DE202020005697U1 - Glasscheibe - Google Patents

Abstract

Glasscheibe, insbesondere für ein Fahrzeug, aufweisend eine erste Glasschicht (GS1), wobei auf der ersten Glasschicht (GS1) eine Folie (F) mit zwei Leiterschichten (LS1, LS2) aufgebracht ist, wobei mittels zumindest einer der zwei Leiterschichten (LS1) eine Antennenstruktur zur Verfügung gestellt wird, wobei mittels der zwei Leiterschichten eine Verbindungsstruktur (GCPW) zur Antennenstruktur zur Verfügung gestellt wird, wobei die Verbindungsstruktur (GCPW) einen Mittelleiter (ML) aufweist, der von zwei seitlichen Leitern (L1, L2) flankiert ist, wobei sich der Mittelleiter (ML) und die flankierenden zwei seitlichen Leiter (L1, L2) in einer der beiden Leiterschichten (LS1) befinden, wobei in der anderen der beiden Leiterschichten (LS2) ein bezüglich der Folie (F) gegenüberliegender Leiter (GL) bereitgestellt wird, der im Wesentlichen parallel zu dem Mittelleiter (ML) und den flankierenden zwei seitlichen Leitern (L1, L2) angeordnet ist, wobei die flankierenden zwei seitlichen Leiter (L1, L2) und der gegenüberliegende Leiter (GL) im Wesentlichen gleiches Potential aufweisen, wobei der Mittelleiter (ML) über mindestens einen Diagnosewiderstand (DR) mit mindestens einem der seitlichen Leiter (L1, L2) und/oder dem gegenüberliegenden Leiter (GL) galvanisch verbunden ist und wobei der Diagnosewiderstand (DR) unmittelbar in oder an dem Folienleiter (FC) angeordnet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Glasscheibe, insbesondere für ein Fahrzeug.
• Fahrzeuge werden zunehmend mit elektrischen Komponenten ausgestattet. Neben den klassischen Radiogeräten finden sich in zunehmender Anzahl Geräte in einem Fahrzeug wieder, die Hochfrequenzsignale empfangen oder auch senden können.
• Beispielhaft sei an dieser Stelle der Empfang von Signalen eines Navigationssystems oder aber auch Signale von Kommunikationssystemen angeführt.
• Navigationssysteme können dabei z.B. ein satellitengestütztes Navigationssatellitensystem (GNSS) sein. In Betrieb befindliche Systeme sind beispielsweise das Global Positioning System (GPS) oder das GLObal Navigation Satellite System (GLONASS). Andere Navigationssysteme sind z.B. auf Basis von Mobilfunksystemen möglich.
• Kommunikationssysteme können z.B. Nahbereichsfunksysteme für Car-to-Car oder Car-to-Infrastructure oder auch Mobilfunkkommunikationssysteme, z.B. Mobilkommunikationssysteme der 2. / 3. / 4. oder 5. Generation sein.
• Da Fahrzeuge häufig größere Metallflächen aufweisen, werden Hochfrequenzsignale hierdurch abgeschirmt, sodass der Empfang (als auch das Senden - soweit vorgesehen -) erschwert wird.
• Zwar können entsprechende Antennen außen am Fahrzeug befestigt werden, jedoch stellen solche zusätzlichen Einrichtungen in mehrfacher Hinsicht ein Problem dar.
• Beispielhafte Anordnungen sind aus der US 20140176374 A1 bekannt.
• Zum einen erfordern die entsprechenden Einrichtungen Durchbrüche, die anfällig gegen Korrosion sind. Zum andere stören solche Einrichtungen häufig den optischen Eindruck. Häufig stellen solche Einrichtungen aber auch eine Geräuschquelle als auch einen erhöhten Windwiderstand bereit. Zudem sind solche Antennen auch Ziel von Vandalismus.
• Ausgehend hiervon hat sich in der Vergangenheit ein Trend dahin entwickelt, Antennen an anderen Orten bereitzustellen.
• Beispielsweise können GNSS-Antennen innerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet werden, beispielsweise unterhalb des Armaturenbretts oder unterhalb der Windschutzscheibe.
• Dabei ist es schwierig, eine geeignete Position mit guter Sicht der Antenne auf die GNSS-Satelliten zu finden und gleichzeitig EMC-Probleme durch elektrische Geräte im Armaturenbrett und durch den Fahrzeugmotor zu vermeiden.
• Des Weiteren können elektrisch leitfähige Schichten wie infrarotreflektierende Schichten oder Low-E-Schichten die Transmission elektromagnetischer Strahlung durch die Scheibe verhindern und das GNSS-Signal blockieren.
• Typische GPS-Antennen werden als plane Antennen und typischerweise als Patch-Antennen realisiert und sind beispielsweise aus der WO 00/22695 A1 , der US 2018/0037006 A1 , der DE 202006011919 U1 oder der DE 202010011837 U1 bekannt. Dabei wird eine plane metallische Antennenstruktur auf einer Seite einer Leiterplatte, eines keramischen oder anderen dielektrischen Trägers angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite wird eine plane Grundplatte als Massefläche angeordnet. Antennenstruktur und Grundplatte werden über elektrische Leitungen mit einer elektrischen Empfangseinheit verbunden. Aufgrund der Materialstärke der Leiterplatte beziehungsweise des keramischen Trägers weist die Antenne eine gewisse Dicke auf und ist bei einer Anordnung unmittelbar an der Windschutzscheibe deutlich sichtbar und wenig ästhetisch.
• Bei Produkten der Anmelderin werden auch Antennen auf oder in einer Glasscheibe zur Verfügung gestellt. Es zeigt sich jedoch, dass die Anbindung solcher Antennen an Systeme entfernt von der Glasscheibe nicht unproblematisch ist.
• Typischerweise befinden sich die Antennenstruktur und eine Streifenleiterstruktur so auf der Scheibe, dass im Randbereich der Scheibe eine Folie F mit dem Streifenleiter um die Kante der Glasscheibe gelegt wird. Im gleichen Bereich befindet sich aber auch der Befestigungsbereich für die Glasscheibe an einer Fahrzeugkaroserie. Im Befestigungsbereich befindet sich häufig Kleber (auf Basis von Polyurethan). Die bisherigen Streifenleiterstrukturen sahen neben dem eigentlichen Antennenleiter parallel hierzu in der gleichen Strukturebene einen Leiter für das Gegengewicht (Massepotential) vor.
• Im Befestigungsbereich tritt insbesondere bei hohen Frequenzen (> 500 MHz, insbesondere 1 GHz) eine Beeinträchtigung des Signales auf dem Streifenleiter auf.
• Diese Beeinträchtigung kann durch den Kleber und seine elektrische Feldkonstante und/oder die räumliche Nähe zu einem weiteren Massepotential der Fahrzeugkarosserie bedingt sein.
• Beim späteren Einbau und Kontaktierung der Antenne in eine komplexe Fahrzeugelektronik, ist es wünschenswert, überprüfen zu können, ob die Antenne und die jeweilige Verbindungsstruktur zur Antenne korrekt elektrisch angeschlossen ist. In der EP 3 174 158 A1 wird dazu ein Diagnosewiderstand zwischen einem Anschlusselement und einem davon unabhängigen Antennenelement angeordnet.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Glasscheibe, insbesondere für ein Fahrzeug, bereitzustellen, in der eine Antenne und insbesondere eine passive Antenne und eine Verbindungsstruktur mit einem Diagnosewiderstand einfach und kostengünstig integriert werden kann.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Glasscheibe für ein Fahrzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen, den Figuren und der Beschreibung hervor.
• Wie Eingangs geschildert, ist es wünschenswert, überprüfen zu können, ob die Antenne und die jeweiligen Zuleitungen beim späteren Einbau und Kontaktierung der Antenne in eine komplexe (Fahrzeug-)Elektronik korrekt elektrisch angeschlossen ist. D.h. insbesondere ob eine sichere elektrische Leitungsverbindung vorliegt.
• Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis der Erfinder, einen Diagnosewiderstand in die Antenne oder Antennenzuleitung zu integrieren. Damit ist es möglich, in einem so genannte „Diagnosemodus“, zu überprüfen, ob das Empfangssystem korrekt an die Antenne angeschlossen ist. Der Diagnosewiderstand ist dabei ein ohmscher Widerstand, der den normalen verwendungsgemäßen Empfang hochfrequenter Antennensignale nicht beeinträchtigt.
• Die erfindungsgemäße Glasscheibe für ein Fahrzeug weist zumindest eine erste Glasschicht auf, wobei auf der ersten Glasschicht eine Folie mit zwei Leiterschichten aufgebracht ist, wobei mittels zumindest einer der zwei Leiterschichten eine Antennenstruktur zur Verfügung gestellt wird, wobei mittels der zwei Leiterschichten eine Verbindungsstruktur zur Antennenstruktur zur Verfügung gestellt wird, wobei die Verbindungsstruktur einen Mittelleiter aufweist, der von zwei seitlichen Leitern flankiert ist, wobei sich der Mittelleiter und die flankierenden zwei seitlichen Leiter in einer der beiden Leiterschichten befinden, wobei in der anderen der beiden Leiterschichten ein Leiter bereitgestellt wird, der im Wesentlichen parallel zu dem Mittelleiter und den flankierenden zwei seitlichen Leiter angeordnet ist, wobei die flankierenden zwei seitlichen Leiter und der Leiter im Wesentlichen gleiches Potential aufweisen.
• Der in der anderen der beiden Leiterschichten befindliche Leiter, welcher bezüglich der Folie dem Mittelleiter und den flankierenden seitlichen Leitern gegenüberliegt, wird im Folgenden auch als „gegenüberliegender Leiter“ bezeichnet.
• Vorteilhafterweise werden der Mittelleiter und die seitlichen Leiter aus einer ersten Leiterschicht und der gegenüberliegende Leiter aus einer zweiten Leiterschicht gebildet.
• In einer erfindungsgemäßen Glasscheibe ist der Mittelleiter über mindestens einen, und bevorzugt genau einen, Diagnosewiderstand mit mindestens einem der seitlichen Leiter und/oder dem gegenüberliegenden Leiter galvanisch verbunden. Die Verbindung kann dabei unmittelbar oder unter Zwischenschaltung weiterer galvanisch leitfähiger Strukturen, wie Durchkontaktierungen, erfolgen.
• Der oben beschriebene Aufbau der Verbindungsstruktur ermöglicht es, zusätzlich zur Diagnosefunktion, dass störende Einflüsse vermindert werden, sodass eine geringere Dämpfung des Signales zur Verfügung gestellt wird.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Diagnosewiderstand unmittelbar in oder an dem Folienleiter angeordnet. Der Diagnosewiderstand ist dabei bevorzugt zumindest abschnittsweise auf der (Träger-)Folie und abschnittsweise auf der ersten oder zweiten Leiterschicht angeordnet. Dadurch wird ein besonders kompakter und platzsparender Aufbau ermöglicht.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Diagnosewiderstand zwischen dem Mittelleiter und mindestens einem der seitlichen Leiter oder zwischen dem Mittelleiter und dem gegenüberliegenden Leiter angeordnet.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Diagnosewiderstand über einen zweiten Anschlussbereich unmittelbar mit dem Mittelleiter und über einen ersten Anschlussbereich unmittelbar mit einem der seitlichen Leiter verbunden.
• Es versteht sich, dass, in allen Ausführungsformen, Abschnitte der ersten oder zweiten Leiterschicht als Zuleitungen oder Weiterleitungen zu dem Diagnosewiderstand oder zu einer Durchkontaktierung verwendet werden können. Die Abschnitte können dabei durch schichtfreie Isolationslinien oder Isolationsbereiche von der umgebenden Leiterschicht elektrisch und bevorzugt galvanisch isoliert werden.
• In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Diagnosewiderstand über einen zweiten Anschlussbereich mit einer Durchkontaktierung und darüber mit dem Mittelleiter verbunden, wobei der Diagnosewiderstand über den ersten Anschlussbereich, bevorzugt unmittelbar, mit dem gegenüberliegenden Leiter elektrisch verbunden ist. Der Diagnosewiderstand ist hierbei bevorzugt auf der Seite des Folienleiters mit der zweiten Leiterschicht angeordnet (im Folgenden auch Unterseite genannt).
• In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Diagnosewiderstand über einen zweiten Anschlussbereich, bevorzugt unmittelbar, mit dem Mittelleiter verbunden, wobei der Diagnosewiderstand über den ersten Anschlussbereich mit einer Durchkontaktierung und darüber mit dem gegenüberliegenden Leiter elektrisch verbunden ist, Der Diagnosewiderstand ist hierbei bevorzugt auf der Seite des Folienleiters mit der ersten Leiterschicht angeordnet (im Folgenden auch Oberseite genannt).
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Diagnosewiderstand im Anschlussbereich durch Löten, Kleben mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff, Vernieten, dauerhaftes Verpressen galvanisch mit den jeweiligen Bereichen der Leiterschichten, wie dem Mittelleiter, den seitlichen Leitern und/oder dem gegenüberliegenden Leiter, verbunden.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Diagnosewiderstand ein im Wesentlichen ohmscher Widerstand, bevorzugt ein rein ohmscher Widerstand.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat der Diagnosewiderstand einem Widerstandswert von 1 kOhm bis 10 MOhm, bevorzugt von 1 kOhm, bis 1 MOhm und besonders bevorzugt von 10 kOhm bis 100 kOhm.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat der Diagnosewiderstand eine parasitäre Induktivität von kleiner oder gleich 0,05 nH, bevorzugt von kleiner oder gleich 0,005 nH und/oder eine parasitäre Kapazität von kleiner oder gleich 0,5 pF, bevorzugt von kleiner oder gleich 0,05 pF.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Diagnosewiderstand ein Surface Mounted Device (SMD)-Bauelement, bevorzugt ein quaderförmiges SMD-Bauelement (auch Chip-Widerstand genannt). Derartige Diagnosewiderstände sind besonders vorteilhaft wegen ihrer geringen parasitären Induktivitäten und Kapazitäten und ihrer geringen Abmessungen.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält der Diagnosewiderstand einen Abschnitt der ersten oder der zweiten Leiterschicht. Bevorzugt besteht der Diagnosewiderstand aus mindestens einem, und bevorzugt aus genau einem, Abschnitt der ersten oder der zweiten Leiterschicht.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Diagnosewiderstand aus mindestens einem Verbindungssteg der ersten Leiterschicht zwischen dem Mittelleiter und mindestens einem der seitlichen Leiter. Der Diagnosewiderstand ist dabei bevorzugt einstückig mit dem Mittelleiter und dem mindestens einen seitlichen Leiter ausgebildet. Derartige Diagnosewiderstände lassen sich besonders einfach bei der Herstellung des Mittelleiters und der seitlichen Leiter herstellen, benötigen keine weiteren Bauelemente, die in weiteren Schritten kontaktiert werden müssen und sind besonders platzsparend.
• Es versteht sich, dass auch Verbindungsstege der ersten oder zweiten Leitschicht mit Durchkontaktierungen kombiniert werden können.
