能导电的薄膜的制作方法

文档序号:18746031发布日期:2019-09-21 02:21阅读:234来源:国知局
能导电的薄膜的制作方法

本发明涉及一种能导电的薄膜,其具有不能导电的载体层和能导电的金属层,该金属层具有通过材料去除(Materailabtrag)产生的结构并且在第一侧上与载体层至少区段式地(abschnittsweise)连接。

此外,本发明涉及一种具有一个或多个能导电的薄膜的电加热装置、一种电池单元电压集电器(Zellspannungsabnehmer)和一种电池单元接通单元,所述电池单元接通单元具有一个或多个能导电的薄膜并且用于电池、尤其用于车辆电池。

此外,本发明涉及一种用于能导电的薄膜的制造方法,该制造方法具有如下步骤:提供薄膜,该薄膜具有至少一个不能导电的载体层和能导电的金属层;借助材料去除地、尤其切削的制造方法来产生金属层的结构。



背景技术:

现代车辆的越来越电气化导致对于能导电的结构的越来越多的需求,所述能导电的结构可以节省空间地和/或在视觉上不显眼地集成到不同的车辆部件中。

例如对面式的和弹性的加热装置存在高的需求,该加热装置例如可以集成到车辆座椅、方向盘或机动车内的另外的接触面中。

除了这样的舒适化的应用领域外,对于电动车辆和混合动力车辆的驱动系(Antriebsstrang)也需要面式的和能导电的结构,例如用以可以实现节省空间地接通车辆电池的基本电池单元或测量所述基本电池单元的单独的电压。

能导电的薄膜一方面仅仅要求小的结构空间而另一方面具有足够的可变形性,从而所述能导电的薄膜考虑应用在舒适领域和车辆的电驱动装置的领域中。

然而,已知的能导电的薄膜和其他的能导电的对象——例如扁平带状电缆(Flachbandkabel)——不足够程度地适用于多种应用。已知的能导电的薄膜尤其具有太小的机械负载能力和/或可变形性。扁平带状电缆缺少能导电的结构模式,从而扁平带状电缆不可以用在多个应用领域中。此外,制造通常是昂贵的且高成本的。

此外,在现有技术中通常使用产生损害健康的或甚至有毒的物质的制造方法。能导电的结构的蚀刻尤其通常带来这些缺点。



技术实现要素:

因此,本发明基于的任务在于提供一种能导电的结构,该能导电的结构可以普遍地使用并且尽管如此至少部分地克服所提及的缺点。

该任务通过开头所提及的类型的能导电的薄膜来实现,其中,金属层的结构具有一个或多个印制导线(Leiterbahn),所述一个或多个印制导线具有至少一个弯曲的区段。

本发明利用如下认识:多层的薄膜可以通过材料去除、例如通过切削去除(spanabtragend)的制造方法来任意地构造,从而可以制造用于不同的应用领域的能导电的薄膜。通过如下方式可以产生复杂的能导电的结构模式:一个或多个印制导线具有至少一个弯曲的区段。因此,能导电的薄膜可以比例如面电缆明显更普遍地得到应用。在本发明的意义内,“印制导线的弯曲的区段”可以理解为在金属层内具有方向变化的印制导线区段。这样的方向变化例如可以在如下情况下存在:印制导线包括将两个直线的印制导线区段彼此连接的角区段。尤其当能导电的薄膜用在用于电池的电池单元接通单元内时,这是有利的。此外,通过切削去除地产生金属层的结构使得损害健康的物质不必用于结构化的蚀刻。

在能导电的薄膜的一种优选的扩展方案中,金属层的结构具有一个或多个印制导线,其中,至少一个印制导线包括印制导线宽度彼此不同的多个印制导线区段。至少一个印制导线的各个印制导线区段尤其具有在5毫米与1毫米之间的范围中的印制导线宽度。优选的印制导线宽度例如是4.2毫米、3.8毫米、3.2毫米和2.3毫米。

在根据本发明的能导电的薄膜的另一实施方式中,至少一个印制导线的多个印制导线区段彼此错位地延伸和/或彼此平行地延伸。在具有不同印制导线宽度的多个导线区段的错位的和平行的延伸的情况下,在印制导线区段之间分别产生一个印制导线的过渡区段。该过渡区段可以具有所述印制导线区段中将过渡区段彼此连接的印制导线区段的印制导线宽度。替代地,过渡区段也可以具有另一印制导线宽度。

