Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Anschluss eines Flächenkörpers an eine

Spannungsversorgung, mit einem Flachbandkabel, einer Steuereinheit und einem

Anschlusselement, wobei die Spannungsversorgung zumindest zur Versorgung der

Steuereinheit mit einer elektrischen Spannung vorgesehen ist und der Flächenkörper eine elektrisch leitfähige Struktur, eine Schaltfläche zur Generierung eines Steuersignals aufweist und die Steuereinheit zum Empfang des Steuersignals vorgesehen ist.

Flächenkörper, wie z.B. Fahrzeugscheiben sind mit zumindest einer elektrisch leitfähigen Struktur ausgestattet, um zusätzliche Funktionalität der Fahrzeugscheibe anzubieten.

Zusätzliche Funktionalität der Fahrzeugscheibe kann eine elektrische Scheibenheizung oder eine in der Fahrzeugscheibe integrierte Regensensorik sein. In Wohnräumen sind

Flächenkörper als Heizkörper an Wänden oder als beheizbare Spiegel bekannt.

Zur Steuerung der Funktionalität weist der Flächenkörper eine Schaltfläche auf, über die ein Benutzer die Funktionalität steuern kann. Diese Schaltflächen können als kapazitive

Schaltflächen (Touch Control) in Form von Linien- oder Flächenelektroden ausgebildet sein. Durch eine Berührung der Schaltfläche wird ein Steuersignal generiert, das über eine elektrische Verbindung an eine Steuereinheit übertragen wird. Die Steuereinheit führt dann eine vom Steuersignal abhängige Funktion aus.

EP 2669083 A1 beschreibt einen Flächenkörper mit einer Anschlussbaugruppe, die eine elektrisch leitfähige Struktur des Flächenkörpers mit einem elektrischen Außenanschluss elektrisch verbindet. Die Anschlussbaugruppe umfasst ein Flachband kabel mit einem

Flachbandleiter, der aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und von einer

Ummantelung aus einem elektrisch isolierenden Material umgeben ist. Der Flachband leiter ist an einem Ende an die elektrisch leitfähige Struktur des Flächenkörpers und an seinem anderen Ende mit einem Rundleiter elektrisch verbunden.

Dieser Anschluss des Flachbandleiters an den Rundleiter bildet eine Anschlusszone, die in einen von einem Anschlussgehäuse umgebenen Dichtmassenverbund eingebettet wird. Der Rundleiter mündet in einem Anschlusselement, beispielsweise einem elektrischen Stecker.

Aus physikalischen Gründen erzeugen Flachbandleiter und Rundleiter unerwünschte parasitäre Verluste. Diese Verluste entstehen durch eine kapazitive Kopplung mit der Umgebung und werden auch als sogenannte Parasitär Kapazität bezeichnet. Die Parasitär Kapazität kann ein unerwünschtes Schaltsignal der Schaltfläche erzeugen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Anordnung zum Anschluss eines Flächenkörpers an eine Spannungsversorgung bereitzustellen, die eine Verringerung der parasitären Verluste aufweist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung zum Anschluss eines Flächenkörpers an eine Spannungsversorgung sowie einen Flächenkörper mit einer Anordnung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der Anordnung geht aus weiteren

Ansprüchen hervor. Die vorliegende Erfindung umfasst eine Anordnung zum Anschluss eines Flächenkörpers an eine Spannungsversorgung, mit einem Flachbandkabel, einer Steuereinheit und einem Anschlusselement. Die Spannungsversorgung ist zumindest zur Versorgung der Steuereinheit mit einer elektrischen Spannung vorgesehen. Der Flächenkörper weist eine elektrisch leitfähige Struktur und eine Schaltfläche zur Generierung eines Steuersignals auf. Die Steuereinheit ist zum Empfang des Steuersignals vorgesehen, und ist zwischen dem Flächenkörper und dem Anschlusselement in einem Isolationsmaterial eingebettet.

