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Die Erfindung betrifft eine Flachleiter-Bandleitung
mit mehreren flachen elektrischen Leitern, die voneinander beabstandet
parallel zueinander verlaufend in Isoliermaterial eingebettet sind.
Eine derartige Flachleiter-Bandleitung ist beispielsweise aus der
DE 28 50 188 A1 bekannt.
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In der Verdrahtungstechnik wird einer
Leitung mit rundem, insbesondere kreisrundem Querschnitt häufig eine
Flachleiter-Bandleitung vorgezogen, da diese Platz sparender verlegbar
ist. Eine Flachleiter-Bandleitung zeichnet sich in der Regel des
Weiteren dadurch aus, dass die einzelnen in Isoliermaterial eingebetteten
Leiter kaum zu beschädigen
sind, insbesondere nicht durch Knicken. Bei der aus der
DE 28 50 188 A1 bekannten
Flachleiter-Bandleitung sind als Isoliermaterial zwei Isolierstoffbänder vorgesehen,
die auf der Unter- bzw. Oberseite der parallel zueinander verlaufenden
Leiter angeordnet sind und sich über
die gesamte Breite der Flachleiter-Bandleitung erstrecken. Zwischen den
beiden Isolierstoffbändern
ist eine Klebschicht vorgesehen, welche auch Kontakt zu den elektrischen
Leitern hat. Die Flachleiter-Bandleitung bedingt durch die mehreren
miteinander verklebten Isolierstoffbänder ein aufwändiges Herstellungsverfahren.
Darüber
hinaus können
in der Konfektion mögliche
Kleberückstände ein
Problem darstellen (z.B. bei Schweißverbindungen).
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Vergleichsweise rationell herstellbar
sind Flachleiter-Bandleitungen im Extrusions-Verfahren. Als Isoliermaterial wird
dabei üblicherweise
PVC oder TPE (Thermoplastisches Elastomer) verwendet. Bei einer
mit diesem Verfahren hergestellten Flachleiter-Bandleitung ist jedoch
kein definierter Haftsitz zwischen Leiter und Isoliermaterial erzielbar.
Die Aufbringung eines Klebstofffilms vor oder während des Herstellungsprozesses
auf ein Isolierstoffband, welches die Leiter einseitig oder umseitig
abdeckt, ist zwar möglich,
würde jedoch
ebenfalls die im Zusammenhang mit der
DE 28 50 188 A1 genannten nachteiligen Effekte
bewirken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
rationell herstellbare Flachleiter-Bandleitung anzugeben, welche eine gute
Haftung des Isoliermaterials auf den Leitern gewährleistet, wobei das Isoliermaterial
leicht und ohne bei Folgeprozessen, z.B. Schweißen, auf den Leitern störende Rückstände entfernbar
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Flachleiter-Bandleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Diese Flachleiter-Bandleitung mit mehreren flachen elektrischen
Leitern, die beabstandet parallel zueinander verlaufend in Isoliermaterial
eingebettet sind, weist zwischen den Leitern und dem Isoliermaterial
einen Haftvermittler auf; welcher einen mit einem Lösungsmittel
in Lösung
gebrachten thermoplastischen Kunststoff enthält. Diese Flachleiter-Bandleitung
ist besonders rationell im Extrusions-Verfahren herstellbar, kann
jedoch beispielsweise auch mit einzelnen Folien als Isoliermaterial
aufgebaut sein. Durch den Haftvermittler ist das Isoliermaterial,
vorzugsweise PVC, fest mit den Leitern, vorzugsweise Kupferleitern,
verbunden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass keine Flüssigkeit,
insbesondere Wasser, längs
der Leiter in die Flachleiter-Bandleitung eindringen kann. Des Weiteren
ist insbesondere bei einer Faltung der Flachleiter-Bandleitung ein Ablösen des
Isoliermaterials von den Leitern und damit eine Blasenbildung ausgeschlossen.