此外,如下的能导电的薄膜是优选的:其中至少一个印制导线的彼此相继的印制导线区段的印制导线宽度沿着印制导线走向而增大或减小。通过这种方式可以实现在其长度上具有小于1欧姆的总电阻的印制导线。由此可以实现具有小的总电阻的非常薄的印制导线。此外,印制导线设计可以通过一个或多个印制导线的不同印制导线宽度匹配于不能导电的载体层的可供使用的自由面积。整个印制导线的总宽度可以增大和/或减小。

根据本发明的能导电的薄膜的一种特别优选的实施方式具有不能导电的覆盖层,该覆盖层具有通过材料去除产生的结构,其中,金属层在第二侧上与覆盖层至少区段式地连接。载体层优选地弹性可变形地构造并且因此允许实现可变形的薄膜,该可变形的薄膜具有复杂的能导电的结构。优选地,覆盖层用作机械过载保护,该机械过载保护阻止由于弹性可变形性而损坏或破坏金属层的能导电的结构。

在根据本发明的能导电的薄膜的另一实施方式中,载体层具有0.024毫米至0.2毫米的范围中的层厚度,金属层具有0.009毫米至0.030毫米的范围中的层厚度,和/或覆盖层具有0.024毫米至0.2毫米的范围中的层厚度。

此外,根据本发明的能导电的薄膜通过如下方式进行有利地扩展:覆盖层的通过材料去除产生的结构与金属层的通过材料去除产生的结构区段式地或完全地相一致。在覆盖层的结构与金属层的结构相一致的一个或多个区域中,金属层和覆盖层具有相同的轮廓。尤其当能导电的薄膜用于电加热装置时,这是有利的。此外,覆盖层的通过材料去除产生的结构可以与金属层的通过材料去除产生的结构区段式地或完全地不同。

在根据本发明的能导电的薄膜的另一实施方式中,构成载体层的材料比构成覆盖层的材料具有更小的弹性模量。在能导电的薄膜的拉应力的情况下通过如下方式使大部分力被覆盖层吸收并且避免能导电的薄膜的过度的伸展或拉伸:构成载体层的材料比构成覆盖层的材料具有更小的弹性模量。通过避免能导电的薄膜的过度的伸展或拉伸来显著地降低在拉应力的情况下能导电的薄膜的损坏风险和故障风险。

此外,根据本发明的如下的能导电的薄膜是优选的:其中构成载体层的材料的弹性模量与构成覆盖层的材料的弹性模量之间的差是至少20兆帕。20兆帕的差在多个应用领域中已经足以一方面可以确保能导电的薄膜的足够的弹性可变形性而另一方面实现适合地保护免于能导电的薄膜的过度的拉应力。

在根据本发明的能导电的薄膜的一种有利的实施方式中,载体层由热塑性的弹性体、尤其热塑性的聚氨酯(Polyurethan)构成。热塑性的弹性体可以被焊接且因此允许产生耐抗的且——假如对于特定的应用目的是必要的——水密封的连接部。替代地,载体层也可以由热塑性的共聚多酰胺(Copolyamid)、热塑性的聚酯弹性体(Polyesterelastomer)、热塑性的共聚酯(Copolyester)、热塑性的烯烃基弹性体(Elastomer auf Olefinbasis)、苯乙烯-嵌段共聚物(Styrol-Blockcopolymer)、热塑性的硫化橡胶(Vulkanisat)或热塑性的烯烃基交联的弹性体(vernetzten thermoplastischen Elastomer aufOlefinbasis)构成。

在根据本发明的能导电的薄膜的一种扩展方案中,构成载体层的材料具有10至100兆帕的范围中的弹性模量。在10至100兆帕的范围中的弹性模量允许足够的弹性变形,用以将能导电的薄膜例如用作用于在车辆内部空间中弯曲或曲折的接触面的电加热装置。此外,能导电的薄膜然而也可以用作用于具有弯曲或曲折的基本形状的驱动系的电部件的电加热装置。