• Des Weiteren versteht es sich, dass Abschnitte der ersten oder zweiten Leiterschicht als Zuleitungen oder Weiterleitungen zu einem separaten Diagnosewiderstand oder einer Durchkontaktierung verwendet werden können. Die Abschnitte können dabei durch schichtfreie Isolationslinien oder Isolationsbereiche von der umgebenden Leiterschicht elektrisch und bevorzugt galvanisch isoliert werden.
• In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Folie im Bereich der Verbindungsstruktur um die erste Glasschicht umgelegt. Damit wird es ermöglicht, dass die Folie mit der Antennenstruktur auf einer Seite der Glasscheibe angeordnet werden kann während, z.B. ein Anschlussbereich an die Verbindungsstruktur auf der Innenseite, angeordnet werden kann.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Folie flexibel. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Folie eine Dicke von 25 µm bis 500 µm auf. Dies ermöglicht eine einfache Bereitstellung einer Biegung, z.B. zum Umlegen um eine Glasschicht, ohne diese Vorformen zu müssen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Folie im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm im Wesentlichen durchsichtig. Hierdurch werden die optischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt.
• In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Abstand jedes der beiden seitlichen Leitern zum Mittelleiter zwischen 50 µm min bis 300 µm auf.
• Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Mittelleiter eine Breite von 50µm bis 300µm auf.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Folie eine Dicke von 25 µm bis 300 µm auf.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Leiterschichten eine Höhe (h_LS1, h_LS2) von 1 µm bis 75 µm, bevorzugt von 10 µm bis 75 µm auf.
• D.h., die Erfindung ermöglicht feine Strukturen, die auch für hohe Frequenzen geeignet sind.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zumindest zwischen einem der seitlichen Leiter und dem in Bezug auf die Folie gegenüberliegenden Leiter Durchkontaktierungen angeordnet.
• Mittels der Durchkontaktierungen wird eine verbesserte Potentialgleichheit über die Ausdehnung der Anordnung erreicht, sodass die hochfrequenten Eigenschaften weiter verbessert werden können.
• Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine der beiden Leiterschichten zumindest partiell mit einer Deckschicht versehen.
• Hierdurch kann an geeigneter Stelle eine Kontaktmöglichkeit zu einer der Leiterschichten bzw. deren Strukturen hergestellt werden, z.B. um eine Verbindung zu einem Massepotential bereitzustellen. Andererseits kann durch die Deckschicht eine unerwünschte Kontaktierung verhindert werden.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Antennenstruktur zum Empfang von hochfrequenten Signalen ausgestaltet. Insbesondere kann die Antennenstruktur zum Empfang von Mobilfunkkommunikationssignalen und/oder Signalen eines (satellitengestützten) Positionierungssystems ausgestaltet sein.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Folie zumindest ein Material ausgewählt aus der Gruppe aufweisend Polyimid, Polyurethan, Polymethylenmetacrylsäure, Polykarbonat, Polyethylenterephthalat, Polyvinylbutyral, FR6, Acrylnitril-butadien-Styrol- Copolymerisat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polybutylenterephthalat, Polyamid auf.
• D.h., es kann ein Material verwendet werden, dass zum einen während der Herstellung als Träger für Leiterschichten geeignet ist und gegebenenfalls optisch transparent und/oder gegebenenfalls leicht mit einer Glasschicht verbindbar ist.
• Als Glasscheibe sind im Grunde alle elektrisch isolierenden Substrate geeignet, die unter den Bedingungen der Herstellung und der Verwendung der erfindungsgemäßen Glasscheibe als Fahrzeugscheibe thermisch und chemisch stabil sind. Die Glasscheibe enthält bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon.
• In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Leiterschichten Silber und/oder Kupfer und/oder Gold und/oder Aluminium und/oder Indium und/oder Graphene auf. D.h. auch die Leiterschichten können an elektrische und/oder thermische und/oder mechanische Randbedingungen angepasst werden.
• Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Verbindungsstruktur einen Anschlussbereich für ein elektromechanisches Hochfrequenzverbindungselement auf. Insbesondere kann die Verbindungsstruktur eine SMA-Buchse aufweisen.
• Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Glasscheibe eine Verbundglasscheibe, wobei die Glasscheibe eine zweite Glasschicht aufweist, wobei die Folie zwischen der ersten Glasschicht und der zweiten Glasschicht eingebracht ist. D.h., die Folie kann sowohl auf eine Scheibenaußenseite als auch zwischen Glasschichten einer Verbundglasscheibe eingebracht sein.
• Ein Antennenanschluss bei einer erfindungsgemäßen Glasscheibe kann mit dem folgenden Verfahren überprüft werden, wobei
• - in einem ersten Schritt, eine Elektronik an die Verbindungsstruktur angeschlossen wird;
• - in einem zweiten Schritt, von der Elektronik eine Gleichspannung, zwischen dem Mittelleiter und dem gegenüberliegenden Leiter oder zwischen dem Mittelleiter und einem der seitlichen Leiter der Verbindungsstruktur angelegt wird, und
• - in einem dritten Schritt, von der Elektronik ein elektrischer Strom gemessen wird.
• Der ohmsche Widerstand der Verbindungsstruktur wird im Wesentlichen durch den ohmschen Widerstand des Diagnosewiderstands gebildet. Anhand des gemessenen elektrischen Stroms und unter Berücksichtigung des angelegten Gleichspannungswerts, kann auf einen korrekten Anschluss der Verbindungs- und Antennenstruktur an die Elektronik geschlossen werden. Dabei können insbesondere Kurzschlüsse und Verbindungsproblem als Abweichungen vom ohmschen Widerstandswerts des Diagnosewiderstands detektiert werden.
• Vorteilhafterweise wird im zweiten Schritt eine Gleichspannung von 4 V bis 48 V, bevorzugt von 5 V bis 24 V und insbesondere von 5 V, 6 V, 12 V, 14 V oder 24 V, angelegt.
• In der Regel wird das Diagnoseverfahren (auch Diagnosemodus genannt) nur selten, bevorzugt einmalig, bei der ersten Kontaktierung oder beim Einbau einer neuen Glasscheibe durchgeführt und ist unabhängig vom Sende- und Empfangsmodus der Antenne.
• Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Glasscheibe, insbesondere ein Land-, See-, Luft- oder Raumfahrzeug, bereitgestellt.
• Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die erfindungsgemäße Glasscheibe zum Empfang von Signalen zur satellitengestützten Navigation, insbesondere zum Empfang von GNSS-Signalen des Navstar GPS, Galileo, Glonass, Beidou, Navic, QZSS verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird die erfindungsgemäße Glasscheibe zum Empfang von Signalen eines Mobilkommunikationssystems, insbesondere eines Mobilkommunikationssystems der 2., 3. 4. oder 5. Generation, verwendet.
• Ein Diagnosewiderstand in einer erfindungsgemäßen Glasscheibe kann zur Überprüfung eines korrekten Anschlusses einer Antennenstruktur an eine Empfangs- oder Sendeelektronik verwendet werden.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind rein schematische Darstellungen und nicht maßstabsgetreu. Insbesondere die Schichtdicken des Folienleiters sind hier zur Veranschaulichung vergrößert dargestellt. Die Zeichnungen schränken die Erfindung in keiner Weise ein.
