WO2023208262A1 - Dreidimensional konturiertes funktionselement mit flachigem elektrischen leiter und verfahren zur herstellung dasselbe - Google Patents

Dreidimensional konturiertes funktionselement mit flachigem elektrischen leiter und verfahren zur herstellung dasselbe Download PDF

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Definitions

  • Three-dimensionally contoured functional element, electrical component, having at least one such functional element and method for producing a three-dimensionally contoured functional element is provided.
  • the present invention relates to a three-dimensionally contoured functional element and an electrical component that has such a functional element.
  • the present invention also relates to a method for producing a three-dimensionally contoured functional element.
  • Three-dimensional contoured functional elements with a flat electrical conductor are known from the prior art. Such functional elements are usually produced by a shaping process from an arrangement with a flat and partially metallized support.
  • the carrier can be a film, for example.
  • the invention is therefore based on the surprising finding that the proposed functional element can also be used to allow areas of the functional element in which there is an increased mechanical and/or thermal load. This means that components of the functional element can also be placed in areas that are particularly stressed by the contouring. This also makes particularly strongly contoured functional elements possible.
  • the part of a layer in a curved region of the layer is subject to greater mechanical stress (for example in tension) than the part of the layer in a flat region of the layer.
  • components can also be arranged in the more heavily loaded area of the functional element.
  • films can be used as a carrier layer without them folding or tearing (particularly in the area of the conductive layer) or having to be laboriously cut to size first.
  • the carrier layer can advantageously, in particular at least partially, be printed with electrically conductive paste, metallized in another way or provided with an electrically conductive conductive layer in some other way before shaping.
  • electrically conductive structures provided in a different way is also possible particularly easily and reliably with the proposed functional element.
  • electrically conductive structures in particular the conductive layer and the interconnects
  • a surface element with one or more metal layers can also advantageously be provided as the carrier layer.
  • the functional element is particularly suitable if an electrically conductive conductor track is to be provided, a sensor is to be arranged and/or an electrical device is to be provided on a strongly contoured surface.
  • the normal range and the stretch range are preferably defined based on the different states.
  • the states can, for example, be characterized by different courses of the respective component of the functional element or its parts and/or the functional element.
  • the normal region is an area with a flat course of the respective component of the functional element or its parts and/or the functional element as a first state and the stretching region is an area with a course that deviates from a flat course, in particular curved at least in some areas and/or angular, course of the respective component of the functional element or its parts and/or of the functional element as a second state, in particular due to the contouring.
  • the functional element has at least two areas with a different curvature of the respective component of the functional element or its parts and/or the functional element, one area of which is the normal area with a first curvature of the respective component of the functional element or its parts and/or or of the functional element as the first state and a region thereof is the stretching region with a second curvature of the respective component of the functional element or its parts and / or the functional element as the second state, and wherein the stronger curvature occurs in the stretching region, in particular in each case due to the contouring.
  • the second state is manifested compared to the first state in a greater mechanical load on the component of the functional element or its parts and/or of the functional element and/or in a more strongly contoured course of the component of the functional element or its parts and/or of the functional element, especially due to the contouring.
  • the stretching area is also called the stretching area in the present application. This is because in the stretching area, a greater expansion of components of the functional element or their parts and/or the functional element due to the greater mechanical load should advantageously be reduced or completely prevented.
  • the stretching area is advantageously an area in which there is a mechanical load, in particular caused by the contouring of the functional element, but the resulting impairment of the components of the functional element or their parts and/or the functional element provided in the area is not or only reduced occurs.
  • a course can preferably be viewed as flat if a plane can be fitted in the respective area (e.g. in the normal area), so that the main extension of the component of the functional element or its parts and/or the functional element takes place in at least two dimensions parallel to this plane.
  • stretchable areas and those that are flexible but non-stretchable can then be obtained.
  • the stretching area is an area (i) in which a component or parts thereof to be protected (in particular from mechanical stress, such as stretching) is at least partially arranged, (ii) which is non-stretchable but preferably flexible and/ or (iii) which is exposed to a mechanical load caused by the contouring, in particular a tensile load.
  • the normal area is an area (i) which is stretchable and/or flexible and/or (ii) which, in particular in comparison to the stretching area, is exposed to no or less mechanical stress caused by the contouring.
  • the normal area and/or the stretching area is each a volume area.
  • the normal area and the stretching area preferably directly adjoin one another.
  • the normal area and the stretch area are spaced apart from each other.
  • the component (or parts thereof) that has the first state can be, for example, the carrier layer, the conductive layer (and thus the conductor track formed by it) and/or one of the other components described below.
  • the component (or parts thereof) that has the second state can be identical to the component that has the first state, in which case the first and second states exist in two different areas of the component.
  • the component (or parts thereof) that has the second state can also be different from the component that has the first state, and in particular the carrier layer, the conductive layer (and thus the conductor track formed by it) and / or a of the other components described below.
  • the functional element can therefore be referred to as a functional element with a flat electrical conductor, which can be used advantageously in particular in an embodiment as a heating and/or sensor device.
  • the second state of the component or its parts and/or of the functional element compared to the first state is manifested in a local occurrence of at least one or more, preferably all, of these properties:
  • the local interruption or destruction can, for example, be a structuring of a layer region, with layer material being locally removed.
  • the fibers, molecules and crystal structures in question can each be part of the material of the respective component.
  • the first state can be characterized by a first contouring, in particular a flat course, of the component of the functional element or its parts and/or the functional element and/or the second state can be characterized by a second contouring, in particular a contouring that is stronger than the first contouring and /or a course that deviates from a flat course, in particular curved and/or angular, course, the component of the functional element or its parts and/or the functional element.
  • stretching and stretching are preferably used synonymously in this application.
  • the conductor track is determined as a functional component of an electrical current path, (ii) at least part of the conductor track, preferably the entire conductor track, is arranged outside the stretching area and / or at least a part the conductor track, preferably the entire conductor track, is arranged within the stretching area, (iii) at least a part of the electrical current path, preferably the entire electrical current path, is arranged outside the stretching area and / or at least a part of the electrical current path, preferably the entire electrical current path is arranged within the stretching area, (iv) at least part of the conductor track is arranged in the normal area, (v) at least part of the electrical current path, preferably the entire electrical current path, in the normal area is arranged, (vi) the stretching area and the conductor track do not overlap one another, (vii) the functional element has at least one connection area for connecting the functional element to an external structure, at least one adhesive point and/or at least one soldering point and/or
  • the conductor track can provide the electrical current path alone or with other structures that do not necessarily have to be part of the functional element.
  • the conductor track and/or the current path can be protected particularly well against excessive mechanical stress by, as proposed, being provided entirely or partially outside the stretching area and/or entirely or partially within the normal area. This means that excessive (mechanical) stress on these components can be avoided or at least reduced.
  • the functional element is characterized by at least three layers.
  • a corresponding structure of the functional element has proven to be particularly advantageous.
  • a cover layer (in particular as a further component) can also be provided in the conductive layer, which can ensure additional stability of the functional element.
  • the carrier layer is at least partially formed from a polymeric material, preferably with proportions of at least one of the materials PET, PEN and / or PI, and / or the carrier layer is a component of the functional element, and /or
  • the conductive layer is structured, preferably by means of a structuring process that works free of acids, solvents, pastes and/or ink, in particular as a result of a machining process, in order to have conductor tracks and/or the conductive layer is a component of the functional element.
  • the functional element in particular as a component of the functional element,
  • an electrically conductive first conductive layer preferably with proportions of at least one of the materials aluminum, copper-plated Al, copper and / or nickel and / or at least one alloy of these metals,
  • an electrically conductive second conductive layer made of a material different from the first conductive layer, preferably with proportions of at least one of the materials aluminum, copper-plated Al, copper and / or nickel and / or at least one alloy of these metals, preferably the first and second conductive layers (aa) parallel to each other, in particular in a common plane and/or in different planes, (bb) spaced apart from one another, (cc) successively along a stacking direction and/or a normal vector of the first and/or second conductive layer and/or (dd) electrically are arranged isolated from each other,
  • an electrically conductive middle layer which is preferably formed at least from the first and/or the second conductive layer and/or, in particular sandwich-like and/or is arranged electrically insulated from the first and/or second conductive layer, between the first and second conductive layers, the middle layer preferably being identical to the conductive layer,
  • a cover layer preferably at least partially made of a polymer material, in particular a lacquer,
  • an adhesive layer for connecting at least two other layers preferably at least partially formed from an adhesive material, in particular from an epoxy resin,
  • an adhesive layer for connecting the functional element to another structure wherein preferably the adhesive layer is at least partially formed from an adhesive material, in particular from an epoxy resin, and / or
  • an adhesive layer for connecting at least two layers of the functional element wherein preferably the adhesive layer is at least partially formed from an adhesive material, in particular from an epoxy resin.
  • Each of the layers mentioned is therefore advantageously a component of the functional element, which can be arranged within the normal range and/or stretching range according to the statements made above.
  • middle layer electronic components can be contacted or can be contacted.
  • electronic components that are contacted on the electrical middle layer (or the conductive layer) can be covered by the cover layer or covered by a further protective layer (for example “conformal coating”), the cover layer then having recesses.
  • Parts of the electrical middle layer, in particular the structured electrical middle layer, are advantageously suitable for data transmission via RFID.
  • a component of the functional element can, for example, also be formed by an SMD component bonded to the first and/or second conductive layer, the middle layer and/or the cover layer.
  • the functional element is characterized by a reinforcing device, which is preferably arranged at least partially within the stretching area.
  • components can be provided even in the stretching area that is subject to more mechanical stress and can be protected from excessive stress.
  • stretching of a component or its parts within the stretching area can be avoided or at least reduced.
  • the functional element therefore advantageously has such a reinforcement device.
  • the amplification device Alternatively or additionally it can also be provided that the amplification device
  • (i) is arranged between the middle layer and the cover layer, on the cover layer, in the plane of the middle layer and/or protected from stretching in the normal region, in particular at least partially overlapping and/or surrounding it,
  • (ii) is designed in the form of a reinforcing layer
  • (iii) consists at least partially of a fiber fabric, in particular of a glass fiber fabric, and/or of glass fiber fleece,
  • (v) is at least partially formed by a surface element
  • (viii) is formed by glass fibers glued onto at least one of the layers of the functional element and/or between at least two of the layers of the functional element,
  • (x) has long, aligned glass fibers
  • (xi) has a property different from a second dimension with respect to at least one physical parameter in a first dimension, wherein preferably the parameter is a material-specific parameter, such as a tensile strength, a modulus of elasticity and/or a fiber orientation and/or a Degree of fiber alignment, and/or a shape-specific parameter, such as shape elasticity,
  • a material-specific parameter such as a tensile strength, a modulus of elasticity and/or a fiber orientation and/or a Degree of fiber alignment
  • shape-specific parameter such as shape elasticity
  • (xii) in a specific direction which preferably corresponds to the orientation in which, in particular, at least a majority of and / or the important sections of the conductor tracks of the electrical conductive layer and / or electrical functional components of the functional element are arranged, an increased mechanical resistance, in particular at least by a higher tensile strength, a lower modulus of elasticity and / or a greater spring force, in particular in comparison to a direction that is perpendicular to the specific direction,
  • (xiii) has a fiber orientation in a main direction of a structure of the electrically conductive middle layer
  • (xiv) at least one contour or structure, in particular to increase robustness, such as in relation to mechanical resilience in tension, to increase a thermal mass, for example to reduce measurement fluctuations, and / or to adjust, in particular increase, a local cooling rate has or represents, preferably (a) the contour or structure does not influence the electrical resistance, in particular of the conductive layer, and / or (b) the contour or structure (aa) at least in sections of the base surface or edge contour of a device to be protected Current path corresponds to protect it from mechanical stress, in particular from stretching, and / or (bb) has a large number of parallel sections and / or branches which do not contact a conductor of a different polarity, in particular of the functional element and / or the conductive layer, and / or which are electrically networked with each other, and/or
  • (xv) is at least partially arranged in the stretching area and preferably has the second state there, is at least partially arranged in the normal area and preferably has the first state there and / or at least partially overlaps the stretching area.
  • Glass fibers have therefore proven to be particularly advantageous for forming the reinforcing device. Glass fibers that are smaller than 3 mm (in particular measured along their main extension direction) are advantageously referred to as short and / or glass fibers that are larger than 3 mm (in particular measured along their main extension direction) are advantageously referred to as long.
  • the reinforcing device has the said different properties with respect to at least one physical parameter, (mechanical) loads on the functional element can be addressed by a suitable orientation of the reinforcing device.
  • the dimension with the higher tensile strength can then be placed along the direction in which there is a high load (for example a mechanical load) on a component of the functional element by appropriately orienting the reinforcing device.
  • the (mechanical) resilience of the respective component can also be improved.
  • the respective component such as the conductive layer and/or electrical functional component
  • the functional element is formed by a heating device, in particular an ohmic resistance heater, a cell connector for connecting individual electrical cells in a vehicle battery and/or a sensor element and/or a combination product of these products.
  • a heating device in particular an ohmic resistance heater, a cell connector for connecting individual electrical cells in a vehicle battery and/or a sensor element and/or a combination product of these products.
  • the functional element is intended for use in a vehicle interior.
  • the functional element can be provided as a control element for the vehicle interior.
  • the functional element can be particularly advantageously provided as part of the dashboard, in particular the center console, in the vehicle interior.
  • the functional element is characterized by at least one layer, which layer is the electrically conductive middle layer and/or the conductive layer, which layer at least partially has a first electrical functional structure which has at least two electrical contact zones and which is preferably assigned to a heating, sensor or display device, and which layer at least partially has a second electrical functional structure which has at least one electrical contact zone and which is preferably assigned to a grounding, sensor or shielding device.
  • Said layer is advantageously identical to the middle layer and/or conductive layer already mentioned several times above.
  • said layer can also be a layer different from the middle layer and/or conductive layer already mentioned several times above.
  • the first electrical functional structure is formed by the first conductive layer and/or the second electrical functional structure is formed by the second conductive layer.
  • At least one display device having at least one LED (light-emitting diode),
  • At least one resistor that serves as a sensor e.g. an NTC as an SMD component
  • At least one sensor that is applied to the functional element, in particular in the form of a resistance layer and/or by gluing, soldering or welding, and/or
  • a part of a sensor, an antenna, in particular in an RF radio measurement, a capacitor, in particular in a capacitive measurement, and/or a variable resistor is passed through the conductive layer and/or middle layer, at least in sections. in particular a measuring resistor is formed.
  • antennas can also be formed on contoured surfaces. At least part of the antenna can be formed by the conductive layer. Alternatively or additionally, it can also be provided that the functional element is produced or can be produced at least partially by a method comprising a shaping process, such as deep drawing and/or vacuum deep drawing.
  • a shaping process such as deep drawing and/or vacuum deep drawing.
  • the proposed functional element can advantageously be manufactured at least partially using a 3D shaping process, such as deep drawing or vacuum deep drawing.
  • the proposed functional element is particularly suitable for production by deep drawing. Because during deep drawing there are areas that are stretched during the shaping process. Conductor structures can run in and/or through the deformed areas and cannot survive stretching without damage. Thanks to the proposed functional element, the stretching area can be in this area with, for example, the reinforcement device described. This means that reinforcement would be advantageously added there. Ideally, in this area (despite the designation as a stretching area), no further stretching, in particular of the conductive layer, occurs due to the advantageous design. Nevertheless, this area is still in the deformed area. In reality, however, stretching can occur at least locally, which is then advantageously harmless to the intended use of the functional element.
