WO2021156480A1 - Flachleiteranschlusselement - Google Patents

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WO2021156480A1
WO2021156480A1 PCT/EP2021/052872 EP2021052872W WO2021156480A1 WO 2021156480 A1 WO2021156480 A1 WO 2021156480A1 EP 2021052872 W EP2021052872 W EP 2021052872W WO 2021156480 A1 WO2021156480 A1 WO 2021156480A1
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WO
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connection
conductor
flat conductor
layer
pane
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PCT/EP2021/052872
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English (en)
French (fr)
Inventor
François HERMANGE
Bernhard Reul
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
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Publication date
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Priority to EP21708566.1A priority patent/EP4101030B1/de
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Definitions

  • the invention relates to a flat conductor connection element, a connection arrangement with a flat conductor connection element, a method for their fixing position and their use.
  • Flexible flat conductors also called flat strip conductors or foil conductors, are widely used in vehicle construction, in particular to enable movable electrical contacting under restricted space conditions.
  • Flat conductors usually consist of a tinned copper tape with a thickness of 0.03 mm to 0.1 mm and a width of 2 mm to 16 mm. Copper has proven itself for such conductor tracks because it has good electrical conductivity and can be easily processed into foils and the material costs are low at the same time. Other electrically conductive materials that can be processed into foils can also be used. Examples are gold, silver, aluminum or tin.
  • the tinned copper tape can be applied to a carrier material made of plastic for electrical insulation and stabilization, or it can be laminated with this on both sides.
  • a carrier material made of plastic for electrical insulation and stabilization, or it can be laminated with this on both sides.
  • Several conductive layers that are electrically isolated from one another can be located in a foil conductor strip.
  • Such composite glass panes generally consist of at least two rigid individual glass panes which are bonded to one another in a two-dimensionally adhesive manner by a thermoplastic adhesive layer.
  • the thickness of the adhesive layer is, for example, 0.76 mm.
  • additional electrically functional layers such as heating coatings and / or antenna elements, which with are connected to a flat conductor.
  • a flat conductor suitable for this only has a total thickness of 0.3 mm.
  • Such thin flat conductors can be embedded between the individual glass panes in the thermoplastic adhesive layer without difficulty.
  • flat conductors for contacting electrically functional layers is not only limited to the vehicle sector. As known from DE199 60 450 C1, flat conductors are also used in the construction sector. In laminated or insulating glass panes, foil conductors are used to make electrical contact with integrated electrical components such as voltage-controlled electrochromic layers, solar cells, braided wires, alarm loops or the like.
  • the window manufacturer requires a window with a complete connection element and a connection area for tool-free connection to additional control electronics.
  • the object of the present invention is to provide an improved flat conductor connection element and a connection arrangement made with it, which enables better quality control and, in particular, the use of different soldering tools.
  • the connection arrangement should be simple, inexpensive and efficient to produce.
  • the flat conductor connection element according to the invention is intended for soldering to an electrically conductive structure on a pane.
  • the electrically conductive structure is preferably an electrically conductive layer applied to a pane.
  • the flat conductor element comprises at least one conductor which contains at least one flat conductor.
  • the conductor has a first connection area at a first end and a second connection area at a second end.
  • the first connection area has a connection area for the electrical connection to the electrically conductive structure and a contact area opposite the connection area for the (touch) contact with a soldering tool for soldering the connection area.
  • the connection and contact surfaces are parallel to the plane of the pane.
  • the second connection area is used for connection to an electrical control device, voltage source or the like.
  • the conductor consists only of the flat conductor (strip-shaped conductor, in particular metal strips). It goes without saying that in this case the first connection area is formed by the flat conductor.
  • the flat conductor has two opposite sides or surfaces which form the connection surface and the contact surface.
  • the conductor comprises a flat conductor which is electrically connected to a round conductor, the round conductor optionally being electrically connected to a connector.
  • the first connection area is formed by the round conductor or, if necessary, by the connection piece.
  • the connection surface and the contact surface are advantageously formed by opposite sides or surfaces of the connection piece.
  • a flat conductor (also called a foil conductor or flat strip 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 preferably contains a metal foil, particularly preferably a strip or band-shaped metal foil.
  • the flat conductor connection element consists of a metal foil, preferably a strip-shaped or band-shaped metal foil.
  • the flat conductor preferably contains or consists of a copper foil, an aluminum foil, a stainless steel foil, a tin foil, a gold foil or a silver foil as the metal foil.
  • the metal foil can also contain or consist of alloys with the metals mentioned.
  • the metal foil is advantageously tinned in sections or completely. This is particularly advantageous in order to achieve good solderability with simultaneous corrosion protection.
  • the flat conductor has a thickness of 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, preferably 30 ⁇ m to 250 ⁇ m and in particular 50 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • Such thin flat conductors are particularly flexible and can, for example, be easily laminated into composite panes and guided 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 thicknesses mentioned above.
  • the width of the flat conductor can be constant or vary in width.
  • the flat conductor has a length of 5 cm to 150 cm, preferably 10 cm to 100 cm and in particular 50 cm to 90 cm. It goes without saying that the length, width and thickness of the flat conductor can be adapted to the requirements of the respective 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 can, for example, also be called the lower side and the second side can be called the upper side of the flat conductor.
  • the first end and the second end are each the opposite ends of the flat conductor in the direction of extension.
  • the flat conductor connection element furthermore comprises a flat, flat capsule layer made of an electrically insulating material, which envelops the conductor at least in a conductor section containing the first connection area.
  • the capsule layer has a first layer side, which faces the pane in the assembled state, and an opposite, second layer side, which faces away from the pane in the assembled state. When installed, the two sides of the layer are parallel to the plane of the pane.
  • the capsule layer has an opening through which the connection surface and the contact surface of the first connection area are accessible from the outside, so that the connection surface can be soldered to the electrically conductive structure and a soldering tool on the contact surface for soldering the connection surface to the electrically conductive structure with touch contact can be applied.
  • the opening is designed in such a way that the first connection area of the conductor is located within the opening when viewed perpendicularly through the plane of the capsule layer (at least in the projection onto the plane of the capsule layer).
  • the capsule layer surrounds the first connection area in the plane of the capsule layer, the connection area being exposed from both sides of the layer due to the opening.
  • the first connection area can also protrude from the opening perpendicular to the plane of the capsule layer (in the direction of the electrically conductive structure). At least in the projection onto the plane of the capsule layer, the first connection area is always located within the opening.
  • the opening advantageously enables the connection surface to be soldered to the electrically conductive structure by attaching a soldering tool, in particular a soldering iron, to the exposed contact surface.
  • a soldering tool in particular a soldering iron
  • the opening can be sealed by a cover on the side facing away from the pane in order to prevent water from penetrating into the opening.
  • “tightness” is to be understood as meaning, in particular, water-tightness, ie the penetration of water into the opening is prevented, so that the first connection area of the conductor is protected against moisture.
  • the capsule layer is firmly connected to the conductor and, for example, glued.
  • the capsule layer preferably contains polyimide or polyester, particularly preferably polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN) or consists of these.
  • the capsule layer can also contain or consist of thermoplastics and elastomers such as polyamide, polyoxymethylene, polybutylene terephthalate or ethylene-propylene-diene rubber.
  • potting materials such as acrylate or epoxy resin systems can be used as the capsule layer.
