ES2555309T3 - Producto sensor para la detección de campo eléctrico - Google Patents

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ES2555309T3
ES2555309T3 ES05761773.0T ES05761773T ES2555309T3 ES 2555309 T3 ES2555309 T3 ES 2555309T3 ES 05761773 T ES05761773 T ES 05761773T ES 2555309 T3 ES2555309 T3 ES 2555309T3
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Timo Joutsenoja
Kari Kyyny
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Abstract

Banda continua de producto sensor para la detección de campo eléctrico fabricada como rollo continuo, que comprende: un sustrato (44), un conjunto o una matriz de zonas (41) eléctricamente conductoras que forma unos elementos sensores sobre la superficie del sustrato (44), una pluralidad de líneas de conductor continuo (43) sobre la superficie del sustrato, un puente (45) dieléctrico/conductor que comprende una capa dieléctrica (47) prevista sobre la superficie de las líneas de conductor continuo (43), omitiéndose la capa dieléctrica (47) en una línea de conductor continuo (43) que está en contacto con una zona (41) eléctricamente conductora y una capa eléctricamente conductora (46) prevista sobre la superficie de la capa dieléctrica (47) sobre la misma superficie del sustrato que la zona (41) eléctricamente conductora, conectando la capa eléctricamente conductora (46) un elemento sensor a una línea de conductor continuo individual, permitiendo la banda continua de producto sensor para detección de campo eléctrico fabricada como rollo continuo cortar la banda en cualquier punto entre elementos sensores individuales de manera perpendicular a las líneas de conductor continuo (43) y formando líneas de salida (48).

Description

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DESCRIPCION
Producto sensor para la deteccion de campo electrico.
Campo de invencion
La presente invencion se refiere a un producto sensor. El producto sensor puede utilizarse en interfaces de usuario informaticas, sistemas de monitorizacion de ocupantes o pasajeros, por ejemplo en teclados, sistemas de airbag inteligentes, y construcciones de suelo.
Antecedentes
La deteccion de campo electrico se refiere a un procedimiento para determinar posiciones, movimientos y geometrfas de objetos en base a perturbaciones que provocan en un campo electrico circundante.
La mayorfa del trabajo pionero en la deteccion de campo electrico puede atribuirse a la naturaleza. Diversos animales acuaticos utilizan campos electricos para detectar su entorno, especialmente en las aguas oscuras y fangosas en las que la luz es escasa (Bastian J., Electrosensory Organism, Physics Today, paginas 30-37, febrero de 1994).
El grupo del profesor Neil Gershenfeld en el MIT Media Laboratory ha aplicado la deteccion de campo electrico para mediciones de posicion, forma y tamano desde el principio de los 90. El grupo del profesor Gershenfeld ha desarrollado, por ejemplo, una interfaz para la interaccion hombre-ordenador basandose en la deteccion de campo electrico y tomograffa de origen de carga.
En la University of Queensland tambien se ha estudiado la deteccion de campo electrico. Se genera un campo electrico de baja frecuencia con el fin de inducir una corriente y la corriente inducida se mide en nodos de recepcion. Cuando un objeto interfiere con el campo electrico, la capacitancia del entorno se altera y los valores de corriente recibidos cambian. Modelando el efecto de un cuerpo extrano en el campo, las caracterfsticas de este cuerpo pueden derivarse mediante los valores de corriente obtenidos (O'Brien Christopher John, Electric Field Sensors for Non Contact Graphical Interfaces, Thesis, School of Information technology and Electrical Engineering, University of Queensland, 2001).
Un componente crftico de cualquier entorno inteligente es una interfaz de usuario. Todas las interfaces de usuario, tales como teclado, raton, panel tactil y pantalla tactil, tienen sus pros y sus contras. La mayorfa de los dispositivos de interfaz de usuario son, normalmente, relativamente fragiles y costosos, presentan una escalabilidad limitada para grandes zonas y pueden aplicarse diffcilmente para su utilizacion en exteriores o entornos duros. La tomograffa de origen de carga (CST) es un procedimiento para detectar una interaccion entre un usuario y superficies planas o curvas que se hacen sensibles mediante la adicion de una lamina resistiva conformable que puede crear campos electricos. El dispositivo de interfaz de usuario basado en CST comprende una lamina resistiva, electrodos perifericos y un controlador de corriente/tension. Durante el funcionamiento, un controlador aplica patrones de tension a puntos en el perfmetro de la lamina resistiva y mide las corrientes que se originan en consecuencia. El usuario aparece en este sistema como una carga capacitiva localizada en alguna region de la lamina resistiva. (Post E Rehmi, Agarwal Ankur, Pawar Udai, y Gershenfeld Neil, Scalable Interactive Surfaces via Charge Source Tomography, 2nd International Conference on Open Collaborative Design of Sustainable Innovation. 1-2 de diciembre de 2002, Bangalore, India; Strachan John Paul, Instrumentation and Algorithms for Electrostatic Inverse Problems, Master's Thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 2001).
