WO2018104149A1 - Flachleiteranschlusselement - Google Patents

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WO2018104149A1
WO2018104149A1 PCT/EP2017/081047 EP2017081047W WO2018104149A1 WO 2018104149 A1 WO2018104149 A1 WO 2018104149A1 EP 2017081047 W EP2017081047 W EP 2017081047W WO 2018104149 A1 WO2018104149 A1 WO 2018104149A1
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flat conductor
connection
connection region
region
connection element
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PCT/EP2017/081047
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English (en)
French (fr)
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Francois HERMANGE
Bernhard Reul
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/06—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/84—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters

Definitions

  • the invention relates to a flat conductor connection element and a method for the production thereof as well as to a connection arrangement with a flat conductor connection element.
  • Flexible flat conductors also called ribbon conductors or foil conductors, are frequently used in vehicle construction, in particular in order to enable a movable, electrical contacting in limited space conditions.
  • Flat conductors usually consist of a tinned copper strip with a thickness of 0.03 mm to 0.1 mm and a width of 2 mm to 16 mm. Copper has been proven for such traces, as it has a good electrical conductivity and a good processability to films and the material costs are low at the same time.
  • Other electrically conductive materials can also be used which can be processed into films. Examples include gold, silver, aluminum or tin.
  • the tinned copper tape can be applied to a plastic backing material for electrical insulation and stabilization or laminated on both sides with this.
  • a foil conductor band may contain a plurality of electrically insulated, conductive layers.
  • flat conductors are usually used for contacting electrically functional layers in laminated glass panes. Examples can be found in DE 42 35 063 A1, DE 20 2004 019 286 U 1 or DE 93 13 394 U1.
  • Such laminated glass panes usually consist of at least two rigid individual glass panes which are adhesively bonded to one another by a thermoplastic adhesive layer.
  • the thickness of the adhesive layer is, for example, 0.76 mm.
  • electrically functional layers such as heating coatings and / or antenna elements, which are connected to a foil conductor.
  • a suitable flat conductor has only a total thickness of 0.3 mm. Such a thin flat conductor can be without difficulty embedded between the individual glass panes in the thermoplastic adhesive layer.
  • flat conductors for contacting electrically functional layers is not limited to the vehicle area. As known from DE199 60 450 C1, flat conductors are also used in the construction sector. In composite or insulating glass sheets foil conductors are used for electrical contacting of integrated electrical components such as voltage-controlled electrochromic layers, solar cells, heating wires, alarm loops or the like.
  • the disc manufacturer requires a washer with a complete connection element and a connection area for tool-free connection to another control electrics.
  • the object of the present invention is to provide an improved flat conductor connection element which is suitable for high-current electrical conduction and at the same time can be produced simply and cost-effectively.
  • a flat conductor connection element according to the invention comprises at least the following
  • a third connection region which is arranged in the extension direction of the flat conductor between the first connection region and the second connection region, wherein the flat conductor between the first connection region and the third connection region as well as between the third connection region and the second connection region is folded over (or in other words returned) in such a way that in each case a section of a first side of the flat conductor faces a second section of the first side.
  • the flat conductor is arranged between the first connection region and the third connection region and between the third connection region and the second connection region such that in each case a section of a first side of the flat conductor faces a second section of the first side.
  • a flat conductor (also called foil conductor or ribbon conductor) is an electrical conductor whose width is significantly greater than its thickness.
  • the flat conductor is preferably made so thin (i.e., the thickness is so small) that it is flexible and bendable.
  • the flat conductor according to the invention preferably contains a metal foil, particularly preferably a strip-shaped or band-shaped metal foil.
  • the flat conductor consists of a metal foil, preferably of a strip-shaped or band-shaped metal foil.
  • the metal foil contains or consists of a copper foil, an aluminum foil, a stainless steel foil, a tin foil, a gold foil or a silver foil.
  • the metal foil may also contain or consist of alloys with said metals.
  • the metal foil can advantageously be partially or completely tin-plated. This is particularly advantageous in order to achieve a good solderability with simultaneous corrosion protection.
  • the flat conductor has a thickness of 10 ⁇ to 300 ⁇ , preferably from 30 ⁇ to 250 ⁇ and in particular from 50 ⁇ to 150 ⁇ on.
  • Such thin flat conductors are particularly flexible and can, for example, be laminated well into composite disks and led out of them.
  • the flat conductor has a width of 0.5 mm to 100 mm, preferably from 1 mm to 50 mm and in particular from 10 mm to 30 mm.
  • Such widths are particularly suitable for achieving sufficient current carrying capacity in conjunction with the above-mentioned thicknesses.
  • the width of the flat conductor may be constant or vary in width.
  • the flat conductor may be widened in the region of the first connection element, the second connection element and / or the third connection element and, for example, only in the region of the third connection element.
  • the flat conductor has a length of 5 cm to 150 cm, preferably of 10 cm to 100 cm and in particular of 50 cm to 90 cm. It is understood that the length, width and thickness of the flat conductor can be adapted to the requirements of each individual case.
  • the direction of the length defines the direction of extension.
  • the length and width directions span the first side and the second side opposite the first side.
  • the first side may also be called the top side and the second side may be called the underside of the flat conductor.
  • the first end and the second end are each the opposite ends of the flat conductor in the extension direction.
  • the flat conductor has at least one insulation layer and preferably an insulation film on the first side, on the second side or on the first side and the second side.
  • the insulation layer is advantageously firmly connected to the flat conductor and glued, for example.
  • the insulating layer or film preferably comprises or consists of polyimide or polyester, more preferably polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • the insulating layer may also consist of an electrically insulating lacquer, preferably a polymer lacquer, which is applied to the flat conductor, for example by spraying or dipping the flat conductor in the paint.
  • the insulating layer can also be thermoplastics and elastomers such as polyamide, polyoxymethylene, Polybutylene terephthalate or ethylene-propylene-diene rubber or consist thereof.
  • potting materials such as acrylate or epoxy resin systems can be used as the insulating layer.
  • Insulation layers or films according to the invention preferably have thicknesses of from 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, more preferably from 25 ⁇ m to 200 ⁇ m, and in particular from 60 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the insulating layer is advantageously glued to the flat conductor via an adhesive layer.
  • the thickness of the adhesive layer is preferably from 10 ⁇ to 150 ⁇ and more preferably from 50 ⁇ to 75 ⁇ .
  • Such insulation layers are particularly suitable for electrically insulating the flat conductor and to stabilize it mechanically and to protect it from mechanical damage and corrosion.
  • the flat conductor is completely encased with at least one of the abovementioned insulation layers or foils.
  • the insulating layer may also be larger and in particular wider than the flat conductor.
  • the insulating layer can also serve as a carrier layer for the flat conductor and mechanically stabilize it.
  • Such flat conductors with insulation layer are so thin that they can be embedded without difficulty between the individual disks in the thermoplastic intermediate layer of a composite disk and led out of this.
  • the flat conductor is particularly suitable for contacting electrically conductive coatings in slices
  • a plurality of mutually electrically insulated, conductive metal foils may be located.
  • the flat conductor has no insulation layer or other electrical insulation in the first connection region, in the second connection region and in the third connection region.
  • This allows the simple electrical and in particular galvanic contactability of the flat conductor connection element. It is understood that the connection areas are protected against corrosion by an electrically conductive, such as a tinning, or electrically non-conductive layer, such as a solder varnish can. This protective layer is usually removed only at the electrical contact, burned or otherwise penetrated to allow electrical contact.
  • Insulation-free connection areas can be achieved by windowing techniques during manufacture or by subsequent removal, for example by laser ablation or mechanical removal.
  • the flat conductor is coated by an insulating film with corresponding recesses (windows) in the connection areas, for example, glued or laminated.
  • the flat conductor can also be formed without electrical insulation and, for example, as a pure metal foil.
  • the third connection region in the extension direction of the flat conductor is arranged centrally or substantially centrally between the first connection region and the second connection region.
  • a homogeneous current distribution between the flat conductor in the line region to the first connection region and to the second connection region can be achieved.
  • the third connection region does not have to be arranged in the middle, but can also be arranged closer to the first connection region than to the second connection region, or vice versa.
  • connection areas are designed according to their respective use.
  • the flat conductor has an opening in the first connection region, in the second connection region and / or in the third connection region and in particular only in the third connection region.
  • the opening extends completely onto the flat conductor and in particular completely onto the metal foil. ie it forms a material-free passage from the first side (upper side) of the flat conductor to the second side (lower side).
