DE102021204284A1

DE102021204284A1 - Heizvorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE102021204284A1
Application number: DE102021204284.8A
Authority: DE
Inventors: Shunsuke AOYAMA; Kazuyuki AZUMA
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2021-04-29
Publication date: 2021-11-18
Also published as: US20210360747A1; CN113677053A; JP7466373B2; JP2021180143A

Abstract

Eine Heizvorrichtung, die einen Basisfilm mit einer Metallfolie auf einer Oberfläche des Basisfilms sowie einen Widerstand umfasst, ist bereitgestellt. Die Metallfolie bildet eine Heizvorrichtungsschaltung, die Wärme erzeugt, wenn dieselbe mit Energie versorgt wird, und die Heizvorrichtungsschaltung ist mit dem Widerstand in Reihe geschaltet.

Description

Querverweis zu verwandter Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-085822 , die am 15. Mai 2020 bei dem japanischen Patentamt eingereicht wurde, wobei der gesamte Inhalt derselben hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Heizvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Für gewöhnlich wird eine filmartige Heizvorrichtung dazu verwendet, eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs oder dergleichen zu erwärmen (siehe japanisches Patent Nr. 5038921 und JP-UM-A-5-64624). In den letzten Jahren ist die Entwicklung erweiterter Fahrerassistenzsysteme (ADAS, Advanced Driver Assisted Systems) weiter fortgeschritten. Außerdem besteht ein zunehmender Bedarf nach der filmähnlichen Heizvorrichtung, um ein Beschlagen einer Kameralinse zur Detektion oder der Windschutzscheibe zu verhindern. Zusätzlich dazu werden Kameras kleiner. Daher ist es erforderlich geworden, die Heizvorrichtung zu miniaturisieren. Daneben ist es notwendig geworden, eine für die Heizvorrichtung verwendete Verdrahtung zu verdünnen. Folglich ist es schwieriger geworden, Veränderungen einer Heiztemperatur aufgrund von einer Abmessungstoleranz der Verdrahtung in einem zulässigen Bereich zu halten.
Zusätzlich dazu hat eine allgemeine filmähnliche Heizvorrichtung ein Problem dahingehend, eine große Anzahl von Herstellungsschritten aufzuweisen. Im Folgenden werden die allgemeine filmähnliche Heizvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen der Heizvorrichtung unter Bezugnahme auf 10A, 10B, 11A, 11 B und 11C beschrieben. 10A, 10B, 11A, 11 B und 11C sind Herstellungsprozessdiagramme der allgemeinen filmähnlichen Heizvorrichtung.
Zuerst wird ein Heizvorrichtungsdraht 510 unter Verwendung eines Materials gebildet, das Wärme erzeugt, wenn dasselbe mit Energie versorgt wird (siehe 10A). Beispiele für Materialien, die für den Heizvorrichtungsdraht 510 verwendet werden, umfassen Legierungen und Reinmetalle wie etwa Nickel-Chrom-Legierungen, SUS, Aluminium, Platin, Eisen und Nickel. Als Nächstes werden ein erster Isolierfilm 521 und ein zweiter Isolierfilm 522 jeweils auf zwei Oberflächen des Heizvorrichtungsdrahts 510 bereitgestellt. Der erste Isolierfilm 521 und der zweite Isolierfilm 522, die den Heizvorrichtungsdraht 510 sandwichartig umgeben, werden durch eine zwischen den Filmen bereitgestellte Haftmittelschicht 523 miteinander verbunden (siehe 10B). 10A veranschaulicht eine Draufsicht auf den Heizvorrichtungsdraht 510. 10B ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Zwischenprodukt in einem Prozess zum Herstellen der Heizvorrichtung veranschaulicht.
Daraufhin wird eine elektronische Komponente 530 dahingehend an eine Oberfläche des ersten Isolierfilms 521 angebracht, elektrisch mit dem Heizvorrichtungsdraht 510 verbunden zu sein (siehe 11A). Bei einem veranschaulichten Beispiel ist der Isolierfilm veranschaulicht, an den lediglich eine elektronische Komponente 530 angebracht ist. Jedoch kann eine Mehrzahl der elektronischen Komponenten angebracht werden. Ein Beispiel der elektronischen Komponente 530 ist eine Temperatursicherung. Danach wird ein Drahtstrang 540 durch unterschiedliche Verfahren wie etwa Nieten oder Löten elektrisch mit dem Heizvorrichtungsdraht 510 verbunden (siehe 11B). Dann wird ein Verbinder 550 über einen Klemmstift (nicht gezeigt) elektrisch mit einem Ende des Drahtstranges 540 verbunden. Der Verbinder 550 ist mit einer Leistungsquelle zur Energieversorgung des Heizvorrichtungsdrahts 510 oder einer Vorrichtung, einschließlich einer Steuervorrichtung zum Steuern der Temperatur, verbunden. Die Heizvorrichtung 500 wird durch den obigen Herstellungsprozess erhalten. 11A und 11B sind Draufsichten auf das Zwischenprodukt in dem Prozess zum Herstellen der Heizvorrichtung. 11C ist eine Draufsicht auf die fertiggestellte Heizvorrichtung 500. Wird die Heizvorrichtung 500 durch den obigen Herstellungsprozess erhalten, sind zusätzlich zu einem Schritt des Anbringens der elektronischen Komponente 530 auch ein Schritt des Anbringens des Drahtstrangs 540 und ein Schritt des Anbringens des Verbinders 550 erforderlich. Somit ist eine große Anzahl von Herstellungsschritten enthalten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Heizvorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Heizvorrichtung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Heizvorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Heizvorrichtung gemäß Anspruch 2 gelöst.
