WO2024012877A1 - Elektrische leitungsverbindung zur elektrischen kontaktierung - Google Patents

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WO2024012877A1
WO2024012877A1 PCT/EP2023/067646 EP2023067646W WO2024012877A1 WO 2024012877 A1 WO2024012877 A1 WO 2024012877A1 EP 2023067646 W EP2023067646 W EP 2023067646W WO 2024012877 A1 WO2024012877 A1 WO 2024012877A1
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WO
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cable
line connection
electrical
sealant
ribbon cable
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Application number
PCT/EP2023/067646
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English (en)
French (fr)
Inventor
Francois HERMANGE
Bernhard Reul
Volker Lammerts
Peter Thomas Krabs
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
Few Fahrzeugelektrik Werk Gmbh & Co. Kg
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Publication date
Application filed by Saint-Gobain Glass France, Few Fahrzeugelektrik Werk Gmbh & Co. Kg filed Critical Saint-Gobain Glass France
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    • H05B3/86—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields the heating conductors being embedded in the transparent or reflecting material
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    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
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    • H01R4/021—Soldered or welded connections between two or more cables or wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
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    • H02G15/013—Sealing means for cable inlets
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    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/011—Heaters using laterally extending conductive material as connecting means

Definitions

  • the invention relates to an electrical line connection with a cross-sectional transition region as well as a substrate with a functional element and a composite pane with at least one such line connection.
  • Such line connections usually include a transition from a ribbon conductor to a cable.
  • the components installed in a composite pane can be heating components, antenna elements and flat-installed functional elements that can be electrically contacted via so-called busbars.
  • Composite windows equipped in this way are used in automobiles as windshields, rear windows and side windows or in the construction sector.
  • Functional elements with electrically controllable optical properties are used in the industrial production of composite panes, for example roof panes.
  • the functional element is embedded in the composite pane.
  • the functional element is cut out of a multilayer film in the desired size and shape and inserted between the films of the intermediate layer.
  • Typical intermediate layers are polyvinyl butyral films, which, in addition to their adhesive properties, have high toughness and high acoustic attenuation.
  • the intermediate layer prevents the composite pane from disintegrating if damaged.
  • the composite pane only gets cracks, but remains dimensionally stable.
  • Such composite disks contain a functional element, which typically contains an active layer between two surface electrodes.
  • the optical properties of the active layer can be changed by a voltage applied to the surface electrodes.
  • An example of this are electrochromic functional elements.
  • Another example are SPD (Suspended Particle Device) functional elements or PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) functional elements.
  • SPD Small Particle Device
  • PDLC Polymer Dispersed Liquid Crystal
  • the surface electrodes required to apply a voltage are arranged between two PET carrier films.
  • the surface electrodes can be connected via ribbon conductors outside the Composite pane can be electrically connected to a control module (ECU).
  • the control module is intended to apply the electrical voltage between the surface electrodes.
  • flat cables which consist of at least one thin carrier substrate and a metallic conductor track (conductor strip).
  • a further cover layer can be provided so that the ribbon conductor forms a three-layer laminate overall.
  • the ribbon conductors are soldered to connection surfaces close to the edge of the composite pane and are only led out over this edge, where they are connected to a round cable at a short distance from the edge.
  • the connection point between the two lines is embedded in an encapsulation made of insulating material. Since it is unavoidable that moisture penetrates into the encapsulation, failures at the connection point can occur as a result of sealing errors.
  • EP 1 058 349 A1 discloses a structure for connecting an electrical cable to a flat cable. Both the cable and the flat cable each include an elastic sealing material at their end portion. When the two cables are encapsulated in the area of the connecting section, the elastic sealing materials adhere to the outer surface of the respective cable through compression.
  • GB 2 539 834 A describes an electrical connection that electrically connects a flat cable and a cable, the electrical connection comprising a first seal, an optional second seal and a sheath.
  • the casing encloses at least the first seal and the electrical contact.
  • WO 2013/178727 A1 relates to an electrical connector with an electrical cable surrounded by an insulating sheath and a housing arranged on a section of the electrical cable.
  • a seal arranged on the electrical cable sealingly surrounds the insulating sleeve.
  • the object of the present invention is to provide an improved electrical line connection which ensures a secure and permanently watertight seal at the cross-sectional transition.
  • the object of the present invention is achieved according to the invention by an electrical line connection according to independent claim 1. Preferred embodiments of the invention emerge from the subclaims.
  • the invention comprises an electrical line connection with a cross-sectional transition area from a ribbon cable to a cable, in particular a round cable, wherein the ribbon cable comprises at least one electrical conductor track and a cover film for electrically insulating the conductor track.
  • the cable also includes an electrical conductor.
  • an electrical connection is provided between the conductor track of the ribbon cable and the conductor of the cable.
  • the cross-sectional transition area has an encapsulation for electrical insulation.
  • a first sealant is provided on the ribbon cable and a second sealant is provided on the cable.
  • the first sealant When the encapsulation is attached to the line connection, the first sealant is pressed firmly against the ribbon cable and the second sealant is pressed firmly against the cable, in particular round cable, so that a seal is created around the respective cable.
  • Such an arrangement of the sealants (seals) ensures that the penetration of water into the encapsulation is prevented by a capillary effect.
  • the first sealant is a double-sided adhesive tape which is arranged on two opposite surfaces of the ribbon cable, wherein the first sealant can particularly preferably be provided around the ribbon cable.
  • the adhesion provided by the adhesive tape advantageously supports the adhesion of the encapsulation to the ribbon cable, so that the connection between the encapsulation and the ribbon cable is very tight and stable.
  • the adhesive tape can be an acrylic adhesive tape.
  • the adhesive tape can be transparent.
  • the material thickness of the adhesive tape can have a thickness of 25 pm up to 2 mm, preferably 100 pm up to 150 pm, particularly preferably 130 pm [micrometers].
  • the encapsulation can cover the first sealant and the second sealant completely or only partially. Complete sealant enclosure effectively blocks the passage of particles and water from entering the encapsulation to prevent damage to the pipe connection.
  • the second sealing means can have a ring shape, with the second sealing means flush surrounding the cable, in particular as a round cable, ie the second sealing means is provided around the cable.
  • the second sealant can be attached and molded to the cable during production.
  • the second sealant can be used before manufacturing the Encapsulation must be mounted on the cable.
  • the second sealant can be designed as a collar section on the cable.
  • the second sealant has one, two or more sealing lips.
  • the circumferential sealing lips extend on a section of the second sealant that points radially outwards.
  • the one and more sealing lips make it possible to achieve greater water resistance of the electrical cable connection.
  • the two or more sealing lips can be arranged one behind the other in the direction of extension of the cable and be at a distance from one another.
  • the two or more sealing lips can have outer edges that run parallel to one another.
  • the second sealing means can have a wave-shaped surface in sections on its surface facing the cable.
  • the second sealant may contain silicone, polyvinyl chloride or thermoplastic elastomers.
  • the conductor track of the ribbon cable can be electrically conductively connected to the conductor of the cable via a soldered connection.
  • the electrical connection can be made via an adhesive connection using an electrically conductive adhesive.
  • the electrically conductive adhesive contains at least one electrically conductive material, preferably metallic material, for example silver, gold or aluminum. It is also possible that the electrically conductive adhesive contains a non-metallic electrical material, for example graphite or carbon.
  • the at least one electrically conductive material is introduced into an electrically non-conductive adhesive matrix, for example epoxy resin.
  • the at least one electrically conductive material is contained in the adhesive in such an amount that a desired current carrying capacity is achieved.
  • the at least one electrically conductive material is contained in the adhesive with a mass fraction of at least 70%.
  • the ribbon cable comprises at least one electrical conductor track applied to the cover film as a plastic carrier substrate, which can also be covered with the cover film.
  • the cover layer forms an insulating shell that envelops the electrical conductor track.
  • the cover film preferably contains or consists of polyimide (PI) or polyester, particularly preferably polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN).
  • the cover film can also consist of an electrically insulating lacquer, preferably a polymer lacquer.
  • the cover film can also contain or consist of thermoplastics and elastomers such as polyamide, polyoxymethylene, polybutylene terephthalate or ethylene-propylene-diene rubber.
  • potting materials such as acrylate or Epoxy resin systems can be used as a cover film.
  • cover films are cost-effective and simplify the manufacturing process.
  • the particularly flexible and/or flexible ribbon cable is used for electrical connection to an electrical component or a surface electrode.
  • the ribbon cable is a flat body with two opposite sides that can be made into a flat or curved shape. In the flat (i.e. non-curved) state, the ribbon cable is arranged in one plane.
  • the ribbon cable is generally elongated and has two ends along its direction of extension.
  • the ribbon cable can also be provided with a plurality of, in particular parallel, electrical conductor tracks.
  • the ribbon cable can preferably have up to 32, particularly preferably 8 to 10, conductor tracks.
  • the conductor tracks are arranged in a common plane. Each conductor track can have a rectangular cross section.
  • the ribbon cable is an elongated electrical component with several electrical conductor tracks, the width of which is significantly larger than the thickness.
  • the ribbon cable is so thin (i.e. the thickness is so small) that it is flexible and bendable. Its width can be 0.1 mm to 100 mm.
  • the ribbon cable comprises at least two connection areas with contact points of the conductor tracks at two ends of the ribbon cable that are opposite in the extension direction.
  • the two connection areas of the ribbon cable are used to electrically contact the conductor tracks, for which purpose the cover film, i.e. carrier layer and/or insulation layer, is not present or removed, at least at the contact points, so that the conductor tracks are accessible.
  • the electrical conductor tracks are arranged at least in sections next to one another and/or one above the other.
  • at least two electrical conductor tracks are arranged one above the other in at least two, preferably in exactly two or exactly three or exactly four, levels.
  • Above one another here means with respect to the extension plane of the ribbon cable, ie with respect to the plane that is spanned by the two larger dimensions of the ribbon cable.
  • at least two conductor tracks are arranged congruently in the projection orthogonal to the plane of extension.
  • the conductor track can also be made larger in one plane and essentially partially or completely occupy the plane within the ribbon cable, preferably minus an insulating edge region. This increases the current carrying capacity of this conductor track.
  • Each electrical conductor track can be electrically contacted at two contact points spaced apart along the conductor track.
  • the contact points are areas of the conductor tracks where electrical contact is possible. In the simplest embodiment, these are accessible areas of the electrical conductor tracks. It may be necessary and useful to provide a separate line connection for each pole, so that a conductor track of the ribbon cable is provided for connection to a conductor of a cable.
