CN102473995B - 具有导电结构的板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有导电结构的板，包括具有至少两个彼此电流分离的导电结构（2a，2b）的板（1），至少在导电结构（2a，2b）之一上包括电流分离层（5）以及在电流分离层（5）上包括电导体（4），其中电流分离层（5）将电导体（4）与导电结构（2a，2b）的至少之一电流分离。本发明还涉及一种用于该板的制造方法及新型应用。

Description

具有导电结构的板

技术领域

本发明涉及一种尤其是具有天线功能和加热功能的新型板、其制造方法及其应用。

背景技术

从DE 39 10 031 A1中公知了由复合玻璃制成的板（Scheibe），该板配备有无线电广播天线和片状加热装置。为了最优地充分利用面积，在复合玻璃的第一表面上存在加热导体。在复合玻璃的第一和/或另一表面上存在天线导体的部分。通过利用多个表面，总是有比较大的面积对天线功能和加热功能可用。为了改善天线增益，天线导体和加热导体电容地耦合。

在此，导电结构为了电容耦合而必须分别直接相对于各个加热元件位于玻璃表面上。由此尤其是产生在天线和加热元件在玻璃表面上的布置方面的限制。电容耦合通过玻璃板的几毫米的厚度而与高信号损耗相联系。

发明内容

本发明所基于的任务是，提供一种经改善的板，其具有天线导体和加热导体的有效和简单的电容耦合，并且同时具有天线导体和加热导体的布置方面的高自由度。

此外，本发明所基于的任务是提供一种用于制造新型板的方法。

本发明的该任务利用独立权利要求1、20和29的特征来解决。本发明的有利的扩展方案通过从属权利要求的特征来给出。

根据本发明，示出了具有导电结构的板的构造，该构造包括具有至少两个彼此电流分离的导电结构的板、至少在导电结构之一上包括电流分离层和在电流分离层上包括电导体，其中电流分离层将电导体同所述导电结构至少之一分离。

特性“电流分离（galvanisch getrennt）”是指，两个导电结构不具有导电连接，并且针对直流电压去耦。

板尤其是包含由透明或着色的钠钙玻璃制成的板。板可以以热或化学方式硬化，或者被实施成复合玻璃，尤其是以便满足根据ECE-R 43：2004针对安全玻璃化材料的批准及其在车辆的安装的统一规定。所述板也可以包含塑料，例如聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯或者聚甲基丙烯酸甲酯。为了调节能量传递，板可以完全或部分地具有表面涂层，所述涂层具有吸收、反射和/或低发射辐射的特性。如果板被实施成复合玻璃板，则优选地将两个钠钙玻璃与包含聚乙烯醇缩丁醛的塑料层持久地连接。

板可以具有机动车的挡风玻璃、侧窗玻璃、顶部玻璃或者后窗玻璃的在汽车制造业中常见的大小、优选100cm²直至4m²。板的常见厚度处于1mm至6mm的范围中。

导电结构具有不同的形状。具有加热功能和/或天线功能的板在同时的宏观透明度的情况下优选地具有线形结构。

作为加热导体的具有加热功能的导电结构优选地由多个平行的线构成，所述线通过汇流排至少在板的相对的边缘处并联。当在汇流排之间施加电压时，在板面上产生焦耳热。板的提高的温度防止或去除板表面上的湿气和结冰。导电结构优选近似线形地在整个板面上延伸。具有加热功能的导电结构可以具有不同的形状、布置和中间连接，并且例如被构造为圆形、螺旋形或曲流形。导电结构尤其是在车辆玻璃化的位于内部的表面上伸展。

具有天线功能的导电结构作为天线导体优选地被构造为线形的。天线导体的长度由要获得的天线特点来确定。天线导体可以被实施为具有开放或闭合末端的线，或者具有不同的形状、布置和中间连接，并且例如被构造为圆形、螺旋形或曲流形。

天线特点由所接收的或要发送的频率来确定。所接收的和/或所发送的电磁辐射优选地为频率范围30kHz至10GHz中的LF、MF、HF、VHF、UHF和/或SHF信号、特别优选地为无线电信号、尤其是UKW（30MHz至300MHz，对应于1m至10m的波长）、短波（3kHz至30MHz，对应于10m至100m的波长）、或者中波（300kHz至3000kHz，对应于100m至1000m的波长）、以及过养路费检测、移动无线电、数字无线电的信号、电视信号或者导航信号。具有天线功能的导电结构的长度优选为要传输的频率的波长的多倍或分数、尤其是波长的一半或四分之一。为了更好地充分利用板表面，可以将导电结构构造为弯曲的、曲流形或螺旋形的。