此外,根据本发明的如下能导电的薄膜是有利的:其中载体层和/或覆盖层由热塑性的塑料、尤其聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylennaphthalat)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylenterephthalat)构成。聚萘二甲酸乙二醇酯具有高的抗热变形性,从而能导电的薄膜也可以用在高温的情况下和/或用作电加热装置的组成部分。聚对苯二甲酸乙二醇酯具有高的抗压强度和良好的磨损性能。因此,在使用聚对苯二甲酸乙二醇酯的情况下降低损坏风险并且提供具有相对较长的使用寿命的能导电的薄膜。

此外,根据本发明的如下能导电的薄膜是优选的:其中构成载体层和/或覆盖层的材料具有120至1200兆帕的范围中的弹性模量。在120至1200兆帕的范围中的弹性模量确保足够的刚性,用以提供能抵抗机械拉力负荷的能导电的薄膜。如果构成覆盖层的材料具有120至1200兆帕的范围中的弹性模量,那么还可以在制造期间实现覆盖层的非常精确的材料去除,从而在覆盖层中可以以小的公差来制造复杂的结构模式。

在根据本发明的能导电的薄膜的一种有利的实施方式中,能导电的金属层由铜、铜合金、铝、CCA(英语copper cladded aluminium:涂覆铜的铝)和/或铝合金构成。铜和铝具有高的导电能力并且出于这个原因特别适用于用作能导电的薄膜的金属层。此外,铜和铝允许精确的材料去除的、尤其切削的加工,由此在金属层中可以以小的公差来制造复杂的结构模式和/或细长的印制导线。在一种特别优选的实施方式中,能导电的薄膜由涂覆铜的铝构成。涂覆铜的铝比纯铜更成本有利,因为铝比铜更成本有利。此外,在相同的导电能力的情况下由涂覆铜的铝构成的导体尽管需要的更大的横截面也比全铜导体更轻。

在一种实施方式中,根据本发明的能导电的薄膜具有不能导电的支撑层,该支撑层与金属层连接或与载体层的与金属层相对置的一侧连接。如果能导电的薄膜不具有覆盖层,那么因此能导电的薄膜可以构造成三层。如果能导电的薄膜具有覆盖层,那么因此能导电的薄膜可以构造成四层。支撑层在制造过程期间与能导电的薄膜暂时地连接,用以在材料去除期间、尤其在切削剥离的加工期间确保能导电的薄膜的足够的刚性。优选地,在载体层或金属层与支撑层之间的连接部构造成机械地或化学地可松脱在载体层或金属层与支撑层之间的附着作用(Haftwirkung)尤其小于能导电的薄膜的其余的层之间的附着作用。

在根据本发明的能导电的薄膜的另一实施方式中,支撑层具有0.024毫米至0.2毫米的范围中的层厚度。

根据本发明的如下能导电的薄膜也是优选的:其中支撑层由热塑性的弹性体、尤其热塑性的聚氨酯构成。热塑性的弹性体可以被焊接并且因此允许产生耐抗的连接部。替代地,支撑层也可以由热塑性的共聚多酰胺、热塑性的聚酯弹性体、热塑性的共聚酯、热塑性的烯烃基弹性体、苯乙烯-嵌段共聚物、热塑性的硫化橡胶或热塑性的烯烃基交联的弹性体构成。

在能导电的薄膜的一种有利的扩展方案中,支撑层附着在载体层或金属层上允许支撑层从载体层或金属层无损坏地分离。在支撑层与载体层或金属层之间的附着作用例如可以通过机械作用来克服。替代地或附加地,化学工艺可以引起或至少促进支撑层从载体层或金属层分离。

此外,本发明所基于的任务通过开头所提及的类型的电加热装置来实现,其中,一个或多个能导电的薄膜根据先前描述的实施方式中的一种来构造。关于根据本发明的电加热装置的优点和变型参照根据本发明的能导电的薄膜的优点和变型。

