WO2005004297A1 - Verfahren zum platzsparenden anbringen elektrischer leitungen - Google Patents

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WO2005004297A1
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Jörg HUBER
Siegfried Schreiber
Jürgen Söllner
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Daimlerchrysler Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for space-saving attachment of electrical lines in or on a device.
  • cable harnesses which consist of a connecting part which is formed into a band and has a number of wire-shaped cables and of a number of branches.
  • the wiring harness is accommodated in spaces which are formed between the vehicle frame or the vehicle body and other body parts, and fastened at suitable locations with fastening means. Since more and more consumers in a motor vehicle have to be supplied with control signals and electrical power, the wiring effort increases. Therefore, if possible, the cable harnesses should be replaced or at least reduced.
  • the object of the present invention is therefore to simplify the installation of wiring with a reduced space requirement.
  • This object is achieved by a method of the type mentioned at the outset, in which a first part of a device electrically insulating layer is applied, one or more conductor tracks are applied in one or more layers on the insulating layer and the conductor track or conductor tracks are covered with a second insulating layer.
  • the successive conductor track and insulation layers form a layer stack.
  • the method according to the invention makes it possible to apply conductor tracks directly to body parts and to protect them both above and below by insulating layers.
  • the laborious laying of cables, especially in places that are difficult to access, is no longer necessary.
  • the method according to the invention saves costs, simplifies assembly and reduces possible sources of error.
  • the body parts themselves can be used as carriers of the layer stack. Because the layer stack, consisting of insulation layers and conductor tracks, is applied directly to the body parts and adapted to them, the electrical lines can be arranged in a particularly space-saving manner.
  • Door parts, seat cross members, cockpit cross members, trunk lid or trunk lid are particularly suitable as device parts.
  • the individual conductor tracks preferably run parallel to one another and isolated from one another.
  • the conductor tracks allow consumers to be supplied with electrical energy but also with signals. It is thus possible for signal and supply lines to run side by side in the same layer stack or in the same conductor track layer.
  • the conductor tracks are applied in several layers one after the other and spatially on top of each other, at same area coverage, a greater thickness and thus a larger cross-section of the electrical lines for the transmission of larger currents are made available.
  • the individual conductor tracks can have different widths and can therefore be configured for their respective intended use.
  • All process steps can be applied separately in succession or in one operation by automatically controlled application devices connected in series.
  • the method is particularly suitable for implementation by industrial robots.
  • interconnect layers and electrically insulating layers are applied alternately. This creates a larger number of electrical lines for a larger number of signals or supply currents with the same area coverage.
  • the layers can be applied in one operation.
  • a first shielding layer is applied to the side of the layer stack facing away from the device part. This is particularly advantageous for lines for radio, microphone, GPS or telephone to ensure proper operation. Electrically conductive layers are preferably provided as shielding layers, which shield the conductor tracks against electromagnetic fields.
  • an electrically conductive layer can be applied as the bottom layer, on which the first insulating layer is then arranged becomes. Such an electrically conductive layer also serves to shield against electromagnetic fields.
  • the electrically insulating carrier material can be the device part itself or a casing or coating of the device part.
  • the layers are preferably applied by dispensing, printing, spraying, suspension blasting, vapor deposition, in particular CVD vapor deposition, deposition, through porous materials or via rollers.
  • the layers to be applied are in the form of a powder, a thick-layer or thin-layer paste, a suspension, an emulsion, a solution or a vapor, these layers can be applied in the aforementioned manner.
  • suspension blasting in particular the conductor tracks, the finest droplets or particles of a liquid, a suspension or an easily evaporable solid can be thrown onto the carrier by spontaneous generation of steam or gas. If the layers are sprayed on, this can be done with a spray head or with nozzles.
  • Liquid film formers can be applied through porous substances if the application device comes into direct contact with the support or with the layer to be applied. It is also possible to apply liquid film formers using a rolling ball or a rolling roller. In particular, machine tools with a plurality of parallel porous pins or rolling balls or rolling rollers are conceivable for the automated application of the layers or conductor tracks.
  • the layers are preferably post-treated and / or activated and / or conditioned after their application. This can be caused in particular by burning, blowing hot air, irradiation with UV light, visible light or infrared light, high- Electricity transmission, vacuum extraction or X-ray radiation. These measures increase the stability of the layers.
  • the conductor tracks can be applied in an easily deformable preform (preform) and then activated and made conductive. The application and activation of the layers or each individual layer can be carried out at short intervals using tools which are coupled to one another.
  • the electrically conductive layers that is to say in particular the metallic conductor tracks and shielding layers, can advantageously be galvanically reinforced.
  • the galvanic amplification enables the transmission of larger currents.
