用于印制导体的高瓦数无焊柔性连接器的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请基于2018年10月23日提交的名称为“highwattagesolderlessflexconnectorforprintedconductors”的美国申请no.16/167,832，要求该美国申请的优先权，并将该美国专利整体并入，该美国申请no.16/167,832要求2017年10月23日提交的名称为“highwattagesolderlessflexconnectorforglassheater”的美国临时申请no.62/575,758的优先权。

本发明涉及印制导体，例如用于汽车挡风罩等的加热器，具体涉及用于连接到这种印制导体的电连接器。

背景技术：

汽车制造商通常在车辆制造中使用各种薄导电材料，包括电加热器。这种电加热器可以采取后车窗除霜器、挡风罩雨刷停位加热器、后视镜加热器和传感器加热器的形式，后者例如用于自主车辆控制系统的传感器窗口。可以通过例如使用银浸渍的油墨将导电材料直接印制在玻璃上来构造这种加热器。然后在烘箱中将油墨固化在玻璃上。

印制加热器导体必须连接到汽车电气系统，这通常通过线束导体来实现。在最简单的方法中，将金属端子焊接到印制导体上。金属端子可以附接到可释放式电连接器上，该电连接器与汽车线束的柔性电线连通并且通过印制的加热器材料传导来自汽车电气系统的电流以通过电阻发热来加热玻璃表面。然而，将金属端子焊接到印制导体的工艺需要高温，这可能在支承印制导体的玻璃表面中引起微裂纹，并且随后导致玻璃故障。

因此，仍然需要在不将金属端子直接焊接到印制导体的情况下，实现与玻璃表面上的印制导体(例如印制加热器材料)的电连接。

技术实现要素：

在一个方面，提供了一种用于与形成在支承表面上的导体电连接的粘合式连接器。粘合式连接器包括衬底和附接至衬底的第一表面的金属带，其中金属带被配置成接合可释放式电连接器。粘合式连接器还包括导电带和导电卡钉，所述导电带附接至衬底的第二表面，所述导电卡钉配置成将导电带、衬底和金属带固定在一起。粘合式连接器还包括导电粘合剂，所述导电粘合剂涂覆导电带的第一部分，并且被配置成提供与形成在支承表面上的导体之间的电接触。

在另一方面，提供一种用于与形成在玻璃表面上的印制导体电连接的粘合式连接器。粘合式连接器包括柔性衬底和金属带，所述柔性衬底被配置成贴合玻璃表面，所述金属带附接至柔性衬底的第一表面，其中金属带被配置成接合可释放式电连接器。粘合式连接器还包括导电带和导电卡钉，所述导电带附接至柔性衬底的第二表面，所述导电卡钉被配置成将导电带、柔性衬底和金属带固定在一起。粘合式连接器还包括导电粘合剂，所述导电粘合剂涂覆导电带的第一部分，并且被配置成提供与形成在玻璃表面上的印制导体之间的电接触。