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Als thermoplastischer Kunststoff
im Haftvermittler wird vorzugsweise Suspensions-PVC, kurz: S-PVC,
verwendet. Andere in Lösung
gebrachte thermoplastische Kunststoffe sind ebenfalls als Haftvermittler
nutzbar. Beispielsweise sind modifizierte Polymere auf Acrylat-,
Epoxid- und Estherbasis als Haftvermittler einsetzbar. Als Lösungsmittel
wird vorzugsweise Methyl-Ethyl-Keton (MEK) eingesetzt. Hierbei ist
MEK entweder als einziges Lösungsmittel oder
in einer Lösungsmittelmischung,
beispielsweise mit Toluol, Ethylacetat oder Butylacetat, verwendbar. Ebenso
sind als Lösungsmittel
beispielsweise andere Ketone wie Aceton oder Methylisobutylketon,
Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol oder Isopropanol, Ether
wie Ethylether, Isopropylether, Dioxan und Tetrahydrofuran sowie
halogenierte Kohlenwasserstoffe, jeweils allein oder in Kombination,
verwendbar.
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Eine besonders gute Verbindung zwischen dem
Haftvermittler und dem Isoliermaterial ist nach einer bevorzugten
Ausgestaltung dadurch erreicht, dass der im Haftvermittler gelöste thermoplastische Kunststoff
zumindest artverwandt auch im Isoliermaterial enthalten ist, insbesondere
mit dem Isoliermaterial identisch ist. Hierdurch ist auf einfache
Weise erreichbar, dass der Haftvermittler mit dem Isoliermaterial
eine stabilere Verbindung eingeht als mit dem elektrischen Leiter,
wobei eine ausreichende Haftung am elektrischen Leiter gewährleistet
ist. Auf diese Weise ist erreicht, dass beim Abisolieren eines elektrischen
Leiters das Isoliermaterial einschließlich Haftvermittlerschicht
einfach von der Leiteroberfläche
entfernbar ist. Es verbleibt somit beim Abisolieren keine schwer
entfernbare isolierende Schicht, insbesondere Haftvermittlerschicht,
an der Leiteroberfläche.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung
weist die Leiteroberfläche
eine Mikroprägung
auf, welche beispielsweise durch eine Prägewalze aufgebracht ist. Die
Prägung
kann regelmäßige oder
stochastische Strukturen aufweisen und auf beliebige Weise erzeugt
sein. Die mit der Mikroprägung
versehene Leiteroberfläche
muss nicht notwendigerweise eine definierte geometrische Oberflächenstruktur
aufweisen. Unter einer nicht geometrisch definierten Oberflächenstruktur
wird hierbei die Struktur einer Oberfläche verstanden, die nicht exakt
geometrisch definierte Unebenheiten aufweist. Beispiele hierfür sind die
Oberfläche
eines Schleifwerkzeugs sowie eine sandgestrahlte Oberfläche. In
jedem Fall ist durch die Mikroprägung
die Leiteroberfläche
vergrößert und damit
die Haftung zwischen Leiter und Isoliermaterial weiter verbessert.
Bevorzugt ist sowohl die Oberseite als auch die Unterseite der einzelnen
elektrischen Leiter geprägt.
Die Mikroprägung
des Leiters weist vorzugsweise eine Prägetiefe, vergleichbar mit der Rauhigkeit
einer rauhen Oberfläche,
von weniger als 0,01 mm, insbesondere weniger als 5 μm, auf. Damit ist
der Leiterquerschnitt durch die Prägung praktisch nicht beeinflusst.
Des Weiteren ist damit die Prägetiefe
derart gering, dass die Prägung
auf die Möglichkeit,
einen Leiter abzuisolieren, zumindest keinen wesentlichen Einfluss
hat.
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Der durch den Haftvermittler hergestellte Haftsitz
zwischen den einzelnen Leitern und dem umgebenden Isoliermaterial
hat des Weiteren den Vorteil, dass auch bei einem Auftrennen der
Flachleiter-Bandleitung längs
der Leiter eine feste Verbindung zwischen Leiteroberfläche und
Isoliermaterial erhalten bleibt. Um die während des Auftrennens zwischen
Leiteroberfläche
und Isoliermaterial wirkenden Kräfte
auf ein geringes Maß zu
begrenzen, ist nach einer bevorzugten Weiterbildung eine parallel
zu den elektrischen Leitern im Isoliermaterial verlaufende Trennnut
vorgesehen.