Eine Heizvorrichtung gemäß einem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst einen Basisfilm mit einer Metallfolie auf einer Oberfläche des Basisfilms sowie einen Widerstand, wobei die Metallfolie eine Heizvorrichtungsschaltung bildet, die Wärme erzeugt, wenn dieselbe mit Energie versorgt wird, und die Heizvorrichtungsschaltung in Reihe mit dem Widerstand geschaltet ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1A und 1B sind Schaltungsdiagramme einer Heizvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und einer Heizvorrichtung gemäß einem Referenzbeispiel;
2A und 2B sind Diagramme, die eine Änderung eines Spannungswerts in Bezug auf eine vergangene Zeit bei der Heizvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel und der Heizvorrichtung gemäß dem Referenzbeispiel veranschaulichen;
3A und 3B sind Diagramme, die eine Änderung eines Stromwerts in Bezug auf die vergangene Zeit bei der Heizvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel und der Heizvorrichtung gemäß dem Referenzausführungsbeispiel veranschaulichen;
4A und 4B sind Diagramme, die eine Änderung einer Temperatur in Bezug auf die vergangene Zeit bei der Heizvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel und der Heizvorrichtung gemäß dem Referenzbeispiel veranschaulichen;
5A und 5B sind Herstellungsprozessdiagramme der Heizvorrichtung einschließlich einer flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine gemäß diesem Ausführungsbeispiel;
6A und 6B sind Herstellungsprozessdiagramme der Heizvorrichtung einschließlich der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine gemäß diesem Ausführungsbeispiel;
7A und 7B sind Herstellungsprozessdiagramme der Heizvorrichtung einschließlich der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine gemäß diesem Ausführungsbeispiel;
8 ist ein Herstellungsprozessdiagramm der Heizvorrichtung einschließlich der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine gemäß diesem Ausführungsbeispiel;
9A bis 9C sind Herstellungsprozessdiagramme der Heizvorrichtung einschließlich der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine gemäß diesem Ausführungsbeispiel;
10A und 10B sind Herstellungsprozessdiagramme einer allgemeinen filmähnlichen Heizvorrichtung; und
11A bis 11C sind Herstellungsprozessdiagramme der allgemeinen filmähnlichen Heizvorrichtung.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung sind zum Zwecke der Erläuterung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der offenbarten Ausführungsbeispiele bereitzustellen. Es ist jedoch ersichtlich, dass ein oder mehrere Ausführungsbeispiele in die Praxis ohne diese spezifischen Details umgesetzt werden kann bzw. können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen und Vorrichtungen schematisch gezeigt, um die Zeichnungen zu vereinfachen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die folgenden Mittel eingesetzt, um die obigen Probleme zu lösen.
Im Einzelnen umfasst eine Heizvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Basisfilm mit einer Metallfolie auf einer Oberfläche des Basisfilms sowie einen Widerstand. Die Metallfolie bildet eine Heizvorrichtungsschaltung, die Wärme erzeugt, wenn dieselbe mit Energie versorgt wird, und die Heizvorrichtungsschaltung ist mit dem Widerstand in Reihe geschaltet.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Widerstand mit der Heizvorrichtungsschaltung in Reihe geschaltet. Daher wird eine an der gesamten Heizvorrichtung angelegte Spannung zwischen der Heizvorrichtungsschaltung und dem Widerstand aufgeteilt. Folglich wird die Spannung sowohl an die Heizvorrichtungsschaltung als auch den Widerstand angelegt. Wenn eine Abmessung einer die Heizvorrichtungsschaltung ausbildenden Verdrahtung innerhalb einer Abmessungstoleranz kleiner ist als ein Referenzwert, wird ein an die Heizvorrichtungsschaltung angelegter Spannungswert auch um einen Betrag erhöht, um den ein Widerstandswert der Heizvorrichtungsschaltung größer ist als der Referenzwert. Somit ist es möglich, durch die Verdrahtung, die dünner ist als der Referenzwert, eine Verringerung eines Stromwerts zu unterdrücken. Im Gegensatz dazu wird dann, wenn die Abmessung der die Heizvorrichtungsschaltung ausbildenden Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz größer ist als der Referenzwert, der an die Heizvorrichtungsschaltung angelegte Spannungswert auch um einen Betrag reduziert, um den der Widerstandswert der Heizvorrichtungsschaltung kleiner ist als der Referenzwert. Somit ist es möglich, durch die Verdrahtung, die dicker ist als der Referenzwert, eine Erhöhung des Stromwerts zu unterdrücken