  • the conductor tracks are applied individually, in particular via a delivery tube, or over a large area using masks.
  • these can be rigidly attached to the application device or an application head of the application device, or can be guided in a contactless manner or with a light pressure with a controlled adjustment of their length and direction depending on the distance detected from the surface of the carrier.
  • the application pipes can be arranged on application heads.
  • a plurality of application tubes can be provided for the simultaneous application of a plurality of parallel conductor tracks or only one application tube for the sequential application of the conductor tracks.
  • the application devices for applying the layers can be flat on the underside or can be adapted to the shape of the carrier or device part to be coated.
  • the tools or application heads for carrying out the method and for producing layer stacks or their use for this is seen as an independent invention.
  • the conductor tracks of a conductor track layer can be applied simultaneously and parallel to one another by a multiple application head or by a plurality of application heads arranged next to one another.
  • the application head (s) and the surface to which material is to be applied can be moved relative to one another. Either the or the application heads are stationary and the device part moves or vice versa.
  • the application head (s) perform a straight or curved longitudinal movement and are arranged at a low height above the surface to which material is to be applied or touch it, so that elongated conductor tracks are formed.
  • the conductor tracks can be applied particularly quickly and easily if they are arranged in foils which are glued or laminated onto the insulation layer.
  • the electrical conductor tracks are applied in a form that cannot be used immediately and are activated in a further working step shortly after their application, i.e. be converted into a firmly adhering electrically conductive form.
  • the device part can be kept at a predetermined temperature during the application of the layers.
  • the device part or the carrier can be heated, cooled or kept at room temperature.
  • different temperatures can be set for different layers. to be seen. This ensures optimal application of the individual layers.
  • the primer can be designed as a liquid or adhesion-generating material.
  • Surface regions, in particular regions in which the conductor tracks are to be arranged, can be defined via the primer, so that the powder only adheres to these specific surface regions.
  • At least two, in particular all, method steps for producing the layer stack are carried out in succession or synchronously.
  • the application in a short time interval or synchronously can be carried out by coupled tools.
  • the invention also relates to a layer stack which is attached to a device or a device part in a flat manner and adapted to its shape, the layer stack having a plurality of conductor tracks running parallel to one another in a conductor track layer and embedded between a first and second electrically insulating layer.
  • Devices in particular motor vehicles, can be wired in a particularly simple and space-saving manner via such a layer stack, which contains electrically conductive conductor tracks, since the layer stack follows the geometric shapes of the device parts. According to the invention, a current and signal line without cables is thus made possible.
  • the layer stack can alternately have a plurality of electrically insulating layers and interconnect layers. Beige- A small amount of conductor tracks can thus be run parallel to one another in a space-saving manner.
  • a first shielding layer can be provided on the side of the layer stack facing away from the device part or the device.
  • This first shielding layer can represent the uppermost layer of the layer stack or can be covered by an electrically insulating layer.
  • a second shielding layer can be applied to the device part as the first layer in order to likewise ensure shielding of the conductor tracks.
  • Lacquers, plastics, color mixtures, adhesives, adhesion promoters, inorganic or organometallic substances can be provided as preferred electrically insulating layers.
  • the electrically insulating layers and / or the shielding layers and / or the conductor track layers can be applied particularly quickly and easily if they are designed as foils.
  • the design as foils also ensures that they adapt particularly well to the contours of the device parts, that is to say the carrier on which the layer stack is applied.
  • the conductor tracks can consist of metal, in particular copper or silver, electrically conductive semi-metal or non-metal.
  • Figure 1 is a perspective view of a layer stack according to the invention, which is attached to an electrically conductive device part.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a layer stack with shielding
  • FIG. 3 shows a perspective view of a layer stack which is applied to an electrically insulating carrier
  • FIG. 4 shows a perspective view of a layer stack with a plurality of conductor track layers
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the method for producing a layer stack.
  • the layer stack 1 shown in FIG. 1 comprises a first insulating layer 2 and a second insulating layer 3, between which a conductor layer 4 is embedded.
  • the conductor track layer 4 has a plurality of conductor tracks 5, 6, 7, 8 running parallel to one another.
  • the conductor tracks 5-8 are electrically insulated from one another, the spaces 9, 10, 11 in the exemplary embodiment having air, but being able to have any electrically insulating material.
  • the conductor tracks 5 - 8 have different widths and are therefore designed for different current strengths or signals.
  • the layer stack 1 is applied and fastened directly to a device part 12, the device part 12 being an electrically conductive carrier.
  • the arrangement according to FIG. 1 can be produced in particular by first applying the first insulating layer 2 to the device part 12.
  • the interconnect layer 4 becomes coarse the conductor tracks 5 - 8 applied.
