JP2007513827A - 複合センサ／ヒータエレメント - Google Patents

Abstract

特に自動車のシートに適しており、かつ発熱導体装置を備えているセンサマットを含む複合センサ/ヒータエレメント（１）を開示する。本発明によれば、センサマットが、基板フィルム（２）及びその基板フィルム（２）の表面に配置されているセンサ装置の導体路（４）を含むフレキシブルプリント導体路フィルムとして形成され、かつ同じ基板フィルム表面上で発熱導体装置の発熱導体（３）が、センサ装置の導体路（４）の間もしくはセンサ装置の導体路（４）に隣接して配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発熱導体装置を備えているセンサマットを含む、特に自動車のシート用の複合センサ/ヒータエレメントに関する。

上記の形式の複合センサ/ヒータエレメントは、ルクセンブルク特許出願公開第90583号明細書から公知である。この公知の複合センサ/ヒータエレメントは、事故の際に特定の自動車シートが使用されていない場合にその相応するシートに割り当てられているエアバッグの作動を防止するのに通常使用されるいわゆる着席検出センサとシートヒータの組合せに関する。この文献に記載されている着席検出センサには、柔軟な接続ストリップによって相互に接続されている複数の感圧領域を有するセンサマットが含まれている。このセンサマットは、この文献によれば、感圧領域が自動車シートの座面全体にわたって分布するように自動車シートに配置されている。

自動車のシートヒータには、通常、２つの不織布層とこれら２つの不織布層間に埋め込まれた１つのヒータ層とを備えるヒータマットが含まれる。このようなヒータマットも、自動車シートの座面に、発熱導体が実質的に自動車シートの座面全体にわたって広がっているように配置されている。

着席センサとシートヒータの両方が備えられている自動車シートの場合、センサマットとヒータマットはシートに組み込まれる前に組み合わされて複合センサ/ヒータエレメントとされる。しかしながら、これら２つの機能エレメントが先ず別々に製造され、そして次に相互に固定されなければならないために、このような複合センサ/ヒータエレメントの製造は比較的費用がかかる。

したがってこのルクセンブルク特許出願公開第90583号明細書では、発熱導体を、引き続きセンサマット上に固定しなければならない取り扱い可能なウェブ積層物に別途埋め込むのではなく、センサマットの柔軟な接続ストリップに直接載置させることが提案されている。この明細書によれば、このような複合センサ/ヒータエレメントの製造には、従来の複合エレメントの製造に必要とされるよりも相当に少ない個別の工程しか必要とされない。その上、このような複合センサ/ヒータエレメントのための材料費は、従来の機能エレメントにおけるよりも相当少ない。

本発明の課題は、公知技術の複合センサ/ヒータエレメントを、製造がなお一層簡単になりかつ材料費がなお一層軽減されるようにさらに発展させることである。

上記の課題は、特許請求の範囲の請求項１記載の全ての特徴を有する複合センサ/ヒータエレメントによって解決される。本発明による複合センサ/ヒータエレメントを含む自動車シートを、特許請求の範囲の請求項18に記載する。特許請求の範囲の請求項21及び22は、本発明による複合センサ/ヒータエレメントの製造方法に関する。本発明の有利な実施形態を従属請求項に記載する。

本発明によれば、特に自動車のシートに適しており、かつ発熱導体装置を備えているセンサマットを含む複合センサ/ヒータエレメントにおいて、センサマットが、基板フィルム及びその基板フィルムの表面に配置されたセンサ装置の導体路を含むフレキシブルプリント導体路フィルムとして形成され、かつ発熱導体装置の発熱導体が、同じ基板フィルム表面上でセンサ装置の導体路の間もしくはセンサ装置の導体路に隣接して配置されている。

これによれば本発明による複合センサ/ヒータエレメントは、公知の複合エレメントに対し、本質的に簡略化された構造であることによって特徴づけられている。これらの２つの機能エレメントであるセンサマット及びヒータは、この公知の複合エレメントのように異なる面において上下に重ね合わされて配置されているのではなく、同一の面内に配置されている。その際、本発明で意味するところの面は必ずしも「平ら」ではないものとする。同じ面は本発明の範囲内では、２つの機能素子の導体路が基板フィルムの同一の、場合によっては曲げられている（例えば自動車シートへの組込の場合）表面に位置することと理解することができる。これらの導体路は相互に間隔をあけて配置され、更なる措置がなくとも電気的な接触の発生が確実に回避されることが好ましい。しかしながら本発明はこの形態に限定されない。交点において十分な絶縁が配慮されている限り、導体が交差することも可能である。このような絶縁は、例えば上塗り又は絶縁フィルムの載置によって実現することができる。基板フィルム表面上の導体路装置に、さらに、例えば評価電子回路及び/又は電源電子回路への、複合センサ/ヒータエレメントの配線を組み込むことができることは明らかである。

