WO2005009092A1 - Flexible strip conductor structure and method for producing and using the same - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a flexible conductor track structure, consisting of an electrically non-conductive, essentially flat substrate with partial electrically conductive coating, and also to a method for producing such a structure, wherein an electrically non-conductive, essentially flat substrate is partially coated with noble metal. Germination activated and then the areas activated in this way are coated in an electrically conductive manner, and advantageous uses of such structures. Structures of the type mentioned and also their production in the manner described are known for example from EP 256 395 A or also DE 196 24 071 A and are used, for example, for the production of printed circuits, membrane keyboards, switch mats and the like. Like. Used, wherein the conductor tracks subsequently generated by electrically conductive coating are defined by the partial activation in the form of patterns.
- the electrically conductive wires which are relatively inflexible compared to the other tissue environment, must also be carefully insulated so that, for example, a crumpling of the garment during wear cannot lead to short circuits.
- the object of the present invention is to improve a flexible interconnect structure of the type mentioned at the outset in such a way that the disadvantages mentioned of the known structures of this type are avoided and that in particular the manufacture can be simplified and highly flexible but nevertheless robust interconnect structures can be provided.
- the substrate consists of a three-dimensional textile-like fabric made of electrically non-conductive threads with a greater thickness than the thread thickness, and in that the partially electrically conductive coating adheres to the threads and that Tissue penetrates at least in regions up to at least part of the thickness.
- the substrate is only partially electrically conductively coated, and its thickness (relative to the fabric thickness) can be varied via the manner of producing or applying this coating, which is described in more detail below.
- the electrically conductive coating can only reach a few thread thicknesses deep into the fabric or penetrate it entirely.
- the partial electrically conductive coating is applied to both sides of the fabric, preferably in a different structure, and preferably through-plated through in certain areas.
- conductor tracks (possibly also different) can be formed on both sides of the fabric, which are only contacted by the fabric at desired locations.
- This contact can be made either by means of correspondingly thick coating webs on both sides, which are touching the inside of the fabric, or - in a further preferred embodiment of the invention - can be implemented in such a way that the coatings on both sides of the fabric are spaced apart on the inside and for through-contacting in areas separate contact elements penetrating the tissue, such as electrically conductive eyelets, seams, push buttons or the like, are provided.
- the textile-like fabric used for the substrate can consist of threads of a polymer from the following group: polyester, polyamide, polyvinyl derivatives, polyurethane, polypropylene and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) or natural fibers or a mixed fabric, wherein the thread thickness is preferably in the range from 20 to 80 ⁇ m.
- the electrically conductive coating in the area of the provided conductor tracks consists of a metal from the group: Cu, Ni, Ag, Au, or their alloys or layer combinations.
- the layer thickness is preferably in the range of 0.01 to 10 microns.
- Such conductor track structures are highly flexible and yet robust and are ideally suited for a wide variety of uses - according to the invention, preferably as a current conducting structure between at least one power source and a consumer in or on clothing or textile surfaces in the home, in advertising or in decoration.
- so-called “smart fabrics” for supplying energy or operating electronic devices installed in clothing items can be realized, or textiles that can be used as curtains or fabrics with light displays realized by LEDs or the like, for example.
- a fabric made of electrically non-conductive threads three-dimensionally with a greater thickness than the thread thickness is used as the substrate, the fabric after preferably chemical roughening
- the surface of the thread is selectively provided on one side with an activator paste with a defined viscosity, the activator paste is pressed into the tissue with the aid of air pressure to the intended coating depth, the partially three-dimensionally activated tissue is dried, and the partially three-dimensionally activated and dried tissue is electrically conductively coated in the activated area.
- the activator paste contains organometallic compounds of elements of the 1st or 8th subgroup of the periodic table and of olefins, ⁇ , ⁇ -unsaturated carbonyl compounds, crown ethers or nitriles, dissolved or finely dispersed, embedded in a matrix made of paint-typical binders and solvents, and is preferably applied in a layer thickness in the range from 10 to 50 ⁇ m, particularly preferably 20 to 30 ⁇ m.
- FIGS. 4 and 5 are top views of conductor track structures designed according to the invention on flat substrates.
- Fig. 6 is a schematic section along the line VI-VI in Fig. 5. It is known that the metal deposition on non-conductive surfaces, in particular surfaces of plastics, from chemically reductive metallizing baths by ionic or on the surfaces to be coated in previous process steps colloidally fixed noble metal nuclei can be catalyzed. In order to produce an adherent coating, these surfaces generally have to be roughened beforehand.
- the amount of activator deposited in the screen printing process on the fabric surface can be controlled by a suitable choice of the emulsion layer thickness of the printing screen, the mesh size of the screen fabric used and the viscosity of the activation solution.
- the activator solution is sucked into the tissue depth by applying negative pressure to the printing table.
- the spatial penetration depth and therefore the wetting of the fibers inside the fabric is dependent on the viscosity of the activator solution and on the level of the negative pressure applied.
