CN219028769U - 一种汽车及集成有电路的夹层玻璃 - Google Patents

Abstract

一种汽车及集成有电路的夹层玻璃，包括外层玻璃板、内层玻璃板，外层玻璃板和内层玻璃板之间设有PVB胶片以及贴合PVB胶片的FPC板，FPC板的覆铜层上设有电极模块；FPC板朝向PVB胶片的一面焊接有电路；构成各个电路的元器件在位置上相互聚拢，以中心元器件外轮廓形成外接圆，外接圆半径为R，以R+5mm为半径构建同心圆，其他元器件布置于同心圆内；在PVB胶片厚度方向上最厚元器件的厚度与FPC板厚度之和小于PVB胶片的厚度，且以该最厚元器件在厚度方向上的两边缘点为界限，其他元器件在厚度方向上被约束在界限范围内；PVB胶片对应聚拢的电路及外围元器件的位置减胶避让。本实用新型在解决模具成本的前提下，改善检测干扰，同时平衡检测面积与夹层玻璃性能的冲突。

Description

一种汽车及集成有电路的夹层玻璃

技术领域

本实用新型涉及夹层玻璃的雨雾检测，该夹层玻璃内部集成有电路，尤其适用于汽车的前风挡玻璃、天窗玻璃或者建筑玻璃、船用玻璃、飞机玻璃等夹层玻璃的应用。

背景技术

传统的用于检测汽车前风挡玻璃上的雨量和雾量的雨雾传感器设置在前风挡玻璃的内部，需要设置传感器膜、传感器、传感器支架、传感器底座等部件，存在传感器壳体、支架和底座的模具成本问题，以及视线遮挡问题。

为改善上述问题并解决申请号为201780003059.8的实用新型专利的雨雾检测的相互干扰，以及大雨天气下前风挡玻璃背面起雾带来的对雨量检测的干扰，CN201811301137.5、CN201811301102.1提出将探测电极夹设于汽车前风挡玻璃的内外层之间、设置屏蔽电极的思想，其中前风挡玻璃内的检测电极通过走线连接至前风挡玻璃外的电容数字转换电路(CDC)、主控电路，再由电路通过CAN/LIN通讯车载系统形成响应控制。此方案因电极到CDC间的走线距离，且存在电极与CDC之间需要通过触点/插接件连接而带来的对传感器的影响，环境和周边对检测的干扰较大。

另一方面，汽车前风挡玻璃是两层玻璃之间夹设聚乙烯醇缩丁醛(俗称PVB)胶片，经加热加压后牢固粘合成一体的玻璃组合，前挡玻璃中使用的PVB胶片厚度标准为0.76mm，并且在玻璃制作时，PVB胶片压缩允许20％形变。

对于将CDC、主控等电路也设置进汽车前风挡玻璃内外层之间的方案，需要在PVB胶片上扣洞来容置探测电极和各个电路的构成元器件，由于雨滴之间呈离散状态，因此汽车前风挡玻璃的内外层之间的雨量探测电极的检测面积要求越大越好，但PVB胶片的洞口越大同样带来风挡玻璃性能的越发不稳定，两者相互冲突，待需解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于改善现有技术的不足之处，在解决模具成本的前提下，改善因电极在内而电路在外带来的检测干扰，同时平衡检测面积与夹层玻璃性能的冲突。

为此，提供一种集成有电路的夹层玻璃，包括外层玻璃板、内层玻璃板，外层玻璃板和内层玻璃板之间至少设置有用于粘合的PVB胶片以及贴合PVB胶片的FPC板，FPC板的覆铜层上设置有电极模块；FPC板朝向PVB胶片的一面至少焊接有电容数字转换电路、主控电路、通讯电路；构成各个电路的元器件在位置上相互聚拢，以中心元器件外轮廓形成外接圆，外接圆半径为R，以R+5mm为半径构建同心圆，其他元器件布置于所述同心圆内；在PVB胶片厚度方向上最厚元器件的厚度与FPC板厚度之和小于PVB胶片的厚度，且以该最厚元器件在厚度方向上的两边缘点为界限，其他元器件在厚度方向上被约束在界限范围内；PVB胶片对应聚拢的电路及外围元器件的位置减胶避让；电极模块电连接电容数字转换电路，主控电路分别连接电容数字转换电路、通讯电路。

