DE19608661C2 - Elektrischer Kontakt und Verfahren zur Herstellung des elektrischen Kontaktes zur Verbindung mit einer leitenden, sich auf einem isolierenden Substrat befindenden Anordnung, insbesondere für Kraftfahrzeugscheiben - Google Patents
Elektrischer Kontakt und Verfahren zur Herstellung des elektrischen Kontaktes zur Verbindung mit einer leitenden, sich auf einem isolierenden Substrat befindenden Anordnung, insbesondere für KraftfahrzeugscheibenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kontakt gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Metallische, elektrisch leitende Schichten auf der Außenseite von
Fahrzeugscheiben dienen beispielsweise dazu, einen resistiven Regensensor
zu bilden. Sie können jedoch auch zum elektrischen Beheizen der Scheibe
bestimmt sein oder eine Antenne für ein Radio bilden.
Diese elektrisch leitenden Schichten müssen zum Zwecke der Spannungs
versorgung bzw. zur Auswertung verschiedener elektrischer Signale mit
elektrischen Anschlüssen innerhalb des Fahrzeuges verbunden werden.
Die Außenseite der Fahrzeugscheibe ist dabei bekanntlich den Einwirkungen
von Wasser und Schmutz ausgesetzt. Durch die Scheibenwischertätigkeit
werden Wasser- und Salzablagerungen bevorzugt am Rand der
Fahrzeugscheibe abgelagert, welche meistens von einem Scheibengummi
abgedeckt ist.
Der metallische Charakter der leitenden Schichten führt im Zusammenhang mit
dem sich an diesen Stellen stauenden Wasser- und Salzablagerungen zu
Kurzschlüssen.
Gemäß DE 44 23 888 A1 ist eine kompakte Vorrichtung zur Kontaktierung
eines sich auf der Außenseite des Kraftfahrzeuges befindlichen
Feuchtesensors bekannt. Dabei ist auf einem flexiblen Träger eine Leiterbahn
angeordnet, welche mit Hilfe einer Heißkleberschicht förmschlüssig um den
Rand der Fahrzeugscheibe gebogen angeordnet ist, wobei die
Heißkleberschicht der Fahrzeugscheibe zugewandt ist.
Ein solcher kompakter Kontakt erfordert zusätzliche Montageschritte im
Herstellungsprozeß. Auch bei dieser Anordung treten infolge der Anordnung
des kompakten Kontaktes unter dem Scheibengummi Korrosions- und
Dichtigkeitsprobleme auf, die zur Beeinträchtigung bzw. zum Ausfall von
Meßergebnissen führen. Gemäß der DE 44 02 477 A1 ist eine
Leitungsanordnung für den Randbereich einer Kraftfahrzeugscheibe bekannt,
bei welchem eine Leitung ein an der Außenseite der Fahrzeugscheibe
angeordnetes Funktionsteil wie bspw. Antennen oder Sensoren mit einem
Steckkontakt im Inneren des Kraftfahrzeuges verbindet. Die Leitung ist dabei
mit Hilfe einer Klebschicht aufgeklebt oder als keramischer Auftrag
aufgebrannt.
Bei einer Anordnung mit elektrischen Leiterbahnen gemäß DE 36 40 760 A1
sind Leiterbahnen, welche mit einem Steckkontakt verbunden sind, auf einem
nicht isolierenden Träger angeordnet, wobei der Steckkontakt aus dem nicht
isolierenden Träger ausgeformt ist.
Bei einem automatischen Scheibenwischerschalter (G 87 02 42 6.8) ist ein
Sensor sowie die den Sensor mit einem elektrischen Gegenkontakt
verbindende Leiterbahn auf einem gemeinsamen Trägermaterial aus Kunststoff
angeordnet, wobei dieses Trägermaterial mittels eines Klebers auf der
Fahrzeugscheibe befestigt wird.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen feuchtebeständigen
elektrischen Kontakt anzugeben, welcher einfach herstellbar und universell
einsetzbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Aufgrund der Ausbildung des Kontaktes als leitende Schicht kann dieser im
Herstellungsprozeß des isolierenden Substrats, insbesondere einer Fahr
zeugscheibe, aufgebracht werden. Ein zusätzlicher Kontaktierschritt entfällt.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Isolierung Kurzschlüsse
im Bereich der Scheibenabdeckung verhindert werden. Die eigentliche
elektronische Anordnung kann dabei weit genug entfernt vom Substratrand
angeordnet werden. Kurzschlüsse, welche durch die Ablagerung von leitenden
Rückständen wie Salzen unter der Substratabdeckung hervorgerufen werden,
haben somit keinen Einfluss auf die elektronische Anordnung.