在电加热装置的一种特别优选的实施方式中,能导电的薄膜的金属层的至少一个印制导线构造为加热导体和/或区段式地回曲状地延伸。通过加热导体的回曲状的结构可以实现高的加热效率。能导电的薄膜通过如下方式允许实现这样的回曲状结构:金属层可以具有复杂的模式结构。替代地,能导电的薄膜的金属层的多个印制导线分别构造为加热导体和/或区段式地回曲状地延伸和/或区段式地倒圆地延伸。一个或多个回曲状延伸的加热导体可以具有多个直线延伸的加热导体区段,其中,直线延伸的加热导体区段中的多个或全部可以基本上彼此平行地取向。替代地或附加地,一个或多个回曲状延伸的加热导体可以分别区段式地或完全地弯曲地、尤其不规则地弯曲地构造,其中,弯曲的加热导体区段的比例优选地超过直线延伸的加热导体区段的比例。优选地,弯曲的加热导体区段的比例超过75%、特别优选地超过90%。

此外,本发明所基于的任务通过开头所提及的类型的电池单元接通单元和电池单元电压集电器来实现,其中,一个或多个能导电的薄膜根据先前描述的实施方式中的一种来构造。关于根据本发明的电池单元接通单元的优点和变型参照根据本发明的能导电的薄膜的优点和变型。

在根据本发明的电池单元接通单元的一种优选的实施方式中,至少一个能导电的薄膜具有接通区段,所述接通区段设置用于与基本电池单元的接通极能导电地连接。因此,能导电的薄膜优选地是电池单元电压集电器系统的组成部分。如果能导电的薄膜用作电池单元电压集电器系统的或电池单元接通单元的组成部分,那么特别优选的是能导电的薄膜在朝向基本电池单元的侧上具有保护薄膜,其中,不强制性地需要这样的保护薄膜的存在。

此外,能导电的薄膜可以用于面薄膜天线中。

此外,本发明所基于的任务通过开头所提及的类型的制造方法来实现,其中,在产生金属层的结构时产生具有至少一个弯曲的区段的一个或多个印制导线。关于根据本发明的制造方法的优点和变型参照根据本发明的能导电的薄膜的优点和变型。优选地,借助该制造方法来制造根据先前描述的实施方式中的一种所述的能导电的薄膜。

在根据本发明的制造方法的一种实施方式中,所提供的薄膜具有不能导电的覆盖层,并且该制造方法包括借助材料去除的、尤其切削的制造方法来产生覆盖层的结构。此外,借助材料去除的、尤其切削的制造方法来产生覆盖层的结构可以包括在覆盖层中借助压花辊来产生材料增高部和/或借助铣轮来去除材料增高部。

此外,根据本发明的如下制造方法是优选的:其中同时实现产生金属层的结构和产生覆盖层的结构,和/或覆盖层的产生的结构与金属层的产生的结构区段式地或完全地相一致。优选地,压花辊在金属层和覆盖层中产生足够突出的材料增高部,使得在金属层和覆盖层中由压花辊产生的材料增高部同时被铣轮去除。通过使用其压花区段具有不同高度的压花辊也可以通过根据本发明的制造方法产生如下的能导电的薄膜:该能导电的薄膜的不同的层具有彼此不同的结构模式。

附图说明

以下参照附图进一步阐述和描述本发明的优选的实施方式。附图示出:

图1示出根据本发明的能导电的薄膜的制造的示意图;

图2示出根据本发明的能导电的薄膜的制造的示意图;

图3示出根据本发明的能导电的薄膜的制造的示意图;

图4示出根据本发明的能导电的薄膜的制造的示意图;

图5示出根据本发明的电加热装置的一个实施例的示意图;

图6示出根据本发明的电池单元接通单元的一个实施例的示意图;

图7示出根据本发明的制造方法的一个实施例的方框图;

图8示出根据本发明的能导电的薄膜的金属层的多个印制导线的宽度变化过程;

图9示出根据本发明的电加热装置的一个实施例的示意图。

具体实施方式

图1在左侧示出能导电的薄膜10,其具有不能导电的载体层12和能导电的金属层14。

载体层12由具有120至1200兆帕的范围中的弹性模量的材料构成。载体层12例如可以由聚萘二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯构成。

