KR100889435B1 - 센서와 발열소자의 복합체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특히 자동차 시트에 적합한 센서-발열소자 복합체(1)에 관한 것이다. 상기 센서-발열소자 복합체(1)는 지지막(2)과 커버막(3) 및 상기 지지막(2)과 커버막(3) 사이에 배치된 센서들(6)과 센서 도체 스트립들을 포함하는 센서 매트(sensor mat) 그리고 발열 도체 장치를 구비한다. 본 발명에 따르면 상기 발열 도체 장치의 도체 스트립들(4)이 센서 매트 내에 통합될 수 있다.
Description
본 발명은, 지지막(carrier film)과 커버막(cover film) 및 상기 지지막과 커버막 사이에 배치된 센서들과 센서 도체 스트립들을 포함하는 센서 매트(sensor mat) 그리고 발열 도체 장치를 구비한, 특히 자동차 시트에 적합한 센서-발열소자 복합체에 관한 것이다.
위에 언급한 유형의 센서-발열소자 복합체가 LU 90 583 A1으로부터 공지되어 있다. 공지된 센서-발열소자 복합체는 일반적으로 사고가 발생하였을 때 특정 차량 시트가 점유되지 않은 상태인 경우 상기 시트에 할당된 에어백이 작동되는 것을 방지하는데 사용되는 소위 시트 점유 인식 센서들과 시트 히터(seat heater)의 복합체와 관련이 있다. 상기 문서에 기술된 시트 점유 인식 센서들은 지지막과 커버막 및 상기 지지막과 커버막 사이에 배치된 센서들과 센서 도체 스트립들을 포함하는 센서 매트를 구비하며, 상기 센서 매트는 커버막들로 형성된 가요성 연결 스트립에 의해 서로 연결되는 다수의 감압 영역을 포함한다. 상기 문서에 따르면, 상기 감압 영역들이 차량 시트의 착석면 위에 분포되도록 센서 매트가 차량 시트 상에 배치된다.
자동차의 시트 히터는 보통 2개의 부직포 층과 상기 두 부직포 층 사이에 매 립된 1개의 발열 도체를 갖는 발열 매트를 포함한다. 그러한 발열 매트 역시 발열 도체가 차량 시트의 전체 착석면 위에 분포하도록 상기 차량 시트의 착석면 상에 설치된다.
시트 점유 센서와 시트 히터가 모두 장착된 차량 시트의 경우, 센서 매트와 발열 매트는 시트 내부에 설치되기 전에 센서-발열소자 복합체로 통합된다. 그러나 그러한 센서-발열소자 복합체의 제조는, 상기 두 기능 요소가 먼저 분리 제조된 다음 추후에 서로 결합되어야 한다는 점에서 비교적 복잡하다.
따라서 LU 90 583 A1에서는 발열 도체를 취급이 용이한 부직포 적층물 내에 별도로 매립한 다음 센서 매트에 고정시키지 않고, 센서 매트의 가요성 연결 스트립, 즉 커버막 위에 직접 제공하는 방법을 제안하고 있다. 그러한 센서-발열소자 복합체의 제조에 필요한 개별 단계는 종래의 복합체의 제조보다 훨씬 더 적다. 게다가 그러한 센서-발열소자 복합체의 재료 비용이 종래의 기능 요소들의 경우보다 훨씬 더 적게 든다.
본 발명의 목적은 제조 과정이 더욱 간소화되고 재료 비용은 훨씬 더 적게 들도록 공지되어 있는 센서-발열소자 복합체를 개선하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 모든 특징들을 갖는 센서-발열소자 복합체에 의해 달성된다. 청구항 18항에는 본 발명에 따른 센서-발열소자 복합체를 포함하는 차량 시트가 기술된다. 청구항 21항 및 22항은 본 발명에 따른 센서-발열소자 복합체의 제조 방법과 관련된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 기술된다.