  • the opening is, for example, a circular opening, which can serve for attachment to a pin-shaped or screw-shaped connection element, for example an external electronics.
  • the first and the second connection region are advantageously formed flat and preferably consist of a non-insulated region of the flat conductor.
  • the connection areas can be tinned, for example.
  • Such flat terminal areas are particularly suitable for contacting electrically conductive structures in the interior of composite panes, since they have a large area which can be brought into contact with the electrically conductive structure and thereby form a low-resistance electrical line connection.
  • the flat conductor according to the invention is folded over in two places. This means that the flat conductor between the first connection region and the third connection region as well as between the third connection region and the second connection region is raised and guided around its extent plane in such a way that in each case a section of the first side of the flat conductor faces a second section of the first side.
  • the flat conductor of the flat conductor connection element according to the invention can thus be subdivided into three regions: a first folded region which extends from the first connection region to the location of the first folding; an intermediate region extending from the location of the first convolution to the position of the second convolution and a second folded region extending from the location of the second convolution to the second connection element.
  • the intermediate area has the third connection area.
  • the extension direction of the flat conductor deviates from the extension direction of the flat conductor in the intermediate region due to the folding in the first and second folded regions.
  • the folding of the first and second region takes place by an angle ⁇ (alpha).
  • the angle ⁇ indicates the deviation of the extension direction of the flat conductor in the first or in the second region to the extension direction of the flat conductor in the intermediate region arranged therebetween.
  • the angle ⁇ (alpha) is preferably from 10 ° to 170 °, more preferably from 45 ° to 135 °, even more preferably from 60 ° to 120 ° and especially from 80 ° to 100 °.
  • the first and the second region of the flat conductor that is to say the folded-over end regions with the first and the second connection region, form for example an angle ⁇ of 90 ° to the intermediate region with the third connection element.
  • the overall arrangement of the flat conductor connection element is then U-shaped and the folded-over end regions point in the same direction and are parallel to one another. As a result, a particularly compact design of the flat conductor connection element can be achieved.
  • the folding of the flat conductor between the first folded region and the intermediate region and between the intermediate region and the second folded region is not sharp-edged.
  • the fold has a radius of curvature r of from 0.1 mm to 100 mm, preferably from 0.5 mm to 10 mm and in particular from 1 mm to 5 mm. This avoids damage and increase the electrical resistance, as could be done with a sharp-edged bend.
  • the surface normal of the second side (for example the underside) of the first folded region and the surface normal of the second side of the second folded region is parallel or substantially parallel to the surface normal of the first side (for example the surface) in the intermediate region.
  • the flat conductor connection element according to the invention may preferably be formed symmetrically, i. point or axisymmetric, for example with the third connection area as the center of symmetry. It is understood that the flat conductor connection element according to the invention can also be designed asymmetrically and preferably the folded regions have different distances to the third connection region.
  • a further aspect of the invention is a connection arrangement with a flat conductor connection element according to the invention, comprising at least:
  • a composite disk of a first disk and a second disk which are connected to an intermediate layer, an electrically conductive structure, in particular an electrically conductive layer, which is arranged between the first disc and the second disc, and a flat conductor connection element according to the invention
  • the first connection region and the second connection region with the electrically conductive structure are electrically conductive and in particular galvanically connected, wherein the Flat conductor is led out of the composite disc and the third connection area is arranged outside the composite disc.
  • the electrically conductive structure which is arranged in the interior of a composite pane, an electrically conductive layer, in particular an electrically heatable coating which heats the composite pane by applying an electrical voltage due to their ohmic resistance by Joule heat development.
  • An advantageous alternative electrically conductive structure comprises thin wires and in particular tungsten wires, which heat the composite pane by applying an electrical voltage.
  • the first and the second connection region are preferably electrically conductively connected to a bus bar, which in turn is connected in an electrically conductive manner to the electrically conductive structure.
  • the bus bar also called bus bar
  • the electrically conductive structure is usually operated by two voltage connections, which are also called poles (positive or negative pole).
  • the first connection region and the second connection region are in particular connected to the same pole of the electrically conductive structure.
  • the electrical line connection between the terminal regions of the flat conductor connection element and the electrical connections of the electrically conductive structure is preferably carried out by soldering, bonding or welding. During soldering, soldering with a low-melting solder is preferred.
  • the electrically conductive connection can be made by gluing with an electrically conductive adhesive or terminals, for example by means of a metallic clamp, sleeve or connector. Inside the composite pane, the electrical Line connection made by a direct contact with the electrically conductive areas, this arrangement is firmly laminated in the composite disk and is thus secured against slipping.
  • the first and the second pane preferably contain glass, particularly preferably flat glass, more preferably float glass and in particular quartz glass, borosilicate glass, soda-lime glass, or clear plastics, preferably rigid clear plastics, in particular polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, Polyamide, polyester, polyvinyl chloride and / or mixtures thereof.
  • the first and the second disc are preferably transparent, in particular for the use of the composite disc as a windshield or rear window of a vehicle or other uses in which a high light transmission is desired. As transparent in the context of the invention is then understood a disc having a transmission in the visible spectral range of greater than 70%. For windows that are not in the traffic-relevant field of view of the driver, for example for roof windows, but the transmission can also be much less, for example, greater than 5%.
  • the thickness of the first and second discs can vary widely and thus be perfectly adapted to the requirements of the individual case. Preferably standard thicknesses of 1, 0 mm to 25 mm, preferably from 1, 4 mm to 2.5 mm for vehicle glass and preferably from 4 mm to 25 mm for furniture, appliances and buildings, in particular for electric radiators used.
  • the size of the discs can vary widely and depends on the size of the use according to the invention.
  • the first and the second disc have, for example, in the automotive and architectural field common areas of 200 cm 2 to 20 m 2 .
  • a further aspect of the invention comprises a method for producing a flat conductor connection element according to the invention, wherein:
  • the flat conductor between the first connection region and the third connection region and between the third connection region and the second connection region is folded over, so that in each case a portion of a first side of the flat conductor faces a second portion of the first side.
  • Another aspect of the invention comprises the use of the flat conductor connection element for contacting electrically functional structures and in particular of electrically conductive structures or layers on or in single-pane safety glass panes or multi-pane laminated glass panes.
  • electrically functional structures are, for example, heating conductors.
  • Figure 1 B is an alternative embodiment
  • FIG. 2 is a schematic representation of the preparation of the invention
  • FIG. 3 shows a plan view of a connection arrangement according to the invention
  • FIG. 4 shows a flow chart of a method according to the invention for
  • FIG. 1A shows a flat conductor connection element V according to the prior art.
  • the flat conductor connection element V consists of a flat conductor 2, which consists of a Copper foil with a width of 22 mm and a thickness of 100 ⁇ consists.
  • the flat conductor connection element V has at one end a first connection region 3.1, which is connected in the interior of a composite disk 1 1 with an electrically conductive structure, not shown here.
  • the electrically conductive structure is, for example, a current bus bar (bus bar), as is commonly used for contacting electrically heatable, electrically conductive layers in the interior of composite panes.
  • the flat conductor 2 is led out of the composite disk 1 1 via a disk edge 12.
  • the flat conductor 2 is sheathed with an insulating layer 5 made of polyimide and thereby electrically insulated.
  • a further connection region which is called the third connection region 3.3, is arranged.
  • the flat conductor 2 has no insulation layer 5. This can be produced, for example, by a window technique during the prefabrication of the flat conductor connection element V.
  • the third connection region 3.3 is formed in a circular region without insulation layer 5.
  • the third connection region 3.3 also has a circular opening 9. The opening 9 is dimensioned such that it can be plugged in via a screw-shaped connection element 10, for example a motor vehicle electronics. Subsequently, the flat conductor 2 can be fixed in a clamping manner by a screw nut which is screwed onto the screw.
  • the flat conductor connection element V according to the prior art shown in FIG. 1A is suitable, for example, for transporting a current intensity of ⁇ 40 A.
  • FIG. 1 B shows an alternative exemplary embodiment of an arrangement with flat conductor connection elements 1 ', 1 "according to the prior art
  • the arrangement consists of a flat conductor connection element V, as already illustrated and described in FIG second, structurally identical flat conductor connection element 1 "used.
  • the second flat conductor connection element 1 " is likewise connected via its third connection region 3.3 to the screw-shaped connection element 10.