  • the first connection area of the conductor is exposed due to the breakthrough in the capsule layer, i.e. it is accessible from both sides of the layer.
  • This enables simple electrical and, in particular, galvanic contacting of the conductor in the first connection area.
  • the two connection areas of the conductor can be protected from corrosion by an electrically conductive layer, such as tin-plating, or an electrically non-conductive layer, such as solder lacquer.
  • This protective layer is usually not removed, burned or otherwise penetrated until the electrical contact is made, in order to enable electrical contact.
  • the breakthrough in the capsule layer can be produced, for example, by a window technique or by subsequent removal, for example by laser ablation or mechanical ablation.
  • window technology for example, the conductor is coated with insulation foils with corresponding recesses (windows) in the connection areas, for example glued or laminated.
  • the opening extends completely from one layer side to the other layer side of the capsule layer, in a direction perpendicular to the plane of the capsule layer, so that the first connection area of the conductor is exposed.
  • the opening is, for example, a circular or round opening, any other closed shape being equally possible, in particular oval or rectangular.
  • the capsule layer has on the layer side which is intended to face the pane and / or on the layer side which is from the pane should be turned away, an adhesive surrounding the opening, in particular an adhesive tape.
  • an adhesive surrounding the opening, in particular an adhesive tape.
  • a cover can easily be attached to the opening on the side facing away from the pane in order to ensure the tightness of the flat conductor connection element after assembly.
  • the adhesive is designed in such a way that it completely surrounds the opening on both sides of the layer.
  • connection surface of the conductor has a solder mass attached to it. This facilitates the electrical contacting of the flat conductor connection element, since the conductor can be soldered to the electrically conductive structure in a simple manner.
  • the solder mass is already provided in a particularly practical manner by the flat conductor connection element.
  • 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, for example, glued.
  • the insulation layer or film preferably contains polyimide or polyester, particularly preferably polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN), or consists of these.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • the insulation layer can 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 into the lacquer.
  • the insulation layer can also contain or consist of thermoplastics and elastomers such as polyamide, polyoxymethylene, polybutylene terephthalate or ethylene-propylene-diene rubber.
  • thermoplastics and elastomers such as polyamide, polyoxymethylene, polybutylene terephthalate or ethylene-propylene-diene rubber.
  • potting materials such as acrylate or epoxy resin systems can be used as the insulation layer.
  • Such insulation layers or foils preferably have thicknesses of 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, particularly preferably 25 ⁇ m to 200 ⁇ m and in particular 60 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the insulation layer is advantageously glued to the flat conductor via an adhesive layer.
  • the thickness of the adhesive layer is preferably 10 ⁇ m up to 150 mhi and particularly preferably from 50 gm to 75 gm.
  • Such insulation layers are particularly suitable for electrically isolating the flat conductor and mechanically stabilizing it and protecting it from mechanical damage and corrosion.
  • the flat conductor is sheathed with the above-mentioned insulation layer or film.
  • the insulation layer can also be made larger and, in particular, wider than the flat conductor.
  • the insulation layer can also serve as a carrier layer for the flat conductor and stabilize it mechanically.
  • the flat conductor is sheathed at least outside the capsule layer by an insulation layer (insulation sleeve) made of an electrically insulating material, which is designed like the insulation layer described above, the sheathed flat conductor advantageously being flexible.
  • the flat conductor can thus be easily adapted to the spatial conditions at the installation site and can also be used to cover the opening.
  • the sheathed flat conductor outside the capsule layer is particularly advantageously of such a length that the opening in the capsule layer can be covered by the insulation layer.
  • the sheathed flat conductor can thus be passed over the opening and attached to the capsule layer on the side facing away from the pane in order to seal the opening.
  • a further covering means can advantageously be dispensed with.
  • Flat conductors with an insulating layer are so thin that they can be embedded between the individual panes in the thermoplastic intermediate layer of a composite pane and led out of it without difficulty.
  • the flat conductor is particularly suitable for contacting electrically conductive coatings in panes.
  • a plurality of conductive metal foils electrically insulated from one another can be located in a flat conductor according to the invention with an insulation layer.
  • the invention also extends to a connection arrangement which comprises a pane with an electrically conductive structure applied thereon, in particular an electrically conductive layer.
  • the connection arrangement furthermore comprises a flat conductor connection element according to the invention, the connection surface being electrically connected to the electrically conductive structure by soldering. In particular, the connection surface is soldered directly to the electrically conductive structure.
  • the connection arrangement furthermore comprises a cover which covers the opening in the capsule layer on the layer side facing away from the pane (seals in a watertight manner). The cover is attached to the capsule layer.
  • the capsule layer is attached to the pane by an adhesive, in particular an adhesive tape, the adhesive preferably already being attached to the side of the capsule layer facing the pane before the flat conductor connection element is mounted on the pane.
  • the cover is formed by the flat conductor encased by an insulation layer (insulation sleeve), which is attached to the capsule layer in the area of the opening, completely covering it.
  • insulation layer insulation sleeve
  • a separate cover part which is attached to the capsule layer, can be provided as the cover.
  • the cover is particularly advantageously fastened to the capsule layer by means of an adhesive, in particular an adhesive tape, which enables the cover to be fastened inexpensively and which is easy to implement in practice.
  • the adhesive is preferably already attached to the side of the capsule layer facing away from the pane before the flat conductor connection element is mounted.
  • the pane can be a single pane or a multi-pane glass, in particular multi-pane laminated glass.
  • the pane preferably contains glass, particularly preferably flat glass, even 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 disk is preferred transparent, in particular for use as a windshield or rear window of a vehicle or other uses where a high level of light transmission is desired.
  • Transparent in the context of the invention is then understood to mean a pane that has a transmission in the visible spectral range of greater than 70%. For windows that are not in the driver's field of vision relevant to traffic, for example for roof windows, the transmission can also be much lower, for example greater than 5%.
  • the thickness of the pane can vary widely and thus be perfectly adapted to the requirements of the individual case. Standard thicknesses from 0.5 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, equipment and buildings, in particular for electrical meat bodies, are preferably used.
  • the size of the disk can vary widely and depends on the size of the use according to the invention.
  • the pane has, for example, an area of 200 cm 2 to 20 m 2, which is customary in vehicle construction and architecture.
  • the invention also extends to a method for securing a connection arrangement according to the invention with the following steps:
  • soldering the connection surface of the conductor to the electrically conductive structure a soldering tool, in particular a soldering iron, being applied to the contact surface,
  • the flat conductor encased by an insulation layer outside the capsule layer is passed over the opening on the side of the capsule layer facing away from the pane, so that the opening is completely covered, and is attached to the capsule layer, in particular by means of an adhesive, like tape.
  • a separate cover part is attached to the capsule layer, in particular by means of an adhesive such as an adhesive tape.
  • connection arrangement also extends to the use of the connection arrangement according to the invention in the vehicle sector or in the construction sector, in furniture, electrical devices or decorative articles in a multi-pane laminated glass pane.
  • the connection arrangement is used to solder the connection surface of the conductor of the flat conductor connection element to an electrically conductive structure of a pane in the vehicle sector or in the construction sector, in furniture, electrical devices or decorative items.