La CST permite utilizar una superficie interactiva con las manos sin tocarla. Ademas, la CST hace posible fabricar dispositivos de interfaz de usuario de bajo coste y mecanicamente robustos que pueden escalarse facilmente y que pueden integrarse facilmente en una variedad de materiales y formas de superficie.
La patente US n° 6.587.093 describe un dispositivo senalador cuyos elementos estan compuestos por sensores capacitivos. Tales elementos pueden incluir un detector de movimiento giratorio que incluye un elemento giratorio y una pluralidad de elementos de deteccion capacitivos fijos, una bola giratoria con una superficie conductora con un patron y una pluralidad de elementos de deteccion capacitivos fijos, sensores tactiles capacitivos o conmutadores capacitivos para servir como botones de raton y una rueda de desplazamiento, palanca, o superficie tactil construida a partir de sensores capacitivos. El dispositivo senalador incluye ademas un circuito de medicion de capacitancia y un procesador para medir variaciones de capacitancia sobre los diversos elementos capacitivos y para determinar el movimiento de y otras activaciones del raton.
La patente US n° 4.173.035 describe una tira de iluminacion flexible que incluye un circuito de construccion modular formado sobre la misma, diodos emisores de luz conectados a dicho circuito, y pudiendo conectarse el circuito a un conjunto de circuitos de control que proporciona una alimentacion seleccionada a dicho circuito y los diodos emisores de luz para efectuar una visualizacion de luz en movimiento.
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La patente US n° 4.304.976 describe una tecnica para la fabricacion de conjuntos de panel tactil capacitivos, utilizados para controlar aparatos electricos y similares. La tecnica descrita en la patente US n° 4.304.976 implica la formacion de paneles tactiles conductores sobre una superficie principal de un panel dielectrico y la formacion de pares de paneles conductores separados y elementos de conduccion conductores para los paneles conductores sobre una lamina de resina sintetica flexible independiente.
La patente US n° 5.189.417 describe un circuito para detectar el contacto del usuario de uno de una pluralidad de paneles tactiles que incluye una pluralidad de lfneas de conduccion y una pluralidad de lfneas de deteccion acopladas con los paneles tactiles. Un circuito de deteccion que responde a las senales en las lfneas de deteccion produce un pulso que presenta una anchura que es proporcional a la amplitud de cada una de las senales de deteccion. Un circuito de control mide la anchura de los pulsos producidos por el circuito de deteccion y compara cada anchura de pulso medida con una anchura de pulso de referencia para distinguir entre una condicion de tocando y una sin tocar para cada panel tactil.
La patente US n° 4.413.252 describe un conmutador capacitivo que puede accionarse con el tacto para cambiar el nivel de una senal de salida a un circuito electrico. El conmutador incluye una placa externa capacitiva que puede tocar el usuario formada sobre un primer panel dielectrico y dos placas capacitivas internas formadas sobre un segundo panel dielectrico fijado al primer panel dielectrico flexible, estando dispuestas las dos placas capacitivas internas de manera opuesta con respecto a dicha placa capacitiva externa sobre lados opuestos de dicho segundo panel dielectrico.
Sumario de la invencion
Un objetivo general de la invencion es proporcionar un producto sensor rentable para interfaces sin contacto. El producto sensor puede comprender varias capas unidas entre si.
Un objetivo especffico es proporcionar un producto sensor que comprende un conjunto o matriz de zonas electricamente conductoras y conductores sobre un sustrato flexible y un procedimiento para fabricarlo. Las zonas electricamente conductoras forman elementos sensores. En esta disposicion la zona detectada puede escalarse aumentando el numero de zonas electricamente conductoras. Tambien es posible aumentar la zona de las zonas electricamente conductoras y las distancias entre las mismas en detrimento de la resolucion.
La presente invencion tambien proporciona conductores entre las zonas electricamente conductoras y la salida y capas de proteccion si se desea. Los conductores pueden realizarse utilizando el mismo material y procedimiento de fabricacion que los electrodos. Sin embargo, con el fin de maximizar la rentabilidad, en algunos casos podrfa ser ventajoso utilizar un material y procedimiento diferentes para electrodos y conductores. Las etapas del procedimiento de fabricacion de la presente invencion tambien permiten la utilizacion de un procedimiento continuo rollo a rollo.
Esta invencion no se limita a las interfaces de usuario basadas en CST, sino que tambien puede aplicarse a tecnologfas de sensor similares, tales como sensores capacitivos y tomograffa de impedancia electrica.
Un rasgo caracterfstico de los productos segun la presente invencion es una estructura en capas que comprende elementos sensores conductores. Unos rasgos opcionales son que dicha estructura en capas tambien comprende conductores entre las zonas electricamente conductoras y la salida y capas de proteccion.