본 발명에서는, 지지막과 커버막 및 상기 지지막과 커버막 사이에 배치된 센서들과 센서 도체 스트립들을 포함하는 센서 매트 그리고 발열 도체 장치를 구비한, 특히 자동차 시트에 적합한 센서-발열소자 복합체에 있어서, 상기 발열 도체 장치의 도체 스트립들을 센서 매트 내에 통합할 것을 제안한다. 이 경우, 발열 도체 장치의 도체 스트립들과 센서 도체 스트립들이 지지막의 내부면뿐만 아니라 커버막의 내부면에도 배치될 수 있다. 특히 발열 도체 장치와 센서 장치의 도체 스트립들이 공통의 동일한 내부면 위에도 서로 인접하여(서로 교차하지 않거나, 아니면 서로 교차하여) 제공될 수 있고, 상기 영역에서는 예컨대 절연 래커층이나 절연막의 도포에 의한 절연이 제공되어야 한다.
그러므로 본 발명에 따른 센서-발열소자 복합체는 구조가 훨씬 더 간단하다는 점에서 공지되어 있는 복합체에 비해 뛰어나다. 공지되어 있는 복합체의 경우에서처럼 2개의 기능 요소인 센서와 발열 장치가 서로 분리되어 상이한 기능 영역에 배치되는 것이 아니라, 하나의 센서-발열 매트로 통합된다. 센서 장치의 도체 스트립들과 발열 장치의 도체 스트립들이 공통의 동일한 프로세스에서 동시에 제공될 수 있기 때문에, 제조 과정이 공지되어 있는 복합체에 비해 훨씬 더 간소화된다. 예컨대, 단 1개의 커버막 또는 보호층이 필요하므로 재료 절약도 추가로 달성된다. 프로세스 단계의 수가 감소됨에 따라 프로세스 오류가 발생할 위험도 줄어드는 긍정적인 결과도 추가로 얻어진다. 이로써 총체적인 품질 개선이 나타나게 된다. 따라서 본 발명에 따른 복합체는 간단한 방법으로 경제적으로 제조될 수 있다. 특히, 하기에서 더 상세히 설명되는 것처럼, 본 발명에 따른 복합체의 제조에는 공지되어 있는 프로세스들이 사용될 수 있다.
외부로 통하는, 예컨대 전자식 평가 및/또는 전력 공급 장치로 연결되는 센서-발열소자 복합체의 와이어링이 지지막과 커버막 사이에 있는 도체 스트립 장치 내에 추가로 통합될 수 있다. 이로써 공정이 더욱 단순화될 수 있다.
바람직하게는 지지막의 내부면 위의 도체 스트립과 커버막의 내부면 위의 도체 스트립이 상기 지지막과 커버막 사이에 배치된 절연막 및/또는 절연 래커층에 의해 서로 전기적으로 절연된다. 이 경우, 상기 절연막 또는 절연 래커층은, 특히 감압 센서 또는 감압 스위치(예: 멤브레인 스위치(membrane switch))의 영역 내에, 지지막과 커버막 사이의 스페이서로서 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는 센서 장치가 시트 점유 인식 센서들을 포함한다. 시트 점유 인식 센서는 광범위하게는 시트에 사람이 착석해 있는 경우에 신호를 발생시키는 모든 센서 유형을 의미한다. 공지되어 있는 시트 점유 센서류 중 하나는 예컨대 소위 감압 센서류이다. 감압 센서는 본래 공지되어 있고, 문헌에 여러 번 기술된다. 감압 센서의 작용 방식은 실질적으로 센서에 가해지는 중량의 작용에 의해 전기적 특성이 변하는 것에 기초한다. 이 경우, 예컨대 센서로의 가압에 의한 도전성 연결의 형성 및 가압에 의한 간격 변동시 전기 용량의 변동이 중요할 수 있다. 본 발명의 범주에서는 "점유" 상태와 "비점유" 상태로만 구별할 수 있는 간단한 시트 점유 인식 센서뿐만 아니라 압력 프로파일의 측정 내지는 분석에 적합한 센서도 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는 발열 도체 장치의 스위칭 및/또는 제어를 위해 시트 점유 인식 센서의 출력 신호가 사용된다. 이 실시예는 특히 서로 독립적으로 스위칭될 수 있고 제어될 수 있는 상이한 구역들로 분할된 가변 발열면을 구비한 시트 히터의 구현에 적합하다. 따라서 착석자의 몸이 직접 접촉되어 있는 면 영역만 가열되고, 접촉되지 않는 면 영역은 가열되지 않는 것이 가능하다. 사람의 신체 크기가 크게 차이가 나면 신체 접촉면도 역시 큰 차이가 나기 때문에, 사람마다 효과적인 가열에 필요한 발열면이 상이하다. 따라서 본 발명은 실제로 필요한 면적만 가열되는 지능형 시트 히터를 채택하며, 그 결과 에너지 절약이 증대된다.