  • the second flat conductor connection element 1" via its first connection region 3.1 likewise has the electrically conductive structure in the interior of the composite pane 1 1 and in particular connected to the same pole of the electrically conductive structure.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the production of a flat conductor connection element 1 according to the invention.
  • FIG. 3 shows a plan view of a connection arrangement 20 according to the invention with the flat conductor connection element 1 produced according to the invention in FIG.
  • FIG. 4 shows a flowchart of a method according to the invention for producing the flat conductor connection element 1 according to the invention from FIG. 2 and FIG. 3.
  • an inventive flat conductor 2 is shown in the upper part of the figure.
  • the flat conductor 2 consists for example of a copper foil with a width of 22 mm and a thickness of 100 ⁇ .
  • the flat conductor 2 has, for example, a length of 55 cm.
  • the longest dimension of the flat conductor 2 defines its extension direction.
  • the first page 6.1 can also be called top side and conceals in Figure 2, upper part, the underlying second page 6.2 (bottom).
  • the flat conductor 2 has at one end a first connection region 3.1 and (viewed in the extension direction 4 of the flat conductor 2) at the other end a second connection region 3.2. Furthermore, a third connection region 3.3 is arranged in the extension direction 4 of the flat conductor 2 between the first connection region 3.1 and the second connection region 3.2.
  • the third connection region 3.3 is here, for example, arranged centrally between the first connection region 3.1 and the second connection region 3.2.
  • the flat conductor 2 is almost completely encased by an insulating layer 5 made of polyimide and thereby electrically insulated.
  • the insulating layer 5 is formed, for example, with a width of 26 mm and protrudes on each side by 2 mm beyond the flat conductor 2 addition.
  • the insulating layer 5 has, for example, one on each side Thickness of 60 ⁇ and is glued over a 30 ⁇ thick adhesive layer with the flat conductor 2 and at the protruding edges with the insulating layer 5 of the opposite side.
  • Only the first connection region 3.1, the second connection region 3.2 and the third connection region 3.3 are formed without insulation layer 5. This can be achieved, for example, by a window technique during production or by subsequent removal of the insulation layer 5, for example by laser ablation.
  • FIG. 2 upper part, shows a view of the first side 6.1 of the flat conductor 2, or of the insulation layer 5, which covers the flat conductor.
  • the folded flat conductor 2 is shown in the same view.
  • the surfaces of the second side 6.2 in the folded areas 8.1 and 8.2 are pointing upwards and are visible.
  • the insulation layer 5 is shown on the first side 6.1 with a different hatching than the insulation layer 5 on the second side 6.2. It is understood that the insulating layer 5 is formed in this example on the first page 6.1 and on the second page 6.2 similar and is optically difficult or hard to distinguish.
  • the angle a formed between the extension direction 4.1 of the flat conductor 2 in the first folded region 8.1 and the extension direction 4.3 in the intermediate region 8.3 is, for example, 90 °.
  • the angle a, which is formed between the extension direction 4.3 of the flat conductor 2 in the intermediate region 8.3 and the extension direction 4.3 in the second folded region 8.2, for example, is also 90 °.
  • the first folded region 8.1 is thus arranged parallel to the second folded region 8.2.
  • the folding of the flat conductor 2 between the folded regions 8.1 and the intermediate region 8.3 or between the intermediate region 8.3 and the second folded region 8.2 does not have to be sharp-edged, but may have a certain radius r of, for example, 2 mm.
  • the third connection region 3.3 has a circular opening 9.
  • the opening 9 is dimensioned such that it is connected via a screw-shaped connection element 10 (see FIG. 3), for example a motor vehicle electronics, can be plugged. Subsequently, the flat conductor 2 can be fixed in a clamping manner by a screw nut which is screwed onto the screw.
  • FIG. 4 shows the flow diagram of a method according to the invention for producing the flat conductor connection element 1 according to the invention.
  • the method comprises at least the following method steps:
  • a flat conductor 2 having a first connection region 3.1 at a first end of the flat conductor 2, a second connection region 3.2 at a second end (in the extension direction 4) of the flat conductor 2 and a third connection region 3.3 between the first connection region 3.1 and the second connection region 3.2 , is provided and
  • the flat conductor 2 is folded over between the first connection region 3.1 and the third connection region 3.3 and between the third connection region 3.3 and the second connection region 3.2 such that in each case a section 7.1 of a first side 6.1 of the flat conductor 2 a second section 7.2 of the first page 6.1 is facing.
  • flat conductor connection elements V contain, for example, a metal foil which is brought into the desired shape by punching or cutting. Furthermore, they are glued in a simple manner with a polymeric insulation film.
  • connection elements 1 ', 1 "according to the prior art are used in the prior art, with the product and production costs doubling, whereby two third connection regions each have to be threaded via a screw.
  • the flat conductor connection element 1 according to the invention is very inexpensive, can be produced from a continuous metal foil and at the same time has an increased current conductivity. At the same time, the flat conductor connection element 1 according to the invention is space-saving and easy to integrate into the technical environment. At the same time, only a third connection element has to be connected, which is very ergonomic and simplifies manufacturing. This was unexpected and surprising to the skilled person.

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  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flachleiteranschlusselement (1), umfassend: einen Flachleiter (2) mit - einem ersten Anschlussbereich (3.1) an einem ersten Ende des Flachleiters (2), - einem zweiten Anschlussbereich (3.2) an einem zweiten Ende des Flachleiters (2) und - einem dritten Anschlussbereich (3.3) der zwischen dem ersten Anschlussbereich (3.1) und dem zweiten Anschlussbereich (3.2) angeordnet ist, wobei der Flachleiter (2) zwischen dem ersten Anschlussbereich (3.1) und dem dritten Anschlussbereich (3.3) sowie zwischen dem dritten Anschlussbereich (3.3) und dem zweiten Anschlussbereich (3.2) umgefaltet ist, so dass jeweils ein Abschnitt (7.1) einer ersten Seite (6.1) des Flachleiters (2) einem zweiten Abschnitt (7.2) der ersten Seite (6.1) zugewandt ist.

Description

Flachleiteranschlusselement
Die Erfindung betrifft ein Flachleiteranschlusselement und ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie eine Anschlussanordnung mit Flachleiteranschlusselement.
Flexible Flachleiter, auch Flachbandleiter oder Folienleiter genannt, werden vielfach im Fahrzeugbau eingesetzt, insbesondere um eine bewegliche, elektrische Kontaktierung bei beschränkten Raumbedingungen zu ermöglichen.
Flachleiter bestehen üblicherweise aus einem verzinnten Kupferband mit einer Dicke von 0,03 mm bis 0,1 mm und einer Breite von 2 mm bis 16 mm. Kupfer hat sich für solche Leiterbahnen bewährt, da es eine gute elektrische Leitfähigkeit sowie eine guten Verarbeitbarkeit zu Folien besitzt und die Materialkosten gleichzeitig niedrig sind. Es können auch andere elektrisch leitende Materialien verwendet werden, die sich zu Folien verarbeiten lassen. Beispiele hierfür sind Gold, Silber, Aluminium oder Zinn.
Das verzinnte Kupferband kann zur elektrischen Isolation und zur Stabilisierung auf einem Trägermaterial aus Kunststoff aufgebracht oder beidseitig mit diesem laminiert sein. In einem Folienleiterband können sich mehrere voneinander elektrisch isolierte, leitfähige Schichten befinden.
Flachleiteranschlusselemente sind beispielsweise aus EP 1 153 801 A2, DE 10 2007 059818 B3, WO 01/56334 A1 oder WO 2016/104137 A1 bekannt.
Im Fahrzeugbereich werden Flachleiter üblicherweise zur Kontaktierung von elektrisch funktionellen Schichten in Verbundglasscheiben verwendet. Beispiele finden sich in DE 42 35 063 A1 , DE 20 2004 019 286 U 1 oder DE 93 13 394 U1 .
Solche Verbundglasscheiben bestehen in der Regel aus mindestens zwei starren Einzelglasscheiben, die durch eine thermoplastische Klebeschicht flächig-adhäsiv miteinander verbunden sind. Die Dicke der Klebeschicht liegt beispielsweise bei 0,76 mm. Zwischen den Einzelglasscheiben befinden sich zusätzlich elektrisch funktionelle Schichten wie Heizbeschichtungen und/oder Antennenelemente, die mit einem Folienleiter verbunden sind. Ein hierfür geeigneter Flachleiter weist lediglich eine Gesamtdicke von 0,3 mm auf. Derart dünne Flachleiter können ohne Schwierigkeiten zwischen den Einzelglasscheiben in der thermoplastischen Klebeschicht eingebettet werden.