相比于现有技术，本实用新型可以取得以下有益效果：

(1)传统的阳光雨量除雾传感器，需要传感器膜、传感器、传感器支架、传感器底座。利用芯片的高集成度和超薄封装技术，可以将电路集成到传感器膜的柔性电路板上。将集成后的传感器封入玻璃的夹层中，可以节省传感器壳体、支架和底座的模具成本，以及传感器生产、安装时的组装成本，减少产线的组装工序。

(2)相较于传统的阳光雨量除雾传感器，集成后的传感器去除了传感器膜贴装过程中产生的气泡和贴装精度对于传感器性能的影响，将传感器封入玻璃夹层，相较于传统的传感器，电极距离玻璃表面的距离更近，夹层中环境更加稳定，传感器受到的环境干扰更小，可以有效的提升传感器的灵敏度。

(3)传统的雨量除雾传感器，传感器膜通过触点或接插件的形式与主控板连接。集成化后传感器电极和电路在同一块柔性电路板上，缩短了电极到电路间的走线距离，去除了触点/接插件对传感器的影响，降低了环境和周边传感器对于传感器线路上的干扰。

(4)通过将各个元器件在位置上相互聚拢，FPC板贴合PVB胶片，避免检测面积与风挡玻璃性能之间的矛盾冲突。

(5)随着汽车智能化的提高和自动驾驶技术的发展，车内传感器的数量逐渐增加，将阳光雨量除雾传感器集成封入玻璃夹层后，为车内后视镜区域内安装其他传感器留出空间。

本实用新型中，上述夹层玻璃可以作为汽车玻璃、建筑玻璃、船用玻璃或飞机玻璃。

进一步的，减胶面积与外层玻璃板或内层玻璃板之间的面积比为

或者减胶面积与FPC板之间的面积比为2.1％-4.8％。

进一步的，还可以将触摸检测传感器封入玻璃夹层中，由于不再需要外置的控制模块，去除了环境对传感器电极和控制模块间线束的干扰，因而降低了触摸传感器布置的空间要求。

进一步的，通讯电路与汽车的车载系统之间通过有线或无线进行数字量通讯，有线方式时，只需要一个接插件就可以实现供电和数据通讯，此时外层玻璃板、内层玻璃板之间的各元器件通过汽车的车载系统进行供电；无线的情况下，通讯电路可以通过诸如RF、蓝牙等射频方式与车载系统建立信号传输。在另一种供电方案中，还可以通过夹在外层玻璃板、内层玻璃板之间的光伏薄膜进行供电。

进一步的，电容数字转换电路、主控电路、通讯电路中的至少两种配置为集成于R-SpiNNaker芯片，R-SpiNNaker芯片还集成开关阵列，通过一个芯片完成信号采集、处理、输出中的至少两种或全部，大幅度减少元器件的数量，其中，R-SpiNNaker芯片详细可以参考专利资料CN202110956246.6。

进一步的，FPC板朝向PVB胶片的一面还焊接有作为聚拢的元器件之一的光传感器，光传感器与主控电路电连接，利用光传感器的检测信号反馈控制汽车大灯的开启或关闭，以及车内空调温度的自适应调整。例如在检测到诸如阳光等光线量下降时，提高车内温度以弥补因光线辐射能降低带来的人体吸收热能的减少。其中，光传感器可以采用为光电管以减少空间占用。

进一步的，减胶避让的方式进一步包括：PVB胶片开设供嵌入的通孔或盲孔，和/或各元器件在嵌入方向上的其中一个面或全部面填充有树脂或PVB胶。

本实用新型中，电极模块至少包括雨量探测电极、雾量探测电极、人体接近感应电极、触控电极、手势感应电极、加热电极中一种或多种。其中在电极模块包含有雨量探测电极且夹层玻璃为汽车前风挡玻璃，雨量探测电极的安装位置配置为能够且仅能够被单个雨刷刷到的范围之内，以该雨刷打开的极限位置的端部所在位置为点A，FPC板的探测电极的中心在竖直方向和水平方向上距点A的距离均为80mm-120mm。