• Es zeigen:
• 1 eine schematische Übersicht in Bezug auf die Anordnung von Folien, Glasschicht(en) in Bezug auf eine Fahrzeugkarosserie zur Verdeutlichung von Aspekten gemäß Stand der Technik und der Erfindung,
• 2 einen Querschnitt durch einen Folienleiter in einer Ausführungsform der Erfindung zur Verdeutlichung des Schichtaufbaues,
• 3 eine schematisch perspektivische Ansicht eines Folienleiters in einer Ausführungsformen der Erfindung,
• 4 eine schematische Aufsicht auf eine Verbindungsstruktur in einer Ausführungsform der Erfindung mit einem erfindungsgemäßen Diagnosewiderstand in Form eines externen Bauelements,
• 5 eine schematische Aufsicht auf einen weiteren erfindungsgemäßen Folienleiter mit einem erfindungsgemäßen Diagnosewiderstand, der aus einem Abschnitt einer Leiterschicht gebildet ist,
• 6A eine schematische Aufsicht auf einen weiteren erfindungsgemäßen Folienleiter auf die Oberseite,
• 6B eine Querschnittsdarstellung durch den erfindungsgemäßen Folienleiter gemäß 6A entlang der Schnittlinie A-A',
• 6C eine schematische Aufsicht auf den erfindungsgemäßen Folienleiter gemäß 6A auf die Unterseite,
• 7A eine schematische Aufsicht auf einen weiteren erfindungsgemäßen Folienleiter mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusselement in einer Ausführungsformen der Erfindung mit Blick auf die erste Leiterschicht (Oberseite),
• 7B eine schematische Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Anschlusselement mit einem ersten Kopplungselement in einer Ausführungsform der Erfindung und
• 7C einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Anschlusselement in einer Ausführungsform der Erfindung, und
• 7D eine schematische Aufsicht auf den erfindungsgemäßen Folienleiter gemäß 7A mit Blick auf die zweite Leiterschicht (Unterseite).
• Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.
• Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. Insofern ist die Verwendung der Wörter „ein“, „eine“ und „eines“ nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird.
• Soweit nachfolgend Verfahren beschrieben werden, sind die einzelnen Schritte eines Verfahrens in beliebiger Reihenfolge anordbar und/oder kombinierbar, soweit sich durch den Zusammenhang nicht explizit etwas Abweichendes ergibt. Weiterhin sind die Verfahren - soweit nicht ausdrücklich anderweitig gekennzeichnet - untereinander kombinierbar.
• Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1 % bis zu +/- 10 %.
• Soweit in dieser Anmeldung Normen, Spezifikationen oder dergleichen benannt werden, werden zumindest immer die am Anmeldetag anwendbaren Normen, Spezifikationen oder dergleichen in Bezug genommen. D.h. wird eine Norm / Spezifikation etc. aktualisiert oder durch einen Nachfolger ersetzt, so ist die Erfindung auch hierauf anwendbar.
• In den Figuren sind verschiedene Ausführungsformen dargestellt.
• In 1 ist eine Glasscheibe für ein Fahrzeug im eingebauten Zustand gezeigt. Die Glasscheibe weist zumindest eine erste Glasschicht GS1 auf.
• Auf der ersten Glasschicht GS1 ist ein Folienleiter FC aus einer Folie F mit mindestens zwei Leiterschichten LS1, LS2 aufgebracht. Ein Querschnitt einer solchen Folie ist in 2 gezeigt. Aufbringen kann dabei ein Aufkleben / Laminieren oder aber auch die Verbindung in einem Autoklav (z.B. bei Verbundglasscheiben) aufweisen.
• Zumindest eine der Leiterschichten ist strukturiert, wie nachfolgend beschrieben werden wird. Die Strukturierung kann durch verschiedene Prozesse erzeugt werden, z.B. durch einen entsprechenden (Sieb-)Druck, (ablative) Laserstrukturierung, (nass-chemisches) Ätzen, etc.
• Mittels zumindest einer der zwei Leiterschichten LS1 wird eine Antennenstruktur ANT zur Verfügung gestellt, siehe 4. Alternativ kann eine beliebige Antennenstruktur ANT elektrisch leitend mit einer oder mehreren der Leitschichten verbunden sein.
• Die Antennenstruktur ANT in 4 selbst kann geeignet gewählt sein und z.B. eine hornartige Antenne, eine polarisierte Antenne, Breitbandantennen, etc. aufweisen.
• Weiterhin wird mittels der zwei Leiterschichten LS1, LS2 eine Verbindungsstruktur GCPW zur Antennenstruktur zur Verfügung gestellt. Die Verbindungsstruktur GPCW weist auf einer Folienseite einen Mittelleiter ML auf, der von zwei seitlichen Leitern L1, L2 flankiert ist, wobei sich der Mittelleiter ML und die flankierenden zwei seitlichen Leiter L1, L2 in einer der beiden Leiterschichten, hier in der Leiterschicht LS1 befinden. In der anderen Leiterschicht LS2 der beiden Leiterschichten wird ebenfalls ein Leiter GL bereitgestellt, der im Wesentlichen parallel zu dem Mittelleiter ML und den flankierenden zwei seitlichen Leiter L1, L2 angeordnet ist, wobei die flankierenden zwei seitlichen Leiter L1, L2 und der Leiter GL im Wesentlichen gleiches Potential aufweisen. Eine solche Anordnung ist perspektivisch in 3 aufgezeigt. Dabei nimmt der Leiter GL in der anderen Leiterschicht LS2 eine Breite ein, der im Allgemeinen breiter ist als die Summe der Breite b_ML des Mittelleiters ML und die Breiten der Abstände a₁, a₂ jedes der beiden seitlichen Leitern L1, L2 zum Mittelleiter ML.
• Mittels der Erfindung wird es ermöglicht, dass störende Einflüsse im Befestigungsbereich vermindert werden, sodass eine geringere Dämpfung des Signales zur Verfügung gestellt wird.
• In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Folie F - wie in 1 gezeigt - im Bereich der Verbindungsstruktur GCPW um die erste Glasschicht GS1 umgelegt.
• Damit wird es ermöglicht, dass die Folie F mit der Antennenstruktur ANT auf einer Seite der Glasscheibe GS1 angeordnet werden kann, während z.B. ein Anschlusselement CON mit einem ersten Anschlussbereich CR1 an die Verbindungsstruktur GPCW auf der Innenseite der Glasscheibe GS1 angeordnet werden kann.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Folie F flexibel. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Folie eine Dicke h_F von 25 µm bis 500 µm auf.
• Dies ermöglicht eine einfache Bereitstellung einer Biegung, z.B. zum Umlegen um eine Glasschicht, ohne diese vorformen zu müssen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Folie F im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm im Wesentlichen durchsichtig. Dies kann durch entsprechende Wahl des Materials bereitgestellt werden.
• Hierdurch werden die optischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt. Es sei angemerkt, dass nicht in allen Anwendungen die Verbindungsstruktur GPCW und/oder die Antennenstruktur ANT in einem optisch sichtbaren Bereich angeordnet sind, sondern es kann auch sein, dass diese Strukturen in einem Randbereich angeordnet sind, der typischerweise durch Schwarzdruck optisch undurchsichtig ist. In einem solchen Fall muss auf die Transparenz der Folie F und/oder der Leiterschichten LS1, LS2 keine Rücksicht genommen werden.