Ferner umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Heizvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wobei die Heizvorrichtung eine flexible gedruckte Verdrahtungsplatine umfasst, einen Ätzschritt, einen Laminierschritt und einen Aufschmelzschritt in dieser Reihenfolge. Der Ätzschritt umfasst ein Ätzen eines Basisfilms mit einer Metallfolie auf einer Oberfläche des Basisfilms, und das Ätzen bildet eine Heizvorrichtungsschaltung, die Wärme erzeugt, wenn dieselbe mit Energie versorgt wird, und einen Energieversorgungsabschnitt, der die Heizvorrichtungsschaltung mit Energie versorgt, wobei die Heizvorrichtungsschaltung und der Energieversorgungsabschnitt aus einem Teil der Metallfolie bestehen, wobei in dem Laminierschritt ein Abdeckfilm, der eine Oberfläche der Metallfolie abdeckt, bereitgestellt wird, und in dem Aufschmelzschritt ein Widerstand, der mit der Heizvorrichtungsschaltung in Reihe geschaltet ist, sowie ein Verbinder, der elektrisch mit dem Energieversorgungsabschnitt verbunden werden kann, durch Aufschmelzlöten bereitgestellt werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Heizvorrichtungsschaltung und der Energieversorgungsabschnitt durch den Ätzschritt gebildet. Daher kann die Anzahl an Herstellungsschritten reduziert werden. Ferner können in dem Aufschmelzschritt eine Anbringung des Widerstands und eine Anbringung des Verbinders ausgeführt werden. Daher kann die Anzahl an Herstellungsschritten weiter reduziert werden.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß diesem Ausführungsbeispiel möglich, Veränderungen einer Heiztemperatur zu unterdrücken und die Anzahl an Herstellungsschritten zu reduzieren.
Dieses Ausführungsbeispiel wird im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, dass die Abmessungen, Materialien, Formen, relativen Anordnungen und dergleichen von Komponenten, die bei diesem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, den Schutzumfang dieses Ausführungsbeispiels darauf beschränken, sofern dies nicht anders angegeben ist.
Ausführungsbeispiel
Eine Heizvorrichtung einschließlich einer flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine gemäß diesem Ausführungsbeispiel und ein Verfahren zum Herstellen der Heizvorrichtung werden unter Bezugnahme auf 1A bis 9C beschrieben. Eine Heizvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann auf geeignete Weise zum Erwärmen einer Kameralinse zur Detektion oder einer Windschutzscheibe verwendet werden. Ferner kann die Heizvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht nur dazu angewendet werden, unterschiedliche Bauglieder, die ein Fahrzeug ausbilden, zu erwärmen, sondern kann auch unterschiedliche Vorrichtungen außer dem Fahrzeug erwärmen. Die Heizvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist eine Flexibilität auf. Daher kann die Heizvorrichtung 10 in unterschiedliche Richtungen gebogen werden. Daher kann der Heizvorrichtung 10 entlang ihrer gekrümmten Oberfläche sogar auf einem gekrümmten Abschnitt angebracht und verwendet werden.
Heizvorrichtung
Eine schematische Konfiguration der Heizvorrichtung einschließlich der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf 1A und 1B beschrieben. 1A ist ein Schaltungsdiagramm, das die Heizvorrichtung einschließlich der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine gemäß diesem Ausführungsbeispiel kurz veranschaulicht, wobei dieselbe mit einer Leistungsquelle verbunden ist. 1B ist ein Schaltungsdiagramm, das die Heizvorrichtung einschließlich der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine gemäß einem Referenzbeispiel kurz veranschaulicht, wobei dieselbe mit der Leistungsversorgung verbunden ist.
Die Heizvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst eine Heizvorrichtungsschaltung 121, die Wärme erzeugt, wenn dieselbe mit Energie versorgt wird, sowie einen Widerstand (bei diesem Ausführungsbeispiel einen Chipwiderstand 310), der mit der Heizvorrichtungsschaltung 121 in Reihe geschaltet ist. Von einer Leistungsversorgung 400 wird an die auf diese Weise ausgebildete Heizvorrichtung 10 eine Spannung (konstante Spannung) angelegt. Dann erzeugt die Heizvorrichtungsschaltung 121 Wärme. Auch eine in 1B veranschaulichte Heizvorrichtung 10X gemäß dem Referenzbeispiel umfasst die Heizvorrichtungsschaltung 121, die Wärme erzeugt, wenn dieselbe mit Energie versorgt wird. Die Heizvorrichtung 10X gemäß dem Referenzbeispiel unterscheidet sich von der Heizvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels lediglich darin, dass sie den Widerstand nicht umfasst. Von der Leistungsversorgung 400 wird auch an die auf diese Weise konfigurierte Heizvorrichtung 10X gemäß dem Referenzbeispiel die Spannung (konstante Spannung) angelegt. Dann erzeugt die Heizvorrichtungsschaltung 121 Wärme.
