DE4229026A1 - Flexible leiterplatte, die einen biegeabschnitt mit geringer steifigkeit aufweist, und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Flexible leiterplatte, die einen biegeabschnitt mit geringer steifigkeit aufweist, und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf flexible
Leiterplatten. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf flexible Leiterplatten, bei denen eine Zone
der Leiterplatte wiederholten Biegungen unterworfen wird,
um die Bewegung eines Bauteils aufzunehmen, mit dem die
flexible Leiterplatte verbunden ist. Der Ausdruck
"Biegung" bezieht sich dabei auf eine zyklische Biegung
eines bestimmten Bereichs der flexiblen Leiterplatte.
Das Gebiet der Computer-Plattenlaufwerke ist von
der vorliegenden Erfindung besonders betroffen, und daher
wird auf dieses Gebiet zur Veranschaulichung der Merk
male, der Nützlichkeit und der Vorteile der vorliegenden
Erfindung näher eingegangen. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht auf Leiterplatten für Plattenlaufwerke
beschränkt, sondern für alle Anwendungen geeignet, bei
denen es wünschenswert ist, die Biegung einer flexiblen
Leiterplatte zu erleichtern.
Bei Computer-Plattenlaufwerken tastet der
Lese/Schreib-Kopf die Platte ab, das heißt, er bewegt
sich über die Oberfläche der Speicherplatte, um seine
Lese/Schreib-Funktion auszuführen. Eine flexible Leiter
platte verbindet den Lese/Schreib-Kopf mit dem Computer
system zwecks Signalübertragung zwischen der Platte und
dem Computer. Die flexible Leiterplatte biegt sich
gewöhnlich entsprechend einer als "Rollen" oder
"Rollbiegen" bezeichneten Bewegung, um die lineare
Bewegung des Lese/Schreib-Kopfes in einer bezüglich der
Speicherplatte radialen Richtung aufzunehmen und zu
ermöglichen. Um die flexible Leiterplatte zu biegen, ist
natürlich eine gewisse Energiemenge erforderlich. Der
Biegevorgang einer flexiblen Leiterplatte kann analog zu
der zyklischen Balkenbiegung betrachtet und analysiert
werden, und die zur Ausführung der Biegung verbrauchte
Energiemenge ist eine direkte Funktion der Steifigkeit
der flexiblen Leiterplatte in der Zone, in der die
Biegung erfolgt. Im Zuge der Weiterentwicklung der
Plattenlaufwerk-Technologie wurden die Plattendurchmesser
immer kleiner, wobei sie von 8′′ auf 5 1/4′′ und 3 1/2′′
verringert wurden, und jetzt ungefähr 2′′ für die nächste
Generation von Platten laufwerken angestrebt werden. Dies
führte zu einer Verringerung der Länge (und der Gesamt
größe) der flexiblen Leiterplatte, und auch einer
Verringerung des Querschnitts der flexiblen Leiterplatte,
der einer dynamischen Biegung unterworfen wird, und
folglich zu einer Zunahme oder Konzentration der Spannung
in diesem Biegeabschnitt. Außerdem scheinen die Designer
bei den neueren Plattenlaufwerken für die Biegung der
flexiblen Leiterplatte die als "Buchbinden" bezeichnete
Lösung zu bevorzugen anstelle des herkömmlichen
"Rollbiegens". Dieses "Buchbinden" ermöglicht den Entwurf
einer kompakteren Leiterplatte, bei der ein kürzerer
Abschnitt der Leiterplatte dem Biegevorgang unterworfen
wird, wodurch die Spannungen noch stärker konzentriert
werden.
Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist, daß
die Computersysteme kleiner und/oder tragbar werden (wie
zum Beispiel die Laptop-Computer), und daher wird es
immer wichtiger, die zum Biegen der flexiblen Leiter
platte erforderliche Energiemenge zu verringern, um die
Batterie zu schonen.
Andere zu berücksichtigende Faktoren sind die Masse
der flexiblen Leiterplatte und der mechanische Widerstand
gegenüber einer Änderung der Bewegungsrichtung des
Kopfes, das heißt, die Trägheit, die durch die Steifig
keit der flexiblen Leiterplatte vorgegeben wird. Diese
Faktoren haben einen Einfluß auf das Problem des Über
fahrens der Zielposition und des "Überschwingens" oder
"Nachlaufens" beim Positionieren des Kopfes an der
gewünschten Stelle über der Platte, und daher wirken sich
diese Faktoren auf die Zugriffszeit aus. Die Zugriffszeit
ist besonders wichtig, da sie in manchen Fällen die für
eine Anwendung erforderliche Gesamtzeit bestimmt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine
flexible Leiterplatte herzustellen, bei der die zum
Biegen erforderliche Energiemenge verringert ist, die
Biegung in einem kleinen Abschnitt der Leiterplatte auf
genommen wird, und das Überfahren der Zielposition und
das Überschwingen zwecks Verringerung der Zugriffszeit
verringert werden.
Um die obenerwähnten Probleme zu lösen, wird gemäß
der vorliegenden Erfindung eine flexible Leiterplatte
mit einer Schichtstruktur vorgeschlagen, wobei diese
Leiterplatte gekennzeichnet ist durch
- - eine erste Schicht von vorgegebener Dicke aus isolierendem Material, die sich über mindestens einem Teil der Länge der flexiblen Leiterplatte erstreckt;
- - eine zweite Schicht von vorgegebener Dicke aus isolierendem Material, die sich über mindestens einem Teil der Länge der flexiblen Leiterplatte erstreckt;
- - mindestens eine Leiterbahn aus einem leitenden Material, die zwischen der ersten und zweiten Schicht aus isolierendem Material sandwichartig angeordnet ist;
- - und einen Biegeabschnitt in der flexiblen Leiter platte, der sich über einen Teil der Länge der flexiblen Leiterplatte erstreckt und eine geringere Steifigkeit als die an ihn angrenzenden Abschnitte der flexiblen Leiter platte aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine flexible
Leiterplatte mit einem vorgegebenen Biegeabschnitt vor
geschlagen, bei der das Biegemoment durch Verringerung
der Steifigkeit der Leiterplatte in dem Biegeabschnitt
verringert wird. Diese Verringerung der Steifigkeit wird
durch Verringerung des Trägheitsmoments des Biege
abschnitts, oder durch Verringerung des Elastizitäts
moduls des isolierenden Materials in dem Biegeabschnitt
erreicht. Die Verringerung des Trägheitsmoments wird
vorzugsweise durch teilweise oder vollständige Entfernung
des isolierenden Materials in dem Biegeabschnitt
erreicht, wobei dieses isolierende Material gewöhnlich
die obere und untere Schicht der flexiblen Leiterplatte
bildet. Dabei wird eine Verringerung des Trägheitsmoments
und der Steifigkeit in dem Biegeabschnitt erhalten,
wodurch das Biegemoment oder die Biegekraft (und folglich
die zum Biegen der Leiterplatte erforderliche Energie)
verringert werden.