  • the conductor track layer 4 can be applied in one operation as one layer or in several operations in several layers. Then the conductor track layer 4 or the conductor tracks 5-8 is dried and activated. The second electrically insulating layer 3 is then sprayed on.
  • an electrically conductive shielding layer 15 is applied to the layer stack 1, which serves as an electromagnetic shielding for the conductor tracks 5-8.
  • an electrically insulating layer 16 is applied to the shielding layer 15.
  • the electrically conductive device part 12 serves as electromagnetic shielding of the conductor tracks 5-8 from below.
  • the layer stack 1 is applied to an electrically insulating device part 20.
  • a second electrically conductive shielding layer 21 is arranged between the layer stack 1 and the device part 20.
  • the first electrically conductive shielding layer 15, on which in turn the electrically insulating layer 16 is provided, is arranged on the layer stack 1.
  • FIG. 4 shows a layer stack 30 which is arranged on an electrically conductive device part 12.
  • the layer stack comprises three electrically insulating layers 31, 32, 33 alternating with conductor track layers 34, 35.
  • the first conductor track layer 34 comprises four mutually insulated conductor tracks 36-39 running parallel to one another and the conductor track layer 35 comprises four mutually insulated conductor tracks 40-43 running parallel to one another .
  • conductor tracks 40-43 run perpendicular to the conductor tracks 36-39. In principle, however, any arrangement of the conductor tracks 40-43 with respect to the conductor tracks 36-39 running in another conductor track layer 34 is possible.
  • the method for producing a layer stack on a device part is shown in a highly schematic manner in FIG. 5.
  • an electrically insulating layer is applied to the electrically conductive device part 12 by a first application head 50.
  • the electrically insulating layer is then dried by a drying device 51.
  • This is followed by the application of the conductor tracks 52 with a multi-application head 53, each of which has a dispensing tube 54 for the simultaneous application of the conductor tracks 52.
  • the conductor tracks 52 are dried and activated by a second drying unit 55.
  • a further insulating layer is then sprayed on by means of the application head 56.
  • the first application head 50, the drying device 51, the multiple application head 53, the second drying unit 55 and the application head 56 can be separate tools that can be coupled to one another or they can be part of a single application tool.
  • the first application head 50, the drying device 51, the multiple application head 53, the second drying unit 55 and the application head 56 move in operation in the direction of the arrow 57 along the stationary device part 12.
  • an insulating base layer (2) is applied to a metallic device part (12). Then the conductor track material is several parallel paths are plotted and activated. An electrically insulating protective layer (3) is then arranged on the conductor tracks (5-8).

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Abstract

Bei einem Verfahren zum platzsparenden Anordnen von Leiterbahnen (5 - 8) an Vorrichtungsteilen (12), insbesondere an Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen, wird eine isolierende Grundschicht (2) auf ein metallisches Vorrichtungsteil (12) aufgebracht. Anschliessend wird das Leiterbahnmaterial in mehreren parallelen Bahnen aufgetragen und aktiviert. Anschliessend wird eine elektrisch isolierende Schutzschicht (3) auf den Leiterbahnen (5 - 8) angeordnet.

Description

Verfahren zum platzsparenden Anbringen elektrischer Leitungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum platzsparenden Anbringen elektrischer Leitungen in oder an einer Vorrichtung.
Zum Anschluss von verschiedenen elektrischen und elektronischen Einrichtungen, die in einem Kraftfahrzeug montiert sind, ist es bekannt, Kabelbäume zu verwenden, die aus einem zu einem Band geformten, eine Anzahl von drahtförmigen Kabeln aufweisenden Verbindungsteil und aus einer Anzahl von Verzweigungen bestehen. Der Kabelbaum wird in Zwischenräumen untergebracht, die zwischen dem Fahrzeugrahmen oder dem Fahrzeuggrundkörper und anderen Karosserieteilen ausgebildet sind, und an geeigneten Stellen mit Befestigungsmitteln befestigt. Da in einem Kraftfahrzeug immer mehr Verbraucher mit Steuersignalen und elektrischer Leistung versorgt werden müssen, nimmt der Verkabelungsaufwand zu. Deshalb sollen nach Möglichkeit die Kabelbäume ersetzt oder zumindest verkleinert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, bei reduziertem Platzbedarf die Anbringung einer Verdrahtung zu vereinfachen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem auf einem Vorrichtungsteil eine erste elektrisch isolierende Schicht aufgebracht wird, auf der isolierenden Schicht eine oder mehrere Leiterbahnen in einer o- der mehreren Schichten aufgebracht werden und die Leiterbahn oder Leiterbahnen mit einer zweiten isolierenden Schicht abgedeckt werden. Die aufeinanderfolgenden Leiterbahn- und Isolationsschichten bilden einen Schichtenstapel .