Vorteile der Heizvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel
Im Allgemeinen unterscheiden sich bei verschiedenen Produkten die Abmessungen von Teilen aufgrund von verschiedenen Einflüssen, darunter die Materialien und Herstellungsschritte. Daher wird die Abmessungstoleranz für die Abmessung jedes Teils in Bezug auf einen anvisierten Gestaltungswert festgelegt. Eine Heizvorrichtung, die einen aus einer Legierung bestehenden Heizvorrichtungsdraht beinhaltet, wie in dem Stand der Technik beschrieben ist, weist eine relativ große Größe auf. Daher ist ein Einfluss der Abmessungstoleranz auf die Heiztemperatur gering. Im Gegensatz dazu besteht die Verdrahtung der Heizvorrichtung einschließlich der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine aus einer Metallfolie, z. B. einer Kupferfolie. Daher kann die Verdrahtung, die die Heizvorrichtungsschaltung 121 ausbildet, verdünnt sein. Andererseits ist dann, wenn die Verdrahtung verdünnt ist, der Einfluss der Abmessungstoleranz auf die Heiztemperatur groß. Bei der oben beschriebenen Heizvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird daher eine Konfiguration eingesetzt, die den Widerstand (Chipwiderstand 310) umfasst, der mit der Heizvorrichtungsschaltung 121 in Reihe geschaltet ist. Somit ist es möglich, die Veränderungen der Heiztemperatur aufgrund der Abmessungstoleranz der die Heizvorrichtungsschaltung 121 ausbildenden Verdrahtung zu unterdrücken. Im Folgenden werden Gründe dafür beschrieben, warum Veränderungen der Heiztemperatur unterdrückt werden können.
Unter der Annahme, dass die Spannung der Leistungsversorgung 400 gleich E[V] ist, der Widerstandswert der Heizvorrichtungsschaltung 121 R1 [Ω] ist und der Widerstandswert des Widerstands (Chipwiderstand 310) gleich R2[Ω] ist, haben eine an der Heizvorrichtungsschaltung 121 angelegte Spannung (aufgeteilte Spannung) V1 und eine an den Widerstand angelegte Spannung (aufgeteilte Spannung) V2 die folgende Beziehung. $V 1 = (R 1 / (R 1 + R2)) \times E [V]$
$V2 = (R2 / (R 1 + R2)) \times E [V]$
Wenn die Abmessung der die Heizvorrichtungsschaltung 121 ausbildenden Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz kleiner ist als der Referenzwert, wird auch der an die Heizvorrichtungsschaltung 121 angelegte Spannungswert V1 um einen Betrag erhöht, um den der Widerstandswert R1 der Heizvorrichtungsschaltung 121 größer ist als der Referenzwert. Somit ist es möglich, die Verringerung des Stromwerts dadurch zu unterdrücken, dass die Abmessung der Verdrahtung kleiner ist als der Referenzwert. Im Gegensatz dazu wird dann, wenn die Abmessung der die Heizvorrichtungsschaltung 121 ausbildenden Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz größer ist als der Referenzwert, auch der an der Heizvorrichtungsschaltung 121 angelegte Spannungswert V1 um einen Betrag reduziert, um den der Widerstandswert R1 der Heizvorrichtungsschaltung 121 kleiner ist als der Referenzwert. Somit ist es möglich, die Vergrößerung des Stromwerts dadurch zu unterdrücken, dass die Abmessung der Verdrahtung größer ist als der Referenzwert. Daher ist es möglich, die Veränderungen der Heiztemperatur aufgrund der Abmessungstoleranz der die Heizvorrichtungsschaltung 121 ausbildenden Verdrahtung zu unterdrücken.
Dieser Punkt wird unter Bezugnahme auf 2A bis 4B ausführlich beschrieben. 2A und 2B sind Diagramme, die eine Änderung des Spannungswerts bei der Heizvorrichtungsschaltung in Bezug auf eine vergangene Zeit, nachdem die Spannung an die Heizvorrichtung angelegt worden ist, veranschaulichen. 2A veranschaulicht einen Fall der Heizvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. 2B veranschaulicht einen Fall des obigen Referenzbeispiels. 3A und 3B sind Diagramme, die eine Änderung des Stromwerts bei der Heizvorrichtungsschaltung in Bezug auf die vergangene Zeit, nachdem die Spannung an die Heizvorrichtung angelegt worden ist, veranschaulichen. 3A veranschaulicht den Fall der Heizvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. 3B veranschaulicht den Fall des obigen Referenzbeispiels. 4A und 4B sind Diagramme, die eine Änderung der Temperatur bei der Heizvorrichtungsschaltung in Bezug auf die vergangene Zeit, nachdem die Spannung an die Heizvorrichtung angelegt worden ist, veranschaulichen.