- the penetration depth of the activator solution can be influenced within a wide range (from the surface wetting to the complete soaking of the tissue within the printed areas) by the following key data:
- Emulsion layer thickness 10 - 50 ⁇ m, preferably 20 - 30 ⁇ m
- Viscosity of the activator solution depending on the application process, in screen printing in the range of 1000 - 8000 mPas, preferably 2000 - 6000 mPas In the ink jet process: 100 - 1000 mPas, preferably 150 - 500 mPas
- Negative pressure 720 - 1000 mbar, preferably 700 - 500 mbar
- the depth of penetration is still dependent on the fabric thickness (thick fabrics can no longer be completely soaked with the activator pressure from only one side, but are then suitable for circuit printing on both sides).
- An activation solution consisting of 44.3 g of a commercially available aliphatic isocyanate (Desmodur N 100), 0.80 g of 4-cyclohexene-1, 2-dicarboxylic acid palladium (II) chloride, 250 ml of methoxypropyl acetate and 100 ml of butyl glycolate is dispersed through The addition of highly disperse silica adjusted to a viscosity of 2500 mPas at 23 ° C.
- the activator paste thus produced is printed on a polyester-containing three-dimensionally woven fabric with a thickness of approx.
- the starting material is a single (uniform pattern) or multiple (several patterns with different densities in one textile) structured textile (woven, knitted, crocheted, lace or the like), the 3-D is selectively provided with noble metal germination, the germinated areas then being coated with metal.
- the coating can be carried out according to different methods, which differ in whether the textile is structured in a single or multiple way.
- the selectivity is achieved through the type of coating process.
- the selectivity is achieved by the different patterns (density of the textile fibers).
- the coating process always consists of 2 sub-processes, the activation step, in which the textile is selectively germinated, and the metallization step, in which the metallization takes place.
- the activation step can be carried out using the following methods: a) screen printing, b) spraying process with suction device, c) micro-spraying process (ink-jet), or d) offset printing (gravure printing process)
- the metallization step is preferably always carried out using the electroless metallization method.
- the 3-D selective metallization of simply structured textiles is achieved when the activation is carried out in the a) screen printing process with various masks (screens) in which the penetration depth of the activator is varied by varying the suction rate and / or changing the viscosity of the liquid activator he follows.
- the 3-D selective metallization of multi-structured textiles is achieved on the one hand by the design of the textile (dense and less dense areas, see FIGS. 2 and 3), which is activated.
- the activation is carried out in a) screen printing in a step in which the penetration depth of the activator is determined by setting the suction rate and / or its viscosity.
- micro-spray process (ink-jet) process as b)
- offset printing carried out with a mask, the depth of penetration of the activator being determined by varying the suction rate and / or changing its viscosity.
- the tissue can be activated on one (eg 1 circuit) or on both sides (eg 2 circuits).
- activating on one side full penetration of the textile or partial penetration and isolating areas from metallized areas are obtained on opposite sides.
- full penetration is obtained on opposite sides or, with less penetration, an electrically insulating core inside the textile.
- the manufacturing process consists of repeating the one-sided activation (see above) on the opposite side of the textile.
- the conductor tracks on the opposite sides can be electrically connected to one another by conductive sewing, eyelets, crimping, piercing or the like. The flexibility of the fabric is retained even after coating. The thickness of the coating is only set in the metallization process.
- the textile selectively metallized in this way, is used, for example, as a power supply for the mains-independent supply of various small consumers (sensors, switches, transistors, diodes, resistors, capacitors, displays, LEDs, in various small portable devices) with battery power.
- the current carrying capacity of the individual conductor tracks is designed as required. Depending on the conductor layout and heat dissipation, it can also be up to 100 amperes or more.
- 1 shows the conductor track structure according to the invention in a schematic cross section of a detail area of the fabric (G) which has already been partially electrically conductively coated.
- the self-electrically non-conductive flexible threads 4 are individually provided with a thin layer 5 of a conductive metal, such as copper, in the area of the partial electrically conductive coating 1 forming a conductor track, this coating 1 up to the thickness 2 of the fabric (G) is enough and thus an insulating layer 3 remains on the back.
- regions a, b, c and d are used to denote regions of different weave densities in the fabric (G) each shown in a schematic partial section. From Fig. 2 it can be seen that the treatment with the activator (as described above) can lead to a selective coating with different penetration depths; Depending on the viscosity and the duration of exposure, complete penetration can already be achieved in the less dense areas.
- the one-sided treatment with the activator results in an asymmetrical pattern (in cross-section).
- treatment with the activator on both sides results in a symmetrical pattern of the coating (in cross section) - opposite coated areas can still be conductively connected at individual points in a manner not shown here by means of a push button or the like.
- a different pattern could of course also be applied to both sides.
- 4 shows, as an example of the use of a flexible conductor structure according to the invention, the inner part of a so-called "helmet apron", for example of a fire helmet.