Insbesondere bei Kraftfahrzeugen ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, Leiterbahnen direkt auf Karosserieteile aufzubringen und sowohl oben als auch unten durch Isolationsschichten zu schützen. Das umständliche Verlegen von Kabeln, insbesondere an schwer zugänglichen Stellen, wird ü- berflüssig. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Kosten eingespart, die Montage vereinfacht und mögliche Fehlerquellen verringert werden. Besonders vorteilhaft ist es, dass als Träger des Schichtenstapels die Karosserieteile selbst verwendet werden können. Dadurch, dass der Schichtenstapel, bestehend aus Isolationsschichten und Leiterbahnen, direkt auf den Karosserieteilen und an diese angepasst aufgebracht wird, können die elektrischen Leitungen besonders platzsparend angeordnet werden. Als Vorrichtungsteile kommen insbesondere Türinnenflächen, Sitzquerträger, Cockpitquerträger, Heckdeckel oder Heckklappe in Frage .
In dem Schichtenstapel verlaufen die einzelnen Leiterbahnen vorzugsweise parallel zueinander und voneinander isoliert. Durch die Leiterbahnen können Verbraucher mit elektrischer E- nergie aber auch mit Signalen versorgt werden. Somit ist es möglich, dass Signal- und Versorgungsleitungen nebeneinander in demselben Schichtenstapel bzw. in derselben Leiterbahnschicht verlaufen.
Wenn die Leiterbahnen in mehreren Schichten zeitlich nacheinander und räumlich aufeinander aufgebracht werden, kann bei gleicher Flächenbedeckung eine größere Dicke und damit ein größerer Querschnitt der elektrischen Leitungen für die Übertragung größerer Stromstärken zur Verfügung gestellt werden. Die einzelnen Leiterbahnen können unterschiedliche Breiten aufweisen, und damit für ihren jeweiligen Einsatzzweck konfiguriert werden.
Alle Verfahrensschritte können separat nacheinander oder in einem Arbeitsgang durch hintereinander geschaltete automatisch gesteuerte Aufbringvorrichtungen aufgebracht werden. Insbesondere eignet sich das Verfahren zur Durchführung durch Industrieroboter.
Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante werden mehrere Leiterbahnschichten und elektrisch isolierende Schichten im Wechsel aufgebracht. Dadurch entsteht bei gleicher Flächenbedeckung eine größere Anzahl elektrischer Leitungen für eine größere Anzahl von Signalen oder Versorgungs- strömen. Die Schichten können in einem Arbeitsgang aufgebracht werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn auf der dem Vorrichtungsteil abgewandten Seite des Schichtenstapels eine erste Abschirmschicht aufgebracht wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Leitungen für Radio, Mikrofon, GPS oder Telefon, um einen einwandfreien Betrieb sicherzustellen. Vorzugsweise sind als Abschirmschichten elektrisch leitfähige Schichten vorgesehen, die die Leiterbahnen gegen elektromagnetische Felder abschirmen.
Wenn als Trägermaterial ein elektrisch isolierendes Material, wie zum Beispiel Kunststoff, vorgesehen ist, kann als unterste Schicht eine elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht werden, auf der dann die erste isolierende Schicht angeordnet wird. Eine solche elektrisch leitfähige Schicht dient ebenfalls der Abschirmung gegenüber elektromagnetischen Feldern. Das elektrisch isolierende Trägermaterial kann das Vorrichtungsteil selbst oder eine Ummantelung oder Beschichtung des Vorrichtungsteils sein.
Vorzugsweise werden die Schichten durch Dispensen, Drucken, Sprühen, Suspensionsstrahlen, Aufdampfen, insbesondere CVD- Aufdampfen, Abscheidung, durch poröse Materialien hindurch o- der über Rollen aufgetragen. Insbesondere wenn die aufzubringenden Schichten als Pulver, als Dickschicht- oder Dünnschicht-Paste, als Suspension, Emulsion, Lösung, oder als Dampf vorliegen, können diese Schichten auf die vorgenannte Art und Weise aufgebracht werden. Beim Suspensionsstrahlen, insbesondere der Leiterbahnen, können feinste Tröpfchen bzw. Partikel einer Flüssigkeit, einer Suspension oder eines leicht verdampfbaren Feststoffes durch spontane Dampf- oder Gaserzeugung auf den Träger geschleudert werden. Werden die Schichten aufgesprüht, so kann dies mit einem Sprühkopf oder mit Düsen erfolgen. Dabei können Einloch- oder Mehrlochdüsen vorgesehen sein. Flüssige Schichtbildner können bei direktem Kontakt der Aufbringvorrichtung mit dem Träger bzw. mit der Schicht auf die aufgetragen werden soll, durch poröse Substanzen hindurch aufgetragen werden. Außerdem ist es möglich, flüssige Schichtbildner über eine rollende Kugel oder über eine rollende Walze aufzutragen. Insbesondere sind zum automatisierten Auftragen der Schichten oder Leiterbahnen Maschinenwerkzeuge mit mehreren parallelen porösen Stiften oder rollenden Kugeln oder rollenden Walzen denkbar.
