DE102007040408A1

DE102007040408A1 - Flexible heating module and method of manufacture

Info

Publication number: DE102007040408A1
Application number: DE102007040408A
Authority: DE
Inventors: Jan Dr. Ihle; Werner Kahr; Helmut Pölzl
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2009-03-05
Also published as: WO2009027217A1

Abstract

Es wird ein flexibles Heizmodul angegeben, welches einen Positionierrahmen (1) mit Kavitäten (2) aufweist. In den Kavitäten (2) sind PTC-Heizelemente (3) eingebracht, die, durch auf den Positionierrahmen (1) aufgeklebte, flächige elektrische Leiter eingeklemmt, in den Kavitäten (2) befestigt sind. Dabei weisen die Heizmodule eine geringere Widerstandstolerenz auf als die PTC-Heizelemente (3).A flexible heating module is specified which has a positioning frame (1) with cavities (2). In the cavities (2) PTC heating elements (3) are introduced, which, clamped by glued to the positioning frame (1), flat electrical conductors are mounted in the cavities (2). The heating modules have a lower resistance tolerance than the PTC heating elements (3).

Description

Aus der Druckschrift DE 8309023 U1 ist ein flexibles Heizelement in Bandform bekannt, das aus elektrisch leitfähigen Körnchen aus PTC-Material und einem organisch isolierenden Kunststoff als Bindemittel besteht.From the publication DE 8309023 U1 For example, a band-shaped flexible heating element is known, which consists of electrically conductive granules of PTC material and an organic insulating plastic as a binder.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Heizmodul anzugeben, das flexibel ist und bei dem PTC-Heizelemente mit definierten Abmessungen Verwendung finden.A The problem to be solved is to specify a heating module which is flexible and uses PTC heating elements with defined dimensions Find.

Diese Aufgabe wird durch ein Heizmodul gemäß Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved by a heating module according to claim 1 solved.

Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Heizmodulen nach Anspruch 34 gelöst.Of Furthermore, the object is achieved by a method for the production of Heating modules solved according to claim 34.

Das flexible Heizmodul umfasst einen elektrisch nicht leitenden Positionierrahmen. Der Positionierrahmen weist mehrere Kavitäten auf. Die Kavitäten dienen vorzugsweise zur Aufnahme von PTC-Heizelementen. Die PTC-Heizelemente sind in den Kavitäten mittels wenigstens eines flächigen elektrischen Leiters befestigt. Der flächige elektrische Leiter ist wenigstens einseitig auf dem Positionierrahmen aufgebracht. Der elektrische Leiter dichtet jede einzelne Kavität des Positionierrahmens somit vollständig nach außen ab. Die in den Kavitäten angeordneten PTC-Heizelemente sind somit gegenüber Umwelt- und Schadstoffeinflüssen geschützt. Bei einer Taupunktsunterschreitung werden die PTC-Heizelemente somit vor Korrosion der Keramik und der Metallisierung geschützt.The flexible heating module includes an electrically non-conductive positioning frame. The positioning frame has several cavities. The Cavities are preferably used to hold PTC heating elements. The PTC heating elements are in the cavities by means of at least attached to a flat electrical conductor. The plane electrical conductor is at least one side of the positioning frame applied. The electrical conductor seals each individual cavity of the positioning frame thus completely outward from. The PTC heating elements arranged in the cavities are thus against environmental and pollutant influences protected. If the dew point is undershot, the PTC heaters will become thus protected against corrosion of the ceramic and the metallization.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der elektrische Leiter auf einer planen Fläche des Positionierrahmen aufgeklebt.In A preferred embodiment is the electrical conductor glued on a flat surface of the positioning frame.

Die Kavitäten weisen in einer bevorzugten Ausführungsform die Form eines Rechteckes auf. Die PTC-Heizelemente sind in dieser Ausführungsform bevorzugt als Quader ausgebildet.The Cavities point in a preferred embodiment the shape of a rectangle. The PTC heating elements are in this Embodiment preferably designed as a cuboid.

In einer weiteren Ausführungsform können die Kavitäten auch die Form einer kreisförmigen Öffnung aufweisen. Die Heizelemente weisen dementsprechend die Form einer runden Scheibe auf.In In another embodiment, the cavities also have the shape of a circular opening. The heating elements accordingly have the shape of a round disc on.

