WO2008061385A2 - Leitertextil - Google Patents

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WO2008061385A2
WO2008061385A2 PCT/CH2007/000577 CH2007000577W WO2008061385A2 WO 2008061385 A2 WO2008061385 A2 WO 2008061385A2 CH 2007000577 W CH2007000577 W CH 2007000577W WO 2008061385 A2 WO2008061385 A2 WO 2008061385A2
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Gerhard Staufert
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Definitions

  • the invention relates to textiles with the functionality of printed circuit boards.
  • Object of the present invention is to provide textiles available, which - in the sense of printed circuit boards - firstly electrically conductive connection points and secondly include electrical conductors, the electrical conductors produce meaningful connections between the connection points.
  • laminate textiles Corresponding structures according to the invention are referred to below as "ladder textiles”.
  • a conductor textile according to the invention can be used in the sense of a single-layer printed circuit board, i. with non-intersecting ladders, be constructed.
  • a ladder textile according to the invention can also be used in the sense of a multilayer printed circuit board, i. be with intersecting, mutually electrically insulated ladders, be constructed.
  • a ladder textile of the invention is constructed to be SMT-capable, at least locally solderable and even better as a whole is that means that electronic components with the standard method of "Surface Mount Technology (SMT)" applied to an inventive conductor textile, electrically contacted and mechanically fixed.
  • SMT Surface Mount Technology
  • a textile material - such as fabric, knitted fabric, knitted fabric, embroidered fabrics, tile, felt-like goods and the like - is characterized by the fact that it is limp in all directions, that it is "crumpled” and smoothed again, that it folds many times and It can be twisted that it can be applied wrinkle-free on three-dimensionally curved surfaces to a certain extent and that it feels soft and pleasant.
  • the textile properties of the loose fabric are slightly limited.
  • ladder textile according to the invention may include metallic components such as flexible wires, metallic strands or foil-like metals, and it may be stiff locally, that is, for example, in the area of the connection places or a group of connection places. It is essential that a ladder textile according to the invention as a whole retains textile character.
  • electrically conductive thread used in the following includes elongate, pliable, electrically conductive elements, such as insulated or non-insulated thin flexible wires, insulated wires made of numerous wires - including textile filaments or spun threads - insulated or non-insulated strands and textile threads which are at least partially made with electrically conductive textile filaments (eg carbon fibers).
  • electrically conductive threads also includes all mentioned elements which are used as yarns.
  • the possibly used in the electrically conductive threads wires are usually made of metals such as copper or aluminum, these base metals with other metals such as Tin, nickel, nickel / gold, gold, silver, etc. may be coated.
  • a possible -Isolation of, consisting of wires or strands, electrically conductive threads usually consists for example of suitable paints, ie, for example, from dissolved and then cured polyurethane, polyester imide, polyamide imide, polyimide and the like materials.
  • suitable paints ie, for example, from dissolved and then cured polyurethane, polyester imide, polyamide imide, polyimide and the like materials.
  • the insulation can also consist of extrudable plastics, such as PPS, PA46, PEEK, etc. exist.
  • the inventive task is due to the fact that electronic circuits are integrated into textiles such as garments or worn on the body in a rapidly increasing extent.
  • a textile solution with a body-friendly surface is preferable to the so-called flexible printed circuit boards customary today for such purposes.
  • an inventive ladder textile may be advantageous.
  • Another advantage of a novel Portertextiis is in some cases the high air permeability of certain suitable textiles, which can be very advantageous, for example, to avoid heat accumulation.
  • Woven textile structures with electrical conductors are known in which the electrical conductors are incorporated in the sense of warp and / or weft threads.
  • the present invention has the object of eliminating the stated disadvantages of the known woven structures.
  • the smallest possible stitch length is to be taken into account. This is, depending on the type of machine, for example, between 0.5 mm and 2 mm. This means that, for example, a connection point can not be made shorter than this minimum stitch length.
  • the minimum width of a certain structure, for example, a connection point in extreme cases, of course, the thickness of the inserted electrically conductive thread. Larger widths are produced, for example, by a zigzag-like application, wherein the minimum distance from corresponding peaks of the Zig-zag pattern, for example, about 0.1 to 0.5 mm, but can also be significantly larger.
  • the entire length and width of such a layout on a ladder text according to the invention can be very large. It is limited in principle only by the width and length of the available, suitable embroidery floors, as well as the dimensions and design of the embroidery machines. As embroidery floors with a width of several meters are available as rolls with a length of, for example, 100 meters, ladder textiles of this size would also be conceivable if the embroidery machines were converted accordingly (embroidery bar with roll system). Today's embroidery machines make it possible to embroider ladder textiles according to the invention with, for example, the dimensions 15 mx 1.5 m to a maximum of 2 m.
  • inventive ladder textiles with very small dimensions of, for example, a few millimeters in length and width are possible.
  • ladder textiles according to the invention can also be produced in a very economical manner, which overall results in a narrow, ie. for example, a few millimeters wide, and very elongated, i. many meters long, have shape.
  • the electrically effective cross section of the conductive filaments can be from very small values, such as 0.0001 mm 2 , to conductor tracks with a total cross section of the order of, for example, one or more mm 2 .
  • large conductor cross sections of a specific conductor track are advantageously realized in such a way that, for example, a certain number of electrically conductive threads are guided in parallel. So it is possible, for example, by means of 5 parallel guided, highly flexible copper strands, each consisting of, for example, 20 wires with a diameter of 0.08 mm, to realize a conductor cross-section of 0.5 mm 2 .
  • such copper strands which are used in the context of the present invention as electrically conductive threads, do not consist of a plurality of individually insulated enameled wires, but if bare, possibly with an additional metal such as tin, nickel, nickel / gold, Gold or silver coated, copper wires are used and an insulating sheath surrounding the entire strand of, for example, 10 to 200 microns wall thickness is present.
  • Such a common shell can be produced for example by extrusion.
  • Such copper strands are marked in color, for example by the entire shell having a certain hue or by, for example, a single or several of the copper wires being coated in a transparent common shell with a colored lacquer.
  • Such colored marking of the electrically conductive threads used can, in particular in the case of elongated or large-area conductor textiles according to the invention, make the "readability" of a specific layout considerably easier.
  • non-insulated electrically conductive threads are used to produce a conductor text according to the invention, different ones may be used
  • Ladder - without additional measures - do not cross, which means that in one simple case ladder textiles according to the invention in the sense of single layer Printed circuit boards is limited.
  • a further disadvantage of non-insulated electrically conductive threads is that short circuits can occur when folding or twisting such a conductor text according to the invention.
  • the advantage lies in the simplicity of the structures.
  • the insulating plastic used is preferably very thin, i. for example, only 1 to 50 ⁇ va. thick, applied, wherein the plastic but the electrically conductive threads preferably completely covered. This is feasible, for example, by spraying a corresponding plastic in a sufficiently thin solution like a mist.
  • the insulating plastic used is permanently elastic, so for example, a silicone-based plastic.
  • the insulating plastic used preferably adheres only to metal and not on the textile fabric of the embroidery floor, whereby a gluing of the individual threads of the embroidery floor is largely avoided. Relatively easy to meet this requirement, for example, with a very bad wetting embroidery floor of, for example, PTFE or FEP or similar filaments.
  • a very bad wetting embroidery floor of, for example, PTFE or FEP or similar filaments for example, PTFE or FEP or similar filaments.
  • an "impregnation" for the purpose of electrical insulation of the electrically conductive threads can also be carried out before setting the electronic components.
  • the entire conductor textile according to the invention, including the connection sites is impregnated in an electrically insulating manner.
  • the conductor textile thus impregnated according to the invention is treated as if, as discussed further below, electrically conductive threads insulated from the outset are used.
  • a "impregnation" for the purpose of electrical insulation of the electrically conductive threads prior to setting the electronic components can - as a first possibility - also be exploited by means, initially not insulated electrically conductive threads, a ladder textile in the sense of a multilayer printed circuit board, i. to produce with intersecting, mutually insulated, electrically conductive threads.
  • a first, electrical lines and terminal places forming, layer of electrically conductive threads is first applied to a first embroidery floor. Thereafter, the entire embroidery floor is covered with this first layer of electrically conductive threads by means of a second embroidery base, so that in principle a double embroidery floor is formed.
  • the second embroidery floor is opened at the points of the connection places applied to the first embroidery floor, so that the connection places are freely accessible. This opening can be done for example by means of laser ablation or by means of a hot stamp.
  • a second, electrical lines and terminal places forming, layer of electrically conductive threads is applied, whereby a two-ply according to the invention ladder fabric is created.
  • this procedure can be continued for any number of electrically conductive and mutually isolated layers.
  • this type of multi-layer ladder textiles according to the invention is usually limited to, for example, the highest three to five layers.
  • a multilayer textile structure is realized with electrically active layers with applied electrically conductive threads and with electrically insulating layers without electrically conductive threads.
  • the projections On the uppermost layer, in addition to the connection points required directly for this layer, the projections, which are initially free, are applied to all connection points of the lower layers. Thereafter, all the electrically conductive layers, each separated by an insulating textile layer of each other, precisely stacked and fixed each other.
  • connection points of the lower layers with electrically conductive, non-insulated thread is so interlaced or sewn, so that these connection points and their embroidered, stitched or laid projections on the top layer, in the sense of a via, electrically interconnected are connected.
  • the described third possibility can also be modified so that insulated electrically conductive threads used and the insulating textile liners are omitted. For this purpose, the connection points are stripped on each electrically conductive layer.
  • the described third possibility - and the described modification - can also be modified so that a ladder textile according to the invention is produced, which is provided on both the upper and on the lower side with electronic components can be equipped.
  • a ladder textile according to the invention is produced, which is provided on both the upper and on the lower side with electronic components can be equipped.
  • only the later lowermost layer corresponding to the uppermost layer must be equipped with the corresponding projected connection points, applied reversed when the layers are combined, and then be stitched or stitched with electrically conductive, non-insulated thread.
  • insulated electrically conductive threads are used from the outset for a ladder textile according to the invention, in principle any number of different conductors may intersect, so that ladder textiles according to the invention can be produced in the sense of printed circuit boards with very many layers, without considerable additional effort.
  • the only disadvantage in this case is that the insulated, electrically conductive threads must be stripped in the area of the connection points.
  • a simple and common method is stripping by means of elevated temperature in which the insulation is locally heated to the extent that it melts. Insulated wires or strands whose insulation melts at temperatures around 100 ° C. up to 300 ° C. are available on the market.