Das isolierende Material kann auf verschiedene
Arten entfernt werden. Vorzugsweise wird das isolierende
Material durch Laserabschmelzung entfernt, nachdem die
Leiterplatte zuvor mit dem isolierenden Material
hergestellt wurde, oder es werden in dem Biegeabschnitt
Fenster in das isolierende Material gestanzt, bevor es
auf die flexible Leiterplatte aufgebracht wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das
isolierende Material in dem Biegeabschnitt vollständig
entfernt, wobei nur Kleber um die Leiterbahnen herum
zurückbleibt. Bei einer anderen Ausführungsform wird das
isolierende Material in dem Biegeabschnitt bis auf dünne
Randstreifen entfernt, die stehen gelassen werden, um die
Randschicht der laminierten flexiblen Leiterplatte zu
schützen. Alternativ kann die isolierende Schicht in dem
Biegeabschnitt dünner gemacht werden (gegenüber der
ursprünglich dickeren Schicht der gesamten flexiblen
Leiterplatte), um den größten Teil, aber nicht das
gesamte isolierende Material in dem Biegeabschnitt zu
entfernen. Das isolierende Material kann durch Laser
abschmelzung oder andere Mittel, wie chemisches Ätzen,
Plasmaverbrennung, oder mechanische Entfernung (wie
beispielsweise Schleifen, Schlagfräsen, Fräsen) dünner
gemacht werden.
Bei einer anderen Ausführungsform weist das
isolierende Material in dem Biegeabschnitt einen
niedrigerem Elastizitätsmodul als das isolierende
Material der übrigen flexiblen Leiterplatte auf, wodurch
die Steifigkeit des Biegeabschnitts verringert wird.
Bei noch einer anderen Ausführungsform werden
ein oder mehrere, tiefe schmale Kanäle in dem äußeren
dielektrischen Material vorgesehen, um ein "Polymer
scharnier" und damit eine Zone mit größerer Flexibilität
zu erzeugen. Diese "Scharnierzone" kann bei Verwendung
von Laser(UV-Excimer-Laser)-Abschmelzungstechniken bei
relativ niedrigen Kosten erzeugt werden. Bei wiederum
einer anderen Ausführungsform haben die Kanäle eine
langgestreckte oder abgeflachte Form, um eine plötzliche
Zunahme der Spannung auf der Leiterplatte während der
Biegung zu vermeiden.
Bei noch einer anderen Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung sind Zonen mit geringerer Steifigkeit
oder Biegeabschnitte bei gut bekannten, kleberfreien
Leiterbahnmaterialien vorgesehen.
Die Verringerung der Steifigkeit in dem Biege
abschnitt der flexiblen Leiterplatte führt zu einer Ver
ringerung der Energie, die zum Biegen der flexiblen
Leiterplatte während der Bewegung des Lese/Schreib-Kopfes
des Plattenlaufwerks erforderlich ist. Die verringerte
Steifigkeit und die verringerte Masse des Biegeabschnitts
verringern auch den Widerstand gegenüber der Bewegung des
Lese/Schreib-Kopfes, wodurch das Überfahren des Ziel
punktes und das Überschwingen vermindert werden und
folglich eine eventuelle Verzögerung bei der Bewegung des
Kopfes beseitigt oder verringert wird, und die Zugriffs
zeit verbessert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im
Folgenden, zwecks Erläuterung der Erfindung, anhand der
Zeichnungen näher beschrieben. In den verschiedenen
Figuren sind gleiche Elemente mit den gleichen Kenn
ziffern bezeichnet.
Die Fig. 1 ist eine Draufsicht eines Teils einer
flexiblen Leiterplatte gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 2 ist ein vertikaler Schnitt gemäß der
Schnittlinie 2-2 der Fig. 1.
Die Fig. 3 ist ein vertikaler Schnitt gemäß der
Schnittlinie 3-3 der Fig. 1.
Die Fig. 4 eine Draufsicht eines Teils einer
flexiblen Leiterplatte gemäß einer zweiten Ausführungs
form der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 5 ist ein vertikaler Schnitt gemäß der
Schnittlinie 5-5 der Fig. 4.
Die Fig. 6 ist ein vertikaler Längsschnitt, gemäß
der Schnittlinie 6-6 der Fig. 12, der einen Teil einer
flexiblen Leiterplatte einer anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wiedergibt.
Die Fig. 7(a)-7(e) zeigen eine Kontroll-Leiter
platte und Einheits-Leiterplatten gemäß den verschiedenen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für eine
vergleichende Analyse.
Die Fig. 8-11 sind vertikale Längsschnitte
anderer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 12 ist eine Draufsicht einer erfindungs
gemäßen flexiblen Leiterplatte, die in einem Platten
laufwerk verwendet wird.
Die Fig. 13 ist eine Draufsicht eines Platten
laufwerks, das die Plattenlaufwerk-Leiterplatte der Fig.
12 enthält.
Die Fig. 14 ist ein vertikaler Schnitt eines
kleberfreien Leiterbahnmaterials.
Die Fig. 15 ist ein vertikaler Schnitt der in der
Fig. 14 wiedergegebenen kleberfreien Leiterplatte, die
dünner gemachte flexible Abschnitte aufweist.
Die Fig. 16 ist ein vertikaler Schnitt eines
zweiten kleberfreien Leiterplattenmaterials.
Die Fig. 17 ist ein vertikaler Schnitte der in der
Fig. 16 wiedergegebenen kleberfreien Leiterplatte, die
in selektiver Weise dünner gemachte flexible Abschnitte
aufweist.
Zunächst wird auf die Fig. 1-3 Bezug genommen,
in denen eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wiedergegeben ist. Dabei ist natürlich
anzunehmen, daß die hier wiedergegebene Leiterplatte nur
eine schematische Darstellung ist, die zur Veranschauli
chung dienen soll. Die flexible Leiterplatte 10 ist eine
laminierte Platte, die über den größten Teil ihrer Länge
gebildet wird von einer ersten oder unteren Schicht 12
aus dielektrischem Material, vorzugsweise Polyimid-
Material, einer ersten oder unteren Kleberschicht 14,
einer Schicht mit Kupfer-Leiterbahnen 16 (die gewöhnlich
durch Ätzen einer vorher mittels Kleber 14 auf die untere
Polyimidschicht 12 aufgebrachten, kontinuierlichen
Kupferschicht hergestellt wurden), einer zweiten oder
oberen Kleberschicht 18, und einer zweiten oder oberen
Polyimidschicht 20, die auf den Kleber 18 aufgebracht
ist. Während des Herstellungsprozesses fließen die
Kleberschichten 14 und 18 unter Einwirkung von Wärme und
Druck, wobei sie die Zwischenräume zwischen den Kupfer-
Leiterbahnen 16 ausfüllen. Das Polyimidmaterial kann
beispielsweise Kapton von duPont, oder Material von
Allied Apical, oder Upilex von ICI sein, und der Kleber
kann thermoplastisches oder duroplastisches Material
sein. Der Kleber 8970 von der Rogers Corporation ist ein
Beispiel für einen solchen duroplastischen Kleber.