Der Umfang der rechteckigen PTC-Heizelemente beziehungsweise der Durchmesser der runden PTC-Heizelemente ist vorzugsweise etwas kleiner als der Umfang der rechteckigen Kavitäten beziehungsweise der Durchmesser der kreisförmigen Kavitäten in dem Positionierrahmen. Damit ist zwischen den PTC-Heizelementen und dem Rand der Kavitäten ein Freiraum vorhanden. Durch diesen lateralen Freiraum weist das Heizmodul einen spannungsreduzierten Aufbau auf. Die PTC-Heizelemente sind somit nicht in die Kavitäten des Positionierrahmens in lateraler Richtung eingeklemmt. Die PTC-Heizelemente sind somit, bei größtmöglicher Flexibilität des Heizmoduls, geringeren mechanische Spannungen innerhalb der Kavitäten ausgesetzt. Für den Fall, dass das Heizmodul mechanisch oder temperaturbedingt verbogen wird, ist weiterhin gewährleistet, dass die PTC-Heizelemente von den flächigen elektrischen Leitern gehalten werden. Bei einer festen Verbindung zwischen dem flächigen elektrischen Leiter und den PTC-Heizelementen entstehen beim Verbiegen oder Verdrehen des Heizmoduls Spannungen, die an den Verbindungsstellen zu Rissen führen könnten.Of the Circumference of the rectangular PTC heating elements or the diameter the round PTC heating elements is preferably slightly smaller than the Circumference of the rectangular cavities or the diameter the circular cavities in the positioning frame. This is between the PTC heating elements and the edge of the cavities a free space available. Due to this lateral free space, the Heating module on a voltage reduced construction. The PTC heating elements are thus not in the cavities of the positioning frame trapped in the lateral direction. The PTC heating elements are thus, with the greatest possible flexibility of the heating module, lower mechanical stresses within the Cavities exposed. In the event that the heating module is mechanically or temperature-induced bending, is still ensured that the PTC heating elements of the flat electric Ladders are kept. With a firm connection between the planar electrical conductors and the PTC heating elements arise when bending or twisting of the heating module voltages that could lead to cracks at the joints.

Bei der Herstellung der PTC-Heizelemente durch die Sinterung ergibt sich eine Normalverteilung (Gauß-Kurve) für den elektrischen Widerstand der PTC-Heizelemente. Die Breite dieser Kurve (6 Sigma) wird in Widerstandsklassen aufgeteilt. Aus diesen Widerstandsklassen werden PTC-Heizelemente ausgewählt, mit denen die Kavitäten des Positionierrahmens bestückt werden. Durch die Anzahl der Widerstandsklassen der PTC-Heizelemente ergibt sich eine Minimalbestückung, die der Anzahl der gefüllten Kavitäten des Heizmoduls entspricht. Bei der Herstellung der PTC-Heizelemente wird üblicherweise eine Widerstandstoleranz von in etwa +/–40% erreicht. Für die Heizmodule sind derart große Toleranzwerte jedoch nicht ausreichend. Um die geforderten Toleranzanforderungen hinsichtlich der Widerstandswerte für Heizmodule von in etwa +/–10% (bzw. +/–25%) zu erreichen, wird das Heizmodul definiert mit ausgesuchten PTC-Heizelementen bestückt. Im Falle der Minimalbestückung wird aus jeder Widerstandsklasse ein PTC-Heizelemente ausgewählt. Bei einer höheren Anzahl gefüllter Kavitäten werden die PTC-Heizelemente gemäß der Normalverteilung ausgewählt. In dieser Ausführungsvariante werden also PTC-Heizelemente, die eine geringere Abweichung von ihrem Sollwert aufweisen in größerer Anzahl in dem Heizmodul verwendet, als PTC-Heizelemente, die eine größere Abweichung von ihrem Sollwert aufweisen. Somit weist der Widerstandswert des Heizmoduls eine geringere Abweichung gegenüber einem vorgegebenen Sollwert auf, als die Abweichung der einzelnen PTC-Heizelemente von ihrem Sollwert.at the production of the PTC heating elements by the sintering results is a normal distribution (Gaussian curve) for the electrical resistance of the PTC heating elements. The width of this Curve (6 sigma) is divided into resistance classes. From these Resistance classes PTC heating elements are selected, with which the cavities of the positioning frame are equipped become. By the number of resistance classes of the PTC heating elements results in a minimum assembly, the number of filled cavities of the heating module corresponds. In the manufacture of PTC heating elements is usually a Resistance tolerance of about +/- 40% achieved. For however, the heating modules are not such large tolerance values sufficient. To meet the required tolerance requirements regarding resistance values for heating modules of about +/- 10% (resp. +/- 25%), the heating module is defined with equipped with selected PTC heating elements. In the case of minimal assembly a PTC heating element is selected from each resistance class. With a higher number of filled cavities the PTC heating elements according to the normal distribution selected. In this embodiment will be So PTC heating elements that have a smaller deviation from their setpoint in larger numbers in the heating module used as PTC heating elements, which has a larger Deviation from its nominal value. Thus, the resistance value of the heating module a smaller deviation from one setpoint than the deviation of the individual PTC heating elements of their setpoint.

Vorzugsweise werden PTC-Heizelemente ausgewählt, die einen Widerstandswert aufweisen, der sowohl größer als auch kleiner als der Sollwert ist. Durch die Bestückung des Heizmoduls mit PTC-Heizelementen, die eine große Widerstandstoleranz aufweisen, wird für das Heizmodul eine Widerstandstoleranz erreicht, die kleiner ist als die Widerstandstoleranz der einzelnen PTC-Heizelemente.Preferably PTC heating elements are selected which have a resistance value which is both larger and smaller than the setpoint is. By equipping the heating module with PTC heating elements, which have a large resistance tolerance, is for the heating module reaches a resistance tolerance that is smaller as the resistance tolerance of the individual PTC heating elements.

Der Positionierrahmen ist vorzugsweise aus einem flexiblem und temperaturbeständigen Material gebildet. Hierfür eignet sich vorzugsweise Silikon oder andere temperaturbeständige, flexible, elektrisch isolierende Kunststoffe, die für einen Temperaturbereich von ca. –50°C bis 200°C geeignet sind.The positioning frame is preferably made formed a flexible and temperature-resistant material. For this purpose, preferably silicone or other temperature-resistant, flexible, electrically insulating plastics, which are suitable for a temperature range of about -50 ° C to 200 ° C.