El producto sensor de la invencion puede utilizarse, por ejemplo, para interfaces usuario-ordenador y para detectar cuerpos. El funcionamiento sin contacto, la escalabilidad, flexibilidad, robustez y fabricacion de bajo coste permiten una gran variedad de aplicaciones. En relacion con las interfaces usuario-ordenador, el producto sensor puede ser un sustituto de un teclado, un raton, un panel tactil o una pantalla tactil, o el producto sensor puede utilizarse en paralelo con los mismos. El producto sensor puede utilizarse como rotafolio, pizarra negra o pizarra blanca inteligente. Adicionalmente, el producto sensor puede utilizarse en kioscos de informacion, cajeros automaticos y en paneles de control industriales. El producto sensor puede estar oculto en/sobre/detras/debajo de elementos de construccion, por ejemplo paredes, paneles, tableros, mesas, pantallas, ventanas o posters.
En la deteccion de cuerpos el producto sensor puede utilizarse para identificar la presencia, orientacion, ubicacion o movimiento de un cuerpo. El producto sensor puede estar oculto como alfombrilla de sensor en/sobre/debajo/detras de suelos, paredes, techos o asientos. El producto sensor puede utilizarse para deteccion de pasajeros en coches por ejemplo para el control del airbag o control de aire acondicionado. Otros usos del producto sensor incluyen aplicaciones de seguridad, sistemas de control de acceso, sistemas de alarma antirrobo, sistemas de monitorizacion y de seguridad para personas mayores y discapacitadas, automatizacion de edificios, control de iluminacion o aire acondicionado. El producto sensor de la invencion comprende un sustrato, una salida, al menos una zona electricamente conductora sobre la superficie del sustrato y al menos un conductor entre la al menos una zona electricamente conductora y la salida. La zona electricamente conductora puede comprender subzonas, cuya conductividad electrica difiere unas de otras o la zona electricamente conductora puede presentar sustancialmente la misma conductividad a lo largo de toda la zona.
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El sustrato es un material a modo de lamina o una pelfcula. El sustrato comprende material de plastico o material fibroso en forma de material textil no tejido, material textil, papel o carton. Plasticos adecuados son, por ejemplo, plasticos que comprenden poli(tereftalato de etileno) (PET), polipropileno (PP) o polietileno (PE). El sustrato es de manera preferible sustancialmente flexible con el fin de ajustarse a otras superficies sobre las que se situa. Aparte de una estructura de capa, el sustrato puede comprender mas capas unidas entre si. El sustrato puede comprender capas que estan laminadas unas con otras, capas extruidas, capas recubiertas o impresas, o mezclas de estas.
El producto sensor esta dotado de una salida con el fin de hacer posible conectar la salida para controlar sistemas electronicos. Pueden alimentarse tensiones de medicion y corrientes de salida de control a traves de la salida. En la practica, la salida puede comprender conductores unos junto a otros. Puede anadirse a la salida un conector convencional utilizado en aplicaciones electronicas comunes (por ejemplo Crimpflex(R), Nicomatic SA, Francia).
Sobre la superficie del sustrato se forma al menos una zona electricamente conductora y al menos un conductor entre la zona electricamente conductora y la salida. Habitualmente estan previstos mas de un electrodo y conductor debido a que una deteccion precisa requiere varios electrodos. El numero de electrodos tambien depende del numero de variables que han de resolverse. Los electrodos y los conductores comprenden metal, carbono electricamente conductor o polfmeros electricamente conductores. Los metales comunes en ese uso son aluminio, cobre y plata. Puede mezclarse carbono electricamente conductor en un medio con el fin de fabricar una tinta o un recubrimiento. Ejemplos de polfmeros electricamente conductores son poliacetileno, polianilina y polipirrol. Los electrodos y los conectores pueden realizarse, por ejemplo, mediante ataque qufmico o impresion.
El material electricamente conductor puede ser una capa impresa, una capa recubierta, una capa de plastico o una capa fibrosa. Un elemento electricamente conductor puede comprender carbono conductor, capas metalicas, partfculas o fibras, o polfmeros electricamente conductores, tales como poliacetileno, polianilina o polipirrol. Cuando se desea un producto sensor transparente, pueden utilizarse materiales electricamente conductores como ITO (oxido de indio y estano), PEDOT (poli-3,4-etilendioxitiofeno) o nanotubos de carbono. Por ejemplo, los nanotubos de carbono pueden utilizarse en recubrimientos que comprenden los nanotubos y polfmeros. Los mismos materiales electricamente conductores tambien se aplican a los electrodos y los conductores.
Segun una forma de realizacion de la invencion, el producto sensor comprende un conjunto o matriz de zonas electricamente conductoras sobre un sustrato flexible. Las zonas electricamente conductoras no comprenden necesariamente electrodos independientes sino que la zona electricamente conductora puede comprender el mismo material a lo largo de toda la zona electricamente conductora. En esa realizacion resulta ventajoso que las zonas electricamente conductoras presenten una alta conductividad electrica.