根据本发明的导电结构的典型线宽为0.1mm至5mm，汇流排或接触区域的典型宽度为3mm至30mm。导电结构在电容耦合区域中的典型间隔为1mm至20mm。导电结构本身来说可以为不透明的，但是该板在宏观观察上表现为透明的。

导电结构可以是金属导线、优选铜导线、钨导线、金导线、银导线或铝导线。该导线可以配备有电绝缘涂层。但是导电结构还可以被实施成印刷导电层。导电能力优选地通过包含在层中的金属微粒、特别优选地通过银微粒来实现。金属微粒可以位于诸如膏或墨水之类的有机和/或无机基质中，优选地作为具有玻璃料的烧制的丝网印刷膏。

为了改善天线特点以及尤其是为了提高天线导体的长度，将加热导体完全或部分地通过至少一个电容耦合元件与天线导体相连接。加热导体由此针对交流电压信号而成为天线导体的一部分。但是对于用于使板加热的直流电压而言，加热导体与天线导体电流分离。在耦合元件的区域中，天线导体和加热导体在空间上优选紧密地毗邻、优选平行并且特别优选地具有0.5mm至10mm的间隔。天线导体和加热导体也可以在电容耦合的区域中以任意形状、比如梳状或曲流形地相互交错。

根据本发明，电容耦合通过电导体来实现，所述电导体在空间上覆盖导电结构，但是不建立电流接触。电流分离通过导电结构与耦合元件中的电导体之间的电流分离层来实现。

在本发明的另一优选扩展方案中，优选地出于装饰目的在板上在板与导电结构之间框形地施加附加的中间层。该中间层优选地包含玻璃料和黑色颜料作为黑色印刷。

在本发明的一个优选扩展方案中，由至少一个耦合元件来实现电容耦合。

在本发明的一个优选扩展方案中，由空间上分开地布置在板上的至少两个耦合元件来实现电容耦合。

根据本发明的板的电容耦合元件覆盖导电结构的部分区域，并且在导电结构的至少两个部分区域上扩展。耦合元件可以部分地扩展超出导电结构，并且与板直接粘接。这允许牢固的机械连接并且减小对导电结构的粘合要求。

但是在本发明的一个扩展方案中，耦合元件也可以平齐地与导电结构的外部轮廓相匹配。在此有利的是减小的面积和材料需求以及改善的光学。

耦合元件优选地作为膜系统和/或印刷的层系统涂敷到导电结构上。膜尤其可以是自粘贴的。膜系统和印刷的层系统可以具有任意的轮廓、但是尤其是条形的和/或平齐地与导电结构的轮廓相匹配。

耦合元件的阻抗基本上由耦合元件的电导体与导电结构之间的电容来确定。这里，电容是电流分离层的介电常数、电导体和导电结构的覆盖的面积、以及电导体与导电结构之间的间隔的函数。尽可能高的电容以及由此尽可能小的阻抗在尽可能小的间隔、大的覆盖面积、以及高的介电常数的情况下得到。电容可以被选择为使得通过耦合元件不传输干扰频率或者对于应用不需要的频率，并且获得高通或低通。

在根据本发明的板的一个优选实施方式中，电流分离层包含聚丙烯酸酯、氰基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、硅烷和硅氧烷交联的聚合物、环氧树脂、聚氨酯、聚氯丁烯、聚酰胺、醋酸盐、硅树脂粘合剂、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylenterephthalat）、聚萘二甲酸乙二醇酯（Polyethylennaphthalat）、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯（Polyethylen Terephtalat）及其共聚物和/或其混合物。

电流分离层可以由多个层构造。多个层的优点是在优化分离层的机械和电特性的情况下提高的自由度。

在根据本发明的具有印刷的耦合元件的优选实施方式中，电流分离层包含具有高电击穿强度的黑色印刷。该分离层包含有机和无机组分、尤其是玻璃料和彩色颜料。在印刷的耦合元件的电导体中，优选包含导电膏、导电粘合剂、以及特别优选地包含导电底漆。印刷的电导体的比电阻小于1 kOhm*cm、优选小于100 Ohm*cm并且特别优选小于10 Ohm*cm。

电流分离层的层厚优选为1μm至200μm并且特别优选5μm至80μm。电流分离层的介电常数优选地处于1.5至10并且特别优选2至6的范围中。用于在电流分离层中避免短路的击穿强度优选大于1kV/mm并且特别优选大于10kV/mm。