또한, 본 발명의 범주에서는 시트의 면 영역의 점유시 또는 비점유시 간단한 스위치 온/오프의 간단한 변형 외에도, 특정 신체 부분이 강하게 가열되거나, 약하게 가열되거나 전혀 가열되지 않도록 함으로써 시트에 착석해 있는 사람의 안락감을 증가시키는 프리세팅된 열 프로파일을, 필요한 경우 시간에 따라 변동하도록, 조정하는 것도 가능하다.
시트 점유 인식 센서들의 출력 신호는 종래 기술에 공지되어 있는 것처럼, 에어백 제어를 위해서도 추가로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 차량 내에 있는 사람에 의해 조작될 수 있는 스위치들이 간단하게 통합될 수 있게 한다. 상기 스위치들은 예컨대 차량 좌석의 측면에 조작 패널의 형태로 제공될 수 있다. 예컨대 시트 점유 인식 기능 외에 추가로 스위칭 기능을 가진 모든 시트 점유 인식 센서는 스위치로서 기능하기에 적합하다. 이러한 스위치는 하나의 작업 단계에서 센서들을 이용하여 간단하게 지지막 위에 설치될 수 있다.
바람직하게는 예컨대 소위 돔 스위치(dome switch)와 같은 멤브레인 스위치가 압력 센서로 사용된다. 멤브레인 스위치는 이미 공지되어 있으며, 보통 지지막 위에 설치된 1개의 전극쌍으로 형성되고, 상기 전극쌍 위에는 예컨대 돔 형태로 설계되며 플라스틱, 특히 폴리에스테르 또는 금속으로 형성될 수 있는 접촉면이 배치된다. 이 접촉면 내지는 돔은 2개의 전극 중 하나와 도전 연결될 수 있다. 접촉면 내지는 돔이 폴리에스테르와 같은 비전도성 재료로 이루어진 경우에는, 접촉면 내지는 돔의 영역에 도전 연결 부재가 제공될 수도 있으며, 상기 도전 연결 부재들은 작동시 접촉면 내지는 돔을 통해 전기 접촉을 형성한다. 상기 작동은 압력 부과를 통해 실시된다. 이때 접촉면 내지는 돔 또는 접촉면이나 돔 위의 스위치가 안쪽으로 볼록해져서 제 2 전극으로의 접촉 내지는 연결될 2개의 전극 사이의 접촉을 야기한다. 따라서 멤브레인 스위치는 비교적 간단한 구조를 갖는 특징이 있으며, 역시 경제적으로 제조될 수 있다. 또는 LU 90 583 A1에 기술된 것과 같은 소위 "평면 스위치(flat switch)"도 사용될 수 있다. 분명한 것은 상기 센서들의 전극 쌍들은 센서 도체 스트립의 구성 부품이기 때문에 상기 센서 도체 스트립과 함께 동일한 방법 단계에서 제조된다는 것이다.