Derartige Anordnungen weisen eine verkürzte Verkabelung zwischen kapazitiv sensitiven Flächenkörper und Spannungsversorgung auf, so dass die Schaltfläche gut vor parasitären Kapazitäten der Verkabelung geschützt ist.

Der Flächenkörper kann Materialien wie Glas oder Kunststoff enthalten und als

Einscheibenglas oder als Verbundscheibe mit zwei durch eine thermoplastische Klebefolie fest miteinander verbundenen Einzelscheiben ausgebildet sein. Beispielhaft kann der

Flächenkörper eine Verbundscheibe mit einer elektrischen Heizeinrichtung oder einem

Antennenleiter sein.

Die elektrisch leitfähige Struktur des Flächenkörpers ist über das Flachbandkabel und das Anschlusselement mit einer Spannungsversorgung elektrisch verbindbar. Unter einem „Flachbandkabel" wird erfindungsgemäß ein ein- oder mehradriges Kabel verstanden. Das Flachbandkabel weist mehrere Flachbandleiter auf, die durch eine Ummantelung aus

Isolationsmaterial (z.B. Polyamid oder Kapton) entlang des Flachbandkabels parallel auf Abstand zueinander gehalten werden. Ein Flachbandleiter kann beispielhaft ein band- bzw. streifenförmiger Leiter aus Metallfolie mit einer sehr geringen Schichtdicke im ein- oder zweistelligen Mikrometerbereich sein.

Über die Schaltfläche des Flächenkörpers kann eine Funktionalität des Flächenkörpers per Berührung der Schaltfläche gesteuert werden. Solche Schaltflächen können als Linien- oder eine Flächenelektrode oder durch zwei gekoppelte Elektroden als kapazitive Schaltflächen ausgebildet sein und nach der sogenannten Touch Control-Technologie arbeiten.

Beispielsweise wird die elektrische Heizeinrichtung des Flächenkörpers über diese Schaltfläche gesteuert.

Nähert sich ein Objekt, vorzugsweise ein menschlicher Finger, der Schaltfläche, so ändert sich aufgrund der elektrischen Ladungen des Objekts die Kapazität der Elektroden. Die

Kapazitätsänderung bewirkt einen Ladungstransport, so dass ein elektrischer Strom fließt und dadurch ein Steuersignal der Steuereinheit generiert werden kann. Das Steuersignal kann ein Schaltsignal zum Ein- oder Ausschalten der Heizeinrichtung sein.

Die Steuereinheit ist zum Empfang des Steuersignals vorgesehen. Bei der Steuereinheit handelt es sich vorzugsweise um einen Mikrochip (IC), der auf einer Elektronikplatine (PCB) angeordnet sein kann. Solche Elektronikplatinen können weitere elektronische Bauteile aufweisen. Die Steuereinheit umfasst bevorzugt eine Sensorelektronik, insbesondere eine kapazitive Sensorelektronik zur Steuerung der Funktionalität des Flächenkörpers.

Eine Sensitivität der Sensorelektronik wird derart eingestellt, dass die Sensorelektronik bei einer Berührung des Schaltbereichs mit einem menschlichen oder mehreren Fingern ein Steuersignal ausgibt. Unter einer Berührung des Schaltbereichs kann auch jede andere Art von Wechselwirkung mit dem Schaltbereich verstanden werden, die eine Änderung der Kapazität erzeugt. Vorzugsweise wird das Steuersignal nur bei der Berührung einer Substratseite des Flächenkörpers ausgelöst. Die Steuereinheit ist zwischen dem Flächenkörper und dem Anschlusselement in einem Isolationsmaterial eingebettet. Derartige Anordnungen weisen eine räumliche Nähe von Steuereinheit und Flächenkörper und somit eine verkürzte, feste Länge des Flachband kabels auf. Dadurch können vorteilhaft die parasitären Kapazitäten von der Schaltfläche entkoppelt und Verluste reduziert werden. Die Einstellung der Sensitivität der Schaltfläche wird somit vereinfacht.