Der Positionierrahmen weist vorzugsweise auf der Oberseite und der Unterseite einen Bereich mit planer Oberfläche auf.Of the Positioning frame preferably has on the top and the bottom an area with a flat surface.

Der Positionierrahmen weist einen aufgeklebten flächigen elektrischen Leiter auf, der die Kavitäten vollständig abdeckt, so dass die in den Kavitäten befindlichen PTC-Heizelemente vorzugsweise vollständig nach außen abgedichtet sind.Of the Positioning frame has a glued planar electric Ladder that completely covers the cavities, so that the PTC heating elements located in the cavities preferably completely sealed to the outside are.

Die Dicke des Positionierrahmens im Bereich der Kavitäten entspricht vorzugsweise der Dicke der in den Kavitäten des Positionierrahmens befindlichen PTC-Heizelemente.The Thickness of the positioning frame in the area of the cavities corresponds preferably the thickness of the cavities in the positioning frame located PTC heating elements.

Die Dicke des Positionierrahmens weist vorzugsweise die Höhe der PTC-Heizelemente auf. Dadurch weist das Heizmodul auf der Ober- und Unterseite eine annähernd flache Oberfläche auf.The Thickness of the positioning frame preferably has the height PTC heating elements. As a result, the heating module points to the upper and bottom a nearly flat surface on.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Heizmodul einen auf dem Positionierrahmen aufgeklebten flächigen elektrischen Leiter auf, der den Positionierrahmen bis auf einen schmalen Randbereich bedeckt.In In a preferred embodiment, the heating module has a on the positioning frame glued planar electric Ladder up, the positioning frame except for a narrow edge area covered.

In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei diesem flächigen elektrischen Leiter um eine Folie. Die Folie besteht vorzugsweise aus Metall oder weist auf der zu den Kavitäten weisenden Seite eine metallische Oberfläche auf, die elektrisch leitfähig ist. Die Folie weist eine gute Leitfähigkeit für Strom und Temperatur auf.In a preferred embodiment is this flat electrical conductor around a foil. The foil is preferably made of metal or has on the to the cavities pointing side on a metallic surface, the electrically conductive is. The foil has good conductivity for current and temperature up.

In einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei diesem flächigen elektrischen Leiter auch um ein dünnes Blech in Streifenform handeln.In a further embodiment may be in this flat electrical conductor also around a thin one Trade sheet in strip form.

Der Positionierrahmen weist vorzugsweise beidseitig im Randbereich einen in Längsrichtung verlaufenden schmalen Führungssteg auf. Der Führungssteg ist vorzugsweise so ausgebildet, dass seine Höhe in etwa der Dicke des auf dem Positionierrahmen befestigten flächigen elektrischen Leiters entspricht. Die Gesamthöhe des Positionierrahmens ergibt sich dann aus der Dicke der PTC-Heizelemente und zweimal der Dicke der flächigen elektrischen Leiter, die auf dem Positionierrahmen aufgebracht sind.Of the Positioning frame preferably has on both sides in the edge region longitudinally extending narrow guide bar on. The guide web is preferably designed such that its height is about the thickness of the on the positioning frame attached flat electrical conductor corresponds. The total height of the positioning frame then results from the thickness of the PTC heating elements and twice the thickness of the sheet electrical conductors, which are applied to the positioning frame.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Positionierrahmen im Bereich der planen Flächen temperaturbeständig mit dem flächigen Leiter verbunden. Der flächige Leiter ist vorzugsweise nur mit dem Positionierrahmen verklebt, so dass die PTC-Heizelemente nur durch eine Klemmung mittels der beidseitig aufgebrachten flächigen Leiter gehalten und kontaktiert werden.In A preferred embodiment is the positioning frame temperature resistant in the area of flat surfaces connected to the flat conductor. The plane Conductor is preferably glued only to the positioning frame, so that the PTC heating elements only by clamping by means of held on both sides applied flat conductor and be contacted.

Die PTC-Heizelemente weisen vorzugsweise auf zwei Seiten vollflächige elektrische Kontakte auf. Die PTC-Heizelemente sind durch die Verklebung der flächigen elektrischen Leiter mit dem Positionierrahmen allseitig nach außen hin abgedeckt und vollständig abgedichtet.The PTC heating elements preferably have full-surface on two sides electrical contacts on. The PTC heating elements are through the bonding the flat electrical conductor with the positioning frame Covered on all sides to the outside and completely sealed.