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Die Trennnut ist vorzugsweise zwischen zwei
benachbarten Leitern als beidseitige Verjüngung des Isoliermaterials
ausgebildet. Durch die beidseitige, d.h. auf der Ober- und Unterseite
der Flachleiter-Bandleitung ausgebildete Verjüngung ist ein sehr einfaches
Auftrennen der Flachleiter-Bandleitung ohne Zuhilfenahme von Werkzeug
ermöglicht, wobei
keine Gefahr besteht, das Isoliermaterial derart zu beschädigen, dass
die Oberfläche
elektrischer Leiter freigelegt wird.
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Die Materialstärke im Bereich der Trennnut sollte
ausreichend sein, um ein unbeabsichtigtes Auftrennen der Flachleiter-Bandleitung
zu verhindern, jedoch gleichzeitig ein leichtes Auftrennen per Hand ermöglichen.
Ein guter Kompromiss zwischen diesen konkurrierenden Anforderungen
ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung dadurch erreicht, dass
die Stärke
des Isoliermaterials im Bereich der Trennnut zumindest im Wesentlichen
der Leiterdicke entspricht.
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Vorzugsweise ist das Isoliermaterial
im Bereich der Trennnut derart geformt, dass die Materialstärke des
Isoliermaterials zur Mitte der Trennnut hin kontinuierlich abnimmt.
Insbesondere ist im Bereich der Trennnut kein Steg konstanter Dicke
gebildet. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Flachleiter-Bandleitung
beim Auftrennen an einer exakt definierten Linie getrennt wird.
Es wird vermieden, dass Teile eines Trennsteges undefiniert mit
dem einen oder dem anderen Teil der aufgetrennten Flachleiter-Bandleitung
verbunden bleiben. Jeder Teil der aufgetrennten Flachleiter-Bandleitung
weist in dem Bereich, in dem diese getrennt wur de, die gleiche definierte
Kontur auf. Vorzugsweise ist die Trennnut beidseitig V-förmig ausgebildet.
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Liegt die Flachleiter-Bandleitung
auf einer Unterlage, insbesondere einer glatten, beispielsweise
metallischen Fläche,
auf und wird hierbei verlagert, insbesondere längs der Leiter gezogen, so
können
ebenfalls unerwünscht
Kräfte
zwischen der Leiteroberfläche
der einzelnen elektrischen Leiter und dem umgebenden Isoliermaterial
die Folge sein. Um eine solche unerwünschte Haftung der gesamten Flachleiter-Bandleitung
auf einer Unterlage zu mindern, ist nach einer weiteren vorteilhaften
Weiterbildung eine Prägung
der Oberfläche
des Isoliermaterials vorgesehen. Die geometrischen Strukturen dieser Prägung sind
hierbei vorzugsweise größer als
die geometrischen Strukturen einer gegebenenfalls zusätzlich aufgebrachten
Mikroprägung
auf der Leiteroberfläche.
Aufgrund der Prägung
kann die Flachleiter-Bandleitung leicht auf einer Unterlage verschoben
oder gezogen werden, ohne das Risiko einer Beschädigung des Isoliermaterials
einzugehen. Die Prägung
erzeugt einen sogenannten Slip-Effekt.
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Die Prägung der Oberfläche des
Isoliermaterials ist vorzugsweise – ähnlich der Mikroprägung der Leiteroberfläche – rasterförmig, beispielsweise
in Form eines Gitters oder regelmäßig angeordneter Vertiefungen,
ausgebildet, kann jedoch auch unregelmäßige Strukturen aufweisen.
Vorzugsweise ist die Prägung
der Oberfläche
des Isoliermaterials der Flachleiter-Bandleitung als Mikroprägung mit
einer Prägetiefe
von weniger als 0,01 mm, insbesondere weniger als 5 μm, ausgebildet.