  • the selection of the melting temperature of the insulation to be selected depends on the heat resistance of the embroidery floor.
  • the melting temperature of the materials is important in the first place, since the thermal load takes place locally only for a very short time (about 1 to 3 seconds) and not under load. With appropriate choice of material, it is therefore possible, for example, to use this type of stripping for an inventive, SMT-capable ladder textile.
  • an embroidery base and shuttle threads of PEEK or PTFE (melting temperatures T s about 340 0 C) are combined with electrically conductive strands, for example, an insulation of nylon46 or PA46 (T s about 300 0 C) or extrudable PPS ( T 5 about 280 0 C) or the like.
  • a second method is the removal of the insulation by means of laser ablation.
  • a third method is the removal of the insulation by means of ultrasound.
  • a fourth method is the mechanical removal of the insulation, for example by a local grinding or for example by sandblasting with, for example, small grain and, for example, massive pressure.
  • Such mechanical removal can be done very efficiently, for example by means of suitable shadow masks, which consist for example of high-strength steel.
  • a fifth method is the local chemical etching of the insulation, whereby, of course, care must be taken that the insulation is etched selectively with respect to the embroidery bottom, any shuttles and the electrically conductive material to be exposed.
  • the extrudable, self-extinguishing and therefore suitable insulator polyvinylidene fluoride (PVDF) is not resistant to "harmless" acetone while many other plastics such as PA6, PA66, PET, PETP, PP, PE, PES, POM and also as electrical conductors in question metals and carbon of acetone are not attacked or only very little.
  • a sixth method is the use of a photo-structurable insulation sheath, that is to say a sheath which can be influenced by electromagnetic radiation of a certain wavelength range and which no longer occurs in daylight by means of masks and, for example, UV light or by electromagnetic radiation, ie with a wavelength smaller than at most 300 nm, locally exposed and then locally, depending on the nature of the photoimageable material, at the exposed or unexposed areas with one, often as a developer designated, developed suitable means and then, if necessary with an additional solvent, washed out.
  • a photo-structurable insulation sheath that is to say a sheath which can be influenced by electromagnetic radiation of a certain wavelength range and which no longer occurs in daylight by means of masks and, for example, UV light or by electromagnetic radiation, ie with a wavelength smaller than at most 300 nm, locally exposed and then locally, depending on the nature of the photoimageable material, at the exposed or unexposed areas with one, often as a developer designated, developed suitable means and then,
  • the described, for example, zigzag applied terminal locations are obviously not electrically conductive in the spaces that arise between the electrically conductive threads. This may, but not necessarily, be disadvantageous for the subsequent electrical contacting of electronic components.
  • This disadvantage can be remedied, at least in part, by, for example, growing at least one additional metal layer, such as copper, copper / silver, copper / nickel / gold or another metal or metal-layer system, in a chemical or galvanic process .
  • additional metal layer such as copper, copper / silver, copper / nickel / gold or another metal or metal-layer system
  • connection points can also be done in other ways.
  • an electrically conductive planar element which has the shape and size of the desired connection location, are applied to the embroidery bottom and later electrically connected to the corresponding electrically conductive thread.
  • the electrically conductive sheet-like element can be, for example, an electrically conductive textile material, such as, for example, electrically conductive threads containing tissue, Knitted fabrics, knitwear, embroidered fabrics, tile, felt-like goods and the like - be. Additionally, the electrically conductive fabric may include hot melt adhesive threads.
  • the electrically conductive planar element may also be a metallic foil or a thin metallic plate.
  • this preferably includes at least one suitable hole and / or nose-like structure through which and / or around which the plate can later be electro-magnetized or sewn.
  • the electrically conductive planar element can be coated, for example, at least and preferably on one side, for example with a suitable plastic, a hot-melt adhesive layer or a layer of self-adhesive adhesive.
  • the application of the electrically conductive sheet-like element takes place for example by gluing, in the case of the presence of hot glue or hot melt adhesive threads by a hot application, so for example iron-on or application with a hot roll.
  • the electrically conductive sheet-like elements can also be made available in the form of transfer elements, for example as rolled goods or as tape-like or sheet-like goods, in which case they can preferably be applied, for example by adhesive bonding or by means of hot-melt bonding.
  • electrical contacting of such an electrically conductive sheet-like element is preferably carried out by at least embroidering or sewing on at least one of the electrically conductive threads along a line on the embroidery floor.
  • this must be stripped in the region of the electrically conductive planar element with one of the methods discussed above and then electrically connected, for example by means of electrically conductive bonding or by soldering to the electrically conductive sheet-like element.
  • the electrical contacting of such an electrically conductive sheet-like element can also be effected by applying the same to already applied to the embroidery floor electrically conductive threads, for example by means of electrically conductive adhesive or by soldering. Of course, isolated electrically conductive threads must be previously stripped for this purpose.
  • connection points can also have a purely line-like character.
  • the electrically conductive yarns may be applied such that they form a pattern of mutually parallel straight lines, for example running diagonally across the connection surfaces of the electronic components to be applied later ,
  • all textile materials such as, for example, woven fabrics, knitted fabrics, knitted fabrics, embroidered fabrics, tiles, felt-like goods and the like, can be used as embroidery floors for producing a conductor text according to the invention. It should be noted that they do not contract due to the process of application, ie are dimensionally stable, and have sufficient strength against Having stretching so that they can be stretched for any subsequent processes so that the embroidered, stitched or laid structures have the desired well-defined position.
  • grid-like or non-grid-like lines, cross-shaped or circular shapes and the like may be applied with differently colored yarns, so that the "readability" of the ladder text is greatly increased.
  • temperatures of about 220 0 C to 240 0 C for example, about 5 seconds on the embroidery floor and any shuttle threads or the like may act. Since this high temperature this requirement will only occur very locally largely filled with textile materials, ie from weavable for embroidery bases filaments from, for example, PA66 (softening temperature of 225 0 C), PETP (softening temperature of 230 0 C), PTFE ((softening temperature of 260 0 C), PPS (softening temperature> 200 ° C.), FEP (softening temperature 275 ° C.) or PEEK (softening temperature 300 ° C.) Also the known branded filaments Kevlar and Nomex, as well as many others fulfill this requirement.
  • a conductor textile according to the invention may be coated locally, as a rule between connection locations and / or around them, with a solder repellent, that is to say for example with a so-called solder mask. This can be done, as an example of several possibilities, by applying such a means by means of a corresponding shadow mask, for example by screen printing.
  • a ladder textile according to the invention may be made locally "rigid". This is the case, for example, when a larger electronic component with numerous connections is to be applied. In this case, a high flexibility of the inventive Portertextiis in the region of said block could possibly - albeit not likely - lead to the detachment of individual compounds.
  • local reinforcements can be produced, for example, by a metal or plastic flake or a strong textile, for example by means of embroidering, on the back of the conductor text according to the invention. Sewing or gluing is applied or by, for example, by means of screen printing a corresponding plastic compound or an adhesive bonding the textile material is printed. Of course, there are still methods to produce the said gains.
  • Electronic components are applied with the usual in the mounters of printed circuit boards methods, ie with electrically conductive bonding or soldering on an inventive ladder textile.
  • such conductors introduced into the embroidery floor extend at least locally, at defined locations, on the surface of the embroidery floor. It is also advantageous if such conductors introduced into the embroidery base are electrically insulated and stripped of insulation only at points which are defined on the surface.
  • a desired electrical connection between such introduced into the embroidery floor electrical conductors and later applied terminal places, or possibly later applied electrical conductors is then prepared by the introduced into the embroidery floor electrical conductors, for example, zigzag overstitched with a corresponding head, oversewn or deliberate and these two contact partners are at most additionally glued with electrically conductive adhesive or soldered with solder.
  • a ladder textile according to the invention can be constructed such that it directly contains passive electronic components such as resistors, capacitors and antennas.
  • a conductor for example in the form of a meander or a flat spiral or the like, so that it forms an antenna. It is also possible to apply to two electrically active layers separated by a thin, insulating, textile intermediate layer corresponding sheet-like structure, so that a capacity arises. Obviously, it is also possible by means of a relatively long metallic wire with a very small cross-sectional area very small defined resistances up to resistances in the order of 0.1 ⁇ -cm to apply a few ⁇ -cm. When using electrically conductive textile threads well-defined resistances of up to 10000 ⁇ -cm can be applied. For example, Degussa supplies a Nylonl2 with a precisely defined 1000 ⁇ -cm.
  • a ladder textile according to the invention is also possible, for example, by printing a resistance mass, for example by means of screen printing, in such a way that it has contact with two corresponding connection sites provided.
  • a ladder textile according to the invention be constructed so that it, in addition to or without integrated passive electronic components, directly active, ie for example electrical voltage or electric current generating or, for example, their electrical resistance changing components includes.
  • the said filiform or sheet-like or lattice-like elements may for example be piezoelectric or piezoresistive, for example they may behave like a strain gauge, they may, for example, vary their resistance with temperature, i. In principle, they can use all the physical effects common to sensors.
  • FIG. 1 shows, as an example of the infinite possibilities, a schematic principle sketch of the cutout of an embroidered ladder textile according to the invention with a few connection places and with ladders which connect them in a suitable manner, with embroidery bottom and shuttle threads not being sketched.
  • connection points IIa, IIb are produced by a zigzag-like embroidering of the electrically conductive thread used.
  • the dimension of the connection locations IIa is, for example, 0.4 ⁇ 3 mm, that of the connection locations IIb, for example, 0.7 ⁇ 1 mm. Of course, other dimensions can be produced. It should be noted that the layout does not fall below the minimum, for example, 0.5 to 2 mm, stitch length of the machine used.
  • connection locations IIa, IIb can also be designed so that the zigzag-like embroidered zone is replaced by a single, for example, straight diagonal running over this zone thread.
  • the electrical conductors 12 are guided in arbitrary directions so that they produce meaningful connections between the connection places IIa, IIb. In the example of FIG. 1, different conductors 12 intersect, which means that the individual conductors 12 are at least locally isolated from each other.
  • Connecting stations IIa, IIb which are connected to each other are advantageously produced, for example, in such a way that the zigzag pattern of the connection locations IIa, IIb and the electrical conductors 12 are made of a single continuous electrically conductive thread. 77
  • connections can also be made by over-embroidering certain locations with different electrically conductive threads.