従来技術に比して顕著に減少した部品数を有する本発明による複合センサ/ヒータエレメント（複合エレメント）の簡略化された構造によって製造方法もかなり簡略化され、ならびに更なる材料節約も達成される。同様に製造における処理工程数を削減することができることによって、工程上の誤りが発生する危険性も低下する。このことから全体として品質改善がもたらされる。したがって本発明による複合エレメントは、簡単かつ安価に製造することができる。なお次に説明するように、公知の工程を本発明による複合エレメントの製造に利用することが特に可能である。

本発明の有利な実施形態の場合、センサ装置には着席検出センサが含まれる。着席検出センサとは、最も広い意味で、シートが人に使用されている場合に信号を生じる全ての形式のセンサを意味する。着席検出センサの公知のグループは、例えばいわゆる圧力センサである。圧力センサはそれ自体公知であり、文献に数多く記載されている。圧力センサの作動方式は、そのセンサに及ぼされる圧力の影響による電気的性質の変化に本質的に基づいている。これは例えば、センサに圧力が及ぼされることによって導電性の結合が成立することでもあり、しかしまた圧力が及ぼされることによって間隔が変化した際に静電容量が変化することでもある。本発明の範囲内では、「使用されている」状態と「使用されていない」状態のみを区別することができる簡単な着席検出センサを使用することもできるし、圧力プロファイルの記録もしくは評価に適するセンサを使用することもできる。

本発明の更なる好ましい実施形態の場合、着席検出センサの出力信号を、発熱導体装置のスイッチの切り替え及び/又は制御に使用することができる。この実施形態は、可変の加熱面を有し、この加熱面が種々の領域に細分されていて、これら領域が相互に独立して切り替え可能、かつ制御可能であるシートヒータを実現するのに特に適する。つまり、例えば、着席者による直接の身体接触が行われている面範囲のみが加熱され、その一方で接触されていない面範囲は加熱されないということを想定することができる。人の身体的な寸法に関しては大きな相違が存在するため、身体接触面は同様に大きく相違し、その結果、効果的な加熱に必要な加熱面は異なる人では違ってくる。したがって本発明によって、真に必要な面のみが加熱されるインテリジェントシートヒータが可能となり、著しい省エネルギーが達成される。

シートの面範囲が、使用されている場合と使用されていない場合に、それぞれ簡単にスイッチオン/スイッチオフする簡単な変形形態のほかに、本発明の範囲内では、特定の身体部位を強くもしくは弱く加熱するか、又は加熱しないことによって、シートに座っている人の快適性を高めるような、予め設定した温度プロファイルを、場合によっては時間的に変化させて、調整することがさらに可能である。

着席検出センサの出力信号を、従来技術で公知であるように、エアバッグ制御に使用することもまたさらに可能である。

本発明によって、自動車内にいる人が操作することのできるスイッチを組み込むことも容易に可能となる。このスイッチは、例えば操作パネルの形態で自動車シートの脇に備えられる。スイッチとして適するのは、例えば、着席検知機能のほかに、さらにスイッチ機能を有する全ての着席検知センサである。これらのスイッチは、一作業工程において、容易にそれらのセンサとともに基板フィルムに配置することができる。

圧力センサとして、いわゆるメンブレンスイッチ、例えばいわゆるドームスイッチを使用することが好ましい。メンブレンスイッチ自体は公知である。このメンブレンスイッチは、通常、基板フィルム上に配置されている電極対から構成され、この電極対の上に、例えばドームとして形成することができ、かつ例えばプラスチック、特にポリエステル、あるいはまた金属から形成することもできる接触面が配置されている。この接触面もしくはドームを、上記２つの電極の１つと導電接続することができる。非導電性材料、例えばポリエステルからなる接触面もしくはドームの場合、この接触面もしくはドームの範囲にも導電性の結合要素を備えることができ、この結合要素は接触面もしくはドームによる作動時に電気的な接触を形成する。この作動は圧力がかかることによって行われる。圧力がかかることによって、接触面もしくはドーム、又は接触面もしくはドーム上の配線が内側に曲がり、そして第２の電極への接触もしくは２つの接触すべき電極間の接触が成立する。したがってメンブレンスイッチは比較的簡単な構造が特徴であり、かつ安価に製造することもできる。しかしまた、例えばルクセンブルク特許出願公開第90583号明細書に記載されている、いわゆる「フラットスイッチ」を使用することも可能である。