4A veranschaulicht den Fall der Heizvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. 4B veranschaulicht den Fall des obigen Referenzbeispiels.
Ein Diagramm Lvma in 2A zeigt einen Fall, in dem die Verdrahtung bei der Heizvorrichtungsschaltung 121 eine Abmessung des Referenzwerts aufweist. Ein Diagramm Lvta zeigt einen Fall, in dem die Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz am dünnsten ist. Ein Diagramm Lvha zeigt einen Fall, in dem die Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz am dicksten ist. Ein Diagramm Lvmb in 2B zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung bei der Heizvorrichtungsschaltung 121 die Abmessung des Referenzwerts aufweist. Ein Diagramm Lvtb zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz am dünnsten ist. Ein Diagramm Lvhw zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz am dicksten ist.
Ist der Widerstand wie in dem Referenzbeispiel nicht bereitgestellt, wird die Spannung von der Leistungsversorgung 400 direkt an die Heizvorrichtungsschaltung 121 angelegt. Daher wird unabhängig von der Abmessung der Verdrahtung dieselbe Spannung an die Heizvorrichtungsschaltung 121 angelegt. In dem Fall der Heizvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist im Gegensatz dazu die an der Heizvorrichtungsschaltung 121 angelegte Spannung umso größer, je dünner die Verdrahtung in der Heizvorrichtungsschaltung 121 ist, da der Widerstand bereitgestellt ist.
Ein Diagramm Lima in 3A zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung bei der Heizvorrichtungsschaltung 121 die Abmessung des Referenzwerts aufweist. Ein Diagramm Lita zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz am dünnsten ist. Ein Diagramm Liha zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz am dicksten ist. Ein Diagramm Limb in 3B zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung bei der Heizvorrichtungsschaltung 121 die Abmessung des Referenzwerts aufweist. Ein Diagramm Litb zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz am dünnsten ist. Ein Diagramm Lihb zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz am dicksten ist.
Im Fall des Referenzbeispiels, wie oben beschrieben ist, wird unabhängig von der Abmessung der Verdrahtung dieselbe Spannung an die Heizvorrichtungsschaltung 121 angelegt. Daher ist der Widerstandswert umso kleiner, je dicker die Verdrahtung ist. Folglich ist ein Strombetrag erhöht. Veränderungen des Stromwerts aufgrund eines Dickenunterschiedes der Verdrahtung sind dann auch erhöht. Da Wärme durch eine Energieversorgung erzeugt wird, ist der Widerstandswert zusätzlich dazu umso größer, je höher die Temperatur ist. Daher wird der Stromwert konstant, nachdem der Stromwert schrittweise für einen vorbestimmten Zeitraum vom Beginn der Energieversorgung abnimmt. Bei dem Referenzbeispiel ist die Änderung des Stromwerts signifikant, wenn die Verdrahtung dick ist. Andererseits wird auch in dem Fall der Heizvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Stromwert umso größer, je dicker die Verdrahtung ist. Jedoch ist die angelegte Spannung größer, wenn die Verdrahtung dünner ist. Daher sind die Veränderungen des Stromwerts aufgrund des Dickenunterschiedes der Verdrahtung gering. Zusätzlich dazu kann die Änderung des Stromwerts in einer anfänglichen Phase der Energieversorgung auch unterdrückt werden.
Ein Diagramm Ltma in 4A zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung bei der Heizvorrichtungsschaltung 121 die Abmessung des Referenzwerts aufweist. Ein Diagramm Ltta zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz am dünnsten ist. Ein Diagramm Ltha zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz am dicksten ist. Ein Diagramm Ltmb in 4B zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung bei der Heizvorrichtungsschaltung 121 die Abmessung des Referenzwerts aufweist. Ein Diagramm Lttb zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz am dünnsten ist. Ein Diagramm Lthb zeigt den Fall, in dem die Verdrahtung innerhalb der Abmessungstoleranz am dicksten ist.
Im Fall des Referenzbeispiels ist die an der Heizvorrichtungsschaltung 121 angelegte Spannung unabhängig von der Abmessung der Verdrahtung dieselbe. Ferner ist der Strombetrag umso größer, je dicker die Verdrahtung ist. Daher sind Veränderungen der Temperatur der Heizvorrichtungsschaltung 121 aufgrund der Abmessungstoleranz der Verdrahtung groß. Im Gegensatz dazu ist in dem Fall der Heizvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die an der Heizvorrichtungsschaltung 121 angelegte Spannung umso größer, je dünner die Verdrahtung ist. Ferner ist der Strombetrag reduziert. Andererseits ist die an der Heizvorrichtungsschaltung 121 angelegte Spannung umso kleiner, je dicker die Verdrahtung ist. Ferner ist der Strombetrag erhöht. Wie in 4A veranschaulicht ist, können somit die Veränderungen der Temperatur aufgrund der Abmessungstoleranz der Verdrahtung reduziert werden. Wie oben beschrieben ist, ist es mit der Heizvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel möglich, die Veränderungen der Heiztemperatur aufgrund der Abmessungstoleranz der die die Heizvorrichtungsschaltung 121 ausbildenden Verdrahtung zu unterdrücken. Ferner ist es in dem Fall der Heizvorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch, dass die angelegte Spannung so gesteuert wird, dass sie in Abhängigkeit von der Dicke der Verdrahtung unterschiedlich ist, möglich, eine Verringerung der Heiztemperatur mit einer Erhöhung des Widerstandswerts aufgrund einer Erhöhung der Temperatur der Heizvorrichtungsschaltung 121 zu unterdrücken.