Der Einsatz von Flachleitern zur Kontaktierung von elektrisch funktionellen Schichten ist nicht nur auf den Fahrzeugbereich beschränkt. Wie aus DE199 60 450 C1 bekannt, werden Flachleiter auch im Baubereich verwendet. In Verbund- oder Isolierglasscheiben dienen Folienleiter zur elektrischen Kontaktierung von integrierten elektrischen Bauelementen wie spannungsgesteuerten elektrochromen Schichten, Solarzellen, Heizdrähten, Alarmschleifen oder ähnlichem.
In der Regel wird vom Scheibenhersteller eine Scheibe mit einem kompletten Anschlusselement und einem Anschlussbereich zum werkzeuglosen Anschluss an eine weitere Steuerungselektrik gefordert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Flachleiteranschlusselement bereitzustellen, das zur elektrischen Leitung von hohen Stromstärken geeignet ist und gleichzeitig einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein Flachleiteranschlusselement gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Eine erfindungsgemäße Verwendung des Flachleiteranschlusselements und ein Verfahren zu dessen Herstellung gehen aus weiteren Ansprüchen hervor.
Ein erfindungsgemäßes Flachleiteranschlusselement umfasst zumindest die folgenden
Merkmale:
einen Flachleiter mit
einem ersten Anschlussbereich an einem ersten Ende des Flachleiters, einem zweiten Anschlussbereich an einem zweiten Ende der
Erstreckungsrichtung des Flachleiters und
einem dritten Anschlussbereich, der in Erstreckungsrichtung des Flachleiters zwischen dem ersten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich angeordnet ist, wobei der Flachleiter zwischen dem ersten Anschlussbereich und dem dritten Anschlussbereich sowie zwischen dem dritten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich derart umgefaltet (oder mit anderen Worten rückgeführt) ist, dass jeweils ein Abschnitt einer ersten Seite des Flachleiters einem zweiten Abschnitt der ersten Seite zugewandt ist.
Mit anderen Worten: der Flachleiter ist zwischen dem ersten Anschlussbereich und dem dritten Anschlussbereich sowie zwischen dem dritten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich derart angeordnet, dass jeweils ein Abschnitt einer ersten Seite des Flachleiters einem zweiten Abschnitt der ersten Seite zugewandt ist.
Ein Flachleiter (auch Folienleiter oder Flachbandleiter genannt) ist ein elektrischer Leiter, dessen Breite deutlich größer ist als seine Dicke. Der Flachleiter ist bevorzugt derart dünn ausgebildet (d.h. die Dicke ist derart gering), dass er flexibel und biegbar ist.
Der erfindungsgemäße Flachleiter enthält bevorzugt eine Metallfolie, besonders bevorzugt aus einer streifen- oder bandförmige Metallfolie. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements besteht der Flachleiter aus einer Metallfolie, bevorzugt aus einer streifen- oder bandförmigen Metallfolie.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Flachleiters enthält die Metallfolie eine Kupferfolie, eine Aluminiumfolie, eine Edelstahlfolie, eine Zinnfolie, eine Goldfolie oder eine Silberfolie oder besteht daraus. Die Metallfolie kann auch Legierungen mit den genannten Metallen enthalten oder daraus bestehen. Die Metallfolie kann vorteilhafterweise abschnittsweise oder vollständig verzinnt sein. Dies ist besonders vorteilhaft um eine gute Lötbarkeit bei gleichzeitigem Korrosionsschutz zu erzielen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements weist der Flachleiter eine Dicke von 10 μηι bis 300 μηι, bevorzugt von 30 μηι bis 250 μηι und insbesondere von 50 μηι bis 150 μηι auf. Derartig dünne Flachleiter sind besonders flexibel und können beispielsweise gut in Verbundscheiben einlaminiert und aus diesen herausgeführt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiter- anschlusselements weist der Flachleiter eine Breite von 0,5 mm bis 100 mm, bevorzugt von 1 mm bis 50 mm und insbesondere von 10 mm bis 30 mm. Derartige Breiten sind besonders geeignet um in Verbindung mit den oben genannten Dicken eine ausreichende Stromtragefähigkeit zu erzielen. Die Breite des Flachleiters kann konstant sein oder in der Breite variieren. Insbesondere kann der Flachleiter im Bereich des ersten Anschlusselement, des zweiten Anschlusselements und/oder des dritten Anschlusselements und beispielsweise nur im Bereich des dritten Anschlusselements verbreitert sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschluss- elements weist der Flachleiter eine Länge von 5 cm bis 150 cm, bevorzugt von 10 cm bis 100 cm und insbesondere von 50 cm bis 90 cm auf. Es versteht sich, dass die Länge, Breite und Dicke des Flachleiters an die Anforderungen des jeweiligen Einzelfalls angepasst werden können.
Bei einem erfindungsgemäßen Flachleiter definiert die Richtung der Länge die Erstreckungsrichtung. Die Längen- und die Breitenrichtung spannen die erste Seite und die, der ersten Seite gegenüberliegende, zweite Seite auf. Die erste Seite kann beispielsweise auch Oberseite und die zweite Seite kann Unterseite des Flachleiters genannt werden. Das erste Ende und das zweite Ende sind jeweils die einander gegenüberliegenden Enden des Flachleiters in Erstreckungsrichtung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschluss- elements weist der Flachleiter auf der ersten Seite, auf der zweiten Seite oder auf der ersten Seite und der zweiten Seite mindestens eine Isolationsschicht und bevorzugt eine Isolationsfolie auf. Die Isolationsschicht ist vorteilhafterweise mit dem Flachleiter fest verbunden und beispielsweise verklebt. Die Isolationsschicht oder -folie enthält bevorzugt Polyimid oder Polyesther, besonders bevorzugt Polyethylenterephtalat (PET) oder Polyethylennapthalat(PEN) oder besteht daraus. Die Isolationsschicht kann auch aus einem elektrisch isolierenden Lack, bevorzugt einem Polymerlack, bestehen, der auf den Flachleiter aufgebracht ist, beispielsweise durch Aufsprühen oder Eintauchen des Flachleiters in den Lack. Die Isolationsschicht kann auch thermoplastische Kunststoffe und Elastomere wie Polyamid, Polyoxymethylen, Polybutylenterephthalat oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk enthalten oder daraus bestehen. Alternativ können Vergusswerkstoffe wie Acrylat- oder Epoxidharzsysteme als Isolationsschicht verwendet werden.
Erfindungsgemäße Isolationsschichten oder -folien weisen bevorzugt Dicken von 10 μηη bis 300 μηη, besonders bevorzugt von 25 μηη bis 200 μηη und insbesondere von 60 μηη bis 150 μηη auf. Die Isolationsschicht ist vorteilhafterweise über eine Klebstoffschicht mit dem Flachleiter verklebt. Die Dicke der Klebstoffschicht beträgt bevorzugt von 10 μηη bis 150 μηη und besonders bevorzugt von 50 μηη bis 75 μηη. Derartige Isolationsschichten sind besonders dazu geeignet, den Flachleiter elektrisch zu isolieren und ihn mechanisch zu stabilisieren und vor mechanischen Beschädigen und Korrosion zu schützen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschluss- elements ist der Flachleiter vollständig mit mindestens einer der oben genannten Isolationsschichten oder -folien ummantelt. Die Isolationsschicht kann auch größer und insbesondere breiter als der Flachleiter ausgebildet sein. Die Isolationsschicht kann auch als Trägerschicht für den Flachleiter dienen und diesen mechanisch stabilisieren.
Derartige Flachleiter mit Isolationsschicht sind derart dünn, dass sie ohne Schwierigkeiten zwischen den einzelnen Scheiben in der thermoplastischen Zwischenschicht einer Verbundscheibe eingebettet und aus dieser herausgeführt werden können. Der Flachleiter eignet sich besonders zur Kontaktierung von elektrisch leitfähigen Beschichtungen in Scheiben
In einem erfindungsgemäßen Flachleiter mit Isolationsschicht können sich mehrere voneinander elektrisch isolierte, leitfähige Metallfolien befinden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschluss- elements weist der Flachleiter im ersten Anschlussbereich, im zweiten Anschlussbereich und im dritten Anschlussbereich keine Isolationsschicht oder andere elektrische Isolierung auf. Dies ermöglicht die einfache elektrische und insbesondere galvanische Kontaktierbarkeit des Flachleiteranschlusselements. Es versteht sich, dass die Anschlussbereiche durch eine elektrisch leitfähige, wie eine Verzinnung, oder elektrisch nicht leitfähige Schicht, wie einen Lötlack, vor Korrosion geschützt sein können. Diese Schutzschicht wird üblicherweise erst bei der elektrischen Kontaktierung entfernt, verbrannt oder anderweitig durchdrungen wird, um einen elektrischen Kontakt zu ermöglichen.