Vorteilhafterweise kann eine nachträgliche Anpassung der Sensitivität der Schaltfläche aufgrund von Leitungslängenschwankungen bei geringen Verlusten entfallen. Es ist bevorzugt, dass die Anordnung ein Gehäuse mit einer Leitungsverbindung zwischen einem elektrischen Leiter und einem im Flachband kabel verlaufenden Flachbandleiter aufweist, wobei die Steuereinheit im Gehäuse angeordnet ist. Eine weitere Verbesserung der Anordnung zeigt sich darin, dass die Steuereinheit eine stabile Verbindung mit dem Flächenkörper bildet.

Derartige Gehäuse bestehen aus Kunststoff, beispielsweise Polyimid, und umfassen im Innern ein Polymermaterial aufweisendes Isolationsmaterial. Das Isolationsmaterial weist

Eigenschaften auf, die die Steuereinheit luft- und wasserdicht gegenüber der äußeren Umgebung abschirmen.

Vorzugsweise umfasst das Gehäuse ein Einstellungsmittel zur Anpassung einer Sensitivität der Steuereinheit. Derartige Einstellungsmittel sind zu einer Änderung einer internen

Vergleichskapazität der Steuereinheit vorgesehen. Ein Grund für eine Änderung der

Vergleichskapazität kann eine veränderte Ausgestaltung der Elektroden in der Schaltfläche sein.

Beispielsweise handelt es sich bei dem Einstellungsmittel um ein Verbindungselement, z.B. eine Schraube, deren Schraubenkopf gut zugänglich von außerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann. Alternativ zur Schraube kann das Einstellungsmittel als ein zusätzlicher parallel verlaufender Flachbandleiter oder Anschluss (Terminal) auf dem Gehäuse sein.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Anschlusselement zur Vernetzung des Flächenkörpers in einem Fahrzeug oder Gerät vorgesehen sein. Das

Anschlusselement kann somit eine serielle Schnittschnelle eines Bussystems, beispielsweise eines CAN-Bussystems, des Fahrzeugs sein.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Steuereinheit zumindest teilweise im Flachband kabel angeordnet. Insbesondere wird die Steuereinheit im Isolationsmaterial des Flachbandkabels eingebettet. Dabei ist die

Steuereinheit zumindest mit einem Flachbandleiter direkt elektrisch kontaktiert.

Das Isolationsmaterial des Flachband kabels kann aus Kunststoff, z.B. Polyimid, bestehen. Durch eine derartige Anordnung konnte die Anzahl von speziellen (OEM spezifischen)

Anschlusselementen, die spezifisch zu einer Einbauumgebung des Flächenkörpers passen müssen, auf ein Anschlusselement reduziert werden. Vorteilhafterweise weist die Steuereinheit ein Einstellungsmittel zur Anpassung einer

Sensitivität der Steuereinheit auf. Das Einstellungsmittel kann ein Kondensator sein, dessen Kapazität zur geometrischen Ausgestaltung des Flachbandleiters und der elektrisch leitfähigen Struktur angepasst werden kann.

Außerdem betrifft die Erfindung einen Flächenkörper mit einer Anordnung zum Anschluss an eine Spannungsversorgung eines Fahrzeugs mit einem Flachbandkabel, einer Steuereinheit und einem Anschlusselement, wobei die Spannungsversorgung zumindest zur Versorgung der Steuereinheit mit einer elektrischen Spannung vorgesehen ist und der Flächenkörper eine elektrisch leitfähige Struktur und eine Schaltfläche zur Generierung eines Steuersignals aufweist und die Steuereinheit zum Empfang des Steuersignals vorgesehen ist. Die

Steuereinheit ist zwischen dem Flächenkörper und dem Anschlusselement in einem

Isolationsmaterial eingebettet. Ein derartiger Flächenkörper beansprucht einen sehr geringen Platzverbrauch in der Lagerung, beim Transport des Flächenkörpers und im eigebauten Zustand eines Fahrzeugs oder Geräts.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung, bei welchem die Steuereinheit zwischen dem Flächenkörper und dem Anschlusselement in einem