  • the conductor tracks are applied using a printing process.
  • the electrical conductor tracks are prefabricated as metal strips made of metal foil and laminated on both sides with a plastic material.
  • the electrical conductor tracks are mechanically stabilized and embedded in an insulating cover made of cover film, so that they are electrically insulated from the external environment.
  • the metal foil may contain or consist of a copper foil, an aluminum foil, a stainless steel foil, a tin foil, a gold foil or a silver foil.
  • the metal foil can also contain or consist of alloys with the metals mentioned.
  • the metal foil can advantageously be tinned in sections or completely. This is particularly advantageous in order to achieve good solderability while simultaneously protecting against corrosion.
  • the at least one conductor track has a thickness of 35 pm to 100 pm, preferably 50 pm to 70 pm.
  • the conductor track or the several conductor tracks each contain, for example, a thin copper, silver, tin or gold foil.
  • the foils can also be coated, for example silver-plated, gold-plated or tin-plated.
  • the thickness of the films is, for example, 35 pm, 50 pm, 75 pm or 100 pm.
  • the electrical conductor tracks have a width of 0.05 mm to 40 mm, preferably 1 mm to 22 mm and in particular 2 mm to 5 mm. Such widths are particularly suitable for achieving sufficient current-carrying capacity in conjunction with the thicknesses mentioned above.
  • Such flexible ribbon cables have a connection area (contact points) at both ends, which has at least one recess in the cover film.
  • the encapsulation has a plastic as an insulating material.
  • the encapsulation can be made of a correspondingly strong plastic, for example Polyimide (PI) or PA66 in combination with glass fibers.
  • PI Polyimide
  • PA66 PA66 in combination with glass fibers.
  • the encapsulation can be produced, for example, by injection molding, with the encapsulation being designed as a rectangular or round housing.
  • the encapsulation essentially has the shape of a circular disk with a projection at the exit area of the round cable. Because the edge of the encapsulation facing the ribbon cable is rounded, a straight bend edge can be avoided.
  • the cable in particular a round cable, has a connecting element, in particular a socket or plug, at its end facing away from the encapsulation.
  • the cable can comprise an insulating, preferably polymeric cable jacket, the insulating cable jacket preferably being removed in the end region of the cable in order to create an electrically conductive connection between conductors of the (round -)cable and the ribbon cable or the connecting element.
  • the electrically conductive conductor of the round cable can contain, for example, copper, aluminum and/or silver or alloys or mixtures thereof.
  • the round cable has a preferably round or oval cross section, which is, for example, 0.3 mm 2 to 6 mm 2 .
  • the invention also includes a substrate with a functional element comprising the electrical line connection according to the invention.
  • the invention further relates to a composite pane comprising the substrate according to the invention.
  • the substrate is formed as a first disk, with the composite disk having a second disk and two intermediate layers between the first disk and the second disk.
  • the functional element is arranged between the two intermediate layers, with the ribbon cable being electrically conductively connected at one end to a surface electrode of the functional element.
  • the composite pane comprises a first pane and a second pane, which are preferably made of glass, particularly preferably of soda-lime glass, as is common for window panes.
  • the panes can also be made from other types of glass, for example quartz glass, borosilicate glass or aluminosililate glass, or from rigid, clear plastics, for example polycarbonate or polymethyl methacrylate.
  • the windows can be clear or tinted or colored. If the composite pane is used as a windshield, it should have sufficient light transmission in the central viewing area, preferably at least 70% in the main viewing area A according to ECE-R43.
  • the first pane and the second pane can also be referred to as the outer and inner panes.
  • the first pane, the second pane and/or the intermediate layer can have further suitable, known coatings, for example anti-reflective coatings, non-stick coatings, anti-scratch coatings, photocatalytic coatings or sun protection coatings or low-E coatings.
  • the thickness of the first pane and the second pane can vary widely and can thus be adapted to the requirements in individual cases.
  • the first pane and the second pane advantageously have standard thicknesses of 0.7 mm to 25 mm, preferably 1.4 mm to 2.5 mm for vehicle glass and preferably 4 mm to 25 mm for furniture, devices and buildings, especially electrical ones Radiator, on.
  • the size of the disks can vary widely and depends on the size of the use according to the invention.
  • the first and second panes have areas of 200 cm 2 up to 20 m 2 that are common in vehicle construction and architecture, for example.
  • the functional element has electrically controllable optical properties and comprises, arranged one above the other, a first carrier film, a first surface electrode, an active layer, a second surface electrode and a second carrier film.
  • the functional element is a so-called PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) functional element.
  • the active layer has the variable optical properties that can be controlled by an electrical voltage applied to the active layer.
  • electrically controllable optical properties are understood to mean properties that can be continuously controlled, but also those that can be switched between two or more discrete states.
  • the optical properties relate in particular to the light transmission and/or the scattering behavior.
  • the first and second carrier films are in particular polymeric or thermoplastic films.
  • the carrier films in particular contain or consist of a thermoplastic material.
  • the thermoplastic material may be a thermoplastic polymer or a blend of two or more thermoplastic polymers.
  • the carrier film can also contain additives, such as plasticizers.
  • the thermoplastic material of the carrier films is preferred Polyethylene terephthalate (PET), as is common in commercially available functional elements.
  • the thermoplastic material of the carrier film can also contain or consist of mixtures of PET with other thermoplastic polymers and/or copolymers of PET.
  • the thermoplastic material of the carrier film can, for example, also contain or consist of PU, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyacrylate, polyvinyl chloride, polyacetate resin, fluorinated ethylene-propylene, polyvinyl fluoride and/or ethylene-tetrafluoroethylene.
  • the thickness of each carrier film is preferably in the range from 0.03 mm to 0.4 mm, more preferably from 0.04 mm to 0.2 mm.
  • the surface electrodes of the functional element include an electrically conductive coating on the carrier film.
  • the side of the carrier film with the electrically conductive coating forming the surface electrode then faces the active layer.
  • the functional element can be divided into segments by isolation lines.
  • the insulation lines are introduced in particular into the surface electrodes, so that the segments of the surface electrode are electrically insulated from one another.
  • the individual segments can be independently connected to an external voltage source via a connection area and the flat conductor, so that they can be controlled separately in the operating state.
  • a segment of the functional element has two connection areas. Each connection area has a contact. For example, different areas of the functional element, e.g. as a sun visor, can be switched independently.
  • the functional element is a PNLC or SPD functional element.
  • the active layer contains suspended particles, whereby the absorption of light by the active layer can be changed by applying a voltage to the surface electrodes.
  • the surface electrodes are intended to be electrically connected to an external voltage source.
  • the surface electrode is preferably contacted using (ultrasonic) soldering, crimping or gluing.
  • a conductive material in particular a paste, or a solder contact is applied to at least one of the surface electrodes upset.
  • the paste contains silver or an alloy containing silver.
  • the conductive material is connected to the surface electrodes as so-called bus bars, for example strips of the electrically conductive material or electrically conductive prints.
  • the surface electrodes can each be contacted electrically using a bus conductor.
  • metal foil strips or metal wires are used, which preferably contain copper and/or aluminum; in particular, copper foil strips with a thickness of approximately 50 ⁇ m are used.
  • the width of the copper foil strips is preferably 1 mm to 10 mm.
  • the metal foil strips or metal wires are placed on the surface electrode in a composite of thermoplastic layers. In the later autoclave process, reliable electrical contact between the busbars and the coating is achieved through the action of heat and pressure.
  • the electrical contact between the surface electrode and the busbar can alternatively be made by soldering or gluing with an electrically conductive adhesive.
  • the bus conductors are attached to the surface electrodes by leaving out the carrier film, a surface electrode and the active layer so that the other surface electrode protrudes with the associated carrier film. This can preferably be carried out along an edge region of the respective side of the functional element. A busbar can then be attached to the protruding surface electrode or the ribbon cable can be contacted directly with the surface electrode. On the opposite side of the respective functional element, another busbar is attached to the other surface electrode in a corresponding manner.
  • the functional element is a PDLC functional element, in particular one that switches at least one area of a glazing unit from a transparent to an opaque state and vice versa.
  • the active layer of a PDLC functional element contains liquid crystals embedded in a polymer matrix.
  • the thickness of the functional element is, for example, from 0.09 mm to 1 mm.
  • the invention further extends to a vehicle having the electrical line connection according to the invention.
  • the invention extends to a method for producing the electrical line connection according to the invention with a Cross-sectional transition area, whereby the encapsulation is produced using injection molding.
  • a plastic in melted form is brought into liquid form, in particular viscous, within a mold around the cross-sectional transition region.
  • Then connected to the ribbon cable and round cable using temperature and pressure in the mold and hardened. This ensures that the connection between the round cable and the ribbon cable is waterproof and insulated at the same time.
  • the invention extends to the use of the electrical line connection according to the invention in a vehicle, in particular a motor vehicle, for traffic on land, on water or in the air.
  • FIG. 1 shows a schematic top view of a composite pane with a line connection according to the invention
  • Figure 2 shows a schematic top view of an embodiment of the line connection according to the invention
  • Figure 3 shows a schematic cross-sectional representation of a ribbon cable
  • FIG. 4 shows a cross-sectional representation of the line connection according to the invention with a first sealant and a second sealant
  • FIGS 5A to 5C show an embodiment of the second sealant
  • Figure 6 is a schematic side view of the line connection according to the invention.
  • Figure 1 shows a composite pane 100 and a substrate 101 with a line connection 10 according to the invention.
  • the composite pane 100 and the substrate 101 are designed, for example, as glazing units.
  • the composite pane 100 is designed as a roof pane of a motor vehicle.
  • the composite pane 100 comprises the substrate as a first pane 101 and a second pane 102.
  • the first pane 101 serves as an inner pane and the second pane 102 as an outer pane.
  • the inner pane is the pane facing the vehicle interior, while the outer pane faces the vehicle surroundings.
  • the surface of the outer pane facing the vehicle surroundings (second pane 102) is, as is common in vehicle glazing technology, referred to as surface I and the surface of the inner pane facing the vehicle interior (first pane 101) is referred to as surface IV.
  • the two panes 101 and 102 consist, for example, of soda-lime glass.
  • the two disks 101 and 102 are firmly connected to one another by two thermoplastic intermediate layers 103, for example made of polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA) or polyurethane (PU).
  • PVB polyvinyl butyral
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PU polyurethane
  • the composite pane 100 is provided with an equally electrical functional element, which is located between the two panes 101 and 102.