通过阅读下面的详细说明、权利要求和附图，本发明的其他特征和优点对于本领域技术人员将变得清楚明白，在附图中，相同的标号用于表示相同的特征。

附图说明

当考虑下面的详细描述时，将更好地理解本发明，并且上文所述内容之外的其他特征、方面和优点将变得清楚明白。这种详细描述参考以下附图。

图1是根据本公开的方面窗玻璃表面上的除霜加热器的透视图，该除霜加热器具有印制导体，该印制导体使用粘合式连接器而接合到线束布线；

图2是图1的粘合式连接器的各种层的分解示意图；

图3是在附接至印制导体之前贯穿图1和图2的粘合式连接器的中线的剖视图；

图4是图2的粘合式连接器的可替代粘合剂布局的仰视平面图；

图5是类似于图4的粘合式连接器的仰视平面图，示出了粘合式连接器，其被配置成使用导电粘合剂的分离区域将两个分离的印制导体接合起来；以及

图6是类似于图5的图，示出了各向异性导电粘合剂的使用，该各向异性导电粘合剂仅与粘合式连接器的宽表面垂直地提供电传导。

具体实施方式

现在参照图1，车辆的后车窗10或诸如此类可以具有多个平行的印制导体12，所述印制导体间隔开并且在印制总线导体14a、14b之间横向延伸。在本实施例中，总线导体14a、14b包括沿着车窗10的边缘垂直延伸的两个导体。在本公开的特定方面中，总线导体14a、14b垂直于或大致垂直于印制导体12。然而，还可以设想到，可以使用更少或更多数量的分立且分离的总线导体(统称为14)，还可以设想到，相对成对的导体可以是更合乎期望的实现方式。总线导体14通常比平行的印制导体12更宽，反映出总线导体14更大的载流作用，以及为了改善透过车窗10的可见度而期望保持平行的印制导体12较窄。印制导体12和总线导体14可以被施加到后车窗10的内表面，例如，通过按照期望的图案丝网印制银浸渍的聚合物材料，然后加热该印制层以沿着印制路径提供电连续导体来实施。

总线导体14a、14b可以通过将电线16连接到总线导体14a、14b的粘合式连接器18而与一根或多根电线16(例如汽车线束的电线)电连通。以此方式，正电压可以例如通过汽车电气系统20施加到一个总线导体14a，而接地电压可以通过与总线导体14b连通的第二粘合式连接器18施加。汽车电气系统20可以包括例如电池和交流发电机。电池和交流发电机可以通过开关22电连接，以在总线导体14a、14b上提供额定12伏的电力，并且通过印制导体12提供高达20安培到30安培的电流。电流可以在印制导体12之间并行分流，以提供高达和超过100瓦的加热功率。

仍然参考图1，每个粘合式连接器18可以施加在总线导体14的印制导电材料上，以将总线导体14的印制导电材料夹在车窗10的玻璃表面28和粘合式连接器18之间。粘合式连接器18在其暴露的上(外)表面上在一端支承可释放式电连接器24，该电连接器24与电线16之一电连通。在一些实施例中，可释放式电连接器24可以可释放地耦接到金属带26。

参照图1和图2，金属带26可以包括第一部分26a和第二部分26b，第一部分26a附接到粘合式连接器18并被配置成沿着粘合式连接器18的上表面而与其共面，第二部分26b倾斜以从上表面向上延伸为例如凸出的矩形凸片。金属带26的第二部分26b被配置成接合可释放式电连接器24，并在电线16和金属带26之间形成电连通。作为示例，图1中的可释放式电连接器24被示为快速拆卸式端子。然而，可以理解，各种端子类型或连接器可以用于可释放式电连接器24。因此，金属带26，更具体地金属带26的第二部分26b，可以被适配成接合这些端子类型或连接器。

金属带26的近端42可以在散热器30的顶部上固定到粘合式连接器18。本实施例将软铝用于散热器30；然而，设想到可以使用任何数量的材料。散热器30是可选部件，其被设置为耗散由流过介于金属带26和粘合式连接器18的下表面上的导电材料(例如，在玻璃表面28上形成加热器的总线导体14)之间的接头的电流产生的热。尽管散热器30被示出为圆盘，但是可以理解，散热器30可以具有非圆形几何形状，包括矩形、正方形和椭圆形几何形状。

现在参考图2和图3，粘合式连接器18可以包括衬底32，该衬底32可以由柔性聚合物(例如柔性聚酯膜)形成。导电带34可以附接至衬底32的下表面。在本实施例中，导电带34可以使用层压箔或丝网印制导电油墨来构造，例如，类似于总线导体14。导电带34通常沿着衬底32长维度的中线36放置，并且延伸达衬底32的整个长度。在一些实施例中，导电带34的宽度可以至少与总线导电带14的宽度一样宽，并且优选地比总线导电带14的宽度宽10％至20％或更多的余量，以容许在制造或构造过程期间稍有未对准。