Verfahren zum Herstellen einer Heizvorrichtung einschließlich einer flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine gemäß diesem Ausführungsbeispiel
Das Verfahren zum Herstellen der Heizvorrichtung einschließlich der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine wird in einer Reihenfolge der Herstellungsschritte unter Bezugnahme auf 5A bis 9C beschrieben.
Material
5A und 5B veranschaulichen ein Material 100, das zum Herstellen der Heizvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird. 5A ist eine Draufsicht, die einen Teil des Materials 100 veranschaulicht. 5B ist eine schematische Querschnittsansicht des Materials 100 (Querschnittsansicht A-A in 5A).
Das Material 100 wird im Allgemeinen als kupferkaschiertes Laminat bezeichnet und ist handelsüblich verfügbar. Das Material 100 besteht aus einem Basisfilm 110, der eine Metallfolie 120 auf seiner Oberfläche aufweist. Der Basisfilm 110 besteht aus einem isolierenden Harzmaterial, das Flexibilität aufweist (beispielsweise Polyimid oder Polyethylennaphthalat). Ferner besteht die Metallfolie 120 aus einer Kupferfolie. Da das auf diese Weise gebildete Material 100 Flexibilität aufweist, kann es in verschiedene Richtungen gebogen werden.
Ätzschritt
Unter Verwendung einer Technik wie Fotolithografie wird eine Resiststruktur (Maskierungsabschnitt) zum Bilden der Heizvorrichtungsschaltung 121 und Energieversorgungsabschnitte 122 und 123 auf einer Seite des Materials 100 gebildet. Danach wird eine Ätzung ausgeführt. Dies entfernt unnötige Kupferfolie. Auf diese Weise werden die Heizvorrichtungsschaltung 121 und die Energieversorgungsabschnitte 122 und 123 gebildet. Das heißt, die Heizvorrichtungsschaltung 121 und die Energieversorgungsabschnitte 122 und 123 werden durch einen Teil der Metallfolie 120 gebildet. Die Heizvorrichtungsschaltung 121 und die Energieversorgungsabschnitte 122 und 123 werden im Wesentlichen zur selben Zeit durch Ätzen gebildet. 6A und 6B veranschaulichen ein erstes Zwischenprodukt 100X, nachdem der erste Schritt ausgeführt worden ist. 6A ist eine Draufsicht auf das erste Zwischenprodukt 100X. 6B ist eine Querschnittsansicht des ersten Zwischenprodukts 100X (eine Querschnittsansicht B-B in 6A).
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Heizvorrichtungsdraht bei der Heizvorrichtungsschaltung 121 so bereitgestellt, dass eine Leitungsbreite desselben konstant ist. Ferner ist die Heizvorrichtungsschaltung 121 so konfiguriert, dass dieselbe mit einem Bereich versehen ist, in dem zumindest eine Reihe des Heizvorrichtungsdrahts in gleichen Abständen mäanderförmig verläuft (siehe 6A). Bei diesem Ausführungsbeispiel sind vier Reihen von Mäanderbereichen bereitgestellt. Jedoch ist es ersichtlich, dass eine Struktur der Heizvorrichtungsschaltung 121 nicht auf ein veranschaulichtes Beispiel beschränkt ist. Ein Verfahren zum Bilden der Resiststruktur ist nicht auf Fotolithografie beschränkt. Verschiedene bekannte Techniken können eingesetzt werden.
Laminierschritt
Nach dem Ätzschritt wird ein Abdeckfilm 211 bereitgestellt, der eine Oberfläche der Metallfolie 120 (die Heizvorrichtungsschaltung 121 und die Energieversorgungsabschnitte 122 und 123) abdeckt. Der Abdeckfilm 211 wird durch eine druckempfindliche Haftschicht 212 an dem Basisfilm 110 angebracht, um so die Heizvorrichtungsschaltung 121 und die Energieversorgungsabschnitte 122 und 123 sandwichartig einzuklemmen. Wie der Basisfilm 110 besteht auch der Abdeckfilm 211 aus dem isolierenden Harzmaterial, das Flexibilität aufweist. Der Abdeckfilm 211 ist mit Öffnungen 211a und 211b versehen.