  • the electrically conductive threads are, for example, strands of silver-plated copper wires with, for example, 4 individual wires of diameter 0.04 mm, which results in a total diameter of about 0.13 mm and an electrically conductive cross-sectional area of about 0.005 mm 2 .
  • other electrically conductive threads can be used.
  • the embroidery bottom, the shuttle threads and the insulation of the electrically conductive threads, not shown in FIG. 1, advantageously consist, for example, of SMT-compatible materials.
  • the embroidery bottom is woven, for example, from PTFE filaments with so-called linen weave and has, for example, a weight of 100 to 800 g / m 2 .
  • the shuttle thread is also made of PTFE or Kevlar or Nomex.
  • the insulation of the electrically conductive threads must withstand temperatures of up to 26O 0 C for a short time.
  • connection sites IIa, Ib then takes place, for example, by means of local entry of heat or local laser ablation.
  • a photo-structurable insulation cover is advantageous because it ensures compatibility with the standard processes of printed circuit board production.
  • a high temperature photostructurable insulating sleeve can be made with known photoresists such as the polyimide based negative photoresist SU-8.
  • the stripping of the connection sites IIa, IIb then takes place by means of UV exposure through a corresponding mask and subsequent washing out of the exposed (in the case of positive photoresist) or unexposed (in the case of negative photoresist) zones.
  • the developers used for polyimide-based photoresists do not attack PTFE, Kevlar or metals.
  • the method for using such a UV-sensitive photoresist as an insulator of the electrically conductive threads runs, for example, so that initially non-insulated electrically conductive threads are stiffened as electrical conductors 12 and terminal locations IIa, IIb. These are then isolated with the above-mentioned procedure of impregnation using the desired photoresist, so for example SU-8, wherein after applying the photoresist usually a first light curing, ie a so-called softbake, for a sufficient mechanical stability of the photoresist. Of course, this is done in the absence of UV light, for example in a so-called yellow space.
  • UV-sensitive photoresist as an insulator of the electrically conductive threads is, for example, such that first, in yellow space environment, the non-insulated electrically conductive threads are coated with the photoresist, so for example with SU-8, and the photoresist in a so-called soft beacon by means of elevated temperature is cured to the extent that it survives the subsequent process steps without being removed.
  • the threads thus treated, opaque packed are brought to the embroidery machine and there, under yellow light conditions, verstickt.
  • the creation of yellow light conditions is simple, the embroidery machine must either be in a darkened room or it must be built only a light-tight "box" around the machine.
  • the inventive, not yet finished, ladder textile, light-tightly packaged to an exposure system so for example to a PCB manufacturer, brought and exposed there, developed and completed.
  • the entire process described must expire after exposure, because of the photoresist, usually, for example, within a maximum of 72 to 100 hours, which is usually easy to organize.
  • the inventive ladder textile is preferably from above and from below, so through the embroidery bottom, by means of a to the wash out surfaces closed mask, selectively exposed. This ensures that the photoresist around the electrically conductive threads around is not washed out.
  • connection points are screen printed For example, printed with solder paste.
  • the electronic components are placed on the appropriate connection points, which can be done for example with the high-speed machines of the SMT processor, whereupon the whole, for example, goes through one of the usual brazing furnaces.

Abstract

Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist es, Textilien zur Verfügung zu stellen, welche - im Sinne von Leiterplatten - erstens elektrisch leitende Anschlussplätze IIa, I Ib und zweitens elektrische Leiter 12 beinhalten, wobei die elektrischen Leiter 12 sinnvolle Verbindungen zwischen den Anschlussplätzen I Ia, I Ib erzeugen, wobei die textilen Eigenschaften des Textils, erhalten bleiben, d.h. dass es in allen Richtungen biegeschlaff ist, dass es "zerknautschbar" und wieder glättbar ist, dass es vielfach faltbar und verwindbar ist, dass es sich in gewissem Masse faltenfrei auf dreidimensional gekrümmte Oberflächen aufbringen lässt und dass es weich ist und sich angenehm anfühlt. Ein erfindungsgemässes Leitertextil kann im Sinne einer einlagigen Leiterplatte, d.h. mit sich nicht kreuzenden Leitern 12, aufgebaut sein. Ein erfindungsgemässes Leitertextil kann aber auch im, Sinne einer mehrlagigen Leiterplatte, d.h. mit sich kreuzenden, gegeneinander elektrisch isolierten Leitern 12, aufgebaut sein.

Description

LEITERTEXTIL
Die Erfindung betrifft Textilien mit der Funktionalität von Leiterplatten.
Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist es, Textilien zur Verfügung zu stellen, welche - im Sinne von Leiterplatten - erstens elektrisch leitende Anschlussplätze und zweitens elektrische Leiter beinhalten, wobei die elektrischen Leiter sinnvolle Verbindungen zwischen den Anschlussplätzen erzeugen.
Entsprechende erfindungsgemässe Aufbauten werden im Folgenden als "Leitertextilien" bezeichnet.
Ein erfindungsgemässes Leitertextil kann im Sinne einer einlagigen Leiterplatte, d.h. mit sich nicht kreuzenden Leitern, aufgebaut sein.
Ein erfindungsgemässes Leitertextil kann aber auch im Sinne einer mehrlagigen Leiterplatte, d.h. mit sich kreuzenden, gegeneinander elektrisch isolierten Leitern, aufgebaut sein.
Vorzugsweise - aber nicht notwendigerweise - ist ein erfindungsgemässes Leitertextil so aufgebaut, dass es, zumindest lokal lötbar und noch besser als Ganzes SMT-fähig ist, d.h. dass elektronische Bausteine mit den Standardverfahren der "Surface Mount Technology (SMT)" auf ein erfindungsgemässes Leitertextil aufgebracht, elektrisch kontaktiert und mechanisch befestigt werden können.
Der Begriff "Textil" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung so definiert, dass ein erfindungsgemässes Leitertextil sich im Wesentlichen so verhält wie ein Gebilde aus textilem Stoff. Ein textiler Stoff - wie beispielsweise Gewebe, Gewirke, Strickware, bestickte Stoffe, Fliese, filzartige Ware und dergleichen - zeichnet sich dadurch aus, dass er in allen Richtungen biegeschlaff ist, dass er "zerknautschbar" und wieder glättbar ist, dass er vielfach faltbar und verwindbar ist, dass er sich in gewissem Masse faltenfrei auf dreidimensional gekrümmte Oberflächen aufbringen lässt und dass er sich weich und angenehm anfühlt. Nach dem Bestücken eines erfmdungsgemässen Leitertextils sind natürlich die textilen Eigenschaften des losen Stoffes leicht eingeschränkt. Natürlich darf ein erfindungsgemässes Leitertextil metallische Komponenten wie biegsame Drähte, metallische Litzen oder folienartige Metalle beinhalten und es darf lokal, also beispielsweise im Bereich der Anschlussplätze oder einer Gruppe von Anschlussplätzen, steif sein. Wesentlich ist, dass ein erfindungsgemässes Leitertextil als Ganzes textilen Charakter behält.
Der im Folgenden gebrauchte Begriff "elektrisch leitender Faden" beinhaltet langgestreckte, biegeschlaffe, elektrisch leitende Elemente, wie beispielsweise isolierte oder nicht isolierte dünne biegsame Drähte, aus zahlreichen Drähten hergestellte - allenfalls textile Filamente oder gesponnene Fäden beinhaltende - isolierte oder nicht isolierte Litzen sowie textile Fäden, welche zumindest teilweise mit elektrisch leitenden textilen Filamenten (z.B. mit Kohlefasern) hergestellt sind. Insbesondere beinhaltet der Begriff "elektrisch leitende Fäden" auch alle genannten Elemente die als Garne eingesetzt werden. Die in den elektrisch leitenden Fäden allenfalls verwendeten Drähte bestehen in der Regel aus Metallen wie Kupfer oder Aluminium, wobei diese Grundmetalle mit anderen Metallen wie beispielsweise Zinn, Nickel, Nickel/Gold, Gold, Silber usw. beschichtet sein können. Eine allfällige -Isolation von, aus Drähten bzw. Litzen bestehenden, elektrisch leitenden Fäden besteht in der Regel beispielsweise aus geeigneten Lacken, d.h. beispielsweise aus gelösten und dann ausgehärtetem Polyurethan, Polyesterimid, Polyamidimid, Polyimid und dergleichen Materialien. Die Isolation kann aber auch aus extrudierbaren Kunststoffen, wie beispielsweise PPS, PA46, PEEK usw., bestehen.
Die erfindungsgemässe Aufgabenstellung ist in der Tatsache begründet, dass in rasch zunehmendem Masse elektronische Schaltungen in Textilien wie beispielsweise Kleidungsstücke integriert oder am Körper getragen werden. Hierfür ist eine textile Lösung mit körperfreundlicher Oberfläche den heute für solche Zwecke üblichen sogenannten flexiblen Leiterplatten vorzuziehen.
Aber auch in rein technischen Anwendungen kann ein erfindungsgemässes Leitertextil von Vorteil sein. So ist es zum Beispiel möglich ein Leitertextil faltenfrei auf eine dreidimensional frei gekrümmte Fläche aufzubringen, sofern bestimmte Mindestbiegeradien nicht unterschritten werden. . Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemässen Leitertextiis ist in manchen Fällen die hohe Luftdurchlässigkeit bestimmter geeigneter Textilien, was zum Beispiel zur Vermeidung von Wärmestau sehr vorteilhaft sein kann.
Bekannt sind gewobene textile Aufbauten mit elektrischen Leitern, bei denen die elektrischen Leiter im Sinne von Kett- und/oder Schussfäden eingebracht sind.
Beispiele hierfür finden sich in den Patenten WO2005/083164, US2004/0259391, WO03/095729, DE2004050838, WO2004107831. - A -
Allen bekannten gewobenen Aufbauten ist der Nachteil gemeinsam, dass die elektrischen Leiter, webtechnisch bedingt, immer rechtwinklig rasterartig verlaufen und deshalb elektrische Verbindungen zwischen beliebigen Orten des Gewebes nur durch aufwändige zusätzlich selektiv und lokal hergestellte elektrische Verbindungen zwischen bestimmten elektrisch leitenden Kett- und Schussfäden sichergestellt werden können.
Allen bekannten gewobenen Aufbauten ist der weitere Nachteil gemeinsam, dass flächenartige, elektrische leitende Zonen im Sinne von Anschlussplätzen nicht vorhanden sind. Darüber hinaus ist festzustellen, dass solche Zonen im Sinne von Anschlussplätzen mit webtechnischen Mittel gar nicht oder bestenfalls nur mit grossem Aufwand hergestellt werden können.