Ein Abschnitt 22 der flexiblen Leiterplatte soll
der vorgesehene Biegeabschnitt sein, und dieser vor
gesehene Biegeabschnitt ist anders aufgebaut als die
übrige flexible Leiterplatte. Insbesondere sind, wie dies
in der Fig. 3 gezeigt ist, die Polyimidschichten 12 und
20 bei diesem vorgesehenen Biegeabschnitt entfernt oder
weggelassen, so daß der vorgesehene Biegeabschnitt nur
aus der unteren Kleberschicht 14, den Leiterbahnen 16,
und der oberen Kleberschicht 18 besteht. Da die Polyimid
schichten 12 und 20 bei dem vorgesehenen Biegeabschnitt
entfernt oder weggelassen sind, ist das Trägheitsmoment
des vorgesehenen Biegeabschnitts gegenüber der übrigen
Leiterplatte wesentlich verringert, wodurch der vor
gesehene Biegeabschnitt wesentlich weniger steif, oder
wesentlich flexibler als die übrige flexible Leiterplatte
ist. Zur Veranschaulichung ist bei den Biegeabschnitten
in der Fig. 1 die Kleberschicht 18 teilweise entfernt,
um die Leiterbahnen 16 und den dazwischen angeordneten
Kleber zu zeigen.
Um die Polyimidschichten 12 und 20 in dem Biege
abschnitt wegzulassen, können Fenster 24A bzw. 24B in die
Polyimidschichten eingestanzt werden, bevor die Polyimid
schichten auf das Laminat aufgebracht werden. Die Fach
leute auf diesem Gebiet wissen, daß das Laminat für die
Leiterplatten gewöhnlich durch einen kontinuierlichen
Rollenprozeß oder in Plattenform hergestellt wird, und
daß die fertigen Leiterplatten von überschüssigem
Laminatmaterial umgeben sind, bevor sie beispielsweise
durch Formstanzen herausgetrennt werden. Die Fenster
können also in die Polyimidschichten eingestanzt werden,
ohne die Polyimidmaterial-Rollen abzutrennen; und die
Fenster in der oberen und unteren Polyimidschicht sind
richtig positioniert und ausgerichtet, um bei dem Prozeß
zur Herstellung der flexiblen Leiterplatten bei den
vorgesehenen Biegeabschnitten angeordnet zu werden. Dabei
ist anzumerken, daß zwar die Polyimidschichten 12 und 20
weggelassen werden, aber die Kleberschichten 14 und 18
verbleiben, um eine elektrische Isolierung und einen
mechanischen Schutz für die Leiterbahnen 16 zu haben.
Nachstehend wird auf die Fig. 4 und 5 Bezug
genommen, in denen eine zweite Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung wiedergegeben ist. Diese zweite Aus
führungsform unterscheidet sich von der ersten Aus
führungsform der Fig. 1-3 nur dadurch, daß die Fenster
24A und 24B schmale Rand- oder Seitenstreifen 26, 28 auf
der Unter- bzw. Oberseite der flexiblen Leiterplatte auf
weisen. Diese Randstreifen sind Fortsetzungen der Poly
imidschichten 12 und 20. Die schmalen Randstreifen 26 und
28 haben nur eine geringe Auswirkung auf die Steifigkeit
in dem vorgesehenen Biegeabschnitt (das heißt, die
Steifigkeit in dem vorgesehenen Biegeabschnitt wird durch
die Randstreifen nur geringfügig erhöht gegenüber einem
Fenster ohne Randstreifen), aber es ergeben sich große
Vorteile beim Schutz der Ränder des Klebers, und außerdem
wird ein Schutz der Leiterplatte in dem mechanisch
empfindlichen vorgesehenen Biegeabschnitt erhalten.
Die unter Bezugnahme auf die Fig. 1-5
diskutierten Ausführungsformen weisen Konfigurationen
auf, bei denen die Polyimidschichten in dem vorgesehenen
Biegeabschnitt vollständig weggelassen sind (Fig.
1-3), oder zum größten Teil weggelassen sind (Fig. 4
und 5). Die Polyimidschichten können nicht nur weg
gelassen werden, sondern auch auf verschiedene Arten
entfernt werden. Das bevorzugte Verfahren ist die Laser
abschmelzung mit einem Excimer-Laser, der bei einer für
das Polyimidmaterial spezifischen Wellenlänge arbeitet,
und mit dem das Polyimidmaterial bis zu einer sorgfältig
kontrollierten Tiefe entfernt werden kann. Wenn die
Laserabschmelzung verwendet werden soll, um das Polyimid
in dem vorgesehenen Biegeabschnitt zu entfernen, wird die
gesamte flexible Leiterplatte zunächst gemäß dem in der
Fig. 2 dargestellten Querschnitt hergestellt. Danach
wird die Laserabschmelzung verwendet, um die Polyimid
schichten 12 und 20 in dem vorgesehenen Biegeabschnitt
teilweise oder ganz zu entfernen, wobei die Struktur der
Fig. 1, 3 bzw. der Fig. 4, 5 erhalten wird.
Anstatt die Polyimidschichten 12 und 20 in dem vor
gesehenen Biegeabschnitt ganz zu entfernen, kann die
Laserabschmelzung verwendet werden, um die Polyimid
schichten in dem vorgesehenen Biegeabschnitt dünner zu
machen, wenn gewünscht wird, einen Teil des Polyimid
material s in dem vorgesehenen Biegeabschnitt zu belassen.
Manche Designer bevorzugen es, einen Teil des Polyimid
material s in dem vorgesehenen Biegeabschnitt zu belassen,
um eine zusätzliche Isolierung und einen zusätzlichen
Schutz für die Leiterbahnen zu haben. Die Fig. 6 zeigt
einen vertikalen Längsschnitt einer flexiblen Leiter
platte mit einem dünner gemachten vorgesehenen Biege
abschnitt 25, bei dem dünner gemachte Bereiche 30, 32 der
Polyimidschichten 12, 20 über den Leiterbahnen angeordnet
sind.
Die teilweise oder vollständige Entfernung der
Polyimidschichten in dem vorgesehenen Biegeabschnitt
(nach vorheriger Herstellung der flexiblen Leiterplatte
mit voller unterer und oberer Polyimidschicht) kann auch
mittels anderer Techniken ausgeführt werden, wie
chemisches Ätzen, wobei die obere und untere Polyimid
schicht in dem vorgesehenen Biegeabschnitt in selektiver
Weise teilweise oder ganz entfernt wird, und zwar unter
Verwendung bekannter Chemikalien, die das Polyimid ätzen,
aber die Kleberschichten nicht angreifen; Plasma
verbrennung; oder mechanische Abtragung, wie Schleifen,
Schlagfräsen, Fräsen, usw.