시트 점유 인식 센서 대신, 온도 센서로 구성된 센서 장치가 제공될 수도 있다. 시트 점유 인식 센서와 온도 센서의 결합도 가능하다. 바람직하게는, 도체 스트립이 구리로 이루어지거나, 또는 도전성 페이스트 인쇄에 의해 생산되는 은 또는 카본으로 이루어진다. 발열 도체 장치 및 센서 장치를 위해 동일한 재료가 사용되는 것이 바람직하다. 물론 발열 도체 장치와 센서 장치의 도체 스트립들이 상이한 재료로 형성될 수도 있다. 상기 두 기능 요소를 위해 동일한 재료를 사용할 경우, 더 간단한 제조가 가능하다는 장점이 있다.
일반적으로 지지막 및 커버막은 예컨대 PI(폴리이미드), PEN(폴리에틸렌나프탈레이트) 또는 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)와 같은 가요성 플라스틱 박막을 포함한다.
발열 도체 장치와 센서 장치의 전기 단자들이 동일한 단자 플러그에 연결될 수 있도록 지지막 위에 배치됨으로써, 센서-발열소자 복합체의 구조가 훨씬 더 간소화된다. 특히 발열 도체 장치와 센서 장치가 동일한 전자 평가 및 전력 공급 장치에 연결될 수 있는 것도 바람직하다.
본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는 센서-발열소자 복합체 내로 스위치, 다이오드들 및/또는 전자 부품들이 통합될 수 있다.
본 발명에 따른 센서-발열소자 복합체는 특히 자동차 시트에 사용하기에 적합하며, 이 경우 가장 간단하게는 단 1개의 발열 구역(heating zone)이 제공될 수 있다. 가변 발열면을 갖는 지능형 시트 히터는 발열 도체 및 관련 센서들이 자동차 시트의 착석면 및/또는 등받이에 서로 독립적으로 스위칭 및 제어되는 발열 구역을 형성하도록 설치되는 것을 전제로 한다. 발열 구역이 시트 상에 있는 사람의 신체 윤곽에 매칭됨으로써 자동차 시트가 매우 효과적으로 가열될 수 있다.
물론 본 발명에 따른 센서-발열소자 복합체가 전술한 용도로만 제한되는 것은 아니다. 특히 서로 독립적으로 스위칭 및 제어될 수 있으면서, 각각의 용도에 맞게 간단하게 매칭될 수 있는 구조적 형상을 갖는 구역들로 분할될 수 있다는 점이 다양한 사용 가능성을 열어준다.
본 발명에 따른 센서-발열소자 복합체는 바람직하게 하기에 기술하는 방법을 통해 제조된다.
제 1 방법 단계에서, 지지막의 내부면 및/또는 커버막의 내부면(이하 지지체라고도 칭함) 위에 도체 스트립 재료로 이루어진 코팅막이 도포된다. 특히 바람직하게는 구리로 형성된 도체 스트립 재료가 지지체 위에 적층된다. 이어서 도체 스트립 코팅막 위에 에칭 레지스트(etch resist) 코팅막이 인쇄된다. 상기 단계에 선행하여 경우에 따라 도체 스트립 코팅막의 세척 및 에칭이 수행될 수 있다. 원하는 도체 모양에 상응하는 패턴 내에 에칭 레지스트가 제공된다. 도체 패턴은 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따라 외부로 통하는, 예컨대 전자식 평가 및/또는 전력 공급 장치로 연결되는 센서-발열소자 복합체의 와이어링도 포함할 수 있다. 이제 후속하는 에칭 프로세스에서는 도체 스트립 코팅막에서 에칭 방지층으로 덮이지 않은 영역이 아래쪽으로 가요성 지지막에까지 에칭된다. 에칭 프로세스는 바람직하게 산성 용액 내에서 이루어진다. 이와 관련하여 예컨대 염산(HCI) 용액, 과산화수소(H2O2) 용액 또는 염화구리(CuCl2) 용액이 적합하다. 알칼리 용액을 사용한 린싱(rinsing)을 통해 레지스트가 제거(소위 스트리핑(stripping))되고 나면, 지지막 및 커버막 위에 완성된 도체 스트립 구조물이 남는다. 추후 방법 단계에서 최종적으로 예컨대 하나 또는 그보다 많은 플라스틱 박막 및/또는 부직포 층으로 이루어진 보호층이 제공(바람직하게는 적층)될 수 있다.