• In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Abstand a₁, a₂ jedes der beiden seitlichen Leitern L1, L2 zum Mittelleiter ML zwischen 50µm min bis 300µm auf (siehe 3). Es sei angemerkt, dass die Abstände a₁, a₂ nicht notwendigerweise identisch sein müssen, sondern auch unterschiedlich sein können. Bevorzugt sind die Abstände aber identisch, d.h. a₁ = a₂.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Mittelleiter ML eine Breite b_ML von 50 µm bis 300 µm auf. Die Breite des Mittelleiters ML kann dabei abhängig vom verwendeten Material für die Leiterschicht LS1 und/oder der Frequenz der zu leitenden Signale sein.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Leiterschichten h_LS1, h_LS2 eine Höhe von 1 µm bis 75 µm , bevorzugt von 10 µm bis 75 µm auf (siehe 2). Es sei angemerkt, dass die Höhen h_LS1, h_LS2 nicht notwendigerweise identisch sein müssen, sondern auch unterschiedlich sein können. Bevorzugt sind die Höhen aber identisch, d.h. h_LS1 = h_LS2.
• D.h., die Erfindung ermöglicht feine Strukturen, die auch für hohe Frequenzen geeignet sind.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zumindest zwischen einem der seitlichen Leiter L1 und dem in Bezug auf die Folie F gegenüberliegenden Leiter GL eine oder mehrere Durchkontaktierungen VIA - wie in 3 angedeutet - angeordnet. Durchkontaktierung bedeutet hier, eine elektrische Leitungsverbindung und insbesondere eine galvanische Verbindung zwischen den kontaktierten Bereichen (hier L1 und GL). Die Durchkontaktierungen VIA können dabei in einem vorgegebenen Abstand angeordnet sein. Weiterhin können Durchkontaktierungen VIA in analoger Weise auch in Bezug auf den zweiten seitlichen Leiter L2 und dem gegenüberliegenden Leiter GL vorgesehen sein. Der Abstand kann sich dabei an der Wellenlänge der zu leitenden Signale orientieren. Weiterhin kann durch solche Durchkontaktierungen VIA der Wellenwiderstand der Verbindungsstruktur GCPW angepasst werden. Mittels der Durchkontaktierungen VIA wird zudem eine verbesserte Potentialgleichheit über die Ausdehnung der Anordnung erreicht, sodass die hochfrequenten Eigenschaften weiter verbessert werden können.
• Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine der beiden Leiterschichten LS1, LS2 (zumindest) partiell mit einer Deckschicht versehen ist.
• Hierdurch kann an geeigneter Stelle eine Kontaktmöglichkeit zu einer der Leiterschichten LS1, LS2 bzw. deren Strukturen (L1, L2, ML, GL) hergestellt werden, z.B. um eine Verbindung zu einem Massepotential GND bereitzustellen. Andererseits kann durch die Deckschicht eine unerwünschte Kontaktierung verhindert werden.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Antennenstruktur ANT zum Empfang von hochfrequenten Signalen ausgestaltet. Insbesondere kann die Antennenstruktur ANT zum Empfang von Mobilfunkkommunikationssignalen und/oder Signalen eines (satellitengestützten) Positionierungssystems ausgestaltet sein.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Folie F zumindest ein Material ausgewählt aus der Gruppe aufweisend Polyimid, Polyurethan, Polymethylenmetacrylsäure, Polykarbonat, Polyethylenterephthalat, Polyvinylbutyral, FR6, Acrylnitril-butadien-Styrol- Copolymerisat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polybutylenterephthalat, Polyamid auf.
• D.h., es kann ein Material verwendet werden, dass zum einen während der Herstellung als Träger für Leiterschichten geeignet ist und gegebenenfalls optisch transparent und/oder gegebenenfalls leicht mit einer Glasschicht verbindbar ist.
• In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Leiterschichten LS1, LS2 Silber und/oder Kupfer und/oder Gold und/oder Aluminium und/oder Indium und/oder Graphene auf. Bevorzugt werden dünne Metallfolien, Metallfilme oder Metallschichten verwendet. Dabei ist anzumerken, dass die Leiterschichten LS1, LS2 unterschiedliche Materialien aufweisen können. Bevorzugt weisen sie jedoch gleiche Materialien auf. D.h. auch die Leiterschichten können an elektrische und/oder thermische und/oder mechanische Randbedingungen angepasst werden.
• Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Verbindungsstruktur GCPW - wie in 1 angedeutet - einen Anschlussbereich CR1 für Anschlusselement CON in Form eines elektromechanischen Hochfrequenzverbindungselements auf. Insbesondere kann die Verbindungsstruktur eine SMA-Buchse aufweisen. Die SMA-Buchse kann z.B. eine Winkelanordnung aufweisen, sodass eine geringe Bauhöhe im Anschlussbereich zur Verfügung gestellt wird. Typischerweise werden Fahrzeugscheiben als Einbauteil / Austauschteil mit einem elektromechanischen Hochfrequenzverbindungselement ausgestattet, um einen schnellen Einbau und eine sichere Kontaktierung zu ermöglichen.
• 4 zeigt weiterhin einen Diagnosewiderstand DR in Form externen eines Widerstandsbauelements in SMD-Technik. Der Diagnosewiderstand DR ist dabei unmittelbar auf der Trägerfolie F, beziehungsweise auf dem seitlichen Leiter L1 und dem Mittelleiter ML angeordnet.
• Derartige SMD-Widerstandsbauelemente sind kostengünstig, leicht und mit verschiedenen Widerstandswerten erhältlich und geringen Abmessungen erhältlich.
• Der Diagnosewiderstand DR ist ein ohmscher Widerstand mit einem Widerstandswert von beispielsweise 10 kOhm.
• Der Diagnosewiderstand DR ist beispielsweise über einen ersten Anschlussbereich S1 mit dem seitlichen Leiter L1 und über einen zweiten Anschlussbereich S2 mit dem Mittelleiter ML galvanisch verbunden und bevorzugt verlötet. Der erste Anschlussbereich S1 und der zweite Anschlussbereich S2 bilden dann jeweils einen Lötanschluss.
• Es versteht sich, dass für alle Ausführungsbeispiele hier und im Folgenden die galvanische Verbindung auch anders hergestellt werden kann, beispielsweise durch Verkleben mit einem elektrisch leitfähigen Kleber, durch Vernieten mit einer elektrisch leitfähigen Nietverbindung oder durch dauerhaftes Verpressen, beispielsweise in Innern einer Verbundscheibe, beispielsweise nach einem Autoklavprozess.
• Der Mittelleiter ML ist im Bereich der zweiten Anschlussstelle S2 mit dem Diagnosewiderstand DR um einen Bereich EML erweitert. Dadurch wird vorteilhafterweise genügend Platz für ein Auflöten des Diagnosewiderstand DR bereitgestellt. Gleichzeitig wird eine Störung der Signalweiterleitung von der Antenne ANT an das Anschlusselement CON reduziert oder vermindert. Des Weiteren ist der erweiterte Bereich EML geeignet geformt und insbesondere trapezförmig oder abgerundet ausgebildet. Dies hat ebenfalls eine geringere Störung des Signals (niedrigere Dämpfung) zur Folge.
• Um einen ausreichenden Abstand zum erweiterten Bereich EML des Mittelleiters ML und Platz für den Diagnosewiderstand DR zu erhalten, kann der erste seitliche Leiter L1 eine Aussparung FL1 aufweisen.
• Es versteht sich, dass der Diagnosewiderstand DR hier und in den folgenden Ausgestaltungsbeispielen auch zwischen dem Mittelleiter ML und dem zweiten seitlichen Leiter L2 angeordnet sein kann. Des Weiteren können mehrere Diagnosewiderstände DR mit gleichen oder unterschiedlichem Widerstandswert zwischen Mittelleiter und einem oder mehreren seitlichen Leitern L1, L2 angeordnet werden. Dies ermöglicht eine ortsaufgelöste Diagnose einer Unterbrechung des Folienleiters bzw. der angeschlossenen Elemente.