在电极模块包含有雨量探测电极和/或雾量探测电极，雨量探测电极中的各探测电极对称设置，雾量探测电极的各探测电极对称设置。雨量探测电极可以由至少三个相互绝缘的电极构成，各个雨量探测电极分布于同一水平面对称设置且两两成对，此时可以通过电容数字转换电路分别测量每对雨量探测电极的互电容和/或每个电极的自电容，利用互电容的数据对称性来区分小雨缓慢积累和温漂数据，和/或利用自电容的数据对称性来区分极端大雨和手摸数据。雾量探测电极可以由在同一平面上用平行导线按一定间距以曲线形状形成的至少两个电极构成，雾量探测电极对称设置且两两成对，可以利用数据对称性辅助降低检测干扰。其中，雨量探测电极和雾量探测电极可以位于同一水平面也可以位于不同水平面形成多层结构。进一步的，为实现电极引线的对称性以提高传感器准确性能，可以将各个电极到CDC之间的电极引线对称设置，例如：在各个电极位于同一水平面的状态下设置CDC位于各电极的对称点，且电极引线点对称，此时FPC板为单面板；而在FPC板为多面板时，雨量探测电极和雾量探测电极分别位于不同的层，例如雨量探测电极和雾量探测电极分别设于双面FPC的正反两面，此时可以将各水平面上的电极的对称点位于同一竖直线，各元器件聚拢于竖直线上，各电极到电容数字转换电路之间的电极引线沿竖直线对称。

进一步的，电极模块中的电极透明或不透明设置，例如，在电极模块布置于无需透光或可允许视野遮挡的区域时，电极可以采用不透明材料制作，而在电极模块只能布置在需要透光的区域时，电极模块采用透明I TO材料制作。在另一种情况下，还可以设置电极模块与PDLC膜贴合形成PDLC变色控制电极模块，实现夹层玻璃的变色控制。

还提供一种汽车，其含有上述的集成有电路的夹层玻璃。

附图说明

图1为本实用新型的一种集成有电路的夹层玻璃的结构展开示意图，其包括外层玻璃板100、PVB胶片200、带有集成电路的传感器板300、内层玻璃板400。

图2为本实用新型的带有集成电路传感器板的模块分布图。

图3为本实用新型的一种集成有电路夹层玻璃的剖面结构示意图。

图4-1为本实用新型中对PVB胶片实行方式一减胶的示意图。

图4-2为本实用新型中对PVB胶片实行方式二减胶的示意图。

图5为本实用新型中聚拢的集成电路面积与整体玻璃面积关系的示意图。

图6为本实用新型中聚拢的集成电路面积与整体传感器板面积关系的示意图。

图7-1为本实用新型中对PVB胶片在中间部位减胶的示意图。

图7-2为本实用新型中对PVB胶片在边缘部位减胶的示意图。

图8-1为本实用新型中对传感器板外部车载供电的示意图。

图8-2为本实用新型中由夹层玻璃内部光伏薄膜对传感器板供电的示意图。

图9-1为本实用新型中电极模块301内部多个扇形电极构成雨量探测的示意图。

图9-2为本实用新型中电极模块301内部多个环电极构成雾量探测的示意图。

图9-3为本实用新型中电极模块301内部单个矩形电极的示意图。

图10-1为本实用新型中电极模块301为透明电极的示意图。

图10-2为本实用新型中电极模块305为PDLC调光膜示意图。

图11为本实用新型中各个元器件在位置上相互聚拢的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而不起任何限定作用。