Vorteilhafterweise umgreift die bahnartige, leitende Schicht den Rand des
isolierenden Substrats. Dichtigkeitsprobleme zwischen Fahrzeugscheibe und
Karosserie treten aufgrund der zu vernachlässigenden Dicke der leitenden
Schicht nicht auf.
Zur elektrischen Kontaktierung der leitenden Schicht mit dem Gegenkontakt ist
die leitende Schicht löt- oder klebbar.
Auch die Isolierschicht ist so angeordnet, daß sie über der leitenden Schicht
liegend den Rand des Substrates umgreift.
Die leitende Anordnung weist eine oder mehrere leitende Schichten auf, die in
einem bestimmten Muster auf dem Trägersubstrat angeordnet ist. Dabei ist die
leitende Anordnung auf die leitende Kontaktschicht und die Isolierschicht
aufgesputtert.
Es besteht auch die Möglichkeit, die leitende Anordnung aufzukleben oder
anzulöten. Auch das Aufbringen in einer Siebdrucktechnik ist vorstellbar.
Bei einem Verfahren zur Herstellung des elektrischen Kontaktes wird zu
nächst die leitende Schicht auf ein flexibles Trägerblatt aufgebracht. An
schließend wird die Isolierschicht auf der leitenden Schicht angeordnet
und die die leitende Schicht tragende Seite des Trägerblattes mit einer
flexiblen Folienschicht überdeckt, deren Haftung an der leitenden Schicht
und der Isolierschicht größer ist als die Haftung des Trägerblattes an der
leitenden Schicht und der Isolierschicht, daß das Trägerblatt von der die
leitende Schicht und die Isolierschicht tragenden Folienschicht abgetrennt
wird und die flexible Folienschicht so auf dem isolierenden Substrat
positioniert wird, daß die leitende Schicht direkt auf dem Substrat aufliegt
und danach das Trägersubstrat mit der Folienschicht zum Ausbrennen der
Folienschicht wärmebeaufschlagt wird.
Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, isolierte Kontakte kostengünstig
herzustellen. Der Kontakt kann problemlos um den Rand des Substrates
herumgeführt werden. Diese Art der Kontaktierung ist technisch elegant aus
zuführen.
In einer Ausführung wird die Leiterbahn aus einer gesinterten, in Druck
technik mittels einer Leitpaste hergestellten Schicht realisiert, die direkt auf
das isolierende Substat aufgebracht wird, wobei die Leitpaste leitende Teil
chen und eine Glasfritte enthält, die bei geringerer Temperatur schmelzbar
ist als das Material des isolierenden Substrates.
Ausführungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im
folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 Eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen elektrischen Kontakt,
welcher mit einem Sensor kontaktiert ist.
Fig. 2 Erstes Layout der Leiterbahnen (a) und Isolierschicht (b), wie sie in
Fig. 1 eingesetzt werden.
Fig. 3 Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des elektrischen Kontak
tes.
Fig. 4 Ein zweites Layout der Leiterbahnen (a) und der Isolierschicht (b).
Fig. 5 Schematisache Darstellung der Realisierung des elektrischen Kon
taktes über dem Scheibenrand hinaus am Beispiel der Leiterbahn 1.
Fig. 1 zeigt die Kontaktierung eines Feuchtesensors 12 auf einer Wind
schutzscheibe 4 eines Kraftfahrzeuges.
In der Nähe der Scheibenkante 3 der Fahrzeugscheibe 4 sind zwei spiegel
symmetrisch annähernd L-förmige, niederohmige Leiterbahnen 1 und 2
angeordnet.
Auf den Leiterbahnen 1 und 2 ist eine einteilige Glasschicht 5 angeordnet,
die annähernd U-förmig gestaltet ist. Die Abmessungen der Glasschicht 5
sind so gewählt, daß der parallel zur Scheibenkante 3 verlaufende Teil 5c
die entsprechenden Abschnitte 1a, 2a der Leiterbahnen 1 und 2 vollständig
überdeckt. Der Teil 5c der Isolierschicht 5 ist ungefähr doppelt so breit wie
die Abschnitte 1a, 2a der Leiterbahnen.
Die Schenkel 5a bzw. 5b der Glasschicht 5 sind annähernd fünf mal so breit
wie die Schenkel 1b, 2b der Leiterbahnen 1 und 2, aber kürzer bemessen,
so daß die Schenkel 1b und 2b der Leiterbahnen 1 und 2 unter den
Schenkeln 5a und 5b der Glasschicht 5 herausschauen.