Isolationsmaterial eingebettet wird und somit staub- und wasserdicht ausgeführt sein kann.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein elektrischer Leiter mit einem im Flachband kabel verlaufenden Flachbandleiter elektrisch leitend verbunden. Die Verbindung zwischen dem Leiter und dem Flachbandleiter sowie die Steuereinheit werden in einem Gehäuse angeordnet und fixiert. Das Gehäuse wird mit dem Isolationsmaterial vergossen. Alternativ kann vor dem Vergießen mit Isolationsmaterial ein Schutzlack auf die Steuereinheit aufgebracht werden.

Vorteilhafterweise wird das Gehäuse aus zwei Halbschalen gebildet. Eine erste mit dem Isolationsmaterial gefüllte Halbschale ist zur Aufnahme des mit dem Flachbandleiter verbundenen Leiters und der Steuereinheit vorgesehen. In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine zweite Halbschale auf die erste Halbschale aufgesetzt, so dass ein kastenförmiges Gehäuse durch die erste und zweite Halbschale gebildet wird. Denkbar ist auch, dass die Verbindung zwischen Leiter und Flachbandleiter sowie die

Steuereinheit in einem ersten Verfahrensschritt von dem Isolationsmaterial umhüllt werden und in einem zweiten Verfahrensschritt durch ein kapselndes, einstückig geformtes Gehäuse im Innern des Gehäuses aufgenommen werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Steuereinheit im Isolationsmaterial des Flachbandkabels zumindest teilweise eingebettet. Es ist bevorzugt, dass die Steuereinheit mittels Laminierung in das Isolationsmaterial des Flachbandkabels eingebettet wird.

Zusätzlich kann die Steuereinheit durch eine weitere Schicht umhüllt werden. Diese Schicht ist vorzugsweise eine flexible, aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehende Folie, die vorteilhaft die Steuereinheit vor Beschädigung schützt. Weiterhin kann die Folie die

Steuereinheit zumindest teilweise umhüllen und vorteilhaft die Elektromagnetische

Verträglichkeit (EMV) der Anordnung beeinflussen.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Anordnung zum

Anschluss eines Flächenkörpers

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Anordnung zum Anschluss eines Flächenkörpers

Fig. 3 ein Querschnitt eines Flachband kabel mit eingebetteter Steuereinheit

Fig. 4 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung einer

erfindungsmäßigen Anordnung, bei welchem eine Steuereinheit in ein

Isolationsmaterial eines Flachbandkabels eingebettet wird.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Anordnung 1 zum Anschluss eines

Flächenkörpers an eine Spannungsversorgung. Bei dem Flächenkörper handelt es sich um eine Verbundscheibe 2, die aus zwei Einzelscheiben gebildet wird. Die Einzelscheiben werden durch eine thermoplastische Klebefolie fest miteinander verbunden. Die Einzelscheiben bestehen vorzugsweise aus Glas, alternativ können die Einzelscheiben aus nicht-gläsernem Material, beispielsweise aus Kunststoff, gefertigt werden. Die Verbundscheibe 2 weist eine elektrische Heizeinrichtung oder eine andere Funktionalität der Verbundscheibe 2 auf, die über eine elektrisch leitfähige Struktur mit einer entsprechenden Spannungsversorgung zum Betreiben der Verbundscheibe 2 gespeist wird. Die elektrisch leitfähige Struktur ist in Form von mehreren Sammelleitern in der Verbundscheibe 2 integriert. Weiterhin weist die Verbundscheibe 2 eine in der Verbundscheibe integrierte Schaltfläche auf, welche aus derselben leitfähigen Struktur wie der der Heizfunktion gebildet sein kann über die beispielsweise die Heizeinrichtung gesteuert werden kann. Die Schalfläche und die Heizeinrichtung sind sowohl voneinander elektrisch als auch optisch auf der Verbundscheibe getrennt. Die Schaltfläche kann mit einer für Fahrzeuge üblichen Spannungsversorgung von z.B. 12V oder 48V (Bordnetz) betrieben werden, wobei die