Unabhängig davon, ob die Polyimidschichten in dem
vorgesehenen Biegeabschnitt ganz oder teilweise weg
gelassen werden oder ganz oder teilweise entfernt werden,
und unabhängig von der Technik, die verwendet wird, um
die Polyimidschichten wegzulassen oder zu entfernen,
sollte die Symmetrie bezüglich der Mittellinie der
Kupfer-Leiterbahnen in dem vorgesehenen Biegeabschnitt
hergestellt und beibehalten werden, um eine maximale
Biegelebensdauer des vorgesehenen Biegeabschnitts zu
erhalten. Der vorgesehene Biegeabschnitt kann in Analogie
zu einem Balken analysiert werden. Die Symmetrie kann
geometrisch und/oder durch Auswahl der Materialien ver
wirklicht werden. Daher sollten die Kupferbahnen so nahe
wie möglich bei der neutralen Achse dieser Balkenstruktur
angeordnet werden, und vorzugsweise sollte eine Symmetrie
bezüglich der Höhe, sowie bezüglich der Länge und der
Breite der flexiblen Leiterplatte in dem vorgesehenen
Biegeabschnitt verwirklicht werden.
Als weitere Variante bei den Ausführungsformen der
Fig. 1-5 könnte der Kleber in dem vorgesehenen Biege
abschnitt (das heißt, innerhalb der Fenster 24A, 24B)
auf der Ober- und der Unterseite und zwischen den Leiter
bahnen vollständig entfernt werden, beispielsweise durch
Excimer-Laser-Abschmelzung, und der Kleber könnte dann
durch ein Material mit einem sehr niedrigen Elastizitäts
modul ersetzt werden, wie Elastomer mit einer niedrigen
Glasübergangstemperatur, beispielsweise Silikonkautschuk.
Dieses Material mit niedrigem Elastizitätsmodul würde die
Leiterbahnen isolieren und schützen, wobei es jedoch
flexibler als das Klebermaterial ist.
Im Folgenden wird auf die Fig. 8 Bezug genommen,
in der noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bei der allgemeinen Kennziffer 40 wiedergegeben
ist. Wie in Verbindung mit den Leiterplatten der Fig.
1-5 beschrieben wurde, weist die Leiterplatte 40 eine
oder mehr Leiterbahnen 42 auf, die zwischen zwei äußeren
isolierenden Schichten 44 sandwichartig angeordnet sind,
und mittels Kleberschichten 46 mit den Schichten 44 ver
bunden sind. Die Leiterplatte der Fig. 8 wurde bei
geringen Kosten mit Zonen versehen, die eine niedrige
Steifigkeit (erhöhte Flexibilität) aufweisen. Dazu wurde
ein Teil der dielektrischen Folie 44 beispielsweise mit
einem Laser (UV-Excimer-Laser) entfernt, um zwei einander
gegenüberliegende, tiefe schmale Kanäle 48 zu bilden (die
beispielsweise einen U-förmigen oder V-förmigen Quer
schnitt haben können). Die zwei Kanäle 48 sind relativ
zueinander ausgerichtet, wodurch ein "Polymerscharnier"
erhalten wird. Dieses Scharnier gibt der Leiterplatte 40
eine größere Flexibilität bei relativ niedrigen zusätz
lichen Kosten für die Materialentfernung.
Die Fig. 9 und 10 geben weitere Konfigurationen
wieder, die wie die Ausführungsform der Fig. 8 gut
geeignet sind zur Entfernung des äußeren dielektrischen
Materials mit einem Laser (insbesondere einem UV-Excimer-
Laser), um Zonen mit niedriger Steifigkeit zu erhalten.
In der Fig. 9 wurde das dielektrische Material 44 bei
einer Leiterplatte 48 entfernt, um eine Aussparung 50 zu
bilden, die einen abgeflachten oder langgestreckten
U-förmigen Querschnitt aufweist. Dabei ist zu beachten,
daß die verrundeten Ecken jeder Aussparung 50 eine
geringere Spannung in der Leiterplatte 48 hervorrufen
als die schärferen Ecken bei den dünner gemachten Zonen
30, 32 der Ausführungsform der Fig. 6. Es ist offen
sichtlich, daß solche scharfen Ecken eine unerwünscht
plötzliche Zunahme der Spannung während der Biegung zur
Folge haben können. Eine ähnliche Verringerung der
Spannung wird mit der Leiterplatte 52 der Fig. 10
erreicht. Wenn eine geeignete Technik zur Entfernung des
dielektrischen Materials (vorzugsweise Laserabschmelzung
mit einem UV-Excimer-Laser) verwendet wird, ergeben die
zwei einander gegenüberliegenden, langgestreckten oder
abgeflachten, V-förmigen Nuten 54 eine Zone, die eine
geringere Steifigkeit, sowie eine geringere Spannung beim
Biegen aufweist.
Noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung stellt die in der Fig. 11 wiedergegebene
Leiterplatte 56 dar. Bei der Leiterplatte 56 ist eine
Vielzahl von symmetrisch Nuten 58, 58′, 60, 60′, und 62,
62′ in variablen Abständen angebracht. So weist bei
spielsweise jede dielektrische Schicht drei Nuten 58, 58′
auf, die in einem gleichen, ersten Abstand voneinander
angeordnet sind; und zwei Nuten 60, 60′, die in einem
gleichen, zweiten Abstand voneinander angeordnet sind;
und zwei Nuten 62, 62′, die in einem gleichen, dritten
Abstand voneinander angeordnet sind. Die Nuten können von
der in der Fig. 8 bei 48, 48 wiedergegebenen Art und
Konfiguration sein. Die variabel und symmetrisch
angeordneten Nuten 58, 60 und 62 verringern die während
der Biegung auf die Leiterplatte einwirkenden Spannungen
in einer solchen Weise, daß die Leiterplatte einer
gleichmäßigen Spannung unterworfen wird.
Wie erwähnt wurde, sind die flexiblen Leiterplatten
der vorliegenden Erfindung, die Zonen mit niedriger
Steifigkeit aufweisen, besonders gut geeignet für die
Verwendung als Plattenlaufwerk-Leiterplatten, die Zonen
mit größerer Flexibilität aufweisen. Ein Beispiel für
eine erfindungsgemäße flexible Leiterplatte, die zur
Verwendung in einem Plattenlaufwerk bestimmt ist (und die
eine Zone mit niedriger Steifigkeit (und größerer
Flexibilität) aufweist)), ist in der Fig. 12 bei der
Kennziffer 64 wiedergegeben. Die flexible Leiterplatte 64
weist eine Zone 66 auf, die aus dünneren Materialien (von
der in der Fig. 6 wiedergegebenen Art) besteht, um eine
gute Flexibilität zu erhalten. Die Zone 66 kann natürlich
eine solche Konfiguration aufweisen, daß sie einer der
anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
entspricht, wie dies in den Fig. 1, 4 oder 8-11
wiedergegeben ist. Außerdem weist die Leiterplatte 64 an
ihren entgegengesetzten Enden Anschlüsse 68 und 70 auf.
Die Anschlüsse 68 sind für die Verbindung mit dem
Lese/Schreib-Kopf bestimmt, während die Anschlüsse 70 für
die Verbindung mit dem Computersystem bestimmt sind, an
das das Plattenlaufwerk angeschlossen ist.
Ein typisches Plattenlaufwerk, bei dem die Leiter
platte 64 der Fig. 12 verwendet werden kann, ist in der
Fig. 13 bei der allgemeinen Kennziffer 80 wiedergegeben.
