DE102005029617A1

DE102005029617A1 - Elektrisch leitfähiges Textil

Info

Publication number: DE102005029617A1
Application number: DE102005029617A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Krobok; Peter Bramberger; Markus Völk
Original assignee: WET Automotive Systems AG
Current assignee: WET Automotive Systems AG
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2006-03-23
Also published as: US8198569B2; US20060027552A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flächengebilde (1), das zumindest teilweise mittels einer Leitschicht (11) elektrisch leitfähig beschichtet ist und das über mindestens einen elektrischen Verbindungsleiter (2) an eine elektrische Strom-/Spannungsquelle anschließbar ist. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass der Verbindungsleiter (2) an mindestens einer Lötstelle (3) mit der Leitschicht (11) (zumindest) elektrisch in Verbindung steht und dass die Leitschicht (11) zumindest an einer Kontaktzone (4) im Bereich der Lötstelle (3) gegenüber anderen Bereichen (7) des Flächengebildes (1) verdickt ausgeführt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Textil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gattungsgemäße Textilien werden bspw. als elektrische Heizelemente oder für Sitz-Besetzt-Erkennungs-Sensoren in Fahrzeugsitzen benutzt.
Üblicherweise werden elektrisch leitfähige Textilien durch crimpen, nähen oder aufkleben von elektrischen Kabeln kontaktiert. Diese Befestigungsmethoden führen jedoch meistens zu einer Verdickung an der Kontaktstelle und/oder einer für manche Anwendungszwecke nicht ausreichenden Dauerfestigkeit.

Aus DE 199 26 379 ist ein Verbundmaterial bekannt, bei dem lötfähige Fäden mit einem Bindemittel aus Lot ummantelt werden können. Bei einem solchen Verbundmaterial ist daher die Materialauswahl für die Fäden stark eingeschränkt.

Aus „Electronic textiles: A platform for pervasive computing", MARCULESCU, Proceedings of the IEEE, Vol. 91, No. 12, December 2003 und aus "Enabling technologies for disappearing electronics in smart textiles", Jung u. a., ISSCC 2003/Session 22/TD: Embedded Technologies/Paper 22.1/2003 IEEE sind Textilien bekannt, in die metallische Drähte als Verbindungsleiter für in Textilien eingebettete elektronische Schaltungen eingebunden sind. Diese Metallfäden werden durch Löten kontaktiert, wobei allerdings vor oder während des Lötens die textile Trägerstruktur in der Umgebung der Lötstelle zerstört wird.

Aus DE 103 19 048 ist ein Heizelement aus Kohlefasern oder Metallgeweben bekannt, für deren Kontaktierung Löten als eine technische Möglichkeit genannt wird. Allerdings ist auch hier eine Beschränkung der Materialauswahl gegeben.

Häufig sind auf leitfähigen Textilien aufgetragene metallische Schichten z. B. aus Kosten-, Gewichts- oder Flexibilitätsgründen extrem dünn (z. B. kleiner als 1 μm). Derartige leitfähige Textilien lassen sich dann mittels Lötverbindung auch nicht ausreichend sicher und dauerfest kontaktieren.

Es besteht somit Bedarf nach einer zuverlässigen und flachen Verbindungsmöglichkeit, deren Anwendungsmöglichkeit nicht auf massive Metalle beschränkt ist.