Isolationsfreie Anschlussbereiche lassen sich durch Fenstertechniken bei der Herstellung oder durch ein nachträgliches Entfernen, beispielsweise durch Laserablation oder mechanisches Abtragen, erzielen. Bei der Fenstertechnik wird der Flachleiter durch eine Isolationsfolie mit entsprechenden Ausnehmungen (Fenstern) in den Anschlussbereichen beschichtet, beispielsweise beklebt oder laminiert.
Es versteht sich, dass der Flachleiter auch ohne elektrische Isolation und beispielsweise als reine Metallfolie ausgebildet sein kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschluss- elements ist der dritte Anschlussbereich in Erstreckungsrichtung des Flachleiters mittig oder im Wesentlichen mittig zwischen dem ersten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich angeordnet. Dadurch kann eine homogene Stromverteilung zwischen dem Flachleiter im Leitungsbereich zum ersten Anschlussbereich und zum zweiten Anschlussbereich erzielt werden. Es versteht sich, dass der dritte Anschlussbereich nicht mittig angeordnet sein muss, sondern auch näher zum ersten Anschlussbereich als zum zweiten Anschlussbereich angeordnet sein kann, oder umgekehrt.
Die Anschlussbereiche sind ihrer jeweiligen Verwendung nach ausgebildet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements weist der Flachleiter im ersten Anschlussbereich, im zweiten Anschlussbereich und/oder im dritten Anschlussbereich und insbesondere nur im dritten Anschlussbereich eine Lötkontaktstelle, einen Steckverbinder oder einen Druckknopfanschluss auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements weist der Flachleiter im ersten Anschlussbereich, im zweiten Anschlussbereich und/oder im dritten Anschlussbereich und insbesondere nur im dritten Anschlussbereich eine Durchbrechung auf. Die Durchbrechung erstreckt sich dabei vollständig auf den Flachleiter und insbesondere vollständig auf die Metallfolie, d.h. sie bildet einen materialfreien Durchgang von der ersten Seite (Oberseite) des Flachleiters zur zweiten Seite (Unterseite). Die Durchbrechung ist beispielsweise eine kreisförmige Öffnung, die zur Befestigung an einem Stift-förmigen oder Schraubenförmigen Anschlusselement, beispielsweise einer externen Elektronik, dienen kann.
Der erste und der zweite Anschlussbereich sind vorteilhafterweise flach ausgebildet und bestehen bevorzugt aus einem nicht isolierten Bereich des Flachleiters. Die Anschlussbereiche können beispielsweise verzinnt sein. Derartig flache Anschlussbereiche sind besonders geeignet um elektrisch leitfähige Strukturen im Innern von Verbundscheiben zu kontaktieren, da sie über eine große Fläche verfügen, die mit der elektrisch leitfähigen Struktur in Berührung gebracht werden kann und dadurch eine niederohmige elektrische Leitungsverbindung ausbilden.
Der erfindungsgemäße Flachleiter ist an zwei Stellen umgefaltet. Das bedeutet, dass der Flachleiters zwischen dem ersten Anschlussbereich und dem dritten Anschlussbereich sowie zwischen dem dritten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich derart aus seiner Erstreckungsebene angehoben und herumgeführt ist, dass jeweils ein Abschnitt der ersten Seite des Flachleiters einem zweiten Abschnitt der ersten Seite zugewandt ist.
Der Flachleiter des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements lässt sich somit in drei Bereiche unterteilen: einem ersten gefalteten Bereich, der sich vom ersten Anschlussbereich bis zur Stelle der ersten Faltung erstreckt; einem Zwischenbereich, der sich von der Stelle der ersten Faltung bis zur Stellung der zweiten Faltung erstreckt und einem zweiten gefalteten Bereich, der sich von der Stelle der zweiten Faltung zum zweiten Anschlusselement erstreckt. Der Zwischenbereich weist dabei den dritten Anschlussbereich auf. Die Erstreckungsrichtung des Flachleiters weicht durch die Umfaltung im ersten und zweiten gefalteten Bereich von der Erstreckungsrichtung des Flachleiters im Zwischenbereich ab.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements erfolgt die Faltung des ersten und zweiten Bereichs um einen Winkel α (alpha). Der Winkel α gibt dabei die Abweichung der Erstreckungsrichtung des Flachleiters im ersten beziehungsweise im zweiten Bereich zur Erstreckungsrichtung des Flachleiters im dazwischen angeordneten Zwischenbereich an. Der Winkel α (alpha) beträgt bevorzugt von 10° bis 170°, besonders bevorzugt von 45° bis 135°, noch mehr bevorzugt von 60° bis 120° und insbesondere von 80° bis 100°. Der erste und der zweite Bereich des Flachleiters, also die umgefalteten Endbereiche mit dem ersten und dem zweiten Anschlussbereich bilden beispielsweise einen Winkel α von 90° zum Zwischenbereich mit dem dritten Anschlusselement. Die Gesamtanordnung des Flachleiteranschlusselements ist dann U-förmig und die umgefalteten Endbereiche zeigen in die gleiche Richtung und sind zueinander parallel. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauform des Flachleiteranschlusselements erzielt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements erfolgt die Faltung des Flachleiters zwischen dem ersten gefalteten Bereich und dem Zwischenbereich und zwischen dem Zwischenbereich und dem zweiten gefalteten Bereich nicht scharfkantig. Bevorzugt weist die Faltung einen Krümmungsradius r von 0,1 mm bis 100 mm, bevorzugt von 0,5 mm bis 10 mm und insbesondere von 1 mm bis 5 mm auf. Dies vermeidet eine Beschädigung und Erhöhung des elektrischen Widerstands, wie es bei einer scharfkantige Biegung erfolgen könnte.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements ist die Flächennormale der zweiten Seite (z.B. der Unterseite) des ersten gefalteten Bereichs und die Flächennormale der zweiten Seite des zweiten gefalteten Bereichs parallel oder im Wesentlichen parallel zur Flächennormale der ersten Seite (z.B. der Oberfläche) im Zwischenbereich.
Das erfindungsgemäße Flachleiteranschlusselement kann bevorzugt symmetrisch ausgebildet sein, d.h. punkt- oder achsensymmetrisch, beispielsweise mit dem dritten Anschlussbereich als Symmetriezentrum. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Flachleiteranschlusselement auch asymmetrisch ausgebildet sein kann und bevorzugt die gefalteten Bereiche unterschiedliche Abstände zum dritten Anschlussbereich ausweisen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Anschlussanordnung mit erfindungsgemäßem Flachleiteranschlusselement, mindestens umfassend:
eine Verbundscheibe aus einer ersten Scheibe und einer zweiten Scheibe, die mit einer Zwischenschicht verbunden sind, eine elektrisch leitfähige Struktur, insbesondere eine elektrisch leitfähige Schicht, die zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe angeordnet ist, und ein erfindungsgemäßes Flachleiteranschlusselement, dessen erster Anschlussbereich und dessen zweiter Anschlussbereich mit der elektrisch leitfähigen Struktur elektrisch leitend und insbesondere galvanisch verbunden sind, wobei der Flachleiter aus der Verbundscheibe herausgeführt ist und der dritte Anschlussbereich außerhalb der Verbundscheibe angeordnet ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist die elektrisch leitfähige Struktur, die in Innern einer Verbundscheibe angeordnet ist, eine elektrisch leitfähige Schicht, insbesondere eine elektrisch beheizbare Beschichtung, die durch Anlegen einer elektrischen Spannung aufgrund ihres ohmschen Widerstands durch joulsche Wärmeentwicklung die Verbundscheibe erwärmt. Eine vorteilhafte alternative elektrisch leitfähige Struktur umfasst dünne Drähte und insbesondere Wolframdrähte, die durch Anlegen einer elektrischen Spannung die Verbundscheibe erwärmen.