  • a three-dimensionally contoured functional element having at least one electrically insulating carrier element and at least one electrically conductive conductor track carried at least in sections by the carrier element and formed at least from sections of a conductive element, the functional element having at least one Adaptation means for adapting a mechanical resilience and / or thermal property of one or more components or their parts and / or the functional element provided within at least a specific area of the functional element is proposed.
  • the carrier element is designed in a layered manner and/or has one or more of the features of the carrier layer, as described in relation to the functional element according to the first aspect of the invention.
  • the conductive element is designed in the form of a layer and/or has one or more of the features of the conductive layer, as described in relation to the functional element according to the first aspect of the invention.
  • the adaptation means has one or more of the features of the reinforcing element, as described in relation to the functional element according to the first aspect of the invention.
  • the object is achieved by the invention according to a third aspect in that an electrical component, having at least one functional element according to the first and/or second aspect of the invention, is proposed.
  • At least one display device having at least one LED (light-emitting diode),
  • At least one resistor that serves as a sensor e.g. an NTC as an SMD component
  • a sensor e.g. an NTC as an SMD component
  • a method for producing a three-dimensionally contoured functional element in particular a functional element according to the first and / or second aspect of the invention, the method comprising an arrangement having at least one electrically insulating support element , such as an electrically insulating carrier layer, and at least one conductive element, such as a conductive layer, which is carried at least in sections by the carrier element, and is at least partially formed by means of a shaping process, wherein at least one mechanical resilience, mechanical load and / or thermal property of one or more within at least a specific area of the arrangement and / or the functional element obtained by forming components or their parts is adapted at least temporarily, preferably at least during the forming and / or permanently, by providing an adjustment means.
  • the invention is therefore based on the surprising finding that by providing appropriate adjustment means, individual areas in the functional element can be specifically exposed to a higher mechanical load. By selecting the areas so that they coincide with areas in which sensitive components of the functional element are located, shaping processes can also be carried out that result in stronger contouring.
  • the carrier element can be printed with electrically conductive paste, metallized in some other way or provided with an electrically conductive conductive layer in some other way.
  • the proposed method allows the metallized areas to be particularly protected. This makes it possible to prevent folding or tearing of a film that is advantageously used as a carrier element (particularly in the area of the guide element), or at least to reduce the risk of this happening. There is also no need for time-consuming cutting of the films.
  • films can also be used as a carrier even for more strongly contoured surfaces.
  • a film with a metallized surface can be structured to form heating and/or sensor paths as well as contacting areas along with areas in which the metallized surface is removed.
  • the process is particularly suitable for the use of arrangements with one or more metal layers (for example a composite film, such as PEN, with a copper-coated aluminum layer) and for producing corresponding functional elements. Even such surface elements that are traditionally difficult to handle can be processed with the proposed method and used for the production of three-dimensionally contoured functional elements.
  • metal layers for example a composite film, such as PEN, with a copper-coated aluminum layer
  • the method thus makes it possible to produce a three-dimensional functional element that has non-stretchable but optionally flexible conductor areas and can therefore also be used for more curved surfaces.
  • Non-stretchable areas can prevent the arrangement, in particular the conductive layer, from breaking or tearing.
  • the corresponding non-stretchable (optionally but flexible) regions can then be provided in a stretching region with a second state in the functional element according to the first aspect of the invention.
  • the shaping advantageously takes place using a three-dimensional shaping process.
  • the shaping involves deep drawing and/or vacuum deep drawing.
  • the arrangement can be part of a higher-level element, in particular connected to it, for example in a materially bonded manner. This allows the arrangement to be reshaped together with the parent element.
  • the carrier element can therefore advantageously be a film.
  • the guide element can be formed by partially metallizing the film.
  • the specific area is a volume area in one embodiment.
  • the specific area corresponds to the stretching area existing after shaping, as described in detail in connection with the functional element according to the first aspect of the invention.
  • the arrangement can also have one of the components described above in connection with the functional element according to the first aspect of the invention, in particular a cover layer, an adhesive layer and/or a middle layer.
  • the component is the carrier element, the guide element and/or one of the other components.
  • the arrangement has at least one electrically conductive conductor track, which is formed at least from sections of the conductive element.
  • the adjustment of the mechanical resilience has or represents the setting of a higher tensile strength, a lower modulus of elasticity and/or a larger spring force.
  • the mechanical load capacity can advantageously be adjusted at least in certain areas (for example in the area of the stretching area existing after shaping) within the functional element.
  • a structure is provided as an adaptation means for at least partially mechanical stabilization of the components or their parts arranged within the specific area, in particular at least partially by providing an additional stabilization layer in the arrangement at least in areas, which stabilization layer is preferably a different material than the material of the other layers, in particular with a higher modulus of elasticity than the material of the other layers, or consists of it.
  • the structure, in particular the stabilization layer is advantageously arranged directly adjacent to the respective component within the arrangement.
  • the stabilization layer can advantageously completely cover the guide element.
  • a structure and/or a process is provided as an adaptation means for at least regional and/or at least temporary thermal stabilization of the components or their parts arranged within the specific region, in particular at least partially by (i) the arrangement heated and/or cooled at least in some areas and/or (ii) a heat sink structure is provided within the arrangement and preferably the arrangement together with the heat sink structure before and/or after the forming to facilitate the forming at least in some areas, in particular in the area of the heat sink structure , is heated.
  • a conductive element in particular a conductive layer, which is widened and/or raised at least in some areas can advantageously be provided as a heat sink structure.
  • a corresponding heat sink structure can be provided as a heat sink structure, especially laterally and/or above along a conductor track to be protected.
  • the structure in particular the heat sink structure, remains in the functional element obtained.
  • the structure can advantageously provide mechanical stability in the specific area and thus bring a double benefit.
  • the adaptation means is at least partially formed in one piece with the component in a specific area.
  • the shaping process has or represents deep drawing and/or vacuum deep drawing.
  • Example 1 Three-dimensionally contoured functional element with at least one electrically insulating carrier layer and at least one electrically conductive conductor track,
  • the functional element has at least one normal region in which at least one of the components (functional element, carrier layer, conductive layer) has a first state, and that the functional element has at least one stretch region has, in which at least one of the components (functional element, carrier layer, conductive layer) has a second state that is different from the first.
  • Example 2 Functional element according to Example 1, characterized in that the second state of the component compared to the first state is manifested in a local occurrence of at least these properties: a stretching/stretching, a smaller layer thickness (as a result of the stretching), an interruption or local destruction, a different or larger alignment of fibers, molecules, or crystal structures.
  • Example 3 Functional element according to one of the preceding examples, characterized by at least one of the following features:
  • the conductor track is intended as a functional component of an electrical current path.
  • At least part of the conductor track is arranged outside the stretching area, preferably the entire electrical current path.
  • At least part of the conductor track is arranged in a normal area, preferably the entire electrical current path.
  • the stretch area and the conductor track do not overlap each other.
  • Example 4 Functional element according to one of the preceding examples, characterized by at least three layers.
  • Example 5 Functional element according to one of the preceding examples which has at least one of the following components: a carrier layer formed at least partially from a polymeric material, preferably with proportions of at least one of the following materials:
  • an electrically conductive first conductive layer preferably with proportions of at least one of the following materials: aluminum, copper-plated Al, copper, nickel, alloys of these metals, an electrically conductive second conductive layer made of a material different from a first conductive layer, preferably with Contain at least one of the following materials: aluminum, copper-plated Al, copper, nickel, alloys of these metals, an electrically conductive middle layer, which is formed at least from the first or the second conductive layer, a conductive layer which is structured to have conductor tracks, preferably by means of a structuring process that works free of acids, solvents, pastes or ink, preferably as a result of a machining process, a cover layer, preferably at least partially made of polymer material, in particular a varnish, an adhesive layer for connecting at least two other layers, preferably at least partially formed from an adhesive material, in particular from an epoxy resin.
  • Example 6 Functional element according to one of the preceding examples, characterized by a reinforcing device, preferably with one of the following features:
  • This parameter has a property of a second dimension with respect to at least one physical parameter in a first dimension.
  • This parameter can in particular be:
  • It has a fiber orientation in a main direction of a structure of an electrically conductive middle layer.
  • It has a contour or structure, o which corresponds at least in sections to the base surface or edge contour of a current path to be protected in order to protect it from stretching, o which has a large number of parallel sections and / or branches which do not contact any conductor of a different polarity , or which are electrically networked with each other depending on the need for increased robustness, e.g. against mechanical stress in tension, an increased thermal mass, e.g. to reduce measurement fluctuations, an increased cooling rate without affecting the electrical resistance.
  • Example 7 Functional element according to one of the preceding examples, characterized in that the functional element is formed by one of the following products:
  • a heating device in particular ohmic resistance heating
  • Example 8 Functional element according to one of the preceding examples, characterized in that the functional element is intended for use in a vehicle interior.
  • Example 9 Functional element according to one of the preceding examples, characterized by at least one layer,
  • Example 10 Functional element according to one of the preceding examples, characterized by at least one of the following features:
  • At least one display device has at least one LED (light-emitting diode).
  • At least one sensor is used to detect approach or contact (preferably by humans) or a temperature.
  • At least one resistor serves as a sensor (e.g. an NTC as an SMD component).
  • At least one sensor is attached to the functional element
  • the conductive layer or middle layer itself forms at least in sections at least a part
  • variable resistance especially measuring resistance.
  • Option 1 Mechanical stabilization: An additional layer of mechanical stabilization is applied to sheets and sections that are not to be stretched before the forming process (i.e. deep drawing).
  • the layer may consist of a different material, preferably having a higher modulus of elasticity (lower extensibility) than the structured base film, e.g. B. Strips of glass fibers.
  • Option 2 Thermal stabilization: Before deep drawing, the film is usually heated to facilitate or accelerate the forming process. By adding an element or part that acts as a heat sink, or by selectively heating or cooling certain areas of the structured film, the rate of deformation under pressure (i.e. vacuum forming) can be changed to such an extent that stretchable and quasi-instretchable sections are created.
  • the rate of deformation under pressure i.e. vacuum forming
  • Options 1) and 2) can also be achieved by designing the metallized layer and its structuring such that there is sufficient material strength or thermal mass to keep certain sections below the elongation limit of the metallized part. If this cannot be achieved by the trace material itself, additional metallized layer material can be designed to remain adjacent to the traces that are not intended to be stretched in the process.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a functional element according to the first aspect of the invention on a three-dimensionally highly contoured surface
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional representation of the functional element from FIG. 1;
  • FIG. 3a shows a schematic exploded view of a first arrangement from which the functional element of FIG. 2 can be obtained by shaping
  • Fig. 3b is a schematic cross-sectional representation of the first arrangement from Fig. 3a;
  • Fig. 3c shows a schematic top view of parts of the first arrangement from Fig. 3a;
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional representation of a second arrangement from which a functional element according to the first aspect of the invention in a further embodiment can be obtained by shaping;
  • FIG. 5a shows a schematic exploded view of a third arrangement from which a functional element according to the first aspect of the invention can be obtained in a further embodiment by shaping;
  • Fig. 5b is a schematic cross-sectional representation of the third arrangement from Fig. 5a;
  • Fig. 5c shows a schematic top view of parts of the third arrangement from Fig. 5a.
  • Fig. 6 is a flowchart of a method according to the fourth aspect of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a functional element 1 according to the first aspect of the invention, which is arranged on a highly contoured surface 3 of an object 5.
  • the object 5 extends perpendicular to the drawing plane of FIG. 1 along the Y direction and can, for example, be part of the interior of a motor vehicle.
  • the functional element 1 is arranged on an area of the surface 3 which extends along a direction R over an edge 7 of the object 5.
  • an electrically conductive current path or a sensor can be provided on the surface 3.
  • the functional element 1 Due to the course of the surface 3, the functional element 1 must also follow the locally acute course of the surface 3 in the area of the edge 7 and must be strongly contoured accordingly. As a result of this contouring, the functional element 1 is subjected to greater mechanical stress, especially in a central area 9, due to the tensile load. In order to address this circumstance, a functional element according to the first aspect of the invention is selected for the functional element 1.
  • Fig. 2 shows a schematic cross-sectional representation of the functional element 1 from Fig. 1 with more details.
  • the coordinate systems shown in the figures are all chosen in the same way and serve for faster orientation.
  • the functional element 1 has a carrier layer 11 made of an electrically insulating material and an electrically conductive conductor track 13.
  • the carrier layer 11 is, for example, a film with parts of PET.
  • the conductor track 13 is carried by the carrier layer 11 and is formed from sections of a conductive layer 15. In other words, the conductor track 13 in the present case results from a corresponding structuring of the conductive layer 15.
  • the functional element 1 also has a reinforcing device 17, which is designed in the form of a reinforcing layer made of a glass fiber fabric and covers the conductive layer 15 in the central region 9 and, where no conductive layer 15 is formed, the carrier layer 11.
  • the functional element 1 has a cover layer 19 made of a polymer material. The cover layer 19 is applied, for example as a varnish, to the reinforcing device 17 and to the areas of the carrier layer 11 and conductive layer 15 that are not covered by the reinforcing device 17.
  • the tensile strength in the central region 9 of the functional element 1 is particularly high along the direction R, in particular higher than along the direction Y, which runs perpendicular thereto.
  • the conductive layer 15 of the functional element 1 Due to the high mechanical load in area 9, the conductive layer 15 of the functional element 1 is there in a strongly contoured (particularly angular) stretched manner. Area 21 of the functional element 1 is more heavily loaded than in an end area 23 of the conductive layer 15, which is located in a flat normal area 25 of the functional element. Despite these different states of the functional element in the stretching and normal areas 21 and 25, which states are particularly evident in the different course (edged or flat) of the conductive layer 15 due to the contouring, there is no major expansion or even a crack in the conductive layer 15 in the more heavily stressed central area 9 or stretching area 21. This is achieved by the stabilizing effect of the reinforcing device 17.
  • the stretching area 21 therefore completely or partially coincides with the area 9 with high mechanical tensile stress. Due to the high tensile strength of the reinforcing device 17, it is therefore ensured that the conductive layer 15 of the functional element 1 in the central region 9 is not stretched or at least does not tear.
  • the functional element 1 can be produced by means of a shaping process, in particular by means of deep drawing.
  • the individual layers 11, 15, 17, 19 of the functional element 1 are initially provided as flat layers within an arrangement.
  • the arrangement is then reshaped according to the course of the surface 3 and the functional element 1 is thereby obtained.
  • Fig. 3a shows a schematic exploded view of a first arrangement 27, from which the functional element 1 described with reference to Fig. 2 can be obtained by shaping (forming). Layers that are the same in the functional element 1 and in the first arrangement 27 are also provided with the same reference numbers.
  • 3b shows a schematic cross-sectional representation of the first arrangement 27, the sectional plane being a central plane of the first arrangement 27 which is perpendicular to the Y direction.
  • 3c shows a schematic top view of the first arrangement 27, with the cover layer 19 hidden and only the contour of the reinforcing device 17 shown in dashed lines. Furthermore, in Figs. 3b and 3c the position of the later edge 7 of the object 5 and thus a location of high mechanical stress is shown by a dashed line L.
  • the conductive layer 15 forms an electrically conductive current path (in the form of the conductor track 13).