  • the pane is, for example, a multi-pane composite glass pane.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of the inventive connection arrangement in plan
  • FIG. 2 shows a sectional view of the connection arrangement from FIG. 1 according to a first variant
  • FIG. 3 shows a sectional view of the connection arrangement from FIG. 1 according to a second variant
  • FIGS. 4A-4B show a schematic representation of a further exemplary embodiment of the connection arrangement according to the invention in a top view and in a sectional view
  • FIG. 5 shows a flow diagram of a method according to the invention for producing a connection arrangement according to the invention.
  • FIGS. 1 to 3 are considered, in which exemplary embodiments of the connection arrangement according to the invention are illustrated in a schematic manner.
  • the connection arrangement denoted as a whole by the reference number 100 comprises a flat conductor connection element 1 which is mounted on a pane 2.
  • the window 2 is designed here, for example, in the form of a composite window as a windshield of a motor vehicle.
  • the composite pane comprises two individual panes that are firmly connected to one another by a thermoplastic intermediate layer. A precise description of the structure of the composite pane is not necessary for an understanding of the invention, so that its description is superfluous.
  • the pane 2 could equally be just a single pane and, for example, be designed as a so-called single pane safety glass (ESG).
  • ESG single pane safety glass
  • the disc 2 consists here, for example, of soda-lime glass.
  • the flat conductor connection element 1 is arranged close to a window edge of the window on the motor side, adjacent to an adhesive area 8 ("PU line") on which the window 2 is glued into a vehicle body.
  • the flat conductor connection element 1 comprises a conductor 4, which here is composed, for example, of a flat conductor 5 and a round conductor 6 connected to it (see FIGS. 2 and 3).
  • a connector 7 is also electrically connected to the round conductor 6.
  • the conductor 4 has a first connection area 9 at a first end 11 and a second connection area 10 at a second end 12.
  • the first connection area 9 has on its side facing the pane 2 a connection surface 13 for the electrical connection to the electrically conductive layer 3 and a contact surface 14 opposite the connection surface 13 for contact with a soldering tool (not shown) for soldering the connection surface 13 the electric conductive layer 3.
  • the connection surface 13 and the contact surface 14 are parallel to the plane of the pane.
  • the second connection area 10 is used for connection to an electrical control device, voltage source or the like, which is not shown in more detail in the figures.
  • the conductor 4 could consist only of the flat conductor 5, the first connection area 9 then being formed by the flat conductor 5.
  • the connection surface 13 and the contact surface 14 are thus also formed by the flat conductor 5.
  • the flat conductor 5 contains or consists of a strip-shaped or band-shaped metal foil, for example a copper foil, an aluminum foil, a stainless steel foil, a tin foil, a gold foil or a silver foil.
  • the flat conductor 5 has, for example, a thickness of 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, preferably 30 ⁇ m to 250 ⁇ m and in particular 50 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the flat conductor 5 has, for example, 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.
  • the flat conductor 5 has, for example, a length of 5 cm to 150 cm, preferably 10 cm to 100 cm and in particular 50 cm to 90 cm. It goes without saying that the length, width and thickness of the flat conductor 5 can be adapted to the requirements of the respective individual case.
  • the flat conductor connection element 1 has a flat, flat capsule layer 15 made of an electrically insulating material, which envelops or encapsulates the conductor 4 in a conductor section containing the first connection area 9.
  • the capsule layer 15 has a first layer side 16, which faces the pane 2 in the assembled state, and an opposite, second layer side 17, which faces away from the pane 2 in the assembled state. Both sides of the layer 16, 17 are parallel to the plane of the pane.
  • the first layer side 16 can also be called the lower side and the second layer side 17 can be called the upper side of the capsule layer 15, for example.
  • the capsule layer 15 does not extend to the second connection area 10 of the conductor 4.
  • the capsule layer 15 consists of polyimide or polyester.
  • the flat conductor 5 is electrically connected to the round conductor 6 in the region of the capsule layer 15. Outside the capsule layer 15 is only the flat conductor 5, which outside the capsule layer 15 is encased by a flat, flat insulation layer 18 (insulation cover) made of an electrically insulating material, here for example polymide.
  • the flat conductor 5 sheathed by the insulation layer 18 outside the capsule layer 15 is flexible.
  • the flat conductor 5 is firmly connected to the capsule layer 15.
  • the capsule layer 15 has an opening 19, which is rectangular here, for example, through which the connection area 13 and the contact area 14 of the first connection area 9 on both sides of the layer 16, 17 are accessible.
  • the contact surface 14 is shown from above.
  • the first connection area 9 is located in a vertical view through the plane of the capsule layer 15 or through the plane of the pane 2 within the opening 19.
  • a wall 20 surrounding or delimiting the opening 19 completely surrounds the first connection area 9 (in a vertical view through the level of the capsule layer 15). In the area of the first connection area 9, there is therefore no material of the capsule layer 15 within the opening 19.
  • the capsule layer 15 is glued to the window 2 by the adhesive tape 21 arranged on the window side.
  • the flat conductor 5 is electrically connected within the capsule layer 15 to the round conductor 6 by a contact element 23, for example a clamping element.
  • the connection piece 7 is soldered to the electrically conductive layer 3 on the connection surface 13 by means of a solder compound 22.
  • the connection piece 7 protrudes somewhat from the opening 19 in the direction perpendicular to the disk 2.
  • the solder compound 22 is already attached to the connection piece 7 before soldering to the electrically conductive layer 3.
  • the flexible flat conductor 5, which is covered with the insulation layer 18, is guided over the first layer side 16 of the capsule layer 15 and covered the opening 19 completely.
  • the flat conductor 5 is fastened to the capsule layer 15 by means of the adhesive tape 21.
  • the opening 9 on the second layer side 17 can be sealed.
  • the adhesive tape 21 'with which the capsule layer 15 is attached to the pane 2 the opening 9 on the first layer side 16 is sealed.
  • the first connection area 9 is thus well protected against the ingress of water.
  • the flat conductor 5 is fastened to the pane 2 by a further adhesive tape 21 ′′.
  • FIG. 3 shows a variant in which the opening on the first layer side 16 is completely covered by a flat, flat cover piece 24 made of an electrically insulating material such as polyimide.
  • the cover piece 24 is glued on by the adhesive tape 21 '.
  • connection surface 13 can be soldered to the electrically conductive layer 3 in a simple manner, it being possible for a soldering tool, such as a soldering iron, to be attached to the contact surface 14.
  • a soldering tool such as a soldering iron
  • the opening 19 can be covered in a sealing manner, the sheathed flat conductor 5 or a separate cover piece 24 being used. Due to the good visibility, the soldering can be done with high quality, in which case soldering tools such as soldering irons can also be used, which in particular enables manual soldering.
  • FIG. 5 shows a flow diagram of a method according to the invention for producing the connection arrangement 1 according to the invention.
  • the method comprises at least the following method steps: a) providing a pane (2) with an electrically conductive structure (3) applied to it, in particular an electrically conductive layer, b) arranging the flat conductor connection element (1) on the disk (29, c) soldering the connection surface (13) of the conductor (4) to the electrically conductive structure (3), a soldering tool, in particular a soldering iron, being applied to the contact surface, d) Covering the opening (19) in the capsule layer (15).
  • the invention provides a flat conductor connection element and associated connection arrangement, by means of which simple and reliable soldering of the conductor is made possible due to the opening in the capsule layer.
