DE19944170A1

DE19944170A1 - Elektrische Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE19944170A1
Application number: DE1999144170
Authority: DE
Inventors: Wilhelm S Ludolf; Peter Schlechtingen
Original assignee: Merten GmbH
Current assignee: Merten GmbH
Priority date: 1999-09-15
Filing date: 1999-09-15
Publication date: 2001-03-22

Abstract

Die elektrische Vorrichtung weist einen Glasträger (10) auf, auf dem ein durchsichtiger Funktionsteil (11) realisiert ist, der Leuchtelemente, Taster und/oder Anzeigeelemente enthalten kann. Die elektrischen Leiterbahnen (18) des Funktionsteils (11) sind durchsichtig und sie sind in Dünnschichttechnik realisiert. Elektrisch verbunden mit dem Funktionsteil (11) ist ein Schaltungsteil (12), der Leiterbahnen (24) und Bauelemente (25, 26) enthält und ebenfalls auf dem Glasträger (10) angeordnet ist. Die Leiterbahnen (24) des Schaltungsteils (12) sind in Dickschichttechnik realisiert und undurchsichtig. Sie bewirken niederohmige Verbindungen zwischen den Komponenten des Schaltungsteils (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung mit einem Glasträger, auf dem Leiterbahnen angeordnet sind, und ein Ver fahren zu ihrer Herstellung.

Aus WO 92/04724 ist eine elektrische Vorrichtung bekannt, bei der ein plattenförmiger Glasträger vorgesehen ist, der trans parente elektrische Leiterbahnen trägt und mit einer dünnen Deckscheibe zusammenwirkt, welche ebenfalls durchsichtige elek trische Leiterbahnen trägt. Auf diesem Glasträger können Taster realisiert werden, die durch Fingerdruck betätigt werden, um einen Schaltvorgang auszuführen. Ferner ist aus WO 99/03111 eine elektrische Vorrichtung bekannt, die auf einem Glasträger stromleitende durchsichtige Leiterschichten aufweist, welche die Stromversorgung für einen Verbraucher bilden. Die Leiter schichten bestehen aus Metall, wie beispielsweise Zinn, Zink, Silber, Titan, Eisen, Chrom, Kobalt oder auch Aluminium, oder aus einer Metalloxidschicht wie beispielsweise ITO (Indium- Zinn-Oxid) oder aus Kadmium-Zinn-Oxid. Die Leiterschichten ha ben eine Schichtstärke von beispielsweise 350 nm und eine er hebliche Breite von etwa 50 mm.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Vorrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, mit denen auf einem Glasträger sowohl ein Funk tionsteil als auch ein elektrischer Schaltungsteil realisiert werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei dem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und bei der Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5. Erfindungsgemäß ist auf dem selben Glasträger ein Funktionsteil und ein Schaltungsteil rea lisiert. Unter Funktionsteil wird verstanden, dass Leuchtele mente und/oder Taster und/oder Anzeigeelemente realisiert, sind, wobei der Funktionsteil eine Kommunikation mit dem Benutzer er möglicht, sei es durch Aussenden von Informationen, die der Be nutzer feststellen kann, oder Aussenden von Licht, oder sei es durch Empfangen von Informationen, die der Benutzer manuell eingibt. Der Schaltungsteil ist dagegen ein Teil, der elek tronische Komponenten enthält und eine Signalverärbeitung vor nimmt. Erfindungsgemäß sind das erste Muster aus transparenten elektrischen Leiterbahnen und das zweite Muster aus sichtbaren elektrischen Leiterbahnen voneinander getrennt und in unter schiedlichen Techniken ausgeführt. Das erste Muster, das Be standteil des Funktionsteiles ist, ist in Dünnschichttechnik ausgeführt. Diese Technik erlaubt Leiterbahnen, die für eine. Signalübertragung grundsätzlich geeignet sind, die jedoch widerstandsbehaftet sind. Würden solche Leiterbahnen in Dünn schichttechnik im Schaltungsteil benutzt, würden sich nicht zu vernachlässigende Widerstände zwischen den Bauelementen des Schaltungsteils ergeben. Dadurch würde die Gefahr bestehen, dass Komponenten des Schaltungsteils nicht betriebsfähig sind, weil sie nicht an die hierzu passenden Widerstände und Impe danzen angeschlossen sind. Daher ist erfindungsgemäß auf dem selben Glasträger der Schaltungsteil mit sichtbaren relativ dicken Leiterbahnen ausgeführt. Derselbe Glasträger kann also den Funktionsteil und den Schaltungsteil tragen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass in einem Schal tungsteil ohnehin elektrische Komponenten enthalten sind, die sichtbar sind. Folglich stört es nicht, wenn zusätzlich im Schaltungsteil auch die Leiterbahnen sichtbar sind. Dagegen sind im Funktionsteil die Leiterbahnen transparent, so dass der Funktionsteil, wenn er nicht in Betrieb ist, im wesentlichen als klarsichtige Glasscheibe wahrgenommen wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das erste Muster in Subtraktiv-Technik erzeugt, bei der der Bereich des Funktionsteils durchgehend mit einer Leiterschicht versehen wird, die anschließend bereichsweise entfernt wird. Die Leiterschicht wird durch Bedampfen, Sprühen, Vaporisieren oder Spattern auf den Glasträger aufgebracht. An schließend erfolgt das bereichsweise Entfernen durch Ätzen oder vorzugsweise durch Laserbehandlung. Dagegen wird das zweite Muster in Additiv-Technik erzeugt, bei welchem das Muster in seiner endgültigen Form auf den Glasträger aufgetragen wird. Dieses Auftragen kann beispielsweise in Siebdrucktechnik ge schehen.