Aufgrund der Mikroprägung
der Oberfläche
des Isoliermaterials ist das die elektrischen Leiter umgebende Isoliermaterial praktisch
nicht durch die Prägung
geschwächt.
Zudem ist durch die Mikroprägung
ein besonders guter Gleiteffekt, auch als Slip-Effekt bezeichnet,
der Isolationsoberfläche
der Flachleiter-Bandleitung
erreichbar.
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Bei der geprägten Oberfläche des Isoliermaterials ist
zu unterscheiden zwischen einem so genannten Positivanteil, d.h.
dem Anteil der Oberfläche, mit
der diese auf einer Unterlage aufliegt, und einem so genannten Negativanteil,
der sich kom plementär zum
Positivanteil verhält.
Um eine wesentliche Reduktion des Hafteffekts der Oberfläche der
Flachleiter-Bandleitung an einer Unterlage zu erreichen, beträgt der Positivanteil
bevorzugt weniger als 90%, insbesondere weniger als 70%, beispielsweise
ca. 50%. Vorzugsweise weist die Flachleiter-Bandleitung sowohl auf
deren Oberseite als auch auf deren Unterseite eine Prägung auf.
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Aufgrund der Prägung der Oberfläche des Isoliermaterials
sind die bei der Handhabung der Flachleiter-Bandleitung auf die
Oberfläche
der Bandleitung und damit auch auf die Grenzflächen zwischen den einzelnen
Leitern und dem Isoliermaterial wirkenden Kräfte auf ein geringes Maß begrenzt.
Ein sicherer Halt des Isoliermaterials auf der Leiteroberfläche ist
damit auch dann gewährleistet,
wenn zwischen Leiter und Isoliermaterial lediglich relativ geringe
Haftkräfte
bestehen. Gleichzeitig ist eine leichte Abisolierbarkeit der elektrischen
Leiter gewährleistet.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
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1 im
Querschnitt eine Flachleiter-Bandleitung, und
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2 ausschnittsweise
einen Leiter einer Flachleiter-Bandleitung nach 1.
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Einander entsprechende Teile sind
in den beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
im Querschnitt eine Flachleiter-Bandleitung 1 mit fünf elektrischen
Leitern 2. Die elektrischen Leiter 2 weisen jeweils
einen rechteckigen Querschnitt mit unterschiedlichen Leiterbreiten, jedoch
einheitlicher Leiterdicke DL auf. Die elektrischen
Leiter 2 sind in ein Isoliermaterial 3 eingebettet,
welches den annähernd
rechteckigen Querschnitt der Flachleiter-Bandleitung 1 bestimmt.
Das Isoliermaterial oder die Isolierung 3 ist aus PVC hergestellt.
Alternativ ist beispielsweise auch TPE-U verwendbar. Die Flachleiter-Bandleitung 1 ist
im Extrusionsverfahren hergestellt.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, welche einen Ausschnitt
A aus 1 zeigt, weist
der Leiter 2 an dessen Leiteroberseite 4 eine
Mikroprägung 5 auf. Eine
gleichartige Mikroprägung 5 befindet
sich auch an der Leiterunterseite 6 jedes Leiters 2.
Die Leiterseitenflächen 7 sind
dagegen glatt. Die Mikroprägung 5 auf
der Leiterober- und
unterseite als Leiteroberflächen 4,6 dient
der Oberflächenvergrößerung.
Auf jedem Leiter 2 ist allseitig eine Schicht aus Haftvermittler 8 aufgebracht.
Die Leiter 2 werden vor dem Extrusionsprozess mit dem Haftvermittler 8,
welcher ein mit Methyl-Ethyl-Keton (MEK) gelöstes Suspensions-PVC (S-PVC)
enthält
oder ein solches ist, benetzt. Das im Haftvermittler 8 verwendete
S-PVC ist dem in der Isolierung 3 verwendeten PVC kunststoffartverwandt.