Vorzugsweise werden die Schichten nach ihrer Auftragung nachbehandelt und/oder aktiviert und/oder konditioniert . Dies kann insbesondere durch Brennen, Heißluftanblasen, Bestrahlung mit UV-Licht, sichtbarem Licht oder Infrarotlicht, Hoch- Stromdurchleitung, Vakuumabsaugung oder Röntgenbestrahlung erfolgen. Durch diese Maßnahmen wird die Stabilität der Schichten erhöht. Insbesondere die Leiterbahnen können in einer leicht verformbaren Vorform (Preform) aufgebracht werden und anschließen aktiviert und leitfähig gemacht werden. Das Aufbringen und die Aktivierung der Schichten bzw. jeder einzelnen Schicht kann in kurzem zeitlichem Abstand durch miteinander gekoppelte Werkzeuge ausgeführt werden.
Vorteilhafterweise können die elektrisch leitfähigen Schichten, also insbesondere die metallischen Leiterbahnen und Abschirmschichten, galvanisch verstärkt werden. Durch die galvanische Verstärkung wird die Übertragung größerer Stromstärken ermöglicht.
Bei einer Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass die Leiterbahnen individuell, insbesondere über Ausbringungsröhre, oder großflächig unter Verwendung von Masken aufgebracht werden. Im Falle einzelner Ausbringungsrohre können diese starr an der Aufbringvorrichtung bzw. einem Ausbringungskopf der Aufbringvorrichtung befestigt sein oder mit einer gesteuerten Anpassung ihrer Länge und Richtung in Abhängigkeit vom jeweils erfassten Abstand zur Oberfläche des Trägers berührungslos oder mit leichtem Aufdrücken geführt werden. Die Ausbringungsrohre können an Ausbringungsköpfen angeordnet sein. Es können mehrere Ausbringungsrohre zum gleichzeitigen Aufbringen mehrerer paralleler Leiterbahnen oder nur ein Ausbringrohr zum sequentiellen Aufbringen der Leiterbahnen vorgesehen sein. Die Aufbringvorrichtungen zum Auftragen der Schichten können an der Unterseite eben ausgebildet oder der Form des zu beschichtenden Trägers bzw. Vorrichtungsteils an- gepasst sein. Die Werkzeuge bzw. Ausbringköpfe zur Durchführung des Verfahrens und zur Herstellung von Schichtenstapeln bzw. deren Verwendung dazu wird als eigenständige Erfindung gesehen.
Die Leiterbahnen einer Leiterbahnschicht können von einem Mehrfachausbringkopf oder von mehreren nebeneinander angeordneten Ausbringköpfen gleichzeitig und parallel zueinander aufgebracht werden. Dabei können der oder die Ausbringköpfe und die Oberfläche, auf die Material aufgebracht werden soll, relativ zueinander bewegt werden. Entweder sind der oder die Ausbringköpfe ortsfest und bewegt sich das Vorrichtungsteil oder umgekehrt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der oder die Ausbringköpfe eine gerade oder gebogene Längsbewegung ausführen und dabei in geringer Höhe über der Fläche, auf die Material aufgetragen werden soll, angeordnet sind o- der diese berühren, so dass lang gestreckte Leiterbahnen entstehen.
Die Leiterbahnen können besonders schnell und einfach aufgebracht werden, wenn sie in Folien angeordnet sind, die auf die Isolationsschicht aufgeklebt oder auflaminiert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die elektrischen Leiterbahnen in einer nicht sofort nutzbaren Form aufgebracht werden und kurz nach ihrer Aufbringung in einem weiteren Arbeitsschritt aktiviert werden, d.h. in eine fest haftende elektrisch leitfähige Form übergeführt werden.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens kann während des Aufbringens der Schichten das Vorrichtungsteil auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten werden. Insbesondere kann das Vorrichtungsteil bzw. der Träger erwärmt, abgekühlt oder auf Raumtemperatur gehalten werden. Insbesondere können für unterschiedliche Schichten unterschiedliche Temperaturen vorge- sehen sein. Dadurch wird ein optimales Aufbringen der einzelnen Schichten sichergestellt.