耦合元件的电导体优选地包含导电碳、共轭聚合物、导电底漆、钨、铜、银、金、铝和/或其混合物。

在本发明的另一优选实施方式中，耦合元件在电导体上具有附加的保护层，其包含聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、乙烯醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛及其共聚物和/或其混合物。电导体由保护层保护免受环境。根据本发明的具有天线功能的板的化学和机械稳定性以及尤其是耦合元件通过保护层来提高。

此外，本发明的任务通过一种用于制造根据本发明的具有导电结构的板的方法来解决，其中在第一步骤，给板涂覆至少两个彼此电流分离的导电结构。在第二步骤，至少在导电结构之一上施加电流分离层。在第三步骤，在电流分离层上施加电导体。

在根据本发明的方法的另一优选实施方式中，电流分离层和电导体在至少一个电容耦合元件中并且特别优选在至少两个电容耦合元件中被印刷或作为膜复合体粘接在至少一个导电结构上。

在根据本发明的方法的一个优选实施方式中，在施加导电结构以前，优选以丝网印刷法将附加的中间层施加到板上。

在该方法的一个优选实施方式中，电流分离层和电导体作为耦合元件以膜复合体印刷到导电结构上。膜复合体特别优选地为自粘贴的。在此，自粘贴是指，耦合元件通过电流分离层的粘接作用持久地与导电结构和/或衬底玻璃相连接。

在该方法的另一优选实施方式中，以丝网印刷法将电流分离层印刷到导电结构上。电导体接着优选以丝网印刷法被施加到电流分离层上。

附图说明

根据实施例进一步阐述本发明，其中参考附图。

其中：

图1示出了通过根据本发明的板在电容耦合区域中的横截面；

图2以电容耦合区域中的横截面示出了可替代的扩展方案；

图3以电容耦合区域中的横截面示出了另一可替代的扩展方案；

图4以电容耦合区域中的横截面示出了另一可替代的扩展方案；

图5以电容耦合区域中的横截面示出了另一可替代的扩展方案；

图6以电容耦合区域中的横截面示出了另一可替代的扩展方案；

图7示出了根据本发明的板的俯视图；

图8示出了根据本发明的板的可替代的扩展方案的俯视图；

图9示出了根据本发明的板的可替代的扩展方案的俯视图；

图10以流程图示出了根据本发明的方法步骤的实施例；以及

图11以流程图示出了根据本发明的方法步骤的可替代的实施例。

具体实施方式

图1示出了板（1）上的两个导电结构（2a，2b）的电容耦合区域中的根据本发明的横截面。电流分离层（5）将电导体（4）同导电结构（2a，2b）分离。电导体（4）由100μm厚的导电底漆层组成，而且以30mm的宽度和100mm的长度施加到电流分离层（5）上，使得其在整个宽度上覆盖导电结构（2a）和（2b）的汇流排。作为电流分离层（5）使用100μm厚的具有玻璃料和黑色颜料的搪瓷印刷（Emaildruck），该搪瓷印刷将电导体（2a）和（2b）与电导体（4）持久地连接，而不建立直接的电接触。电流分离层（5）具有至少为10kV/mm的击穿强度。电导体（4）与导电结构（2a，2b）之间的间隔（D）为大致70μm。电流分离层（5）的介电常数为大致6。在该扩展方案中，可以在导电结构（2a，2b）之间实现经进一步改善的电容耦合。在相同可用的面积上，电结构（2a）、（2b）作为天线的接收性能可以在同时优化的加热特性的情况下得到改善。

图2示出了两个导电结构（2a，2b）的电容耦合元件（3）的区域中的另一根据本发明的横截面，其中图1的扩展方案为了装饰目的而被扩展了附加的中间层（7）。中间层（7）在边缘区域中框形地被施加在板（1）上，并且包含100μm的具有玻璃料和黑色颜料的搪瓷印刷。

图3示出了两个导电结构（2a，2b）的电容耦合元件（3）的区域中的根据本发明的可替代的横截面。耦合元件（3）包含大致45μm厚的铜条作为电导体（4）。铜条的宽度为25mm。电导体（4）与电导体（2a，2b）在宽度上平齐地终止（abschließen）。作为电导体（4）与导电结构（2a，2b）之间的电流分离层（5）施加具有介电常数为3的基于硅树脂（auf Silikonbasis）的大致60μm厚的粘接层。导电结构（2a）和（2b）与电导体（4）之间的间隔（D）为大致60μm。击穿强度为至少10kV/mm。作为用于电导体（4）免受环境影响以及尤其是湿气的保护层（6），在电导体（4）上附加地施加大致100μm厚的聚萘二甲酸乙二醇酯层。电流分离层（5）和保护层（6）的宽度为40mm。保护层（6）与电流分离层（5）一起完全包围电导体（4）。

