen Flachleiters mit Verzweigung in Draufsicht
auf eine erste Seite beziehungsweise eine zweite, der ersten gegenüberliegenden
Seite,
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2a und 2b einen
Abschnitt eines flexiblen Flachleiters mit Verzweigung und Anschlussbereich
für ein
SMD-Bauteil in Perspektivansicht,
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3 einen
4-fach in sich gefalteten Abschnitt eines flexiblen Flachleiters
in Perspektivansicht und
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4 einen
Schnitt durch einen mehrere Folienschichten umfassenden flexiblen
Flachleiter.
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In
der 1a ist ein flexibler Flachleiter 1 dargestellt,
der eine Trägerstruktur 2 umfasst,
auf der Leiterbahnen 3, 4 und 5 angeordnet
sind. Die Trägerstruktur 2 ist
als isolierende Folie ausgebildet. Als Trägerstrukturmaterial kann vorzugsweise
PET, PEN, PI oder Teflon verwendet werden. Die Leiterbahnen 3, 4, 5 sind
aus einer mittels Ätztechnik
strukturierten Kupferfolie von ca. 35μm Dicke gewonnen, die auf die
isolierende Folie aufgeklebt ist. Weitere übliche Dicken sind z.B. 17,5μm und 70μm. Die auf der
Trägerstruktur 2 angeordneten
Leiterbahnen 3, 4 und 5 sind mit einer
Isolationsschicht versiegelt. Die Dicke der isolierenden Folie ist
so gewählt,
dass sie mit den auf ihr angebrachten Leiterbahnen gefaltet werden
kann, ohne dass die Folie bricht oder es zum Lösen oder Beschädigen bzw.
Unterbrechen von Leiterbahnen kommt. Die isolierende Folie mit den
Leiterbahnen wird dann mittels Laserschneiden (oder auch mittels
Ausstanzen, Ausfräsen,
Ausschneiden) zu dem in der 1a dargestellten
flexiblen Flachleiter 1 zugeschnitten.
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In
einem Bereich 6 hat der Flachleiter 1 eine als
Randinduktor wirkende Wirbelstromfolie mit Fenster 7. Auf
diesem Fenster 7 kann eine nicht weiter dargestellte Ferritzwischenlage
angebracht werden, die es ermöglicht,
in nicht weiter dargestellter Weise induktiv Verbraucher anzukoppeln,
um diese aus dem Flachleiter 1 mit einem Wechselspannungssignal
zu versorgen.
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Der
Flachleiter 1 umfasst weiter einen Verzweigungsbereich 8,
in dem sich die auf ihm angeordneten Leiterbahnen in einen Flachleiterzweig 9 und
einen Flachleiterzweig 10 verzweigen. Der Flachleiterzweig 9 ist
an einer Stelle 11 mehrfach in sich selbst gefaltet, um
dort lokal den Induktivitätsbelag
der Lei terbahnen 4 und 5 zu erhöhen und
auf diese Weise ein Tiefpaßfilter
bereitzustellen.
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An
dem Flachleiterzweig 10 ist ein Abschnitt 12 ohne
Leiterbahnstrukturen ausgebildet, dessen Rückseite entsprechend dem Bereich 6 mit
einer als Wirbelstrommaske dienenden Folie aus magnetisch weichem
Material beschichtet ist. Wie mit dem Pfeil 13 in der 1a angedeutet,
ist vorgesehen, den Abschnitt 12 auf den Flachleitungszweig 9 zu
falten. Dazu ist der Abschnitt 12 geometrisch auf den Flachleiterzweig 9 abgestimmt.
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Die 1b zeigt
den in der 1a dargestellten flexiblen Flachleiter
von der gegenüberliegenden
Seite. Die Rückseite
des Bereiches 6 des flexiblen Flachleiters 1 aus 1a hat
eine Masseklemmfläche 14.
Sie gestattet, dass bei Einbau des flexiblen Flachleiters in ein
Kraftfahrzeug die Wirbelstrommaskierung einfach mit der Karosseriemasse verbunden
werden kann, was ein besonders stabiles Abschirmen ermöglicht.
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Die
Rückseite
des Isolationsfolien-Abschnittes 12 aus der 1a ist
ebenfalls mit einer Folie 15 aus magnetisch weichem Material
versehen, die bei Umklappen auf den Flachleitungszweig 9' entsprechend
der dem Pfeil 16 angedeuteten Richtung die Leiterbahnen 4' und 5' im Flachleitungszweig 9' magnetisch
abschirmt. Auch diese Folie 15 hat eine Masseklemmfläche 17,
um bei Einbau des Flachleiters in ein Kraftfahrzeug einen guten
Karosseriekontakt zu ermöglichen.
Weiter weist die Folie 15 Freimaskierungen 18 und 19 auf,
auf der nicht weiter dargestellte selbsthaftende Ferritfolien angebracht
werden können,
die bei Umklappen des Abschnittes 12 aus 1a den
Leiterbahnen 4' und 5' im Flachleiterzweig 9' zugeordnet
sind und deren Induktivitätsbelag
lokal erhöhen.
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Um
einen robusten und stabilen flexiblen Flachleiter bereitzustellen,
werden nach dem Falten die gefalteten Abschnitte klebetechnisch
stabilisiert, indem sie beispielsweise mit Thermothen versiegelt werden.