Gegenstand der Erfindung

Es hat sich gezeigt, dass ein Auflöten von elektrischen Leitern auf elektrisch leitfähig beschichteten Flächengebilden möglich ist, auch wenn eigentlich zu erwarten wäre, dass z. B. ein Flächengebilde bei Löttemperatur versengt würde. Durch das gezielte, räumlich begrenzte Verstärken der metallischen Schicht im Anschlussbereich des leitfähigen Flächengebildes, z. B. mittels eines Galvanisierungsprozesses, ist es möglich, dort eine stabile Lötverbindung herzustellen. Der Gegenstand des Anspruchs 1 ermöglicht dadurch eine flache und dauerbelastbare Verbindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Figuren
Die nachfolgende Beschreibung behandelt Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Erfindung. Diese Ausführungen sind nur beispielhaft zu verstehen und erfolgen unter Bezug auf:
1 Draufsicht auf ein Flächengebilde mit Verbindungsleiter
1a Detailansicht des Flächengebildes im Längsschnitt
2 Längsschnitt durch das Flächengebilde von 1
Beschreibung der Erfindung
1, 1a und 2 zeigen ein elektrisch leitfähig beschichtetes Flächengebilde. Im vorliegenden Fall handelt es sich um ein metallisiertes Gewebe. Dabei ist ein Gewebe aus nicht leitenden Kunststofffäden, bspw. aus Polyamid, mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung, bspw. Silber, versehen.
Das Flächengebilde ist über einen Verbindungsleiter 2 mit einer nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden. Der Verbindungsleiter 2 kontaktiert das Flächengebilde 1 an einer Lötstelle 3. Hier ist der Verbindungsleiter auf das Flächengebilde aufgelötet.
Um die Lötfähigkeit des Flächengebildes 1 zu verbessern, wird im Bereich der späteren Lötstelle 3 eine Kontaktzone 4 geschaffen. Dazu wird die Leitschicht 11 des Flächengebildes 1 in der Kontaktzone 4 verdickt, bzw. eine zusätzliche, elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht. Es kann sich dabei um das gleiche Material wie bei der bereits bestehenden elektrisch leitfähigen Leitschicht 11 handeln. Bevorzugt ist jedoch, dass auf eine versilberte Leitschicht 11 eine diese verdickende Beschichtung aus Kupfer aufgebracht ist. Neben einer Verkupferung ist z. B. aber auch eine Versilberung oder Vernickelung denkbar.
Die Erzeugung einer solchen Verdickung der Leitschicht 11 geschieht bspw. durch Galvanisieren. Dabei wird das Flächengebilde 1 z. B. an ein negatives elektrisches Potential angeschlossen. Im Kontaktbereich 4 wird lokal begrenzt eine geeignete Elektrolyt-Flüssigkeit, z. B. ein kupferhaltiges Gel, aufgebracht und an ein positives elektrisches Potential angeschlossen. Dadurch kommt es zu einer Metallablagerung auf dem Flächengebilde 1, insbesondere auf der bereits bestehenden Leitschicht 11.
Eine zusätzliche Beschichtung kann von einer oder von beiden Seiten des Flächengebildes 1 erfolgen.
Zum Löten wird eine verzinnte Litze auf das Flächengebilde gelegt und erhitzt. Dabei schmilzt das Lot und dringt in das Gewebe ein. Nach dem Erkalten ergibt sich eine feste Verbindung zwischen Litze und Gewebe. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Lötverbindung kann noch eine zusätzliche Verklebung bspw. mit Heizkleber vorgesehen sein.
Der Verbindungsleiter kann sowohl ein Rundleiter, als auch eine Flachbandleitung sein. Zur Kontaktierung von Flachkupfer kann auch Lötpaste statt einer Vorverzinnung benutzt werden.
Das Flächengebilde kann grundsätzlich auch ein Gewirke, eine gelochte oder geschlitzte Folie oder Vlies sein. Die metallische Beschichtung kann statt durch Silber auch durch elektrisch leitfähige Kunststoffe oder andere Metalle bewirkt sein.
Es kann auch vorgesehen sein, den Verbindungsleiter 2 zweiteilig auszuführen. Dazu wird bspw. ein Rundleiter bspw. durch Crimpen mit einem Flachkabel verbunden. Dieses ist dann seinerseits mit dem elektrisch leitfähigen Flächengebilde über Löten verbunden.

Claims

Flächengebilde (1), das zumindest teilweise mittels einer Leitschicht (11) elektrisch leitfähig beschichtet ist und das über mindestens einen elektrischen Verbindungsleiter (2) an eine elektrische Strom-/Spannungsquelle anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsleiter (2) an mindestens einer Lötstelle (3) mit der Leitschicht (11) (zumindest) elektrisch in Verbindung steht, und daß die Leitschicht (11) zumindest an einer Kontaktzone (4) im Bereich der Lötstelle (3) gegenüber andere Bereichen (7) des Flächengebildes (1) verdickt ausgeführt ist.
Flächengebilde (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde metallisierte Fäden (6) – vorzugsweise aus Kunststoff – aufweist, deren Metallisierung als Leitschicht (11) dient, und dass das Flächengebilde (1) vorzugsweise im wesentlichen daraus gebildet ist.
Flächengebilde (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde Teil eines elektrischen Heizelementes und/oder eines kapazitiven Personendetektors ist.
Flächengebilde (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsleiter (2) Teil eines Rundkabels und/oder eines Flachkabels ist.
Flächengebilde (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötstelle (3) zusätzlich verklebt ist, vorzugsweise mit Heißkleber.
Flächengebilde (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot eine höhere Erweichungs- und/oder Schmelztemperatur hat als das Textil, insbesondere der Fäden.
Flächengebilde (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde ein Textil, eine Folie, ein Netz und/oder eine Kombination daraus aufweist, vorzugsweise im wesentlichen daraus gebildet ist, und dass die Leitschicht (11) zumindest auf Teilen (4) oder Bestandteilen (6) des Flächengebildes (1) aufgebracht ist.
Flächengebilde (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Leitschicht (11) zumindest in der Kontaktzone (4) eine Dicke von 5 μm bis 1 mm, vorzugsweise von 10 μm bis 20 μm aufweist, dass die Leitschicht (11) in anderen Bereichen (11) eine Dicke von 0,1 μm bis 10 μm, vorzugsweise von 0,5 μm bis 5 μm aufweist, und/oder daß die Leitschicht (11) in der Kontaktzone (4) mindestens doppelt so dick, vorzugsweise 3-, vorzugsweise 5-mal so dick ist wie in anderen Bereichen (7) des Flächengebildes (1), und/oder daß sie mehrlagig ausgeführt ist.