  • the functional element 1 can be produced using a method according to the fourth aspect of the invention.
  • the first arrangement 27 is provided and formed using a shaping process (such as deep drawing).
  • the reinforcing device 17 represents an adjustment means with which the mechanical resilience, in particular the Conducting layer 15, especially in the mechanically heavily stressed area around the line L (which area advantageously corresponds to a later stretching area of the functional element produced) can be adjusted during the shaping process and after the shaping process.
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional representation of a second arrangement 29, from which a functional element according to the first aspect of the invention in a further embodiment can be obtained by shaping (forming).
  • a functional element according to the first aspect of the invention in a further embodiment can be obtained by shaping (forming).
  • features of the second arrangement 29 that are the same as those of the first arrangement 27 are provided with the same reference numerals.
  • the second arrangement 29 from Fig. 4 differs from that in relation to Figs. 3a-3c discussed first arrangement 27 in that the reinforcing device 17 is formed by a sectional increase in the layer thickness of the conductive layer 15 (this can in any case be recognized in principle by comparing the corresponding sectional views of FIGS. 3a and 4 even in the schematic representations).
  • the functional element produced from the second arrangement 29 by forming differs from the functional element 1 discussed with reference to FIG. 2, which was obtained by forming from the first arrangement 27.
  • the layer thickness is increased in an area around the line L.
  • the layer thickness is therefore increased in the area that is subject to particular mechanical stress during and/or after forming (which area advantageously corresponds to a later stretching area of the functional element produced).
  • the partially increased layer thickness of the conductive layer 15 represents a structure with which the thermal mass within the second arrangement 29 and the functional element produced therefrom can be increased partially. If the second arrangement 29 is heated to facilitate the shaping process before and/or during the forming process, the increased thermal mass and thus the increased amount of heat are ensured In this area, a higher mechanical tensile load is possible in the stretching area of the later functional element (i.e. the area with a stronger contour). In addition, the reinforcing device 17 itself also acts as an additional mechanical stabilization of the conductor track 13 in the stretching area.
  • FIG. 5a shows a schematic exploded view of a third arrangement 31, from which a functional element according to the first aspect of the invention can be obtained in a further embodiment by shaping (forming).
  • features of the third arrangement 31 that are the same as those of the first and second arrangements 27 and 29 are provided with the same reference numerals.
  • 5b shows a schematic cross-sectional representation of the third arrangement 31, the sectional plane being a central plane of the third arrangement 31 which is perpendicular to the Y direction.
  • 5c shows a schematic top view of the third arrangement 31, the cover layer 19 being hidden and only the contour of the reinforcing device 17 being shown in dashed lines. Furthermore, in Figs. 5b and 5c the position of the later edge 7 of the object 5 and thus a location of high mechanical stress is again shown by a dashed line L.
  • the third arrangement 31 shown in FIGS. 5a-5c differs from that in relation to FIGS. 3a-3c discussed first arrangement 27 by a differently structured conductive layer 15.
  • the first electrical functional structure 33 is assigned to a heating device, for example, while the second electrical functional structure 37 is assigned to a grounding device.
  • the first and second electrical functional structures 33 and 37 are arranged in a common plane.
  • FIG. 6 shows a flowchart 100 of a method according to the fourth aspect of the invention.
  • an arrangement equipped with adaptation means is provided. This may be one of the assemblies 27, 29 and 31 as described above in relation to Figs. 3a-3c, 4 and 5a-5c have been described.
  • the arrangement provided is at least partially reshaped by means of a shaping process and a functional element, in particular according to the first aspect of the invention, such as the functional element 1, is obtained.
  • the shaping process advantageously includes deep drawing or vacuum deep drawing.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein dreidimensional konturiertes Funktionselement (1) mit - mindestens einer elektrisch isolierenden Trägerschicht (11) und - mindestens einer zumindest abschnittsweise durch die Trägerschicht (11) getragenen und zumindest aus Abschnitten einer Leitschicht (15) gebildeten elektrisch leitenden Leiterbahn (13), - vorzugsweise einer Verstärkungseinrichtung (17) die vorzugsweise zumindest teilweise innerhalb eines Reck-Bereichs (21) angeordnet ist, wobei das Funktionselement (1) zumindest einen Normal-Bereich (25), in dem mindestens eine der Komponenten des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder das Funktionselement (1) einen ersten Zustand aufweist, und zumindest den Reck-Bereich (21), in dem mindestens eine der Komponenten des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder das Funktionselement (1) einen vom ersten Zustand verschiedenen zweiten Zustand aufweist; und ein elektrisches Bauteil, das ein solches Funktionselement (1) aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional konturierten Funktionselements (1).

Description

DREIDIMENSIONAL KONTURIERTES FUNKTIONSELEMENT MIT FLÄCHIGEM ELEKTRISCHEN LEITER UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DASSELBE
Bezeichnung der Erfindung
Dreidimensional konturiertes Funktionselement, elektrisches Bauteil, aufweisend zumindest ein solches Funktionselement und Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional konturierten Funktionselements.
Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein dreidimensional konturiertes Funktionselement und ein elektrisches Bauteil, das ein solches Funktionselement aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional konturierten Funktionselements.
Stand der Technik
Dreidimensionale konturierte Funktionselemente mit einem flächigen elektrischen Leiter sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Funktionselemente werden gewöhnlich durch einen Formgebungsprozess aus einer Anordnung mit einem flächigen und bereichsweisen metallisierten Träger hergestellt. Der Träger kann etwa eine Folie sein. Jedoch stellt es sich als aufwändig oder oftmals nicht möglich heraus, solche Funktionselemente für stärker konturierte Oberflächen bereitzustellen. Beispielsweise kann, im Fall einer Folie als Träger, die Folie Falten schlagen oder reißen.
Auch der Einsatz anderer leitfähiger Mittel bereitet in diesem Zusammenhang Schwierigkeiten. Der Einsatz leitfähiger Tinte etwa ermöglicht zwar eine gewisse Dehnung der mit der Tinte versehenen Bereiche des jeweiligen Funktionselements. Jedoch zeigen sich hierbei Nachteile bei den elektrischen Eigenschaften, insbesondere in Bezug auf ein nichtlineares Verhalten, die Einsatzmöglichkeiten, insbesondere wegen eines eingeschränkten Temperaturbereichs, und die Kosten für ein entsprechendes Funktionselement. Auch das Aufbringen von leitfähigen Mitteln nach der Formgebung kommt häufig aufgrund des großen Aufwands und der damit verbundenen hohen Kosten nicht in Frage.
Daher ist der Einsatz entsprechender Funktionselemente bisher häufig auf weniger stark konturierte Oberflächen beschränkt.
Bestätigungskopie Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und insbesondere Mittel anzugeben, mit denen Funktionselemente mit einem flächigen elektrischen Leiter auch für stärker konturierte Oberflächen bereitgestellt werden können.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt dadurch gelöst, dass ein dreidimensional konturiertes Funktionselement mit mindestens einer elektrisch isolierenden Trägerschicht und mindestens einer zumindest abschnittsweise durch die Trägerschicht getragenen und zumindest aus Abschnitten einer Leitschicht gebildeten elektrisch leitenden Leiterbahn, wobei vorzugsweise das Funktionselement zumindest einen Normal-Bereich, in dem mindestens eine der Komponenten des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder das Funktionselement einen ersten Zustand aufweist, und zumindest einen Reck-Bereich, in dem mindestens eine der Komponenten des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder das Funktionselement einen vom ersten Zustand verschiedenen zweiten Zustand aufweist, aufweist, vorgeschlagen wird.
Der Erfindung liegt damit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass mit dem vorgeschlagenen Funktionselement auch Bereiche des Funktionselements zugelassen werden können, in denen eine erhöhte mechanische und/oder thermische Belastung besteht. Dadurch können auch in Bereichen, die durch die Konturierung besonders belastet sind, Komponenten des Funktionselements platziert werden. Dadurch sind auch besonders stark konturierte Funktionselemente möglich.
Aufgrund der Konturierung sind unterschiedliche Bereiche des Funktionselements auch mechanisch unterschiedlich stark belastet. Beispielsweise ist der Teil einer Schicht in einem gekrümmten Bereich der Schicht mechanisch stärker belastet (zum Beispiel auf Zug) als der Teil der Schicht in einem ebenen Bereich der Schicht. In dem beschriebenen Funktionselement können Komponenten auch in dem stärker belasteten Bereich des Funktionselements angeordnet sein.
Mit dem vorgeschlagenen Funktionselement müssen dabei im Vergleich zu herkömmlichen Funktionselementen selbst in Bereichen mit (insbesondere aufgrund einer starken Oberflächen-Konturierung) hoher mechanischer Belastung weniger Kompromisse in Bezug auf zahlreiche Eigenschaften des Funktionselements eingegangen werden (beispielsweise: keine oder nur eine geringere Änderung der elektrischen Eigenschaften unter Dehnung, geringere Kosten bei der Herstellung und/oder dem Betrieb, geringerer Grundwiderstand, erweiterter Bereich zulässiger Einsatztemperaturen, lineares elektrisches Verhalten der Tinte beim Einsatz von solcher). Dadurch können auch das Design des Funktionselements, die Einsatzmöglichkeiten des Funktionselements und/oder die Prozessführung in der Herstellung des Funktionselements jeweils erleichtert werden.
Mit dem vorgeschlagenen Funktionselement können somit nun auch Oberflächen ausgebildet werden, die bisher nicht oder nur mit hohem Aufwand möglich waren. Auch die für das Funktionselement in Frage kommenden Komponenten können nun mit weniger Randbedingungen ausgewählt werden. Dadurch wird die Auswahlmöglichkeit größer und Kosten lassen sich senken, indem auf günstigere Komponenten zurückgegriffen werden kann. Außerdem können nun auch erstmalig Komponenten eingesetzt werden, die bisher in herkömmlichen Funktionselementen nicht in Frage gekommen sind.
So können bei dem vorgeschlagenen Funktionselement beispielsweise Folien als Trägerschicht eingesetzt werden, ohne dass diese Falten schlagen oder reißen (besonders im Bereich der Leitschicht) oder zuerst aufwendig zurechtgeschnitten werden müssten.
Die Trägerschicht kann vorteilhaft, insbesondere zumindest teilweise bereits vor der Formgebung, mit elektrisch leitfähiger Paste bedruckt, auf andere Weise metallisiert oder auf eine sonstige Weise mit einer elektrisch leitfähigen Leitschicht versehen sein. Auch der Einsatz von auf andere Weise bereitgestellten elektrisch leitfähigen Strukturen sind mit dem vorgeschlagenen Funktionselement besonders einfach und zuverlässig möglich. So können elektrisch leitfähige Strukturen (insbesondere der Leitschicht sowie der Leitbahnen) beispielsweise durch elektrisch leitfähige Tinte und/oder nach einer Formgebung, etwa durch Verfahren der Direktmetallisierung, in dem Reck-Bereich ausgebildet sein.
Als Trägerschicht kann auch ein Flächenelement mit einer oder mehreren Metallschichten (zum Beispiel eine Verbundfolie, wie PEN, mit kupfer-beschichteter Aluminium-Schicht) vorteilhaft vorgesehen sein.
Das Funktionselement eignet sich dabei besonders gut dafür, wenn auf einer stark konturierten Oberfläche eine elektrisch leitende Leiterbahn bereitgestellt, ein Sensor angeordnet und/oder ein elektrisches Gerät vorgesehen werden soll.
Vorzugsweise sind anhand der unterschiedlichen Zustände der Normal-Bereich und der Reck- Bereich festgelegt. Die Zustände können beispielsweise durch unterschiedliche Verläufe der jeweiligen Komponente des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements gekennzeichnet sein.
In einer Ausführungsform ist der Normal-Bereich ein Bereich mit einem ebenen Verlauf der jeweiligen Komponente des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements als ersten Zustand und der Reck-Bereich ist ein Bereich mit einem von einem ebenen Verlauf abweichenden, insbesondere zumindest bereichsweise gekrümmten und/oder kantigen, Verlauf der jeweiligen Komponente des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements als zweiten Zustand, insbesondere jeweils aufgrund der Konturierung. Alternativ oder ergänzend weist das Funktionselement mindestens zwei Bereiche mit einer unterschiedlichen Krümmung der jeweiligen Komponente des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements auf, wobei ein Bereich davon der Normal-Bereich mit einer ersten Krümmung der jeweiligen Komponente des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements als erster Zustand und ein Bereich davon der Reck-Bereich mit einer zweiten Krümmung der jeweiligen Komponente des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements als zweiter Zustand ist, und wobei in dem Reck-Bereich die stärkere Krümmung auftritt, insbesondere jeweils aufgrund der Konturierung.
In einer Ausführungsform zeigt sich der zweite Zustand gegenüber dem ersten Zustand in einer größeren mechanischen Belastung der Komponente des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements und/oder in einem stärker konturierten Verlauf der Komponente des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements, insbesondere aufgrund der Konturierung. Insbesondere deshalb wird in der vorliegenden Anmeldung der Reck-Bereich auch Reck-Bereich genannt. Denn in dem Reck-Bereich soll eine durch die größere mechanische Belastung drohende größere Dehnung von Komponenten des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements vorteilhafterweise reduziert oder ganz verhindert werden.
Der Reck-Bereich ist vorteilhafterweise ein Bereich, in dem eine, insbesondere aufgrund der Konturierung des Funktionselements bewirkte, mechanische Belastung besteht, jedoch eine daraus resultierende Beeinträchtigung der in dem Bereich vorgesehenen Komponenten des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements nicht oder nur reduziert auftritt.
Ein Verlauf kann dabei vorzugsweise dann als eben angesehen werden, wenn in dem jeweiligen Bereich (z.B. in dem Normal-Bereich) eine Ebene eingepasst werden kann, so dass die Haupterstreckung der Komponente des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements in wenigstens zwei Dimensionen parallel zu dieser Ebene erfolgt.
In den Bereichen mit unterschiedlichen Zuständen können dann dehnbare Bereiche und solche, die zwar flexibel, aber nicht-dehnbar sind, erhalten werden. Dadurch kann ein dreidimensionales Teil mit nicht-dehnbaren (elektrisch) leitenden Bereichen aus einem dünnen Film oder einer Folie erhalten werden (etwa mittels Tiefziehens).
Vorzugsweise ist der Reck-Bereich ein Bereich, (i) in dem eine (insbesondere vor einer mechanischen Belastung, wie eine Dehnung) zu schützende Komponente oder Teile davon zumindest teilweise angeordnet ist, (ii) der nicht-dehnbar aber vorzugsweise flexibel ist und/oder (iii) der einer durch die Konturierung bedingten mechanischen Belastung, insbesondere einer Zug-Belastung, ausgesetzt ist. Vorzugsweise ist der Normal-Bereich ein Bereich, (i) der dehnbar und/oder flexibel ist und/oder (ii) der, insbesondere im Vergleich zum Reck-Bereich, keiner oder einer geringeren durch die Konturierung bedingten mechanischen Belastung ausgesetzt ist.
Der Normal-Bereich und/oder der Reck-Bereich ist in einer Ausführungsform jeweils ein Volumenbereich.
Der Normal-Bereich und der Reck-Bereich grenzen vorzugsweise unmittelbar aneinander an. Alternativ sind der Normal-Bereich und der Reck-Bereich voneinander beabstandet.