着席検出センサの代わりに温度センサからなるセンサ装置を備えることができる。着席検出センサと温度センサの組合せも可能である。

導体路が、導電ペースト印刷により形成される銅又は銀もしくはカーボンからなることが好ましい。発熱導体装置とセンサ装置に同じ材料が使用されることが好ましい。しかし、発熱導体装置とセンサ装置のための導体路を異なる材料から形成することも可能である。これらの２つの機能エレメントに同じ材料を使用することは、より簡単に製造することができるという点で有利である。

基板フィルム上の発熱導体装置とセンサ装置が保護層で覆われていることが好ましい。この保護層を、プラスチック層とすることも、例えば表面の織物的な形態が所望される場合には不織布層とすることもできる。不織布層を使用することは、保護効果の他に、望ましい剛性を得ることができるという点で有利である。しかし、プラスチック層と不織布層の組合せ、又はさらに続く多層構造とすることもできる。

通常、基板フィルムを、例えばPI（ポリイミド）、PEN（ポリエチレンナフタレート）又はPET（ポリエチレンテレフタレート）である柔軟なプラスチックフィルムとすることができる。

複合センサ/ヒータエレメントの構造は、発熱導体装置とセンサ装置の電気接続が同一のコネクタに接続可能であるように基板フィルム上に配置されていることによってなおかなり簡略化される。特に、発熱導体装置とセンサ装置が共通の評価電子回路及び電源電子回路に接続可能である場合も有利である。

本発明の更なる有利な実施形態の場合、複合センサ/ヒータエレメントに、スイッチ、ダイオード及び/又は電子部品を組み込むことができる。

本発明による複合センサ/ヒータエレメントは、最も簡単なケースでは１つだけの加熱領域が備えられている自動車用のシートへの使用に特に適している。可変の加熱面を有するインテリジェントシートヒータは、発熱導体及び対応するセンサが相互に独立して切り替え可能かつ制御可能である加熱領域を形成するように自動車シートの座面及び/又は背もたれに配置されていることを前提とする。自動車シートの特に効率的な加熱は、加熱領域がシート上に存在する人の身体の輪郭に合わせてあることによって達成される。

しかしながら、本発明による複合センサ/ヒータエレメントは上記の適用に限定されない。特に、相互に独立して切り替え可能かつ制御可能であり、かつその幾何学的な形状を容易にそのつど適用される場合に合わせることができる加熱領域へ分割することが可能であることによって、多様な使用可能性がもたらされる。

本発明による複合センサ/ヒータエレメントは、好ましくは次に記載の方法によって製造される。

最初の処理工程で基板フィルム、例えば柔軟なプラスチックフィルムに導体路材料からなる被膜を載置する。特に好ましくは銅からなる導体路材料が基板に積層されることが有利である。引き続き、この導体路被膜の上にエッチングレジスト被膜を印刷する。この工程の前に、場合によってはなお導体路被膜の洗浄及び僅かなエッチングを先行させることができる。エッチングレジストは、所望の導体パターンに相応する形で載置される。この導体パターンは、本発明の有利な実施形態によれば、外部への、例えば評価電子回路及び/又は電源電子回路に至る複合センサ/ヒータエレメントの配線を含む。次に続くエッチング工程では、エッチングレジストで覆われていない範囲の導体路被膜が下に向かって柔軟な基板フィルムのところまでエッチング除去される。エッチング工程は、酸性溶液中で行われることが好ましい。この溶液としては、例えば塩酸（HCl）、過酸化水素（H₂O₂）もしくは塩化銅（CuCl₂）の溶液が適する。アルカリ溶液を利用した洗浄によるレジストの除去、いわゆるストリッピングの後に完成した導体路パターンが基板フィルム上に存在する。更なる処理工程で最後に、例えば１つ以上のプラスチックフィルム及び/又は不織布層からなる保護層を載置、好ましくは積層することができる。

導体路パターンの更なる製造方法は、導電ペースト印刷、例えば銀印刷もしくはカーボン印刷である。このような方法が利用される場合には、エッチング工程及びストリッピング工程は省略される。上記のようなコーティング及びエッチング法と導電ペースト印刷法を組み合わせて使用することもまた可能である。

上記の方法は、プリント回路を製造するための、公知でありかつ信頼のおける方法である。これらの公知の方法によって、本発明による複合センサ/ヒータエレメントの製造が特に簡単かつ経済的に可能となる。特に同一の処理工程での発熱導体装置とセンサ装置のための導体路の製造によって、公知の複合エレメントに対する本質的な方法の簡略化がもたらされる。