Vorzugsweise ist das PTC-Heizelement in der Kavität des Positionierrahmens zwischen den beiden flächigen elektrischen Leitern eingeklemmt. Die auf der Ober- und Unterseite des Positionierrahmens aufgeklebten flächigen elektrischen Leiter ermöglichen so eine spannungsfreie mechanische Befestigung der PTC-Heizelemente in den Kavitäten des Positionierrahmens. Durch die flexible Kontaktierung können beim Biegen des Heizmoduls Risse vermieden werden. Bei flexiblen Heizmodulen mit Lötverbindungen, die zur Befestigung der PTC-Heizelemente dienen, können Risse auftreten. Durch die Klemmung zwischen den flächigen elektrischen Leitern ist somit eine sichere Kontaktierung bei größtmöglicher Flexibilität der Heizmodule gegeben.Preferably is the PTC heating element in the cavity of the positioning frame sandwiched between the two flat electrical conductors. The glued on the top and bottom of the positioning frame planar electrical conductors allow such a tension-free mechanical attachment of the PTC heating elements in the Cavities of the positioning frame. Due to the flexible contacting can be avoided when bending the heating module cracks. For flexible heating modules with solder joints, which are used for Fastening the PTC heating elements can cause cracks. Due to the clamping between the flat electrical Ladders is thus a safe contact with the greatest possible Flexibility of the heating modules given.

In einer weiteren Ausführungsform, bei der ein geringerer Wert auf die Lebensdauer des Heizmoduls gelegt wird, kann das PTC-Heizelement auch mittels einer Klebeverbindung mit dem flächigen elektrischen Leiter verbunden sein.In another embodiment in which a lesser Value is placed on the life of the heating module, the PTC heating element also by means of an adhesive bond with the flat electrical Head connected.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Verbindung auch über eine Lötverbindung erfolgen. Es ist auch möglich, dass das PTC-Heizelement zwischen den flächigen elektrischen Leitern auf dem Positionierrahmen mit einer Kombination von Klemm-, Löt- und/oder Klebeverbindungen befestigt beziehungsweise kontaktiert wird.In In another embodiment, the compound may also be over a solder joint done. It is also possible, that the PTC heating element between the flat electric Ladders on the positioning frame with a combination of clamping, soldering and / or adhesive bonds attached or contacted becomes.

Die PTC-Heizelemente sind beidseitig mit dem auf dem Positionierrahmen aufgeklebten flächigen elektrischen Leiter elektrisch kontaktiert. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die elektrische Kontaktierung beidseitig über die gesamte Oberfläche der PTC-Heizelemente.The PTC heating elements are on both sides with the one on the positioning frame electrically contacted flat electrical conductor. In a preferred embodiment, the electrical contacting takes place on both sides over the entire surface of the PTC heating elements.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der flächige elektrische Leiter an einem Ende einen elektrischen Anschlusskontakt auf. Der Anschlusskontakt ist in einer bevorzugten Ausführungsform als Teil des elektrischen Leiters ausgeformt. Der Anschlusskontakt bildet somit das erste Ende des flächigen elektrischen Leiters. In einer weiteren Ausführungsform kann der Anschlusskontakt als Anschlussfahne oder Steckkontakt ausgebildet sein. Der Anschlusskontakt dient bevorzugt zur Versorgung des Heizmoduls mit Strom.In a preferred embodiment, the flat electrical conductor at one end an electrical connection contact on. The terminal contact is in a preferred embodiment formed as part of the electrical conductor. The connection contact thus forms the first end of the planar electric Conductor. In a further embodiment, the terminal contact be designed as a connection lug or plug contact. The connection contact is preferably used to supply the heating module with electricity.

Bei Herstellung eines flexiblen Heizmoduls werden in die Kavitäten eines Positionierrahmens mehrere PTC-Heizelemente eingebracht. Diese werden anschließend mittels beidseitig auf dem Positionierrahmen aufgebrachten flächigen Leitern befestigt.at Manufacturing a flexible heating module will be in the cavities a positioning frame several PTC heating elements introduced. These are then on both sides of the positioning frame attached flat conductors attached.

Der flächige elektrische Leiter wird anschließend vorzugsweise auf den Positionierrahmen aufgeklebt.Of the flat electrical conductor is subsequently preferably adhered to the positioning frame.

Die Befestigung der PTC-Heizelemente in den Kavitäten des Positionierrahmens erfolgt vorzugsweise durch eine Klemmung zwischen den beiden aufgebrachten flächigen elektrischen Leitern. In einer weiteren Ausführungsform kann die Befestigung auch durch eine Löt- oder Klebeverbindung erfolgen. Es ist auch möglich, eine Kombination von Klemm-, Löt- oder Klebeverbindungen zu verwenden.The Fastening of PTC heating elements in the cavities of the positioning frame is preferably applied by a clamping between the two flat electrical conductors. In a further embodiment The attachment can also be made by a soldered or glued connection respectively. It is also possible to use a combination of clamping, To use soldered or glued joints.

Zur Bestückung des Heizmoduls mit PTC-Heizelementen wird vor der Bestückung der Widerstand jedes einzelnen PTC- Heizelements gemessen. Die gemessenen Widerstände werden anhand der Messergebnisse in Widerstandsklassen eingeteilt.to Equipping the heating module with PTC heating elements is becoming a priority the placement of the resistance of each individual PTC heating element measured. The measured resistances are determined by the Measurement results divided into resistance classes.