La zona electricamente conductora puede estar realizada en metal, carbono electricamente conductor o polfmero electricamente conductor. Metales comunes para ese uso son aluminio, cobre y plata. Puede mezclarse carbono electricamente conductor en un medio con el fin de fabricar una tinta o un recubrimiento. Ejemplos de polfmeros electricamente conductores son poliacetileno, polianilina y polipirrol. La zona electricamente conductora puede realizarse, por ejemplo, mediante ataque qufmico o impresion.
Existen diversas tecnicas disponibles para formar las zonas electricamente conductoras y los conductores, por ejemplo ataque qufmico, serigraffa (plana o de rotacion), huecograbado, offset, flexograffa, impresion de chorro de tinta, electrostatograffa, electrodeposicion y deposicion qufmica.
Sobre la superficie del sustrato puede haber una capa de proteccion que puede ser de cualquier material flexible, por ejemplo papel, carton o plastico, tal como PET, PP o PE. La capa de proteccion puede estar en forma de un material textil no tejido o una lamina delgada. Es posible un recubrimiento dielectrico de proteccion, por ejemplo un recubrimiento de base acrflica.
Breve descripcion de las figuras
En las figuras,
la figura 1a muestra una vista superior de un producto sensor,
la figura 1b muestra una seccion transversal del producto sensor de la figura 1,
la figura 2a muestra una vista superior de una posible estructura de producto sensor para aplicaciones de deteccion de pasajeros utilizadas en sistemas de airbag inteligentes,
la figura 2b muestra una vista en seccion transversal de la estructura de producto sensor de la figura 2a,
la figura 3a muestra una vista superior de un producto sensor para monitorizar objetos conductores,
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la figura 3b la figura 4a la figura 4b la figura 4c la figura 4d
muestra una vista en seccion transversal del producto sensor de la figura 3a,
muestra una vista superior de un producto sensor para monitorizar objetos conductores,
muestra una vista en seccion transversal del producto sensor de la figura 4a,
muestra una vista superior desde una union de conductores y un puente dielectrico/conductor y
muestra una vista en seccion transversal desde una union de conductores y un puente dielectrico/conductor.
Descripcion detallada
La figura 1a muestra una vista superior y la figura 1b muestra una seccion transversal de un producto sensor 7 (seccion A-A). Unos electrodos 2 y conductores 3 estan formados sobre una superficie de un sustrato 6. Los conductores 3 conectan los electrodos 2 por medio de una salida 8 a un conector 5. Una lamina 4 resistiva se superpone sobre los electrodos 2. Una capa de proteccion 1 esta formada encima del sustrato de tal manera que los electrodos 2, conductores 3 y la lamina resistiva permanecen entre el sustrato 6 y la capa de proteccion 1.
La figura 2 ilustra una posible estructura de producto sensor para aplicaciones de deteccion de pasajeros utilizadas en sistemas de airbag inteligentes. La figura 2a muestra una vista superior y la figura 2b muestra una vista en seccion transversal (seccion B-B). El producto sensor comprende un sustrato 24 sobre cuya superficie se forman zonas electricamente conductoras que forman elementos sensores 21. Los elementos sensores 21 estan conectados a una salida 26 por medio de conductores 25. La salida 26 conecta el producto sensor 27 a los sistemas electronicos. El numero de referencia 23 designa orificios de ventilacion. Encima del sustrato esta prevista una capa de proteccion 22.
La figura 3 ilustra un producto sensor para monitorizar objetos electricamente conductores, por ejemplo el movimiento y la ubicacion de un cuerpo humano. Esta aplicacion se utiliza principalmente para monitorizar a personas mayores y discapacitadas. La figura 3a muestra una vista superior y la figura 3b muestra una vista en
seccion transversal (seccion C-C). El producto sensor 35 comprende un sustrato 34, zonas electricamente
conductoras que forman elementos sensores 31 formados sobre la superficie del sustrato 34 y conductores 33 que conectan los elementos sensores 31 a una salida. Encima del sustrato 34 esta prevista una capa de proteccion 32.
La figura 4a muestra una vista superior de un producto sensor para monitorizar objetos electricamente conductores, por ejemplo el movimiento y la ubicacion de un cuerpo humano y la figura 4b muestra una vista en seccion
transversal del producto sensor de la figura 4a (seccion D-D). Esta aplicacion se utiliza principalmente para
monitorizar a personas mayores y discapacitadas. El producto sensor puede fabricarse como una banda continua en un procedimiento rollo a rollo. El producto sensor comprende un sustrato 44, una zona 41 electricamente conductora y conductores 43 sobre la superficie del sustrato 44. Sobre la superficie del sustrato 44 esta prevista una capa de proteccion 42. La zona 41 electricamente conductora y los conductores 43 permanecen entre el sustrato 44 y la capa de proteccion 42. El numero de referencia 45 designa un puente dielectrico sobre cuya superficie se imprime un puente electricamente conductor. De esta manera el producto sensor puede fabricarse como un rollo continuo y el rollo continuo puede cortarse en un punto deseado. El numero de referencia 48 designa una salida pero la salida puede formarse en cualquier punto de corte, por ejemplo en la seccion D-D mostrada en la figura 4a.