Die Komponente (oder Teile davon), die den ersten Zustand aufweist, kann beispielsweise die Trägerschicht, die Leitschicht (und damit die durch diese gebildete Leiterbahn) und/oder eine der anderen weiter unten beschriebenen Komponenten sein.
Die Komponente (oder Teile davon), die den zweiten Zustand aufweist, kann identisch mit der Komponente, die den ersten Zustand aufweist, sein, wobei dann in zwei unterschiedlichen Bereichen der Komponente jeweils der erste und der zweite Zustand bestehen. Die Komponente (oder Teile davon), die den zweiten Zustand aufweist, kann aber auch unterschiedlich zu der Komponente, die den ersten Zustand aufweist, sein, und insbesondere die Trägerschicht, die Leitschicht (und damit die durch diese gebildete Leiterbahn) und/oder eine der anderen weiter unten beschriebenen Komponenten sein.
Das Funktionselement kann daher als ein Funktionselement mit flächigem elektrischen Leiter bezeichnet werden, das insbesondere in einer Ausführung als Heiz- und/oder Sensor- Einrichtung vorteilhaft einsetzbar ist. Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass sich der zweite Zustand der Komponente oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements gegenüber dem ersten Zustand zeigt in einem örtlichen Auftreten mindestens einer oder mehrerer, vorzugsweise aller, dieser Eigenschaften:
(i) einer Reckung / Streckung,
(ii) einer geringeren Schicht-Dicke (insbesondere als Resultat der Reckung),
(iii) einer Unterbrechung oder lokalen Zerstörung,
(iv) einer anderen oder größeren Ausrichtung von Fasern, Molekülen und/oder Kristall- Strukturen und/oder
(v) eine stärkere Konturierung, insbesondere einen stärker gekrümmten (insbesondere verbunden mit einer größeren Richtungsänderung entlang der Krümmung) und/oder einen stärker kantigen (insbesondere verbunden mit einer größeren Richtungsänderung über die Kante hinweg), Verlauf, der Komponente des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements.
Die lokale Unterbrechung oder Zerstörung kann beispielsweise eine Strukturierung eines Schichtbereichs sein, wobei lokal Schichtmaterial entfernt wurde.
Die besagten Fasern, Moleküle und Kristall-Strukturen können jeweils Teil des Materials der jeweiligen Komponente sein.
Vorzugsweise liegt eine größere Ausrichtung von Fasern, Molekülen und/oder Kristall- Strukturen in einem Bereich gegenüber einem anderen Bereich dann vor, wenn eine größere Ordnung der Fasern, Moleküle und/oder Kristall-Strukturen in dem einen Bereich besteht, wenn dort also mehr Fasern, Moleküle und/oder Kristall-Strukturen in dieselbe (oder nahezu in dieselbe) Richtung zeigen.
Beispielsweise kann der erste Zustand durch eine erste Konturierung, insbesondere einen ebenen Verlauf, der Komponente des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements gekennzeichnet sein und/oder der zweite Zustand durch eine zweite Konturierung, insbesondere eine im Vergleich zur ersten Konturierung stärkeren Konturierung und/oder einen von einem ebenen Verlauf abweichenden, insbesondere gekrümmten und/oder kantigen, Verlauf, der Komponente des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements gekennzeichnet sein.
Vorzugsweise werden die Begriffe Reckung und Streckung in dieser Anmeldung synonym verwendet.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass (i) die Leiterbahn als funktioneller Bestandteil eines elektrischen Strompfades bestimmt ist, (ii) zumindest ein Teil der Leiterbahn, vorzugsweise die gesamte Leiterbahn, außerhalb des Reck-Bereiches angeordnet ist und/oder zumindest ein Teil der Leiterbahn, vorzugsweise die gesamte Leiterbahn, innerhalb des Reck-Bereichs angeordnet ist, (iii) zumindest ein Teil des elektrischen Strompfades, vorzugsweise der gesamte elektrische Strompfad, außerhalb des Reck-Bereiches angeordnet ist und/oder zumindest ein Teil des elektrischen Strompfades, vorzugsweise der gesamte elektrische Strompfad, innerhalb des Reck-Bereiches angeordnet ist, (iv) zumindest ein Teil der Leiterbahn in dem Normal-Bereich angeordnet ist, (v) zumindest ein Teil des elektrischen Strompfades, vorzugsweise der gesamte elektrische Strompfad, in dem Normal-Bereich angeordnet ist, (vi) der Reck-Bereich und die Leiterbahn einander nicht überlappen, (vii) das Funktionselement zumindest einen Verbindungsbereich zum Verbinden des Funktionselements mit einer externen Struktur, zumindest eine Klebstelle und/oder zumindest eine Lötstelle aufweist und/oder (viii) das Funktionselement zumindest eine flächige und/oder netzartige Struktur, insbesondere zur Abschirmung zumindest eines Bereichs und/oder zumindest eines Teils des Funktionselements, vorzugsweise vor elektrischen und/oder magnetischen Felder, aufweist.
Beispielsweise kann die Leiterbahn den elektrischen Strompfad alleine oder mit weiteren Strukturen, die nicht zwingend Teil des Funktionselements sein müssen, bereitstellen.
Die Leiterbahn und/oder der Strompfad kann besonders gut vor zu hoher mechanischer Belastung geschützt werden, indem sie, wie vorgeschlagen, ganz oder teilweise außerhalb des Reck-Bereichs und/oder ganz oder teilweise innerhalb des Normal-Bereichs vorgesehen ist. Dadurch können zu hohe (mechanische) Belastung dieser Komponenten vermieden oder zumindest reduziert werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Funktionselement gekennzeichnet ist durch mindestens drei Schichten.
Ein entsprechender Aufbau des Funktionselement hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. So kann beispielsweise neben der Trägerschicht und der darauf angeordneten Leitschicht noch eine Abdeckschicht (insbesondere als weitere Komponente) vorgesehen sein, die für eine zusätzliche Stabilität des Funktionselements sorgen kann.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass (i) die Trägerschicht zumindest anteilig aus einem polymeren Werkstoff, vorzugsweise mit Anteilen mindestens eines der Materialien PET, PEN und/oder PI, gebildet ist und/oder die Trägerschicht eine Komponente des Funktionselements ist, und/oder
(ii) die Leitschicht, vorzugsweise mittels eine Strukturierungsverfahrens, das frei von Säuren, Lösungsmitteln, Pasten und/oder Tinte arbeitet, insbesondere als Ergebnis eines spanenden Verfahrens, strukturiert ist, um Leiterbahnen aufzuweisen und/oder die Leitschicht eine Komponente des Funktionselements ist.
Eine entsprechende Materialauwahl für die Trägerschicht hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Durch ein entsprechendes Vorgehen beim Strukturieren der Leitschicht, lässt sich eine Verunreinigung von anderen Komponenten des Funktionselements (etwa durch Lösungsmittel, etc.) vermeiden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Funktionselement, insbesondere jeweils als Komponente des Funktionselements,
(i) eine elektrisch leitfähige erste Leitschicht, vorzugsweise mit Anteilen mindestens eines der Materialien Aluminium, kupferplattiertes AI, Kupfer und/oder Nickel und/oder wenigstens einer Legierung dieser Metalle,
(ii) eine elektrisch leitfähige zweite Leitschicht aus einem von der ersten Leitschicht verschiedenartigen Material, vorzugsweise mit Anteilen mindestens eines der Materialien Aluminium, kupferplattiertes AI, Kupfer und/oder Nickel und/oder wenigstens einer Legierung dieser Metalle, wobei vorzugsweise die erste und zweite Leitschicht (aa) parallel zueinander, insbesondere in einer gemeinsamen Ebene und/oder in verschiedenen Ebenen, (bb) beabstandet zueinander, (cc) entlang einer Stapelrichtung und/oder eines Normalenvektors der ersten und/oder zweiten Leitschicht aufeinanderfolgend und/oder (dd) elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind,
(iii) eine elektrisch leitfähige Mittelschicht, welche vorzugsweise zumindest aus der ersten und/oder der zweiten Leitschicht gebildet ist und/oder, insbesondere sandwichartig und/oder elektrisch isoliert von der ersten und/oder zweiten Leitschicht, zwischen der ersten und zweiten Leitschicht, angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Mittelschicht identisch zu der Leitschicht ist,
(iv) eine Deckschicht, vorzugsweise zumindest anteilig aus einem Polymer-Werkstoff, insbesondere aus einem Lack,
(v) eine Kleber-Schicht zum Verbinden mindestens zweier anderer Lagen, vorzugsweise zumindest anteilig gebildet aus einem adhäsiven Material, insbesondere aus einem Epoxidharz,
(vi) eine Kleber-Schicht zum Verbinden des Funktionselements mit einer anderen Struktur, wobei vorzugsweise die Kleber-Schicht zumindest anteilig gebildet ist aus einem adhäsiven Material, insbesondere aus einem Epoxidharz, und/oder
(vii) eine Kleber-Schicht zum Verbinden mindestens zweier Schichten des Funktionselements, wobei vorzugsweise die Kleber-Schicht zumindest anteilig gebildet ist aus einem adhäsiven Material, insbesondere aus einem Epoxidharz, aufweist.
Jede der genannten Schichten ist dabei also vorteilhaft jeweils eine Komponente des Funktionselements, die gemäß den weiter oben gemachten Ausführungen innerhalb des Normal-Bereichs und/oder Reck-Bereichs angeordnet sein kann.
Auf der Mittelschicht können elektronische Bauteile kontaktiert oder kontaktierbar sein. Vorteilhafterweise können elektronische Bauteile, die auf der elektrischen Mittelschicht (oder der Leitschicht) kontaktiert sind, durch die Deckschicht abgedeckt werden oder von einer weiteren Schutzlage abgedeckt werden (zum Beispiel „conformal coating"), wobei die Deckschicht dann Ausnehmungen aufweist.
Vorteilhafterweise sind Teile der elektrischen Mittelschicht, insbesondere der strukturierten elektrischen Mittelschicht, für eine Datenübermittlung per RFID geeignet.
Eine Komponente des Funktionselements kann beispielsweise auch durch ein mit der ersten und/oder zweiten Leitschicht, der Mittelschicht und/oder der Deckschicht verklebtes SMD- Bauteil ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Funktionselement gekennzeichnet ist durch eine Verstärkungseinrichtung, die vorzugsweise zumindest teilweise innerhalb des Reck-Bereichs angeordnet ist.
Durch das Vorsehen einer entsprechenden Verstärkungseinrichtung können Komponenten selbst in dem mechanisch stärker belasteten Reck-Bereich vorgesehen und vor zu hoher Belastung geschützt werden.
Beispielsweise kann durch das Vorsehen der Verstärkungseinrichtung eine Dehnung einer Komponente oder ihren Teilen innerhalb des Reck-Bereichs vermieden oder zumindest reduziert sein.
Das Funktionselement weist also vorteilhaft eine solche Verstärkungseinrichtung auf.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Verstärkungseinrichtung
(i) zwischen der Mittelschicht und der Deckschicht, auf der Deckschicht, in der Ebene der Mittelschicht und/oder vor Reckung geschützt in dem Normal-Bereich, insbesondere diesen zumindest teilweise überlappend und/oder umsäumend, angeordnet ist,
(ii) in Form einer Verstärkungsschicht ausgebildet ist,
(iii) zumindest anteilig aus einem Fasergewebe, insbesondere aus einem Glasfasergewebe, und/oder aus Glasfaservlies besteht,
(iv) zumindest anteilig gebildet ist durch zumindest bereichsweise verbreiterte und/oder dickere elektrische Leiterbahnen und/oder durch andere Funktionsstrukturen der Leitschicht,
(v) zumindest teilweise durch ein Flächenelement gebildet ist,
(vi) zumindest teilweise aufgeklebt ist,
(vii) aufgeklebte Glasfasern aufweist,
(viii) durch auf zumindest eine der Schichten des Funktionselements und/oder zwischen zumindest zwei der Schichten des Funktionselements aufgeklebte Glasfasern ausgebildet wird,
(ix) kurze, ungerichtete Glasfasern aufweist,
(x) lange, ausgerichtete Glasfasern aufweist, (xi) in Bezug auf mindestens einen physikalischen Parameter in einer ersten Dimension eine von einer zweiten Dimension unterschiedliche Eigenschaft aufweist, wobei vorzugsweise der Parameter ein materialspezifischer Parameter, wie eine Zug-Festigkeit, ein Elastizitätsmodul und/oder eine Faser-Ausrichtung und/oder ein Grad der Faser-Ausrichtung, und/oder ein formspezifischer Parameter, wie eine Form-Elastizität, ist,
(xii) in einer spezifischen Richtung, welche vorzugsweise der Ausrichtung entspricht, in welcher, insbesondere zumindest eine Mehrheit der und/oder die wichtigen Abschnitte der, Leiterbahnen der elektrischen Leitschicht und/oder elektrische Funktionskomponenten des Funktionselementes angeordnet sind, einen erhöhten mechanischen Widerstand, insbesondere zumindest durch eine höhere Zugfestigkeit, ein geringeres E-Modul und/oder eine größere Federkraft, aufweist, insbesondere im Vergleich zu einer Richtung, die senkrecht zur spezifischen Richtung verläuft,
(xiii) eine Faser-Ausrichtung in einer Hauptrichtung einer Struktur der elektrisch leitfähigen Mittelschicht aufweist,
(xiv) zumindest eine Kontur oder Struktur, insbesondere zur Erhöhung einer Robustheit, wie etwa in Bezug auf eine mechanische Belastbarkeit auf Zug, zur Erhöhung einer thermischen Masse, etwa zur Senkung von Messschwankungen, und/oder zur Einstellung, insbesondere Erhöhung, einer lokalen Abkühlgeschwindigkeit, aufweist oder darstellt, wobei vorzugsweise (a) die Kontur oder Struktur den elektrische Widerstand, insbesondere der Leitschicht, nicht beeinflusst und/oder (b) die Kontur oder Struktur (aa) zumindest abschnittsweise der Grundfläche-Fläche oder Rand-Kontur eines zu schützenden Strompfads entspricht, um diesen vor mechanischer Belastung, insbesondere vor Dehnung, zu schützen und/oder (bb) eine Vielzahl paralleler Abschnitte und/oder Verästelungen aufweist, welche keinen anderspoligen Leiter, insbesondere des Funktionselements und/oder der Leitschicht, kontaktieren und/oder welche untereinander elektrisch vernetzt sind, und/oder
(xv) zumindest teilweise im Reck-Bereich angeordnet ist und vorzugsweise dort den zweiten Zustand aufweist, zumindest teilweise im Normal-Bereich angeordnet ist und vorzugsweise dort den ersten Zustand aufweist und/oder den Reck-Bereich zumindest teilweise überlappt.
Wenn die Leiterbahnen verbreitert und/oder höher ausgebildet werden, dann handelt es sich vorteilhafterweise um diejenigen Leitbahnen, die durch die Leitschicht ausgebildet werden. Besonders vorteilhaft zum Ausbilden der Verstärkungseinrichtung haben sich demnach Glasfasern erwiesen. Glasfasern, die kleiner als 3 mm (insbesondere gemessen entlang deren Haupterstreckungsrichtung) sind, werden dabei vorteilhafterweise als kurz bezeichnet und/oder Glasfasern, die größer als 3 mm (insbesondere gemessen entlang deren Haupterstreckungsrichtung) sind, werden dabei vorteilhafterweise als lang bezeichnet.