Heizeinrichtung mit einer entsprechenden Heizspannung versorgt werden sollte. Solche Schaltflächen können als Linien- oder eine Flächenelektrode oder durch zwei gekoppelte Elektroden als kapazitive Schaltflächen ausgebildet sein und nach der sogenannten Touch Control-Technologie arbeiten. Die Schaltfläche befindet sich vorzugsweise am äußeren Rand der Verbundscheibe 2, unweit zu einem der Sammelleiter und liegt bei einer

Heizanwendung vorzugsweise längst der Stromrichtung, um die Homogenität einer Heizschicht nicht zu beeinflussen.

Nähert sich ein Objekt, vorzugsweise ein menschlicher Finger oder ein Element mit ähnlichen Permittivitätseigenschaften, der Schaltfläche, so ändert sich aufgrund der elektrischen

Ladungen des Objekts die Kapazität der Elektroden. Die Kapazitätsänderung bewirkt einen Ladungstransport. Ein elektrischer Strom fließt und generiert ein Steuersignal. Das Steuersignal ist ein Schaltsignal, dass beispielsweise das Ein- oder Ausschalten der Heizeinrichtung, steuern kann.

Das Steuersignal wird über eine elektrische Leitungsverbindung 3 an eine Steuereinheit 7 weitergeleitet. Hierzu ist die Schaltfläche mit einem Flachbandleiter 5 eines zweiadrigen Flachbandkabels 4 elektrisch leitend verbunden. Unter einem Flachbandleiter 5, auch

Folienleiter oder Flachleiter genannt, wird ein elektrischer Leiter verstanden, dessen Breite deutlich größer ist als seine Dicke. Der Flachbandleiter 5 ist mit einem Isoliermaterial 8, beispielsweise einer Polyimidschicht, elektrisch isoliert und als Flachbandkabel 4 über den Rand der Verbundscheibe 2 nach außen geführt.

Das Flachbandkabel 4 mündet in einem Gehäuse 9, in dem der Flachbandleiter 5 mit einem Leiter, beispielsweise einem Rundleiter 10, elektrisch verbunden wird. Im Gehäuse 9 ist auch die Steuereinheit 7 angeordnet und elektrisch mit dem Flachbandleiter 5 oder Rundleiter 10 kontaktiert, so dass die Steuereinheit 7 das an der Schaltfläche generierte Steuersignal empfangen und auswerten kann. Das Gehäuse 9 ist zumindest teilweise mit einem

Isolationsmaterial gefüllt, in das die Steuereinheit 7 eingebettet ist. Bei der Steuereinheit 7 handelt es sich vorzugsweise um eine kapazitive Sensorelektronik zur Steuerung der Touch Control Technologie. Die Sensorelektronik kann Mikrochip sein, der auf einer Elektronikplatine (PCB) 12 wie in Figur 3 dargestellt, angeordnet ist. Solche

Elektronikplatinen können auch weitere elektronische Bauteile aufweisen.

Das Gehäuse 9 weist eine Schraube 1 1 oder jedes andere Verbindungselement auf, die als ein Einstellungsmittel zur Anpassung einer Sensitivität der Steuereinheit 7 dient. Dabei ist ein Schraubenkopf der Schraube 1 1 der Schraube an der Gehäuseoberfläche von außen gut zugänglich. Auf diese Weise kann eine Anpassung der Sensitivität der Steuereinheit 7 auch bei geschlossenem Gehäuse vorgenommen werden.