  • the electrical functional element can be, for example, a PDLC functional element that serves, for example, as an electrically controllable sun or privacy screen.
  • the PDLC functional element is formed by a commercially available PDLC multilayer film, which is embedded in the intermediate layer 103.
  • the intermediate layer 103 comprises, for example, a total of three thermoplastic films (not shown) with a thickness of, for example, 0.38 mm made of PVB, a first thermoplastic film being connected to the first pane 101, and a second thermoplastic film being connected to the second pane 02 is connected, and wherein an intermediate thermoplastic frame film has a cutout into which the cut functional element is inserted with a precise fit.
  • the third thermoplastic film thus forms a kind of passes-partout for the functional element, which is thus encapsulated all around in thermoplastic material and is therefore protected.
  • the PDLC functional element usually includes an active layer between two surface electrodes and two carrier films.
  • the active layer contains a polymer matrix with liquid crystals dispersed in it, which align depending on the electrical voltage applied to the surface electrodes, thereby regulating the optical properties can be.
  • the surface electrodes can be electrically contacted via busbars. Electrical line connections are required to apply voltage to the busbars.
  • the composite pane 100 also has a ribbon cable 1.
  • the bus conductors of the functional element are electrically connected to the ribbon cable 1.
  • a secure electrically conductive connection is preferably achieved by soldering the connection.
  • the functional element is a PDLC functional element that functions as an adjustable sun or privacy screen.
  • the driver or another vehicle occupant can operate the PDLC functional element, for example via a touch control element, depending on the position of the sun.
  • the ribbon cable 1 can be adapted to the particular circumstances of actual use and can, for example, extend over two, three or four levels. Alternatively or in combination, more or fewer conductor tracks can be arranged next to each other per level.
  • the ribbon cable 1 is partially laminated with its first end .4 into the composite disk 100 and led out of the composite disk 2 between the two disks 101 and 102.
  • the ribbon cable 1 is guided around the side surface of the first disk 101 and arranged on the surface IV of the first disk 101.
  • the first disk 101 can have a recess in the exit area 29, for example through a ground area (not shown here).
  • the ribbon cable 1 has a first connection area 1.5 and a second connection area 1.8, the first connection area 1.5 being located at the first end 1.4 and the second connection area 1.8 at a second end 1.7 of the ribbon cable 1 along an extension direction of the ribbon cable 1.
  • the ribbon cable 1 has at least one connection electrode in the first connection area 1.5 for electrical (eg galvanic) contacting of the functional element.
  • the second connection area 1.8 is located within an encapsulation 12, into which at least one end of a cable, in particular a (round) cable 2, is inserted.
  • the line connection 10 according to the invention with the cross-sectional transition region 11 can be produced simply and inexpensively and allows a space-saving, flexible and permanently stable electrical contacting of a functional element arranged in a composite pane 100.
  • FIG. 2 shows a top view of a further embodiment of the line connection 10 according to the invention.
  • line connection 10 comprises a ribbon cable 1, which has a conductor track 1.1 and a cover film 1.2 for insulating the conductor track 1.1.
  • each ribbon cable 1 has a first connection area 1.5 and a second connection area 1.8.
  • the connection areas 1.5 and 1.8 of the ribbon cable 1 are used to electrically contact the conductor tracks 1.1.
  • the second connection area 1.8 is located within the encapsulation 12, into which one end of the round cable 2 is inserted.
  • the encapsulation 12 consists, for example, of a solid plastic, for example polyamide (PA) and/or polyimide (PI), PBT, PA611, PA12, PA6 or PA66 in conjunction with glass fibers (up to 50%).
  • the encapsulation 12 serves to insulate and mechanically protect the electrical contact (for example soldering) between the ribbon cable 1 and the round cable 2.
  • the encapsulation 12 can be produced, for example, using injection molding or 3D printing.
  • the cover film 1.2 is at least partially removed at the contact points so that the conductor tracks 1.1 are accessible.
  • the cover film 1.2 has a recess. This can be achieved, for example, by using a window technology during production or by subsequently removing the cover film 1.2, for example by laser ablation.
  • the cross-sectional transition region 11 comprises an electrical connection between the conductor track 1.1 of the ribbon cable 1 and the conductor 2.1 of the round cable 2.
  • the cross-sectional transition region 11 has the encapsulation 12.
  • the round cable 2 also includes an insulating, polymeric cable jacket, the insulating cable jacket being removed in the end region of the cable in order to enable an electrically conductive connection between the conductor 2.1 of the cable 2 and the conductor track 1.1.
  • the electrically conductive conductor 2.1 of the cable 2 contains copper.
  • the cable 2 has a round cross-section, the cross-sectional area of which is, for example, 5 mm 2 .
  • the round cable 2 can in principle be any connecting cable that is known to those skilled in the art for electrically contacting a functional element and is suitable for being connected to a connecting element (also called crimp contact) by crimping or clamping.
  • the conductor 2.1 also referred to as the core or core
  • the conductor 2.1 is stripped at its end facing the ribbon cable 1 and firmly connected to the conductor track 1.1 via a soldered connection 5.
  • a connection element for example a plug or a socket 17, can be arranged for further electrical connection, for example with board electronics.
  • Figure 3 shows a schematic cross-sectional representation of an embodiment of the ribbon cable 1.
  • the conductor tracks 1.1 are evenly spaced from one another and each have a rectangular cross section.
  • the conductor tracks 1.1 are covered by an insulation cover consisting of a cover film 1.2.
  • the cover film 1.2 is glued to the conductor track 1.1.
  • the ribbon cable 1 can include several conductor tracks 1.1.
  • the conductor tracks 1.1 are then arranged next to one another and/or one above the other.
  • the electrical conductor tracks 1.1 consist, for example, of a thin copper, silver, tin or gold foil.
  • the foils can also be coated, for example silver-plated, gold-plated or tin-plated.
  • the thickness of the films is, for example, 35 pm, 50 pm, 75 pm or 100 pm.
  • a film made of polyimide preferably black or yellow polyimide films (e.g. PI-MTB/MBC), for example with a thickness of 25 pm, is particularly suitable for the material of the cover film 1.2.
  • polymer films made of PEN, preferably white PEN, for example with a thickness of 25 ⁇ m, can be used.
  • Adhesive layers between the first cover film 1.2 and the electrical conductor track 1.1 can contain or consist of, for example, epoxy adhesives or thermoplastic adhesives. Typical thicknesses of the adhesive films are from 25 pm to 35 pm. The adhesives can be transparent or colored, for example black.
  • Figure 4 shows an embodiment of the line connection 10 according to the invention with a first sealant 1.3 and a second sealant 2.3.
  • the electrical ones according to the invention Line connection 10 comprises a cross-sectional transition region 11 from the ribbon cable 1 according to the invention to a round cable 2 comprising at least one electrical conductor 2.1.
  • the ribbon cable 1 comprises the conductor track 1.1 and the cover film 1.2.
  • the cover film 1.2 has a recess so that the conductor track 1.1 can be contacted with the conductor 2.1 of the round cable 2.
  • the cross-sectional transition area 11 includes the electrical connection between the conductor track 1.1 of the ribbon cable 1 and the conductor 2.1 of the round cable 2.
  • the cross-sectional transition area 11 has the encapsulation 12.
  • the encapsulation 12 has a circular cross section with a projection at the exit area of the round cable 2.
  • the first sealant 1.3 is provided on the ribbon cable 1 and the second sealant 2.3 is provided on the round cable 2.
  • the first sealant 1.3 is pressed firmly against the ribbon cable 1 and the second sealant 2.3 is pressed firmly against the round cable 2, so that a seal is created around the respective cable.
  • Such an arrangement of the sealants 1.3 and 2.3 ensures that the penetration of water into the encapsulation 12 is prevented by a capillary effect.
  • the first sealant 1.3 is a double-sided adhesive tape that is arranged on two opposite surfaces of the ribbon cable 1.
  • the first sealant 1.3 is attached around the ribbon cable 1.
  • the adhesion through the adhesive tape advantageously supports the adhesion of the encapsulation 12 to the ribbon cable 1, so that the connection between the encapsulation 12 and the ribbon cable 1 is very tight and stable.
  • the adhesive tape can be an acrylic adhesive tape.
  • the adhesive tape can be transparent.
  • the material thickness of the adhesive tape can have a thickness of 25 pm up to 2 mm, preferably 100 pm up to 150 pm, particularly preferably 130 pm.
  • the encapsulation 12 can completely or only partially cover the first sealing agent 1.3 and the second sealing agent 2.4.
  • the round cable 2 also includes an insulating, polymeric cable jacket, the insulating cable jacket being removed in the end region of the cable in order to enable an electrically conductive connection between the conductor 2.1 of the round cable 2 and the conductor track 1.1.
  • the electrically conductive conductor 2.1 of the Round cable 2 contains copper.
  • the round cable 2 has a round cross-section, the cross-sectional area of which is, for example, 5 mm 2 .
  • Figures 5A to 5C show an embodiment of the second sealant 2.3.
  • the second sealant 2.3 has a ring shape.
  • the second sealant 2.3 surrounds the round cable 2 flush, i.e. the second sealant 2.3 is arranged around the round cable 2 ( Figure 4).
  • the second sealant 2.3 can be attached and molded onto the round cable 2 during production.
  • the second sealant 2.3 can be mounted on the round cable before the encapsulation 12 is produced.
  • the second sealing means 2.3 is designed as a collar section on the round cable 2.
  • the second sealing means 2.3 shown in FIG. 5A has three sealing lips 2.4.
  • the second sealing means 2.3 can have one, two or four sealing lips 2.4.
  • the circumferential sealing lips 2.4 extend on a radially outward-facing section of the second sealant 2.3.
  • the three sealing lips 2.4 make it possible to achieve greater water resistance of the electrical cable connection.
  • the second sealing means 2.3 can have a wave-shaped surface in sections on its surface facing the round cable 2.
  • the three sealing lips 2.4 are arranged one behind the other in the extension direction of the round cable 2 and are at a distance from one another.
  • the three sealing lips 2.4 have outer edges that run parallel to one another.
  • Figure 5C shows a perspective top view of the second sealant 2.3.
  • the second sealant may contain silicone, polyvinyl chloride or thermoplastic elastomers.
  • the line connection 10 is shown with a cross section through the encapsulation 12.
  • the encapsulation 12 is produced by injection molding.
  • the encapsulation 12 essentially has the shape of a circular disk with a projection at the exit area of the round cable 2.