Wie gut bekannt ist, weist das Plattenlaufwerk 80 ein
Gehäuse 82 auf, in dem ein drehbarer Plattenaufnahme
mechanismus 84 (auf dem eine Speicherplatte 86 angebracht
ist), ein radial beweglicher Arm 88, der bei einem
Lese/Schreib-Kopf 90 endet, und eine Logikeinheit 92, die
mit anderen Bauteilen in einem angeschlossenen Computer
in Verbindung steht, untergebracht sind. Der Arm 88 ist
um den Drehzapfen 94 zwischen zwei extremen Positionen
schwenkbar, und zwar einer ersten Position (durch eine
ausgezogene Linie dargestellt), und einer zweiten
Position (durch eine unterbrochene Linie dargestellt).
Dabei kann der Lese/Schreibkopf 90 über der gesamten
Platte 86 angeordnet werden.
Die flexible Plattenlaufwerk-Leiterplatte 64 ist
elektrisch und mechanisch zwischen dem Arm 94 und der
Logikeinheit 92 angeschlossen, und bewirkt dabei die
Signalübertragung zwischen dem Lese/Schreibkopf 90 und
der Logikeinheit 92. Wenn der Arm 88 zwischen der ersten
und der zweiten extremen Position geschwenkt und dabei
radial bewegt wird, wird die flexible Leiterplatte 64 in
ähnlicher Weise zwischen einer ersten Position (durch
eine ausgezogene Linie dargestellt) und einer zweiten
Position (durch eine unterbrochene Linie dargestellt)
bewegt oder gebogen. Die Leiterplatte 64 wird daher so
positioniert, daß die Zone 66 mit größerer Flexibilität
(bei der Bewegung des Arms 88) der stärksten Biegung
unterworfen wird. Die Zone 66 bewirkt, daß die Steifig
keit der flexiblen Leiterplatte 64 in dem Biegeabschnitt
wesentlich verringert ist, wie sich aus der folgenden
Analyse ergibt.
In der Praxis kann die Biegung einer flexiblen
Leiterplatte analog zu der Biegung eines Balkens
betrachtet und analysiert werden. Das Biegemoment, das
erforderlich ist, um die Leiterplatte in dem vorgesehenen
Biegeabschnitt zu biegen, ist daher proportional zu der
dritten Potenz der Dicke des vorgesehenen Biege
abschnitts, und direkt proportional zu dem Elastizitäts
modul des Materials in dem vorgesehenen Biegeabschnitt,
wie aus der Beziehung
M = EI/r,
ersichtlich ist.
M = EI/r,
ersichtlich ist.
Dabei bedeuten
M = Biegemoment, das erforderlich ist, um die Leiter platte (den Balken) zu biegen,
I = Trägheitsmoment des Querschnitts der Leiterplatte,
E = Elastizitätsmodul des Leiterplattenmaterials,
r = Krümmungsradius des vorgesehenen Biegeabschnitts.
M = Biegemoment, das erforderlich ist, um die Leiter platte (den Balken) zu biegen,
I = Trägheitsmoment des Querschnitts der Leiterplatte,
E = Elastizitätsmodul des Leiterplattenmaterials,
r = Krümmungsradius des vorgesehenen Biegeabschnitts.
Bei einem recheckigen Querschnitt (was bei dem vor
gesehenen Biegeabschnitt der Leiterplatte der Fall ist),
ist das Trägheitsmoment
I = bh3/12.
I = bh3/12.
Dabei bedeuten
b = Breite der Leiterplatte,
h = Höhe oder Dicke der Leiterplatte.
b = Breite der Leiterplatte,
h = Höhe oder Dicke der Leiterplatte.
Diese Beziehungen werden bei der vergleichenden Analyse
der Fig. 7(a)-7(e) und zur Berechnung der in der
Tabelle 1 wiedergegebenen Ergebnisse verwendet.
In der Tabelle 1 ist eine auf einem Computermodell
basierende vergleichende Analyse der Steifigkeit ver
schiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
und einer normalen flexiblen Leiterplatte (das heißt,
einer Leiterplatte ohne den erfindungsgemäßen flexiblen
Abschnitt) aufgrund der Balken-Analogie wiedergegeben.
Um einen sinnvollen Vergleich zu erhalten, wurde dem
Computermodell in allen Fällen eine "Einheits-Leiter
platte" aus einer einzigen Leiterbahn (in dem vorliegen
den Fell aus Kupfer), Polyimid 12, 20, 30, 32, 26, 28 (in
dem vorliegenden Fall Kapton von duPont), und/oder Kleber
17 (in dem vorliegenden Fall Kleber 8970 von Rogers)
zugrunde gelegt. Die Fig. 7(a)-7(e) zeigen Quer
schnitte der verschiedenen Bauweisen, die bei der Unter
suchung analysiert wurden. Die Fig. 7(a) zeigt einen
Querschnitt einer Kontroll-Leiterplatte gemäß dem Stand
der Technik (das heißt, ohne einen vorgesehenen Biege
abschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung). Die Fig.
7(b) zeigt eine Einheits-Leiterplatte gemäß der Aus
führungsform der Fig. 6, das heißt, mit dünner gemachten
Polyimidabschnitten 30 und 32 in dem vorgesehenen
Biegeabschnitt. Die Fig. 7(c) zeigt eine Einheits-
Leiterplatte gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 und
3, das heißt, mit ganz offenen Fenstern in dem
vorgesehenen Biegeabschnitt; die Fig. 7(d) zeigt eine
Einheits-Leiterplatte gemäß der Ausführungsform der
Fig. 4 und 5, das heißt, mit Fenstern und Randstreifen
26, 28 in dem vorgesehenen Biegeabschnitt; und die Fig.
7(e) zeigt eine Einheits-Leiterplatte gemäß der Aus
führungsform, bei der das Polyimid und der Kleber in dem
vorgesehenen Biegeabschnitt vollständig entfernt wurden
und durch Material 19 mit niedrigem Elastizitätsmodul,
wie beispielsweise ein Elastomer mit einer niedrigen
Glasübergangstemperatur, wie Silikonkautschuk ersetzt
wurden.
Bei der Analyse der Einheits-Leiterplatten der
Fig. 7(a)-7(e) wurden die folgenden Werte für die
Elastizitätsmodule der verschiedenen Materialien des
Leiterplatten(Balken)-Querschnitts verwendet:
Edielektrisch = 2,96 × 10⁹ Pa (0,43 × 10⁶ psi)
EKupfer = 117 × 10⁹ Pa (17,0 × 10⁶ psi)
EKleber = 1,72 × 10⁹ Pa (0,25 × 10⁶ psi)
Der Steifigkeitswert EI der Kontroll-Leiterplatte ist als
Fall 1 in der Tabelle 1 wiedergegeben.