도체 스트립 구조물을 제조하기 위한 또 다른 방법으로는 은(silver) 인쇄 또는 카본 인쇄와 같은 도전성 페이스트 인쇄법이 있다. 그러한 방법이 사용됨으로써 에칭 프로세스 및 스트리핑 프로세스가 생략된다. 물론 전술한 것과 같은 코팅 기법 및 에칭 기법 그리고 도전성 페이스트 인쇄 기법이 복합적으로 사용될 수도 있다.
전술한 방법들은 이미 공지 및 입증된 인쇄 회로 제조 방법들이다. 이러한 공지된 방법들은 본 발명에 따른 센서-발열소자 복합체가 매우 간단하고 경제적인 방식으로 제조될 수 있게 해 준다. 특히 발열 도체 장치와 센서 장치의 도체 스트립의 제조가 동일한 프로세스 단계에서 수행됨에 따라 공지되어 있는 복합체에 비해 훨씬 더 간소화된 제조가 가능하다.
하기에서는 도면을 참고로 본 발명을 더 상세히 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 센서-발열소자 복합체의 한 바람직한 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 센서-발열소자 복합체를 제조하기 위한 한 바람직한 방법의 가장 중요한 프로세스 단계의 순서도이다.
도 1에는 본 발명에 따른 센서-발열소자 복합체(1)가 도시되어 있다. 상기 센서-발열소자 복합체(1)는 가요성 지지막(2)과 가요성 커버막(3)을 포함한다. 지지막(2)과 커버막(3) 모두에 발열 도체 장치의 도체 스트립(4) 및 와이어링 도체 스트립(5)이 제공된다. 계속해서 상기 두 박막 위에 감압 센서 장치(6)의 접촉 전극들(6a, 6b)이 배치된 것이 보인다. 이 센서 전극(6a, 6b)으로 통하는 센서 도체 스트립들도 역시 지지막(2) 및 커버막(3) 위에 존재하나, 도면에는 간략화를 위해 도시되지 않았다. 감압 센서 장치(6)의 영역 내에 개구(7a)를 갖는 분리막(7)은 지지막과 커버막 위에 놓인 발열 도체 장치의 도체 스트립(4) 및 와이어링 도체 스트립(5)과 센서 도체 스트립들을 서로 전기적으로 절연시키는데 제공될 뿐만 아니라, 특히 감압 센서 장치(6)의 영역에서 지지막(2)과 커버막(3) 사이의 스페이서로 사용된다.
도 2에는 본 발명에 따른 센서-발열소자 복합체(1)를 제조하기 위한 한 바람직한 방법의 가장 중요한 단계가 도시되어 있다. 제 1 방법 단계에서는 예컨대 PI(폴리이미드), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 또는 PEN(폴리에틸렌나프탈레이트)으로 이루어진 가요성 지지막(2) 및 커버막(3)이 예컨대 구리막과 같은 도체 스트립 재료로 코팅된다. 구리막은, 바람직하게는, 상기 가요성 지지체 재료 위에 적층된다.
이어서 위와 같이 제조된 베이스 재료가 세척되고 에칭된다. 다음 방법 단계에서는 원하는 도체 모양에 상응하는 패턴 내에 에칭 레지스트가 제공된다. 이어지는 에칭 프로세스에서는 도체 스트립 재료가 산성 용액에 의해 에칭 레지스트로 덮이지 않은 영역에서 아래쪽으로 지지막(2) 및 커버막(3)까지 에칭된다. 스트리핑(stripping), 즉 알칼리 용액을 사용한 린싱을 통해 에칭 레지스트가 제거되고 나면, 지지막 및 커버막 위에 도체 스트립 재료로 이루어진 완성된 도체 패턴이 남는다. 상기 도체 스트립 구조물의 보호를 위해 예컨대 플라스틱 박막 또는 부직포 층으로 이루어진 보호층(8)이 제공(바람직하게는 적층)될 수 있다.