Allen bekannten gewobenen Aufbauten ist der weitere Nachteil gemeinsam, dass sie nicht SMT-fähig sind.
Die vorliegende Erfindung stellt sich neben den weiter oben genannten Anforderungen die Aufgabe die genannten Nachteile der bekannten gewebten Aufbauten zu beseitigen.
Die Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe ist nicht offensichtlich, weil textile und elektronische Prinzipien mit einander vereinigt werden müssen und weil für eine SMT-Fähigkeit der gesamte textile Aufbau kurzzeitig Temperaturen von bis zu 2600C widerstehen muss. Ist die Lösung jedoch einmal erdacht, ist sie verblüffend einfach. Schlüssel zur Lösung ist, die elektrischen Leiter sowie die Anschlussplätze auf einen geeigneten textilen Stickboden zu sticken, zu nähen oder zu legen. Dies hört sich verblüffend an, ist aber logisch. Mit Stickmaschinen können sehr komplexe Muster auf höchst industrielle Art hergestellt werden. Dies erfolgt deshalb auf äusserst wirtschaftliche Art, weil auf entsprechenden Stickmaschinen viele dieser Muster räumlich und zeitlich parallel erzeugt werden.
Die so aufgebrachten - im Falle der vorliegenden Erfindung elektrisch leitenden - Fäden bzw. Garne können in völlig beliebigen Bahnen auf der Oberfläche des Stickbodens verlaufen. Dies bedeutet, dass sie auf. kürzest möglichem Weg eine Verbindung zwischen Anschlussplätzen herstellen können. Es bedeutet auch, dass flächenartige, elektrisch leitende Zonen erzeugt werden können, indem die elektrisch leitenden Fäden bzw. Garne zickzackartig und eng nebeneinander liegend aufgebracht werden.
Die möglichen elektrischen Layouts der mittels maschinellen Stickens, Nähens oder Legens erzeugbaren erfindungsgemässen Leitertextilen sind genauso unbegrenzt wie die Fülle der Layouts mehrlagiger konventioneller Leiterplatten.
Als leicht einschränkende Randbedingung der mittels maschinellen Stickens oder Nähens erzeugbaren elektrisch leitenden Strukturen ist die geringste mögliche Stichlänge zu beachten. Diese liegt, abhängig von der Art der Maschine, beispielsweise zwischen 0,5 mm und 2 mm. Dies bedeutet, dass beispielsweise ein Anschlussplatz nicht kürzer als diese minimale Stichlänge hergestellt werden kann. Die minimale Breite einer bestimmten Struktur, also beispielsweise eines Anschlussplatzes, ist im Extremfall natürlich die Dicke des eingesetzten elektrisch leitenden Fadens. Grossere Breiten werden beispielsweise durch ein zickzackartiges Aufbringen erzeugt, wobei der minimale Abstand von entsprechenden Spitzen des Zick-Zack-Musters beispielsweise ca. 0,1 bis 0,5 mm beträgt, aber auch deutlich grösser sein kann.
Die gesamte Länge und Breite eines derartigen Layouts auf einem erfindungsgemässen Leitertextiis kann sehr gross sein. Sie ist im Prinzip nur beschränkt von der Breite und Länge der verfügbaren, geeigneten Stickböden, sowie von den Dimensionen und der Bauweise der Stickmaschinen. Da Stickböden mit mehreren Metern Breite als Rollenware mit beispielsweise 100 Metern Länge zur Verfügung stehen, wären auch erfindungsgemässe Leitertextilien dieses Ausmasses denkbar, sofern die Stickmaschinen entsprechend umgebaut würden (Stickbalken mit Rollsystem). Die heute gängigen Stickmaschinen lassen es zu, erfindungsgemässe Leitertextilen mit beispielsweise den Abmessungen 15 m x 1,5 m bis maximal 2 m zu sticken.
Selbstverständlich sind auch erfindungsgemässe Leitertextilien mit sehr kleinen Abmessungen von beispielsweise wenigen Millimetern in Länge und Breite möglich.
Insbesondere kann man auf sehr wirtschaftliche Art auch erfindungsgemässe Leitertextilien herstellen welche gesamthaft eine schmale, d.h. beispielsweise wenige Millimeter breite, und sehr lang gestreckte, d.h. viele Meter lange, Form aufweisen.
Der elektrisch wirksame Querschnitt der leitenden Fäden kann, beginnend bei sehr kleinen Werten wie beispielsweise 0,0001 mm2 bis hin zu Leiterbahnen mit totalem Querschnitt in der Grössenordnung von beispielsweise einem oder mehr mm2, sein. Damit der volle textile Charakter des erfindungsgemässen Leitertextiis erhalten bleibt, werden grosse Leiterquerschnitte einer bestimmten Leiterbahn vorteilhaft so realisiert, dass beispielsweise eine bestimmte Anzahl von elektrisch leitenden Fäden parallel geführt wird. So ist es beispielsweise möglich mittels 5 parallel geführten, hoch flexiblen Kupferlitzen, die jede aus beispielsweise 20 Drähten mit Durchmesser 0,08 mm bestehen, einen Leiterquerschnitt von 0,5 mm2 zu realisieren.
Vorteilhaft kann sein, wenn derartige Kupferlitzen, die im Sinne der vorliegenden Erfindung als elektrisch leitende Fäden eingesetzt werden, nicht aus einer Mehrzahl von einzeln isolierten Lackdrähten bestehen, sondern wenn blanke, allenfalls mit einem zusätzlichen Metall wie beispielsweise Zinn, Nickel, Nickel/Gold, Gold oder Silber beschichtete, Kupferdrähte verwendet werden und eine die gesamte Litze umgebenden Isolationshülle von beispielsweise 10 bis 200 μm Wandstärke vorhanden ist. Eine solche gemeinsame Hülle kann beispielsweise durch Extrusion erzeugt werden.
Vorteilhaft kann weiter sein, wenn derartige Kupferlitzen farbig markiert sind, indem beispielsweise die gesamte genannte Hülle einen bestimmen Farbton aufweist oder indem bei einer transparenten gemeinsamen Hülle beispielsweise ein einzelner oder mehrere der Kupferdrähte mit einem farbigen Lack beschichtet sind. Eine solche farbige Markierung der verwendeten elektrisch leitenden Fäden kann, besonders bei lang gestreckten oder grossflächigen erfindungsgemässen Leitertextilien, die "Lesbarkeit" eines bestimmten Layouts wesentlich erleichtern.
Wenn nicht isolierte elektrisch leitende Fäden zur Erzeugung eines erfindungsgemässen Leitertextiis verwendet werden, dürfen sich unterschiedliche
Leiter - ohne zusätzliche Massnahmen - nicht kreuzen, was bedeutet, dass man in einem einfachen Falle auf erfindungsgemässe Leitertextilien im Sinne von einlagigen Leiterplatten beschränkt ist. Ein weiterer Nachteil nicht isolierter elektrisch leitender Fäden ist, dass beim Falten oder Verwinden eines derartigen erfindungsgemässen Leitertextiis Kurzschlüsse entstehen können. Der Vorteil liegt in der Einfachheit der Aufbauten.
Der angesprochene Nachteil allfälliger Kurzschlüsse beim Falten oder Verwinden eines derartigen erfindungsgemässen Leitertextiis mit nicht isolierten elektrisch leitenden Fäden, kann beispielsweise so behoben werden, indem das gesamte erfindungsgemässe Leitertextil mit einem isolierenden Kunststoff "imprägniert" wird, womit erreicht ist, dass die elektrisch leitenden Fäden elektrisch isoliert sind.
Damit die textilen Eigenschaften des erfindungsgemässen Leitertextiis nicht massgeblich gestört werden, wird der verwendete, isolierende Kunststoff vorzugsweise sehr dünn, d.h. beispielsweise nur 1 bis 50 μva. dick, aufgebracht, wobei der Kunststoff aber die elektrisch leitenden Fäden vorzugsweise rundum bedeckt. Dies ist beispielsweise machbar, indem ein entsprechender Kunststoff in genügend dünner Lösung nebelartig aufgesprüht wird.
Zusätzlich ist der verwendete, isolierende Kunststoff dauerelastisch, also beispielsweise ein Kunststoff auf Silikonbasis.
Zusätzlich haftet der verwendete, isolierende Kunststoff vorzugsweise nur auf Metall und nicht auf dem textilen Stoff des Stickbodens, womit ein Verkleben der einzelnen Fäden des Stickbodens weitestgehend vermieden ist. Relativ einfach erfüllbar ist diese Forderung beispielsweise mit einem sehr schlecht benetzenden Stickboden aus beispielsweise PTFE- oder FEP- oder ähnlichen Filamenten. Als isolierendes "Imprägnierungsmittel" kommen dann sehr viele der bekannten löslichen und als Isolation geeigneten Kunststoffe, wie unter vielen Anderen beispielsweise Polyurethan, Polyesterimid, Polyamidimid, Polyimid und dergleichen in Frage.
Am Einfachsten findet ein solches "Imprägnieren" nach dem elektrischen Kontaktieren der elektronischen Bauteile auf dem erfindungsgemässen Leitertextil statt, wobei der verwendete, isolierende Kunststoff in diesem Falle beispielsweise transparent ist.
Ein "Imprägnieren" zum Zwecke der elektrischen Isolation der elektrisch leitenden Fäden kann aber auch vor dem Setzen der elektronischen Bauteile durchgeführt werden. Zu diesem Zwecke wird beispielsweise das gesamte erfindungsgemässe Leitertextil, inklusive der Anschlussplätze, elektrisch isolierend imprägniert. Anschliessend wird das so imprägnierte erfindungsgemässe Leitertextil so behandelt wie wenn, wie weiter unten besprochen, von vorneherein isolierte, elektrisch leitende Fäden verwendet werden.
Ein "Imprägnieren" zum Zwecke der elektrischen Isolation der elektrisch leitenden Fäden vor dem Setzen der elektronischen Bauteile kann - als eine erste Möglichkeit - auch ausgenützt werden um mittels, zunächst nicht isolierten elektrisch leitenden Fäden, ein Leitertextil im Sinne einer mehrlagigen Leiterplatte, d.h. mit sich kreuzenden, gegeneinander isolierten, elektrisch leitenden Fäden zu erzeugen.