Der Haftvermittler 8 bewirkt aufgrund seiner Viskosität eine Benetzung
der Oberfläche
des Leiters 2 mit einer sehr großen Grenzfläche insbesondere an dessen
mikrogeprägter
Leiterober- und unterseite 4,6 und damit eine sehr gute
Adhäsion an
dem Material, insbesondere Kupfer, des Leiters 2. Durch
die Verwendung des Haftvermittlers 8 ist auch an einer
glatten Oberfläche
des Leiters 2, etwa an der Leiterseitenfläche 7,
eine vergrößerte Grenzfläche zwischen
Leiter 2 und umgebender Isolierung 3 im Vergleich
zu einer herkömmlich
im Extrusionsverfahren ohne Haftvermittler hergestellten Flachleiter-Bandleitung
gegeben. Diese Oberflächenvergrößerung ist
dadurch erreicht, dass sich der Haftvermittler 8 den auch
bei technisch glatten Oberflächen stets
vorhandenen Oberflächenstrukturen
sehr gut anpasst. Durch die Mikroprägung 5 der Oberfläche des
Leiters 2 wird der durch den Haftvermittler 8 bewirkte
definierte Haftsitz der Isolierung 3 auf dem Leiter 2 zusätzlich verbessert.
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Während
des Extrusionsprozesses bei der Herstellung der Flachleiter-Bandleitung 1 diffundiert der
Haftvermittler 8 in das Isoliermaterial 3. In 2 ist der Haftvermittler 8 stark
vereinfachend in Form einer den Leiter 2 umgebenden Schicht
dargestellt. Tatsächlich
jedoch entsteht während
des Herstellungsprozesses eine innige Verbindung zwischen dem Haftvermittler 8 und
dem umgebenden Isoliermaterial 3. Der Haftvermittler 8 geht
praktisch in das Isoliermaterial 3 über. Eine Trennschicht zwischen dem
Leiter 2 und dem extrudierten Isoliermaterial 3 wird
somit nicht gebildet. Der Haftvermittler 8 bleibt mit dem
Isoliermaterial 3 in jedem Fall, insbesondere auch beim
Abisolieren des Leiters 2, als Einheit verbunden, so dass
am abisolierten Leiter 2 keine Reste des Haftvermittlers 8 haften
bleiben. Gleichzeitig ist die Adhäsion des Haftvermittlers 8 am
Leiter 2 stark genug, um ein Eindringen von Feuchtigkeit
in die Flachleiter-Bandleitung 1 längs der Leiter 2 sowie eine
Blasenbildung, insbesondere bei Faltung der Flachleiter-Bandleitung 1,
zu verhindern.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, weist eine Oberfläche 9 auf
der Oberseite 10 der Flachleiter-Bandleitung 1 eine
Prägung 11 auf.
Die Prägung 11 ist
als rasterförmige
Mikroprägung
ausgebildet, die die gesamte Oberseite 10 abdeckt, und
beispielsweise – ähnlich wie
die Mikroprägung 5 der
Leiter 2 – durch
eine Prägewalze
oder Kalandrierwalze aufgebracht. Im Ausführungsbeispiel weist lediglich
die Bandleitungsoberseite 10 der Flachleiter-Bandleitung 1 eine
Prägung 11 auf,
während
die Bandleitungsunterseite 12 glatt ist. Mit einer derartigen
einseitigen Prägung 11 kann
gezielt bei Bedarf die Haftung der Unterseite 12 an einer
glatten Unterlage ausgenutzt werden, d.h. es besteht bei der Verlegung der
Flachleiter-Bandleitung 1 eine
Wahlmöglichkeit zwischen
einer Verlegung mit geringem und einer Verlegung mit ausgeprägterem Hafteffekt.
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Auf der geprägten Oberseite 10' ist zu unterscheiden
zwischen hervorgehobenen Flächenbereichen 13 und
vertieften Flächenbereichen 14.
Die Summe der hervorgehobenen Flächenbereiche 13 im
Verhältnis
zur gesamten geprägten
Oberfläche 9 wird
als Positivanteil bezeichnet. Entsprechend wird der Anteil der vertieften
Flächenbereiche 14 an
der mit einer Prägung 11 versehenen
Oberfläche 9 als Negativanteil
bezeichnet. Im vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Positivanteil
der geprägten
Oberfläche über 50%.