  • the opening can be covered in a simple manner in a sealing manner.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flachleiteranschlusselement (1) für eine elektrisch leitfähige Struktur (3), insbesondere eine elektrisch leitfähige Schicht, welche auf einer Scheibe (2) aufgebracht ist, umfassend - mindestens einen Leiter (4, 4'), enthaltend einen Flachleiter (5), mit einem ersten Anschlussbereich (9) an einem ersten Ende (11) und einem zweiten Anschlussbereich (10) an einem zweiten Ende (12), wobei der erste Anschlussbereich (9) eine Anschlussfläche (13) für den elektrischen Anschluss an die elektrisch leitfähige Struktur (3) und eine der Anschlussfläche gegenüberliegende Kontaktfläche (14) für den Berührungskontakt mit einem Lötwerkzeug aufweist, - eine Kapselschicht (15) aus einem elektrisch isolierenden Material, welche den Leiter (4) zumindest in einem den ersten Anschlussbereich (9) enthaltenden Leiter- abschnitt umhüllt, wobei die Kapselschicht (15) eine Durchbrechung (19) aufweist, durch welche die Anschlussfläche (13) und die Kontaktfläche (14) des ersten Anschlussbereichs (9) zugänglich sind, wobei sich der erste Anschlussbereich (9) des Leiters (4) in Sicht senkrecht durch die Ebene der Kapselschicht (15) innerhalb der Durchbrechung (19) befindet. Des Weiteren betrifft sie eine Anschlussanordnung mit einem solchen Flachleiteranschlusselement, bei welchem die Durchbrechung abgedeckt ist.

Description

Flachleiteranschlusselement
Die Erfindung betrifft ein Flachleiteranschlusselement, eine Anschlussanordnung mit Flachleiteranschlusselement, ein Verfahren zu deren Fierstellung sowie deren Verwendung.
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 gute 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 beispielsweise zur Kontaktierung von elektrisch funktionellen Schichten in Verbundglasscheiben verwendet. Beispiele finden sich in DE 42 35 063 A1 , DE 20 2004 019 286 U1 oder DE 93 13 394 U1. Weiterer Stand der Technik kann US 2018/287294 A1 entnommen werden.
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 Flachleiter 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 Isolierglas scheiben dienen Folienleiter zur elektrischen Kontaktierung von integrierten elektrischen Bauelementen wie spannungsgesteuerten elektrochromen Schichten, Solarzellen, Fleizdrähten, 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.
In der Praxis ist es üblich, Flachleiter mit einer elektrisch leitfähigen Struktur zu verlöten, indem ein Fleißstempel auf die elektrisch isolierende Abdeckung des Flachleiters aufgesetzt wird. Nachteilig bei dieser Vorgehensweise ist eine möglicher Weise nur unzureichende Qualität der Verlötung, da die Lötstelle durch die elektrisch isolierende Abdeckung nicht einsehbar ist. Als Lötwerkzeug ist nur ein Fleißstempel gut geeignet.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Flachleiteranschlusselement und eine hiermit gefertigte Anschlussan ordnung zur Verfügung zu stellen, welches eine bessere Qualitätskontrolle und insbesondere auch die Verwendung verschiedener Lötwerkzeuge ermöglicht. Zudem soll die Anschlussanordnung einfach, kostengünstig und effizient herstellbar sein.
Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch ein Flachleiteranschlusselement und eine Anschlussanordnung, sowie durch ein Verfahren zur Fierstellung der Anschlussanordnung gemäß den nebengeordneten Patent ansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Das erfindungsgemäße Flachleiteranschlusselement ist zum Anlöten an eine elektrisch leitfähige Struktur auf einer Scheibe vorgesehen. Die elektrisch leitfähige Struktur ist vorzugsweise eine auf eine Scheibe aufgebrachte elektrisch leitfähige Schicht.
Das Flachleiterelement umfasst mindestens einen Leiter, der zumindest einen Flachleiter enthält. Der Leiter verfügt über einen ersten Anschlussbereich an einem ersten Ende und einen zweiten Anschlussbereich an einem zweiten Ende. Der erste Anschlussbereich weist eine Anschlussfläche für den elektrischen Anschluss an die elektrisch leitfähige Struktur und eine der Anschlussfläche gegenüberliegende Kontaktfläche für den (Berührungs-)Kontakt mit einem Lötwerkzeug zum Verlöten der Anschlussfläche auf. Im verbauten Zustand sind die Anschluss- und Kontaktfläche parallel zur Scheibenebene. Die zweite Anschlussbereich dient zur Verbindung mit einer elektrischen Steuereinrichtung, Spannungsquelle oder dergleichen.
Gemäß einer Ausgestaltung besteht der Leiter nur aus dem Flachleiter (streifen förmiger Leiter, insbesondere Metallstreifen). Es versteht sich, dass in diesem Fall der erste Anschlussbereich vom Flachleiter gebildet wird. Der Flachleiter weist zwei gegenüberliegende Seiten bzw. Flächen auf, welche die Anschlussfläche und die Kontaktfläche ausbilden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Leiter einen Flachleiter, der mit einem Rundleiter elektrisch verbunden ist, wobei der Rundleiter gegebenenfalls an ein Anschlussstück elektrisch angeschlossen ist. Der erste Anschlussbereich wird vom Rundleiter oder gegebenenfalls vom Anschlussstück gebildet. Vorteilhaft werden die Anschlussfläche und die Kontaktfläche von gegenüberliegenden Seiten bzw. Flächen des Anschlussstücks gebildet.
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 Flachleiter enthält bevorzugt eine Metallfolie, besonders bevorzugt eine Streifen oder bandförmige Metallfolie. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements besteht der Flachleiter aus einer Metallfolie, bevorzugt aus einer streifen- oder bandförmigen Metallfolie.
Vorzugsweise enthält der Flachleiter als 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 ist vorteilhafterweise abschnittsweise oder vollständig verzinnt. Dies ist besonders vorteilhaft um eine gute Lötbarkeit bei gleichzeitigem Korrosionsschutz zu erzielen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschluss elements weist der Flachleiter eine Dicke von 10 gm bis 300 gm, bevorzugt von 30 pm bis 250 pm und insbesondere von 50 pm bis 150 pm 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.
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 dem 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 Unterseite und die zweite Seite kann Oberseite des Flachleiters genannt werden. Das erste Ende und das zweite Ende sind jeweils die einander gegenüberliegenden Enden des Flachleiters in Erstreckungsrichtung. Das Flachleiteranschlusselement umfasst weiterhin eine flächig-ebene Kapselschicht aus einem elektrisch isolierenden Material, welche den Leiter zumindest in einem den ersten Anschlussbereich enthaltenden Leiterabschnitt umhüllt. Die Kapselschicht verfügt über eine erste Schichtseite, welche im montierten Zustand der Scheibe zugewandt ist, und eine gegenüberliegende zweite Schichtseite, welche im montierten Zustand von der Scheibe abgewandt ist. Im verbauten Zustand sind die beiden Schichtseiten parallel zur Scheibenebene.