7A und 7B veranschaulichen ein zweites Zwischenprodukt 200, nachdem der Laminierschritt ausgeführt worden ist. 7A ist eine Draufsicht auf das zweite Zwischenprodukt 200. 7B ist eine Querschnittsansicht des zweiten Zwischenprodukts 200 (Querschnittsansicht C-C in 7A). Als Laminierungsverfahren zum Bereitstellen des Abdeckfilms 211 können unterschiedliche bekannte Techniken eingesetzt werden. Daher wird auf eine Beschreibung davon verzichtet. Das zweite Zwischenprodukt 200 entspricht der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine.
Aufschmelzschritt (Montageschritt)
Nach dem Laminierschritt werden der Chipwiderstand 310 und ein Verbinder 320 an der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine angebracht, welche das zweite Zwischenprodukt 200 ist. Zuerst wird ein Abschnitt, bei dem die Metallfolie 120 (entspricht den Energieversorgungsabschnitten 122 und 123) durch die Öffnungen 211a und 211b freiliegt, einer Oberflächenbehandlung wie etwa einer Goldbeschichtung oder einer Wasserlösliches-Preflux-Behandlung ausgesetzt. Danach wird in einem Aufschmelzofen ein Lötvorgang durchgeführt. Somit werden verschiedene Komponenten daran angebracht. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Chipwiderstand 310 mit Hilfe von Aufschmelzlöten durch die Öffnung 211a mit dem Energieversorgungsabschnitt 122 verbunden. Dann wird der Verbinder 320 durch die Öffnung 211b mit den Energieversorgungsabschnitten 122 und 123 verbunden (so verbunden, elektrisch verbindbar zu sein). Daher können eine Anbringung des Chipwiderstands 310 und eine Anbringung des Verbinders 320 im Wesentlichen gleichzeitig in einem Schritt durchgeführt werden. 8 veranschaulicht das zweite Zwischenprodukt 200, nachdem der Aufschmelzschritt ausgeführt worden ist. 8 ist eine Draufsicht auf das Zwischenprodukt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde ein Fall als Beispiel beschrieben, bei dem der Chipwiderstand 310 und der Verbinder 320 in dem Aufschmelzschritt angebracht werden, jedoch können gleichzeitig auch andere elektronische Komponenten angebracht werden. Beispielsweise kann ein Wärmeschutz vom Oberflächen-montierten Typ an der Heizvorrichtungsschaltung 121 angebracht werden.
Schneideschritt
Nach dem Aufschmelzschritt, wie in 9A, 9B und 9C veranschaulicht ist, wird die fertiggestellte Heizvorrichtung 10 erhalten, in dem dieselbe so geschnitten wird, dass eine Außenform derselben ausgestanzt wird. Es ist zu beachten, dass aus einem Material 100 eine Mehrzahl von Heizvorrichtungen 10 hergestellt werden kann. 9A ist eine Draufsicht auf die fertiggestellte Heizvorrichtung 10. 9B ist eine Querschnittsansicht D-D in 9A. 9C ist eine Querschnittsansicht E-E in 9A. Die schematische Konfiguration der Heizvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde bereits zuvor unter Bezugnahme auf 1A beschrieben. Im Folgenden wird die Konfiguration der Heizvorrichtung 10 ausführlicher beschrieben.
Die Heizvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst ein Heizelement 250 zum Erwärmen eines zu erwärmenden Abschnitts, einen elektrischen Verdrahtungsabschnitt 260, den Chipwiderstand 310 und den Verbinder 320, der an einem Ende des elektrischen Verdrahtungsabschnitts 260 bereitgestellt ist. Der Verbinder 320 ist dahingehend bereitgestellt, mit der Leistungsversorgung 400 zum Energieversorgen der Heizvorrichtungsschaltung 121 verbunden zu werden. Die Leistungsversorgung 400 ist im Wesentlichen in einer Vorrichtung zum Ausführen verschiedener Steuerungen bereitgestellt.
Als Nächstes wird eine interne Konfiguration des Heizelementes 250 und des elektrischen Verdrahtungsabschnitts 260 bei der Heizvorrichtung 10 beschrieben. Die Heizvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst den Basisfilm 110, die auf einer Seite des Basisfilms 110 bereitgestellte Heizvorrichtungsschaltung 121 und die Energieversorgungsabschnitte 122 und 123 (siehe 6A). Die Heizvorrichtungsschaltung 121 ist konfiguriert, um durch die mit dem Verbinder 320 verbundene Leistungsversorgung 400 mit Hilfe der Energieversorgungsabschnitte 122 und 123 mit Energie versorgt zu werden und Wärme zu erzeugen.
Das obige Heizelement 250 entspricht einem Bereich, in dem die Heizvorrichtungsschaltung 121 bereitgestellt ist. Ferner entspricht der obige elektrische Verdrahtungsabschnitt 260 einem Bereich, in dem die Energieversorgungsabschnitte 122 und 123 bereitgestellt sind.