• Der Diagnosewiderstand DR ist hier in unmittelbarer Nähe zur Antennenstruktur ANT angeordnet. Es versteht sich, dass der Diagnosewiderstand DR hier und in den folgenden Ausführungsbeispielen an jeder beliebigen Stelle angeordnet sein kann, beispielsweise in unmittelbarer Nähe zum Anschlusselement CON.
• 5 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Folienleiters FC mit erfindungsgemäßem Diagnosewiderstand DR Der Diagnosewiderstand DR ist hier durch einen Verbindungssteg der Leiterschicht LS1 zwischen Mittelleiter ML und dem ersten seitlichen Leiter L1 einstückig ausgebildet. Ein solcher Diagnosewiderstand DR kann besonders einfach bereits bei der Herstellung der Leiterschicht LS1 hergestellt werden, z.B. durch eine geeignete Strukturierung einer zuvor vollflächigen Leiterschicht LS1. Derartige Diagnosewiderstände sind besonders einfach und kostengünstig herstellbar sowie flexibel und unauffällig positionierbar. Außerdem sind sie besonders platzsparend, da ihre Höhe nicht über die Höhe der übrigen Leiterstrukturen hinausragt. Ansonsten entspricht der Folienleiter FC im Wesentlichen dem Folienleiter FC der 1 bis 4, so dass hier nur auf die Unterschiede eingegangen wurde.
• Die 6A, 6B und 6C zeigen eine beispielhafte Ausgestaltung eines weiteren erfindungsgemäßen Folienleiters FC mit einem erfindungsgemäßen Diagnosewiderstand DR auf der Unterseite des Folienleiters FC
• 6A zeigt dabei eine schematische Aufsicht auf die Oberseite des erfindungsgemäßen Folienleiter FC und 6C zeigt eine schematische Aufsicht auf die Unterseite des Folienleiters FC gemäß 6A.
• Oberseite bedeutet hier und im Folgenden, die Seite mit Draufsicht auf die erste Leiterschicht LS1 und Unterseite, die Seite mit der Draufsicht auf die zweite Leiterschicht LS2.
• 6B zeigt eine Querschnittsdarstellung durch den Folienleiter FC entlang der Schnittlinie A-A' der 6A und 6C.
• Der Folienleiter FC entspricht im Wesentlichen dem Folienleiter FC der 1 bis 4, so dass hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird.
• Im Beispiel nach den 6A bis 6C, ist der Diagnosewiderstand DR entgegen 4 auf der Unterseite und nicht auf der Oberseite des Folienleiters FC angeordnet. Deshalb weist der Mittelleiter ML in 6A keinen erweiterten Bereich EML und der erste seitliche Leiter L1 keine Aussparung FL1 auf.
• Des Weiteren weist der Mittelleiter ML eine Durchkontaktierung VIA auf, mit der eine galvanische Verbindung vom Mittelleiter ML auf der Oberseite zur Unterseite gebildet wird. Die Durchkontaktierung VIA endet auf der Unterseite in einem Bereich der zweiten Leiterschicht LS2, der durch eine rechteckförmige Isolationslinie IA von dem umgebendem gegenüberliegenden Leiter GL elektrisch isoliert ist. Die Isolationslinie IA besteht bevorzugt aus einem schichtfreien Bereich, der beispielsweise durch abschnittsweise Entschichtung einer vollflächigen Schicht (beispielsweise durch Ätzen und insbesondere mit einer geeigneten Maskierungstechnik) oder durch Aussparungen bei der Beschichtung hergestellt wird.
• Durch die galvanische Verbindung durch die Durchkontaktierung VIA hat der von der rechtförmigen Isolationslinie IA umschlossene Bereich der Leiterschicht LS2 das Potential des Mittelleiters ML.
• Der Diagnosewiderstand DR ist über einen zweiten Anschlussbereich S2 mit dem von dem rechtförmigen Isolationslinie IA umschlossene Bereich der Leiterschicht LS2 galvanisch verbunden, beispielsweise verlötet. Der erste Anschlussbereich S1 ist außerhalb des von dem rechtförmigen Isolationslinie IA umschlossene Bereich der Leiterschicht LS2 mit dem gegenüberliegenden Leiter GL verbunden.
• Die galvanische Verbindung zwischen dem Potential des Mittelleiters ML und dem Potential des gegenüberliegenden Leiters GL des Folienleiters FC erfolgt also neben dem Diagnosewiderstand DR über eine Durchkontaktierung VIA von der Oberseite hin zu Unterseite des Folienleiters FC.
• Üblicherweise erfolgt das Verlöten der Kontaktierung der leitfähigen Strukturen der Leiterschichten LS1, LS2 mit einem elektrischen Anschlusselement auf nur einer Seite des Folienleiters FC und beispielsweise auf der Unterseite. Mittels Durchkontaktierungen VIA kann der Diagnosewiderstand DR auf der zur Verlötung der Kontaktierung der Leiterschichten vorgesehenen Seite angeordnet und dort verlötet werden. Dadurch muss nur auf einer Seite des Folienleiters FC gelötet werden, was produktionstechnisch besonders vorteilhaft ist, da der Folienleiter FC beispielsweise nicht im Lötwerkzeug gedreht werden muss.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung, weist der gegenüberliegende Leiter GL in der unmittelbaren Umgebung des ersten Anschlussbereichs S1 sogenannte Wärmefallen (heat traps) HT auf. Diese werden durch schichtfreie Bereiche der Leiterschicht (hier der zweiten Leiterschicht LS2) gebildet, beispielsweise aus vier Winkel-förmigen (L-förmigen) Bereichen. Die schichtfreien Bereiche können beispielsweise durch abschnittsweise Entschichtung einer vollflächigen Schicht oder durch Aussparungen bei der Beschichtung hergestellt werden.
• Derartige Wärmefallen HT sind besonders vorteilhaft, wenn die Anschlussbereiche S1, S2 des Diagnosewiderstand DR durch Löten mit den Leiterschichten LS1, LS2 verbunden werden.
• Durch die in den Zwischenräumen zwischen den Wärmefallen HT verbleibende Leiterschicht ist der erste Anschlussbereich S1 galvanisch mit dem gegenüberliegenden Leiter GL verbunden.
• Durch das entfernte Material in Bereich der Wärmefallen HT wird ein Wärmeabfluss in die Leiterschicht verhindert und die Lötwärme wird im und um den Anschlussbereich konzentriert. Dies schont die wärmeempfindlichen Schichten des Folienleiters FC und insbesondere etwaige Polymerschichten und Klebstoffschichten.
• 7A zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Folienleiters FC mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusselement CON. Das Anschlusselement CON weist an einem Ende des Folienleiters FC einen ersten Anschlussbereich CR1 auf. Der erste Anschlussbereich CR1 ist in diesem Ausführungsbeispiel am der Antennenstruktur ANT entgegengesetzten Ende des Folienleiters FC angeordnet.
• 7B zeigt eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Folienleiter FC aus 7A, wobei im ersten Anschlussbereich CR1 ein erstes Kopplungselement CE1 angeordnet ist, welches mit den elektrisch leitfähigen Strukturen des Folienleiters FC, beispielsweise dem Mittelleiter ML und den seitlichen Leitern L1, L2, elektrisch leitend verbunden ist, beispielsweise durch Verlöten oder Kleben mit einem elektrisch leitfähigen Kleber.
• 7C zeigt einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Anschlusselement CON im ersten Anschlussbereich CR1, wobei ein zweites Kopplungselement CR2 auf das erste Kopplungselement CR1 gesteckt ist und dadurch mit diesem mechanisch und elektrisch verbunden ist. Das zweite Kopplungselement CR2 ist beispielsweise mit einem Ende eines Rundleiters RC und beispielsweise eines Koaxialkabels, verbunden. Dabei ist der erste Pol P1 des ersten Kopplungselements CE1 mit dem Mittelleiter ML des Folienleiters FC elektrisch leitend verbunden, beispielsweise verlötet. Des Weiteren ist der zweite Pol P2 des ersten Kopplungselements CE1 mit den seitlichen Leitern L1, L2 des Folienleiters FC elektrisch leitend verbunden, beispielsweise jeweils über zwei Lötverbindungen.