Wesentlich hierbei ist, dass die Kapselschicht eine Durchbrechung aufweist, durch welche die Anschlussfläche und die Kontaktfläche des ersten Anschlussbereichs von außen her zugänglich sind, so dass die Anschlussfläche mit der elektrisch leitfähigen Struktur verlötbar ist und an der Kontaktfläche ein Lötwerkzeug zum Verlöten der Anschlussfläche mit der elektrisch leitfähigen Struktur mit Berührungskontakt angesetzt werden kann. Die Durchbrechung ist so ausgebildet, dass sich der erste Anschlussbereich des Leiters in Sicht senkrecht durch die Ebene der Kapselschicht innerhalb der Durchbrechung befindet (zumindest in der Projektion auf die Ebene der Kapselschicht). Mit anderen Worten, die Kapselschicht umgibt den ersten Anschlussbereich in der Ebene der Kapselschicht, wobei der Anschlussbereich aufgrund der Durchbrechung von beiden Schichtseiten her freiliegt. Im Sinne vorliegender Erfindung kann der erste Anschlussbereich senkrecht zur Ebene der Kapselschicht auch aus der Durchbrechung hervorstehen (in Richtung zur elektrisch leitfähigen Struktur). Zumindest in der Projektion auf die Ebene der Kapselschicht befindet sich der erste Anschlussbereich stets innerhalb der Durchbrechung.
Die Durchbrechung ermöglicht in vorteilhafter Weise ein Verlöten der Anschlussfläche mit der elektrisch leitfähigen Struktur durch Ansetzen eines Lötwerkzeugs, insbesondere Lötkolbens, an der freiliegenden Kontaktfläche. Die Qualität der Lötung kann gut überprüft werden. Die Durchbrechung kann nach Montage des Flach leiteranschlusselements auf der der Scheibe abgewandten Seite durch eine Abdeckung abgedichtet werden, um das Eindringen von Wasser in die Durchbrechung zu verhindern. Unter "Dichtigkeit" soll im Sinne vorliegender Erfindung insbesondere Wasserdichtigkeit verstanden werden, d.h. das Eindringen von Wasser in die Durchbrechung wird verhindert, so dass der erste Anschlussbereich des Leiters gegen Feuchtigkeit geschützt ist. Die Kapselschicht ist mit dem Leiter fest verbunden und beispielsweise verklebt. Die Kapselschicht enthält bevorzugt Polyimid oder Polyesther, besonders bevorzugt Polyethylenterephtalat (PET) oder Polyethylennapthalat (PEN) oder besteht daraus. Die Kapselschicht 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 Kapselschicht verwendet werden.
Der erste Anschlussbereich des Leiters liegt aufgrund der Durchbrechung der Kapselschicht frei, d.h. ist von beiden Schichtseiten her zugänglich. Dies ermöglicht die einfache elektrische und insbesondere galvanische Kontaktierung des Leiters im ersten Anschlussbereich. Es versteht sich, dass die beiden Anschlussbereiche des Leiters durch eine elektrisch leitfähige Schicht, wie eine Verzinnung, oder eine elektrisch nicht leitfähige Schicht, wie ein Lötlack, vor Korrosion geschützt sein können. Diese Schutzschicht wird üblicherweise erst bei der elektrischen Kontaktierung entfernt, verbrannt oder anderweitig durchdrungen, um einen elektrischen Kontakt zu ermöglichen.
Die Durchbrechung der Kapselschicht lässt sich beispielsweise durch eine Fenstertechnik oder durch ein nachträgliches Entfernen, beispielsweise durch Laserablation oder mechanisches Abtragen, hersteilen. Bei der Fenstertechnik wird der Leiter beispielsweise durch Isolationsfolien mit entsprechenden Ausnehmungen (Fenstern) in den Anschlussbereichen beschichtet, beispielsweise beklebt oder laminiert.
Die Durchbrechung erstreckt sich vollständig von der einen Schichtseite bis zur anderen Schichtseite der Kapselschicht, in Richtung senkrecht zur Ebene der Kapselschicht, so dass der erste Anschlussbereich des Leiters freiliegt. Die Durchbrechung ist beispielsweise eine kreisförmige bzw. runde Öffnung, wobei jede andere geschlossene Form gleichermaßen möglich ist, insbesondere oval oder rechteckförmig.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiter anschlusselements weist die Kapselschicht auf der Schichtseite, welcher der Scheibe zugewandt sein soll und/oder auf der Schichtseite, welcher von der Scheibe abgewandt sein soll, ein die Durchbrechung umgebendes Klebemittel, insbesondere ein Klebeband, auf. Dies ermöglicht einerseits ein einfaches Befestigen des Flachleiteranschlusselements an der Scheibe. Andererseits kann in einfacher Weise eine Abdeckung an der Durchbrechung auf der der Scheibe abgewandten Seite angebracht werden, um die Dichtigkeit des Flachleiteranschlusselements nach Montage zu gewährleisten. Besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Dichtigkeit ist das Klebemittel so ausgebildet, dass es die Durchbrechung auf beiden Schichtseiten vollständig umgibt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements weist die Anschlussfläche des Leiters eine daran angebrachte Lotmasse auf. Dies erleichtert die elektrische Kontaktierung des Flachleiteranschlusselements, da ein Anlöten des Leiters an die elektrisch leitfähige Struktur in einfacher Weise möglich ist. Die Lotmasse wird in besonders praktischer Weise bereits durch das Flachleiteranschlusselement bereitgestellt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiter anschlusselements 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 Polyethylen- terephtalat (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.
Solche Isolationsschichten oder -folien weisen bevorzugt Dicken von 10 pm bis 300 pm, besonders bevorzugt von 25 pm bis 200 pm und insbesondere von 60 pm bis 150 pm auf. Die Isolationsschicht ist vorteilhafterweise über eine Klebstoffschicht mit dem Flachleiter verklebt. Die Dicke der Klebstoffschicht beträgt bevorzugt von 10 pm bis 150 mhi und besonders bevorzugt von 50 gm bis 75 gm. Derartige Isolationsschichten sind besonders dazu geeignet, den Flachleiter elektrisch zu isolieren und ihn mechanisch zu stabilisieren und vor mechanischen Beschädigungen und Korrosion zu schützen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschluss elements ist der Flachleiter mit der oben genannten Isolationsschicht oder -folie 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.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements ist der Flachleiter zumindest außerhalb der Kapselschicht von einer Isolationsschicht (Isolationshülle) aus einem elektrisch isolierenden Material ummantelt, welche wie die vorstehend beschriebene Isolationsschicht ausgebildet ist, wobei der ummantelte Flachleiter vorteilhaft flexibel ist. Der Flachleiter kann somit den räumlichen Gegebenheiten am Einbauort in einfacher Weise angepasst werden und auch zur Abdeckung der Durchbrechung dienen.
Besonders vorteilhaft weist der ummantelte Flachleiter außerhalb der Kapselschicht eine solche Länge auf, dass die Durchbrechung der Kapselschicht durch die Isolationsschicht abdeckbar ist. Der ummantelte Flachleiter kann somit über die Durchbrechung geführt und an der von der Scheibe abgewandten Seite an der Kapselschicht befestigt werden, um die Durchbrechung abzudichten. Auf ein weiteres Abdeckmittel kann in vorteilhafter Weise verzichtet werden.