Las figuras 4c y 4d muestran vistas desde la union de los conductores 43 y el puente 45 dielectrico/conductor (que tambien se muestra en la figura 4a). El puente 45 dielectrico/conductor comprende dos capas, una capa conductora 46 y una capa dielectrica 47. Cuando el conductor 43 no esta disenado para hacer contacto con la capa conductora 46 del puente 45, la capa dielectrica 47 esta formada sobre la superficie del conductor 43 y la capa conductora 46 esta formada sobre la superficie de la capa dielectrica 47. Cuando el conductor 43 debe hacer contacto con la capa conductora 46 del puente 45 la capa dielectrica se omite a partir de ese punto.
La tecnica mediante la cual se forma la disposicion de puente puede ser una tecnica de impresion flexible, por ejemplo impresion por chorro de tinta. Mediante la tecnica de impresion es posible imprimir diversos patrones segun la necesidad.
A continuacion, la invencion se describe mediante ejemplos:
Ejemplo 1
Se fabrico un producto sensor segun la figura 1. Los electrodos y conductores del producto sensor son de aluminio y la lamina resistiva es una zona impresa. El elemento electricamente conductor de la tinta de impresion es carbono.
El procedimiento de fabricacion del producto sensor comprende:
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1. Los conductores y electrodos pueden realizarse mediante cualquier tecnica de ataque qufmico de aluminio conocida utilizando el siguiente procedimiento:
a. Impresion de proteccion, es decir, impresion de (un) conductor/es y (un) patron/patrones de electrodo en un material laminado de Al/PET (por ejemplo PET/adhesivo/aluminio) con una tinta de proteccion (por ejemplo Coates XV1000-2).
b. Ataque qufmico del material laminado de Al/PET
2. Se imprime una lamina resistiva utilizando tinta de carbono conductora (por ejemplo Dupont 7102) encima de la pelfcula de PET sometida a ataque qufmico. La conductividad de la tinta de carbono puede ajustarse al nivel deseado utilizando pasta dielectrica (por ejemplo Dupont 3571). Segun los resultados de la investigacion, la resistencia optima con una lamina de tamano 141x225 mm es de 0,9-1, 1 MW, medida entre dos electrodos que estan situados en lados opuestos del rectangulo que forma la lamina resistiva (la medicion se realiza en la direccion longitudinal del rectangulo, es decir en la direccion en la que es posible la distancia mas larga entre los electrodos). La resistencia puede variar desde 10 kW hasta 100 MW dependiendo del tamano de la lamina y la aplicacion. La zona impresa con carbono se superpone sobre los electrodos de aluminio.
3. Laminacion de una capa de proteccion (por ejemplo pelfcula de PP o PE autoadhesiva).
4. Troquelado del producto sensor a un formato deseado.
5. Sujecion de un conector (por ejemplo conector Crimpflex convencional) mediante cualquier maquina o procedimiento de crimpado convencional.
La impresion de proteccion puede realizarse mediante cualquier tecnica de impresion comun, por ejemplo mediante serigraffa (plana o de rotacion), huecograbado, offset o flexograffa.
El ataque qufmico puede realizarse mediante cualquier procedimiento de ataque qufmico comun, por ejemplo un procedimiento basado en cloruro ferrico, hidroxido de sodio o cloruro de hidrogeno.
Tambien puede utilizarse cualquier otra tinta conductora para formar la zona de lamina resistiva, los conductores y los electrodos. La zona de lamina resistiva puede imprimirse mediante cualquier tecnica de impresion comun, por ejemplo mediante serigraffa (plana o de rotacion), huecograbado, offset o flexograffa.
Tambien es posible realizar la zona de lamina resistiva utilizando cualquier tecnologfa de recubrimiento convencional e impresion o cinta, o fabricar mediante otros medios electrodos encima de la zona resistiva recubierta.
Ejemplo 2
Se fabrico un producto sensor segun la figura 1. Los electrodos y conductores del producto sensor son de cobre y la lamina resistiva es una zona impresa. El elemento electricamente conductor de la tinta de impresion es carbono.
Etapas de fabricacion:
1. Los conductores y electrodos pueden realizarse mediante cualquier tecnica de ataque qufmico de cobre conocida utilizando las siguientes etapas de procedimiento:
a. Impresion de proteccion, es decir, impresion de patron de conductor y electrodo sobre el material laminado de cobre-PET con tinta de proteccion (por ejemplo Coates XV1000-2).
b. Ataque qufmico de material laminado de cobre (por ejemplo PET-adhesivo-cobre).