  • This shape of the encapsulation 12 encloses the first sealant 1.3 and the second sealant 2.3, so that a highly dense and durable connection is created.
  • the first sealant 1.3 and the second sealant 2.3 ensure that the electrical line connection 10, in particular the encapsulation area, is tight and watertight.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitungsverbindung (10) mit einem Querschnittsübergangsbereich (11) von einem Flachbandkabel (1) zu einem Kabel (2), insbesondere Rundkabel, - wobei im Querschnittsübergangsbereich (11) eine elektrische Verbindung zwischen einer Leiterbahn (1.1) des Flachbandkabels (1) und einem Leiter (2.1) des Kabels (2) vorgesehen ist, - wobei der Querschnittsübergangsbereich (11) eine Verkapselung (12) zur elektrischen Isolierung aufweist, wobei am Flachbandkabel (1) ein erstes Dichtmittel (1.3) und am Kabel (2) ein zweites Dichtmittel (2.3) vorgesehen ist, wobei das erste Dichtmitte (1.3) ein beidseitig haftendes Klebeband (4) ist, das auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Flachbandkabels (1) angeordnet ist und wobei das zweite Dichtmittel (2.3) eine, zwei oder mehrere Dichtlippen (2.4) aufweist.

Description

Elektrische Leitungsverbindung zur elektrischen Kontaktierung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitungsverbindung mit einem Querschnittsübergangsbereich sowie ein Substrat mit einem Funktionselement und eine Verbundscheibe mit mindestens einer solchen Leitungsverbindung.
Bei Verbundscheiben, die mindestens zwei starre Scheiben und eine diese flächig verbindende Zwischenschicht sowie elektrische Bauelemente aufweisen, umfassen solche Leitungsverbindungen üblicherweise einen Übergang von einem Flachbandleiter zu einem Kabel. Die in einer Verbundscheibe verbauten Bauelemente können Heizkomponenten, Antennenelemente und flach eingebaute Funktionselemente sein, die über sogenannte Sammelleiter elektrisch kontaktiert werden können. Derart ausgestattete Verbundscheiben finden in Automobilen als Windschutz-, Heck- und Seitenscheibe oder auch im Baubereich ihre Anwendung.
Funktionselemente mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften werden in der industriellen Produktion von Verbundscheiben als z.B. Dachscheiben eingesetzt. Das Funktionselement ist dabei in der Verbundscheibe eingebettet. Bei der Herstellung der Verbundscheibe wird das Funktionselement in der gewünschten Größe und Form aus einer Mehrschichtfolie ausgeschnitten und zwischen die Folien der Zwischenschicht eingelegt. Typische Zwischenschichten sind dabei Polyvinylbutyralfolien, die neben ihren Klebeeigenschaften eine hohe Zähigkeit und eine hohe akustische Dämpfung aufweisen. Die Zwischenschicht verhindert den Zerfall der Verbundscheibe bei einer Beschädigung. Die Verbundscheibe bekommt lediglich Sprünge, bleibt aber formstabil.
Solche Verbundscheiben enthalten ein Funktionselement, welches typischerweise eine aktive Schicht zwischen zwei Flächenelektroden enthält. Die optischen Eigenschaften der aktiven Schicht können durch eine an die Flächenelektroden angelegte Spannung verändert werden. Ein Beispiel hierfür sind elektrochrome Funktionselemente. Ein weiteres Beispiel sind SPD- Funktionselemente (Suspended Particle Device) oder PDLC-Funktionselemente (Polymer Dispersed Liquid Crystal). Durch eine an den Flächenelektroden angelegte Spannung lässt sich die Transmission von sichtbarem Licht durch elektrochrome oder SPD/PDLC- Funktionselemente steuern.
SPD- und PDLC-Funktionselement sind als Mehrschichtfolien kommerziell erhältlich. Die zum Anlegen einer Spannung erforderlichen Flächenelektroden sind zwischen zwei PET- Trägerfolien angeordnet. Die Flächenelektroden können über Flachbandleiter außerhalb der Verbundscheibe mit einem Kontrollmodul (ECU) elektrisch leitend verbunden werden. Das Kontrollmodul ist zum Anlegen der elektrischen Spannung zwischen den Flächenelektroden vorgesehen.
Um eine flexible Leitungsverbindung als Außenanschluss aus dem Innenraum der Verbundscheibe herauszuführen, verwendet man üblicherweise Flachleitungen, die aus mindestens einem dünnen Trägersubstrat und einer metallischen Leiterbahn (Leiterstreifen) bestehen. Zusätzlich kann eine weitere Deckschicht vorgesehen sein, so dass der Flachbandleiter insgesamt ein dreilagiges Laminat bildet. Die Flachbandleiter werden mit Anschlussflächen nahe am Rand der Verbundscheibe verlötet und nur über diesen Rand hinweg nach außen geführt, wo sie mit einem kurzen Abstand zum Rand mit einem Rundkabel verbunden werden. Die Verbindungstelle der beiden Leitungen wird in eine Verkapselung aus Isoliermaterial eingebettet. Da es sich nicht vermeiden lässt, dass Feuchtigkeit in die Verkapselung eindringt, können infolge von Abdichtungsfehler Störung an der Verbindungsstelle entstehen.
EP 1 058 349 A1 offenbart eine Struktur zum Verbinden eines elektrischen Kabels mit einem Flachkabel. Sowohl das Kabel als auch das Flachkabel umfasst jeweils ein elastisches Dichtungsmaterial an seinem Endabschnitt. Bei einer Umspritzung der beiden Kabel im Bereich des Verbindungsabschnitts haften die elastischen Dichtungsmaterialien durch Kompression an der äußeren Oberfläche des jeweiligen Kabels.
GB 2 539 834 A beschreibt eine elektrische Verbindung, die ein Flachkabel und ein Kabel elektrisch verbindet, wobei die elektrische Verbindung eine erste Dichtung, eine optionale zweite Dichtung und eine Umhüllung umfasst. Die Umhüllung umschließt zumindest die erste Dichtung und den elektrischen Kontakt.
WO 2013/178727 A1 betrifft einen elektrischen Steckverbinder mit einem von einer Isolierhülle umgebenen Elektrokabel und einem an einem Abschnitt des Elektrokabels angeordneten Gehäuse. Eine am Elektrokabel angeordnete Dichtung umgibt abdichtend die Isolierhülle.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte elektrische Leitungsverbindung bereitzustellen, welche eine sichere und dauerhaft wasserdichte Abdichtung am Querschnittübergang gewährleistet. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Leitungsverbindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung umfasst eine elektrische Leitungsverbindung mit einem Querschnittsübergangsbereich von einem Flachbandkabel zu einem Kabel, insbesondere Rundkabel, wobei das Flachbandkabel mindestens eine elektrische Leiterbahn und eine Deckfolie zur elektrischen Isolierung der Leiterbahn umfasst. Ferner umfasst das Kabel einen elektrischen Leiter. Im Querschnittsübergangsbereich ist eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterbahn des Flachbandkabels und dem Leiter des Kabels vorgesehen. Der Querschnittsübergangsbereich weist eine Verkapselung zur elektrischen Isolierung auf. Am Flachbandkabel ist ein erstes Dichtmittel und am Kabel ist ein zweites Dichtmittel vorgesehen. Wenn die Verkapselung an der Leitungsverbindung angebracht wird, werden das erste Dichtmittel fest gegen das Flachbandkabel und das zweite Dichtmittel fest gegen das Kabel, insbesondere Rundkabel gepresst, so dass eine Abdichtung um das jeweilige Kabel entsteht. Eine solche Anordnung der Dichtmittel (Dichtungen) sorgt dafür, dass das Eindringen von Wasser durch eine kapillarische Wirkung in die Verkapselung verhindert wird.
Erfindungsgemäß ist das erste Dichtmittel ein beidseitig haftendes Klebeband, das auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Flachbandkabels angeordnet ist, wobei das erste Dichtmittel besonders bevorzugt rund um das Flachbandkabel vorgesehen sein kann. Die Haftung durch das Klebeband unterstützt in vorteilhafter weise die Haftung der Verkapselung am Flachbandkabel, so dass die Verbindung zwischen der Verkapselung und dem Flachbandkabel sehr dicht und stabil ist. Insbesondere kann das Klebeband ein Acrylklebeband sein. Zusätzlich kann das Klebeband transparent sein. Die Materialstärke des Klebebands kann eine Dicke von 25 pm bis zu 2 mm, bevorzugt 100 pm bis zu 150 pm, besonders bevorzugt 130 pm [Mikrometer] aufweisen.
Die Verkapselung kann das erste Dichtmitte und das zweite Dichtmittel vollständig oder nur teilweise überdecken. Eine vollständige Umschließung der Dichtmittel verschließt effektiv den Durchgang für Partikel und Wasser und deren Eindringen in die Verkapselung, um Schäden an der Leitungsverbindung zu verhindern.
Das zweite Dichtmittel kann eine Ringform aufweisen, wobei das zweite Dichtmittel bündig das Kabel, insbesondere als Rundkabel, umschließt, d.h. das zweite Dichtmittel ist rund um das Kabel vorgesehen. Dabei kann das zweite Dichtmittel bei der der Produktion an das Kabel befestigt und angeformt werden. Das zweite Dichtmittel kann vor der Herstellung der Verkapselung an das Kabel aufmontiert werden. Das zweite Dichtmittel kann als ein Kragenabschnitt am Kabel ausgebildet sein.
Das zweite Dichtmittel weist eine, zwei oder mehrere Dichtlippen auf. Die umlaufenden Dichtlippen erstecken sich an einem radial nach außen weisenden Abschnitt des zweiten Dichtmittels. Durch die eine und mehrere Dichtlippen kann eine höhere Wasserfestigkeit der elektrischen Leitungsverbindung erzielt werden. Die zwei oder mehr Dichtlippen können in Erstreckungsrichtung des Kabels hintereinander angeordnet sein und einen Abstand voneinander aufweisen. Die zwei oder mehr Dichtlippen können parallel zueinander verlaufende Außenkanten aufweisen. Zusätzlich kann das zweite Dichtmittel an seiner zum Kabel hingewandten Oberfläche abschnittsweise eine wellenförmige Oberfläche aufweisen. Das zweite Dichtmittel kann Silikon, Polyvinylchlorid oder thermoplastische Elastomere enthalten.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Leitungsverbindung kann die Leiterbahn des Flachbandkabels über eine Lötverbindung mit dem Leiter des Kabels elektrisch leitend verbunden sein. Alternativ kann die elektrische Verbindung über eine Klebeverbindung mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs hergestellt werden. Der elektrisch leitfähige Klebstoff enthält mindestens ein elektrisch leitfähiges Material, vorzugsweise metallisches Material, beispielsweise Silber, Gold oder Aluminium. Möglich ist auch, dass der elektrisch leitfähige Klebstoff ein nicht-metallisches elektrisches Material enthält, beispielsweise Graphit oder Kohlenstoff. Das mindestens eine elektrisch leitfähige Material ist in eine elektrisch-nichtleitende Klebstoffmatrix eingebracht, beispielsweise Epoxidharz. Das mindestens eine elektrisch leitfähige Material ist in einer solchen Menge im Klebstoff enthalten, dass eine gewünschte Stromtragfähigkeit erreicht wird. Vorzugsweise ist das mindestens eine elektrisch leitfähige Material mit einem Massenanteil von mindestens 70% im Klebstoff enthalten.