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In
der 2a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen
flexiblen Flachleiter 20 dargestellt, der eine Trägerstruktur 21 umfasst,
die derjenigen des vorbeschriebenen flexiblen Flachleiters entspricht.
Diese Trägerstruktur 21 ist
mit nicht weiter dargestellten Leiterbahnen versehen und weist Anschlüsse für ein SMD-Bauteil 28 auf.
Weiter hat der flexible Flachleiter 20 Verzweigungsarme 22 und 23, die
aus demselben Material wie die Trägerstruktur 21 gefertigt
sind. Im Anschlussbereich des Verzweigungsarms 22 an die
Trägerstruktur 21 sind
Falzmarkierungen 24 vorgesehen, die durch Pfadgatebereiche 25 voneinander
getrennt sind, um die nicht weiter dargestellten Leiterbahnen der
Trägerstruktur 21 auf den
Verzweigungsarm 22 zu führen.
Der Verzweigungsarm 23 hat einen Bereich 26, in
dem mittels Isoliersiegelbedruck gefertigte LC-Strukturen ausgebildet
sind, welche ein kapazitiv-induktives Ankoppeln von in dem Verzweigungsarm 23 verlaufenden Leiterbahnen
an Leiterbahnen der Trägerstruktur 21 ermöglichen.
Gleichzeitig wirken die LC-Strukturen im Bereich 26 als
Signalfilter. Auf die Trägerstruktur 21 ist
eine Ferritfolie 27 gelegt, die eine lokale Erhöhung des
Induktivitätsbelags
der in der Trägerstruktur 21 verlaufenden
Leiterbahnen bewirkt und die Übertragungseigenschaften
der Leiterbahnen, die durch sie abgedeckt werden, entsprechend beeinflusst.
Anstatt auf der Trägerstruktur 21 eine
Ferritfolie 27 vorzusehen, ist es auch möglich, eine
Folie aus Dielektrikum anzubringen, welche zu einer lokalen Erhöhung des
Kapazitätsbelags
der durch sie abgedeckten Leiterbahnen auf der Trägerstruktur 21 führt.
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Um
bei dem fertig gefalteten flexiblen Flachleiter 20 einen
guten Zugang zu dem SMD-Bauteil 28 zu ermöglichen,
sind in der Folie 27 und in dem Verzweigungsarm 22 Durchbrüche 29 und 30 vorgesehen.
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Die 2b zeigt
einen flexiblen Flachleiter 20' aus 2a im
fertig gefalteten Zustand. Dabei sind entsprechend dem anhand der 1a und 1b beschriebenen
flexiblen Flachleiter die übereinander
gefalteten Verzweigungsarme 22' und 23' mittels Thermothen versiegelt,
wobei die Leiterbahnenstrukturen in ihnen so zueinander verlaufen,
dass diese induktiv-kapazitiv aufeinander abgestimmt sind.
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Die 3 zeigt
einen Ausschnitt aus einem weiteren Ausführungsbeispiel für einen
flexiblen Flachleiter 30. Dieser umfasst eine Trägerstruktur 31, die
der Trägerstruktur
der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele
entspricht, auf denen nicht weiter dargestellte Leiterbahnen angeordnet
sind. Die Trägerstruktur
ist 4-fach in sich selbst zurückgefaltet,
so dass entsprechende Bereiche 31, 32, 33 und 34 derselben
aufeinander zu liegen kommen. Zwischen die Bereiche 31 und 32 der
Trägerstruktur
ist eine erste Ferritfolie 35 gelegt, und zwischen den
Bereichen 33 und 34 der Trägerstruktur befindet sich eine
zweite Ferritfolie 36. Diese Ferritfolien führen zu
einer guten induktiven Kopplung der Leiterbahnstrukturen in den Bereichen 31 und 32 bzw. 33 und 34.
Weiter ist zwischen den Bereichen 32 und 34 der
Trägerstruktur eine
Folie 37 aus Dielektrikum vorgesehen, die zu einer guten
kapazitiven Ankopplung von Leiterbahnstrukturen in den Bereichen 32 und 34 der
Trägerstruktur
führt.
Das mehrfache Ineinanderfalten der Trägerstruktur mit darauf angeordneten
Leiterbahnen ermöglicht
es, über
einen weiteren Frequenzbereich einstellbare Bandpässe bzw.
Bandsperren in einem flexiblen Flachleiter zu realisieren.
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Die 4 zeigt
einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen
flexiblen Flachleiter 40. Dieser flexible Flachleiter 40 ist
als Co-Laminat mehrer Folienschichten ausgebildet. Auf eine erste
Folie 41, deren Material derjenigen der Trägerstrukturen
der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele
entspricht, ist eine Schicht mit Leiterbahnen 42 vorgesehen, über denen
sich eine erste Folie 43 aus Dielektrikum befindet. Über dieser
Folie 43 aus Dielektrikum liegt eine erste ferromagnetische
Folie 44, auf der eine zweite Folie 45 aus Dielektrikum
vorgesehen ist. Über
der zweiten Folie 45 aus Dielektrikum befindet sich eine
Schicht 46 mit Leiterbahnen und eine der Folie 41 entsprechende
Folie 47. Die Folie 47 ist schließlich mit
einer zweiten ferromagnetischen Folie 48 bedeckt.