Wenn die Verstärkungseinrichtung die besagten unterschiedlichen Eigenschaften in Bezug auf mindestens einen physikalischen Parameter aufweist, können durch eine passende Orientierung der Verstärkungseinrichtung (mechanische) Belastungen des Funktionselements adressiert werden. So kann dann beispielsweise entlang der Richtung, in der eine hohe Belastung (zum Beispiel eine mechanische Belastung) einer Komponente des Funktionselements besteht, durch passende Orientierung der Verstärkungseinrichtung die Dimension mit der höheren Zug-Festigkeit gelegt werden.
Durch Vergrößern des mechanischen Widerstands entlang der spezifischen Richtung lässt sich ebenfalls die (mechanische) Belastbarkeit der jeweiligen Komponente (wie Leitschicht und/oder elektrische Funktionskomponente) verbessern. Gleiches gilt für das Vorsehen einer Kontur oder Struktur. Beispiele für eine Kontur ist dabei der äußere Rand zumindest eines Teils der Leitschicht.
Auf diese Weisen lassen sich auch stark konturierte Oberflächen mit einem entsprechenden Funktionselement ausstatten.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Funktionselement durch eine Heizeinrichtung, insbesondere eine ohmsche Widerstandsheizung, einen Zellverbinder zum Verbinden elektrischer Einzel-Zellen in einer Fahrzeugbatterie und/oder ein Sensorelement und/oder ein Kombinationsprodukt aus diesen Produkten gebildet ist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Funktionselement für eine Anwendung in einem Fahrzeug-Interieur vorgesehen ist.
Beispielsweise kann das Funktionselement als Bedienelement für den Fahrzeuginnenraum vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft kann das Funktionselement als Teil des Armaturenbretts, insbesondere der Mittelkonsole, im Fahrzeuginnenraum vorgesehen sein.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Funktionselement gekennzeichnet ist durch mindestens eine Schicht, welche Schicht die elektrisch leitfähige Mittelschicht und/oder die Leitschicht ist, welche Schicht zumindest teilweise eine erste elektrische Funktionsstruktur aufweist, die mindestens zwei elektrische Kontaktzonen aufweist und die vorzugsweise einer Heiz-, Sensor- oder Anzeige-Einrichtung zugeordnet ist, und welche Schicht zumindest teilweise eine zweite elektrische Funktionsstruktur aufweist, die mindestens eine elektrische Kontaktzone aufweist und die vorzugsweise einer Erdungs-, Sensor- oder Schirmungs-Einrichtung zugeordnet ist.
Die besagte Schicht ist vorteilhafterweise identisch zu der oben bereits mehrfach erwähnten Mittelschicht und/oder Leitschicht. Die besagte Schicht kann aber auch eine von der oben bereits mehrfach erwähnten Mittelschicht und/oder Leitschicht verschiedene Schicht sein.
In einer Ausführungsform ist die erste elektrische Funktionsstruktur durch die erste Leitschicht und/oder die zweite elektrische Funktionsstruktur durch die zweite Leitschicht ausgebildet.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Funktionselement gekennzeichnet ist durch
(i) mindestens eine Anzeige-Einrichtung aufweisend mindestens eine LED (Leuchtdiode),
(ii) mindestens einen Sensor, der der Erkennung einer Annäherung oder Berührung (vorzugsweise durch Menschen) oder einer Temperatur dient,
(iii) mindestens einen Widerstand, der als Sensor (z.B. ein NTC als SMD-Bauteil) dient,
(iv) mindestens ein Sensor, der am Funktionselement aufgebracht ist, insbesondere in Form einer Widerstandsschicht und/oder durch Verkleben, Verlöten oder Verschweißen, und/oder
(v) mindestens eine Heizeinrichtung.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass durch die Leitschicht und/oder Mittelschicht zumindest abschnittsweise zumindest ein Teil eines Sensors, einer Antenne, insbesondere bei einer RF-Funkmessung, eines Kondensators, insbesondere bei einer kapazitiven Messung, und/oder eines veränderlichen Widerstands, insbesondere eines Meß- Widerstands, gebildet ist.
Mit dem vorgeschlagenen Funktionselement lassen sich somit auch Antennen auf konturierten Oberflächen ausbilden. Zumindest ein Teil der Antenne kann dabei durch die Leitschicht ausgebildet werden. Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Funktionselement zumindest teilweise durch ein Verfahren aufweisend einen Formgebungsprozess, wie ein Tiefziehen und/oder Vakuum-Tiefziehen, hergestellt oder herstellbar ist.
Das vorgeschlagene Funktionselement kann vorteilhaft zumindest teilweise mit einem Formgebungsprozess („3D shaping process“), wie Tiefziehen oder Vakuum-Tiefziehen hergestellt sein.
Das vorgeschlagene Funktionselement eignet sich besonders gut für die Herstellung durch Tiefziehen. Denn während des Tiefziehens gibt es Bereiche die im Zuge der Formgebung gereckt werden. In und/oder durch die verformten Bereiche können Leiterstrukturen verlaufen, die ein Recken nicht unbeschadet überstehen. Durch das vorgeschlagene Funktionselement kann in diesem Bereich der Reck-Bereich mit beispielsweise der beschriebenen Verstärkungseinrichtung sein. Das heißt, dort würde eine Verstärkung vorteilhaft ergänzt werden. Idealerweise tritt in diesem Bereich (trotz der Bezeichnung als Reck-Bereich) dann aufgrund der vorteilhaften Ausgestaltung keine Reckung insbesondere der Leitschicht mehr auf. Gleichwohl liegt dieser Bereich aber weiterhin im verformten Bereich. Realerwiese kann eine Reckung jedoch zumindest lokal auftreten, die dann vorteilhafterweise aber unschädlich für einen beabsichtigten Einsatz des Funktionselements ist.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt dadurch gelöst, dass ein dreidimensional konturiertes Funktionselement, aufweisend zumindest ein elektrisch isolierendes Trägerelement und zumindest einer zumindest abschnittsweise durch das Trägerelement getragenen und zumindest aus Abschnitten eines Leitelements gebildeten elektrisch leitenden Leiterbahn, wobei das Funktionselement zumindest ein Anpassungsmittel zum Anpassen einer mechanischen Belastbarkeit und/oder thermischen Eigenschaft von einer oder mehreren innerhalb zumindest eines spezifischen Bereichs des Funktionselements vorgesehenen Komponenten oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements aufweist, vorgeschlagen wird.
Alle Vorteile, die in Bezug auf das Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben wurden, gelten ganz entsprechend auch für das Funktionselement gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Daher kann insoweit auf die vorherigen Ausführungen verwiesen werden.
Darüber hinaus können alle Merkmale, die bei dem Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in Bezug auf die Trägerschicht und die Leitschicht erwähnt wurden, vorteilhaft jeweils einzeln und in beliebiger Kombination bei dem Trägerelement bzw. dem Leitelement des Funktionselements gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen sein. Daher müssen die entsprechenden Ausführungen hier nicht wiederholt werden.
Alle Merkmale, die bei dem Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in Bezug auf das Verstärkungselement erwähnt wurden, können vorteilhaft einzeln und in beliebiger Kombination bei dem Anpassungsmittel des Funktionselements gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen sein. Daher müssen die entsprechenden Ausführungen hier nicht wiederholt werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Trägerelement schichtförmig ausgebildet ist und/oder eines oder mehrere der Merkmale der Trägerschicht, wie sie in Bezug auf das Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben wurde, aufweist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Leitelement schichtförmig ausgebildet ist und/oder eines oder mehrere der Merkmale der Leitschicht, wie sie in Bezug auf das Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben wurde, aufweist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Anpassungsmittel eines oder mehrere der Merkmale des Verstärkungselements, wie es in Bezug auf das Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben wurde, aufweist.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Elektrisches Bauteil, aufweisend zumindest ein Funktionselement gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt der Erfindung, vorgeschlagen wird.
Alle Vorteile, die in Bezug auf das Funktionselement gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben wurden, gelten ganz entsprechend auch für das elektrische Bauteil gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung. Daher kann insoweit auf die vorherigen Ausführungen verwiesen werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Bauteil
(i) mindestens eine Anzeige-Einrichtung aufweisend mindestens eine LED (Leuchtdiode),
(ii) mindestens einen Sensor, der der Erkennung einer Annäherung oder Berührung (vorzugsweise durch Menschen) oder einer Temperatur dient,
(iii) mindestens einen Widerstand, der als Sensor (z.B. ein NTC als SMD-Bauteil) dient, und/oder
(iv) mindestens eine Heizeinrichtung aufweist oder darstellt.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß einem vierten Aspekt dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional konturierten Funktionselements, insbesondere eines Funktionselements gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt der Erfindung, das Verfahren aufweisend, dass eine Anordnung aufweisend zumindest ein elektrisch isolierendes Trägerelement, wie eine elektrisch isolierende Trägerschicht, und zumindest ein von dem Trägerelement zumindest abschnittsweise getragenen Leitelement, wie eine Leitschicht, bereitgestellt und mittels eines Formgebungsprozesses zumindest bereichsweise umgeformt wird, wobei zumindest eine mechanische Belastbarkeit, mechanische Belastung und/oder thermische Eigenschaft von einer oder mehreren innerhalb zumindest eines spezifischen Bereichs der Anordnung und/oder des durch Umformen erhaltenen Funktionselements vorgesehenen Komponenten oder ihren Teilen durch das Vorsehen eines Anpassungsmittel zumindest zeitweise, vorzugsweise zumindest während des Umformens und/oder dauerhaft, angepasst wird, vorgeschlagen wird.
Der Erfindung liegt damit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch das Vorsehen entsprechender Anpassungsmittel einzelne Bereiche in dem Funktionselement gezielt einer höheren mechanischen Belastung ausgesetzt werden können. Indem die Bereiche so gewählt werden, dass sie mit Bereichen zusammenfallen, in denen sich empfindliche Komponenten des Funktionselements befinden, können auch Formgebungsprozesse durchgeführt werden, die eine stärkere Konturierung zum Ergebnis haben.
Das Trägerelement kann mit elektrisch leitfähiger Paste bedruckt, auf andere Weise metallisiert oder auf eine sonstige Weise mit einer elektrisch leitfähigen Leitschicht versehen sein. Durch das vorgeschlagene Verfahren können die metallisierten Bereiche besonders geschützt werden. Dadurch lässt sich ein Falten schlagen oder ein Reißen einer vorteilhaft als Trägerelement eingesetzten Folie (besonders im Bereich des Leitelements) verhindern oder zumindest das Risiko dafür senken. Auch ein aufwändiges Zurechtschneiden der Folien kann entfallen.
Dadurch können auch Folien als Träger selbst für stärker konturierte Oberflächen eingesetzt werden. Auf diese Weise kann eine Folie mit einer metallisierten Oberfläche strukturiert werden, um Heiz- und/oder Sensor-Pfade sowie Kontaktierungsbereiche nebst Bereichen, in denen die metallisierte Oberfläche entfernt ist, auszubilden.
Das Verfahren eignet sich besonders gut beim Einsatz von Anordnungen mit einer oder mehreren Metallschichten (zum Beispiel einer Verbundfolie, wie PEN, mit kupfer-beschichteter Aluminium-Schicht) und zum Herstellen entsprechender Funktionselemente. Selbst solche herkömmlicherweise nur schwer handhabbare Flächenelemente können mit dem vorgeschlagenen Verfahren bearbeitet und für die Herstellung von dreidimensional konturierten Funktionselementen eingesetzt werden.
Das Verfahren ermöglicht es damit, ein dreidimensionales Funktionselement herzustellen, das nicht-dehnbare aber optional weiterhin flexible Leiterbereiche aufweist und dadurch auch für stärker gekrümmte Oberflächen eingesetzt werden kann. Durch nicht-dehnbare Bereiche kann verhindert werden, dass die Anordnung, insbesondere die Leitschicht, bricht oder reißt. Die entsprechenden nicht-dehnbaren (optional aber flexiblen) Bereiche können dann in einem Reck-Bereich mit einem zweiten Zustand im Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen sein.
Im Übrigen gelten alle Vorteile, die in Bezug auf das Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben wurden, ganz entsprechend auch für das Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung. Daher kann insoweit auf die vorherigen Ausführungen verwiesen werden.
Die Formgebung findet dabei vorteilhaft mittels eines dreidimensionalen Formgebungsprozesses statt. Beispielsweise handelt es sich bei der Formgebung um ein Tiefziehen und/oder ein Vakuum-Tiefziehen.
Die Anordnung kann dabei Teil eines übergeordneten Elements sein, insbesondere mit diesem, beispielsweise stoffschlüssig, verbunden sein. Dadurch kann die Anordnung zusammen mit dem übergeordneten Element gemeinsam umgeformt werden.
Das Trägerelement kann folglich vorteilhaft eine Folie sein. Das Leitelement kann durch eine bereichsweise Metallisierung der Folie ausgebildet werden oder sein.
Der spezifische Bereich ist in einer Ausführungsform ein Volumenbereich.
Vorteilhafterweise entspricht der spezifische Bereich dem nach der Formgebung bestehenden Reck-Bereich, wie er im Zusammenhang mit dem Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung im Detail beschrieben wurde. Die Anordnung kann außerdem auch eine der weiter oben im Zusammenhang mit dem Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Komponenten aufweisen, insbesondere also eine Deckschicht, eine Kleber-Schicht und/oder eine Mittelschicht.
Vorteilhafterweise ist die Komponente das Trägerelement, das Leitelement und/oder eine der anderen Komponenten.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die Anordnung zumindest eine elektrisch leitende Leiterbahn, die zumindest aus Abschnitten des Leitelements gebildet ist, aufweist.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Anpassen der mechanischen Belastbarkeit das Einstellen einer höheren Zugfestigkeit, eines geringeren E-Moduls und/oder einer größeren Federkraft aufweist oder darstellt.
Dadurch kann auch der Formgebungsprozess grundsätzlich sicherer durchgeführt werden, aber auch die Vorteile einer stärkeren Konturierung ausgenutzt werden.
Die mechanische Belastbarkeit kann dabei vorteilhaft zumindest bereichsweise (beispielsweise im Bereich des nach der Formgebung bestehenden Reck-Bereichs) innerhalb des Funktionselements eingestellt werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass in dem spezifischen Bereich zumindest Teile der Leitschicht und/oder elektrische Funktionskomponenten des Funktionselementes angeordnet sind.
Hierbei handelt es sich um besonders vorteilhafte Komponenten, die geschützt werden können.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass als Anpassungsmittel eine Struktur zur zumindest bereichsweisen mechanischen Stabilisierung der innerhalb des spezifischen Bereichs angeordneten Komponenten oder ihren Teilen vorgesehen wird, insbesondere zumindest teilweise indem bei der Anordnung zumindest bereichsweise eine zusätzliche Stabilisierungsschicht vorgesehen wird, welche Stabilisierungsschicht vorzugsweise ein anderes Material als das Material der übrigen Schichten, insbesondere mit einem höheren Elastizitätsmodul als das Material der übrigen Schichten, aufweist oder daraus besteht. Die Struktur, insbesondere die Stabilisierungsschicht, wird dabei vorteilhaft unmittelbar benachbart zu der jeweiligen Komponente innerhalb der Anordnung angeordnet.