导电卡钉38具有平头40和向上延伸的插脚42，可以被定位成以便平头40与导电带34的下表面抵接并且电连通。在此配置中，插脚42向上延伸穿过导电带34、衬底32和散热器30，以容纳在形成于金属带26中的孔44内。在本实施例中，两个孔44设置成与两个插脚42连通。然而，还可以设想到，可以使用更少或更多数量的插脚42和孔44。插脚42被配置成接合金属带26以将散热器30、衬底32和导电带34紧固在一起，并且在金属带26和导电卡钉38之间形成气密性或低电阻电连接。以此方式，可以在金属带26与导电带34之间形成电连通。插脚42的部分(所述部分延伸穿过金属带26中的孔44)可以被锤击、焊接、铜焊或点焊到金属带26上以将两者物理地附接在一起，或者可以简单地依赖于过盈配合或压配合。在一些方面，若干因素可以决定将插脚42附接至金属带26的方法，包括：金属带26与导电卡钉38之间所需的电连接、穿过其中的功率耗散或电流、以及粘合式连接器18的、总线导体14a和14b的以及玻璃表面28的材料或几何特性。

粘合式连接器18的近端42(其对应于大致位于金属带26下方的区域)可以涂覆有电绝缘粘合剂44，例如电绝缘压敏粘合剂。电绝缘粘合剂44覆盖穿透导电带34的导电卡钉38和导电带34下表面的部分。粘合式连接器18的远端46可以相反地涂覆有导电粘合剂48，例如导电压敏粘合剂。导电粘合剂48覆盖导电带34下表面的另一部分。当粘合式连接器18被放置成与总线导体14和玻璃表面28接触时，与总线导体14建立电接触，并且因此分别经由导电粘合剂48、导电带34和导电卡钉38而在总线导体14和金属带26之间形成导电路径。使用电绝缘粘合剂48的能力允许优化金属带26下方的粘合，并且对施加在通向可释放式连接器26的电线16上的张力提供机械应变消除。

如图3所示，在安装之前，具有导电粘合剂48和电绝缘粘合剂44的下表面可以覆盖有剥离衬垫50，例如硅化剥离衬垫。然后剥离衬垫50可以被剥离，并且粘合式连接器18被施加到总线导体14以提供与其之间的电连通。

由电绝缘粘合剂48和导电粘合剂48两者覆盖的面积可以基本上类似于衬底32的总面积，如图2所示。然而，每种粘合剂的单独覆盖范围可以不同。例如，导电粘合剂48可以在衬底32的第一区域上延伸，而电绝缘粘合剂48可以在衬底的第二区域上延伸，其中第二区域比第一区域大(例如10％或更多)或小(例如10％或更多)，或者基本上与第一区域相同。

例如，在图4所示的一个实施例中，导电粘合剂48可以覆盖粘合式连接器18的远端50处的区域，该区域对应于金属带26的部分。根据金属带26和导电粘合剂48之间所需的接触电阻以及其他因素，特定的覆盖范围可以变化。此外，为了改善粘附性，电绝缘粘合剂44可以按照图案涂覆以在导电粘合剂48的两侧上沿着中线36延伸达粘合式连接器18的整个长度，如图所示。

参照图5，在不同的实施例中，单个粘合式连接器18’可以提供与彼此紧邻布置的两个不同导体(例如两个印制导体12或总线导体14)的电连接。例如，在一些应用中，导体可以接收不同的电压或电压极性。因此，粘合式连接器18’包括两个导电带34a、34b，以及位于粘合式连接器18’的远端46处的相应的金属带26a、26b。尽管未示出，每个导电带34a、34b使用导电卡钉来连接到相应的金属带26a、26b，如上所述。每个导电带34a、34b部分地覆盖有导电粘合剂48的贴片以提供电接触。导电带34a、34b的其他部分覆盖有电绝缘粘合剂44以提供对玻璃表面28的粘附。在一些配置中，使电绝缘粘合剂48覆盖的面积最大化以增强粘合性。此外，在由导电粘合剂48覆盖的贴片之间形成绝缘区域52，以防止导体之间的短路，如图所示。