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. Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf eine Anschlussanordnung, welche eine Scheibe mit einer darauf aufgebrachten elektrisch leitfähigen Struktur, insbesondere eine elektrisch leitfähige Schicht, umfasst. Die Anschlussanordnung umfasst weiterhin ein erfindungsgemäßes Flachleiteranschlusselement, wobei die Anschlussfläche an die elektrisch leitfähige Struktur durch Verlöten elektrisch angeschlossen ist. Die Anschlussfläche ist insbesondere mit der elektrisch leitfähigen Struktur direkt verlötet. Die Anschlussanordnung umfasst weiterhin eine Abdeckung, welche die Durchbrechung der Kapselschicht auf der von der Scheibe abgewandten Schichtseite abdeckt (wasserdicht abdichtet). Die Abdeckung ist an der Kapselschicht befestigt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Anschluss anordnung ist die Kapselschicht durch ein Klebemittel, insbesondere ein Klebeband, an der Scheibe befestigt, wobei vorzugsweise das Klebemittel vor Montage des Flachleiteranschlusselements an der Scheibe bereits an der der Scheibe zugewandten Seite der Kapselschicht angebracht ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Anschlussanordnung wird die Abdeckung durch den von einer Isolationsschicht (Isolationshülle) ummantelten Flachleiter gebildet, der im Bereich der Durchbrechung, diese vollständig überdeckend, an der Kapselschicht befestigt ist. Alternativ kann als Abdeckung ein separates Abdeckteil, das an der Kapselschicht befestigt ist, vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist die Abdeckung durch ein Klebemittel, insbesondere ein Klebeband, an der Kapselschicht befestigt, was eine kostengünstige und in der Praxis einfach umzusetzende Befestigung der Abdeckung ermöglicht. Vorzugsweise ist das Klebemittel vor Montage des Flachleiteranschlusselements bereits an der von der Scheibe abgewandten Seite der Kapselschicht angebracht.
Die Scheibe kann eine Einzelscheibe oder ein Mehrscheibenglas, insbesondere Mehrscheibenverbundglas, sein.
Die Scheibe enthält 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 Scheibe ist bevorzugt transparent, insbesondere für die Verwendung als Windschutzscheibe 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 Scheibe kann breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Standardstärken von 0,5 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 Fleizkörper, verwendet. Die Größe der Scheibe kann breit variieren und richtet sich nach der Größe der erfindungsgemäßen Verwendung. Die Scheibe weist beispielsweise eine im Fahrzeugbau und Architekturbereich übliche Fläche von 200 cm2 bis zu 20 m2 auf.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Verfahren zur Fierstellung einer erfindungsgemäßen Anschlussanordnung mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen einer Scheibe mit einer darauf aufgebrachten elektrisch leitfähigen Struktur, insbesondere eine elektrisch leitfähige Schicht,
Anordnen des erfindungsgemäßen Flachleiteranschlusselements an der Scheibe,
Verlöten der Anschlussfläche des Leiters mit der elektrisch leitfähigen Struktur, wobei ein Lötwerkzeug, insbesondere ein Lötkolben, an der Kontaktfläche angesetzt wird,
Dichtendes Abdecken der Durchbrechung der Kapselschicht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der außerhalb der Kapselschicht von einer Isolationsschicht ummantelte Flachleiter an der der Scheibe abgewandten Schichtseite der Kapselschicht über die Durchbrechung geführt, so dass die Durchbrechung vollständig abgedeckt ist, und wird an der Kapselschicht befestigt, insbesondere durch ein Klebemittel, wie ein Klebeband. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein separates Abdeckteil an der Kapselschicht befestigt, insbesondere durch ein Klebmittel, wie ein Klebeband.
Ferner erstreckt sich die Erfindung auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Anschlussanordnung im Fahrzeugbereich oder im Baubereich, in Möbeln, elektrischen Geräten oder Dekorationsartikeln in einer Mehrscheibenverbundglasscheibe. Die Anschlussanordnung dient zum Verlöten der Anschlussfläche des Leiters des Flachleiteranschlusselements mit einer elektrisch leitfähigen Struktur einer Scheibe im Fahrzeugbereich oder im Baubereich, in Möbeln, elektrischen Geräten oder Dekorationsartikeln. Die Scheibe ist beispielsweise eine Mehrscheibenverbund glasscheibe.
Die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung können einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Insbesondere sind die vorstehend genannten und nachstehend zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird. Es zeigen in vereinfachter, nicht maßstabsgetreuer Darstellung:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfin dungsgemäßen Anschlussanordnung in Aufsicht,
Figur 2 eine Schnittansicht der Anschlussanordnung von Figur 1 gemäß einer ersten Variante,
Figur 3 eine Schnittansicht der Anschlussanordnung von Figur 1 gemäß einer zweiten Variante,
Figur 4A-4B eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anschlussanordnung in Aufsicht und in Schnittan sicht, Figur 5 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstel lung einer erfindungsgemäßen Anschlussanordnung.
Es seien zunächst die Figuren 1 bis 3 betrachtet, worin Ausführungsbeispiele der erfin dungsgemäßen Anschlussanordnung in schematischer Weise veranschaulicht sind.
Die insgesamt mit der Bezugszahl 100 bezeichnete Anschlussanordnung umfasst ein Flachleiteranschlusselement 1 , das an einer Scheibe 2 montiert ist. Die Scheibe 2 ist hier beispielsweise in Form einer Verbundscheibe als Windschutzscheibe eines Kraft fahrzeugs ausgebildet ist. Die Verbundscheibe umfasst zwei Einzelscheiben, die durch eine thermoplastische Zwischenschicht fest miteinander verbunden sind. Eine genaue Beschreibung des Aufbaus der Verbundscheibe ist für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich, so dass sich dessen Beschreibung erübrigt. Die Scheibe 2 könnte gleichermaßen nur eine Einzelscheibe sein und beispielsweise als so genanntes Ein scheibensicherheitsglas (ESG) ausgebildet sein. Die Scheibe 2 besteht hier beispiels weise aus Kalk-Natron-Glas.
Auf eine Oberfläche der Scheibe 2 ist eine elektrisch leitfähige Schicht 3 aufgebracht, welche durch das Flachleiteranschlusselement 1 elektrisch kontaktiert wird. Das Flach leiteranschlusselement 1 ist nahe an einem motorseitigen Scheibenrand der Scheibe, benachbart zu einem Klebebereich 8 ("PU-Linie"), an dem die Scheibe 2 in eine Fahr zeugkarosserie eingeklebt wird, angeordnet.
Das Flachleiteranschlusselement 1 umfasst einen Leiter 4, der sich hier beispielsweise aus einem Flachleiter 5 und einen hieran angeschlossenen Rundleiter 6 zusammen setzt (siehe Figuren 2 und 3). An den Rundleiter 6 ist weiterhin ein Anschlussstück 7 elektrisch angeschlossen.
Der Leiter 4 weist einen ersten Anschlussbereich 9 an einem ersten Ende 11 und einen zweiten Anschlussbereich 10 an einem zweiten Ende 12 auf. Der erste Anschluss bereich 9 weist auf seiner der Scheibe 2 zugewandten Seite eine Anschlussfläche 13 für den elektrischen Anschluss an die elektrisch leitfähige Schicht 3 und eine der Anschlussfläche 13 gegenüberliegende Kontaktfläche 14 für den Kontakt mit einem Lötwerkzeug (nicht gezeigt) zum Verlöten der Anschlussfläche 13 mit der elektrisch leitfähigen Schicht 3 auf. Die Anschlussfläche 13 und die Kontaktfläche 14 sind parallel zur Scheibenebene. Der zweite Anschlussbereich 10 dient zur Verbindung mit einer elektrischen Steuereinrichtung, Spannungsquelle oder dergleichen, was in den Figuren nicht näher dargestellt ist.