Die Anzahl der Widerstandsklassen ergibt somit eine Minimalbestückung von PTC-Heizelementen in dem Positionierrahmen. Durch eine definierte Bestückung des Heizmoduls mit PTC-Heizelementen mit bekannten Widerstandswerten lässt sich ein Heizmodul herstellen das eine geringere Widerstandstoleranz aufweist, als die Widerstandstoleranz der verwendeten PTC-Heizelemente. Somit können alle PTC-Heizelemente, die einen Widerstandswert aufweisen, der innerhalb der Toleranzgrenzen liegt, für die Bestückung der Heizmodule verwendet werden.The Number of resistance classes thus results in a minimum assembly of PTC heating elements in the positioning frame. Through a defined assembly of the heating module with PTC heating elements with known resistance values can be a heating module produce the one lower Resistance tolerance than the resistance tolerance of the used PTC heating elements. Thus, all PTC heating elements, the have a resistance within the tolerance limits is used for equipping the heating modules become.

Durch die vorangegangene Einteilung der PTC-Heizelemente in Widerstandsklassen und der daraus erfolgten Bestückung der Heizmodule mit PTC-Heizelementen weisen die Heizmodule eine geringere Toleranz auf, als die verwendeten PTC-Heizelemente untereinander. Bei einer Minimalbestückung wird aus jeder Widerstandsklasse ein PTC-Heizelement zur Bestückung ausgewählt. Durch die Parallelschaltung der PTC-Heizelemente ergibt sich für den Gesamtwiderstand somit ein Mittelwert, der über eine größere Anzahl von Heizmodulen betrachtet innerhalb geringerer Toleranzgrenzen liegt, als die Widerstandswerte der einzelnen PTC-Heizelmente. Werden mehr Kavitäten mit PTC-Heizelmenten bestückt, als für eine Minimalbestückung notwendig sind, so werden die PTC-Heizelemente gemäß der Gaußverteilung der Widerstandsklassen ausgewählt. Somit liegt die mittlere Abweichung der Widerstandswerte, der PTC-Heizelemente eines Heizmoduls, gegenüber einem vorgegebenen Sollwert über der Abweichung des Heizmoduls von dem Sollwert des Heizmoduls.By the previous classification of PTC heating elements in resistance classes and the resulting assembly of the heating modules with PTC heating elements The heating modules have a lower tolerance than the ones used PTC heating elements with each other. At a minimal assembly every resistor class becomes a PTC heating element for assembly selected. Through the parallel connection of the PTC heating elements results Thus, for the total resistance an average, the over considered a larger number of heating modules within lower tolerance limits than the resistance values the individual PTC heating elements. Be more cavities with PTC heating elements equipped, as for a minimal assembly are necessary, the PTC heating elements according to the Gaussian distribution of resistance classes selected. Thus, the average deviation of the resistance values, the PTC heating elements a heating module, compared to a predetermined setpoint via the deviation of the heating module from the setpoint of the heating module.

Das beschriebene Heizmodul hat insbesondere den Vorteil, dass durch eine Klemmverbindung eine flexible Kontaktierung der PTC-Heizelemente in dem Positionierrahmen erfolgt. Durch die Klemmverbindung ist eine flexible elektrische Kontaktierung möglich, die Spannungsrisse vermeidet, die zu einer reduzierten Lebensdauer führen würden. Die Kontaktierung durch eine Klemmverbindung gewährleistet einen thermomechanischen Spannungsausgleich.The described heating module has the particular advantage that by a clamp connection a flexible contacting of the PTC heating elements takes place in the positioning frame. By the clamp connection is a flexible electrical contact possible, the stress cracks avoids that lead to a reduced life would. The contact by a clamping connection ensures a thermomechanical tension compensation.

Bei speziellen Anwendungen, in denen geringere Lebensdaueranforderungen ausreichen, können anstelle der Klemmkontaktierung auch Klebe- oder Lötverbindungen verwendet werden, ebenso sind Kombinationen aus Löt-, Klebeverbindung und Klemmkontaktierung möglich.at special applications where lower lifetime requirements sufficient, instead of the Klemmkontaktierung also Adhesive or solder joints are used, as are Combinations of soldering, adhesive bonding and terminal contacting possible.

Die beschriebenen Gegenstände werden anhand der folgenden Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert.The described objects will become apparent from the following figures and exemplary embodiments explained in more detail.

Die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen sind nicht als maßstabsgetreu aufzufassen. Vielmehr können zur besseren Darstellung einzelne Dimensionen vergrößert, verkleinert oder auch verzerrt dargestellt sein.The The drawings described below are not to scale specific. Rather, for better representation, individual Dimensions enlarged, reduced or even be shown distorted.

Elemente die einander gleichen oder die die gleiche Funktion übernehmen, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.elements the same or the same function, are designated by the same reference numerals.

1 zeigt eine schematische Explosionszeichnung des Heizmoduls in dreidimensionaler Darstellung. 1 shows a schematic exploded view of the heating module in three-dimensional view.

2 zeigt eine schematische Ansicht des Positionierrahmens von Vorne. 2 shows a schematic view of the positioning frame from the front.

3 zeigt eine schematische Ansicht des Positionierrahmens von oben. 3 shows a schematic view of the positioning frame from above.

4 zeigt eine schematische Ansicht des Positionierrahmens von der Seite. 4 shows a schematic view of the positioning frame from the side.

5 zeigt eine schematische Ansicht der Befestigung des PTC-Heizelemente in dem Positionierrahmen. 5 shows a schematic view of the attachment of the PTC heating elements in the positioning frame.