现在参考图6，示出了图5的实施例的替代版本，其提供了简化的制造过程，以及导电带34a、34b和导体之间简化的对准方法。在该实施例中，图5中的两个导电粘合剂48贴片由各向异性的导电粘合剂54代替，各向异性的导电粘合剂54主要在与由粘合式连接器18’的衬底32限定的平面垂直的方向上导电。以此方式，可以采用单次施加覆盖两个导电带34a、34b的导电粘合剂54，而不存在它们之间短路的风险。

可以理解，粘合式连接器18的柔性性质和所述的变形示例允许实现与弯曲表面(例如图1中的车窗10的玻璃表面28)的良好粘合和紧密接触。具体地，粘合式连接器18为应变消除提供了足够的面积，允许实现在总线导体14的区域之外与玻璃表面28的牢固粘合。这种应变消除使总线导体14会被粘合式连接器18上的力分层的风险最小化，如果由总线导体14来提供粘合式连接器18和玻璃表面28之间的唯一粘合区域，则会发生这种分层的情况。

此外，还应当理解，通过提供可以在低温(例如低于焊接温度、材料熔化温度、材料相变温度等)下施加到总线导体14的粘合式连接器18，而不需要焊接，避免了微裂纹和对玻璃表面28的其他潜在损坏。

尽管本文描述的粘合式连接器18可以有利地用于在玻璃表面28上的电线16和总线导体14之间形成电连接，如上所述，但是可以理解，各种其他应用也是可能的。具体地，粘合式连接器18可以用于实现与形成在支承表面上的各种导体之间的牢固电连接。例如，可以使用印制以及其他沉积技术，例如蒸发、溅射、外延、电子束及诸如此类，在支承表面上形成导体。此外，支承表面可以包括各种绝缘或非导电材料，包括硅、二氧化硅、氧化铝、蓝宝石和本领域已知的其他材料。如上所述，当与支承表面上的导体形成电连接时，本文描述的粘合式连接器18可能是特别有利的，其中导体和/或支承表面，例如由于几何尺寸、材料特性和其他因素，是热敏的。

图1至图6中所示的粘合式连接器18、18’被描述为被配置成提供与玻璃表面28上的一个或多个总线导体14的电连接。然而，可以理解，粘合式连接器18、18’的形状和尺寸可以根据具体应用而变化。例如，在一些应用中，粘合式连接器18可以提供与非线性的(例如弯曲的)导体的电连接。因此，粘合式连接器18可以适应于符合导体的几何形状。此外，粘合式连接器18’可以适应于提供与两个以上导体的电接触。

某些术语在本文中仅用于参考的目的，因此不旨在限制。例如，术语诸如“上”、“下”、“上方”和“下方”是指所参考的附图中的方向。术语诸如“前”、“后”、“背”、“底”和“侧”描述在一致但任意的参考框架内部件的部分的定向，通过参考描述所讨论的部件的文本和相关附图，使其变得清楚。这类术语可以包括上面具体提到的词语、其派生词和类似含义的词语。类似地，除非上下文清楚地指出，涉及结构的术语“第一”、“第二”和其他这样的数字术语并不暗示顺序或次序。

在下文的权利要求中阐述了本发明的各种特征。应当理解，本发明在其应用方面不限于本文阐述的部件的构造和布置的细节。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。对前述内容的变化和修改落在本发明的范围内。还应当理解，本文中公开和限定的发明涵盖文本和/或附图中提到或由之显而易见的各个特征中的两个或更多个特征的所有可替代的组合。所有这些不同的组合构成本发明的各种可替代的方面。

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