Für die Kontroll-Leiterplatte der Fig. 7(a) gelten
die folgenden Abmessungen und wichtigen Daten:
Kupfer-Leiterbahn | |
Breite (w) | |
100 Mikron (4 mil) | |
Dicke (t) | 35 Mikron (1,4 mil) |
Dielektrisches Material | |
Breite (w) | |
300 Mikron (12 mil) | |
Dicke (t) | 25 Mikron (1,0 mil) |
Kleber | |
Breite (w) | |
300 Mikron (12 mil) | |
Dicke (t) (zwischen Kupfer und dielektrischem Material) | 15 Mikron (0,6 mil) |
Die Kontrollstruktur der Fig. 7(a) ist ein idealisierter
Querschnitt einer flexiblen Leiterplatte mit einer
einzigen Leiterbahn, wobei diese Leiterplatte aus
Materialien hergestellt ist, die gegenwärtig bei der
Rogers Corporation, der Bevollmächtigten der vorliegenden
Erfindung, für die Herstellung von flexiblen Leiter
platten verwendet werden.
Die Fig. 7(b) zeigt eine Einheits-Leiterplatte,
die gemäß der Ausführungsform der Fig. 6 hergestellt
wurde, das heißt, bei der das ursprünglich 25 Mikron
(1,0 mil) dicke dielektrische Material in dem vorgesehe
nen Biegeabschnitt dünner gemacht wurde, beispielsweise
durch Laserabschmelzung. Die Analyse wurde bei dieser
Einheits-Leiterbahn für drei Dicken des dielektrischen
Materials durchgeführt, nämlich:
t₁ = 5 Mikron (0,2 mil)
t₂ = 10 Mikron (0,4 mil)
t₃ = 15 Mikron (0,6 mil)
t₂ = 10 Mikron (0,4 mil)
t₃ = 15 Mikron (0,6 mil)
Alle anderen Abmessungen der Materialien waren die
gleichen wie bei der Kontroll-Leiterplatte der Fig.
7(a). Die absolute Steifigkeit EI und die relative
Steifigkeit für die Einheits-Leiterplatten mit den drei
Dicken sind bei den Fällen 2, 3 und 4 in der Tabelle 1
wiedergegeben.
Die Fig. 7(c) zeigt eine gemäß der Ausführungs
form der Fig. 1 und 3 hergestellte Einheits
Leiterplatte, bei der das dielektrische Material
vollständig weggelassen oder entfernt wurde, wobei in dem
vorgesehenen Biegeabschnitt ein Fenster gebildet wurde.
Die Fig. 7(d) zeigt eine gemäß der Ausführungsform der
Fig. 4 und 5 hergestellte Einheits-Leiterplatte, bei
der dielektrische Randstreifen (25 Mikron dick, 13 Mikron
breit) bei dem (oberen und unteren) Fenster in dem
vorgesehenen Biegeabschnitt vorhanden sind. Die absolute
und die relative Steifigkeit dieser Leiterplatten sind
bei den Fällen 5 und 6 in der Tabelle 1 wiedergegeben.
Die Fig. 7(e) zeigt eine Einheits-Leiterplatte,
bei der das dielektrische Material und der Kleber in dem
vorgesehenen Biegeabschnitt vollständig entfernt wurden
und durch ein dielektrisches Material (beispielsweise
Silikonkautschuk) ersetzt wurden, das einen Elastizitäts
modul aufweist, der nur ungefähr ein Zehntel des
Elastizitätsmoduls des Klebermaterials 8970 von Rogers
beträgt, das heißt, der Elastizitätsmodul dieses
dielektrischen Materials beträgt E = 0,1 EKleber = 1,72×108 Pa
(0,25×105 psi). Die Analyse wurde bei dieser
Einheits-Leiterplatte für drei Dicken t des über und
unter der Kupfer-Leiterbahn aufgebrachten Materials mit
niedrigem Elastizitätsmodul durchgeführt, und zwar:
t₁ = 2 Mikron
t₂ = 5 Mikron
t₃ = 10 Mikron
t₂ = 5 Mikron
t₃ = 10 Mikron
Die Ergebnisse sind bei den Fällen 7, 8, 9 in der Tabelle
1 wiedergegeben.
Ein Vergleich der relativen Steifigkeitswerte
zeigt, daß die Bauweise der Ausführungsformen der Fig.
1, 3 (ganz offenes Fenster, Fall 5), und der Fig. 4, 5
(Fenster mit Randstreifen, Fall 6) die Steifigkeit auf
37% bzw. 42% der Steifigkeit der Kontroll-Leiterplatte
verringerte (das heißt, es wurde eine Verringerung von
67% bzw. 58% erhalten), und daß die Bauweise der Aus
führungsform der Fig. 6 (dünner gemachtes dielektrisches
Material, Fall 2) die Steifigkeit auf 44% der Steifigkeit
der Kontroll-Leiterplatte verringerte (das heißt, es
wurde ein Verringerung von 56% erhalten). Diese
Ergebnisse zeigen eindeutig die Wirksamkeit dieser Aus
führungsformen der Erfindung. Sie sind von besonderem
Interesse und besonderer Wichtigkeit, weil die Dicken der
bei den Einheits-Leiterplatten dieser Ausführungsformen
verwendeten Materialien Standardmaterialien entsprechen,
die gegenwärtig bei der Rogers Corporation zur Fertigung
von flexiblen Leiterplatten verwendet werden. Dies
bedeutet, daß die gewünschte Verringerung der Steifigkeit
mit den Standardmaterialien, die jetzt zur Fertigung von
gedruckten Leiterplatten verwendet werden, erreicht
werden kann, wobei es nicht erforderlich ist, die grund
legenden Fertigungsverfahren zu ändern, die jetzt zur
Herstellung von gedruckten Leiterplatten verwendet
werden. Dies bedeutet, daß die vorliegende Erfindung
verwirklicht werden kann und ihre Vorteile relativ
wirtschaftlich erhalten werden können.
Die Tabelle 1 zeigt, daß bei den Fällen 7, 8 und 9
sogar eine größere Verringerung der Steifigkeit erhalten
wurde. Bei diesen Fällen ist jedoch eine zusätzliche
Verarbeitung (Laserabschmelzung des gesamten dielektri
schen Materials und des gesamten Klebers), und die
Einführung eines neuen Materials in den Fertigungsprozeß
erforderlich. Nach der Kosten/Nutzen-Analyse scheinen die
Bauweisen der Fig. 1, 3 (Fall 5), der Fig. 4, 5
(Fall 6), und der Fig. 6 (Fall 2) vorteilhafter zu sein.
(Die Tatsache, daß alle drei Fälle (das heißt, Fall 7, 8
und 9) die gleiche Verringerung der Steifigkeit ergeben,
trotz verschiedener Dicken der Materials mit niedrigem
Elastizitätsmodul, weist darauf hin, daß der
Elastizitätsmodul der Kupfer-Leiterbahn in diesen Fällen
für die Ergebnisse ausschlaggebend ist.)