次に本発明を図面に基づき詳説する。

図１は、本発明による複合センサ/ヒータエレメント１を示す。この複合センサ/ヒータエレメント１は、柔軟な基板フィルム２を有する。基板フィルム上に発熱導体路装置及びセンサ導体路装置が施されている。発熱導体装置の導体路３ならびにセンサ装置の導体路４が、複合センサ/ヒータエレメント１の全ての面範囲を完全に覆っている。これらの導体路は、このために波形もしくはメアンダ形に面全体にわたって導かれている。しかしながら本発明では、決して、導体路３、４の配置がこの幾何学的な配置に限定されてはいない。大きな面範囲の被覆を保証する導体路３、４のあらゆる幾何学的な配置が可能である。図１の導体路３はその接続端部６間に分岐をまったく有しておらず、その結果、電力が加えられると適切な電流の流れが得られる。

さらに感圧センサ、例えばドームスイッチの構成要素として、同じく複合センサ/ヒータエレメント１の面全体にわたって分散して配置されている電極配置５を示している。この示す実施例の場合、これらの電極対５は櫛状に互いにかみ合わされた構造として形成されている。この櫛状の構造は、一般性を限定することなくドームスイッチのベースを形成する。この櫛状の構造によって、構造上に存在するドームの押下の際にいかなる場合にも電気的な接触が得られることが保証される。

発熱導体装置の導体路３及びセンサ装置の導体路４のための電気接続６、７は、一般性を限定することなく、本発明による複合センサ/ヒータエレメントの同じ箇所において基板フィルム２から外へ導かれており、その結果、これら電気接続は共通のコネクタに接続することができる。

導体路３、４間において、センサ５で覆われていない範囲内では基板フィルム材料を、図に示すように、予め決めた面範囲８内で打ち抜くことができる。打ち抜くことによって、柔軟性が高められ、そのうえ延性もまた高められるという利点がもたらされる。更なる利点は、打ち抜かれた範囲で座席のクライメートコントロールが可能であることである。

図１に示す本発明による複合センサ/ヒータエレメントは、より良好に一目でわかるようにするために、センサ装置５によって切り替え可能、かつ制御可能である加熱領域が１つだけであることが特徴である。図２では例示的にかつ一般性を限定することなく、相互に独立して切り替え可能、かつ制御可能である４つの加熱領域（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）が、組み合わされて１つの可変の加熱面となっている。例えば複数の加熱領域を単純につなぎ合わせることによって、外側の輪郭を自由に選択することができ、可変の加熱面を有するインテリジェントシートヒータを実現することができることが容易に理解される。

図３は、本発明によるセンサ/ヒータエレメント１の有利な製造方法のきわめて重要な工程を示す。最初の処理工程では、例えばPI（ポリイミド）、PET（ポリエチレンテレフタレート）又はPEN（ポリエチレンナフタレート）からなる柔軟な基板フィルム２が導体路材料、例えば銅箔で覆われる。銅箔は柔軟な基板材料上に積層されることが好ましい。

引き続き、このようにして得られた素地は洗浄されかつ僅かにエッチングされる。次の処理工程において、エッチングレジストが、所望の導体パターンに相応する形で載置される。これに続くエッチング工程では、導体路材料が、酸性溶液を使用して、エッチングレジストで覆われていない範囲において、下に向かって基板フィルムのところまでエッチング除去される。ストリッピングによって、すなわちアルカリ溶液で洗い流すことによって、レジストが除去された後に、導体路材料からなる完成した導体路パターンが基板フィルム２上に残る。導体路パターンの保護のために、例えばプラスチックフィルム又は不織布層からなる保護層６が載置、好ましくは積層される。

本発明によるセンサ/ヒータエレメントに関する有利な実施形態を示す。 相互に独立して切り替え可能、かつ制御可能である４つの加熱領域を有する本発明によるセンサ/ヒータエレメントに関する更なる有利な実施形態を示す。 工程図において本発明によるセンサ/ヒータエレメントの有利な製造方法の最も重要な処理工程を示す。

Claims (32)