Das Flachbandkabel umfasst mindestens eine auf der Deckfolie als Trägersubstrat aus Kunststoff aufgebrachte elektrische Leiterbahn, die mit der Deckfolie auch abgedeckt sein kann. Die Deckschicht formt eine Isolationshülle, welche die elektrische Leiterbahn umhüllt. Die Deckfolie enthält bevorzugt Polyimid (PI) oder Polyesther, besonders bevorzugt Polyethylenterephtalat (PET) oder Polyethylennapthalat (PEN) oder besteht daraus. Die Deckfolie kann auch aus einem elektrisch isolierenden Lack, bevorzugt einem Polymerlack, bestehen. Die Deckfolie kann auch thermoplastische Kunststoffe und Elastomere wie Polyamid, Polyoxymethylen, Polybutylenterephthalat oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk enthalten oder daraus bestehen. Alternativ können Vergusswerkstoffe wie Acrylat- oder Epoxidharzsysteme als Deckfolie verwendet werden. Derartige Deckfolien sind kostengünstig und vereinfachen den Herstellungsprozess.
Das insbesondere flexible und/oder biegsame Flachbandkabel dient zum elektrischen Anschluss an ein elektrisches Bauelement oder eine Flächenelektrode. Das Flachbandkabel ist ein flächiger Körper mit zwei gegenüberliegenden Seiten, das wahlweise in eine ebene oder gekrümmte Form gebracht werden kann. Im ebenen (d.h. nicht-gekrümmten) Zustand ist das Flachbandkabel in einer Ebene angeordnet. Das Flachbandkabel ist generell länglich ausgebildet und weist entlang seiner Erstreckungsrichtung zwei Enden auf. Das Flachbandkabel kann auch mit einer Mehrzahl, insbesondere parallel verlaufender, elektrischer Leiterbahnen versehen sein. Vorzugsweise kann der Flachbandkabel bis zu 32, besonders bevorzugt 8 bis 10, Leiterbahnen aufweisen. Die Leiterbahnen sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Jede Leiterbahn kann dabei einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Das Flachbandkabel ist ein längliches elektrisches Bauteil mit mehreren elektrischen Leiterbahnen, dessen Breite deutlich größer ist als die Dicke. Das Flachbandkabel ist derart dünn ausgebildet (d.h. die Dicke ist derart gering), dass es flexibel und biegbar ist. Seine Breite kann dabei 0,1 mm bis 100 mm betragen.
Ferner umfasst das Flachbandkabel mindestens zwei Anschlussbereiche mit Kontaktstellen der Leiterbahnen an zwei in Erstreckungsrichtung gegenüberliegenden Enden des Flachbandkabels. Die zwei Anschlussbereiche des Flachbandkabels dienen zum elektrischen Kontaktieren der Leiterbahnen, zu welchem Zweck die Deckfolie, d.h. Trägerschicht und/oder Isolationsschicht, zumindest an den Kontaktstellen nicht vorhanden oder entfernt ist, so dass die Leiterbahnen zugänglich sind.
Die elektrischen Leiterbahnen sind zumindest abschnittsweise nebeneinander und/oder übereinander liegend angeordnet. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei elektrische Leiterbahnen in mindestens zwei, bevorzugt in genau zwei oder genau drei oder genau vier, Ebenen übereinander angeordnet. Übereinander bedeutet hier bezüglich der Erstreckungsebene des Flachbandkabels, d.h. bezüglich der Ebene die durch die zwei größeren Dimensionen des Flachbandkabels aufgespannt werden. Vorteilhafterweise sind jeweils mindestens zwei Leiterbahnen in der Projektion orthogonal zur Erstreckungsebene deckungsgleich angeordnet. Alternativ kann auch die Leiterbahn in einer Ebene größer ausgebildet sein und im Wesentlichen die Ebene innerhalb des Flachbandkabels, bevorzugt abzüglich eines isolierenden Randbereichs, teilweise oder vollständig einnehmen. Dadurch wird die Stromtragfähigkeit dieser Leiterbahn erhöht. Jede elektrische Leiterbahn kann an zwei entlang der Leiterbahn voneinander beabstandeten Kontaktstellen elektrisch kontaktiert werden. Die Kontaktstellen sind Bereiche der Leiterbahnen, an denen eine elektrische Kontaktierung möglich ist. In der einfachsten Ausgestaltung handelt es sich hierbei um zugängliche Bereiche der elektrischen Leiterbahnen. Dabei kann es erforderlich und sinnvoll sein, für jeden Pol eine eigene Leitungsverbindung vorzusehen, so dass jeweils eine Leiterbahn des Flachbandkabels zur Verbindung mit einem Leiter eines Kabels vorgesehen ist.
Die Leiterbahnen werden mittels Druckverfahren aufgebracht. Alternativ werden die elektrischen Leiterbahnen als Metallstreifen aus Metallfolie vorgefertigt und beidseitig mit einem Kunststoffmaterial laminiert. In beiden Fällen sind die elektrischen Leiterbahnen mechanisch stabilisiert und in eine Isolationshülle aus Deckfolie eingebettet, so dass sie gegen die äußere Umgebung elektrisch isoliert sind.
Die Metallfolie kann eine Kupferfolie, eine Aluminiumfolie, eine Edelstahlfolie, eine Zinnfolie, eine Goldfolie oder eine Silberfolie enthalten oder besteht daraus. Die Metallfolie kann auch Legierungen mit den genannten Metallen enthalten oder daraus bestehen. Die Metallfolie kann vorteilhafterweise abschnittsweise oder vollständig verzinnt sein. Dies ist besonders vorteilhaft, um eine gute Lötbarkeit bei gleichzeitigem Korrosionsschutz zu erzielen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flachbandkabels weist die mindestens eine Leiterbahn eine Dicke von 35 pm bis 100 pm, bevorzugt von 50 pm bis 70 pm. Die Leiterbahn oder die mehreren Leiterbahnen enthalten beispielsweise jeweils eine dünne Kupfer-, Silber-, Zinn- oder Goldfolie. Die Folien können zusätzlich beschichtet sein, beispielsweise versilbert, vergoldet oder verzinnt. Die Dicke der Folien beträgt beispielsweise 35 pm, 50 pm, 75 pm oder 100 pm. Gemäß einer Ausgestaltung weisen die elektrischen Leiterbahnen eine Breite von 0,05 mm bis 40 mm, bevorzugt von 1 mm bis 22 mm und insbesondere von 2 mm bis 5 mm auf. Derartige Breiten sind besonders geeignet, um in Verbindung mit den oben genannten Dicken eine ausreichende Stromtragefähigkeit zu erzielen.
Solche flexiblen Flachbandkabel haben an ihren beiden Enden einen Anschlussbereich (Kontaktstellen), der zumindest jeweils eine Aussparung der Deckfolie aufweist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Leitungsverbindung weist die Verkapselung einen Kunststoff als isolierendes Material auf. Dabei kann die Verkapselung aus einem entsprechend festen Kunststoff, beispielsweise Polyimid (PI) oder PA66 in Verbindung mit Glasfasern, bestehen. Die Verkapselung kann beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt sein, wobei die Verkapselung als ein rechteckiges oder rundes Gehäuse ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Verkapselung im wesentlich die Form einer Kreisscheibe auf mit einem Vorsprung am Austrittsbereich des Rundkabels auf. Dadurch, dass die zum Flachbandkabel hin weisende Kante der Verkapselung eine Rundung aufweist, kann eine gerade Knickkante vermieden werden.
Das Kabel, insbesondere Rundkabel, weist an seinem der Verkapselung abgewandten Ende ein Verbindungselement auf, insbesondere eine Buchse oder Stecker. Das Kabel kann neben einem elektrisch leitfähigen Leiter (Innenleiter oder auch Seel, Ader oder Kern genannt) einen isolierenden, bevorzugt polymeren Kabelmantel umfassen, wobei der isolierende Kabelmantel bevorzugt jeweils im Endbereich des Kabels entfernt ist, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Leiter des (Rund-)kabels und dem Flachbandkabel oder dem Verbindungselement zu ermöglichen. Der elektrisch leitfähige Leiter des Rundkabels kann beispielsweise Kupfer, Aluminium und/oder Silber oder Legierungen oder Gemische davon enthalten. Das Rundkabel weist eine vorzugsweise runde oder ovalen Querschnitt auf, der beispielsweise 0,3 mm2 bis 6 mm2 beträgt.
Die Erfindung umfasst außerdem ein Substrat mit einem Funktionselement umfassend die erfindungsgemäße elektrische Leitungsverbindung.
Die Erfindung betrifft ferner eine Verbundscheibe, umfassend das erfindungsgemäße Substrat. Das Substrat ist als eine erste Scheibe ausgebildet, wobei die Verbundscheibe eine zweite Scheibe sowie zwei Zwischenschichten zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe aufweist. Das Funktionselement ist zwischen den beiden Zwischenschichten angeordnet, wobei das Flachbandkabel an einem Ende mit einer Flächenelektrode des Funktionselements elektrisch leitend verbunden ist.
Die Verbundscheibe umfasst eine erste Scheibe und eine zweite Scheibe, die bevorzugt aus Glas gefertigt sind, besonders bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas, wie es für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können aber auch aus anderen Glassorten gefertigt sein, beispielsweise Quarzglas, Borosilikatglas oder Alumino-Sililat-Glas, oder aus starren klaren Kunststoffen, beispielsweise Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat. Die Scheiben können klar oder auch getönt oder gefärbt sein. Sofern die Verbundscheibe als Windschutzscheibe verwendet wird, sollte diese im zentralen Sichtbereich eine ausreichende Lichttransmission aufweisen, bevorzugt mindestens 70 % im Haupt-Durchsichtbereich A gemäß ECE-R43. Die erste Scheibe und die zweite Scheibe können auch als Außen- und Innenscheibe bezeichnet werden.