Insbesondere bei der Verwendung von Pulvern als Schichtbildner ist es vorteilhaft, vor dem Aufbringen der Schicht eine Grundierung aufzubringen. Die Grundierung kann als flüssiges oder haftungserzeugendes Material ausgebildet sein. Über die Grundierung können Oberflächenregionen, insbesondere Regionen, in denen die Leiterbahnen angeordnet werden sollen, definiert werden, damit das Pulver nur auf diesen bestimmten 0- berflächenregionen haftet.
Vorteilhafterweise werden zumindest zwei, insbesondere alle, Verfahrensschritte zur Herstellung des Schichtenstapels in zeitlichem Abstand nacheinander oder synchron ausgeführt. Das Aufbringen in kurzem zeitlichem Abstand oder synchron kann durch gekoppelte Werkzeuge durchgeführt werden.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Schichtenstapel, der an einer Vorrichtung oder einem Vorrichtungsteil flächig und an dessen Form angepasst angebracht ist, wobei der Schichtenstapel mehrere in einer Leiterbahnschicht parallel zueinander verlaufende Leiterbahnen aufweist, die zwischen einer ersten und zweiten elektrisch isolierenden Schicht eingebettet sind. Über einen solchen Schichtenstapel, der elektrisch leitende Leiterbahnen enthält, können Vorrichtungen, insbesondere Kraftfahrzeuge, besonders einfach und platzsparend verdrahtet werden, da der Schichtenstapel den geometrischen Formen der Vorrichtungsteile folgt . Erfindungsgemäß wird somit eine Strom- und Signalleitung ohne Kabel ermöglicht.
Der Schichtenstapel kann abwechselnd mehrere elektrisch isolierende Schichten und Leiterbahnschichten aufweisen. Bei ge- ringem Raumbedarf können somit eine Vielzahl von Leiterbahnen parallel zueinander geführt werden.
Um Störungen der Verbraucher, zu denen die Leiterbahnen führen, zu vermeiden, kann auf der dem Vorrichtungsteil bzw. der Vorrichtung abgewandten Seite des Schichtenstapels eine erste Abschirmschicht vorgesehen sein. Diese erste Abschirmschicht kann die oberste Schicht des Schichtenstapels darstellen oder von einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt sein.
Soll der Schichtenstapel auf einem elektrisch isolierenden Vorrichtungsteil angebracht werden, kann als erste Schicht eine zweite Abschirmschicht auf dem Vorrichtungsteil aufgebracht werden, um ebenfalls eine Abschirmung der Leiterbahnen sicherzustellen.
Als bevorzugte elektrisch isolierende Schichten können Lacke, Kunststoffe, Farbmischungen, Kleber, Haftvermittler, anorganische oder metallorganische Stoffe vorgesehen sein. Die e- lektrisch isolierenden Schichten und/oder die Abschirmschichten und/oder die Leiterbahnschichten können besonders schnell und einfach aufgebracht werden, wenn sie als Folien ausgebildet sind. Die Ausbildung als Folien stellt außerdem sicher, dass sie sich besonders gut den Konturen der Vorrichtungsteile, also dem Träger, auf dem der Schichtenstapel angebracht wird, anpassen.
Die Leiterbahnen können aus Metall, insbesondere Kupfer oder Silber, elektrisch leitfähigem Halb- oder Nichtmetall bestehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schichtenstapels, der auf einem elektrisch leitenden Vorrichtungsteil angebracht ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Schichtenstapels mit Abschirmung;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Schichtenstapels, der auf einem elektrisch isolierenden Träger aufgebracht ist;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Schichtenstapels mit mehreren Leiterbahnschichten;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Schichtenstapels.
Der in der Fig. 1 dargestellte Schichtenstapel 1 umfasst eine erste isolierende Schicht 2 und eine zweite isolierende Schicht 3, zwischen denen eine Leiterbahnschicht 4 eingebettet ist. Die Leiterbahnschicht 4 weist mehrere parallel zueinander verlaufende Leiterbahnen 5, 6, 7, 8 auf. Die Leiterbahnen 5 - 8 sind zueinander elektrisch isoliert, wobei die Zwischenräume 9 , 10, 11 im Ausführungsbeispiel Luft aufweisen, jedoch ein beliebiges elektrisch isolierendes Material aufweisen können. Die Leiterbahnen 5 - 8 sind unterschiedlich breit und damit für unterschiedliche Stromstärken bzw. Signale ausgelegt. Der Schichtenstapel 1 ist unmittelbar auf einem Vorrichtungsteil 12 aufgebracht und befestigt, wobei das Vorrichtungsteil 12 ein elektrisch leitender Träger ist. Die Anordnung gemäß Fig. 1 kann insbesondere hergestellt werden, indem zunächst die erste isolierende Schicht 2 auf dem Vorrichtungsteil 12 aufgebracht wird. Nach dem Trocknen der ersten isolierenden Schicht 2 wird die Leiterbahnschicht 4 mit den Leiterbahnen 5 - 8 aufgebracht . Die Leiterbahnschicht 4 kann in einem Arbeitsgang als eine Schicht oder in mehreren Arbeitsgängen in mehreren Schichten aufgebracht werden. Daraufhin wird die Leiterbahnschicht 4 bzw. die Leiterbahnen 5 - 8 getrocknet und aktiviert. Anschließend wird die zweite e- lektrisch isolierende Schicht 3 aufgesprüht.