2. La zona resistiva (la lamina resistiva) se imprime utilizando tinta de carbono electricamente conductora (por ejemplo Dupont 7102) encima de la pelfcula de PET sometida a ataque qufmico. La conductividad de la tinta de carbono puede ajustarse al nivel deseado utilizando una pasta dielectrica (por ejemplo Dupont 3571). Segun los resultados de la investigacion, la resistencia optima con una lamina de tamano 141x225 mm es de 0,9-1,1 MW, medida entre dos electrodos en lados opuestos de la lamina en la direccion longitudinal. La resistencia puede variar desde 10 kW hasta 100 MW dependiendo del tamano de la lamina y la aplicacion. La zona impresa con carbono se superpone sobre los electrodos de cobre.
3. Laminacion de capa de proteccion (por ejemplo pelfcula de PP o PE).
4. Troquelado del material laminado de lamina resistiva al formato deseado.
5. Sujecion de conector (por ejemplo conector Crimpflex convencional) mediante cualquier maquina o
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procedimiento de crimpado convencional.
La impresion de proteccion puede realizarse mediante cualquier tecnica de impresion comun, tal como, por ejemplo, serigraffa (plana o de rotacion), huecograbado, offset o flexograffa.
El ataque qufmico puede ser cualquier procedimiento de ataque qufmico comun; por ejemplo un procedimiento basado en cloruro ferrico, cloruro de cobre.
La zona resistiva puede imprimirse mediante cualquier tecnica de impresion comun, por ejemplo, serigraffa (plana o de rotacion), huecograbado, offset o flexograffa.
Tambien puede utilizarse cualquier otra tinta conductora para formar la zona resistiva, conductores y electrodos.
Tambien es posible realizar la zona resistiva utilizando cualquier tecnologfa de recubrimiento convencional e impresion o cinta, o fabricar mediante otros medios electrodos encima de la zona resistiva recubierta.
Ejemplo 3
Se fabrico un producto sensor segun la figura 1. Los electrodos y conductores del producto sensor se imprimen con una tinta de plata y la lamina resistiva es una zona impresa. El elemento electricamente conductor de la tinta de impresion es carbono.
Etapas de fabricacion:
1. Se imprimen conductores y electrodos con tinta de plata conductora sobre el sustrato (por ejemplo pelfcula de PET)
2. Se imprime una zona de lamina resistiva utilizando tinta de carbono conductora (por ejemplo Dupont 7102) encima de la pelfcula de PET sometida a ataque qufmico. La conductividad de la tinta de carbono puede ajustarse al nivel deseado utilizando pasta dielectrica (por ejemplo Dupont 3571). Segun los resultados de la investigacion, la resistencia optima con una lamina de tamano 141x225 mm es de 0,9-1,1 MW, medida entre dos electrodos en lados opuestos de la lamina en la direccion longitudinal. La resistencia puede variar desde 10 kW hasta 100 MW dependiendo del tamano de la lamina y la aplicacion). La zona impresa con carbono se superpone sobre los electrodos de plata.
3. Laminacion de una capa de proteccion (por ejemplo pelfcula de PP o PE).
4. Sujecion de conector (por ejemplo conector Crimpflex convencional) mediante cualquier maquina o procedimiento de crimpado convencional.
Los conductores y electrodos pueden imprimirse mediante cualquier tecnica de impresion comun, tal como, por ejemplo serigraffa (plana o de rotacion), huecograbado, offset o flexograffa.
La zona resistiva puede imprimirse mediante cualquier tecnica de impresion comun; por ejemplo, serigraffa (plana o de rotacion), huecograbado, offset o flexograffa.
Tambien puede utilizarse cualquier otra tinta conductora para formar la zona resistiva, conductores y electrodos.
Tambien es posible realizar la zona resistiva utilizando cualquier tecnologfa de recubrimiento convencional e impresion o cinta, o fabricar mediante otros medios electrodos encima de la zona resistiva recubierta.
Ejemplo 4
Se fabrico un producto sensor segun la figura 1. Se imprimieron electrodos y conductores del producto sensor con una tinta de plata y la lamina resistiva se realizo de papel de carbono electricamente conductor.
Etapas de fabricacion:
1. Fabricacion del papel de carbono conductor mezclando el carbono conductor con la suspension o recubriendo el papel con carbono conductor.
2. Formacion de la “ventana” de lamina resistiva rectangular imprimiendo dielectrico (por ejemplo recubrimiento superior de base acrflica) en los bordes.
3. Se imprimen conductores y electrodos con tinta de plata conductora sobre la zona dielectrica. Los electrodos se superponen sobre la lamina resistiva rectangular.
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4. Laminacion de una capa de proteccion (por ejemplo pelfcula de PP o PE).
5. Troquelado del material laminado de lamina resistiva al formato deseado.
6. Sujecion de conector (por ejemplo conector Crimpflex convencional) mediante cualquier maquina o procedimiento de crimpado convencional.