1. 発熱導体装置を備えているセンサマットを含む、特に自動車のシート用の複合センサ/ヒータエレメントであって、
   前記センサマットが基板フィルム（２）及びその基板フィルム（２）の表面に配置されているセンサ装置の導体路（４）を含むフレキシブルプリント導体路フィルムとして形成され、かつ同じ基板フィルム（２）の表面上で前記発熱導体装置の発熱導体（３）が、前記センサ装置の導体路（４）の間もしくは前記センサ装置の導体路（４）に隣接して配置されていることを特徴とする複合センサ/ヒータエレメント。
2. 前記センサ装置が、着席検出センサ及び/又は温度センサを含むことを特徴とする請求項１に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
3. 前記発熱導体装置が、着席検出センサによって切り替え可能及び/又は制御可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
4. 前記着席検出センサの信号がエアバッグ制御に使用可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
5. 前記センサ装置又は着席検出センサが圧力センサを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
6. 前記圧力センサがいわゆるメンブレンスイッチを含むことを特徴とする請求項５に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
7. 前記発熱導体装置と前記センサ装置のための導体路（３、４）が同じ材料からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
8. 前記発熱導体装置と前記センサ装置のための導体路（３、４）が、銅及び/又は導電ペーストからなることを特徴とする請求項７に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
9. 前記発熱導体装置と前記センサ装置が保護層（６）で覆われていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
10. 前記保護層（６）がプラスチックフィルム及び/又は不織布層を含むことを特徴とする請求項９に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
11. 前記基板フィルム（２）が柔軟なプラスチックフィルムを含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
12. 前記プラスチックフィルムが、PI（ポリイミド）、PET（ポリエチレンテレフタレート）又はPEN（ポリエチレンナフタレート）からなることを特徴とする請求項１１に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
13. 前記発熱導体装置と前記センサ装置の電気接続（６、７）が、同じコネクタに接続可能であるように前記基板フィルム（２）上に配置されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
14. 前記発熱導体装置と前記センサ装置が共通の評価電子回路及び電源電子回路に接続可能であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
15. 前記評価電子回路及び電源電子回路への配線が含まれていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
16. ダイオード、スイッチ、電子部品の少なくとも１つが組み込まれていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
17. 前記センサ/ヒータエレメント（１）が、相互に独立して切り替え可能、制御可能もしくは調整可能である領域に細分されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の複合センサ/ヒータエレメント。
18. 請求項１から１７のいずれか一項に記載の複合センサ/ヒータエレメントを少なくとも１つを含む自動車シート。
19. 自動車シートの座面及び/又は背もたれに、相互に独立して切り替え可能、制御可能もしくは調整可能である加熱領域が備えられていることを特徴とする請求項１８に記載の自動車シート。
20. 前記加熱領域がシート上に存在する人の身体の輪郭に合わされていることを特徴とする請求項１９に記載の自動車シート。
21. 請求項１から２０のいずれか一項に記載の複合センサ/ヒータエレメントを製造するための方法であって、導体路パターンを少なくとも部分的に導電ペースト印刷法によって載置することを特徴とする複合センサ/ヒータエレメントの製造方法。
22. 請求項１から２１のいずれか一項に記載の複合センサ/ヒータエレメントを製造するための方法であって、導体路パターンを少なくとも部分的に次の処理工程、すなわち
    ａ）柔軟な基板上へ導体路材料からなる被膜を載置し、
    ｂ）前記導体路材料からなる被膜上へ所望の導体パターンに相応する形でエッチングレジストを設置し、
    ｃ）被覆されていない範囲において前記導体路材料をエッチング除去し、前記エッチングレジスト被膜を除去することからなる処理工程によって載置することを特徴とする複合センサ/ヒータエレメントの製造方法。
23. 前記導体パターンに評価電子回路及び/又は電源電子回路への、複合センサ/ヒータエレメントの配線が含まれていることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の方法。
24. 前記導体路材料を基板上に積層することを特徴とする請求項２１から２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記導体路材料として銅を使用することを特徴とする請求項２２から２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記エッチングレジスト被膜を載置する前に、銅被膜を洗浄しかつ僅かにエッチングすることを特徴とする請求項２２から２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 前記エッチングレジスト被膜を印刷することを特徴とする請求項２２から２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記エッチングレジストをアルカリ溶液で洗浄することによって除去することを特徴とする請求項２２から２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 完成した導体路パターン上に保護層を載置することを特徴とする請求項２１から２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記保護層を積層することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
31. プラスチックフィルム及び/又は不織布からなる保護層を載置することを特徴とする請求項２９又は３０に記載の方法。
32. 前記基板フィルムとして、PI（ポリイミド）、PET（ポリエチレンテレフタレート）又はPEN（ポリエチレンナフタレート）からなるプラスチックフィルムを使用することを特徴とする請求項２１から３１のいずれか一項に記載の方法。

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