In 1 ist eine dreidimensionale Explosionszeichnung des Heizmoduls dargestellt. Der Positionierrahmen 1 des Heizmoduls weist mehrere Kavitäten 2 auf, die, vorzugsweise gleichmäßig, über die gesamte Länge des Positionierrahmens 1 verteilt angeordnet sind. Die Kavitäten 2 dienen zur Aufnahme von mehreren PTC-Heizelementen 3. Vorzugsweise weisen die Kavitäten 2 eine rechteckige Form auf. Die PTC-Heizelemente 3 weisen vorzugsweise ebenfalls eine rechteckige Form auf. In einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform, können die PTC-Heizelemente auch eine runde Form aufweisen, wobei die Kavitäten in dieser Ausführungsform, angepasst an die PTC-Heizelemente, ebenfalls eine runde Form aufweisen.In 1 a three-dimensional exploded view of the heating module is shown. The positioning frame 1 of the heating module has several cavities 2 on, which, preferably evenly, over the entire length of the positioning frame 1 are arranged distributed. The cavities 2 are used to hold several PTC heating elements 3 , Preferably, the cavities 2 a rectangular shape. The PTC heating elements 3 preferably have flat if a rectangular shape. In a further embodiment, not shown, the PTC heating elements may also have a round shape, wherein the cavities in this embodiment, adapted to the PTC heating elements, also have a round shape.

Der Umfang der PTC-Heizelemente ist vorzugsweise etwas geringer, als der Umfang der Kavität. Die PTC-Heizelmente 3 weisen somit keinen Kontakt zum Randbereich der Kavitäten 2 auf, so dass die PTC-Heizelemente 3 innerhalb der Kavität 2 in lateraler Richtung beweglich sind. Auf dem Positionierrahmen 1 sind beidseitig flächige elektrische Leiter 4 aufgebracht. Die flächigen elektrischen Leiter 4 werden vorzugsweise über eine Verklebung auf den planen Flächen des Positionierrahmens 1 aufgebracht. Der Positionierrahmen 1 weist beidseitig einen schmalen Steg 5 auf, der zur Führung des flächigen elektrischen Leiters 4 dient. Die Breite des flächigen elektrischen Leiters 4 entspricht in etwa der Breite der freien planen Fläche des Positionierrahmens 1 zwischen den beidseitig angeordneten Stegen 5. Die Höhe H2 des Stegs 5 entspricht in etwa der Dicke D2 des aufgebrachten flächigen elektrischen Leiter 4.The circumference of the PTC heating elements is preferably slightly less than the circumference of the cavity. The PTC heating elements 3 thus have no contact with the edge region of the cavities 2 on, leaving the PTC heating elements 3 inside the cavity 2 are movable in the lateral direction. On the positioning frame 1 are two-sided planar electrical conductors 4 applied. The flat electrical conductors 4 are preferably via a bond on the flat surfaces of the positioning frame 1 applied. The positioning frame 1 has a narrow bridge on both sides 5 on, the leadership of the planar electrical conductor 4 serves. The width of the planar electrical conductor 4 corresponds approximately to the width of the free plane surface of the positioning frame 1 between the webs arranged on both sides 5 , The height H2 of the bridge 5 corresponds approximately to the thickness D2 of the applied flat electrical conductor 4 ,

In 2 ist eine Frontansicht des Positionierrahmens 1 dargestellt. Der Positionierrahmen 1 weist beidseitig am Rand einen schmalen Steg 5 auf. Die Dicke D1 des Positionierrahmens 1 entspricht in etwa der Höhe H1 der in den Kavitäten 2 des Positionierrahmens 1 angeordneten PTC-Heizelemente 3. Die Gesamthöhe des Positionierrahmens 1 entspricht in etwa der Höhe H1 der PTC-Heizelemente 3 plus zweimal in etwa der Dicke D2 der aufgebrachten flächigen elektrischen Leiter 4. Die Höhe H2 des Stegs 5 sollte vorzugsweise so hoch sein, dass eine Isolierung des flächigen elektrischen Leiters 4 zu den Seiten hin gewährleistet ist, und die Höhe gleichzeitig für die Führung des flächigen elektrischen Leiters 4 ausreicht. Vorzugsweise ist die Höhe der Stege 5 möglichst gering gehalten, damit das Heizmodul von Luft umströmt werden kann, die sich an dem Heizmodul erwärmt.In 2 is a front view of the positioning frame 1 shown. The positioning frame 1 has a narrow bridge on both sides at the edge 5 on. The thickness D1 of the positioning frame 1 corresponds approximately to the height H1 of the cavities 2 of the positioning frame 1 arranged PTC heating elements 3 , The overall height of the positioning frame 1 corresponds approximately to the height H1 of the PTC heating elements 3 plus twice the thickness D2 of the applied planar electrical conductors 4 , The height H2 of the bridge 5 should preferably be so high that an insulation of the planar electrical conductor 4 is guaranteed to the sides, and the height at the same time for the guidance of the flat electrical conductor 4 sufficient. Preferably, the height of the webs 5 kept as low as possible, so that the heating module can be flowed around by air, which heats up to the heating module.