Der Vorgang des Stickens, Nähens oder Legens wird dann so geführt, dass ein elektrisch leitender Faden, der einen bereits aufgebrachten kreuzen soll, in einer abstehenden Schlaufe über den bereits vorhanden hinweg verläuft, womit, zumindest zunächst, ein Kurzschluss vermieden ist. Natürlich würden so, ohne weitere Massnahmen, beim blossen Berühren und umso mehr beim Falten oder Verwinden des erfindungsgemässen Leitertextiis, Kurzschlüsse auftreten. Wird aber der genannte Vorgang des "Imprägnierens" zum Zwecke der Isolation beispielsweise so durchgeführt, dass das erfindungsgemässe Leitertextil vom Aufbringen der Garne bis zum Imprägnieren in gespanntem Zustand verbleibt, sind Kurzschlüsse zuverlässig vermieden.
Es existiert eine zweite Möglichkeit ein erfindungsgemässes Leitertextil im Sinne einer mehrlagigen Leiterplatte mittels nicht isolierten elektrisch leitenden Fäden herzustellen.
Hierzu wird zunächst eine erste, elektrische Leitungen und Anschlussplätze formende, Lage von elektrisch leitenden Fäden auf einen ersten Stickboden aufgebracht. Danach wird der gesamte Stickboden mit dieser ersten Lage von elektrisch leitenden Fäden mittels eines zweiten Stickbodens abgedeckt, so dass im Prinzip ein doppelter Stickboden entsteht. An den Stellen der auf den ersten Stickboden aufgebrachten Anschlussplätze wird der zweite Stickboden geöffnet, so dass die Anschlussplätze frei zugänglich sind. Dieses Öffnen kann beispielsweise mittels Laserablation oder mittels eines heissen Stempels erfolgen. Auf den doppelten Stickboden, und durch diesen hindurch, wird dann eine zweite, elektrische Leitungen und Anschlussplätze formende, Lage von elektrisch leitenden Fäden aufgebracht, womit ein zweilagiges erfindungsgemässes Leitertextil entstanden ist.
Prinzipiell kann dieses Vorgehen für beliebig viele elektrisch leitende und gegeneinander isolierte Lagen fortgesetzt werden. Praktisch stösst man an die Grenze eines zu dick werdenden Gesamtaufbaus, so dass diese Art mehrlagiger erfindungsgemässer Leitertextilien in der Regel auf beispielsweise höchsten drei bis fünf Lagen beschränkt ist. Es existiert eine dritte Möglichkeit ein erfindungsgemässes Leitertextil im Sinne einer mehrlagigen Leiterplatte mittels nicht isolierten elektrisch leitenden Fäden herzustellen.
Hierzu wird ein mehrlagiger textiler Aufbau mit elektrisch aktiven Lagen mit aufgebrachten elektrisch leitenden Fäden und mit elektrisch isolierenden Lagen ohne elektrisch leitende Fäden realisiert. Im Einzelnen bedeutet dies, dass zunächst auf einen ersten Stickboden die Leiter der elektrisch leitenden Lage 1 sowie die Anschlussplätze für die Leiter der Lage 1 aufgebracht sind. Danach sind, unabhängig von der vorhergehenden Lage, analog die weiteren elektrisch leitenden Lagen gestickt, genäht oder gelegt. Auf der obersten Lage sind, zusätzlich zu den direkt für diese Lage notwendigen Anschlussplätzen die, zunächst frei stehenden, Projektionen aller Anschlussplätze der unteren Lagen aufgebracht. Danach sind alle elektrisch leitenden Lagen, jeweils durch eine isolierende textile Lage von einander getrennt, lagegenau aufeinander gestapelt und fixiert. Danach ist der gesamte Aufbau an den Stellen der Anschlussplätze der unteren Lagen, mit elektrisch leitendem, nicht isoliertem Faden so durchstickt oder durchnäht, so dass diese Anschlussplätze und deren gestickte, genähte oder gelegte Projektionen auf der obersten Lage, im Sinne einer Durchkontaktierung, elektrisch miteinander verbunden sind.
Die geschilderte dritte Möglichkeit kann auch so modifiziert sein, dass isolierte elektrisch leitende Fäden verwendet und die isolierenden textilen Zwischenlagen weggelassen sind. Hierfür sind auf jeder elektrisch leitenden Lage die Anschlussplätze abisoliert.
Die geschilderte dritte Möglichkeit - und deren beschriebene Modifikation - kann auch so modifiziert sein, dass ein erfindungsgemässes Leitertextil entsteht, das sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Seite mit elektronischen Bauteilen bestückbar ist. Hierzu muss lediglich die spätere unterste Lage entsprechend der obersten Lage mit den entsprechenden projizierten Anschlussplätzen bestückt, beim Vereinigen der Lagen umgedreht aufgebracht und anschliessend mit elektrisch leitendem, nicht isoliertem Faden durchstickt oder durchnäht sein.
Wenn von vorneherein isolierte elektrisch leitende Fäden für ein erfindungsgemässes Leitertextil verwendet werden, dürfen sich prinzipiell beliebig viele unterschiedliche Leiter kreuzen, so dass, ohne erheblichen Mehraufwand, erfindungsgemässe Leitertextilien im Sinne von Leiterplatten mit sehr vielen Lagen herstellbar sind. Einziger Nachteil ist in diesem Falle, dass die isolierten, elektrisch leitenden Fäden im Bereich der Anschlussplätze gezielt abisoliert sein müssen.
Dieses Abisolieren kann, wie die untenstehende keinesfalls vollständige Aufzählung in Beispielen zeigt, auf unterschiedliche Arten geschehen.
Eine einfache und gängige Methode ist das Abisolieren mittels erhöhter Temperatur bei dem die Isolation lokal soweit erhitzt wird, dass sie schmilzt. Isolierte Drähte bzw. Litzen deren Isolation bei Temperaturen um 1000C bis hin zu 3000C schmilzt stehen am Markt zur Verfügung. Die Auswahl der zu wählenden Schmelztemperatur der Isolation richtet sich nach der Hitzebeständigkeit des Stickbodens. Dabei ist in erster Linie die Schmelztemperatur der Materialien wichtig, da die thermische Belastung lokal nur sehr kurzzeitig (ca. 1 bis 3 Sekunden) und nicht unter Last stattfindet. Bei entsprechender Materialwahl ist es deshalb beispielsweise möglich diese Art des Abisolierens für ein erfindungsgemässes, SMT-fähiges Leitertextil zu verwenden. So kann beispielsweise ein Stickboden und Schiffchenfäden aus PEEK oder PTFE (Schmelztemperaturen Ts ca. 3400C) kombiniert werden mit elektrisch leitenden Litzen, die beispielsweise eine Isolation aus Nylon46 bzw. PA46 (Ts ca. 3000C) oder extrudierbarem PPS (T5 ca. 2800C) oder dergleichen haben. Eine zweite Methode ist der Abtrag der Isolation mittels Laserablation.
Eine dritte Methode ist der Abtrag der Isolation mittels Ultraschall.
Eine vierte Methode ist das mechanische Abtragen der Isolation beispielsweise durch ein lokales Abschleifen oder beispielsweise durch ein Sandstrahlen mit beispielsweise kleinem Korn und beispielsweise massigem Druck. Ein solches mechanisches Abtragen kann beispielsweise mittels geeigneter Lochmasken, welche beispielsweise aus hochfestem Stahlblech bestehen, sehr rationell geschehen.
Eine fünfte Methode ist das lokale chemische Ätzen der Isolation, wobei natürlich darauf geachtet werden muss, dass die Isolation selektiv gegenüber dem Stickboden, allfälligen Schiffchenfäden und dem freizulegenden elektrisch leitenden Material geätzt wird. Beispielsweise ist, das extrudierbare, selbstverlöschende und deshalb als Isolator gut geeignete Polyvinylidenfluorid (PVDF) nicht beständig gegen "harmloses" Aceton während sehr viele andere Kunststoffe wie beispielsweise PA6, PA66, PET, PETP, PP, PE, PES, POM und auch die als elektrische Leiter in Frage kommenden Metalle sowie Kohlenstoff von Aceton nicht oder nur sehr wenig angegriffen werden.
Eine sechste Methode ist die Verwendung einer fotostrukturierbaren Isolationshülle, d.h. aus einem, mit elektromagnetischer Strahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs beeinflussbaren Material bestehenden Hülle, welche mittels Masken und beispielsweise UV-Licht oder mittels elektromagnetischer Strahlung die im Tageslicht nicht mehr vorkommt, d.h. mit einer Wellenlänge kleiner als höchstens 300 nm, lokal belichtet und dann lokal, je nach Art des fotostrukturierbaren Materials, an den belichteten oder unbelichteten Stellen mit einem, oft als Entwickler bezeichneten, geeigneten Mittel entwickelt und dann, allenfalls mit einem zusätzlichen Lösungsmittel, ausgewaschen wird.
Die geschilderten, beispielsweise zickzackartig aufgebrachten, Anschlussplätze sind offensichtlich in den Zwischenräumen, welche zwischen den elektrisch leitenden Fäden entstehen, nicht elektrisch leitend. Dies kann, muss aber nicht, für die spätere elektrische Kontaktierung von elektronischen Bauteilen nachteilig sein.
Dieser Nachteil kann, zumindest teilweise, behoben werden, indem beispielsweise in einem chemischen oder galvanischen Prozess mindestens eine zusätzliche Metallschicht, wie beispielsweise Kupfer, Kupfer/Silber, Kupfer/Nickel/Gold oder ein andres Metall bzw. Metall-Schicht-System, aufgewachsen wird. Bei der Verwendung von isolierten elektrisch leitenden Fäden, welche im Bereich der Anschlussplätze abisoliert sind, kann dies sehr einfach geschehen, indem das erfindungsgemässe Leitertextil, allenfalls elektrisch kontaktiert, in das entsprechende Bad eingebracht wird. Das erwünschte Metallwachstum findet dann nur in den abisolierten Bereichen statt.
Die Herstellung von elektrisch nicht isolierten Anschlussplätzen kann aber auch auf andere Art geschehen. An den entsprechenden Orten auf dem Stickboden kann ein elektrisch leitendes flächiges Element, welches die Form und Grosse des gewünschten Anschlussplatzes aufweist, auf den Stickboden aufgebracht werden und später mit dem entsprechenden elektrisch leitenden Faden elektrisch verbunden werden.