Der erste und der zweite Anschlussbereich sind bevorzugt mit einem Sammelleiter elektrisch leitend verbunden, der wiederum mit der elektrisch leitfähigen Struktur elektrisch leitend verbunden ist. Der Sammelleiter (auch bus bar genannt) enthält beispielsweise einen streifen- oder bandförmigen metallischen Leiter, beispielsweise eine Metallfolie.
Die elektrisch leitfähige Struktur wird in der Regel durch zwei Spannungsanschlüsse betrieben, die auch Pole (positiver oder negativer Pol) genannt werden. Der erste Anschlussbereich und der zweite Anschlussbereich sind insbesondere mit demselben Pol der elektrisch leitfähigen Struktur verbunden.
Die elektrische Leitungsverbindung zwischen den Anschlussbereichen des Flachleiteranschlusselements und den elektrischen Anschlüssen der elektrisch leitfähigen Struktur erfolgt vorzugsweise durch Löten, Bonden oder Schweißen. Beim Löten wird ein Weichlöten mit einem niedrigschmelzenden Lot bevorzugt. Alternativ kann die elektrisch leitfähige Verbindung durch Kleben mit einem elektrisch leitfähigen Kleber oder Klemmen erfolgen, beispielsweise mittels einer metallischen Klammer, Hülse oder Steckverbindung. Im Inneren der Verbundscheibe kann die elektrische Leitungsverbindung durch eine unmittelbare Berührung der elektrisch leitfähigen Bereiche erfolgen, wobei diese Anordnung fest in der Verbundscheibe einlaminiert ist und dadurch gegen Verrutschen gesichert ist.
Die erste und die zweite Scheibe enthalten bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, noch mehr bevorzugt Floatglas und insbesondere Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon. Die erste und die zweite Scheibe sind bevorzugt transparent, insbesondere für die Verwendung der Verbundscheibe als Windschutzscheide oder Rückscheibe eines Fahrzeugs oder anderen Verwendungen bei denen eine hohe Lichttransmission erwünscht ist. Als transparent im Sinne der Erfindung wird dann eine Scheibe verstanden, die eine Transmission im sichtbaren Spektralbereich von größer 70 % aufweist. Für Scheiben, die nicht im verkehr-relevanten Sichtfeld des Fahrers liegen, beispielsweise für Dachscheiben, kann die Transmission aber auch viel geringer sein, beispielsweise größer als 5 %.
Die Dicke der ersten und zweiten Scheibe kann breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Standardstärken von 1 ,0 mm bis 25 mm, bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,5 mm für Fahrzeugglas und bevorzugt von 4 mm bis 25 mm für Möbel, Geräte und Gebäude, insbesondere für elektrische Heizkörper, verwendet. Die Größe der Scheiben kann breit variieren und richtet sich nach der Größe der erfindungsgemäßen Verwendung. Die erste und die zweite Scheibe weisen beispielsweise im Fahrzeugbau und Architekturbereich übliche Flächen von 200 cm2 bis zu 20 m2 auf.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements, wobei:
a) ein Flachleiter mit
- einem ersten Anschlussbereich an einem ersten Ende des Flachleiters,
- einem zweiten Anschlussbereich an einem zweiten Ende des Flachleiters und
- einem dritten Anschlussbereich zwischen dem ersten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich
bereitgestellt wird und b) der Flachleiter zwischen dem ersten Anschlussbereich und dem dritten Anschlussbereich sowie zwischen dem dritten Anschlussbereich und dem zweiten Anschlussbereich umgefaltet wird, so dass jeweils ein Abschnitt einer ersten Seite des Flachleiters einem zweiten Abschnitt der ersten Seite zugewandt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst die Verwendung des Flachleiteranschlusselements zur Kontaktierung von elektrisch funktionellen Strukturen und insbesondere von elektrisch leitfähigen Strukturen oder Schichten auf oder in Einscheibensicherheitsglasscheiben oder Mehrscheibenverbundglasscheiben. Solche elektrisch funktionellen Strukturen sind beispielsweise Heizleiter.
Vorzugsweise erfolgt die erfindungsgemäße Verwendung des Flachleiteranschlusselements in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeuge beispielsweise als Windschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheiben und/oder Dachscheibe, im Bauoder Architekturbereich, in elektrischen Geräten, beispielsweise elektrischen Heizkörpern oder Solarzellen sowie als funktionales Einzelstück und als sonstiges Einbauteil in Möbeln, Geräten und Gebäuden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrer Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen sind rein schematische Darstellungen und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnungen schränken die Erfindung in keiner Weise ein.
Es zeigen:
Figur 1A ein Flachleiteranschlusselement nach dem Stand der Technik,
Figur 1 B ein alternatives Ausgestaltungsbeispiel
Flachleiteranschlusselements nach dem Stand der Technik,
Figur 2 schematische Darstellung der Herstellung des erfindungsgemäßen
Flachleiteranschlusselements,
Figur 3 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anschlussanordnung mit
Flachleiteranschlusselement und
Figur 4 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements.
Figur 1A zeigt ein Flachleiteranschlusselement V nach dem Stand der Technik. Das Flachleiteranschlusselement V besteht aus einem Flachleiter 2, der aus einer Kupferfolie mit einer Breite von 22 mm und einer Dicke von 100 μηη besteht. Das Flachleiteranschlusselement V weist an einem Ende einen ersten Anschlussbereich 3.1 auf, der im Innern einer Verbundscheibe 1 1 mit einer hier nicht dargestellten elektrisch leitfähigen Struktur verbunden ist. Die elektrisch leitfähige Struktur ist beispielsweise eine Stromsammeischiene (bus bar), wie sie üblicherweise zur Kontaktierung von elektrisch beheizbaren, elektrisch leitfähigen Schichten im Innern von Verbundscheiben verwendet wird. Der Flachleiter 2 ist über eine Scheibenkante 12 aus der Verbundscheibe 1 1 herausgeführt. Der Flachleiter 2 ist mit einer Isolationsschicht 5 aus Polyimid ummantelt und dadurch elektrisch isoliert. Am entgegengesetzten Ende des Flachleiters 2 ist ein weiterer Anschlussbereich, der dritter Anschlussbereich 3.3 genannt wird, angeordnet. Im Bereich des ersten Anschlussbereichs 3.1 und des dritten Anschlussbereichs 3.3 weist der Flachleiter 2 keine Isolationsschicht 5 auf. Dies kann beispielsweise durch eine Fenstertechnik bei der Vorkonfektionierung des Flachleiteranschlusselements V hergestellt werden. Der dritte Anschlussbereich 3.3 ist in einem kreisförmigen Bereich ohne Isolationsschicht 5 ausgebildet. Der dritte Anschlussbereich 3.3 weist außerdem eine kreisförmige Durchbrechung 9 auf. Die Durchbrechung 9 ist derart dimensioniert, dass sie über ein Schrauben-förmiges Anschlusselement 10, beispielsweise einer Kraftfahrzeugelektronik, gesteckt werden kann. Anschließend kann der Flachleiter 2 durch eine Schraubenmutter, die auf die Schraube aufgeschraubt wird, klemmend fixiert werden.
Das in Figur 1A dargestellte Flachleiteranschlusselement V nach dem Stand der Technik ist beispielsweise dazu geeignet eine Stromstärke von <40 A zu transportieren.
Figur 1 B zeigt ein alternatives Ausgestaltungsbeispiel einer Anordnung mit Flachleiter- anschlusselementen 1 ',1 " nach dem Stand der Technik. Die Anordnung besteht aus einem Flachleiteranschlusselement V, wie es bereits in Figur 1A dargestellt und beschrieben wurde. Zur Erhöhung der Stromtragefähigkeit, wird ein zweites, baugleiches Flachleiteranschlusselement 1 " verwendet. Das zweite Flachleiteranschlusselement 1 " ist über seinen dritten Anschlussbereich 3.3 ebenfalls mit dem Schrauben-förmigen Anschlusselement 10 verbunden. Des Weiteren ist das zweite Flachleiteranschlusselement 1 " über seinen ersten Anschlussbereich 3.1 ebenfalls mit der elektrisch leitfähigen Struktur im Innern der Verbundscheibe 1 1 und insbesondere mit demselben Pol der elektrisch leitfähigen Struktur verbunden. Durch die zwei baugleichen Flachleiteranschlusselemente 1 ',1 " ist die Anordnung nach dem Stand der Technik beispielsweise dazu geeignet eine Stromstärke von mehr als 40 A zu transportieren.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der Herstellung eines erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements 1.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anschlussanordnung 20 mit dem in Figur 2 hergestellten erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselement 1 .
Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements 1 aus Figur 2 und Figur 3.
In Figur 2 ist im oberen Teil der Abbildung ein erfindungsgemäßer Flachleiter 2 dargestellt. Der Flachleiter 2 besteht beispielsweise aus einer Kupferfolie mit einer Breite von 22 mm und einer Dicke von 100 μηι. Der Flachleiter 2 hat beispielsweise eine Länge von 55 cm. Die längste Abmessung des Flachleiters 2 definiert dabei seine Erstreckungsrichtung. Die Seiten, die durch die Erstreckungsrichtung 4 des Flachleiters 2 und seine Breite (zweitlängste Abmessung) aufgespannt werden, bilden die erste Seite 6.1 des Flachleiters 2 und (gegenüberliegend) die zweite Seite 6.2 des Flachleiters 2. Die erste Seite 6.1 kann auch Oberseite genannt werden und verdeckt in Figur 2, oberer Teil, die darunterliegende zweite Seite 6.2 (Unterseite). Der Flachleiter 2 weist an einem Ende einen ersten Anschlussbereich 3.1 und (in Erstreckungsrichtung 4 des Flachleiters 2 gesehen) am anderen Ende einen zweiten Anschlussbereich 3.2 auf. Des Weiteren ist in Erstreckungsrichtung 4 des Flachleiters 2 zwischen dem ersten Anschlussbereich 3.1 und dem zweiten Anschlussbereich 3.2 ein dritter Anschlussbereich 3.3 angeordnet. Der dritte Anschlussbereich 3.3 ist hier beispielsweise mittig zwischen dem ersten Anschlussbereich 3.1 und dem zweiten Anschlussbereich 3.2 angeordnet.
Der Flachleiter 2 ist nahezu vollständig von einer Isolationsschicht 5 aus Polyimid ummantelt und dadurch elektrisch isoliert. Die Isolationsschicht 5 ist beispielsweise mit einer Breite von 26 mm ausgebildet und steht auf jeder Seite um 2 mm über den Flachleiter 2 hinaus. Die Isolationsschicht 5 weist auf jeder Seite beispielsweise eine Dicke von 60 μηι auf und ist über eine 30 μηι dicke Klebstoffschicht mit dem Flachleiter 2 und an den überstehenden Rändern mit der Isolationsschicht 5 der gegenüberliegenden Seite verklebt. Lediglich der erste Anschlussbereich 3.1 , der zweite Anschlussbereich 3.2 und der dritte Anschlussbereich 3.3 sind ohne Isolationsschicht 5 ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch eine Fenstertechnik bei der Herstellung oder durch nachträgliche Entfernung der Isolationsschicht 5, beispielsweise durch Laserablation, erzielt werden.
Figur 2, oberer Teil, zeigt eine Ansicht auf die erste Seite 6.1 des Flachleiters 2, beziehungsweise der Isolationsschicht 5, die den Flachleiter bedeckt. Im unteren Teil der Figur 2 ist in derselben Ansicht der gefaltete Flachleiter 2 dargestellt. Durch die Faltung zeigen die Oberflächen der zweiten Seite 6.2 in den gefalteten Bereichen 8.1 und 8.2 nach oben und sind sichtbar. Zur besseren Kenntlichkeit ist die Isolationsschicht 5 auf der ersten Seite 6.1 mit einer anderen Schraffur dargestellt als die Isolationsschicht 5 auf der zweiten Seite 6.2. Es versteht sich, dass die Isolationsschicht 5 in diesem Beispiel auf der ersten Seite 6.1 und auf der zweiten Seite 6.2 gleichartig ausgebildet ist und optisch nicht oder kaum zu unterscheiden ist.
Der Winkel a, der zwischen der Erstreckungsrichtung 4.1 des Flachleiters 2 im ersten gefalteten Bereichs 8.1 und der Erstreckungsrichtung 4.3 im Zwischenbereichs 8.3 gebildet wird beträgt beispielsweise 90°. Der Winkel a, der zwischen der Erstreckungsrichtung 4.3 des Flachleiters 2 im Zwischenbereichs 8.3 und der Erstreckungsrichtung 4.3 im zweiten gefalteten Bereichs 8.2 gebildet wird beträgt beispielsweise ebenfalls 90°. Der erste gefaltete Bereich 8.1 ist somit parallel zum zweiten gefalteten Bereich 8.2 angeordnet.
Es versteht sich, dass die Faltung des Flachleiters 2 zwischen dem gefalteten Bereichen 8.1 und dem Zwischenbereich 8.3 beziehungsweise zwischen dem Zwischenbereich 8.3 und dem zweiten gefalteten Bereich 8.2 nicht scharfkantig erfolgen muss, sondern einen gewissen Radius r von beispielsweise 2 mm aufweisen kann.
Der dritte Anschlussbereich 3.3 weist eine kreisförmige Durchbrechung 9 auf. Die Durchbrechung 9 ist derart dimensioniert, dass sie über ein Schrauben-förmiges Anschlusselement 10 (siehe Figur 3), beispielsweise einer Kraftfahrzeugelektronik, gesteckt werden kann. Anschließend kann der Flachleiter 2 durch eine Schraubenmutter, die auf die Schraube aufgeschraubt wird, klemmend fixiert werden.
Figur 4 zeigt das Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements 1.
Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Verfahrensschritte:
a) ein Flachleiter 2 mit einem ersten Anschlussbereich 3.1 an einem ersten Ende des Flachleiters 2, einem zweiten Anschlussbereich 3.2 an einem zweiten (in Erstreckungsrichtung 4 gegenüberliegenden) Ende des Flachleiters 2 und einem dritten Anschlussbereich 3.3 zwischen dem ersten Anschlussbereich 3.1 und dem zweiten Anschlussbereich 3.2, wird bereitgestellt und
b) der Flachleiter 2 wird zwischen dem ersten Anschlussbereich 3.1 und dem dritten Anschlussbereich 3.3 sowie zwischen dem dritten Anschlussbereich 3.3 und dem zweiten Anschlussbereich 3.2 derart umgefaltet, so dass jeweils ein Abschnitt 7.1 einer ersten Seite 6.1 des Flachleiters 2 einem zweiten Abschnitt 7.2 der ersten Seite 6.1 zugewandt wird.
Wie in Figur 1A dargestellt enthalten Flachleiteranschlusselemente V nach dem Stand der Technik beispielsweise eine Metallfolie, die durch Stanzen oder Schneiden in die gewünschte Form gebracht wird. Des Weiteren sind sie in einfacher Weise mit einer polymeren Isolationsfolie beklebt.
Wird eine erhöhte Stromtragefähigkeit gefordert, werden nach dem Stand der Technik zwei Flachleiteranschlusselemente 1 ',1 " nach dem Stand der Technik verwendet, wobei sich die Produkt- und Produktionskosten verdoppeln. Dabei müssen jeweils zwei dritte Anschlussbereiche über eine Schraube gefädelt werden.