Die erste Scheibe, die zweite Scheibe und/oder die Zwischenschicht können weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen oder Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E- Beschichtungen.
Die Dicke der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe kann breit variieren und so den Erfordernissen im Einzelfall angepasst werden. Die erste Scheibe und die zweite Scheibe weisen vorteilhaft Standardstärken von 0,7 mm bis 25 mm, bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,5 mm für Fahrzeugglas und bevorzugt von 4 mm bis 25 mm für Möbel, Geräte und Gebäude, insbesondere für elektrische Heizkörper, auf. Die Größe der Scheiben kann breit variieren und richtet sich nach der Größe der erfindungsgemäßen Verwendung. Die erste und die zweite Scheibe weisen beispielsweise im Fahrzeugbau und Architekturbereich übliche Flächen von 200 cm2 bis zu 20 m2 auf.
Das Funktionselement weist elektrisch steuerbare optische Eigenschaften auf und umfasst flächenmäßig übereinander angeordnet eine erste Trägerfolie, eine erste Flächenelektrode, eine aktive Schicht, eine zweite Flächenelektrode und eine zweite Trägerfolie. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbundscheibe ist das Funktionselement ein sogenanntes PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) - Funktionselement.
Die aktive Schicht weist die veränderlichen optischen Eigenschaften auf, die durch eine an die aktive Schicht angelegte elektrische Spannung gesteuert werden können. Unter elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften werden im Sinne der Erfindung solche Eigenschaften verstanden, die stufenlos steuerbar sind, aber gleichermaßen auch solche, die zwischen zwei oder mehr diskreten Zuständen geschaltet werden können. Die optischen Eigenschaften betreffen insbesondere die Lichttransmission und/oder das Streuverhalten.
Bei der ersten und zweiten Trägerfolie handelt es sich insbesondere um polymere oder thermoplastische Folien. Die Trägerfolien enthalten insbesondere ein thermoplastisches Material oder bestehen daraus. Das thermoplastische Material kann ein thermoplastisches Polymer oder eine Mischung von zwei oder mehr thermoplastischen Polymeren sein. Neben dem thermoplastischen Material kann die Trägerfolie ferner Zusätze enthalten, wie z.B. Weichmacher. Das thermoplastische Material der Trägerfolien ist bevorzugt Polyethylenterephthalat (PET), wie es bei kommerziell erhältlichen Funktionselementen üblich ist.
Das thermoplastische Material der Trägerfolie kann auch Mischungen von PET mit anderen thermoplastischen Polymeren und/oder Copolymere von PET enthalten oder daraus bestehen. Das thermoplastische Material der Trägerfolie kann z.B. auch PU, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, fluorinierte Ethylen-Propylene, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen enthalten oder daraus bestehen. Die Dicke jeder Trägerfolie liegt bevorzugt im Bereich von 0,03 mm bis 0,4 mm, bevorzugter von 0,04 mm bis 0,2 mm.
Die Flächenelektroden des Funktionselements umfassen eine elektrisch leitfähigen Beschichtung auf der Trägerfolie. Die Seite der Trägerfolie mit der die Flächenelektrode bildenden elektrisch leitfähigen Beschichtung ist dann der aktiven Schicht zugewandt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Funktionselement durch Isolierungslinien in Segmente aufgeteilt sein. Die Isolierungslinien sind insbesondere in die Flächenelektroden eingebracht, so dass die Segmente der Flächenelektrode elektrisch voneinander isoliert sind. Die einzelnen Segmente sind unabhängig voneinander über einen Anschlussbereich und dem Flachleiter mit einer externen Spannungsquelle verbindbar, so dass sie im Betriebszustand separat angesteuert werden können. Dabei weist ein Segment des Funktionselements zwei Anschlussbereiche auf. Jeder Anschlussbereich weist eine Kontaktierung auf. So können beispielsweise verschiedene Bereiche des Funktionselements, z.B. als Sonnenblende, unabhängig geschaltet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Funktionselement ein PNLC- oder SPD- Funktionselement. Bei SPD- Funktionselement enthält die aktive Schicht suspendierte Partikel, wobei die Absorption von Licht durch die aktive Schicht mittels Anlegen einer Spannung an die Flächenelektroden veränderbar ist. PNLC-Funktionselemente (PNLC = polymer network liquid crystal) enthalten eine aktive Schicht, bei der die Flüssigkristalle in ein Polymernetzwerk eingelagert sind, wobei die Funktionsweise ansonsten analog wie bei den PDLC-Funktionselementen ist.
Die Flächenelektroden sind dazu vorgesehen mit einer externen Spannungsquelle elektrisch verbunden zu werden. Die Kontaktierung der Flächenelektrode erfolgt bevorzugt mit (Ultraschall-) Löten, Vercrimpen oder Verkleben. Dazu wird auf mindestens eine der Flächenelektroden ein leitfähiges Material, insbesondere eine Paste, oder ein Lötkontakt aufgebracht. Die Paste enthält Silber oder eine silberhaltige Legierung. Das leitfähige Material wird als sogenannte Sammelleiter (bus bars), beispielsweise Streifen des elektrisch leitfähigen Materials oder elektrisch leitfähige Aufdrucke, mit den Flächenelektroden verbunden. Die Flächenelektroden können mittels jeweils eines Sammelleiters elektrisch kontaktiert werden.
In einer alternativen Ausgestaltung der Sammelleiter werden dünne und schmale Metallfolienstreifen oder Metalldrähte verwendet, die bevorzugt Kupfer und/oder Aluminium enthalten, insbesondere werden Kupferfolienstreifen mit einer Dicke von etwa 50 pm verwendet. Die Breite der Kupferfolienstreifen beträgt bevorzugt 1 mm bis 10 mm. Die Metallfolienstreifen oder Metalldrähte werden bei einer weiteren Verarbeitung des Funktionselements in einem Verbund aus thermoplastischen Schichten auf die Flächenelektrode aufgelegt. Im späteren Autoklavprozess wird durch Einwirkung von Wärme und Druck ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen den Sammelleitern und der Beschichtung erreicht. Der elektrische Kontakt zwischen Flächenelektrode und Sammelleiter kann alternativ durch Auflöten oder Kleben mit einem elektrisch leitfähigen Kleber hergestellt werden.
Die Sammelleiter werden an die Flächenelektroden angebracht, indem die Trägerfolie, eine Flächenelektrode und die aktive Schicht ausgespart sind, so dass die jeweils andere Flächenelektrode mit der dazugehörigen Trägerfolie übersteht. Dies kann bevorzugt entlang eines Randbereichs der jeweiligen Seite des Funktionselements durchgeführt werden. Auf der überstehenden Flächenelektrode kann dann ein Sammelleiter angebracht werden oder das Flachbandkabel direkt mit der Flächenelektrode kontaktiert werden. Auf der gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Funktionselements ist ein weiterer Sammelleiter in entsprechender Weise an die andere Flächenelektrode angebracht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Funktionselement ein PDLC-Funktionselement, insbesondere ein solches, das mindestens einen Bereich einer Verglasungseinheit von einem transparenten in einen opaken Zustand und umgekehrt schaltet. Die aktive Schicht eines PDLC-Funktionselements enthält Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. Die Dicke des Funktionselements beträgt beispielsweise von 0,09 mm bis 1 mm.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Fahrzeug aufweisend die erfindungsgemäße elektrische Leitungsverbindung.
Weiterhin erstreckt sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektrischen Leitungsverbindung mit einem Querschnittsübergangsbereich, wobei die Verkapselung mittels Spritzgussverfahren hergestellt wird. In einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Kunststoff in aufgeschmolzener Form flüssig, insbesondere dickflüssig innerhalb einer Form um den Querschnittsübergangsbereich gebracht. Dann durch Temperatur und Druckeinwirkung in der Form mit dem Flachbandkabel und Rundkabel verbunden und ausgehärtet. Dadurch wird die Verbindung zwischen Rundkabel und Flachbandkabel wasserdicht geschützt und gleichzeitig isoliert.
Des Weiteren erstreckt sich die Erfindung auf die Verwendung der erfindungsgemäßen elektrischen Leitungsverbindung in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeugs, für den Verkehr zu Lande, zu Wasser oder in der Luft.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren sind eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Figuren schränken die Erfindung in keiner Weise ein.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Draufsicht auf eine Verbundscheibe mit einer erfindungsgemäßen Leitungsverbindung,
Figur 2 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitungsverbindung,
Figur 3 eine schematische Querschnittdarstellung eines Flachbandkabels,
Figur 4 eine Querschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Leitungsverbindung mit einem ersten Dichtmittel und einem zweiten Dichtmittel,
Figur 5A bis 5C eine Ausführungsform des zweiten Dichtmittels, und
Figur 6 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Leitungsverbindung.
Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt. Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1 % bis zu +/- 10 %.
Figur 1 zeigt eine Verbundscheibe 100 und ein Substrat 101 mit einer erfindungsgemäßen Leitungsverbindung 10. Die Verbundscheibe 100 und das Substrat 101 sind beispielsweise als Verglasungseinheiten ausgebildet. In diesem Fall ist die Verbundscheibe 100 als eine Dachscheibe eines Kraftfahrzeugs ausgebildet.
Die Verbundscheibe 100 umfasst das Substrat als eine erste Scheibe 101 und eine zweite Scheibe 102. Die erste Scheibe 101 dient in Einbaulage als Innenscheibe und die zweite Scheibe 102 als Außenscheibe. Die Innenscheibe ist dabei die zum Fahrzeuginnenraum gerichtete Scheibe, während die Außenscheibe zur Fahrzeugumgebung weist. Die der Fahrzeugumgebung zugewandte Oberfläche der Außenscheibe (zweite Scheibe 102) wird, wie in der Fahrzeugverglasungstechnik üblich, als Oberfläche I bezeichnet und die dem Fahrzeuginnenraum zugewandte Oberfläche der Innenscheibe (erste Scheibe 101) wird als Oberfläche IV bezeichnet. Die beiden Scheiben 101 und 102 bestehen beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas. Die beiden Scheiben 101 und 102 sind durch zwei thermoplastische Zwischenschichten 103 beispielsweise aus Polyvinylbutyral (PVB), Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA) oder Polyurethan (PU) fest miteinander verbunden.