Wenn das zweite Muster in Additiv-Technik ausgeführt wird, ist es vorteilhaft wenn die Oberfläche des Glasträgers zuvor aufge rauht wird, weil dann das zweite Muster einen besseren Halt an dem Glasträger bekommt. Vorzugsweise wird anschließend an die Laserbearbeitung des Funktionsteils auch der Bereich des Schal tungsteils durch Laserbestrahlung bearbeitet, wobei vorzugs weise eine ganzflächige Bearbeitung erfolgt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Aus führungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht der elektrischen Vorrichtung auf einem Glasträger, und

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1.

Die in den Zeichnungen dargestellte elektrische Vorrichtung weist einen Glasträger 10 in Form einer klarsichtigen Glas scheibe auf. Auf einem Teil der Glasscheibe ist ein Funk tionsteil 11 realisiert und auf einem anderen Teil der. Glas scheibe ein Schaltungsteil 12. Die auf dem Glasträger 10 insge samt realisierte elektrische Schaltung ist mit Anschlüssen. 13, 14 versehen, über die der elektrischen Vorrichtung eine Ver sorgungsspannung zugeführt wird.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Funktionsteil 11 eine Beleuchtungsvorrichtung aus zahlreichen lichtemit tierenden Dioden 15, die in einem Leuchtfeld 16 angeordnet sind, und einem Taster 17. Der Schaltungsteil 12 enthält die elektrische Schaltung eines Dimmers, welcher das Leuchtfeld 16 in Abhängigkeit von der Dauer der manuellen Aktivierung des Tasters 17 steuert. Durch die Dauer des Drückens des Tasters 17 kann somit die Helligkeit verändert werden, mit der das Leucht feld 16 leuchtet.

Der Funktionsteil 11 enthält ein erstes Muster aus trans parenten elektrischen Leiterbahnen 18. Diese Leiterbahnen 18 sind auf dem Glasträger 10 in gleicher Weise erzeugt wie dies in WO 99/03111 beschrieben ist. Die Leiterbahnen bestehen aus durchsichtigen dünnen Schichten, die in Dünnschichttechnik her gestellt werden. Hierzu wird zunächst die gesamte Fläche des Funktionsteils 11 mit einer gleichmäßigen elektrisch leitenden transparenten Schicht versehen, die durch Bedampfen, Sprühen, Vaporisieren oder Spattern auf den Glasträger 10 aufgebracht wird. Danach erfolgt ein selektives Entfernen der dünnen Schicht an denjenigen Stellen, an denen sich keine Leiterbahnen befinden sollen. Es ist jedoch nicht erforderlich, die Schicht aus der die Leiterbahnen 18 bestehen, an allen Stellen des Funktionsteils zu entfernen. Beispielsweise kann die Schicht 19 im Randbereich erhalten bleiben, obwohl sie dort keine Funktion hat. Auf diese Weise kann das Entfernen der leitenden Schicht 19 auf diese Bereiche beschränkt werden, in denen die Leiter bahnen gebildet werden sollen. Die Schicht 19, die eine Stärke von etwa 35 nm hat, wird vorzugsweise durch Bestrahlung mit Laserstrahlen selektiv entfernt. Nach Fertigstellung der Leiterbahnen 18 werden die lichtemittierenden Dioden 15 aufge bracht, in dem sie mit ihren Anschlüssen mit einem elektrisch leitenden Kleber an die Leiterbahnen 18 angeklebt oder auf andere Weise mit den Leiterbahnen verbondet werden.