Alternativ wäre es gleichermaßen möglich, dass der Leiter 4 nur aus dem Flachleiter 5 besteht, wobei der erste Anschlussbereich 9 dann vom Flachleiter 5 gebildet wird. Insbesondere werden somit auch die Anschlussfläche 13 und die Kontaktfläche 14 vom Flachleiter 5 gebildet.
Der Flachleiter 5 enthält oder besteht aus einer streifen- oder bandförmigen Metallfolie, beispielsweise eine Kupferfolie, eine Aluminiumfolie, eine Edelstahlfolie, eine Zinnfolie, eine Goldfolie oder eine Silberfolie. Der Flachleiter 5 hat beispielsweise eine Dicke von 10 gm bis 300 gm, bevorzugt von 30 pm bis 250 pm und insbesondere von 50 pm bis 150 pm. Der Flachleiter 5 hat beispielsweise eine Breite von 0,5 mm bis 100 mm, bevorzugt von 1 mm bis 50 mm und insbesondere von 10 mm bis 30 mm. Der Flachleiter 5 hat beispielsweise 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 5 an die Anforderungen des jeweiligen Einzelfalls angepasst werden können.
Das Flachleiteranschlusselement 1 weist eine flächig-ebene Kapselschicht 15 aus einem elektrisch isolierenden Material auf, welche den Leiter 4 in einem den ersten Anschlussbereich 9 enthaltenden Leiterabschnitt umhüllt bzw. einkapselt. Die Kapselschicht 15 verfügt über eine erste Schichtseite 16, welche im montierten Zustand der Scheibe 2 zugewandt ist, und eine gegenüberliegende zweite Schichtseite 17, welche im montierten Zustand von der Scheibe 2 abgewandt ist. Beide Schichtseiten 16, 17 sind parallel zur Scheibenebene. Die erste Schichtseite 16 kann beispielsweise auch Unterseite und die zweite Schichtseite 17 kann Oberseite der Kapselschicht 15 genannt werden. Die Kapselschicht 15 erstreckt sich nicht bis zum zweiten Anschlussbereich 10 des Leiters 4. Beispielsweise besteht die Kapselschicht 15 aus Polyimid oder Polyesther.
Der Flachleiter 5 ist mit dem Rundleiter 6 im Bereich der Kapselschicht 15 elektrisch verbunden. Außerhalb der Kapselschicht 15 befindet sich nur der Flachleiter 5, welcher außerhalb der Kapselschicht 15 von einer flächig-ebenen Isolationsschicht 18 (Isolationshülle) aus einem elektrisch isolierenden Material, hier beispielsweise Polymid, ummantelt ist. Der von der Isolationsschicht 18 ummantelte Flachleiter 5 außerhalb der Kapselschicht 15 ist flexibel. Der Flachleiter 5 ist mit der Kapselschicht 15 fest verbunden.
Wie in den Figuren 1 bis 3 gut erkennbar, weist die Kapselschicht 15 eine hier beispielsweise rechteckförmige Durchbrechung 19 auf, durch welche die Anschlussfläche 13 und die Kontaktfläche 14 des ersten Anschlussbereichs 9 auf beiden Schichtseiten 16, 17 zugänglich sind. In Figur 1 ist die Kontaktfläche 14 von oben gezeigt.
Der erste Anschlussbereich 9 befindet sich in senkrechter Sicht durch die Ebene der Kapselschicht 15 bzw. durch die Ebene der Scheibe 2 innerhalb der Durchbrechung 19. Eine die Durchbrechung 19 um- bzw. begrenzende Wandung 20 umgibt den ersten Anschlussbereich 9 vollständig (in senkrechter Sicht durch die Ebene der Kapsel schicht 15). Im Bereich des ersten Anschlussbereichs 9 ist innerhalb der Durchbrechung 19 somit kein Material der Kapselschicht 15 vorhanden.
Sowohl auf der ersten Schichtseite 16 als auch auf der zweiten Schichtseite 17 der Kapselschicht 15 befindet sich ein doppelseitig klebendes Klebeband 21 , 21', welches an der Durchbrechung 19 jeweils ausgespart ist und die Durchbrechung 19 jeweils vollständig umgibt. Die Kapselschicht 15 ist durch das scheibenseitig angeordnete Klebeband 21 an die Scheibe 2 geklebt.
Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, ist der Flachleiter 5 innerhalb der Kapselschicht 15 mit dem Rundleiter 6 durch ein Kontaktelement 23, beispielsweise Klemmelement, elektrisch verbunden. Das Anschlussstück 7 ist an der Anschlussfläche 13 durch eine Lotmasse 22 mit der elektrisch leitfähigen Schicht 3 verlötet. Das Anschlussstück 7 ragt in Richtung senkrecht zur Scheibe 2 etwas aus der Durchbrechung 19 hervor. Die Lotmasse 22 ist bereits vor dem Verlöten mit der elektrisch leitfähigen Schicht 3 am Anschlussstück 7 angebracht.
Wie in Figur 2 gezeigt, ist der flexible Flachleiter 5, welcher mit der Isolationsschicht 18 umhüllt ist, über die erste Schichtseite 16 der Kapselschicht 15 geführt und überdeckt die Durchbrechung 19 vollständig. Eine Befestigung des Flachleiters 5 an der Kapselschicht 15 erfolgt durch das Klebeband 21. Hierdurch kann eine Dichtigkeit der Durchbrechung 9 auf der zweiten Schichtseite 17 erreicht werden. Auf der gegenüberliegenden Seite wird durch das Klebeband 21', mit dem die Kapselschicht 15 an der Scheibe 2 angebracht ist, eine Dichtigkeit der Durchbrechung 9 auf der ersten Schichtseite 16 erreicht. Der erste Anschlussbereich 9 ist somit gut gegen Wassereintritt geschützt. Im Laufe seiner weiteren Erstreckung ist der Flachleiter 5 durch ein weiteres Klebeband 21" an der Scheibe 2 befestigt.
In Figur 3 ist eine Variante veranschaulicht, bei der die Durchbrechung auf der ersten Schichtseite 16 durch ein flächig-ebenes Abdeckstück 24 aus einem elektrisch isolierenden Material wie beispielsweise Polyimid vollständig überdeckt ist. Das Abdeckstück 24 ist durch das Klebeband 21' angeklebt.
Bei der Fertigung der Anschlussanordnung 100 kann die Anschlussfläche 13 in einfacher Weise mit der elektrisch leitfähigen Schicht 3 verlötet werden, wobei ein Lötwerkzeug, wie ein Lötkolben, an der Kontaktfläche 14 angesetzt werden kann. Nach dem Verlöten des Leiters 4 mit der elektrisch leitfähigen Schicht 3 kann die Durchbrechung 19 dichtend überdeckt werden, wobei der ummantelte Flachleiter 5 oder ein separates Abdeckstück 24 verwendet wird. Durch die gute Einsehbarkeit kann die Verlötung mit hoher Qualität erfolgen, wobei auch Lötwerkzeuge wie Lötkolben eingesetzt werden können, was insbesondere eine manuelle Lötung ermöglicht.