如图1所示，实用新型提供集成有电路的夹层玻璃的结构展开图。包括外层玻璃板100、内层玻璃板400、用于粘合内外层玻璃的PVB胶片200、传感器板300。其中传感器板如图2所示，一般地分为三个功能模块。其中传感器电极模块301，其功能为采集产品功能所需的相应信号，可以是外层玻璃板上的雨量、内层玻璃板雾以及触摸等信号。传感器电极由FPC板内部的覆铜层形成。其中集成电路模块302，其功能为电极模拟信息的收集、数模转换、数据处理与控制以及通信协议处理等功能。其结构表现为高于FPC厚度的多个元器件或者集成芯片的相互聚拢贴装在FPC板上，占用相对较少的空间和面积。其中对外连接端口303，其功能使得夹层玻璃与外界(如汽车的车载系统)进行通讯或者可以用于电源的输入。其一般地应需要延展至夹层玻璃之外，与外部进行电气物理连接。当然，也可以使用无线通讯手段与外界进行数字量通讯。

上述集成电路模块302可以是由电容数字转换电路、主控电路、通讯电路构成，在位置上，构成各个电路的元器件相互聚拢，其中相互聚拢应当被理解为以中心元器件外轮廓形成外接圆，外接圆半径为R，以R+5mm为半径构建同心圆，其他元器件布置于所述同心圆内，如图11所示；在电气连接关系上，电极模块301电连接电容数字转换电路，主控电路分别连接电容数字转换电路、通讯电路。

为保证集成电路模块能够正常贴合到夹层玻璃之中，如图3集成电路中最厚元器件500与FPC板厚度之和X2应该小于PVB胶片200的厚度X3，且以集成电路中最厚元器件500在厚度方向上的两边缘点为界限，其他元器件在厚度方向上被约束在界限范围内。同时在集成电路模块内需要对相应位置的PVB胶片减胶对集成电路模块内的元器件进行避让。PVB胶片减胶的方式可以是PVB胶片开设供嵌入的盲孔，例如图4-1所示，在单层较厚的PVB进行减胶，然后再局部用补片201(树脂或PVB胶)进行间隙填充。PVB胶片减胶的方式也可以是如图4-2所示，在多层较薄PVB片中的一片进行减胶，另一片PVB胶片进行间隙填充。应当理解，不设置填充使之形成通孔结构也是可行方案。上述中，盲孔可以理解为各元器件在嵌入方向上的其中一个面填充有树脂或PVB胶，在另一种方案中，还可以在各元器件在嵌入方向上的全部面填充有树脂或PVB胶。

为了减少由于PVB减胶而影响夹层玻璃贴合质量，需要降底减胶区域的面积与整体PVB胶片面积的比值。如图5所示S2/S1的面积比值,一般地要在

之内。为了减少减胶面积，在集成电路的设计中，需要尽量聚拢元器件的布局，降底集成电路与整体PFC板面积比值。如图6，S2/S3的面积比值，一般地要在2.1％-4.8之内。根据不同需求，集成电路可以布置在夹层玻璃中不同位置。如图7-1所示，集成电路对应的减胶模块完全位于PVB胶片内部，减胶区域为PVB胶片环绕的封闭区域。如图7-2所示，集成电路对应的减胶区域布置在PVB胶片的边缘位置，减胶区域为半封区域。

集成电路的电源供给，如图8-1可以由外部车载电源通过端口303输入。如图8-2也可以由夹层玻璃内部光伏薄膜对集成电路供电。为满足不同功能需求，传感器电极模块301中电极的数量和形装可以是多种形式，包括雨量探测电极、雾量探测电极、人体接近感应电极、触控电极、手势感应电极、加热电极中一种或多种。例如图9-1所示，多片扇形的传感电极来构建雨量探测，如图9-2，多个环形传感电极构建雾量探测，如图9-3，单个矩形传感电极构建触摸探测等等，此处不作一一列举，电极模块301中通过电极的组合分别满足雨量、雾、触摸、手势等不同的功能需求。

以上实施案例，电极模块与集成电路模块整合在同一块PFC板上。基于不同需求，对于电极模块有以下不同实施例。

实施例1：当雨量传感电极模块只能布置在需要透光的区域时，电极模块需要采用不同于FPC材质的电极模块。在这种情况下，电极模块与集成电路模块结构拆分成两部分。如图10-1，雨量电极模块301采用透明I TO材料制作，通过接口304，连接到302集成电路模块，实现整体产品功能。