Das elektrisch leitende flächige Element kann beispielsweise ein elektrisch leitender textiler Stoff - wie beispielsweise, elektrisch leitende Fäden beinhaltende, Gewebe, Gewirke, Strickware, bestickte Stoffe, Fliese, filzartige Ware und dergleichen - sein. Zusätzlich kann der elektrisch leitende Stoff Schmelzklebefäden beinhalten.
Das elektrisch leitende flächige Element kann aber auch eine metallische Folie oder eine dünne metallische Platte sein. Im Falle der Verwendung einer dünnen metallischen Platte beinhaltet diese vorzugsweise mindestens ein geeignetes Loch und/oder nasenartiges Gebilde durch welches hindurch und/oder um welches herum die Platte später elektrisch leitend angestickt oder angenäht werden kann.
Das elektrisch leitende flächige Element kann beispielsweise, mindestens und vorzugsweise einseitig, beispielsweise mit einem geeigneten Kunststoff, einer Heissleimschicht oder einer Schicht aus selbstklebendem Klebstoff beschichtet sein.
Das Aufbringen des elektrisch leitenden flächigen Elementes erfolgt beispielsweise durch Aufkleben, im Falle des Vorhandenseins von Heissleim oder Schmelzklebefäden durch ein heiss Auftragen, also beispielsweise Aufbügeln oder Aufbringen mit einer heissen Rolle.
Die elektrisch leitenden flächigen Elemente können auch in der Form von Transferelementen beispielsweise als Rollenware oder als bandartige oder flächige Meterware zur Verfügung gestellt werden, wobei sie in diesem Falle vorzugsweise, beispielsweise selbstklebend oder mittels Schmelzkleben aufbringbar sind.
Die elektrische Kontaktierung eines solchen elektrisch leitenden flächigen Elementes erfolgt vorzugsweise indem es mit mindestens einem der elektrisch leitenden Fäden entlang einer Linie auf den Stickboden mindestens aufgestickt oder aufgenäht wird. Im Falle von isolierten elektrisch leitenden Fäden muss dieser im Bereich des elektrisch leitenden flächigen Elementes mit einer der weiter oben besprochenen Methoden abisoliert und dann beispielsweise mittels elektrisch leitendem Kleben oder mittels Löten elektrisch mit dem elektrisch leitenden flächigen Element verbunden werden.
Die elektrische Kontaktierung eines solchen elektrisch leitenden flächigen Elementes kann aber auch erfolgen, indem dasselbe auf bereits auf den Stickboden aufgebrachte elektrisch leitende Fäden beispielsweise mittels elektrisch leitenden Klebstoffs oder mittels Löten aufgebracht wird. Natürlich müssen hierzu isolierte elektrisch leitende Fäden vorher abisoliert sein.
Die gestickten, genähten oder gelegten Anschlussplätze können aber auch rein linienartigen Charakter aufweisen. Beispielsweise können in den Zonen auf welchen schlussendlich die Anschlussflächen der elktroischen Bausteine zu liegen kommen, die elektrisch leitenden Garne so aufgebracht sein, dass sie ein Muster untereinander parallel verlaufender Geraden bilden, welche beispielsweise jeweils diagonal über die Anschlussflächen der, später aufzubringenden, elektronischen Bausteine verlaufen.
Prinzipiell können alle textilen Stoffe, wie beispielsweise Gewebe, Gewirke, Strickware, bestickte Stoffe, Fliese, filzartige Ware und dergleichen, als Stickböden zur Herstellung eines erfindungsgemässen Leitertextiis verwendet werden. Zu beachten ist, dass sie sich durch den Vorgang des Aufbringens nicht zusammenziehen, d.h. formstabil sind, und eine genügende Festigkeit gegen Verstrecken aufweisen, so dass sie für allfällige nachfolgende Prozesse so gespannt werden können, dass die gestickten, genähten oder gelegten Strukturen die gewünschte wohl definierte Lage aufweisen.
Neben den, als Garnen verwendeten elektrisch leitenden Fäden können selbstverständlich zusätzlich auch rein textile, nicht elektrisch leitende Garne auf ein erfindungsgemässes Leitertextil aufgebracht werden. Dies kann beispielsweise zu
Markierungszwecken sehr nützlich sein. Beispielsweise können rasterartige oder nicht rasterartige Linien, kreuzförmig oder kreisförmige Formen und dergleichen mit unterschiedlich farbigen Garnen aufgebracht sein, so dass die "Lesbarkeit" des Leitertextiis stark erhöht ist.
Für Lötbarkeit oder noch besser für SMT-Fähigkeit müssen Stickböden und allfällige Garne und Schiffchenfäden oder Ähnliches zum Einsatz kommen, welche für kurze Zeit hohe Temperaturen ertragen ohne zu deformieren.
Beispielsweise müssen für ein Löten von Hand, Temperaturen von ca. 2200C bis 2400C für beispielsweise ca. 5 Sekunden auf den Stickboden und allfällige Schiffchenfäden oder Ähnliches einwirken können. Da diese hohe Temperatur nur sehr lokal auftritt wird diese Forderung weitestgehend erfüllt von textilen Materialien, d.h. von für Stickböden verwebbaren Filamenten aus beispielsweise PA66 (Erweichungstemperatur 225 0C), PETP (Erweichungstemperatur 230 0C), PTFE ((Erweichungstemperatur 260 0C), PPS (Erweichungstemperatur >200 0C), FEP (Erweichungstemperatur 275 0C) oder PEEK (Erweichungstemperatur 300 0C). Auch die bekannten Markenfilamente Kevlar und Nomex, sowie viele andere erfüllen diese Forderung. Für eine SMT-Fähigkeit müssen Stickboden, allfällige Game und Schiffchenfäden oder Ähnliches die üblichen SMT-Lötprofile schadlos überstehen, was bedeutet, dass beispielsweise eine Temperatur von ca. 1800C während bis zu 2 Minuten, ein anschliessendes langsames Hochfahren der Temperatur auf beispielsweise 25O0C und ein Verharren bei dieser Temperatur für beispielsweise 10 Sekunden zulässig sein muss. Die Auswahl der verwendbaren Filamente ist eingeschränkt aber immer noch genügend gross. Die Forderungen werden beispielsweise erfüllt von PTFE (zulässige Langzeit-Temperatur 240 0C), FEP (zulässige Langzeit-Temperatur 200 0C) oder PEEK (zulässige Langzeit- Temperatur 250 0C). Auch die bekannten Markenfilamente Kevlar und Nomex, sowie andere erfüllen diese Forderung.
In manchen Fällen kann es erwünscht sein, dass ein erfindungsgemässes Leitertextil lokal, in der Regel zwischen Anschlussplätzen und/oder um diese herum, mit einem Lötzinn abweisenden Mittel, also beispielsweise mit einem sogenannten Lötstopplack beschichtet ist. Dies kann, als ein Beispiel von mehreren Möglichkeiten, erfolgen, indem ein derartiges Mittel mit Hilfe einer entsprechenden Lochmaske, beispielsweise mittels Siebdruck, aufgebracht wird.
In manchen Fällen kann es erwünscht sein, dass ein erfindungsgemässes Leitertextil lokal "starr" gemacht ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein grosserer elektronischer Baustein mit zahlreichen Anschlüssen aufgebracht werden soll. In diesem Falle könnte eine hohe Flexibilität des erfindungsgemässen Leitertextiis im Bereich des genannten Bausteins allenfalls - wenn auch nicht wahrscheinlich - zur Ablösung einzelner der Verbindungen führen.
Solche allenfalls erwünschten, lokalen Verstärkungen können beispielsweise erzeugt werden, indem auf der Rückseite des erfindungsgemässen Leitertextiis ein Metall- oder Kunststoffplättchen oder ein starkes Textil beispielsweise mittels Sticken, Nähen oder Kleben aufgebracht wird oder indem beispielsweise mittels Siebdruck eine entsprechende Kunststoffmasse oder ein das textile Material verklebender Klebstoff aufgedruckt wird. Natürlich existieren weiter Verfahren um die genannten Verstärkungen zu erzeugen.
Elektronische Bauteile werden mit den bei den Bestückern von Leiterplatten üblichen Methoden, also mit elektrisch leitendem Kleben oder mit Löten auf ein erfindungsgemässes Leitertextil aufgebracht.
Eine zusätzlich Möglichkeit des erfindungsgemässen Leitertextiis ist, dass nicht sämtliche Leiter und Anschlussplätze, sondern im Extremfall nur die Anschlussplätze gestickt, genäht oder gelegt sind. Dies ist dann möglich, wenn der verwendete Stickboden so gemacht ist, dass er von vorneherein elektrische Leiter beinhaltet.
Machbar ist dies, wie bereits weiter oben besprochen, beispielsweise bei einem gewebten Stickboden, wenn mindestens ein Kett- und/oder Schussfaden ein elektrischer Leiter ist. Machbar ist dies natürlich auch wenn beispielsweise in Gewirke, Strickware, Fliese, filzartige Ware und dergleichen mindestens ein elektrischer Leiter ein- oder aufgebracht ist.
Vorteilhaft ist, wenn derartige in den Stickboden eingebrachte Leiter mindestens lokal, an definierten Orten, an der Oberfläche des Stickbodens verlaufen. Vorteilhaft ist weiter, wenn derartige in den Stickboden eingebrachte Leiter elektrisch isoliert und nur an definiert an der Oberfläche verlaufenden Stellen abisoliert sind. Eine gewollte elektrische Verbindung zwischen derartigen in den Stickboden eingebrachten elektrischen Leitern und später aufgebrachten Anschlussplätzen, bzw. allenfalls später aufgebrachten elektrischen Leitern, ist dann hergestellt, indem die in den Stickboden eingebrachten elektrischen Leiter, beispielsweise zickzackartig mit einem entsprechende Leiter überstickt, übernäht oder überlegt und diese beiden Kontaktpartner allenfalls zusätzlich mit elektrisch leitendem Klebstoff verklebt bzw. mit Lötzinn verlötet sind.
Als weiter Möglichkeit kann ein erfindungsgemässes Leitertextil so aufgebaut sein, dass es direkt passive elektronische Komponenten wie beispielsweise Widerstände, Kapazitäten und Antennen beinhaltet.