Claims (23)
- 지지막(2)과 커버막(3) 및 상기 지지막(2)과 커버막(3) 사이에 배치된 센서장치들과 센서 장치의 도체 스트립을 포함하는 센서 매트(sensor mat) 그리고 발열 도체 장치를 구비하고, 상기 발열 도체 장치의 도체 스트립(4)이 상기 센서 매트 내에 통합되는, 특히 자동차 시트에 적합한 센서-발열소자 복합체로서,상기 지지막(2) 및 상기 커버막(3)이 가요성 플라스틱 박막으로 형성되고, 상기 발열 도체 장치의 도체 스트립(4)과 상기 센서 장치의 도체 스트립이 서로 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는,센서-발열소자 복합체.
- 제 1항에 있어서,상기 센서 장치의 도체 스트립 또는 상기 센서 장치(6)와 상기 발열 도체 장치의 도체 스트립(4) 중 하나 이상이 상기 지지막(2)의 내부면뿐만 아니라 상기 커버막(3)의 내부면에도 배치되는 것을 특징으로 하는,센서-발열소자 복합체.
- 제 2항에 있어서,상기 지지막(2)의 내부면 위의 도체 스트립과 상기 커버막(3)의 내부면 위의 도체 스트립이 절연막과 절연 래커층(7) 중 하나 이상에 의해 서로 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는,센서-발열소자 복합체.
- 제 3항에 있어서,상기 절연막 또는 절연 래커층(7)은, 상기 지지막(2)과 커버막(3) 사이의 스페이서로서 형성되는 것을 특징으로 하는,센서-발열소자 복합체.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 센서 장치가 시트 점유 인식 센서 및 온도 센서 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,센서-발열소자 복합체.
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- 제 5항에 있어서,상기 시트 점유 인식 센서는 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는,센서-발열소자 복합체.
- 제 8항에 있어서,상기 압력 센서는 소위 멤브레인 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는,센서-발열소자 복합체.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 센서 장치의 도체 스트립과 상기 발열 도체 장치의 도체 스트립(4)이 동일한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는,센서-발열소자 복합체.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 센서 장치의 도체 스트립과 상기 발열 도체 장치의 도체 스트립들(4)이 Cu 및 도전성 페이스트 중 하나 이상에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,센서-발열소자 복합체.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 플라스틱 박막은 PI(폴리이미드), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PEN(폴리에틸렌나프탈레이트) 중 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,센서-발열소자 복합체.
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- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 센서-발열소자 복합체를 포함하는 차량 시트.
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- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 센서-발열소자 복합체를 제조하기 위한 방법으로서,상기 도체 스트립의 구조물이 적어도 부분적으로 도전성 페이스트 인쇄 기법을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는,센서-발열소자 복합체의 제조 방법.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 센서-발열소자 복합체를 제조하기 위한 방법으로서,상기 도체 스트립의 구조물은 적어도 부분적으로,a) 상기 지지막 및 커버막 위에 상기 도체 스트립의 소재로 이루어진 코팅막이 제공되는 단계;b) 원하는 도체 모양에 상응하는 패턴 내에서 상기 도체 스트립의 소재로 이루어진 코팅막 위에 에칭 레지스트 코팅막이 제공되는 단계; 및c) 코팅되지 않은 영역에 위치한 상기 도체 스트립의 소재가 에칭되고, 상기 에칭 레지스트 코팅막이 제거되는 단계;를 포함하는 방법에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는,센서-발열소자 복합체의 제조 방법.
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