Die Glasschicht 5 weist dabei annähernd mittig in dem parallel zur Schei
benkante 3 verlaufendem Abschnitt 5c mindestens eine, vorteilhafterweise 2
Kontaktöffnung 9 auf, an welcher eine flexible Leiterplatte 7 mit einem daran
befindlichen 2poligen Stecker 8, der an eine nicht weiter dargestellte
Signalauswerteeinheit führt, angeschlossen ist. Die Kontaktöffnungen 9 der
Glasschicht 5 sind dabei so über den Kontaktinseln 1c und 2c der Leiter
bahnen 1 und 2 angeordnet, daß die Kontaktinseln vollständig freiliegen und
elektrischen Leitungen der flexible Leiterplatte 7 im Bereich der Kontakt
inseln 1c und 2c mit den Leiterbahnen 1 und 2 verklebt oder verlötet werden
können (Fig. 2).
Die Verwendung von zwei Kontaktöffnungen 9 der Glasschicht 5 anstelle
einer großflächigen Kontaktöffnung 9 hat den Vorteil einer zuverlässigen
Isolierung der Leiterbahnverbindungen gegeneinander.
Die Länge der Teile 5a, 5b sowie die Breite des Teiles 5c der Glasschicht 5
sind dabei so bemessen, daß die freiliegenden Leitbahnabschnitte 1b, 2b
weit genug vom Randbereich 6 der Fahrzeugscheibe 4 entfernt sind.
Die Leiterbahnen 1 und 2 und die Glasschicht 5 werden nach dem Prinzip
eines Abziehbildes auf die Kraftfahrzeugscheibe aufgebracht.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist im Muster der
Leiterbahnen 1 und 2 eine Silberteilchen und Glasfritte enthaltende Leitpaste
auf einem Trägerblatt 10 z. B. aus Papier aufgebracht und getrocknet.
Anschließend wird als Isolierschicht 5 eine Glasschicht in vorgesehenen Ab
maßen auf die Leiterbahnen 1 und 2 aufgebracht und ebenfalls getrocknet.
Danach wird das Leitpastenmuster und die Glasschicht ganzflächig mit einer
Kunstharzpaste überzogen, die nach dem Trocknen eine flexible Folien
schicht 11 bildet.
Bei diesen so vorbereiteten Leiterbahnen 1 und 2 wird nach Abziehen des
Trägerblattes 10 nun die flexible Folie 11 so auf der Fahrzeugscheibe 4
positioniert, daß die Leiterbahnen 1 und 2 direkt auf der Windschutzscheibe
4 aufliegen. Da die Folie 11 haftende Eigenschaften besitzt, verbleibt diese
in ihrer auf die Fahrzeugscheibe 4 aufgebrachten Lage.
Durch Wärmebeaufschlagung der Kraftfahrzeugscheibe 4 in einem Biege
ofen mit etwa 600°C erfolgt gleichzeitig ein Aufsintern der Leitpaste und der
Glasschicht auf die Kraftfahrzeugscheibe 4, ein rückstandsloses Vergasen
der flexiblen Folie 11 und eine Biegeverformung der Windschutzscheibe 2
aus ihrer ebenen in eine gewölbte Form in einem Arbeitsgang. Der so
hergestellte elektrische Kontakt ist danach unlösbar mit der Fahrzeug
scheibe 4 verbunden.
Die Leiterbahnen 1, 2 weisen dabei eine Stärke von ungefähr 10 bis 20 µm
auf. Die Glasschicht 5 ist mindestens dreimal so dick.
Auf die so in einem Schritt mit dem Biegevorgang der Fahrzeugscheibe auf
gesinterten elektrischen Kontakte, wird in einem folgenden Schritt der re
sistive Regensensor aufgebracht. Dies erfolgt in Dünnschichttechnik. Der
resistive Regensensor, welcher auch in Fig. 1 schematisch dargestellt ist,
besteht dabei bekanntermaßen aus zwei kammartig ineinandergereifenden
Sensorleiterbahnen, wobei jede Sensorleiterbahn einen Anschlußkontakt
12a und 12b aufweist.
Diese Anschlußkontakte 12a und 12b weisen genau denselben Abstand auf,
wie die Kontaktleiterbahnabschnitte 1b und 2b. Die Anschlußkontakte 12a
und 12b werden über die Leiterbahnabschnitte 1b und 2b gesputtert,
wodurch eine elektrische Verbindung zwischen Sensor und Kontakt entsteht.
Der Sensor besteht dabei vorzugsweise aus Chrom und Chromnitrid und ist
nur einige Atomlagen stark.
Die Funktionsweise eines resistiven Regensensors ist dem Fachmann
hinlänglich bekannt und muß deshalb nicht näher erläutert werden.