实施例2：当电极模块用来控制PDLC调光膜，实现玻璃变色的功能时，电极模块需要电极模块与PDLC膜贴合在一起形成单独的变色控制电极模块。在这种情况下，电极模块与集成电路模块结构拆分成两部分。如图10-2，PDLC变色控制电极模块305，通过接口304，连接到302集成电路模块，实现整体产品功能。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (13)

1.一种集成有电路的夹层玻璃，其特征在于：

包括外层玻璃板、内层玻璃板，外层玻璃板和内层玻璃板之间至少设置有用于粘合的PVB胶片以及贴合PVB胶片的FPC板，FPC板的覆铜层上设置有电极模块；

FPC板朝向PVB胶片的一面至少焊接有电容数字转换电路、主控电路、通讯电路；构成各个电路的元器件在位置上相互聚拢，以中心元器件外轮廓形成外接圆，外接圆半径为R，以R+5mm为半径构建同心圆，其他元器件布置于所述同心圆内；在PVB胶片厚度方向上最厚元器件的厚度与FPC板厚度之和小于PVB胶片的厚度，且以该最厚元器件在厚度方向上的两边缘点为界限，其他元器件在厚度方向上被约束在界限范围内；

PVB胶片对应聚拢的电路及外围元器件的位置减胶避让；

电极模块电连接电容数字转换电路，主控电路分别连接电容数字转换电路、通讯电路。

2.根据权利要求1所述的夹层玻璃，其特征在于：所述电容数字转换电路、主控电路、通讯电路中的至少两种配置为集成于R-SpiNNaker芯片。

3.根据权利要求1所述的夹层玻璃，其特征在于：所述FPC板朝向PVB胶片的一面还焊接有作为聚拢的元器件之一的光传感器，光传感器与所述主控电路电连接。

4.根据权利要求1所述的夹层玻璃，其特征在于，所述减胶避让的方式进一步包括：PVB胶片开设供嵌入的通孔或盲孔，和/或各元器件在嵌入方向上的其中一个面或全部面填充有树脂或PVB胶。

5.根据权利要求1所述的夹层玻璃，其特征在于：所述电极模块至少包括雨量探测电极、雾量探测电极、人体接近感应电极、触控电极、手势感应电极、加热电极中一种或多种。

6.根据权利要求5所述的夹层玻璃，其特征在于：

电极模块包含有雨量探测电极且所述夹层玻璃为汽车前风挡玻璃，所述雨量探测电极的安装位置配置为能够且仅能够被单个雨刷刷到的范围之内，以该雨刷打开的极限位置的端部所在位置为点A，所述FPC板的探测电极的中心在竖直方向和水平方向上距点A的距离均为80mm-120mm。

7.根据权利要求5所述的夹层玻璃，其特征在于：

电极模块包含有雨量探测电极和/或雾量探测电极，所述雨量探测电极中的各探测电极对称设置，所述雾量探测电极的各探测电极对称设置。

8.根据权利要求1所述的夹层玻璃，其特征在于：

电极模块中的电极透明或不透明；和/或

电极模块与PDLC膜贴合形成PDLC变色控制电极模块。

9.根据权利要求1所述的夹层玻璃，其特征在于：所述PVB胶片的减胶面积与外层玻璃板或内层玻璃板之间的面积比为或者减胶面积与FPC板之间的面积比为2.1％-4.8％。

10.根据权利要求1所述的夹层玻璃，其特征在于：所述夹层玻璃为汽车玻璃、建筑玻璃、船用玻璃或飞机玻璃。

11.一种汽车，其特征在于，所述汽车包含如权利要求1-9任一项所述的夹层玻璃。

12.根据权利要求11所述的汽车，其特征在于：所述通讯电路与所述汽车的车载系统之间通过有线或无线进行数字量通讯。

13.根据权利要求11所述的汽车，其特征在于：外层玻璃板、内层玻璃板之间的各个电路通过所述汽车的车载系统进行供电，或者通过夹在外层玻璃板、内层玻璃板之间的光伏薄膜进行供电。

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