Außerdem sollte angemerkt werden, daß die in der
Tabelle 1 wiedergegebene vergleichende Analyse auch
durchgeführt wurde bei Bauweisen, bei denen dünnere
Materialien verwendet wurden, das heißt, dünneres
dielektrisches Material, dünneres Kupfer, und dünnerer
Kleber, sowie bei Bauweisen, bei denen der Kleber
entfernt wurde und stattdessen dielektrisches Material
verwendet wurde, das kleberfrei mit dem Kupfer verbunden
wurde. Einige dieser Bauweisen hatten weniger günstige
Ergebnisse als die Fälle 2, 5 und 6, und einige hatten
günstigere Ergebnisse. Diese Bauweisen, die nicht der
vorliegenden Erfindung entsprechen, weil sie keinen
vorgesehenen Biegeabschnitt von anderer Bauweise als die
übrige Leiterplatte aufweisen, erfordern jedoch alle die
Verwendung verschiedener Materialien, oder zumindest
verschiedener Dicken, als gegenwärtig zur Fertigung von
flexiblen Leiterplatten verwendet werden. Solche dünneren
Materialien sind wesentlich teurer als Materialien von
Standarddicke, und werfen neue Probleme beim Umgang mit
diesen Materialien in Fertigungsmengen auf. Die mit
diesen Materialien erhaltenen Ergebnisse bedeuten
einfach, daß die Steifigkeit einer flexiblen Leiterplatte
verringert werden kann durch Verwendung dünnerer
Materialien für die gesamte Leiterplatte (anstatt für
einen spezifischen Biegeabschnitt wie in der vorliegenden
Erfindung), wenn man bereit ist, die Kosten und Probleme
auf sich zu nehmen, die mit der Verwendung von dünneren
Materialien für den Bau der gesamten flexiblen Leiter
platte verbunden sind. Natürlich können bei einer aus
dünneren Materialien hergestellten flexiblen Leiterplatte
der vorgesehene Biegeabschnitt und die Merkmale und
Vorteile der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Bei einer erfindungsgemäßen flexiblen Leiterplatte,
die einen vorgesehenen Biegeabschnitt mit geringerer
Steifigkeit gegenüber den angrenzenden Bereichen der
Leiterplatte aufweist, sind die verschiedenen oben
erwähnten Probleme der bisherigen Leiterplatten wesent
lich gemildert. Die Biegung erfolgt in einer spezifischen
Zone der Leiterplatten, und die zum Biegen erforderliche
Energie ist geringer. Insbesondere bei Plattenlaufwerken
trägt die Erfindung dazu bei, das Überfahren der Ziel
position, das Überschwingen und die Zugriffszeit beim
Positionieren des Lese/Schreib-Kopfes bezüglich der
Speicherplatte zu verringern.
Die Bildung eines Biegeabschnitts gemäß der vor
liegenden Erfindung kann auch mit kleberfreien Leiter
plattenmaterialien erreicht werden anstatt mit den
herkömmlichen Leiterplatten der Fig. 1-6, die Kleber
schichten enthalten. In der Fig. 14 ist eine kleberfreie
Leiterplatte bei der allgemeinen Kennziffer 100 wieder
gegeben. Die Leiterplatte 100 wurde mittels gut bekannter
Herstellungstechniken für kleberfreie Leiterplatten her
gestellt und weist ein Leiterbahnmuster 102 (beispiels
weise mit einer Dicke von 14,18 bis 56,70 g) aus
leitendem Material (beispielsweise Kupfer) auf, das
zwischen dickeren Schichten 104, 106 (beispielsweise 25
Mikron dickes dielektrisches Material, wie Polyimid)
sandwichartig angeordnet ist. Zu den bekannten
Herstellungstechniken, die mit der vorliegenden Erfindung
verwendet werden, gehören Aufdampfen, Sputtering,
stromlose Metallisierung mit anschließender galvanischer
Metallisierung, und Verwendung einer Folie aus leitendem
Material, auf die eine Schicht aus dielektrischem
Material aufgegossen wird. Bei der Ausführungsform der
Fig. 14 ist die Deckfolie 104 auch "kleberfrei" und
durch Gießen oder Laminieren unmittelbar auf die
Leiterbahn 102 aufgebracht. Bei der Ausführungsform der
Fig. 16 wurde die Deckfolie 104 mittels einer Kleber
schicht 116 auf die Leiterbahn 102 aufgebracht. Die
Leiterplatte der Fig. 16 (und der Fig. 17) wird jedoch
immer noch als "kleberfrei" angesehen, weil zwischen der
Leiterbahn 102 und dem dielektrischen Trägermaterial 106
kein Kleber vorhanden ist.
In den Fig. 15 und 17 wurden gemäß der vor
liegenden Erfindung in den Schichten 104 bzw. 106 in
selektiver Weise dünner gemachte Gebiete 108, 110
gebildet, um zwei einander gegenüberliegende Biege
abschnitte 112, 114 zu erhalten. Die dünner gemachten
Gebiete 108, 110 können nach einem der oben beschriebenen
Verfahren (wie beispielsweise Laserabschmelzung) gebildet
werden. Die Biegeabschnitte 112, 114 für die kleberfreie
Leiterplatte 100 können auf ähnliche Weise wie bei einer
der verschiedenen Ausführungsformen von Biegeabschnitten
verwirklicht werden, die unter Bezugnahme auf die Fig.
4, 5 und 8-11 bereits beschrieben wurden.
Die Verwirklichung von dünneren Gebieten in kleber
freien Leiterplatten (Fig. 15 und 17) wird als ein
wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung angesehen.
Die kleberfreien Leiterplatten mit Biegeabschnitten von
der in den Fig. 15 und 17 wiedergegebenen Art sind
sogar dünner und flexibler als die Leiterplatten der
Fig. 1-6, die mehrere Kleberschichten aufweisen.
Es ist offensichtlich, daß kleberfreie Leiterplatten auf
dem Gebiet der Elektronik und der elektronischen Bauteile
immer wichtiger werden.
Claims (24)
1. Flexible Leiterplatte mit einer Schichtstruktur,
gekennzeichnet durch
- - eine erste Schicht (104) von vorgegebener Dicke aus isolierendem Material, die sich über mindestens einen Teil der Länge der flexiblen Leiterplatte erstreckt;
- - eine zweite Schicht (106) von vorgegebener Dicke aus isolierendem Material, die sich über mindestens einen Teil der Länge der flexiblen Leiterplatte erstreckt;
- - mindestens eine Leiterbahn (102) aus einem leitenden Material, die zwischen der ersten Schicht (106) und der zweiten Schicht (104) aus isolierendem Material sandwichartig angeordnet ist;
- - und einem Biegeabschnitt in der flexiblen Leiter platte, der sich über einen Teil der Länge der flexiblen Leiterplatte erstreckt und eine geringere Steifigkeit als die an den Biegeabschnitt angrenzenden Abschnitte der flexiblen Leiterplatte aufweist.
2. Flexible Leiterplatte gemäß Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch eine Kleberschicht (116) zwischen den
Leiterbahnen und der zweiten Schicht (104) aus
isolierendem Material.
3. Flexible Leiterplatte gemäß Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch eine erste Kleberschicht (18) bzw. eine
zweite Kleberschicht (14) zwischen den Leiterbahnen (16)
und der ersten Schicht (20) aus isolierendem Material,
und zwischen den Leiterbahnen (16) und der zweiten
Schicht (12) aus isolierendem Material.
4. Flexible Leiterplatte gemäß Anspruch 1, 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitsmoment des
Biegeabschnitts (25) kleiner ist als das Trägheitsmoment
der an diesen Biegeabschnitt angrenzenden Abschnitte der
flexiblen Leiterplatte.