In Fig. 2 ist zusätzlich ein Querschnitt des Tasters 17 darge stellt. Im Bereich des Tasters ist der Glasträger 10 mit einer Frontscheibe 20 bedeckt, die viel dünner ist als der Glasträger und daher deformiert werden kann. Die Frontscheibe 20 ruht auf Abstandhaltern 21, so dass zwischen der Frontscheibe 20 und dem Glasträger 10 ein Hohlraum 22 gebildet wird. An der Innenseite der Frontscheibe 20 befindet sich eine Leiterbahn 23, die einer Leiterbahn 18 des Glasträgers 10 gegenüberliegt. Bei einem Druck auf die Frontscheibe 20 biegt diese sich durch, so dass sich die Leiterbahnen 18 und 23 berühren und einen Kontakt her stellen.

Der Funktionsteil 11 ist insgesamt durchsichtig, wobei die Durchsichtigkeit allenfalls von den sehr kleinen Dioden 15 unterbrochen wird.

Der Schaltungsteil 12 enthält ein zweites Muster aus Leiter bahnen 24. Die Leiterbahnen 24 sind in Dickfilmtechnik ausge führt, beispielsweise im Siebdruckverfahren erzeugt. Ihre Stärke beträgt mindestens das 50-fache der Leiterbahnen 18 und insbesondere mindestens das 100-fache. Die Leiterbahnen 24 be stehen aus einer Mischung aus einem hochleitfähigem Material wie Kupfer, Silber oder Gold mit Epoxidharz. Die Leiterbahnen 24 sind in Dickfilmtechnik ausgeführt.

Nach Art einer gedruckten Schaltung sind mit den Leiterbahnen 24 verschiedene elektrische Bauteile verbunden, wie ein Mikro prozessor 25, ein FET-Ausgangstransistor 26 sowie zahlreiche andere Komponenten, bei denen es sich um übliche Bauteile wie Widerstände und Kondensatoren handelt.

An der Grenze zwischen dem Funktionsteil 11 und dem Schaltungs teil 12 befinden sich Übergabepunkte 27 und 28. Die Übergabe punkte 27 dienen zum Anschluß des Leuchtfeldes 16 an den Schal tungsteil 12 und die Übergabepunkte 28 zum Anschluß des Tasters 17 an den Schaltungsteil. Im Bereich der Übergabepunkte über lappen die Leiterbahnen 24 des zweiten Musters die Leiterbahnen 18 des ersten Musters.

Bei der Dimmerschaltung, die im Schaltungsteil 12 realisiert ist, handelt es sich um einen Gleichspannungsdimmer mit Puls weitenmodulation. Die gesamte elektrische Vorrichtung kann in einem Personenwagen als Fond-Lese-Leuchte eingesetzt werden, wobei der Glasträger für den Benutzer sichtbar ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Vorrichtung auf einem Glasträger (10), wobei die elektrische Vorrich tung einen Funktionsteil (11) und einen Schaltungsteil (12) aufweist, mit den Maßnahmen:

1. Erzeugen eines ersten Musters transparenter elek trischer Leiterbahnen (18) in dem Bereich des Funk tionsteils (11) auf dem Glasträger (10) in Dünnschicht technik,
2. Erzeugen eines zweiten Musters sichtbarer elektrischer Leiterbahnen (24) auf dem Glasträger (10) in Dick schichttechnik.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Muster in Subtraktiv-Technik erzeugt wird, bei der der Bereich des Funktionsteils (11) durchgehend mit einer leitenden Schicht (19) versehen wird, die anschließend be reichsweise entfernt wird, und dass das zweite Muster in Additiv-Technik erzeugt wird, bei der die Leiterbahnen (24) auf den Bereich des Schaltungsteils (12) aufgetragen wer den.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Muster in Subtraktiv-Technik erzeugt wird, bei der der Bereich des Funktionsteils (11) durchgehend mit einer leitenden Schicht (19) versehen wird, die an schließend bereichsweise durch Laserbestrahlung entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Bereich des Schaltungsteils (12) durch Laserbe strahlung bearbeitet wird.

5. Elektrische Vorrichtung mit einem Glasträger (10), der einen Funktionsteil (11) und einen Schaltungsteil (12) auf weist, wobei

1. der Funktionsteil (11) ein erstes Muster transparenter elektrischer Leiterbahnen (18) in Dünnschichttechnik,
2. und der Schaltungsteil (12) ein zweites Muster sicht barer elektrischer Leiterbahnen (24) in Dickschicht technik

aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Muster gemeinsame Übergabepunkte (27, 28) haben, in denen die Leiterbahnen (24) des zweiten Musters diejenigen (18) des ersten Musters überlappen oder überdecken.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsteil (11) mindestens eines der folgenden Bauteile enthält: Leuchtelemente, Taster, Anzeigeelemente.