In 3 ist der Positionierrahmen 1 in einer Ansicht von oben dargestellt. Die Kavitäten 2 sind über die gesamte Länge des Positionierrahmens 1 gleichmäßig verteilt angeordnet. Der Positionierrahmen weist beidseitig am Rand einen schmalen Steg 5 auf. Die Länge des Positionierrahmens 1, beziehungsweise die Anzahl der Kavitäten 2, ergibt sich aus der Anzahl der PTC-Heizelemente in den Kavitäten 2, beziehungsweise der erforderlichen Minimalbestückung des Heizmoduls. Die PTC-Heizelemente weisen eine Normalverteilung für den elektrischen Widerstand auf. Die Breite dieser Kurve wird in Widerstandsklassen eingeteilt. Die Größe der Minimalbestückung des Positionierrahmens 1, beziehungsweise die Anzahl der gefüllten Kavitäten 2, entspricht der Anzahl der Widerstandsklassen.In 3 is the positioning frame 1 shown in a view from above. The cavities 2 are over the entire length of the positioning frame 1 arranged evenly distributed. The positioning frame has a narrow web on both sides at the edge 5 on. The length of the positioning frame 1 , or the number of cavities 2 , results from the number of PTC heating elements in the cavities 2 , or the required minimum assembly of the heating module. The PTC heating elements have a normal distribution for the electrical resistance. The width of this curve is divided into resistance classes. The size of the minimum placement of the positioning frame 1 , or the number of filled cavities 2 , corresponds to the number of resistance classes.

In 4 ist der Positionierrahmen 1 von der Seite dargestellt. Die Kavitäten 2 sind über die gesamte Länge des Positionierrahmens 1 gleichmäßig verteilt angeordnet.In 4 is the positioning frame 1 shown from the side. The cavities 2 are over the entire length of the positioning frame 1 arranged evenly distributed.

In 5 ist eine schematische Darstellung des Heizmoduls im Querschnitt dargestellt. Die Dicke D1 des Positionierrahmens 1 entspricht vorzugsweise in etwa der Höhe H1 des PTC-Heizelements 3 in der Kavität 2. Auf dem Positionierrahmen 1 ist ein flächiger elektrischer Leiter 4 aufgebracht der eine Dicke D2 aufweist. Die Höhe H2 des Stegs 5, der seitlich an dem Positionierrahmen 1 angeordnet ist, entspricht in etwa der Dicke D2 des flächigen elektrischen Leiters 4.In 5 is a schematic representation of the heating module shown in cross section. The thickness D1 of the positioning frame 1 preferably corresponds approximately to the height H1 of the PTC heating element 3 in the cavity 2 , On the positioning frame 1 is a flat electrical conductor 4 applied having a thickness D2. The height H2 of the bridge 5 , the side of the positioning frame 1 is arranged, corresponds approximately to the thickness D2 of the planar electrical conductor 4 ,

Obwohl in den Ausführungsbeispielen nur eine beschränkte Anzahl möglicher Weiterbildungen der Erfindung beschrieben werden konnte, ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt. Es ist prinzipiell möglich, andere definierte Formen von PTC-Heizelementen und entsprechende Formen der Kavitäten zu verwenden. Die Erfindung ist nicht auf die Anzahl der schematisch dargestellten Elemente beschränkt.Even though in the embodiments, only a limited Number of possible developments of the invention described could be, the invention is not limited to these. It is possible in principle, other defined forms of PTC heating elements and corresponding shapes of the cavities to use. The invention is not limited to the number of schematic limited shown elements.

Die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände und Verfahren ist nicht auf die einzelnen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen – soweit technisch sinnvoll – beliebig miteinander kombiniert werden.The Description of the objects and methods specified here is not on the individual specific embodiments limited. Rather, the characteristics of each Embodiments - as far as technically reasonable - arbitrary be combined with each other.

11: Positionierrahmenpositioning frame
22: Kavitätcavity
33: PTC-HeizelementPTC heating element
44: flächiger elektrischer Leiterflat electrical conductor
55: Stegweb
D1D1: Dicke des Positionierrahmens (1)Thickness of the positioning frame ( 1 )
H1H1: Höhe der PTC-Heizelemente (3)Height of PTC heating elements ( 3 )
D2D2: Dicke des flächigen elektrischen Leiters (4)Thickness of the planar electrical conductor ( 4 )
H2H2: Höhe des Stegs (6)Height of the bridge ( 6 )

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 8309023 U1 [0001]

Claims

Flexible heating module, comprising - an electrically non-conductive positioning frame ( 1 ) with several cavities ( 2 ), - several PTC heating elements ( 3 ) in the cavities ( 2 ), - wherein the PTC heating elements ( 3 ) by means of at least one planar electrical conductor ( 4 ) mounted on the positioning frame ( 1 ) is applied, wherein the planar electrical conductor ( 4 ) and the positioning frame ( 1 ) are interconnected such that each individual cavity ( 2 ) is moisture-tight and the PTC heating elements ( 3 ) within the cavities ( 2 ) are freely movable in the lateral direction.

A flexible heating module according to claim 1, wherein the electrical conductor ( 4 ) at least one of the flat surfaces of the positioning frame ( 1 ) is glued.

Flexible heating module according to claim 1 or 2, wherein the positioning frame ( 1 ) on the top and bottom in each case a flat electrical conductor ( 4 ) having.

Flexible heating module according to one of Claims 1 to 3, in which the cavities ( 2 ) have the shape of a rectangle.