Die Stabilisierungsschicht kann vorteilhaft das Leitelement vollständig des bedecken.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass als Anpassungsmittel eine Struktur und/oder ein Prozess zur zumindest bereichsweisen und/oder zumindest zeitweisen thermischen Stabilisierung der innerhalb des spezifischen Bereichs angeordneten Komponenten oder ihren Teilen vorgesehen wird, insbesondere zumindest teilweise indem (i) die Anordnung zumindest bereichsweise erwärmt und/oder abgekühlt und/oder (ii) eine Wärmesenke-Struktur innerhalb der Anordnung vorgesehen und vorzugsweise die Anordnung samt Wärmesenke-Struktur vor und/oder nach der Umformung zur Erleichterung des Umformens zumindest bereichsweise, insbesondere im Bereich der Wärmesenke-Struktur, erwärmt wird.
Als Wärmesenke-Struktur kann vorteilhaft ein zumindest bereichsweise verbreitertes und/oder erhöhtes Leitelement, insbesondere Leitschicht, vorgesehen sein. Als Wärmesenke-Struktur kann vor allem auch seitlich und/oder oberhalb entlang einer zu schützenden Leiterbahn eine entsprechende Wärmesenke-Struktur vorgesehen sein.
In einer Ausführungsform verbleibt die Struktur, insbesondere Wärmesenke-Struktur, in dem erhaltenen Funktionselement. Dort kann die Struktur vorteilhaft der mechanischen Stabilität im spezifischen Bereich sorgen und damit einen doppelten Nutzen bringen.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass als Anpassungsmittel in dem spezifischen Bereich die Materialstärke und/oder thermische Masse der darin vorgesehenen Komponenten oder ihren Teilen erhöht und/oder zusätzliches Material entlang der und/oder benachbart zu den innerhalb des spezifischen Bereichs angeordneten Komponenten oder ihren Teilen vorgesehen wird, vorzugsweise um die Komponenten oder ihre Teile in dem spezifischen Bereich unter der Belastungsgrenze des übrigen metallisierten Teils zu halten.
Beispielsweise ist das Anpassungsmittel zumindest teilweise einstückig mit der Komponente mi spezifischen Bereich ausgebildet.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Formgebungsprozess ein Tiefziehen und/oder ein Vakuum-Tiefziehen aufweist oder darstellt.
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Beispiele für Realisierungsformen der in dieser Anmeldung erläuterten Erfindung beschrieben, insbesondere in Bezug auf ein Funktionselement. Beispiel 1 ) Dreidimensional konturiertes Funktionselement mit mindestens einer elektrisch isolierende Trägerschicht, und mindestens einer elektrisch leitenden Leiterbahn,
- die zumindest abschnittsweise durch die Trägerschicht getragen ist,
- die zumindest aus Abschnitten einer Leitschicht gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement mindestens einen Normal-Bereich aufweist, in dem mindestens eine der Komponenten (Funktionselement, Trägerschicht, Leitschicht) einen ersten Zustand aufweist, und dass das Funktionselement mindestens einen Reck-Bereich aufweist, in dem mindestens eine der Komponenten (Funktionselement, Trägerschicht, Leitschicht) einen zweiten, vom ersten verschiedenen Zustand aufweist.
Beispiel 2) Funktionselement nach Beispiel 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Zustand der Komponente gegenüber dem ersten Zustand zeigt in einem örtlichen Auftreten mindestens dieser Eigenschaften: einer Reckung / Streckung, einer geringeren Schicht-Dicke (als Resultat der Reckung), einer Unterbrechung oder lokalen Zerstörung, einer anderen oder größeren Ausrichtung von Fasern, Molekülen, oder Kristall-Strukturen.
Beispiel 3) Funktionselement nach einem der voranstehenden Beispiele, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: Die Leiterbahn ist als funktioneller Bestandteil eines elektrischen Strompfades bestimmt.
Zumindest ein Teil der Leiterbahn ist außerhalb des Reckbereiches angeordnet, vorzugsweise der gesamte elektrische Strompfad.
Zumindest ein Teil der Leiterbahn ist in einem Normalbereich angeordnet, vorzugsweise der gesamte elektrische Strompfad.
Der Reck-Bereich und die Leiterbahn einander nicht überlappen.
Beispiel 4) Funktionselement nach einem der voranstehenden Beispiele, gekennzeichnet durch mindestens drei Schichten. Beispiel 5) Funktionselement nach einem der voranstehenden Beispiele welche mindestens eine der folgenden Komponenten aufweist: eine zumindest anteilig aus einem polymeren Werkstoff gebildeten Trägerschicht, vorzugsweise mit Anteilen mindestens eines der folgenden Materialien:
PET, PEN, PI, eine elektrisch leitfähige erste Leitschicht, vorzugsweise mit Anteilen mindestens eines der folgenden Materialien: Aluminium, kupferplattiertes AI, Kupfer, Nickel, Legierungen dieser Metalle, eine elektrisch leitfähige zweite Leitschicht aus einem von einer ersten Leitschicht verschiedenartigen Material, vorzugsweise mit Anteilen mindestens eines der folgenden Materialien: Aluminium, kupferplattiertes AI, Kupfer, Nickel, Legierungen dieser Metalle, eine elektrisch leitfähige Mittelschicht, welche zumindest aus der ersten oder der zweiten Leitschicht gebildet ist, einer Leitschicht, welche strukturiert ist, um Leiterbahnen aufzuweisen, vorzugsweise mittels eine Strukturierungsverfahrens, das frei von Säuren, Lösungsmitteln, Pasten oder Tinte arbeitet, vorzugsweise als Ergebnis eines spanenden Verfahrens, eine Deckschicht, vorzugsweise zumindest anteilig aus Polymer-Werkstoff, insbesondere aus einem Lack, eine Kleber-Schicht zum Verbindung mindestens zweier anderer Lagen, vorzugsweise zumindest anteilig bebildet aus einem adhesiven Material, insbesondere aus einem Epoxidharz.
Beispiel 6) Funktionselement nach einem der voranstehenden Beispiele, gekennzeichnet durch eine Verstärkungseinrichtung, vorzugsweise mit einer der folgenden Merkmale:
Sie ist angeordnet:
- zwischen einer Mittelschicht und einer Deckschicht,
- auf einer Deckschicht,
- in der Ebene der Mittelschicht.
- in einem Normal-Bereich vor Reckung geschützt.
- wahlweise diesen zumindest teilweise überlappend,
- wahlweise zumindest umsäumend,
- wahlweise beides. Sie hat die Form einer Verstärkungsschicht.
Sie ist zumindest anteilig aus Glasfasergewebe oder aus Glasfaservlies.
Sie ist zumindest anteilig gebildet durch
- Verbreiterte elektrische Leiterbahnen
- anderer Funktionsstrukturen der Leitschicht.
Sie ist zumindest teilweise durch ein Flächenelement gebildet.
Sie ist zumindest teilweise aufgeklebt.
Sie weist aufgeklebte Glasfasern auf.
Sie weist kurze, ungerichtete Glasfasern auf (kurz = kleiner als 3 mm).
Sie weist lange, ausgerichtete Glasfasern auf (lang = größer 3 mm).
Sie weist in Bezug auf mindestens einen physikalischer Parameter in einer ersten Dimension eine von einer zweiten Dimension Eigenschaft auf. Dieser Parameter kann insbesondere sein:
- materialspezifisch, insbesondere
- Zug-Festigkeit
- Elastizitätsmodul
- Faser-Ausrichtung oder Grad der Faser-Ausrichtung
- formspezifisch, insbesondere
- Form-Elastizität
Sie weist einen erhöhte mechanischen Widerstand
(höhere Zugfestigkeit, geringerer E-Modul, größere Federkraft) in einer Richtung auf, welche der Ausrichtung entspricht, in welcher Leiterbahnen einer elektrischen Leitschicht oder elektrische Funktionskomponenten des Funktionselementes angeordnet sind, zumindest aber deren Mehrheit oder ihre wichtigen Abschnitte.
Sie weist eine Faser-Ausrichtung in einer Hauptrichtung einer Struktur einer elektrisch leitfähigen Mittelschicht auf.
Sie weist eine Kontur oder Struktur auf, o die zumindest abschnittsweise der Grundfläche-Fläche oder Rand-Kontur eines zu schützenden Strompfads entspricht, um diesen vor Dehnung zu schützen, o die eine Vielzahl paralleler Abschnitte und / oder Verästelungen aufweist, welche keinen anderspoligen Leiter kontaktieren, oder welche untereinander elektrisch vernetzt sind je nach Bedarf für eine erhöhte Robustheit z.B. gegen mechanische Belastung auf Zug, eine erhöhte thermische Masse, z.B. zur Senkung von Messschwankungen, eine erhöhte Abkühlgeschwindigkeit, ohne dabei den elektrische Widerstand zu beeinflussen.
Beispiel 7) Funktionselement nach einem der voranstehenden Beispiele, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement durch eines der folgenden Produkte gebildet ist:
- eine Heizeinrichtung, insbesondere Ohmsche Widerstandsheizung,
- einen Zellverbinder zum Verbinden elektrischer Einzel-Zellen in einer Fahrzeugbatterie,
- ein Sensorelement, oder
- ein Kombinationsprodukt aus diesen.
Beispiel 8) Funktionselement nach einem der voranstehenden Beispiele, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement für eine Anwendung in einem Fahrzeug-Interieur vorgesehen ist.
Beispiel 9) Funktionselement nach einem der voranstehenden Beispiele, gekennzeichnet durch mindestens eine Schicht,
- welche eine elektrisch leitfähige Mittelschicht oder eine Leitschicht ist, und
- welche zumindest teilweise eine erste elektrische Funktionsstruktur aufweist,
- die mindestens zwei elektrische Konktaktzonen aufweist, und
- die einer Heiz-, Sensor- oder Anzeige- Einrichtung zugeordnet ist, und
- welche zumindest teilweise eine zweite elektrische Funktionsstruktur aufweist,
- die mindestens eine elektrische Konktaktzone aufweist, und
- die einer Erdungs-, Sensor- oder Schirmungs-Einrichtung zugeordnet ist.
Beispiel 10) Funktionselement nach einem der voranstehenden Beispiele, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale:
- Mindestens eine Anzeige-Einrichtung weist mindestens eine LED (Leuchtdiode) auf.
- Mindestens ein Sensor dient der Erkennung einer Annäherung oder Berührung (vorzugsweise durch Menschen) oder einer Temperatur.
- Mindestens ein Widerstand dient als Sensor (z.B. ein NTC als SMD-Bauteil).
- Mindestens ein Sensor ist am Funktionselement aufgebracht,
- insbesondere in Form einer Widerstandsschicht,
- insbesondere durch Verkleben, Verlöten oder Verschweißen.
- Die Leitschicht oder Mittelschicht selbst bildet zumindest abschnittsweise zumindest einen Teil
- eines Sensors,
- einer Antenne, insbesondere bei RF Funkmessung,
- eines Kondensators, insbesondere bei kapazitiver Messung, oder
- eines veränderlichen Widerstands, insbesondere Mess-Widerstands.
Nachfolgend werden weiter besonders bevorzugte Optionen für Realisierungsformen der in dieser Anmeldung erläuterten Erfindung beschrieben, insbesondere in Bezug auf ein Verfahren zur Herstellung eines Funktionselements.
Option 1 ) Mechanische Stabilisierung: Auf Bahnen und Abschnitten, die nicht gedehnt werden sollen, wird vor dem Formgebungsprozess (d.h. Tiefziehen) eine zusätzliche Schicht zur mechanischen Stabilisierung angebracht. Die Schicht kann aus einem anderen Material bestehen, das vorzugsweise einen höheren Elastizitätsmodul (geringere Dehnbarkeit) als die strukturierte Basisfolie aufweist, z. B. Streifen aus Glasfasern.
Option 2) Thermische Stabilisierung: Vor dem Tiefziehen wird die Folie in der Regel erhitzt, um den Formgebungsprozess zu erleichtern oder zu beschleunigen. Durch Hinzufügen eines Elements oder Teils, das als Wärmesenke fungiert, oder durch selektives Erwärmen oder Abkühlen bestimmter Bereiche der strukturierten Folie, kann die Verformungsgeschwindigkeit unter Druck (d. h. Vakuumtiefziehen) so weit verändert werden, dass dehnbare und quasi nicht dehnbare Abschnitte entstehen.
Option 3) Mäanderbildung und Ausdünnung von Bahnen, um die Belastung von Dehnung auf Biegung umzuändern.
Die Optionen 1 ) und 2) können auch dadurch erreicht werden, dass die metallisierte Schicht und ihre Strukturierung so gestaltet werden, dass eine ausreichende Materialstärke oder thermische Masse vorhanden ist, um bestimmte Abschnitte unter der Dehnungsgrenze des metallisierten Teils zu halten. Wenn dies nicht durch das Leiterbahnmaterial selbst erreicht werden kann, kann zusätzliches Material der metallisierten Schicht so gestaltet werden, dass es neben den Leiterbahnen verbleibt, die im Prozess nicht gedehnt werden sollen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen erläutert werden.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Funktionselements gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf einer dreidimensional stark konturierten Oberfläche;
Fig. 2 eine schematische Querschnittdarstellung des Funktionselements aus Fig. 1 ;
Fig. 3a eine schematische Explosionsdarstellung einer ersten Anordnung, aus der durch Formgebung das Funktionselement der Fig. 2 erhalten werden kann;
Fig. 3b eine schematische Querschnittdarstellung der ersten Anordnung aus Fig. 3a;
Fig. 3c eine schematische Aufsicht auf Teile der ersten Anordnung aus Fig. 3a;
Fig. 4 eine schematische Querschnittdarstellung einer zweiten Anordnung, aus der durch Formgebung ein Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einer weiteren Ausführungsform erhalten werden kann;
Fig. 5a eine schematische Explosionsdarstellung einer dritten Anordnung, aus der durch Formgebung ein Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einer noch weiteren Ausführungsform erhalten werden kann;
Fig. 5b eine schematische Querschnittdarstellung der dritten Anordnung aus Fig. 5a;
Fig. 5c eine schematische Aufsicht auf Teile der dritten Anordnung aus Fig. 5a; und
Fig. 6 ein Ablaufplan eines Verfahrens gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsformen
Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Funktionselements 1 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, das auf einer stark konturierten Oberfläche 3 eines Objektes 5 angeordnet ist. Das Objekt 5 erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 entlang der Y-Richtung und kann beispielsweise Teil des Interieurs eines Kraftfahrzeugs sein. Auf einem Bereich der Oberfläche 3, der sich entlang einer Richtung R über eine Kante 7 des Objektes 5 hinweg erstreckt, ist das Funktionselement 1 angeordnet. Mit dem Funktionselement 1 kann beispielsweise ein elektrisch leitender Strompfad oder ein Sensor auf der Oberfläche 3 bereitgestellt werden.
Aufgrund des Verlaufs der Oberfläche 3 muss auch das Funktionselement 1 dem lokal spitzen Verlauf der Oberfläche 3 im Bereich der Kante 7 folgen und dazu entsprechen stark konturiert sein. Durch diese Konturierung wird das Funktionselement 1 vor allem in einem mittleren Bereich 9 aufgrund der Zug-Belastung mechanisch stärker belastet. Um diesen Umstand zu adressieren, wird für das Funktionselement 1 ein Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung gewählt.
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung des Funktionselements 1 aus Fig. 1 mit mehr Details. Die in den Figuren dargestellten Koordinatensysteme sind alle gleichartig gewählt und dienen der schnelleren Orientierung.