金属层14由铜和铝(例如涂覆铜的铝)构成并且在第一侧上与载体层12连接。

图1的右侧示出在已经发生金属层14的材料去除后的在图1的左侧示出的薄膜10。金属层14的产生的结构具有印制导线20,该印制导线具有弯曲的区段(被遮挡)。

图2在左侧示出能导电的薄膜10,其具有不能导电的载体层12、能导电的金属层14和不能导电的覆盖层16。

载体层12由具有120至1200兆帕的范围中的弹性模量的材料构成。载体层12例如可以由聚萘二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯构成。

金属层14由铜和铝(例如涂覆铜的铝)构成并且在第一侧上与载体层12连接而在第二侧上与覆盖层16连接。

覆盖层16由具有120至1200兆帕的范围中的弹性模量的材料构成。覆盖层16例如可以由聚萘二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯构成。

图2的右侧示出在已经发生金属层14和覆盖层16的材料去除后的在图2的左侧示出的薄膜10。在此,金属层14的产生的结构与覆盖层16的产生的结构不同。

图3在左侧示出能导电的薄膜10,其具有不能导电的载体层12、能导电的金属层14、不能导电的覆盖层16和不能导电的支撑层18。

载体层12由具有10至100兆帕的范围中的弹性模量的材料构成。载体层12例如可以由热塑性的弹性体(例如热塑性的聚氨酯)构成。

金属层14由铜和铝(例如涂覆铜的铝)构成并且在第一侧上与载体层12连接而在第二侧上与覆盖层16连接。

覆盖层16由具有120至1200兆帕的范围中的弹性模量的材料构成。覆盖层16例如可以由聚萘二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯构成。因此,构成载体层12的材料比构成覆盖层16的材料具有更小的弹性模量。此外,在构成载体层12的材料的弹性模量与构成覆盖层16的材料的弹性模量之间的差大于20兆帕。

支撑层18由具有120至1200兆帕的范围中的弹性模量的材料构成。支撑层18例如可以由聚萘二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯构成,其中,支撑层18的材料厚度大于其余的层12、14、16的相应的材料厚度。此外,支撑层18与载体层12的与金属层14相对置的一侧连接,其中,支撑层18附着在载体层12上允许支撑层18从载体层12无损坏地分离。

图3的右侧示出在一方面已经发生金属层14和覆盖层16的材料去除且另一方面已经发生支撑层18从载体层12分离后的在图3的左侧示出的薄膜10。在此,金属层14的产生的结构与覆盖层16的产生的结构不同。然而也可以设想的是:如此实现材料去除,使得覆盖层16的产生的结构与金属层14的产生的结构区段式地或完全地相一致。

图4在左侧示出能导电的薄膜10,其具有不能导电的载体层12、能导电的金属层14和不能导电的支撑层18。

载体层12由具有120至1200兆帕的范围中的弹性模量的材料构成。载体层12例如可以由聚萘二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯构成。

金属层14由铜和铝(例如涂覆铜的铝)构成并且在第一侧上与载体层12连接。

支撑层18由具有120至1200兆帕的范围中的弹性模量的材料构成。支撑层18例如可以由聚萘二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯构成,其中,支撑层18的材料厚度大于其余的层12、14的相应的材料厚度。此外,支撑层18与金属层14连接,其中,支撑层18附着在金属层14上允许支撑层18从金属层14无损坏地分离。

图4的右侧示出在一方面已经发生金属层14和载体层12的材料去除且另一方面已经发生支撑层18从金属层14分离后的在图4的左侧示出的薄膜10。金属层14的产生的结构与载体层12的产生的结构彼此相一致。

图5示出具有能导电的薄膜10的电加热装置100。能导电的薄膜10具有不能导电的载体层12和能导电的金属层14。

金属层14包括通过材料去除产生的结构并且在第一侧上与载体层12连接。金属层14的结构具有构造为加热导体的印制导线20,该印制导线在区段24a-24e中回曲状地延伸并且因此包括多个弯曲的区段22。在加热导体的端部上设有各一个接通区段26a、26b,其中,电加热装置100的加热导体可以通过接通区段26a、26b供以电能。

图6示出用于电池、即用于车辆电池的电池单元接通单元200。电池单元接通单元200具有能导电的薄膜10,该能导电的薄膜包括不能导电的载体层12和能导电的金属层14。