Beispielsweise ist es möglich einen Leiter beispielsweise in Form eines Mäanders oder einer ebenen Spirale oder dergleichen aufzubringen, so dass er eine Antenne bildet. Es ist auch möglich auf zwei elektrisch aktiven Lagen getrennt durch eine dünne, isolierende, textile Zwischenlage korrespondierende flächenartige Gebilde aufzubringen, so dass eine Kapazität entsteht. Offensichtlich ist es auch möglich mittels eines relativ langen metallischen Drahtes mit sehr kleiner Querschnittsfläche sehr kleine definierte Widerstände bis hin zu Widerständen in der Grössenordnung von 0,1 Ω-cm bis einige Ω-cm aufzubringen. Bei Verwendung elektrisch leitender textiler Fäden sind auch wohl definierte Widerstände bis hin zu 10000 Ω-cm aufbringbar. So liefert beispielsweise Degussa ein Nylonl2 mit hochgenau definierten 1000 Ω-cm. Die Erzeugung von, in eine erfindungsgemässes Leitertextil integrierten, Widerständen ist beispielsweise aber auch möglich, indem beispielsweise mittels Siebdruck eine Widerstandsmasse so aufgedruckt wird, dass sie Kontakt mit zwei entsprechenden gebrachten Anschlussplätzen hat. AIs weitere Möglichkeit kann ein erfindungsgemässes Leitertextil so aufgebaut sein, dass es, zusätzlich zu oder ohne integrierten passiven elektronischen Komponenten, direkt aktive, d.h. beispielsweise elektrische Spannung oder elektrischen Strom erzeugende oder beispielsweise ihren elektrischen Widerstand verändernde, Komponenten beinhaltet.
Beispielsweise ist es möglich, beispielsweise fadenartige, beispielsweise aufgestickte Elemente oder flächige, beispielsweise angestickte oder aufgedruckte, Elemente so auf ein erfindungsgemässes Leitertextil aufzubringen, dass diese Elemente von den elektrischen Leitern direkt kontaktiert sind. Es ist aber auch möglich Zusatzstoffe, beispielsweise mittels Siebdruck, Aufsprühen Aufdampfen und dergleichen Methoden, so auf den Stickboden aufzubringen, dass begrenzt auf eine bestimmte Zone die Kett- und/oder Schussfäden des Stickbodens zumindest teilweise bedeckt von dem entsprechenden Zusatzstoff sind und die Zwischenräume zwischen diesen Fäden offen bleiben, so dass eine gitterartige, aktive Zone vorhanden ist. Die genannten fadenförmigen oder flächigen oder gitterartigen Elemente können beispielsweise piezoelektisch oder piezoresistiv sein, sie können sich beispielsweise wie ein Dehnmessstreifen verhalten, sie können beispielsweise ihren Widerstand mit der Temperatur verändern, d.h. sie können prinzipiell alle für Sensoren gebräuchlichen physikalischen Effekte nutzen.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemässes Leitertextil anhand einer beispielhaften Ausführungsform erläutert. 00577
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Figur 1 zeigt als ein Beispiel der unendlich vielen Möglichkeiten eine schematische Prinzip-Skizze des Ausschnittes aus einem erfindungsgemässen gestickten Leitertextil mit einigen Anschlussplätzen und mit Leitern welche dieselben auf geeignete Art verbinden, wobei Stickboden und Schiffchenfäden nicht skizziert sind.
Die Anschlussplätze IIa, IIb sind durch ein zickzackartiges Sticken des verwendeten elektrisch leitenden Fadens erzeugt. Die Dimension der Anschlussplätze IIa beträgt beispielsweise 0,4 x 3 mm, diejenige der Anschlussplätze IIb beispielsweise 0,7 x 1 mm. Natürlich sind auch andere Dimensionen herstellbar. Zu beachten ist, dass beim Layout die minimale, beispielsweise 0,5 bis 2 mm betragende, Stichlänge der verwendeten Maschine nicht unterschritten ist.
Alternativ können die Anschlussplätze IIa, IIb auch so gestaltet sein, dass die zickzackartig gestickte Zone durch einen einzigen, beispielsweise gerade diagonal über diese Zone verlaufenden Faden ersetzt ist.
Die elektrischen Leiter 12 sind in beliebigen Richtungen so geführt, dass sie sinnvolle Verbindungen zwischen den Anschlussplätzen IIa, IIb erzeugen. Im Beispiel der Figurl kreuzen sich unterschiedliche Leiter 12, was bedeutet, dass die einzelnen Leiter 12 -zumindest lokal gegeneinander - isoliert sind.
Miteinander verbundene Anschlussplätze IIa, IIb sind sticktechnisch vorteilhafterweise beispielsweise so erzeugt, dass das Zick-Zack-Muster der Anschlussplätze IIa, IIb und die elektrischen Leiter 12 aus einem einzigen durchgehenden elektrisch leitenden Faden gemacht sind. 77
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Wenn notwendig können aber Verbindungen auch erzeugt werden, indem bestimmte Stellen mehrfach mit unterschiedlichen elektrisch leitenden Fäden überstickt werden.
Die elektrisch leitenden Fäden sind beispielsweise Litzen aus versilberten Kupferdrähten mit beispielsweise 4 Einzeldrähten des Durchmessers 0,04 mm, was einen Gesamtdurchmesser von ca. 0,13 mm und eine elektrisch leitende Querschnittsfläche von ca. 0,005 mm2 ergibt. Selbstverständlich können auch andere elektrisch leitende Fäden verwendet werden.
Der in Figur 1 nicht dargestellte Stickboden, die Schiffchenfäden sowie die Isolation der elektrisch leitenden Fäden bestehen vorteilhaft beispielsweise aus SMT-fähigen Materialien.
Als eine von vielen Möglichkeiten hierfür, ist der Stickboden beispielsweise aus PTFE Filamenten mit sogenannter Leinenbindung gewoben und weist beispielsweise ein Gewicht von 100 bis 800 g/m2 auf.
Der Schiffchenfaden besteht beispielsweise ebenfalls aus PTFE oder ist aus Kevlar oder Nomex.
Damit das erfindungsgemässe Leitertextil SMT-fähig ist, muss auch die Isolation der elektrisch leitenden Fäden Temperaturen von bis zu 26O0C kurzzeitig widerstehen.
Machbar ist dies beispielsweise mit einer Isolation aus extrudierbarem PPS oder PEEK oder mit Lackdrähten mit Hülllack aus Polyesterimid oder Polyamidimid oder 77
- 24 - aus Polyimid. Das Abisolieren der Anschlussplätze IIa, I Ib erfolgt dann beispielsweise mittels lokalem Eintrag von Hitze oder lokaler Laserablation.
Vorteilhaft ist beispielsweise eine fotostrukturierbare Isolationshülle, weil damit Kompatibilität zu den Standardprozessen der Leiterplattenherstellung gewährleistet ist. Eine hochtemperaturfeste fotostrukturierbare Isolationshülle kann beispielsweise mit bekannten Fotolacken, wie beispielsweise dem Negativ-Fotolack SU-8, auf Polyimidbasis hergestellt werden. Das Abisolieren der Anschlussplätze IIa, IIb erfolgt dann mittels UV-Belichtung durch eine entsprechende Maske und anschliessendem Auswaschen der belichteten (bei positivem Fotolack) bzw. nicht belichteten (bei negativem Fotolack) Zonen. Die für Fotolacke auf Polyimidbasis verwendeten Entwickler greifen beispielsweise weder PTFE, noch Kevlar noch Metalle an.
Das Verfahren zur Verwendung eines solchen UV-empfindlichen Fotolackes als Isolator der elektrisch leitenden Fäden verläuft beispielsweise so, dass zunächst nicht isolierte elektrisch leitende Fäden als elektrische Leiter 12 und Anschlussplätze IIa, IIb verstickt werden. Diese werden dann mit dem weiter oben angesprochenen Vorgehen der Imprägnierung unter Verwendung des gewünschten Fotolackes, also beispielsweise von SU-8, isoliert, wobei nach dem Auftragen des Fotolackes in der Regel ein erstes leichtes Aushärten, d.h. ein sogenannter Softbake, für eine genügende mechanische Stabilität des Fotolackes sorgt. Selbstverständlich geschieht dies in Abwesendheit von UV-Licht beispielsweise in einem sogenannten Gelbraum. Danach wird entweder sofort belichtet und entwickelt oder das mit Fotolack imprägnierte erfindungsgemässe Leitertextil wird in einer nicht lichtdurchlässigen Hülle zwischengelagert und/oder transportiert und erst dann belichtet und entwickelt. Das gesamte geschilderte Vorgehen ist mit, bei den Leiterplatten-Herstellern vorhandenen Einrichtungen für grossflächige erfindungsgemässe Leitertextilien durchführbar. Ein alternatives Verfahren mit einem solchen UV-empfindlichen Fotolack als Isolator der elektrisch leitenden Fäden verläuft beispielsweise so, dass zunächst, in Gelbraum-Umgebung, die nicht isolierten elektrisch leitenden Fäden mit dem Fotolack, also beispielsweise mit SU-8, beschichtet werden und der Fotolack in einem sogenannten Softbake mittels erhöhter Temperatur soweit ausgehärtet wird, dass er die anschliessenden Prozessschritte übersteht ohne abgetragen zu werden. Danach werden die so behandelten Fäden, lichtundurchlässig verpackt, zu der Stickmaschine verbracht und dort, unter Gelblicht-Bedingungen, verstickt. Die Erzeugung von Gelblicht-Bedingungen ist einfach, die Stickmaschine muss entweder in einem abdunkelbaren Raum stehen oder es muss lediglich ein lichtdichter "Verschlag" um die Maschine herum gebaut werden. Danach wird das erfindungsgemässe, noch nicht fertige, Leitertextil, lichtdicht verpackt zu einer Belichtungsanlage, also beispielsweise zu einem Leiterplattenhersteller, gebracht und dort belichtet, entwickelt und fertig gestellt. Der gesamte geschilderte Ablauf muss nach dem Belichten, des Fotolackes wegen, in der Regel beispielsweise innerhalb von maximal 72 bis 100 Stunden ablaufen, was in der Regel leicht zu organisieren ist.
Bei der Verwendung eines negativen Fotolackes wie SU-8, bei welchem die belichteten Regionen bei der Entwicklung stehen bleiben und die nicht belichteten ausgewaschen werden, wird das erfindungsgemässe Leitertextil vorzugsweise von oben und von unten her, also durch den Stickboden hindurch, mittels einer an den auszuwaschen Flächen geschlossenen Maske, selektiv belichtet. Damit ist sichergestellt, dass der Fotolack rund um die elektrisch leitenden Fäden herum nicht ausgewaschen wird.