• Das erste Kopplungselement CE1 und das zweite Kopplungselement CE2 sind als elektrisches Hochfrequenzverbindungselement ausgebildet, das beispielsweise geeignet ist, Hochfrequenzsignal der Antenne ANT über den Folienleiter FC zu Empfangen oder an die Antenne ANT zu senden. Das Hochfrequenzverbindungselement ist hier beispielsweise als elektromechanisches Verbindungselement ausgebildet, dass neben der elektrischen Leitungsverbindung auch mechanisch fest mit dem Folienleiter FC und dem Rundkabel RC verbunden ist.
• Als elektromechanisches Hochfrequenzverbindungselement ist beispielsweise eine SMA-Buchse als erste Kopplungselement CE1 und ein SMA-Stecker als zweites Kopplungselement CE2 geeignet. Die SMA-Buchse kann z.B. eine Winkelanordnung aufweisen, sodass eine geringe Bauhöhe im Anschlussbereich zur Verfügung gestellt wird.
• Die elektromechanische Steckverbindung durch die Kopplungselemente CE1, CE2 erlaubt eine sichere und mechanisch sowie elektrisch stabile Verbindung zwischen dem Folienleiter FC und dem Rundkabel RC. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist es, beispielsweise eine Verglasung mit fest eingebautem Folienleiter FC und erstem Kopplungselement CE1 bereitzustellen. Diese Anordnung weist lediglich geringe Abmessungen auf und ist gut zu lagern. Erst am Verwendungsort, beispielsweise nach dem Einbau der Scheibe in eine Fahrzeugkarosserie, erfolgt dann beispielsweise die Verbindung mit dem Rundkabel RC über das zweite Kopplungselement CE2. Das Rundkabel RC kann dann flexibel über weitere Leitungsverbindungen mit einer Empfangs-, Sende- oder Bordelektronik verbunden werden.
• Es versteht sich, dass die Kopplungselemente CE1, CE2 und die darin befindlichen elektrischen Leitungsverbindungen (insbesondere Steckverbindungen) durch ein Gehäuse (hier nicht dargestellt), bevorzugt durch ein elektrisch isolierendes Gehäuse, elektrisch isoliert, mechanisch stabilisiert und oder vor Korrosion geschützt werden können.
• 7D zeigt eine Aufsicht auf die Unterseite des Folienleiters FC, d.h. in Draufsicht auf die zweite Leiterschicht LS2.
• Der Bereich der zweiten Leiterschicht LS2 um den Pol P1 des ersten Kopplungselement CE1 ist durch eine Isolationslinie IA von dem gegenüberliegenden Leiter GL galvanisch getrennt. Der zweite Anschlussbereich S2 des Diagnosewiderstands DR ist mit diesem isolierten Bereich galvanisch verbunden, beispielsweise durch Verlöten.
• Der erste Anschlussbereich S1 des Diagnosewiderstands DR ist außerhalb des isolierten Bereichs mit dem gegenüberliegenden Leiter GL galvanisch verbunden, beispielsweise durch Verlöten.
• Die galvanische Leitungsverbindung zwischen gegenüberliegendem Leiter GL und Mittelleiter ML erfolgt hier zusätzlich zum Diagnosewiderstand DR über den Pol P1 des ersten Kopplungselements CE1, der als Durchkontaktierung von Mittelleiter ML der Ebene der ersten Leiterschicht LS1 auf die Ebene der zweiten Leiterschicht LS2 dient.
• Dabei ist beispielsweise die zweite Leiterschicht LS2 mit dem gegenüberliegenden Leiter GL in einem Bereich senkrecht zur ihrer Erstreckungsrichtung erweitert und beispielsweise durch einen rechteckigen Bereich verbreitet. Der Diagnosewiderstand DR ist hier beispielsweise vollständig im erweiterten Bereich EGL angeordnet. Dies hat den besonderen Vorteil, dass der Diagnosewiderstand DR flexibel am Folienleiter FC und beispielsweise mit großem Abstand zu den Signalleitungen und insbesondere zum Mittelleiter ML angeordnet werden kann. Dadurch wird die Signaltransmission besondere wenig gestört. Außerdem erfolgt die Verlötung des Diagnosewiderstand DR weit entfernt von den schmalen und dünnen und daher wehr empfindlichen Leiterstrukturen, beispielsweise des Mittelleiters.
• Es versteht sich, dass ein solcher erweiterter Bereich auch auf der Oberseite des Folienleiters FC, beispielsweise als ein (hier nicht dargestellter) erweiterter Bereich des ersten oder zweiten seitlichen Leiters L1, L2 ausgebildet sein kann. Dadurch können der Diagnosewiderstand DR und/oder zuleitende Abschnitte zum Diagnosewiderstand DR besonders hochfrequenzverträglich und löttechnisch geeignet positioniert werden.
• Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Glasscheibe eine Verbundglasscheibe, wobei die Glasscheibe eine zweite Glasschicht GS2 aufweist, wobei die Folie F zwischen die erste Glasschicht GS1 und die zweite Glasschicht GS2 eingebracht ist. D.h., die Folie kann sowohl auf eine Scheibenaußenseite als auch zwischen Glasschichten einer Verbundglasscheibe eingebracht sein. Dabei kann die Folie F (mit den jeweiligen Leiterschichten LS1, LS2) unmittelbar auf einer der Glasschichten GS1, GS2 aufgebracht sein, oder aber es kann eine Zwischenschicht VF oberhalb und/oder unterhalb der Folie F (mit den jeweiligen Leiterschichten LS1, LS2) angeordnet sein. Die Zwischenschicht VF dient dabei im Wesentlichen der Verbindung der Glasschichten GS1, GS2. Um Höhenunterschiede durch die Folie F (mit den jeweiligen Leiterschichten LS1, LS2) auszugleichen, kann die Zwischenschicht VF Ausnehmungen aufweisen Die Zwischenschicht VF enthält zumindest einen Stoff ausgewählt aus der Gruppe aufweisend Polybutylenterephthalat (PBT), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET) und Polyethylennaphthalat (PEN), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylfluoride (PVF), Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), Polyacrylat (PA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan (PUR), und/oder Gemische und Copolymere davon.
• Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Glasscheibe, insbesondere ein Land-, See-, Luft- oder Raumfahrzeug (oder Kombinationen hiervon) bereitgestellt.
• Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die erfindungsgemäße Glasscheibe zum Empfang von Signalen zur satellitengestützten Navigation, insbesondere zum Empfang von GNSS-Signalen des Navstar GPS, Galileo, Glonass, Beidou, Navic, QZSS verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird die erfindungsgemäße Glasscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 18, zum Empfang von Signalen eines Mobilkommunikationssystems, insbesondere eines Mobilkommunikationssystems der 2., 3. 4. oder 5. Generation, verwendet.
• Im Ergebnis wird statt der bisherigen Technik einer Transmissionsline bzw. eines Coplanaren Wellenleiters, wie er im Stand der Technik Verwendung fand, ein neuer Ansatz verfolgt. Durch die Verwendung eines gegenüberliegenden Leiters GL kann der Einfluss störender Elemente, insbesondere im Befestigungsbereich, verringert werden.
• Dabei kann trotzdem den Anforderungen an eine dünne Struktur, die sich integrieren lässt, entsprochen werden.
• Mittels der Erfindung wird es möglich auch bei einer Biegung um die Glasschicht GS1 eine gute Übertragung bei guter Anpassung an den Wellenleiterwiderstand zur Verfügung zu stellen.
• Bezugszeichenliste