金属层14具有通过材料去除产生的结构,其中,金属层14的结构包括多个印制导线20,所述多个印制导线具有多个弯曲的区段22。

此外,能导电的薄膜10包括接通区段26a-26d,所述接通区段与基本电池单元202a-202d的接通极204a-204d能导电地连接。

图7示出一种用于能导电的薄膜10的制造方法。该制造方法通过如下步骤开始:

300)提供薄膜10,该薄膜具有不能导电的载体层12、能导电的金属层14和不能导电的覆盖层16。

在已经提供薄膜10后,可以执行如下步骤:

302)借助切削的制造方法来产生金属层14的结构;

308)借助切削的制造方法来产生覆盖层16的结构。

在产生金属层14的结构的情况下产生多个印制导线20,其中,借助切削的制造方法来产生金属层14的结构包括如下两个步骤:

304)借助压花辊在金属层14中产生材料增高部;

306)借助铣轮在金属层14中去除材料增高部。

借助切削的制造方法来产生覆盖层16的结构类似地包括如下两个步骤:

310)借助压花辊在覆盖层16中产生材料增高部;

312)借助铣轮在覆盖层16中去除材料增高部。

金属层14的结构的产生和覆盖层16的结构的产生同时实现,即通过如下方式:压花辊在金属层14和覆盖层16中产生足够突出的材料增高部,使得在金属层14和覆盖层16中由压花辊产生的材料增高部可以同时被铣轮去除。由此,覆盖层16的产生的结构与金属层14的产生的结构相一致。替代地,然而通过使用其压花区段具有不同高度的压花辊也能够产生如下的能导电的薄膜10:该能导电的薄膜的不同的层具有彼此不同的结构模式。

图8示出金属层14的多个印制导线20的结构。所有的印制导线20分别具有印制导线宽度B1-B5彼此不同的多个印制导线区段28a-28e。印制导线20的印制导线区段28a-28e彼此错位地和彼此平行地延伸。彼此相继的印制导线区段28a-28e的印制导线宽度B1-B5沿着印制导线走向而增大。印制导线区段28a具有4.2毫米的印制导线宽度B1。印制导线区段28b具有3.8毫米的印制导线宽度B2。印制导线区段28c具有3.2毫米的印制导线宽度B3。印制导线区段28d具有2.3毫米的印制导线宽度B4。印制导线区段28e具有同样2.3毫米的印制导线宽度B5。在印制导线区段28a-28e之间布置有弯曲的过渡区段30a-30d。各个印制导线20的端部在一侧上在侧面彼此错位地定位。

图9示出具有能导电的薄膜10的电加热装置100。能导电的薄膜10具有不能导电的载体层12和能导电的金属层14。

金属层14包括通过材料去除产生的结构并且在第一侧上与载体层12连接。金属层14的结构具有构造为加热导体的两个印制导线20,所述两个印制导线通常回曲状地延伸并且因此包括多个弯曲的加热导体区段22。两个回曲状延伸的加热导体分别区段式地不规则地弯曲地构造,其中,弯曲的加热导体区段的比例超过90%。在加热导体的相应的端部上布置有接通区段26a、26b,其中,加热装置100的加热导体可以通过接通区段26a、26b供以电能。

优选地,本发明涉及如下的加热元件:该加热元件具有弹性和/或塑性可变形的载体、布置在载体上的印制导线并且具有覆盖层,该覆盖层的基本面积与印制导线的基本面积是全等的而该覆盖层的抗拉能力是印制导线的至少两倍。

优选地,此外本发明涉及如下的连接导体:该连接导体具有至少一个经切削去除的非导电的非导体区域和至少一个印制导线,所述至少一个印制导线在导体平面内具有至少区段式地弯曲的走向。

附图标记列表:

10 能导电的薄膜

12 载体层

14 金属层

16 覆盖层

18 支撑层

20 印制导线

22 弯曲的区段

24a-24e 回曲状的区段

26a-26d 接通区段

28a-28e 印制导线区段

30a-30d 过渡区段

100 电加热装置

200 电池单元接通单元

202a-202d 基本电池单元

204a-204d 接通极

300-312 方法步骤

B1-B5 印制导线宽度

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