5. Flexible Leiterplatte gemäß Anspruch 1, 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeabschnitt (25)
dünner als die flexible Leiterplatte ist, und ein
Trägheitsmoment aufweist, das kleiner als das Trägheits
moment der übrigen flexiblen Leiterplatte ist.
6. Flexible Leiterplatte gemäß irgendeinem der
Ansprüche 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
dieser Biegeabschnitt durch ein erstes Fenster (24B) und
ein gegenüberliegendes zweites Fenster (24A) in der
ersten Schicht (20) bzw. der zweiten Schicht (12) des
isolierenden Materials festgelegt ist.
7. Flexible Leiterplatte gemäß Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden
Fenster (24A, 24B) vollkommen frei von dem ersten
isolierenden Material (20) und dem zweiten isolierenden
Material (12) sind.
8. Flexible Leiterplatte gemäß Anspruch 3 und 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Biegeabschnitt (25)
durch das erste Fenster (24B) und das gegenüberliegende
zweite Fenster (24A) festgelegt ist, die frei von dem
ersten isolierenden Material (20) und dem zweiten
isolierenden Material (12), und dem ersten Klebermaterial
(18) und dem zweiten Klebermaterial (14) sind, und diese
Fenster ein Material mit niedrigem Elastizitätsmodul
aufweisen, das die Leiterbahn (16) umgibt.
9. Flexible Leiterbahn gemäß Anspruch 3 und 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Abschnitt (25),
der durch das erste Fenster (24B) und das gegenüber
liegende zweite Fenster (24A) festgelegt ist, aufweist
- - Randstreifen (28) aus dem ersten isolierenden Material (20), die mit der ersten Kleberschicht (18) verbunden sind und sich längs der Ränder einer ersten Oberfläche der flexiblen Leiterplatte über das erste Fenster (24B) erstrecken; und
- - Randstreifen (26) aus dem besagten zweiten isolierenden Material (12), die mit der besagten zweiten Kleberschicht (14) verbunden sind und sich längs der Ränder einer zweiten Oberfläche der flexiblen Leiterplatte über das zweite Fenster (24A) erstrecken.
10. Flexible Leiterplatte gemäß irgendeinem der
Ansprüche 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Biegeabschnitt (25) symmetrisch zu den Leiterbahnen ist.
11. Flexible Leiterplatte gemäß irgendeinem der
Ansprüche 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Biegeabschnitt aufweist
- - einander gegenüberliegende Abschnitte (32, 30) aus dem ersten isolierenden Material (20) und dem zweiten isolierenden Material (12), die eine geringere Dicke als diese vorgegebene Dicke haben.
12. Flexible Leiterplatte gemäß irgendeinem der
Ansprüche 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Biegeabschnitt aufweist
- - einander gegenüberliegende Abschnitte (44) aus dem ersten und zweiten isolierenden Material, die mindestens einen darin angebrachten Kanal (48) aufweisen, um ein Scharnier zu bilden.
13. Flexible Leiterplatte gemäß Anspruch 12,
gekennzeichnet durch eine Vielzahl von mit Zwischenraum
angeordneten Kanälen (58).
14. Flexible Leiterplatte gemäß Anspruch 13,
gekennzeichnet durch einen variablen Zwischenraum
zwischen mindestens einigen der mit Zwischenraum
angeordneten Kanäle (58, 60, 62).
15. Flexible Leiterplatte gemäß Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kanal einen
langgestreckten Querschnitt aufweist, um die Spannungs
konzentration zu vermindern.
16. Flexible Leiterplatte gemäß Anspruch 12 und 15,
dadurch gekennzeichnet, daß dieser mindestens eine Kanal
einen U-förmigen Querschnitt (50) oder einen V-förmigen
Querschnitt (54) aufweist.
17. Verfahren zum Herstellen einer flexiblen
Leiterplatte gemäß irgendeinem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
- - eine flexible Leiterplatte (100) verwirklicht wird, die eine aus Leiterbahnen (102) bestehende mittlere Schicht aufweist, die zwischen zwei Schichten (104, 106) aus isolierendem Material sandwichartig angeordnet ist.
- - in der flexiblen Leiterplatte ein Biegeabschnitt gebildet wird, der ein geringeres Trägheitsmoment als die an den besagten Biegeabschnitt angrenzenden Abschnitte der flexiblen Leiterplatte aufweist.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen mindestens einer dieser Schichten
aus isolierendem Material und den Leiterbahnen eine
Schicht aus Klebermaterial aufgebracht ist.
19. Verfahren gemäß Anspruch 17 und 18, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Verwirklichung des Biege
abschnitts
- - Fenster (24B, 24A), die frei von dem isolierenden Material sind, in jeder der Schichten (20, 12) aus isolierendem Material gebildet werden, bevor die flexible Leiterplatte (10) hergestellt wird; und
- - die flexible Leiterplatte (10) mit den in dem Biegeabschnitt einander gegenüberliegenden Fenstern (24B, 24A) hergestellt wird.
20. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- - in jeder der Schichten (20, 12) Fenster (24B, 24A) gebildet werden, die frei von isolierendem Material sind;
- - Randstreifen (28, 26) aus den isolierenden Materialien längs entgegengesetzter Seiten von jedem der Fenster (24B, 24A) gebildet werden, und diese Rand streifen mit den Schichten aus Klebermaterial verbunden werden, mit denen die isolierenden Materialien verbunden sind.
21. Verfahren gemäß Anspruch 17 und 18, gekenn
zeichnet durch Verwirklichung eines Biegeabschnitts (25),
wobei mindestens ein Teil der ersten Schicht (20) und der
zweiten Schicht (12) aus isolierendem Material entfernt
wird.
22. Verfahren gemäß Anspruch 22, gekennzeichnet
durch Entfernung von mindestens einem Teil jeder Schicht
(20, 12) aus isolierendem Material durch Laser
abschmelzung, Plasmaverbrennung, chemische Ätzung oder
mechanische Entfernung.
23. Flexible Leiterplatte gemäß irgendeinem der
Ansprüche 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Biegeabschnitt (66) in der flexiblen Leiterplatte
(64), der sich über einen Teil der Länge der flexiblen
Leiterplatte erstreckt, verwendet wird, um ein Computer
system (92) mit einem Lese/Schreib-Kopf-Mechanismus (90)
eines Plattenlaufwerks (80) zu verbinden.
24. Flexible Leiterplatte gemäß irgendeinem der
Ansprüche 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
sich der Biegeabschnitt (66) der flexiblen Leiterplatte
(64) über einen Teil der Länge der flexiblen Leiterplatte
(64) erstreckt, die sich bei einer Bewegung eines
beweglichen Arms (88) in einem Plattenlaufwerk biegt, das
ein Plattenaufnahmemittel (84), einen bei einem
Lese/Schreib-Kopf (90) endenden beweglichen Arm (88), und
eine Logikeinheit (92) aufweist, und daß die flexible
Leiterplatte (64) die Logikeinheit (92) und den
beweglichen Arm (88) miteinander verbindet.
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