Es sind jedoch auch Ausführungsformen,
insbesondere mit gewellter oder gezackter Prägeoberfläche, realisierbar mit einem Positivanteil
deutlich unter 50%, beispielsweise 30%.
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Von der Prägung 11 der Oberseite 10 der Flachleiter-Bandleitung 1 zu
unterscheiden ist eine Trennnut 15, die zur leichten Auftrennbarkeit
der Flachleiter-Bandleitung 1 längs der
Leiter 2 vorgesehen ist. Die Trennnut 15 ist beidseitig, d.h.
auf der Bandleitungsoberseite 10 und auf der Bandleitungsunterseite 12,
V-förmig ausgebildet.
Die V-förmige Ausbildung
der Trennnut 15 ermöglicht,
insbesondere auch aufgrund der spitz zulaufenden V-Form und der
dadurch erzielten Kerbwirkung, ein leichtes Auftrennen der Flachleiter-Bandleitung 1.
Die Stärke
S des Isoliermaterials 3 im Bereich der doppelt V-förmigen Trennnut 15 stimmt
mit der Leiterdicke DL überein. Die Trennlinie L in
der Mitte der Trennnut 15 ist aufgrund der V-förmig ausgebildeten
Verjüngung
im Bereich der Trennnut 15 exakt definiert. Die Flachleiter-Bandleitung 1 kann
mit Trennnuten 15 zwischen allen elektrischen Leitern 2 oder
alternativ mit einer einzigen Trennnut 15 oder einzelnen
Trennnuten 15 versehen sein, die Gruppen von elektrischen
Leitern 2 trennen.
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Die Trennnut 15 ist maßstäblich dargestellt, während die
Prägung 11 der
Oberfläche 9 des
Isoliermaterials 3 übertrieben
grob sowie überhöht dargestellt
ist. Die Mikroprägung 5 des
Leiters 2 (2)
ist lediglich schematisiert dargestellt. Die Prägetiefe der Prägung 11 des
Isoliermaterials 3 ist mit T3 bezeichnet;
die Prägetiefe
der Mikroprägung 5 des
Leiters 2 mit T2. Sowohl die Prägetiefe
T3 des Isoliermaterials 3 als auch
die Prägetiefe
T2 des Leiters 2 ist gering sowohl
im Vergleich zur Dicke DF der Flachleiter-Bandleitung 1 als
auch im Vergleich zur Dicke DL der Leiter 2.
Die Dicke DL der Leiter 2 beträgt ca. 100 bis
200 μm.
Die Prägetiefe
T3 des Isoliermaterials 3 beträgt ca. 10 μm und die
Prägetiefe
T2 des Leiters 2 weniger als 10 μm, beispielsweise
ca. 2 μm
bis 5 μm. Aufgrund
dieser geringen Prägetiefe
T2 ist der Querschnitt des Leiters 2 längs dessen
Erstreckung, senkrecht zur in den 1 und 2 dargestellten Ebene, praktisch
konstant. Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Leiters 2 sind
damit durch die Mikroprägung 5 nicht
beeinflusst.
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- 1
- Flachleiter-Bandleitung
- 2
- Leiter
- 3
- Isoliermaterial
- 4
- Leiteroberseite
- 5
- Mikroprägung
- 6
- Leiterunterseite
- 7
- Leiterseitenfläche
- 8
- Haftvermittler
- 9
- Oberfläche
- 10
- Oberseite
- 11
- Prägung
- 12
- Unterseite
- 13
- Hervorgehobener
Flächenbereich
- 14
- Vertiefter
Flächenbereich
- 15
- Trennnut
- A
- Ausschnitt
- DF
- Dicke
der Flachleiter-Bandleitung
- DL
- Dicke
der Leiter
- L
- Trennlinie
- T2
- Prägetiefe
des Leiters
- T3
- Prägetiefe
des Isoliermaterials
- S
- Stärke