Bei der Darstellung der Fig. 2 ist auf den Schichtenstapel 1 eine elektrisch leitfähige Abschirmschicht 15 aufgebracht, die als elektromagnetische Abschirmung für die Leiterbahnen 5 - 8 dient. Auf der Abschirmschicht 15 ist wiederum eine e- lektrisch isolierende Schicht 16 aufgebracht. Das elektrisch leitfähige Vorrichtungsteil 12 dient als elektromagnetische Abschirmung der Leiterbahnen 5 - 8 von unten.
In der Darstellung der Fig. 3 ist der Schichtenstapel 1 auf einem elektrisch isolierenden Vorrichtungsteil 20 aufgebracht. Um eine elektromagnetische Abschirmung sicherzustellen, ist zwischen dem Schichtenstapel 1 und dem Vorrichtungsteil 20 eine zweite elektrisch leitfähige Abschirmschicht 21 angeordnet. Um eine vollständige Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlen sicherzustellen, ist auf dem Schichtenstapel 1 die erste elektrisch leitfähige Abschirmschicht 15, auf der wiederum die elektrisch isolierende Schicht 16 vorgesehen ist, angeordnet.
Fig. 4 zeigt eine Schichtenstapel 30, der auf einem elektrisch leitfähigen Vorrichtungsteil 12 angeordnet ist. Der Schichtenstapel umfasst drei elektrisch isolierende Schichten 31, 32, 33 im Wechsel mit Leiterbahnschichten 34, 35. Die erste Leiterbahnschicht 34 umfasst vier voneinander isolierte parallel nebeneinander verlaufende Leiterbahnen 36 - 39 und die Leiterbahnschicht 35 umfasst vier voneinander isolierte parallel nebeneinander verlaufende Leiterbahnen 40 - 43. Die Leiterbahnen 40 - 43 verlaufen im Ausführungsbeispiel senkrecht zu den Leiterbahnen 36 - 39. Grundsätzlich ist jedoch eine beliebige Anordnung der Leiterbahnen 40 - 43 bezüglich der in einer anderen Leiterbahnschicht 34 verlaufenden Leiterbahnen 36 - 39 möglich.
Das Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels auf einem Vorrichtungsteil ist in der Fig. 5 stark schematisiert dargestellt. Zunächst wird auf das elektrisch leitfähige Vorrichtungsteil 12 eine elektrisch isolierende Schicht durch einen ersten Aufbringkopf 50 aufgebracht wird. Die elektrisch isolierende Schicht wird anschließend durch eine Trocknungseinrichtung 51 getrocknet. Daran schließt sich das Aufbringen der Leiterbahnen 52 mit einem Mehrf chausbringkopf 53 an, der jeweils ein Ausbringrohr 54 zum gleichzeitigen Aufbringen der Leiterbahnen 52 aufweist. Die Leiterbahnen 52 werden durch eine zweite Trocknungseinheit 55 getrocknet und aktiviert. Daraufhin wird mittels des Ausbringkopfs 56 eine weitere isolierende Schicht aufgesprüht. Der erste Ausbringkopf 50, die Trocknungseinrichtung 51, der Mehrfachausbringkopf 53, die zweite Trocknungseinheit 55 und der Aufbringkopf 56 können eigenständige Werkzeuge sein, die miteinander gekoppelt sein können oder sie können Bestandteil eines einzigen Aufbringwerkzeugs sein. Der erste Ausbringkopf 50, die Trocknungseinrichtung 51, der Mehrfachausbringkopf 53, die zweite Trocknungseinheit 55 und der Aufbringkopf 56 bewegen sich im Betrieb in Pfeilrichtung 57 entlang dem ortsfesten Vorrichtungsteil 12.