El dielectrico, conductores y electrodos pueden imprimirse mediante cualquier tecnica de impresion comun, tal como, por ejemplo, serigraffa (plana o de rotacion), huecograbado, offset o flexograffa. Puede utilizarse cualquier otra tinta conductora para formar la zona resistiva, conductores y electrodos.
Ejemplo 5
Se fabrico un producto sensor segun la figura 2 (la figura 2 ilustra una posible estructura de producto sensor para aplicaciones de deteccion de pasajeros utilizadas en sistemas de airbag inteligentes).
Etapas de fabricacion:
1. Se imprimen conductores con tinta de plata conductora sobre el sustrato (por ejemplo pelfcula de PET)
2. Se imprimen zonas de elementos sensor utilizando tinta de carbono conductora (por ejemplo Dupont 7102) encima de los conductores.
3. Laminacion de una capa de proteccion (por ejemplo pelfcula de PP o PE).
4. Perforado de orificios de ventilacion
5. Sujecion de conector (por ejemplo conector Crimpflex convencional) mediante cualquier maquina o procedimiento de crimpado convencional.
Los conductores y electrodos pueden imprimirse mediante cualquier tecnica de impresion comun, tal como, por ejemplo, serigraffa (plana o de rotacion), huecograbado, offset o flexograffa. Puede utilizarse cualquier tinta conductora para formar conductores y electrodos.
La zona de elemento sensor puede imprimirse mediante cualquier tecnica de impresion comun por ejemplo serigraffa (plana o de rotacion), huecograbado, offset o flexograffa. Puede utilizarse cualquier tinta conductora para formar elementos sensores.
Tambien es posible someter a ataque qufmico elementos sensores, conductores y electrodos a partir de aluminio o cobre.
Ejemplo 6
Se fabrico un producto sensor segun la figura 3 (la figura 3 ilustra una estructura de material laminado sensor para monitorizar objetos electricamente conductores, por ejemplo el movimiento y la ubicacion de un cuerpo humano).
Etapas de fabricacion:
1. Se imprimen conductores con tinta de plata conductora sobre el sustrato (por ejemplo pelfcula de PET)
2. Se imprime la zona de elementos sensores (las zonas electricamente conductoras) utilizando tinta de carbono conductora (por ejemplo Dupont 7102) encima de los conductores.
3. Laminacion de una capa de proteccion (por ejemplo pelfcula de PP o PE).
4. Perforado de orificios de ventilacion (opcional)
5. Sujecion de conector (por ejemplo conector Crimpflex convencional) mediante cualquier maquina o procedimiento de crimpado convencional.
Los conductores y electrodos pueden imprimirse mediante cualquier tecnica de impresion comun, tal como, por ejemplo, serigraffa (plana o de rotacion), huecograbado, offset o flexograffa. Puede utilizarse cualquier tinta conductora para formar conductores y electrodos.
La zona de elemento sensor puede imprimirse mediante cualquier tecnica de impresion comun, por ejemplo,
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serigraffa (plana o de rotacion), huecograbado, chorro de tinta, offset o flexograffa. La electrostatograffa tambien es un procedimiento que puede utilizarse. Puede utilizarse cualquier tinta conductora para formar elementos sensores.
Ejemplo 7
Se fabrico un producto sensor segun la figura 3.
Etapas de fabricacion:
1. Se someten a ataque qufmico conductores y elementos sensores a partir de material laminado de aluminio - PET utilizando cualquier tecnica de ataque qufmico de aluminio conocida y las siguientes etapas de procedimiento:
a. Impresion de proteccion, es decir, impresion de patron de conductor y elemento sensor en el material laminado de aluminio - PET con tinta de proteccion (por ejemplo Coates XV1000-2).
b. Ataque qufmico de material laminado de aluminio (por ejemplo PET-adhesivo-aluminio). Ademas del ataque qufmico, tambien pueden ponerse en practica electrodeposicion y deposicion qufmica.
2. Laminacion de una capa de proteccion (por ejemplo pelfcula de PP o PE).
3. Perforacion de orificios de ventilacion (opcional)
4. Sujecion de conector (por ejemplo conector Crimpflex convencional) mediante cualquier maquina o procedimiento de crimpado convencional.
Tambien pueden someterse a ataque qufmico conductores y elementos sensores a partir de cobre utilizando cualquier procedimiento de ataque qufmico conocido, tal como, por ejemplo, un procedimiento basado en cloruro ferrico o cloruro de cobre.
Ejemplo 8
Se fabrico un producto sensor segun la figura 4.
La figura 4 ilustra una estructura de material laminado sensor para monitorizar a personas mayores y discapacitadas. Esta estructura de banda permite el corte de la banda en cualquier punto entre los elementos sensores individuales debido a que se forma una salida en el punto de corte. El maximo numero de elementos sensores en una lamina es el numero de lfneas de salida.