Die Verbundscheibe 100 ist mit einem gleichermaßen elektrischen Funktionselement versehen, das sich zwischen den beiden Scheiben 101 und 102 befindet. Das elektrische Funktionselement kann beispielsweise ein PDLC-Funktionselement sein, das beispielsweise als elektrisch regelbarer Sonnen- oder Sichtschutz dient. Das PDLC-Funktionselement ist durch eine kommerziell erhältliche PDLC-Mehrschichtfolie gebildet, die in die Zwischenschicht 103 eingelagert ist. Die Zwischenschicht 103 umfasst zu diesem Zweck beispielsweise insgesamt drei thermoplastische Folien (nicht gezeigt) mit einer Dicke von beispielsweise 0,38 mm aus PVB, wobei eine erste thermoplastische Folie mit der ersten Scheibe 101 verbunden ist, und eine zweite thermoplastische Folie mit der zweiten Scheibei 02 verbunden ist, und wobei eine dazwischenliegende thermoplastische Rahmenfolie einen Ausschnitt aufweist, in welchen das zugeschnittene Funktionselement passgenau eingelegt ist. Die dritte thermoplastische Folie bildet also gleichsam eine Art Passepartout für das Funktionselement, welches somit rundum in thermoplastisches Material eingekapselt und dadurch geschützt ist. Das PDLC-Funktionselement umfasst in aller Regel eine aktive Schicht zwischen zwei Flächenelektroden und zwei Trägerfolien. Die aktive Schicht enthält eine Polymermatrix mit darin dispergierten Flüssigkristallen, die sich in Abhängigkeit der an die Flächenelektroden angelegten elektrischen Spannung ausrichten, wodurch die optischen Eigenschaften geregelt werden können. Die Flächenelektroden sind über Sammelleitern elektrisch kontaktierbar. Zum Anlegen einer Spannung an die Sammelleiter werden elektrische Leitungsverbindungen benötigt.
Die Verbundscheibe 100 weist weiterhin ein Flachbandkabel 1 auf. Die Sammelleiter des Funktionselements sind mit dem Flachbandkabel 1 elektrisch leitend verbunden. Eine sichere elektrisch leitende Verbindung wird dabei bevorzugt durch Verlöten der Verbindung erzielt.
Das Funktionselement ist ein PDLC-Funktionselement, das als ein regelbarer Sonnen- oder Sichtschutz fungiert. Der Fahrer oder ein anderer Fahrzeuginsasse kann abhängig vom Sonnenstand das PDLC-Funktionselement beispielsweise über ein Touch-Bedienelement bedienen.
Es versteht sich, dass das Flachbandkabel 1 den jeweiligen Gegebenheiten der tatsächlichen Verwendung angepasst werden kann und beispielsweise sich über zwei, drei oder vier Ebenen erstrecken kann. Alternativ oder in Kombination können mehr oder weniger Leiterbahnen pro Ebenen nebeneinander angeordnet werden.
Wie in der schematischen Einsetzung von Figur 1 veranschaulicht, ist das Flachbandkabel 1 mit seinem ersten Endel .4 teilweise in die Verbundscheibe 100 einlaminiert und zwischen den beiden Scheiben 101 und 102 aus der Verbundscheibe 2 herausgeführt.
In der Figur 1 ist das Flachbandkabel 1 um die Seitenfläche der ersten Scheibe 101 herumgeführt und auf der Oberfläche IV der ersten Scheibe 101 angeordnet. Dazu kann die erste Scheibe 101 im Austrittsbereich 29 eine Ausnehmung aufweisen, beispielsweise durch einen geschliffenen Bereich (hier nicht dargestellt).
Das Flachbandkabel 1 weist einen ersten Anschlussbereich 1.5 und einen zweiten Anschlussbereich 1.8 auf, wobei sich entlang einer Erstreckungsrichtung des Flachbandkabels 1 der erste Anschlussbereich 1.5 an dem ersten Ende 1.4 und der zweite Anschlussbereich 1.8 an einem zweiten Ende 1.7 des Flachbandkabels 1 befinden. Das Flachbandkabel 1 weist im ersten Anschlussbereich 1.5 mindestens eine Anschlusselektrode zur elektrischen (z.B. galvanischen) Kontaktierung des Funktionselements auf. Der zweite Anschlussbereich 1.8 befindet sich innerhalbe einer Verkapselung 12, in die mindestens ein Ende eines Kabels, insbesondere eines (Rund-)Kabels 2 eingeführt ist. Die erfindungsgemäße Leitungsverbindung 10 mit dem Querschnittübergangsbereich 11 kann einfach und kostengünstig hergestellt werden und erlaubt eine platzsparende, flexibel einsetzbare und dauerhaft stabile elektrische Kontaktierung eines in einer Verbundscheibe 100 angeordneten Funktionselements.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitungsverbindung 10. Dargestellt sind vier parallel angeordnete Leitungsverbindungen 10. Jede elektrische Leitungsverbindung 10 umfasst ein Flachbandkabel 1 , welches eine Leiterbahn 1.1 und eine Deckfolie 1.2 zur Isolation der Leiterbahn 1.1 aufweist.
An seinen zwei in Erstreckungsrichtung gegenüberliegenden Enden 1.4 und 1.7 weist jedes Flachbandkabel 1 jeweils einen ersten Anschlussbereich 1.5 und einen zweiten Anschlussbereich 1.8. Die Anschlussbereiche 1.5 und 1.8 des Flachbandkabels 1 dienen zum elektrischen Kontaktieren der Leiterbahnen 1.1. Der zweite Anschlussbereich 1 .8 befindet sich innerhalbe der Verkapselung 12, in die ein Ende des Rundkabels 2 eingeführt ist.
Die Verkapselung 12 besteht beispielsweise aus einem festen Kunststoff, beispielsweise Polyamid (PA) und/oder Polyimid (PI), PBT, PA611 , PA12, PA6 oder PA66 in Verbindung mit Glasfasern (bis zu 50%). Die Verkapselung 12 dient der Isolierung und mechanischen Schutz der elektrischen Kontaktierung (beispielsweise Verlötung) zwischen Flachbandkabel 1 und Rundkabel 2. Die Verkapselung 12 kann beispielsweise im Spritzguss- oder 3D- Druckverfahren hergestellt sein.
Die Deckfolie 1.2 ist an den Kontaktstellen zumindest teilweise entfernt, so dass die Leiterbahnen 1.1 zugänglich sind. Die Deckfolie 1.2 weist eine Aussparung auf. Dies kann beispielsweise durch eine Fenstertechnik bei der Herstellung oder durch nachträgliche Entfernung der Deckfolie 1.2, beispielsweise durch Laserablation, erreicht werden.
Der Querschnittsübergangsbereich 11 umfasst eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterbahn 1.1 des Flachbandkabels 1 und dem Leiter 2.1 des Rundkabels 2. Der Querschnittsübergangsbereich 11 weist die Verkapselung 12 auf.
Das Rundkabel 2 umfasst neben einem elektrisch leitfähigen Leiter 2.1 auch einen isolierenden, polymeren Kabelmantel, wobei der isolierende Kabelmantel im Endbereich des Kabels entfernt ist, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Leiter 2.1 des Kabels 2 und der Leiterbahn 1.1 zu ermöglichen. Der elektrisch leitfähige Leiter 2.1 des Kabels 2 enthält Kupfer. Das Kabel 2 weist einen runden Querschnitt auf, dessen Querschnittsfläche beispielsweise 5 mm2 beträgt.
Das Rundkabel 2 kann prinzipiell jedes Anschlusskabel sein, das dem Fachmann zur elektrischen Kontaktierung eines Funktionselements bekannt ist und dazu geeignet ist, durch Crimpen bzw. Festklemmen mit einem Verbindungselement (auch Crimpkontakt genannt) verbunden zu werden. Der Leiter 2.1 (auch als Seele oder Kern bezeichnet) des Rundkabels 2 ist an dessen zum Flachbandkabel 1 hinweisenden Ende abisoliert und mit der Leiterbahn 1.1 über eine Lötverbindung 5 fest verbunden. An dem den Flachbandkabel 1 abgewandten Ende des Rundkabels 2 kann beispielsweise ein Anschlusselement, beispielsweise ein Stecker oder eine Buchse 17 zur weiteren elektrischen Verbindung, beispielsweise mit einer Boardelektronik angeordnet sein.
Figur 3 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung einer Ausgestaltung des Flachbandkabels 1. Die Leiterbahnen 1.1 sind gleichmäßig zueinander beabstandet und weisen jeweils einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Leiterbahnen 1.1 werden von einer aus Deckfolie 1.2 bestehenden Isolationshülle umhüllt. Die Deckfolie 1.2 wird dazu mit der Leiterbahn 1.1 verklebt.
Das Flachbandkabel 1 kann mehrere Leiterbahnen 1.1 umfassen. Die Leiterbahnen 1.1 sind dann nebeneinander und/oder übereinander liegend angeordnet. Die elektrischen Leiterbahnen 1.1 bestehen beispielsweise aus einer dünnen Kupfer-, Silber-, Zinn- oder Goldfolie. Die Folien können zusätzlich beschichtet sein, beispielsweise versilbert, vergoldet oder verzinnt. Die Dicke der Folien beträgt beispielsweise 35 pm, 50 pm, 75 pm oder 100 pm.
Für das Material der Deckfolie 1.2 ist eine Folie aus Polyimid, bevorzugt schwarze oder gelbe Polyimidfolien (z.B. PI-MTB/MBC), beispielsweise mit einer Dicke von 25 pm, besonders geeignet. Alternativ können Polymerfolien aus PEN, bevorzugt aus weißem PEN, beispielsweise mit einer Dicke von 25 pm verwendet werden.
Klebeschichten zwischen der ersten Deckfolie 1.2 und elektrischer Leiterbahn 1.1 können beispielsweise Epoxy-Klebstoffe oder thermoplastische Klebstoffe enthalten oder daraus bestehen. Typische Dicken der Klebstofffilme sind von 25 pm bis 35 pm. Die Klebstoffe können transparent oder gefärbt sein, beispielsweise schwarz.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leitungsverbindung 10 mit einem ersten Dichtmittel 1.3 und einem zweiten Dichtmittel 2.3. Die erfindungsgemäßen elektrischen Leitungsverbindung 10 umfasst einem Querschnittsübergangsbereich 11 von dem erfindungsgemäßen Flachbandkabel 1 zu einem mindestens einen elektrischen Leiter 2.1 umfassenden Rundkabel 2. Das Flachbandkabel 1 umfasst die Leiterbahn 1.1 , und die Deckfolie 1.2. Die Deckfolie 1.2 weist eine Aussparung auf, sodass die Leiterbahn 1.1 mit dem Leiter 2.1 des Rundkabels 2 kontaktiert werden kann.