Bei einem Verfahren zum platzsparenden Anordnen von Leiterbahnen (5 - 8) an Vorrichtungsteilen (12) , insbesondere an Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen, wird eine isolierende Grundschicht (2) auf ein metallisches Vorrichtungsteil (12) aufgebracht. Anschließend wird das Leiterbahnmaterial in meh- reren parallelen Bahnen aufgetragen und aktiviert. Anschließend wird eine elektrisch isolierende Schutzschicht (3) auf den Leiterbahnen (5 - 8) angeordnet .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum platzsparenden Anbringen elektrischer Leitungen in oder an einer Vorrichtung d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass auf einem Vorrichtungsteil (12, 20). zur Herstellung eines Schichtenstapels eine erste elektrisch isolierende Schicht (2, 31) aufgebracht wird, auf der isolierenden Schicht (2, 31) eine oder mehrere Leiterbahnen (5 - 8, 36 - 39) in einer oder mehreren Leiterbahnschichten (4, 34) aufgebracht werden und die Leiterbahn oder Leiterbahnen (5 - 8, 36 - 39) mit einer zweiten isolierenden Schicht (3, 32) abgedeckt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere Leiterbahnschichten (34, 35) und elektrisch isolierende Schichten (31 - 33) im Wechsel zur Herstellung eines Schichtenstapels (1, 30) aufgebracht werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass auf den aus Leiterbahnschichten (4, 34, 35) und e- lektrisch isolierenden Schichten (2, 3, 31 - 33) bestehenden Schichtenstapel (1, 30) auf der dem Vorrichtungs- teil (12, 20) abgewandten Seite eine erste Abschirmschicht (15) aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vor dem Aufbringen der ersten elektrisch isolierenden Schicht (2, 31) eine zweite elektrisch leitende Abschirmschicht (21) auf das Vorrichtungsteil (20) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schichten (2, 3, 4, 15, 16, 21, 31 - 35) durch Dispensen, Drucken, Sprühen, Suspensionsstrahlen, Aufdampfen, Abscheidung, insbesondere chemical vapour depo- sition (CVD) Abscheidung, durch poröse Materialien hindurch oder durch Rollen aufgetragen werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schichten (2, 3, 4, 15, 16, 21, 31 - 35) nach ihrer Auftragung nachbehandelt und/oder aktiviert und/oder konditioniert werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrisch leitfähigen Schichten (4, 15, 21, 34, 35) galvanisch verstärkt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leiterbahnen (5 - 8, 36 - 43) individuell, insbesondere über Ausbringungsrohre (54) , oder großflächig unter Verwendung von Masken aufgebracht werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leiterbahnen (5 - 8, 36 - 39) einer Leiterbahnschicht (4, 34, 35) von einem Mehrfachausbringkopf (53) oder von mehreren nebeneinander angeordneten Ausbringköpfen gleichzeitig und parallel zueinander aufgebracht werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vor dem Aufbringen einer Schicht eine Grundierung aufgebracht wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest zwei, insbesondere alle, Verfahrensschritte zur Herstellung des Schichtenstapels in zeitlichem Abstand nacheinander oder synchron ausgeführt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leiterbahnen (5 - 8, 36 - 43) in Folien angeordnet sind, die aufgeklebt oder auflaminiert werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass während des Aufbringens der Schichten das Vorrichtungsteil (12, 20) auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird.
14. Schichtenstapel (1, 30), der an einer Vorrichtung oder einem Vorrichtungsteil (12, 20) flächig und an dessen Form angepasst angebracht ist, wobei der Schichtenstapel (1, 30) mehrere in einer Leiterbahnschicht (4, 34, 35) parallel zueinander verlaufende Leiterbahnen (5 - 8, 36 - 43) aufweist, die zwischen einer ersten und zweiten e- lektrisch isolierenden Schicht (2, 3, 31 - 33) eingebettet sind.
15. Schichtenstapel nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass abwechselnd mehrere elektrisch isolierende Schichten (31 - 33) und Leiterbahnschichten (34, 35) gestapelt sind.
16. Schichtenstapel nach einem der Ansprüche 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass auf der der Vorrichtung bzw. dem Vorrichtungsteil (12, 20) abgewandten Seite des Schichtenstapels (1, 30) eine erste Abschirmschicht (15) vorgesehen ist.
17. Schichtenstapel nach einem der Ansprüche 14 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als unterste Schicht eine zweite Abschirmschicht (21) vorgesehen ist.
18. Schichtenstapel nach einem der Ansprüche 14 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrisch isolierenden Schichten (2, 3, 16, 31 - 33) als Lack, Kunststoff, Farbmischung, Kleber, Haftvermittler, anorganischer oder metallorganischer Stoff ausgebildet sind.
19. Schichtenstapel nach einem der Ansprüche 14 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrisch isolierenden Schichten (2, 3, 16, 31 - 33) und/oder Abschirmschichten (15, 21) und/oder die Leiterbahnschichten (4, 34, 35) als Folien ausgebildet sind.
20. Schichtenstapel nach einem der Ansprüche 14 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leiterbahnen (5 - 8, 36 - 43) aus Metall, insbesondere Kupfer oder Silber, elektrisch leitfähigem Halboder Nichtmetall bestehen.
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