在图4中示出了板（1）上的两个导电结构（2a，2b）的电容耦合元件（3）中的另一根据本发明的构造。为了降低对粘接层的成分的要求，电流分离层（5）由两层构造。与导电结构（2a，2b）邻接的下部分离层（5－1）包含具有层厚为30μm和介电常数为3的硅树脂粘合剂。与电导体（4）邻接的上部电流分离层（5－2）包含具有介电常数为4和层厚为30μm的聚丙烯酸酯粘合剂。通过两层构造（5－1，5－2），耦合元件（3）与导电结构（2a，2b）之间的电容可以在不变的间隔（D）和可比的粘接作用的情况下相对于图3的实施例得到提高。

在图5中示出了板（1）上的两个导电结构（2a，2b）的电容耦合区域中的可替代的构造。在导电结构（2b）上不施加电流分离层（5）。电导体（4）与导电结构（2b）以电流方式连接。电导体（4）与另一导电结构（2a）电流分离，使得总体而言导电结构（2a，2b）也继续彼此电流分离。在该扩展方案中，可以获得导电结构（2a，2b）之间的经改善的电容耦合。在相同的面积上，电结构（2a，2b）作为天线的接收性能可以在同时优化的加热特性的情况下相对于现有技术得到显著改善。

图6以横截面示出了本发明的另一扩展方案。耦合元件（3）的长度和宽度在耦合元件（3）的区域中恰好匹配于导电结构（2a，2b）的外部轮廓。在该实施例中，耦合元件（3）具有25mm的宽度并且可以与导电结构（2a，2b）的外部轮廓平齐地终止。利用该扩展方案，可以实现电容耦合的减小的材料需求和空间需求。

在图7中以俯视图示出了根据本发明的实施例。在板（1）的内表面上施加有具有加热功能和天线功能的第一导电结构（2a）和具有曲流形式的天线功能的第二导电结构（2b）、以及电容耦合元件（3）。导电结构（2a，2b）由具有大致30μm层厚的含银的丝网印刷构成。丝网印刷的线宽为0.5mm。第一导电结构（2a）包含具有0.5mm线宽的平行加热导体，所述加热导体在10mm宽的汇流排中电并联。在结构（2a）的边缘区域中，建立到天线导体的导电结构（2b）的电容耦合。在天线导体（2b）的末端处，通过天线端子（A）来转发信号以用于进一步处理。天线导体（2b）的宽度为0.5mm并且在耦合元件（3）的区域中为10mm。耦合元件（3）具有100mm的长度和30mm的宽度，并且在100mm的长度上覆盖导电结构（2a，2b）。导电结构（2a，2b）的汇流排在耦合元件（3）的区域中平行地被印刷在板（1）的边缘处。导电结构（2a）和（2b）在耦合元件（3）的区域中的间隔为5mm。在宽度方面，耦合元件在两侧分别超出导电结构（2a，2b）2.5mm。

图8示出了施加到单片安全玻璃（Einscheiben-Sicherheitsglas）（1）上的导电结构（2a，2b）和耦合元件的可替代的根据本发明的扩展方案。第一导电结构（2a）包含具有线宽0.5mm和末端处的10mm宽的接触区域的曲流形加热导体。第二导电结构（2b）包含具有线宽0.5mm的两个线形导体，所述导体通过两个耦合元件（3）与导电结构（a）电容耦合成天线导体。在加热导体（2a）的末端处，通过天线端子（A）将信号转发到接收设备中以用于进一步处理。导电结构（2a，2b）的线宽在耦合元件的区域中为0.5mm。导电结构（2a，2b）的间隔为5mm。

图9示出了施加到单片安全玻璃（1）上的导电结构（2a，2b）和耦合元件的另一根据本发明的扩展方案。第一导电结构（2a）包含具有线宽0.5mm的平行加热导体，所述加热导体在10mm宽的汇流排中电并联。第二导电结构（2b）也包含并联的加热导体。通过导电结构（2a，2b）的延长的汇流排，所述结构在一侧与耦合元件（3）电容耦合。在加热导体（2b）的末端处，通过天线端子（A）转发信号以用于进一步处理。导电结构（2a，2b）的线宽在耦合元件（3）的区域中为0.5mm。导电结构（2a，2b）的间隔为5mm。