Etapas de fabricacion:
1. Se imprimen lfneas de conductor continuo sobre la superficie de la banda con tinta de plata conductora en la primera estacion de impresion. La cantidad de lfneas de conductor define la cantidad maxima de elementos sensores en una unica fila y la conexion compartida a los sistemas electronicos.
2. Se imprime la zona de elementos sensores utilizando tinta de carbono conductora (por ejemplo Dupont 7102).
3. Se imprime un puente dielectrico en la siguiente etapa de procedimiento para aislar electricamente la conexion entre las lfneas de conductor y un puente conductor que se imprimira en la siguiente etapa. Una tecnica de impresion adecuada para imprimir el puente dielectrico es, por ejemplo, chorro de tinta.
4. El puente conductor que conecta el elemento sensor a una lfnea de conduccion individual puede imprimirse tras ello utilizando tinta de plata conductora.
5. Laminacion de una capa de proteccion (por ejemplo pelfcula de PP o PE).
6. Perforacion de orificios de ventilacion (opcional)
7. Sujecion de conector (por ejemplo conector Crimpflex convencional) mediante cualquier maquina o procedimiento de crimpado convencional.
Ejemplo 9
Segun el ejemplo 8, sin embargo, tambien es posible crear una conexion entre el elemento sensor y conductor individual utilizando elementos sensores impresos o material laminado de aluminio o cobre sometido a ataque qufmico como elemento sensor y taladrar conductos a traves del material de sustrato hasta el elemento sensor por
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ejemplo utilizando laser UV. Tras realizar los conductos, se imprimen lineas de conduccion con tinta conductora en el reverso del material laminado. La tinta conductora llena los conductos y crea un contacto entre el conductor y el elemento sensor.
Ejemplo 10
Segun el ejemplo 8, sin embargo, tambien es posible crear una conexion entre el elemento sensor y la salida utilizando un grupo de lineas continuas lineales paralelas a la banda en el lado posterior del sustrato mientras que los elementos sensores electricamente conductores se forman en el lado anterior. Los conductores paralelos en el lado posterior pueden formarse mediante ataque quimico o impresion o mediante el laminado de un cable plano sobre el lado posterior del sustrato. El contacto entre linea de conductor individual sobre el lado posterior y el elemento sensor sobre el lado anterior se forma en dos etapas:
1. Se taladran conductos (por ejemplo utilizando laser UV) a traves del sustrato hasta unos conductores continuos individuales en el lado posterior en la ubicacion perpendicular de elementos sensores, y
2. se imprimen conductores con tinta conductora en el lado anterior del sustrato en perpendicular a la banda a traves del conducto y los elementos sensores, y la tinta llena los conductos y crea un contacto entre el conductor de lado posterior individual y el elemento sensor de lado anterior.

Claims (7)

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    REIVINDICACIONES
    1. Banda continua de producto sensor para la deteccion de campo electrico fabricada como rollo continuo, que comprende:
    un sustrato (44),
    un conjunto o una matriz de zonas (41) electricamente conductoras que forma unos elementos sensores sobre la superficie del sustrato (44),
    una pluralidad de lfneas de conductor continuo (43) sobre la superficie del sustrato,
    un puente (45) dielectrico/conductor que comprende una capa dielectrica (47) prevista sobre la superficie de las lfneas de conductor continuo (43), omitiendose la capa dielectrica (47) en una lfnea de conductor continuo (43) que esta en contacto con una zona (41) electricamente conductora y una capa electricamente conductora (46) prevista sobre la superficie de la capa dielectrica (47) sobre la misma superficie del sustrato que la zona (41) electricamente conductora, conectando la capa electricamente conductora (46) un elemento sensor a una lfnea de conductor continuo individual,
    permitiendo la banda continua de producto sensor para deteccion de campo electrico fabricada como rollo continuo cortar la banda en cualquier punto entre elementos sensores individuales de manera perpendicular a las lfneas de conductor continuo (43) y formando lfneas de salida (48).
  2. 2. Banda continua de producto sensor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la zona (41) electricamente conductora comprende una capa impresa o recubierta.
  3. 3. Banda continua de producto sensor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la zona (41) electricamente conductora comprende una capa de plastico o una capa fibrosa.
  4. 4. Banda continua de producto sensor segun la reivindicacion 2 o 3, caracterizada por que la zona (41) electricamente conductora comprende carbono conductor o polfmeros electricamente conductores.
  5. 5. Banda continua de producto sensor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el sustrato (44) es una pelfcula que comprende material plastico, papel o carton.
  6. 6. Banda continua de producto sensor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la zona (41) electricamente conductora y el conductor (43) comprenden metal, carbono electricamente conductor o polfmero electricamente conductor.
  7. 7. Banda continua de producto sensor segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el producto sensor comprende una capa superior (42) que comprende una pelfcula de material plastico, papel o carton o un recubrimiento dielectrico.
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