Der Querschnittsübergangsbereich 11 umfasst die elektrische Verbindung zwischen der Leiterbahn 1.1 des Flachbandkabels 1 und dem Leiter 2.1 des Rundkabels 2. Der Querschnittsübergangsbereich 11 weist die Verkapselung 12 auf. Die Verkapselung 12 weist einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Vorsprung am Austrittsbereich des Rundkabels 2 auf.
Am Flachbandkabel 1 ist das erste Dichtmittel 1.3 und am Rundkabel 2 ist das zweites Dichtmittel 2.3 vorgesehen. Wenn die Verkapselung 12 an der Leitungsverbindung 10 angebracht wird, werden das erste Dichtmittel 1.3 fest gegen das Flachbandkabel 1 und das zweite Dichtmittel 2.3 fest gegen das Rundkabel 2 gepresst, so dass eine Abdichtung um das jeweilige Kabel entsteht. Eine solche Anordnung der Dichtmittel 1.3 und 2.3 (Dichtungen) sorgt dafür, dass das Eindringen von Wasser durch eine kapillarische Wirkung in die Verkapselung 12 verhindert wird.
Das erste Dichtmittel 1.3 ist ein beidseitig haftendes Klebeband, das auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Flachbandkabels 1 angeordnet ist. Das erste Dichtmittel 1.3 ist rund um das Flachbandkabel 1 angebracht. Die Haftung durch das Klebeband unterstützt in vorteilhafter weise die Haftung der Verkapselung 12 am Flachbandkabel 1 , so dass die Verbindung zwischen der Verkapselung 12 und dem Flachbandkabel 1 sehr dicht und stabil ist. Insbesondere kann das Klebeband ein Acrylklebeband sein. Zusätzlich kann das Klebeband transparent sein. Die Mate rial stärke des Klebebands kann eine Dicke von 25 pm bis zu 2 mm, bevorzugt 100 pm bis zu 150 pm, besonders bevorzugt 130 pm aufweisen.
Die Verkapselung 12 kann das erste Dichtmitte 1.3 und das zweite Dichtmittel 2.4 vollständig oder nur teilweise überdecken.
Das Rundkabels 2 umfasst neben einem elektrisch leitfähigen Leiter 2.1 auch einen isolierenden, polymeren Kabelmantel, wobei der isolierende Kabelmantel im Endbereich des Kabels entfernt ist, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Leiter 2.1 des Rundkabels 2 und der Leiterbahn 1.1 zu ermöglichen. Der elektrisch leitfähige Leiter 2.1 des Rundkabels 2 enthält Kupfer. Das Rundkabel 2 weist einen runden Querschnitt auf, dessen Querschnittsfläche beispielsweise 5 mm2 beträgt.
Figur 5A bis 5C zeigen eine Ausführungsform des zweiten Dichtmittels 2.3. Das zweite Dichtmittel 2.3 weist eine Ringform auf. Dabei umschließt das zweite Dichtmittel 2.3 bündig das Rundkabel 2, d.h. das zweite Dichtmittel 2.3 ist rund um das Rundkabel 2 angeordnet (Figur 4). Das zweite Dichtmittel 2.3 kann bei der Produktion an das Rundkabel 2 befestigt und angeformt sein. Das zweite Dichtmittel 2.3 kann vor der Herstellung der Verkapselung 12 an das Rundkabel aufmontiert werden. Wie in Figur 4 gezeigt ist das zweite Dichtmittel 2.3 als ein Kragenabschnitt am Rundkabel 2 ausgebildet.
Das in Figur 5A dargestellte zweite Dichtmittel 2.3 weist drei Dichtlippen 2.4 auf. Alternativ kann das zweite Dichtmittel 2.3 eine, zwei, oder vier Dichtlippen 2.4 aufweisen. Die umlaufenden Dichtlippen 2.4 erstecken sich an einem radial nach außen weisenden Abschnitt des zweiten Dichtmittels 2.3. Durch die drei Dichtlippen 2.4 kann eine höhere Wasserfestigkeit der elektrischen Leitungsverbindung erzielt werden. Zusätzlich kann das zweite Dichtmittel 2.3 an seiner zum Rundkabel 2 hingewandten Oberfläche abschnittsweise eine wellenförmige Oberfläche aufweisen. Wie in Figur 5B gezeigt sind die drei Dichtlippen 2.4 in Erstreckungsrichtung des Rundkabels 2 hintereinander angeordnet und weisen einen Abstand voneinander auf. Die drei Dichtlippen 2.4 weisen parallel zueinander verlaufende Außenkanten auf. Figur 5C zeigt eine perspektivische Draufsicht auf das zweite Dichtmittel 2.3. Das zweite Dichtmittel kann Silikon, Polyvinylchlorid oder thermoplastische Elastomere enthalten.
In Figur 6 ist die erfindungsgemäßen Leitungsverbindung 10 mit einem Querschnitt durch die Verkapselung 12 dargestellt. Die Verkapselung 12 wird mittels Spritzguss hergestellt. Die Verkapselung 12 hat im Wesentlichen die Form einer Kreisscheibe mit einem Vorsprung am Austrittsbereich des Rundkabels 2. Diese Form der Verkapselung 12 umhüllt das erste Dichtmittel 1.3 und das zweite Dichtmittel 2.3, so dass eine hochdichte und beständige Verbindung entsteht. Das erste Dichtmittel 1.3 und das zweite Dichtmittel 2.3 bewirken, dass die elektrische Leitungsverbindung 10 insbesondere der Verkapselungsbereich dicht und wasserdicht ist. Bezugszeichenliste:
1 Flachbandkabel
1.1 Leiterbahn
1.2 Deckfolie
1.3 erstes Dichtmittel
1.4 erstes Ende
1.5 erster Anschlussbereich
1.6 erster Teilbereich des Flachkabels
1.7 zweites Ende
1.8 zweiter Anschlussbereich
2 Rundkabel
2.1 Leiter des Kabels
2.3 zweites Dichtmittel
2.4 Dichtlippe
4 Klebeband
5 Lötverbindung
10 Leitungsverbindung
11 Querschnittübergangsbereich
12 Verkapselung
17 Buchse oder Stecker
19 Schutzgehäuse
29 Austrittsstelle
100 Verbundscheibe
101 erste Scheibe (Substrat)
102 zweite Scheibe
103 Zwischenschicht I zweite Oberfläche (Außenseite) der zweiten Scheibe 102
IV erste Oberfläche (Innenseite) der ersten Scheibe 101

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Leitungsverbindung (10) mit einem Querschnittsübergangsbereich (11) von einem Flachbandkabel (1) zu einem Kabel (2), insbesondere Rundkabel,
- wobei das Flachbandkabel (1) mindestens eine elektrische Leiterbahn (1.1) und eine Deckfolie (1.2) zur elektrischen Isolierung der Leiterbahn (1.1) umfasst,
- wobei das Kabel (2) mindestens einen elektrischen Leiter (2.1) umfasst,
- wobei im Querschnittsübergangsbereich (11) eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterbahn (1.1) des Flachbandkabels (1) und dem Leiter (2.1) des Kabels (2) vorgesehen ist,
- wobei der Querschnittsübergangsbereich (11) eine Verkapselung (12) zur elektrischen Isolierung aufweist, und wobei am Flachbandkabel (1) ein erstes Dichtmittel (1.3) und am Kabel (2) ein zweites Dichtmittel (2.3) vorgesehen ist, wobei das erste Dichtmitte (1.3) ein beidseitig haftendes Klebeband (4) ist, das auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Flachbandkabels (1) angeordnet ist und wobei das zweite Dichtmittel (2.3) eine oder mehrere Dichtlippen (2.4) aufweist.
2. Elektrische Leitungsverbindung (10) nach Anspruch 1 , wobei das Klebeband (4) ein Acrylklebeband ist.
3. Elektrische Leitungsverbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Klebeband (4) transparent ist.
4. Elektrische Leitungsverbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei des erste Dichtmittel (1 .3) und das zweite Dichtmittel (2.3) von der Verkapselung (12) überdeckt werden.
5. Elektrische Leitungsverbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Dichtmittel (2.3) eine Ringform aufweist.
6. Elektrische Leitungsverbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Dichtmittel (2.3) Silikon, Polyvinylchlorid oder thermoplastische Elastomere enthält.
7. Elektrische Leitungsverbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Dichtmittel (2.3) als ein Kragenabschnitt am Kabel (2) ausgebildet ist.
8. Elektrische Leitungsverbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leiterbahn (1.1) des Flachbandkabels (1) über eine Lötverbindung mit dem Leiter (2.1) des Kabels (2) elektrisch leitend verbunden ist.
9. Elektrische Leitungsverbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verkapselung (12) einen Kunststoff als isolierendes Material aufweist.
10. Elektrische Leitungsverbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verkapselung (12) die Form einer Kreisscheibe mit einem Vorsprung am Austrittsbereich des Rundkabels (2) aufweist.
11. Substrat (101) mit einem Funktionselement umfassend eine elektrische Leitungsverbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Verbundscheibe (100) umfassend das Substrat (101) nach Anspruch 11.
13. Verbundscheibe nach Anspruch 12, wobei das Substrat (101) als eine erste Scheibe ausgebildet ist und die Verbundscheibe (100) eine zweite Scheibe (102) sowie zwei Zwischenschichten (103) zwischen der ersten Scheibe (101) und der zweiten Scheibe
(102) aufweist, wobei ein Funktionselement zwischen den beiden Zwischenschichten
(103) angeordnet ist und das Flachbandkabel (1) an dem ersten Ende (1.4) mit einer Flächenelektrode des Funktionselements elektrisch leitend verbunden ist und mit dem zweiten Ende (1.7) über das Rundkabel (2) zur Verbindung mit einer Versorgungsspannung eines Fahrzeugs vorgesehen ist.
14. Fahrzeug umfassend eine elektrische Leitungsverbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1058349A1 (de) 1999-06-01 2000-12-06 Sumitomo Wiring Systems, Ltd. Anordnung zum Verbinden von Kabeln zu Flachkabeln
WO2013178727A1 (en) 2012-05-31 2013-12-05 Delphi International Operations Luxembourg S.A.R.L. Over-molded electrical connector
GB2539834A (en) 2015-12-17 2016-12-28 Strip Tinning Ltd Electrical connection

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