Das Funktionselement 1 weist eine Trägerschicht 11 aus einem elektrisch isolierenden Material und eine elektrisch leitende Leiterbahn 13 auf. Die Trägerschicht 11 ist beispielsweise eine Folie mit Anteilen von PET. Die Leiterbahn 13 wird durch die Trägerschicht 11 getragen und aus Abschnitten einer Leitschicht 15 gebildet. Mit anderen Worten, ergibt sich die Leiterbahn 13 vorliegend durch eine entsprechende Strukturierung der Leitschicht 15.
Das Funktionselement 1 weist auch eine Verstärkungseinrichtung 17 auf, die in Form einer Verstärkungsschicht aus einem Glasfasergewebe ausgebildet ist und im mittleren Bereich 9 die Leitschicht 15 und, dort wo keine Leitschicht 15 ausgebildet ist, die Trägerschicht 11 bedeckt. Außerdem weist das Funktionselement 1 eine Deckschicht 19 aus einem Polymer- Werkstoff auf. Die Deckschicht 19 ist, beispielsweise als Lack, auf die Verstärkungseinrichtung 17 und auf die durch die Verstärkungseinrichtung 17 nicht bedeckten Bereiche der Trägerschicht 11 und Leitschicht 15 aufgebracht.
Durch eine passend gewählte Orientierung der Glasfasern innerhalb der Verstärkungseinrichtung 17 ist die Zugfestigkeit im mittleren Bereich 9 des Funktionselements 1 entlang der Richtung R besonders hoch, insbesondere höher als entlang der dazu senkrecht verlaufenden Richtung Y.
Aufgrund der hohen mechanischen Belastung im Bereich 9 ist die Leitschicht 15 des Funktionselements 1 dort in einem stark konturierten (insbesondere kantigen) Reck- Bereich 21 des Funktionselements 1 stärker belastet als in einem Endbereich 23 der Leitschicht 15, der sich in einem ebenen Normal-Bereich 25 des Funktionselements befindet. Trotz dieser unterschiedlichen Zustände des Funktionselements im Reck- und Normalbereich 21 und 25, welche Zustände sich insbesondere in dem Konturierungs-bedingt unterschiedlichen Verlauf (kantig bzw. eben) der Leitschicht 15 zeigen, kommt es nicht zu einer größeren Dehnung oder gar einem Riss der Leitschicht 15 im stärker beanspruchten mittleren Bereich 9 bzw. Reck-Bereich 21. Dies wird durch die stabilisierende Wirkung der Verstärkungseinrichtung 17 erreicht. Durch passende Positionierung der Verstärkungseinrichtung 17 fällt folglich der Reck-Bereich 21 mit dem Bereich 9 mit hoher mechanischer Zug-Beanspruchung ganz oder teilweise zusammen. Aufgrund der hohen Zugfestigkeit der Verstärkungseinrichtung 17 ist mithin sichergestellt, dass die Leitschicht 15 des Funktionselements 1 im mittleren Bereich 9 nicht gedehnt wird oder jedenfalls nicht reißt.
Das Funktionselement 1 kann mittels eines Formgebungsverfahrens, insbesondere mittels Tiefziehens, hergestellt sein. Dazu werden die einzelnen Schichten 11 , 15, 17, 19 des Funktionselement 1 zunächst als ebene Schichten innerhalb einer Anordnung vorgesehen. Anschließend wird die Anordnung entsprechend des Verlaufs der Oberfläche 3 umgeformt und dadurch das Funktionselement 1 erhalten.
Fig. 3a zeigt eine schematische Explosionsdarstellung einer ersten Anordnung 27, aus der durch Formgebung (Umformen) das in Bezug auf Fig. 2 beschriebene Funktionselement 1 erhalten werden kann. Schichten die in dem Funktionselement 1 und in der ersten Anordnung 27 gleich sind, sind dabei auch mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 3b ist eine schematische Querschnittdarstellung der ersten Anordnung 27 gezeigt, wobei die Schnittebene eine senkrecht auf der Y-Richtung stehende Mittelebene der ersten Anordnung 27 ist. In Fig. 3c ist eine schematische Aufsicht auf die erste Anordnung 27 dargestellt, wobei die Deckschicht 19 ausgeblendet und von der Verstärkungseinrichtung 17 nur deren Kontur gestrichelt dargestellt ist. Außerdem ist in Figs. 3b und 3c die Position der späteren Kante 7 des Objektes 5 und damit ein Ort hoher mechanischer Beanspruchung durch eine gestrichelte Linie L eingezeichnet.
Wie aus Figs. 3a-3c ersichtlich ist, bildet die Leitschicht 15 einen elektrisch leitenden Strompfad (in Form der Leiterbahn 13) aus.
Das Funktionselement 1 kann mit einem Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung hergestellt werden. Dazu wird die erste Anordnung 27 bereitgestellt und mittels eines Formgebungsprozesses (wie Tiefziehen) umgeformt. Die Verstärkungseinrichtung 17 stellt dabei ein Anpassungsmittel dar, mit dem die mechanische Belastbarkeit, insbesondere der Leitschicht 15, vor allem im mechanisch stark beanspruchten Bereich um die Linie L herum (welcher Bereich vorteilhaft einem späteren Reck-Bereich des hergestellten Funktionselements entspricht) während des Formgebungsprozesses und nach dem Formgebungsprozess angepasst werden kann.
Mit anderen Worten gesprochen, können durch das Vorsehen eines entsprechenden Anpassungsmittels (wie die Verstärkungseinrichtung 17) in unterschiedlichen Bereichen des Funktionselements unterschiedliche Zustände (etwa Konturierungen) bestehen, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung der Funktion des erhaltenen Funktionselements kommt. Insoweit wird ersichtlich, wie die Funktionselemente gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung gleichwirken. Daher können die in Bezug auf Funktionselemente gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung gemachten Ausführungen leicht auf Funktionselemente gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung übertragen werden.
Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung einer zweiten Anordnung 29, aus der durch Formgebung (Umformen) ein Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einer weiteren Ausführungsform erhalten werden kann. Hierbei sind Merkmale der zweiten Anordnung 29, die gleich sind zu denen der ersten Anordnung 27 mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die zweite Anordnung 29 aus Fig. 4 unterscheidet sich von der in Bezug auf Figs. 3a-3c besprochenen ersten Anordnung 27 dadurch, dass die Verstärkungseinrichtung 17 durch eine abschnittsweise Erhöhung der Schichtdicke der Leitschicht 15 ausgebildet ist (dies kann durch Vergleich der einander korrespondierenden Schnittansichten der Figs. 3a und 4 selbst in den schematischen Darstellungen jedenfalls grundsätzlich erkannt werden). In diesen Punkten unterscheidet sich dann auch das aus der zweiten Anordnung 29 durch Umformen hergestellte Funktionselement von dem in Bezug auf Fig. 2 besprochene Funktionselement 1 , das durch Umformen aus der ersten Anordnung 27 erhalten wurde.
Die Schichtdicke ist dabei in einem Bereich um die Linie L herum erhöht. Mithin ist die Schichtdicke in dem während und/oder nach dem Umformen mechanisch besonders beanspruchten Bereich (welcher Bereich vorteilhaft einem späteren Reck-Bereich des hergestellten Funktionselements entspricht) erhöht.
Die bereichsweise erhöhte Schichtdicke der Leitschicht 15 stellt eine Struktur dar, mit der die thermische Masse innerhalb der zweiten Anordnung 29 und dem daraus hergestellten Funktionselement bereichsweise erhöht werden kann. Wenn zur Erleichterung des Formgebungsprozesses vor und/oder während des Umformens der zweiten Anordnung 29 diese erwärmt wird, sorgt die erhöhte thermische Masse und damit die erhöhte Wärmemenge in diesem Bereich dafür, dass im Reck-Bereich des späteren Funktionselements (also der Beriech mit einer stärkeren Konturierung) eine mechanisch höhere Zug-Belastung möglich ist. Zudem wirkt dabei auch die Verstärkungseinrichtung 17 selbst als zusätzliche mechanische Stabilisierung der Leiterbahn 13 im Reck-Bereich.
Fig. 5a zeigt eine schematische Explosionsdarstellung einer dritten Anordnung 31, aus der durch Formgebung (Umformen) ein Funktionselement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einer noch weiteren Ausführungsform erhalten werden kann. Hierbei sind Merkmale der dritten Anordnung 31 , die gleich sind zu denen der ersten und zweiten Anordnung 27 und 29 mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 5b ist eine schematische Querschnittdarstellung der dritten Anordnung 31 gezeigt, wobei die Schnittebene eine senkrecht auf der Y-Richtung stehende Mittelebene der dritten Anordnung 31 ist. In Fig. 5c ist eine schematische Aufsicht auf die dritte Anordnung 31 dargestellt, wobei die Deckschicht 19 ausgeblendet und von der Verstärkungseinrichtung 17 wieder nur deren Kontur gestrichelt dargestellt ist. Außerdem ist in Figs. 5b und 5c die Position der späteren Kante 7 des Objektes 5 und damit ein Ort hoher mechanischer Beanspruchung wieder durch eine gestrichelte Linie L eingezeichnet.
Die in Figs. 5a-5c gezeigte dritte Anordnung 31 unterscheidet sich von der in Bezug auf Figs. 3a-3c besprochene erste Anordnung 27 durch eine anders strukturierte Leitschicht 15. Diese bildet bei der dritten Anordnung 31 insoweit eine erste elektrische Funktionsstruktur 33, die zwei elektrische Kontaktzonen 35a und 35b aufweist, und eine zweite elektrische Funktionsstruktur 37, die eine elektrische Kontaktzone 35c aufweist, aus. Die erste elektrische Funktionsstruktur 33 ist beispielsweise einer Heiz-Einrichtung zugeordnet, während die zweite elektrische Funktionsstruktur 37 einer Erdungs-Einrichtung zugeordnet ist. Die erste und zweite elektrische Funktionsstruktur 33 und 37 sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
Fig. 6 zeigt einen Ablaufplan 100 eines Verfahrens gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung.
In 101 wird eine mit Anpassungsmitteln ausgestatte Anordnung bereitgestellt. Dies kann eine der Anordnungen 27, 29 und 31 sein, wie sie oben in Bezug auf Figs. 3a-3c, 4 und 5a-5c beschrieben wurden.
In 103 wird die bereitgestellte Anordnung mittels eines Formgebungsprozesses zumindest bereichsweise umgeformt und ein Funktionselement, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wie das Funktionselement 1 , erhalten. Vorteilhaft weist der Formgebungsprozess ein Tiefziehen oder ein Vakuum-Tiefziehen auf. Dadurch kann mit dem Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung eine oder mehrere innerhalb zumindest eines spezifischen Bereichs der Anordnung vorgesehenen Komponenten oder ihren Teilen gegenüber einer zumindest während des Umformens und/oder nach dem Umformen auftretenden mechanischen Belastung geschützt werden.
Die in der vorangehenden Beschreibung, in den Zeichnungen und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.