Flexible heating module according to claim 4, wherein the PTC heating element ( 3 ) has the shape of a cuboid.

Flexible heating module according to one of Claims 1 to 3, in which the cavities ( 2 ) have the shape of a circle.

Flexible heating module according to claim 6, wherein the PTC heating element ( 3 ) has the shape of a round disc.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the mean deviation of the resistance values of the PTC heating elements ( 3 ) of a heating module, compared to a predetermined setpoint has a greater value than the deviation of the heating module from the setpoint of the heating module.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the heating module is provided with PTC heating elements ( 3 ), the PTC heating elements ( 3 ) Have resistance values that are both larger and smaller than their nominal value.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the positioning frame ( 1 ) is temperature resistant.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the positioning frame ( 1 ) is flexible.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the positioning frame ( 1 ) consists of silicone.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the positioning frame ( 1 ) has a flat surface on both sides.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the positioning frame ( 1 ) in the area of the cavities ( 2 ) has a thickness (D1) equal to the height (H1) of the PTC heating element ( 3 ) corresponds.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the positioning frame ( 1 ) on both sides except for a narrow edge region each have a flat electrical conductor ( 4 ) having.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the cavities ( 2 ) of a planar electrical conductor ( 4 ) are covered.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the flat electrical conductor ( 4 ) is a foil.

Flexible heating module according to one of the preceding Claims in which the film has a good conductivity for electricity and temperature.

Flexible heating module according to one of the preceding Claims in which the foil is made of metal.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the flat electrical conductor ( 4 ) is a thin sheet metal strip.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the positioning frame ( 1 ) in the longitudinal direction on both sides of a bridge ( 5 ) having a height (H2) at least the thickness (D2) of the on the positioning frame ( 2 ) attached planar electrical conductors ( 4 ) corresponds.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the positioning frame ( 1 ) with the flat electrical conductor ( 4 ) on both sides in the area of the planar surfaces of the positioning frame ( 1 ) is glued temperature resistant.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the PTC heating element ( 3 ) has full-surface electrical contacts on two sides.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the PTC heating element ( 3 ) on both sides with those on the positioning frame ( 1 ) applied electrical flat conductors ( 4 ) is electrically connected.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the PTC heating element ( 3 ) is completely sealed by an all-round cover to the outside.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the PTC heating element ( 3 ) in the cavity ( 2 ) of the positioning frame ( 1 ) by means of the planar electrical conductor ( 4 ) is trapped.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, wherein the attachment of the PTC heating element ( 3 ) in the cavity ( 2 ) of the positioning frame ( 1 ) is done by means of an adhesive connection.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, wherein the attachment of the PTC heating element ( 3 ) in the cavity ( 2 ) of the positioning frame ( 1 ) is done by means of a solder joint.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, wherein the attachment of the PTC heating element ( 3 ) in the cavity ( 2 ) of the positioning frame ( 1 ) by means of a combination of clamping, soldering and adhesive connection.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, in which the electrical conductor ( 4 ) has an electrical connection contact at one end.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, wherein the terminal contact at the end of the electrical conductor ( 4 ) as part of the electrical conductor ( 4 ) is trained.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, wherein the terminal contact at the end of the electrical conductor ( 4 ) is a connection lug.

Flexible heating module according to one of the preceding claims, wherein the terminal contact at the end of the electrical conductor ( 4 ) is a plug contact.

Method for producing a flexible heating module, in which first into the cavities ( 2 ) of a flat positioning frame ( 1 ) several PTC heating elements ( 3 ) are introduced.

Method according to Claim 34, in which the PTC heating elements ( 3 ) then by means of both sides on the flat positioning frame ( 1 ) applied planar electrical conductors ( 4 ) are attached.

Method according to one of Claims 34 to 35, in which the flat electrical conductor ( 4 ) on the flat surfaces of the positioning frame ( 1 ) is glued.

Method according to one of claims 34 to 36, wherein the fixing of the PTC heating elements ( 3 ) in the cavities ( 2 ) of the positioning frame ( 1 ) by means of a clamping between the flat electrical conductors ( 4 ) he follows.

Method according to one of claims 34 to 36, wherein the fixing of the PTC heating elements ( 3 ) in the cavities ( 2 ) of the positioning frame ( 1 ) by means of an adhesive bond to the flat electrical conductors ( 4 ) he follows.

Method according to one of claims 34 to 36, wherein the fixing of the PTC heating elements ( 3 ) in the cavities ( 2 ) of the positioning frame ( 1 ) by means of a solder joint on the flat electrical conductors ( 4 ) he follows.

Method according to one of claims 34 to 36, wherein the fixing of the PTC heating elements ( 3 ) in the cavities ( 2 ) of the positioning frame ( 1 ) by means of a combination of clamping, gluing and soldering connection between the flat electrical conductors ( 4 ) he follows.

Method according to one of Claims 34 to 40, in which, before the placement of the positioning frame ( 1 ) with the PTC heating elements ( 3 ) the resistance of the PTC heating elements ( 3 ) and the PTC heating elements ( 3 ) are divided into resistance classes based on the measured values.

Method according to one of Claims 34 to 41, in which the minimum loading of the positioning frame ( 1 ) the number of resistance classes of the PTC heating elements ( 3 ) corresponds.