Das erfindungsgemäße Flachleiteranschlusselement 1 ist sehr kostengünstig, aus einer zusammenhängenden Metallfolie herstellbar und weist gleichzeitig eine erhöhte Stromleitfähigkeit auf. Gleichzeit ist das erfindungsgemäße Flachleiteranschlusselement 1 platzsparend und einfach in das technische Umfeld zu integrieren. Gleichzeitig muss nur ein drittes Anschlusselement angeschlossen werden, was sehr ergonomisch ist und die Fertigung vereinfacht. Dies war für den Fachmann unerwartet und überraschend. Bezugszeichen:
1 Flachleiteranschlusselement
1 1 " Flachleiteranschlusselement nach dem Stand der Technik
2 Flachleiter
3.1 erster Anschlussbereich
3.2 zweiter Anschlussbereich
3.3 dritter Anschlussbereich
4 Erstreckungsnchtung
4.1 Erstreckungsnchtung im ersten gefalteten Bereich 8.1
4.2 Erstreckungsnchtung im zweiten gefalteten Bereich 8.2
4.3 Erstreckungsnchtung im Zwischenbereich 8.3
5 Isolationsschicht
6.1 erste Seite oder Oberseite des Flachleiters 2
6.2 zweite Seite oder Unterseite des Flachleiters 2
7.1 Abschnitt der ersten Seite 6.1
7.2 Abschnitt der zweiten Seite 6.2
8.1 erster gefalteter Bereich
8.2 zweiter gefalteter Bereich
8.3 Zwischenbereich
9 Durchbrechung
10 Anschlusselement
1 1 Verbundscheibe
12 Scheibenkante der Verbundscheibe 1 1
20 Anschlussanordnung
α (alpha) Winkel

Claims

Patentansprüche
1 . Flachleiteranschlusselement (1 ), umfassend:
einen Flachleiter (2) mit
einem ersten Anschlussbereich (3.1 ) an einem ersten Ende des Flachleiters (2),
einem zweiten Anschlussbereich (3.2) an einem zweiten Ende des Flachleiters (2) und
einem dritten Anschlussbereich (3.3), der zwischen dem ersten
Anschlussbereich (3.1 ) und dem zweiten Anschlussbereich (3.2) angeordnet ist,
wobei der Flachleiter (2) zwischen dem ersten Anschlussbereich (3.1 ) und dem dritten Anschlussbereich (3.3) sowie zwischen dem dritten Anschlussbereich (3.3) und dem zweiten Anschlussbereich (3.2) umgefaltet ist, so dass jeweils ein Abschnitt (7.1 ) einer ersten Seite (6.1 ) des Flachleiters (2) einem zweiten Abschnitt (7.2) der ersten Seite (6.1 ) zugewandt ist.
2. Flachleiteranschlusselement (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Flachleiter (2) eine Metallfolie, bevorzugt eine Kupferfolie, eine verzinnte Kupferfolie, eine abschnittsweise verzinnte Kupferfolie, eine vollverzinnte Kupferfolie, eine Aluminiumfolie, eine Edelstahlfolie, eine Zinnfolie, eine Goldfolie oder eine Silberfolie enthält oder daraus besteht.
3. Flachleiteranschlusselement (1 ) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Flachleiter (2) eine Dicke von 10 μηη bis 300 μηη, bevorzugt von 30 μηη bis 250 μηη und insbesondere von 50 μηη bis 150 μηη und/oder eine Breite von 0,5 mm bis 100 mm, bevorzugt von 1 mm bis 50 mm und insbesondere von 10 mm bis 20 mm und/oder eine Länge von 5 cm bis 150 cm, bevorzugt von 10 cm bis 100 cm und insbesondere von 50 cm bis 90 cm aufweist.
4. Flachleiteranschlusselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Flachleiter (2) auf der ersten Seite (6.1 ), auf der zweiten Seite (6.2) oder auf der ersten Seite (6.1 ) und der zweiten Seite (6.2) mindestens eine Isolationsschicht, bevorzugt eine Isolationsfolie (5), besonders bevorzugt aus Polyimid oder Polyesther, insbesondere aus Polyethylenterephtalat (PET) oder Polyethylennapthalat(PEN), aufweist und bevorzugt mit dem Flachleiter (2) fest verbunden ist.
5. Flachleiteranschlusselement (1 ) nach einem der Anspräche 1 bis 4, wobei der Flachleiter (2) vollständig mit mindestens einer Isolationsschicht (5), bevorzugt einer Isolationsfolie, besonders bevorzugt aus Polyimid oder Polyesther, insbesondere aus Polyethylenterephtalat (PET) oder
Polyethylennapthalat(PEN), ummantelt ist.
6. Flachleiteranschlusselement (1 ) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der erste Anschlussbereich (3.1 ), der zweite Anschlussbereich (3.2) und der dritte Anschlussbereich (3.3) keine Isolationsschicht (5) aufweisen.
7. Flachleiteranschlusselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der dritte Anschlussbereich (3.3) mittig zwischen dem ersten Anschlussbereich
(3.1 ) und dem zweiten Anschlussbereich (3.2) angeordnet ist.
8. Flachleiteranschlusselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Flachleiter (2) im ersten Anschlussbereich (3.1 ), im zweiten Anschlussbereich
(3.2) und/oder im dritten Anschlussbereich (3.3) und insbesondere nur im dritten Anschlussbereich (3.3) eine Lötkontaktstelle, einen Steckverbinder oder einen Druckknopfanschluss aufweist.
9. Flachleiteranschlusselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Flachleiter (2) im ersten Anschlussbereich (3.1 ), im zweiten Anschlussbereich (3.2) und/oder im dritten Anschlussbereich (3.3) und insbesondere nur im dritten Anschlussbereich (3.3) eine Durchbrechung (9), insbesondere eine kreisförmige Öffnung, zur Befestigung an einem Stift-förmigen oder Schraubenförmigen Anschlusselement (10) aufweist.
10. Flachleiteranschlusselement (1 ) nach einem der Anspräche 1 bis 9, wobei ein Winkel α (alpha)
- zwischen der Erstreckungsrichtung (4.1 ) des Flachleiters (2) in einem ersten gefalteten Bereich (8.1 ) und der Erstreckungsrichtung (4.3) in einem
Zwischenbereich (8.3) und/oder - zwischen der Erstreckungsrichtung (4.2) in einem zweiten gefalteten Bereich (8.2) und der Erstreckungsrichtung (4.3)
von 10° bis 170°, bevorzugt von 45° bis 135°, noch mehr bevorzugt von 60° bis 120° und insbesondere von 80° bis 100° beträgt.
1 1. Flachleiteranschlusselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Faltung des Flachleiters (2) zwischen dem ersten gefalteten Bereich (8.1 ) und dem Zwischenbereich (8.3) und zwischen dem Zwischenbereich (8.3) und dem zweiten gefalteten Bereich (8.2) nicht scharfkantig ist und/oder einen
Krümmungsradius r von 0,1 mm bis 100 mm, bevorzugt von 0,5 mm bis 10 mm und insbesondere von 1 mm bis 5 mm aufweist.
12. Flachleiteranschlusselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei die Flächennormale der zweiten Seite (6.2) des ersten gefalteten Bereichs (8.1 ) und die Flächennormale der zweiten Seite (6.2) des zweiten gefalteten
Bereichs (8.2) parallel oder im Wesentlichen parallel zur Flächennormale der ersten Seite (6.1 ) im Zwischenbereich (8.3) ist.
13. Anschlussanordnung (20), umfassend:
eine Verbundscheibe (1 1 ) aus einer ersten Scheibe und einer zweiten Scheibe, die mit einer Zwischenschicht verbunden sind, eine elektrisch leitfähige Struktur, insbesondere eine elektrisch leitfähige Schicht, die zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe angeordnet ist, und
ein Flachleiteranschlusselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dessen erster Anschlussbereich (3.1 ) und dessen zweiter Anschlussbereich (3.2) mit der elektrisch leitfähigen Struktur elektrisch leitend und insbesondere galvanisch verbunden sind, wobei der Flachleiter (2) aus der Verbundscheibe (1 1 ) herausgeführt ist und der dritte Anschlussbereich (3.3) außerhalb der Verbundscheibe (1 1 ) angeordnet ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Flachleiteranschlusselements (1 ), wobei:
a) ein Flachleiter (2) mit
- einem ersten Anschlussbereich (3.1 ) an einem ersten Ende des Flachleiters (2), - einem zweiten Anschlussbereich (3.2) an einem zweiten Ende des Flachleiters (2) und
- einem dritten Anschlussbereich (3.3) zwischen dem ersten Anschlussbereich (3.1 ) und dem zweiten Anschlussbereich (3.2), bereitgestellt wird und
b) der Flachleiter (2) zwischen dem ersten Anschlussbereich (3.1 ) und dem dritten Anschlussbereich (3.3) sowie zwischen dem dritten Anschlussbereich (3.3) und dem zweiten Anschlussbereich (3.2) so umgefaltet wird, dass jeweils ein Abschnitt (7.1 ) einer ersten Seite (6.1 ) des Flachleiters (2) einem zweiten Abschnitt (7.2) der ersten Seite (6.1 ) zugewandt wird.
15. Verwendung eines Flachleiteranschlusselements (1 ) nach einem der
Ansprüche 1 bis 12 im Fahrzeugbereich oder im Baubereich, in Möbeln, elektrischen Geräte oder Dekorationsartikeln, bevorzugt zur Kontaktierung von elektrisch leitfähigen und funktionellen Strukturen oder Schichten wie
Heizschichten oder Heizleitern auf oder in einer Einscheibensicherheits- glasscheibe oder einer Mehrscheibenverbundglasscheibe.
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