Bezugszeichenliste
1 Funktionselement
3 Oberfläche
5 Objekt
7 Kante
9 Bereich
11 Trägerschicht
13 Leiterbahn
15 Leitschicht
17 Verstärkungseinrichtung
19 Deckschicht
21 Reck-Bereich
23 Endbereich
25 Normal-Bereich
27 Erste Anordnung
29 Zweite Anordnung
31 Dritte Anordnung
33 Erste elektrische Funktionsstruktur
35a, 35b, 35c Elektrische Kontaktzone
37 Zweite elektrische Funktionsstruktur
100 Ablaufplan
101 Bereitstellen einer mit Anpassungsmitteln ausgestatteten Anordnung
103 Zumindest bereichsweises Umformen der Anordnung mittels eines Formgebungsprozesses und Erhalten eines Funktionselements
L Linie (Indikator für die Position der späteren Kante)
R Richtung
X, Y, Z Richtung

Claims

Patentansprüche Dreidimensional konturiertes Funktionselement (1 ) mit mindestens einer elektrisch isolierenden Trägerschicht (11 ) und mindestens einer zumindest abschnittsweise durch die Trägerschicht (11 ) getragenen und zumindest aus Abschnitten einer Leitschicht (15) gebildeten elektrisch leitenden Leiterbahn (13), wobei das Funktionselement (1 ) zumindest einen Normal-Bereich (25), in dem mindestens eine der Komponenten des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder das Funktionselement (1 ) einen ersten Zustand aufweist, und zumindest einen Reck- Bereich (21 ), in dem mindestens eine der Komponenten des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder das Funktionselement (1 ) einen vom ersten Zustand verschiedenen zweiten Zustand aufweist, aufweist. Funktionselement (1 ) nach Anspruch 1 , wobei sich der zweite Zustand der Komponente oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements (1 ) gegenüber dem ersten Zustand zeigt in einem örtlichen Auftreten mindestens einer oder mehrerer, vorzugsweise aller, dieser Eigenschaften:
(i) einer Reckung,
(ii) einer geringeren Schicht-Dicke (insbesondere als Resultat der Reckung),
(iii) einer Unterbrechung oder lokalen Zerstörung,
(iv) einer anderen oder größeren Ausrichtung von Fasern, Molekülen und/oder Kristall-Strukturen, und/oder
(v) eine stärkere Konturierung, insbesondere einen stärker gekrümmten (insbesondere verbunden mit einer größeren Richtungsänderung entlang der Krümmung) und/oder einen stärker kantigen (insbesondere verbunden mit einer größeren Richtungsänderung über die Kante hinweg), Verlauf, der Komponente des Funktionselements oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements (1 ). Funktionselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
(i) die Leiterbahn (13) als funktioneller Bestandteil eines elektrischen Strompfades bestimmt ist,
(ii) zumindest ein Teil der Leiterbahn, vorzugsweise die gesamte Leiterbahn (13), außerhalb des Reck-Bereiches (21 ) angeordnet ist und/oder zumindest ein Teil der Leiterbahn (13), vorzugsweise die gesamte Leiterbahn (13), innerhalb des Reck-Bereichs (21 ) angeordnet ist,
(iii) zumindest ein Teil des elektrischen Strompfades, vorzugsweise der gesamte elektrische Strompfad, außerhalb des Reck-Bereiches (21 ) angeordnet ist und/oder zumindest ein Teil des elektrischen Strompfades, vorzugsweise der gesamte elektrische Strompfad, innerhalb des Reck-Bereiches (21 ) angeordnet ist,
(iv) zumindest ein Teil der Leiterbahn (13) in dem Normal-Bereich (25) angeordnet ist,
(v) zumindest ein Teil des elektrischen Strompfades, vorzugsweise der gesamte elektrische Strompfad, in dem Normal-Bereich (25) angeordnet ist,
(vi) der Reck-Bereich (21 ) und die Leiterbahn (13) einander nicht überlappen,
(vii) das Funktionselement (1 ) zumindest einen Verbindungsbereich zum Verbinden des Funktionselements (1 ) mit einer externen Struktur, zumindest eine Klebstelle und/oder zumindest eine Lötstelle aufweist, und/oder
(viii) das Funktionselement (1 ) zumindest eine flächige und/oder netzartige Struktur, insbesondere zur Abschirmung zumindest eines Bereichs und/oder zumindest eines Teils des Funktionselements, vorzugsweise vor elektrischen und/oder magnetischen Felder, aufweist. Funktionselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens drei Schichten. Funktionselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
(i) die Trägerschicht (11 ) zumindest anteilig aus einem polymeren Werkstoff, vorzugsweise mit Anteilen mindestens eines der Materialien PET, PEN und/oder PI, gebildet ist und/oder die Trägerschicht (11 ) eine Komponente des Funktionselements (1 ) ist, und/oder
(ii) die Leitschicht (15), vorzugsweise mittels eine Strukturierungsverfahrens, das frei von Säuren, Lösungsmitteln, Pasten und/oder Tinte arbeitet, insbesondere als Ergebnis eines spanenden Verfahrens, strukturiert ist, um Leiterbahnen (13) aufzuweisen und/oder die Leitschicht (15) eine Komponente des Funktionselements (1 ) ist. Funktionselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Funktionselement (1 ), insbesondere jeweils als Komponente des Funktionselements (1 ),
(i) eine elektrisch leitfähige erste Leitschicht, vorzugsweise mit Anteilen mindestens eines der Materialien Aluminium, kupferplattiertes AI, Kupfer und/oder Nickel und/oder wenigstens einer Legierung dieser Metalle,
(ii) eine elektrisch leitfähige zweite Leitschicht aus einem von der ersten Leitschicht verschiedenartigen Material, vorzugsweise mit Anteilen mindestens eines der Materialien Aluminium, kupferplattiertes AI, Kupfer und/oder Nickel und/oder wenigstens einer Legierung dieser Metalle, wobei vorzugsweise die erste und zweite Leitschicht (aa) parallel zueinander, insbesondere in einer gemeinsamen Ebene und/oder in verschiedenen Ebenen, (bb) beabstandet zueinander, (cc) entlang einer Stapelrichtung und/oder eines Normalenvektors der ersten und/oder zweiten Leitschicht aufeinanderfolgend und/oder (dd) elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind,
(iii) eine elektrisch leitfähige Mittelschicht, welche vorzugsweise zumindest aus der ersten und/oder der zweiten Leitschicht gebildet ist und/oder, insbesondere sandwichartig und/oder elektrisch isoliert von der ersten und/oder zweiten Leitschicht, zwischen der ersten und zweiten Leitschicht, angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Mittelschicht identisch zu der Leitschicht (15) ist,
(iv) eine Deckschicht (19), vorzugsweise zumindest anteilig aus einem Polymer- Werkstoff, insbesondere aus einem Lack, (v) eine Kleber-Schicht zum Verbinden mindestens zweier anderer Lagen, vorzugsweise zumindest anteilig gebildet aus einem adhäsiven Material, insbesondere aus einem Epoxidharz,
(vi) eine Kleber-Schicht zum Verbinden des Funktionselements (1 ) mit einer anderen Struktur, wobei vorzugsweise die Kleber-Schicht zumindest anteilig gebildet ist aus einem adhäsiven Material, insbesondere aus einem Epoxidharz, und/oder
(vii) eine Kleber-Schicht zum Verbinden mindestens zweier Schichten des Funktionselements (1 ), wobei vorzugsweise die Kleber-Schicht zumindest anteilig gebildet ist aus einem adhäsiven Material, insbesondere aus einem Epoxidharz, aufweist. Funktionselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verstärkungseinrichtung (17), die vorzugsweise zumindest teilweise innerhalb des Reck-Bereichs angeordnet ist. Funktionselement (1 ) nach Anspruch 7, wobei die Verstärkungseinrichtung (17)
(i) zwischen der Mittelschicht und der Deckschicht (19), auf der Deckschicht (19), in der Ebene der Mittelschicht und/oder vor Reckung geschützt in dem Normal- Bereich (25), insbesondere diesen zumindest teilweise überlappend und/oder umsäumend, angeordnet ist,
(ii) in Form einer Verstärkungsschicht ausgebildet ist,
(iii) zumindest anteilig aus einem Fasergewebe, insbesondere aus einem Glasfasergewebe, und/oder aus Glasfaservlies besteht,
(iv) zumindest anteilig gebildet ist durch zumindest bereichsweise verbreiterte und/oder dickere elektrische Leiterbahnen (13) und/oder durch andere Funktionsstrukturen der Leitschicht (15),
(v) zumindest teilweise durch ein Flächenelement gebildet ist,
(vi) zumindest teilweise aufgeklebt ist, (vii) aufgeklebte Glasfasern aufweist,
(viii) durch auf zumindest eine der Schichten des Funktionselements (1 ) und/oder zwischen zumindest zwei der Schichten des Funktionselements (1 ) aufgeklebte Glasfasern ausgebildet wird,
(ix) kurze, ungerichtete Glasfasern aufweist,
(x) lange, ausgerichtete Glasfasern aufweist,
(xi) in Bezug auf mindestens einen physikalischen Parameter in einer ersten Dimension eine von einer zweiten Dimension unterschiedliche Eigenschaft aufweist, wobei vorzugsweise der Parameter ein materialspezifischer Parameter, wie eine Zug-Festigkeit, ein Elastizitätsmodul und/oder eine Faser- Ausrichtung und/oder ein Grad der Faser-Ausrichtung, und/oder ein formspezifischer Parameter, wie eine Form-Elastizität, ist,
(xii) in einer spezifischen Richtung, welche vorzugsweise der Ausrichtung entspricht, in welcher, insbesondere zumindest eine Mehrheit der und/oder die wichtigen Abschnitte der, Leiterbahnen (13) der elektrischen Leitschicht (15) und/oder elektrische Funktionskomponenten des Funktionselementes angeordnet sind, einen erhöhten mechanischen Widerstand, insbesondere zumindest durch eine höhere Zugfestigkeit, ein geringeres E-Modul und/oder eine größere Federkraft, aufweist, insbesondere im Vergleich zu einer Richtung, die senkrecht zur spezifischen Richtung verläuft,
(xiii) eine Faser-Ausrichtung in einer Hauptrichtung einer Struktur der elektrisch leitfähigen Mittelschicht aufweist,
(xiv) zumindest eine Kontur oder Struktur, insbesondere zur Erhöhung einer Robustheit, wie etwa in Bezug auf eine mechanische Belastbarkeit auf Zug, zur Erhöhung einer thermischen Masse, etwa zur Senkung von Messschwankungen, und/oder zur Einstellung, insbesondere Erhöhung, einer lokalen Abkühlgeschwindigkeit, aufweist oder darstellt, wobei vorzugsweise (a) die Kontur oder Struktur den elektrische Widerstand, insbesondere der Leitschicht (15), nicht beeinflusst und/oder (b) die Kontur oder Struktur (aa) zumindest abschnittsweise der Grundfläche-Fläche oder Rand-Kontur eines zu schützenden Strompfads entspricht, um diesen vor mechanischer Belastung, insbesondere vor Dehnung, zu schützen und/oder (bb) eine Vielzahl paralleler Abschnitte und/oder Verästelungen aufweist, welche keinen anderspoligen Leiter, insbesondere des Funktionselements (1 ) und/oder der Leitschicht (15), kontaktieren und/oder welche untereinander elektrisch vernetzt sind, und/oder
(xv) zumindest teilweise im Reck-Bereich (21 ) angeordnet ist, zumindest teilweise im Normal-Bereich (25) angeordnet ist und/oder den Reck-Bereich (21 ) zumindest teilweise überlappt. Funktionselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Funktionselement (1 ) durch eine Heizeinrichtung, insbesondere eine ohmsche Widerstandsheizung, einen Zellverbinder zum Verbinden elektrischer Einzel-Zellen in einer Fahrzeugbatterie und/oder ein Sensorelement und/oder ein Kombinationsprodukt aus diesen Produkten gebildet ist. Funktionselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Funktionselement (1 ) für eine Anwendung in einem Fahrzeug-Interieur vorgesehen ist. Funktionselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Schicht, welche Schicht die elektrisch leitfähige Mittelschicht und/oder die Leitschicht (15) ist, welche Schicht zumindest teilweise eine erste elektrische Funktionsstruktur (33) aufweist, die mindestens zwei elektrische Kontaktzonen (35a, 35b) aufweist und die vorzugsweise einer Heiz-, Sensor- oder Anzeige-Einrichtung zugeordnet ist, und welche Schicht zumindest teilweise eine zweite elektrische Funktionsstruktur (37) aufweist, die mindestens eine elektrische Kontaktzone (35c) aufweist und die vorzugsweise einer Erdungs-, Sensor- oder Schirmungs-Einrichtung zugeordnet ist. Funktionselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
(i) mindestens eine Anzeige-Einrichtung aufweisend mindestens eine LED (Leuchtdiode),
(ii) mindestens einen Sensor, der der Erkennung einer Annäherung oder Berührung (vorzugsweise durch Menschen) oder einer Temperatur dient,
(iii) mindestens einen Widerstand, der als Sensor (z.B. ein NTC als SMD-Bauteil) dient, (iv) mindestens ein Sensor, der am Funktionselement (1 ) aufgebracht ist, insbesondere in Form einer Widerstandsschicht und/oder durch Verkleben, Verlöten oder Verschweißen, und/oder
(v) mindestens eine Heizeinrichtung. Funktionselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei durch die Leitschicht (15) und/oder Mittelschicht zumindest abschnittsweise zumindest ein Teil eines Sensors, einer Antenne, insbesondere bei einer RF-Funkmessung, eines Kondensators, insbesondere bei einer kapazitiven Messung, und/oder eines veränderlichen Widerstands, insbesondere eines Meß-Widerstands, gebildet ist. Funktionselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Funktionselement (1 ) zumindest teilweise durch ein Verfahren aufweisend einen Formgebungsprozess, wie ein Tiefziehen und/oder Vakuum-Tiefziehen, hergestellt oder herstellbar ist. Dreidimensional konturiertes Funktionselement (1 ), aufweisend zumindest ein elektrisch isolierendes Trägerelement und zumindest einer zumindest abschnittsweise durch das Trägerelement getragenen und zumindest aus Abschnitten eines Leitelements gebildeten elektrisch leitenden Leiterbahn (13), wobei das Funktionselement (1 ) zumindest ein Anpassungsmittel zum Anpassen einer mechanischen Belastbarkeit und/oder thermischen Eigenschaft von einer oder mehreren innerhalb zumindest eines spezifischen Bereichs des Funktionselements (1 ) vorgesehenen Komponenten oder ihren Teilen und/oder des Funktionselements (1 ) aufweist. Funktionselement (1 ) nach Anspruch 15, wobei das Trägerelement schichtförmig ausgebildet ist und/oder eines oder mehrere der Merkmale der Trägerschicht (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist. Funktionselement (1 ) nach einem der Ansprüche 15 bis 16, wobei das Leitelement schichtförmig ausgebildet ist und/oder eines oder mehrere der Merkmale der Leitschicht (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist. Funktionselement (1 ) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Anpassungsmittel eines oder mehrere der Merkmale des Verstärkungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist. Elektrisches Bauteil, aufweisend zumindest ein Funktionselement (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche. Bauteil nach Anspruch 19, wobei das Bauteil
(i) mindestens eine Anzeige-Einrichtung aufweisend mindestens eine LED (Leuchtdiode),
(ii) mindestens einen Sensor, der der Erkennung einer Annäherung oder Berührung (vorzugsweise durch Menschen) oder einer Temperatur dient,
(iii) mindestens einen Widerstand, der als Sensor (z.B. ein NTC als SMD-Bauteil) dient, und/oder
(iv) mindestens eine Heizeinrichtung aufweist oder darstellt. Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional konturierten Funktionselements, insbesondere eines Funktionselements nach einem der Ansprüche 1 bis 18, das Verfahren aufweisend, dass eine Anordnung aufweisend zumindest ein elektrisch isolierendes Trägerelement, wie eine elektrisch isolierende Trägerschicht, und zumindest ein von dem Trägerelement zumindest abschnittsweise getragenen Leitelement, wie eine Leitschicht, bereitgestellt (101 ) und mittels eines Formgebungsprozesses zumindest bereichsweise umgeformt (103) wird, wobei zumindest eine mechanische Belastbarkeit, mechanische Belastung und/oder thermische Eigenschaft von einer oder mehreren innerhalb zumindest eines spezifischen Bereichs der Anordnung und/oder des durch Umformen erhaltenen Funktionselements vorgesehenen Komponenten oder ihren Teilen durch das Vorsehen eines Anpassungsmittel zumindest zeitweise, vorzugsweise zumindest während des Umformens und/oder dauerhaft, angepasst wird. Verfahren nach Anspruch 21 , wobei die Anordnung zumindest eine elektrisch leitende Leiterbahn, die zumindest aus Abschnitten des Leitelements gebildet ist, aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 22, wobei das Anpassen der mechanischen Belastbarkeit das Einstellen einer höheren Zugfestigkeit, eines geringeren E-Moduls und/oder einer größeren Federkraft aufweist oder darstellt. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei in dem spezifischen Bereich zumindest Teile der Leitschicht und/oder elektrische Funktionskomponenten des Funktionselementes angeordnet sind. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei als Anpassungsmittel eine Struktur zur zumindest bereichsweisen mechanischen Stabilisierung der innerhalb des spezifischen Bereichs angeordneten Komponenten oder ihren Teilen vorgesehen wird, insbesondere zumindest teilweise indem bei der Anordnung zumindest bereichsweise eine zusätzliche Stabilisierungsschicht vorgesehen wird, welche Stabilisierungsschicht vorzugsweise ein anderes Material als das Material der übrigen Schichten, insbesondere mit einem höheren Elastizitätsmodul als das Material der übrigen Schichten, aufweist oder daraus besteht. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei als Anpassungsmittel eine Struktur und/oder ein Prozess zur zumindest bereichsweisen und/oder zumindest zeitweisen thermischen Stabilisierung der innerhalb des spezifischen Bereichs angeordneten Komponenten oder ihren Teilen vorgesehen wird, insbesondere zumindest teilweise indem (i) die Anordnung zumindest bereichsweise erwärmt und/oder abgekühlt und/oder (ii) eine Wärmesenke-Struktur innerhalb der Anordnung vorgesehen und vorzugsweise die Anordnung samt Wärmesenke-Struktur vor und/oder nach der Umformung zur Erleichterung des Umformens zumindest bereichsweise, insbesondere im Bereich der Wärmesenke-Struktur, erwärmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, wobei als Anpassungsmittel in dem spezifischen Bereich die Materialstärke und/oder thermische Masse der darin vorgesehenen Komponenten oder ihren Teilen erhöht und/oder zusätzliches Material entlang der und/oder benachbart zu den innerhalb des spezifischen Bereichs angeordneten Komponenten oder ihren Teilen vorgesehen wird, vorzugsweise um die Komponenten oder ihre Teile in dem spezifischen Bereich unter der Belastungsgrenze des übrigen metallisierten Teils zu halten. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, wobei der Formgebungsprozess ein Tiefziehen und/oder ein Vakuum-Tiefziehen aufweist oder darstellt.
PCT/DE2023/000025 2022-04-26 2023-04-26 Dreidimensional konturiertes funktionselement mit flachigem elektrischen leiter und verfahren zur herstellung dasselbe Ceased WO2023208262A1 (de)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2120837A (en) * 1982-03-31 1983-12-07 Nippon Mektron Kk Flexible circuit board
DE102011014902B3 (de) * 2011-03-23 2012-02-02 Leonhard Kurz Stiftung & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Antennen-Bauelements
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