Wie oben beschrieben ist, bildet bei der Heizvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die auf der Oberfläche des Basisfilms 110 bereitgestellte Metallfolie 120 die Heizvorrichtungsschaltung 121, die Wärme erzeugt, wenn dieselbe mit Energie versorgt wird. Ferner ist der Heizvorrichtungschip 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit dem Chipwiderstand 310 als den in Reihe mit der Heizvorrichtungsschaltung 121 geschalteten Widerstand verbunden.
Vorteile des Verfahrens zum Herstellen der Heizvorrichtung einschließlich der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine gemäß diesem Ausführungsbeispiel
Gemäß der Heizvorrichtung 10 einschließlich der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine und dem Verfahren zum Herstellen der Heizvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Heizvorrichtungsschaltung 121 und die Energieversorgungsabschnitte 122 und 123 durch den Ätzschritt gebildet. Somit kann die Anzahl von Herstellungsschritten reduziert werden. Daher ist ein Schritt des Anbringens eines Drahtstranges, wie dies herkömmlicherweise der Fall ist, unnötig. Daher kann die Anzahl von Komponenten reduziert werden. Gleichzeitig kann die Anzahl von Herstellungsschritten reduziert werden. Ferner können eine Anbringung des Chipwiderstands 310 und eine Anbringung des Verbinders 320 in dem Aufschmelzschritt ausgeführt werden. Daher kann die Anzahl von Herstellungsschritten weiter reduziert werden.
Die bei dem obigen Ausführungsbeispiel beschriebene Heizvorrichtung umfasst die flexible gedruckte Verdrahtungsplatine, bei der die Metallfolie 120 lediglich auf einer Seite des Basisfilms 110 bereitgestellt ist. Jedoch kann das Ausführungsbeispiel auch auf eine flexible gedruckte Verdrahtungsplatine angewendet werden, die mit Metallfolien auf zwei Seiten des Basisfilms versehen sind. In diesem Fall können die Heizvorrichtungsschaltungen auf den zwei Seiten des Basisfilms bereitgestellt sein. Alternativ dazu kann die Heizvorrichtungsschaltung lediglich auf einer Seite des Basisfilms bereitgestellt sein, und die andere Oberfläche kann eine andere Funktion aufweisen. Ferner ist bei dem obigen Ausführungsbeispiel der Chipwiderstand als der Widerstand beschrieben. Jedoch ist der Widerstand bei diesem Ausführungsbeispiel nicht auf den Chipwiderstand beschränkt. Verschiedene Widerstände, wie etwa axiale Widerstände, können eingesetzt werden.
Die vorstehende ausführliche Beschreibung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt. Zahlreiche Modifizierungen und Abweichungen sind im Hinblick auf die obige Lehre möglich. Es ist nicht beabsichtigt, dass dieselbe umfassend ist oder den hierin beschriebenen Gegenstand auf die offenbarte präzise Form beschränkt. Obwohl der Gegenstand in einer Sprache beschrieben worden ist, die auf strukturelle Merkmale und/oder methodische Maßnahmen spezifiziert ist, ist es ersichtlich, dass der in den beigefügten Patentansprüchen definierte Gegenstand nicht notwendigerweise auf die oben beschrieben spezifischen Merkmale oder Maßnahmen beschränkt ist. Vielmehr sind die oben beschrieben spezifischen Merkmale und Maßnahmen als Beispielformen zum Implementieren der hier beigefügten Patentansprüche offenbart.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020085822 [0001]
JP 5038921 [0003]

Claims

Heizvorrichtung (10), die einen Basisfilm (110) mit einer Metallfolie (120) auf einer Oberfläche des Basisfilms (110) sowie einen Widerstand (310) aufweist, wobei die Metallfolie (120) eine Heizvorrichtungsschaltung (121) bildet, die Wärme erzeugt, wenn dieselbe mit Energie versorgt wird, und die Heizvorrichtungsschaltung (121) mit dem Widerstand (310) in Reihe geschaltet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Heizvorrichtung (10), welches einen Ätzschritt, einen Laminierschritt und einen Aufschmelzschritt in dieser Reihenfolge aufweist, wobei der Ätzschritt ein Ätzen eines Basisfilms (110) mit einer Metallfolie (120) auf einer Oberfläche des Basisfilms (110) umfasst, und das Ätzen eine Heizvorrichtungsschaltung (121), die Wärme erzeugt, wenn dieselbe mit Energie versorgt wird, und einen Energieversorgungsabschnitt (122, 123) bildet, der die Heizvorrichtungsschaltung (121) mit Energie versorgt, wobei die Heizvorrichtungsschaltung (121) und der Energieversorgungsabschnitt (122, 123) aus einem Teil der Metallfolie (120) bestehen, in dem Laminierschritt ein Abdeckfilm (211), der eine Oberfläche der Metallfolie (120) abdeckt, bereitgestellt wird, und in dem Aufschmelzschritt ein Widerstand (310), der mit der Heizvorrichtungsschaltung (121) in Reihe geschaltet ist, und ein Verbinder (320), der elektrisch mit dem Energieversorgungsabschnitt (122, 123) verbunden werden kann, durch Aufschmelzlöten bereitgestellt werden.