图10和11详细地示出了根据本发明的用于制造具有导电结构（2a，2b）和耦合元件（3）的板（10）的方法步骤。

在图1至9中所述的本发明实施例中，实现了导电结构（2a）和（2b）之间的相对于现有技术改善的电容耦合。通过电容耦合元件（3）在加热电压（直流电压）方面将导电结构（2a）和（2b）电流分离，并且在天线信号（高频交流电压）方面将所述导电结构电容耦合。在板的表面上，在同时优化的加热特性的情况下相对于现有技术明显改善了天线的接收性能。

附图标记

（1） 板

（2a）、（2b） 导电结构

（3）电容耦合元件

（4） 电导体

（5）、（5－1）、（5－2） 电流分离层

（6） 保护层

（7） 中间层

（A） 接收设备的连接点

（D） 电导体与导电结构之间的间隔。

Claims (15)

1.具有导电结构的板，

-包括具有至少第一和第二彼此电流分离的导电结构（2a，2b）的板（1）；

-至少在第一和第二导电结构（2a，2b）之一上包括电流分离层（5）；以及

-在电流分离层（5）上包括电导体（4）；

其中电流分离层（5）将电导体（4）与第一和第二导电结构（2a，2b）至少之一电流分离，其中电流分离层（5）布置在电导体（4）与第一和第二导电结构（2a，2b）中的至少一个之间，

其中第一导电结构（2a）具有加热和天线功能并且第二导电结构（2b）具有天线功能，并且其中在第一导电结构（2a）或第二导电结构（2b）的末端处设置天线端子（A），其中通过至少一个包含电导体（4）和电流分离层（5）的电容耦合元件（3）在加热电压方面将第一和第二导电结构（2a，2b）电流分离，并且在天线信号方面将所述第一和第二导电结构（2a，2b）电容耦合，其中电导体（4）与第一和第二导电结构（2a，2b）在宽度上平齐地终止。

2.根据权利要求1所述的板，其中电导体（4）通过电流分离层（5）与第一和第二导电结构（2a，2b）电流分离。

3.根据权利要求1或2所述的板，其中电导体（4）和电流分离层（5）是第一和第二导电结构（2a，2b）之间的电容耦合元件（3）。

4.根据权利要求1或2所述的板，其中在第一和第二导电结构（2a，2b）中的至少一个上施加所述至少一个电容耦合元件（3）。

5.根据权利要求1或2所述的板，其中电流分离层（5）具有2至6的介电常数。

6.根据权利要求1或2所述的板，其中电流分离层（5）包含至少两个层（5－1，5－2）。

7.根据权利要求1或2所述的板，其中电导体（4）具有10μm至200μm的层厚。

8.根据权利要求1或2所述的板，其中第一和第二导电结构（2a，2b）在电容耦合元件的区域中被构造成梳或者作为曲流相互交错。

9.根据权利要求1或2所述的板，其中第一和第二导电结构（2a，2b）具有10μm至100μm的层厚。

10.用于制造具有导电层的板的方法，其中

a. 给板（1）涂覆至少第一和第二彼此电流分离的导电结构（2a，2b）；

b. 至少在第一和第二导电结构（2a，2b）之一上施加至少一个电流分离层（5）；以及

c. 在电流分离层（5）上施加至少一个电导体（4），其中电流分离层（5）布置在电导体（4）与第一和第二导电结构（2a，2b）中的至少一个之间，

其中第一导电结构（2a）具有加热和天线功能并且第二导电结构（2b）具有天线功能，并且其中在第一导电结构（2a）或第二导电结构（2b）的末端处设置天线端子（A），

其中通过至少一个包含电导体（4）和电流分离层（5）的电容耦合元件（3）在加热电压方面将第一和第二导电结构（2a，2b）电流分离，并且在天线信号方面将所述第一和第二导电结构（2a，2b）电容耦合，其中电导体（4）与第一和第二导电结构（2a，2b）在宽度上平齐地终止。

11.根据权利要求10所述的方法，其中附加地在板（1）上施加中间层（7）。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中电流分离层（5）和电导体（4）在电容耦合元件（3）中被施加到第一和第二导电结构（2a，2b）中的至少一个上。

13.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述至少一个电容耦合元件（3）以膜复合体的方式被粘接到第一和第二导电结构（2a，2b）中的至少一个上。

14.根据权利要求10或11所述的方法，其中电流分离层（5）和/或电导体（4）以丝网印刷、凸版印刷、凹版印刷、柔版印刷或者通过刮板来施加。

15.根据权利要求1至9之一所述的具有天线功能的板作为具有天线和加热功能的机动车车窗玻璃的应用。