Es ist aber auch möglich ein fotostrukturierbares Material zu verwenden, welches nicht vom Tageslicht beeinflusst wird. Dies hat den Vorteil, dass die elektrisch leitenden Fäden von vorneherein, d.h. bereits bei deren Herstellung, mit einem solchen fotostrukturierbaren Material beschichtet werden können und so ein wesentlich vereinfachter Verfahrensablauf, ohne Gelbraum und zeitliche Begrenzungen, durchgeführt werden kann.
In den letzten Jahren sind, zur Ermöglichung sehr feiner mikroelektronischer Strukturen, zahlreiche Fotolacke entwickelt worden, welche mit Wellenlängen unterhalb von 300 nm belichtet werden. Natürlich sind auch die entsprechenden Belichtungsgeräte verfügbar. Eine einfache, breit verfügbare Möglichkeit, ist die Verwendung einer Quecksilberdampflampe, die über 80% ihres Lichtes bei ca. 250 nm Wellenlänge abgibt.
Bekannt sind auch fotostrukturierbare Materialen, wie beispielsweise PMMA, mit denen eine Isolationshülle der elektrisch leitenden Fäden erzeugt werden kann. PMMA kann dann mittels Röntgenstrahlung, aber auch mittels Strahlung bei ca. 250 nm belichtet und dann entwickelt werden. In den letzten Jahren wurde mit dem Fotostrukturieren von PMMA, vor allem im Bereich der sogenannten LIGA-Technik, sehr viel Erfahrung gesammelt. Da aber PMMA nur bis höchstens 100 0C thermisch stabil ist, bleibt die Verwendung dieser Methode, stark eingeschränkt. I
Gesamthaft ist mit dem beschriebenen Beispiel ein erfindungsgemässes Leitertextil gezeigt, das vollständig kompatibel mit den Standardprozessen der Leiterplattenherstellung und -Verarbeitung ist.
Zur Bestückung des beschriebenen erfindungsgemässen Leitertextiis mit elektronischen Bauteilen aller Art, wird dasselbe beispielsweise mit Spannkräften, welche der Spannung des Stickbodens während des Stickens entsprechen, auf einen Rahmen aufgespannt. Anschliessend werden die Anschlussplätze mittels Siebdruck beispielsweise mit Lotpaste bedruckt. Anschliessend werden die elektronischen Bausteine auf die entsprechenden Anschlussplätze gesetzt, was beispielsweise mit den Hochgeschwindigkeitsmaschinen der SMT Verarbeiter geschehen kann, worauf das Ganze beispielsweise einen der üblichen Lötöfen durchläuft.
Das besprochene Beispiel zeigt keinesfalls die volle Breite der Möglichkeiten der vorliegenden Erfindung auf. Auch wenn sie durchaus wie besprochen realisierbar sind, dienen sie lediglich der Verdeutlichung der allgemeinen Ausführungen.

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Mindestens einlagiges, Anschlussplätze (IIa, IIb) und Leiter (12) aufweisendes, leiterplattenartiges Gebilde, dadurch gekennzeichnet, dass es als Leitertextil aufgebaut ist, welches im Wesentlichen aus, auf mindestens einen textilen Stickboden aufgestickten, aufgenähten oder gelegten elektrisch leitenden Fäden (Stickgarnen) oder Drähten oder Litzen besteht.
2. Leitertextil nach Anspruch 1, mit elektrisch leitenden Fäden (Stickgarne) oder Drähten oder Litzen welche elektrisch isoliert und, allenfalls aber nicht notwendigerweise, sich gegenseitig kreuzend geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Litzen aus einer Summe von nicht isolierten Drähten bestehen, deren gemeinsamer Umfang mit einer gemeinsamen, beispielsweise extrudierten Hülle isoliert ist, deren Wandstärke kleiner als 0,1mm, besser kleiner als 0,05 mm ist und so lokal beispielsweise mittels Hitze abisolierbar ist.
3. Leitertextil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle aus einem Material ist, das mittels Erzeugung einer Temperatur zwischen 2600C und 3300C lokal entfernbar ist.
4. Leitertextil nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Litzen dadurch Farbmarkierungen aufweisen, indem einer der Drähte ein Lackdraht mit farbigem Lack ist .
5. Leitertextil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (12) beim Vorgang des Stickens, Nähens oder Legens noch nicht elektrisch isoliert sind, sondern nachträglich beispielsweise durch Aufsprühen eines Isolators elektrisch isoliert sind.
6. Leitertextil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (12) beim Vorgang des Stickens, Nähens oder Legens sich gegenseitig kreuzend so gestickt sind dass einer der kreuzenden Leiter (12) beim Kreuzungspunkt bogenförmig vom Stickboden absteht und so rundum gegen den andern Leiter (12) beispielsweise mittels Aufsprühen eines Isolators isolierbar ist.
7. Leitertextil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitertextil mit sich kreuzenden Leitern (12) so aufgebaut ist, dass zunächst eine erste Lage mit nicht elektrisch isolierten Leitern (12) und Anschlussplätzen (IIa, 1 Ib) auf einen ersten Stickboden gestickt, genäht oder gelegt ist, danach zum Zwecke der elektrischen Isolation ein zweiter Stickboden über diese erste Lage gelegt, befestigt und an den Stellen der Anschlussplätzen (IIa, IIb) der ersten
Lage geöffnet ist und danach auf den zweiten Stickboden und durch den ersten und zweiten Stickboden hindurch eine zweite Lage mit nicht elektrisch isolierten Leitern (12) und Anschlussplätzen (IIa, IIb) gestickt oder genäht ist.
8. Leitertextil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgehen gemäss Anspruch 9 für viele Lagen von Leitern (12) und Anschlussplätzen
(IIa, IIb) sowie von Stickböden zum Zwecke der Isolation sinngemäss wiederholt ist.
9. Leitertextil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitertextil mit sich kreuzenden Leitern (12) so aufgebaut ist, dass ein mehrlagiger textiler Aufbau mit elektrisch aktiven Lagen und mit elektrisch isolierenden Lagen realisiert ist, indem zunächst auf einen ersten Stickboden die nicht isolierten Leiter der elektrisch leitenden Lage 1 sowie die Anschlussplätze für die Leiter der Lage 1 aufgestickt, aufgenäht oder gelegt sind und, unabhängig von der vorhergehenden Lage, analog die weiteren elektrisch leitenden Lagen gestickt, genäht oder gelegt sind, wobei auf der obersten Lage, zusätzlich zu den direkt für diese Lage notwendigen Anschlussplätzen die, zunächst frei stehenden, Projektionen aller Anschlussplätze der unteren Lagen aufgebracht sind, wonach alle elektrisch leitenden Lagen, jeweils durch eine isolierende textile Lage von einander getrennt, lagegenau aufeinander gestapelt und fixiert sind, wonach der gesamte Aufbau an den Stellen der Anschlussplätze der unteren Lagen, mit elektrisch leitendem, nicht isoliertem Faden so durchstickt oder durchnäht ist, dass diese Anschlussplätze und deren gestickte Projektionen auf der obersten Lage, im Sinne einer Durchkontaktierung, elektrisch miteinander verbunden sind.
10. Leitertextil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass isolierte Leiter verwendet und alle Anschlussplätze abisoliert sind und allenfalls die isolierenden textilen Lagen nicht vorhanden sind.
11. Leitertextil nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die unterste elektrisch aktive Lage analog zur obersten elektrisch aktiven Lage gestickt, genäht oder gelegt und nach unten gerichtet mit den anderen Lagen vereinigt ist, so dass ein Leitertextil vorhanden ist, das, jeweils an den entsprechenden Anschlussplätzen, oben und unten bestückbar ist.
12. Leitertextil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der textile Stickboden und notwenige Hilfsmaterialien wie beispielsweise zusätzliche Stickgarne und Schiffchenfäden, aus einem Material bestehen, welches unbeschadet einen SMT-Lötprozess übersteht, also beispielsweise aus PTFE-, FEP-, PEEK-Filamenten oder aus Kevlar, Nomex oder Ähnlichem gemacht sind.
13. Leitertextil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische
Isolation der elektrisch leitenden Fäden, Drähte oder Litzen aus einem Material besteht, welches unbeschadet einen SMT-Lötprozess übersteht, also beispielsweise aus PPS, PA46, PTFE-, FEP-, PEEK oder aus Polyimide oder
Ähnlichem gemacht ist.
14. Leitertextil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolation der elektrisch leitenden Fäden, Drähte oder Litzen aus einem Material besteht, welches fotostrukturierbar ist.
15. Leitertextil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das fotostrukturierbare Isolationsmaterial, mindestens nach der erfolgten
Fotostrukturierung, unbeschadet einen SMT-Lötprozess übersteht, also beispielsweise ein Fotolack auf Polyimidbasis ist.
16. Leitertextil nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschlussplatz (IIa, IIb) aus einem flächigen, dünnen elektrisch leitenden Element besteht, das mit mindestens einem der elektrisch leitenden Fäden (12) elektrisch verbunden ist.
17. Leitertextil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige, dünne Element ein elektrisch leitender Stoff - wie beispielsweise ein, elektrisch leitende Fäden beinhaltendes, Gewebe, Gewirke, Strickware, bestickte Stoffe, Fliese, filzartige Ware und dergleichen - ist.
18. Leitertextil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige, dünne Element eine metallische Folie oder eine dünne metallische Platte ist, wobei im Falle einer dünnen metallischen Platte diese mindestens ein geeignetes Loch aufweist, durch welches hindurch die Platte später elektrisch leitend angestickt wird.
19. Leitertextil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige, dünne Element einseitig mit einem geeigneten Klebstoff selbstklebend gemacht ist oder mit einem Heissleim beschichtet ist.
20. Leitertextil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Stoff Schmelzklebefäden beinhaltet.
21. Leitertextil nach den Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass nicht alle elektrischen Leiter gestickt, genäht oder gelegt sind, sondern dass mindestens ein elektrischer Leiter schon vor dem Sticken im Stickboden vorhanden ist.
22. Leitertextil nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickboden ein, mindestens einen, isolierten oder nicht isolierten, elektrisch leitenden Kett- und/oder Schussfaden beinhaltendes, Gewebe ist.
23. Leitertextil nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrisch leitende Kett- und/oder Schussfaden dort an der Oberfläche des Stickbodengewebes geführt ist, wo er später von gestickten Leitern kontaktiert ist.
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