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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 Kraftfahrzeugscheiben

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DE19608661C2 DE19608661A DE19608661A DE19608661C2 DE 19608661 C2 DE19608661 C2 DE 19608661C2 DE 19608661 A DE19608661 A DE 19608661A DE 19608661 A DE19608661 A DE 19608661A DE 19608661 C2 DE19608661 C2 DE 19608661C2
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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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