FC

Folienleiter

CON

Anschlusselement, elektrisches Anschlusselement

DR

Diagnosewiderstand

S1, S2

Anschlussbereich (Lötanschluss) des Diagnosewiderstands DR

IA

Isolationslinie, Isolationsbereich

HT

Wärmefalle (Heat Trap)

FL1

Aussparung im seitlichen Leiter L1

EML

erweiterter Bereich des Mittelleiters ML

EGL

erweiterter Bereich des gegenüberliegenden Leiters GL

CE1, CE2

Kopplungselement, elektrisches Kopplungselement

P1, P2

Pol

CR1

Anschlussbereich

GS1, GS2

Glasschicht

LS1, LS2

Leiterschicht

ANT

Antennenstruktur

GCPW

Verbindungsstruktur

ML

Mittelleiter

L1, L2

seitlicher Leiter

GL

gegenüberliegender Leiter

F

Folie, Trägerfolie

a1, a2

Abstand

bML

Breite

hF

Dicke

hLS1, hLS2

Höhe

VIA

Durchkontaktierung

A

Fahrzeugkarosserie

VF

Zwischenschicht

GND

Massepotential

KL

Kleber

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 20140176374 A1 [0008]
• WO 0022695 A1 [0014]
• US 2018/0037006 A1 [0014]
• DE 202006011919 U1 [0014]
• DE 202010011837 U1 [0014]
• EP 3174158 A1 [0019]

Claims (13)

1. Glasscheibe, insbesondere für ein Fahrzeug, aufweisend eine erste Glasschicht (GS1), wobei auf der ersten Glasschicht (GS1) eine Folie (F) mit zwei Leiterschichten (LS1, LS2) aufgebracht ist, wobei mittels zumindest einer der zwei Leiterschichten (LS1) eine Antennenstruktur zur Verfügung gestellt wird, wobei mittels der zwei Leiterschichten eine Verbindungsstruktur (GCPW) zur Antennenstruktur zur Verfügung gestellt wird, wobei die Verbindungsstruktur (GCPW) einen Mittelleiter (ML) aufweist, der von zwei seitlichen Leitern (L1, L2) flankiert ist, wobei sich der Mittelleiter (ML) und die flankierenden zwei seitlichen Leiter (L1, L2) in einer der beiden Leiterschichten (LS1) befinden, wobei in der anderen der beiden Leiterschichten (LS2) ein bezüglich der Folie (F) gegenüberliegender Leiter (GL) bereitgestellt wird, der im Wesentlichen parallel zu dem Mittelleiter (ML) und den flankierenden zwei seitlichen Leitern (L1, L2) angeordnet ist, wobei die flankierenden zwei seitlichen Leiter (L1, L2) und der gegenüberliegende Leiter (GL) im Wesentlichen gleiches Potential aufweisen, wobei der Mittelleiter (ML) über mindestens einen Diagnosewiderstand (DR) mit mindestens einem der seitlichen Leiter (L1, L2) und/oder dem gegenüberliegenden Leiter (GL) galvanisch verbunden ist und wobei der Diagnosewiderstand (DR) unmittelbar in oder an dem Folienleiter (FC) angeordnet ist.
2. Glasscheibe nach Anspruch 1, wobei der Diagnosewiderstand (DR) zumindest abschnittsweise auf der Folie (F) und abschnittsweise auf der ersten oder zweiten Leiterschicht (LS1, LS2) angeordnet ist.
3. Glasscheibe, nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Diagnosewiderstand (DR) - über einen zweiten Anschlussbereich (S2) unmittelbar mit dem Mittelleiter (ML) und über einen ersten Anschlussbereich (S1) unmittelbar mit einem der seitlichen Leiter (L1, L2) verbunden ist, oder - über einen zweiten Anschlussbereich (S2) mit einer Durchkontaktierung (VIA, P1) und darüber mit dem Mittelleiter (ML) elektrisch verbunden ist, wobei der Diagnosewiderstand (DR) über den ersten Anschlussbereich (S1) mit dem gegenüberliegenden Leiter (GL) elektrisch verbunden ist, oder - über einen zweiten Anschlussbereich (S2) mit dem Mittelleiter (ML) elektrisch verbunden ist, wobei der Diagnosewiderstand (DR) über den ersten Anschlussbereich (S1) mit einer Durchkontaktierung (VIA) und darüber mit dem gegenüberliegenden Leiter (GL) elektrisch verbunden ist.
4. Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Diagnosewiderstand (DR) im Anschlussbereich (S1, S2) durch Löten, Kleben bevorzugt mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff, Vernieten oder dauerhaftes Verpressen galvanisch verbunden ist.
5. Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Diagnosewiderstand (DR) ein Surface Mounted Device-Bauelement ist, bevorzugt ein quaderförmiges Surface Mounted Device-Bauelement.
6. Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der Diagnosewiderstand (DR) aus einem Abschnitt der ersten Leiterschicht (LS1) besteht.
7. Glasscheibe nach Anspruch 6, wobei der Diagnosewiderstand (DR) aus mindestens einem Verbindungssteg der ersten Leiterschicht (LS1) zwischen dem Mittelleiter (ML) und mindestens einem der seitlichen Leiter (L1, L2) besteht und bevorzugt einstückig mit dem Mittelleiter (ML) und dem mindestens einen seitlichen Leiter (L1, L2) ausgebildet ist.
8. Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Diagnosewiderstand (DR) ein im Wesentlichen ohmscher Widerstand mit einem Widerstandswert von 1 kOhm bis 10 MOhm, bevorzugt von 1 kOhm, bis 1 MOhm und besonders bevorzugt von 10 kOhm bis 100 kOhm ist.
9. Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Mittelleiter (ML) eine Breite (b_ML) von 50µm bis 300µm aufweist und/oder der Abstand (a₁, a₂) jedes der beiden seitlichen Leitern (L1, L2) zum Mittelleiter (ML) zwischen 50 µm min bis 300 µm beträgt.
10. Glasscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen einem der seitlichen Leiter (L1) und dem in Bezug auf die Folie (F) gegenüberliegenden Leiter (GL) Durchkontaktierungen (VIA) angeordnet sind.
11. Glasscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der beiden Leiterschichten (LS1, LS2) zumindest partiell mit einer Deckschicht versehen ist.
12. Glasscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsstruktur (GCPW) einen Anschlussbereich (CR1) für ein Anschlusselement (CON), bevorzugt für ein elektromechanisches Hochfrequenzverbindungselement, aufweist.
13. Glasscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Glasscheibe eine Verbundglasscheibe ist, wobei die Glasscheibe eine zweite Glasschicht (GS2) aufweist, wobei die Folie (F) zwischen der ersten Glasschicht (GS1) und der zweiten Glasschicht (GS2) angeordnet ist.

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