In Figur 4 ist eine weitere Ausgestaltung veranschaulicht, bei der das Flachleiteranschlusselement 1 zwei Leiter 4, 4' aufweist, wobei das Flachleiteran schlusselement 1 ansonsten einen analogen Aufbau hat. Auf obige Ausführungen wird Bezug genommen. Lediglich die beiden Durchbrechungen 19 sind jeweils durch eine Abdeckklappe 25, 25' abgedeckt.
Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Anschlussanordnung 1.
Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellen einer Scheibe (2) mit einer darauf aufgebrachten elektrisch leitfähigen Struktur (3), insbesondere eine elektrisch leitfähige Schicht, b) Anordnen des Flachleiteranschlusselements (1) an der Scheibe (29, c) Verlöten der Anschlussfläche (13) des Leiters (4) mit der elektrisch leitfähigen Struktur (3), wobei ein Lötwerkzeug, insbesondere ein Lötkolben, an der Kontaktfläche angesetzt wird, d) Abdecken der Durchbrechung (19) der Kapselschicht (15).
Aus obigen Ausführungen ergibt sich, dass die Erfindung ein Flachleiteranschlusselement und zugehörige Anschlussanordnung zur Verfügung stellt, durch welche aufgrund der Durchbrechung der Kapselschicht eine einfache und zuverlässige Verlötung des Leiters ermöglicht ist. Die Durchbrechung kann in einfacher Weise dichtend überdeckt werden.
Bezugszeichen:
1 Flachleiteranschlusselement
2 Scheibe
3 elektrisch leitfähige Schicht
4,4' Leiter
5 Flachleiter
6 Rundleiter
7 Anschlussstück
8 Klebebereich
9 erster Anschlussbereich
10 zweiter Anschlussbereich
11 erstes Ende
12 zweites Ende
13 Anschlussfläche
14 Kontaktfläche
15 Kapselschicht
16 erste Schichtseite
17 zweite Schichtseite
18 Isolationsschicht
19 Durchbrechung
20 Wandung
21 , 21', 21'" Klebeband
22 Lotmasse
23 Kontaktelement
24 Abdeckstück 25,25' Abdeckklappe
100 Anschlussanordnung

Claims

Patentansprüche
1. Flachleiteranschlusselement (1) für eine elektrisch leitfähige Struktur (3), insbesondere eine elektrisch leitfähige Schicht, welche auf einer Scheibe (2) aufgebracht ist, umfassend mindestens einen Leiter (4, 4'), enthaltend einen Flachleiter (5), mit einem ersten Anschlussbereich (9) an einem ersten Ende (11) und einem zweiten Anschlussbereich (10) an einem zweiten Ende (12), wobei der erste Anschlussbereich (9) eine Anschlussfläche (13) für den elektrischen Anschluss an die elektrisch leitfähige Struktur (3) und eine der Anschlussfläche gegenüberliegende Kontaktfläche (14) für den Berührungskontakt mit einem Lötwerkzeug aufweist, eine Kapselschicht (15) aus einem elektrisch isolierenden Material, welche den Leiter (4) zumindest in einem den ersten Anschlussbereich (9) enthaltenden Leiter abschnitt umhüllt, wobei die Kapselschicht (15) eine Durchbrechung (19) aufweist, durch welche die Anschlussfläche (13) und die Kontaktfläche (14) des ersten Anschlussbereichs (9) zugänglich sind, wobei sich der erste Anschlussbereich (9) des Leiters (4) in Sicht senkrecht durch die Ebene der Kapselschicht (15) innerhalb der Durchbrechung (19) befindet.
2. Flachleiteranschlusselement (1) nach Anspruch 1 , bei welchem die Kapselschicht (15) auf einer Schichtseite (17), welcher der Scheibe zugewandt sein soll und/oder auf einer Schichtseite (16), welcher von der Scheibe abgewandt sein soll, ein die Durchbrechung umgebendes Klebmittel (21 , 21'), insbesondere ein Klebeband, aufweist.
3. Flachleiteranschlusselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Anschlussfläche eine daran angebrachte Lotmasse (22) aufweist.
4. Flachleiteranschlusselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der Flachleiter (5) außerhalb der Kapselschicht von einer Isolationsschicht (18) aus einem elektrisch isolierenden Material ummantelt ist, wobei der ummantelte Flachleiter flexibel ist.
5. Flachleiteranschlusselement (1) nach Anspruch 4, bei welchem der ummantelte Flachleiter (5) eine solche Länge aufweist, dass die Durchbrechung der Kapselschicht durch die Isolationsschicht (18) abdeckbar ist.
6. Flachleiteranschlusselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der erste Anschlussbereich (9) vom Flachleiter gebildet wird.
7. Flachleiteranschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der Flachleiter (5) mit einem Rundleiter (6), gegebenenfalls mit Anschlussstück (7), elektrisch verbunden ist, wobei der erste Anschlussbereich vom Rundleiter, oder gegebenenfalls Anschlussstück, gebildet wird.
8. Anschlussanordnung (100), umfassend: eine Scheibe (2) mit einer darauf aufgebrachten elektrisch leitfähigen Struktur (3), insbesondere eine elektrisch leitfähige Schicht, ein Flachleiteranschlusselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Anschlussfläche an die elektrisch leitfähige Struktur durch Verlöten angeschlossen ist. eine Abdeckung (18, 24) der Durchbrechung der Kapselschicht auf der von der Scheibe abgewandten Schichtseite.
9. Anschlussanordnung (100) nach Anspruch 8, bei welcher die Kapselschicht (15) durch ein Klebmittel (21), insbesondere ein Klebeband, an der Scheibe befestigt ist.
10. Anschlussanordnung (100) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei welcher die Abdeckung durch den von einer Isolationshülle ummantelten Flachleiter oder einem Abdeckstück (24) an der Kapselschicht gebildet wird.
11. Anschlussanordnung (100) nach Anspruch 10, bei welcher die Abdeckung durch ein Klebmittel (21'), insbesondere ein Klebeband, an der Kapselschicht befestigt ist.
12. Verfahren zur Herstellung einer Anschlussanordnung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen einer Scheibe (2) mit einer darauf aufgebrachten elektrisch leitfähigen Struktur (3), insbesondere eine elektrisch leitfähige Schicht,
Anordnen des Flachleiteranschlusselements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 an der Scheibe,
Verlöten der Anschlussfläche des Leiters mit der elektrisch leitfähigen Struktur, wobei ein Lötwerkzeug, insbesondere ein Lötkolben, an der Kontaktfläche angesetzt wird,
Abdecken der Durchbrechung der Kapselschicht mit einer Abdeckung.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der außerhalb der Kapselschicht von einer Isolationshülle ummantelte Flachleiter über die Durchbrechung geführt und an der Kapselschicht befestigt wird, insbesondere durch ein Klebmittel, wie ein Klebeband.
14. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem ein Abdeckteil an der Kapselschicht befestigt wird, insbesondere durch ein Klebmittel, wie ein Klebeband.
15. Verwendung der Anschlussanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Verlöten der Anschlussfläche des Leiters des Flachleiteranschlusselements mit einer elektrisch leitfähigen Struktur einer Scheibe im Fahrzeugbereich oder im Baubereich, in Möbeln, elektrischen Geräten oder Dekorationsartikeln.
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