In einer weiteren Ausführung gemäß Fig. 4 und 5 sind die annähernd L-
förmigen Leiterbahnen 1 und 2 an ihren einander zugewandten Enden mit je
einer Verlängerung 1d, 2d versehen. Die Glasschicht 5 ist ebenso mit einer
Verlängerung 5d versehen, die die Leiterbahnverlängerungen 1d, 2d über
deckt. Die mit diesen Strukturen versehene Folienschicht wird in der
bekannten Art und Weise auf die Fahrzeugscheibe aufgelegt. Dabei ist
darauf zu achten, daß die Verlängerungen 1d, 2d und 5d über die Scheiben
kante 3 der Fahrzeugscheibe 4 hinausragen und um diese herum zur
Rückseite der Fahrzeugscheibe 4 umgelegt werden. Die Sinterung der
Leiterbahnen 1 und 2 erfolgt anschließend bei einer Temperatur, die etwa
der Verformungstemperatur der plastischen Verformung der Glasscheibe
entspricht, vorzugsweise bei 500°C bis 700°C.
Claims (16)
1. Elektrischer Kontakt zur Verbindung einer leitenden, sich auf einem
isolierenden Substrat befindenden Anordnung, insbesondere für
Kraftfahrzeugscheiben, wobei die leitende Anordnung über eine
Leiterbahn mit einem elektrischen Gegenkontakt verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß als Leiterbahn (1, 2) eine direkt auf dem
Trägersubstrat angeordnete bahnartige, leitende Schicht vorgesehen ist,
auf welcher ein elektrischer Anschlußkontakt (12a, 12b) der leitenden
Anordnung (12) angeordnet ist, wobei die leitende Schicht (1, 2) mit einer
Isolierschicht (5) versehen ist, und die leitende Schicht (1, 2) unter der
Isolierschicht (5) zur Kontaktierung der leitenden Anordnung
herausgeführt ist und der Anschlußkontakt (12a, 12b) der leitenden
Anordnung (12) auf dem herausgeführten Teil (1b, 2b) der leitenden
Schicht (1, 2) angeordnet ist.
2. Elektrischer Kontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die bahnartige, leitende Schicht (1, 2) den Rand (3) des isolierenden
Substrats (4) umgreift.
3. Elektrischer Kontakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die leitende Schicht (1, 2) zur Kontaktierung mit
dem Gegenkontakt (7, 8) lötbar oder klebbar ist.
4. Elektrischer Kontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Isolierschicht (5) den Rand (3) des isolierenden Substrats (4)
umgreift.
5. Elektrischer Kontakt nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (5) eine Glasschicht ist.
6. Elektrischer Kontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das isolierende Substrat (4) eine Glasscheibe ist.
7. Elektrischer Kontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die leitende Schicht (1, 2) eine in Siebdrucktechnik
hergestellte Schicht ist.
8. Elektrischer Kontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die leitende Schicht (1, 2) aufsinterbar ist.
9. Elektrischer Kontakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die leitende Anordnung (12) eine oder mehrere leitende
Schichten aufweist, die in einem bestimmten Muster auf dem Trägersubstrat (4)
angeordnet ist.
10. Elektrischer Kontakt nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
leitende Anordnung (12) auf die leitende Schicht (1, 2) und die Isolierschicht (5)
aufsputterbar ist.
11. Elektrischer Kontakt nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
leitende Anordnung (12) auf die leitende Schicht (1, 2) und die Isolierschicht (5)
aufklebbar ist.
12. Elektrischer Kontakt nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
leitende Anordnung (12) auf die leitende Schicht (1, 2) und die Isolierschicht (5)
auflötbar ist.
13. Elektrischer Kontakt nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
leitende Anordnung (12) auf die leitende Schicht (1, 2) und die Isolierschicht (5)
in einem Siebdruckverfahren aufgebracht ist.
14. Verfahren zur Herstellung des elektrischen Kontaktes nach einem
der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die
leitende Schicht (1, 2) und anschließend die Isolierschicht (5) auf ein
flexibles Trägerblatt (10) aufgebracht werden und die die leitende Schicht
(1, 2) und die Isolierschicht (5) tragende Seite des Trägerblatts (10) mit
einer flexiblen Folienschicht (11) überdeckt wird, deren Haftung an der
leitenden Schicht (1, 2) und der Isolierschicht (5) größer ist als die Haftung
des Trägerblatts (10) an der leitenden Schicht (12) und der Isolierschicht
(5), daß das Trägerblatt (10) von der flexiblen Folienschicht (11)
abgezogen wird und die die leitende Schicht (1, 2) und die Isolierschicht
(5) tragende Folilenschicht (11) so auf dem Trägersubstrat (4) positioniert
wird, daß die leitende Schicht (1, 2) direkt auf dem Substrat (4) aufliegt
und den Rand (3) des Trägersubstrats (4) umgreift, und danach das
Trägersubstrat (4) mit der Folienschicht (11) zum Ausbrennen der
Folienschicht wärmebeaufschlagt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
leitende Schicht mittels einer Leitpaste hergestellt wird, wobei die
Leitpaste leitende Teilchen und eine Glasfritte enthält, die bei geringerer
Temperatur schmelzbar ist als das Material das Trägersubstrat.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
leitenden Teilchen Silberteilchen sind.
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