Der Rundleiter 10 wird über eine Öffnung aus dem Gehäuse 9 hinaus geführt und ist an seinem zweiten Ende mit einem Anschlusselement 6 elektrisch verbunden. Das Anschlusselement ist zur Kontaktierung der Verbundscheibe 2 in einer Fahrzeugelektronik vorgesehen. Das Anschlusselement ist fahrzeugspezifisch oder passend zu einem Bussystems des Fahrzeugs als Stecker ausgebildet. Beispielsweise kann das Anschlusselement eine serielle Schnittschnelle eines CAN-Bussystems des Fahrzeugs sein. Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Anordnung 1 ' zum Anschluss eines

Flächenkörpers. Analog zu der Ausführungsform in Figur 1 verfügt die Verbundscheibe 2 über eine elektrische Heizeinrichtung, die über den Sammelleitern mit der Spannungsversorgung elektrisch kontaktiert ist. Weiterhin weist die Verbundscheibe 2 eine integrierte Schaltfläche auf, über den die Heizeinrichtung oder eine beliebige andere Funktionalität gesteuert werden kann. Hierzu ist die Schaltfläche mit dem Flachbandleiter 5 elektrisch leitend verbunden.

Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist die Anordnung V in Figur 2 kein Gehäuse 9 auf, in dem die Steuereinheit 7 untergebracht werden könnte. Weiterhin ist die Steuereinheit 7 mit dem Flachbandleiter 5 elektrisch kontaktiert. Im zweiten

Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 7 im Isolationsmaterial 8 des Flachband kabels 4 eingebettet.

Das Flachbandkabel 4 endet mit dem Anschlusselement 6, das wiederum als ein Stecker passend zu der Einbauumgebung eines Fahrzeugs ausgebildet ist.

Figur 3 zeigt einen Querschnitt des Flachband kabels 4 aus Figur 2 mit eingebetteter

Steuereinheit 7. Das Flachbandkabel 4 weist an seinem ersten Ende einen

ummantelungsfreien Bereich des Flachbandleiters 5 auf. Dieser Bereich dient zur Kontaktierung des Flachbandleiters 5 mit eine Kontaktstelle der sensitiven Struktur der Verbundscheibe 2.

Der Flachbandleiter 5 ist in seinem weiteren Verlauf zwischen seinem ersten Ende, das mit der Leitungsverbindung 3 der Verbundscheibe 2 kontaktiert ist, und seinem zweiten Ende mit der im Isolationsmaterial 8 eingebetteten Steuereinheit 7 elektrisch kontaktiert. Das Flachbandkabel 4 endet an seinem zweiten Ende in dem Anschlusselement 6, das als Stecker zum Verbinden mit der Einbauumgebung des Fahrzeugt dient. Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsmäßigen Anordnung 1 ', bei dem in einem ersten Schritt ein Flächenkörper 2 mit einer elektrisch leitfähigen Struktur 3 bereitgestellt und mit der ein Flachbandleiter 5 eines

Flachband kabels 4 elektrisch verbunden wird. Im zweiten Schritt wird eine Steuereinheit 7 am Flachbandleiter 5 zwischen dem Flächenkörper 2 und dem Anschlusselement 6 angeordnet. In einem dritten Schritt wird die Steuereinheit 7 mit dem Flachbandleiter 5 kontaktiert. In einem weiteren Schritt werden die Steuereinheit 7 und der Flachbandleiters 5 im Isolationsmaterial 8' eingebettet. Dabei wird die Steuereinheit 7 mittels Laminierung in dem Isolationsmaterial des Flachband kabels untergebracht.

Zusätzlich kann die Steuereinheit 7 durch eine weitere Schicht umhüllt werden. Die Schicht ist vorzugsweise eine flexible, aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehende Folie.

Bezugszeichenliste:

1 eine erste Ausführungsform einer Anordnung

1 ' eine zweite Ausführungsform der Anordnung 2 Verbundscheibe

3 Leitungsverbindung

4 Flachband kabel

5 Flachbandleiter

6 Anschlusselement

7 Steuereinheit

8 Isolationsmaterial

8' Isolationsmaterial des Flachbandkabels

9 Gehäuse

10 elektrischer Rundleiter

1 1 Schraube

12 Elektronikplatine