- this helmet apron can now additionally function as an energy supply or signal connection or electrical control of various electrical devices arranged on the helmet or in the neck or shoulder area shear or electronic devices such as flashlights, radios, microphones, headphones, night vision devices, signal switches, dialing keyboards and the like, also with different requirements for supply voltage or current to be provided.
- a corresponding single or multi-part battery with multiple taps can be carried on the back, for example, and connected in the illustrated example with five push buttons at positions 7 (+) and 8 (-).
- the various devices with two different voltages (9 and 12, for example 6 volts and 10 and 11, for example 12 volts) can also be connected, for example, via push buttons.
- the conductor tracks 13 are formed according to the examples discussed in FIGS. 1 to 3 in the fabric and do not or hardly hinder its flexibility.
- 5 and 6 is a multi-layer flexible fabric structure for use, for example, as a so-called "star curtain" in the decoration. Between each of the conductor tracks 13, which are again designed, as discussed in accordance with FIGS.
- LEDs 14 are arranged here, which are connected to the conductor tracks 13 in an electrically conductive manner using conventional connection techniques, for example by means of clamping connections, Gluing, partial soldering or the like.
- the darker outer conductor tracks are thicker as current busbars and are completely penetrating the substrate and, in the illustration according to FIG. 5, lead to connections 15, 16 to the outside.
- the only hatched conductor tracks 13 between them do not penetrate completely through the substrate according to FIG. 6, so that the rear side remains insulating.
- the conductor track structure according to the invention is usually sandwiched between outer cover layers, so that the conductor tracks themselves are protected inside.
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Abstract
Description
Flexible Leiterbahn-Struktur sowie Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben Flexible interconnect structure and method of making and using the same
Die Erfindung betrifft eine flexible Leiterbahn-Struktur, bestehend aus einem elektrisch nicht leitenden, im wesentlichen flächigen Substrat mit partieller elektrisch leitender Beschichtung, sowie auch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Struktur, wobei ein elektrisch nicht leitendes, im wesentlichen flächiges Substrat partiell mittels Edelmetallbe- keimung aktiviert und anschließend die derart aktivierten Bereiche elektrisch leitend beschichtet werden, und vorteilhafte Verwendungen derartiger Strukturen. Strukturen der genannten Art sowie auch deren Herstellung auf beschriebene Weise sind beispielsweise aus EP 256 395 A oder auch DE 196 24 071 A bekannt und werden beispielsweise zur Herstellung von gedruckten Schaltungen, Folientastaturen, Schaltmatten u. dgl. verwendet, wobei durch die partielle Aktivierung in Form von Mustern die darauffolgend durch elektrisch leitende Beschichtung erzeugten Leiterbahnen definiert werden. Die verwendeten Substrate bestehen zumeist aus flexiblen Kunststofffolien (beispielsweise aus PES, oder dgl.), Papieren, oder auch dichten Fliesen, welche durch die oberflächliche Aktivierung und anschließende elektrisch leitende Beschichtung mit zweidimensional "aufgedruckten" Leiterbahnen versehen werden. Die, ohne die Gefahr von bleibenden Beschädigungen, ohnedies nur begrenzt nutzbare Flexibilität derartiger Substrate wird durch die damit zusätzlich bestehende Gefahr der Beschädigung bzw. des Ablösens dieser aufgedruckten Leiterbahnen weiter begrenzt, sodass in der Praxis allenfalls ein anfängliches Verkrümmen bei der Anbringung einer derartigen Struktur oder ein gelegentliches Zusammenrollen (beispielsweise einer Folientastatur) statthaft bleibt. Weiters sind in letzter Zeit insbesonders im Zusammenhang mit am Körper tragbaren elektronischen Einrichtungen (wearable Computers) auch Textilien mit eingewebten, elektrisch leitenden Drähten bzw. Fäden bekannt geworden, über welche elektrisch leitende Verbindungen zwischen Energiequellen, Eingabehilfen, Verarbeitungseinheiten, Ausgabe- und Anzeigegeräten und Ähnlichem in den Geweben bzw. Kleidungsstücken hergestellt werden können, womit die früher üblich bzw. notwendig gewesene separate Verkabelung entfallen kann. Derartige Gewebe sind aber mit sehr dünnen und damit nicht störenden Drähten nur entsprechend teuer und schwer herzustellen - die Verwendung dickerer Drähte geht naturgemäß auf Kosten der Flexibilität und damit der Handhabung. Die gegenüber der sonstigen Gewebeumgebung relativ unflexiblen elektrisch leitenden Drähte müssen zudem sorgfältig isoliert werden, damit beispielsweise ein Verknittern des Kleidungsstückes beim Tragen nicht zu Kurzschlüssen führen kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine flexible Leiterbahn-Struktur der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die angesprochenen Nachteile der bekannten derartigen Strukturen vermieden werden und dass insbesonders die Herstellung vereinfacht und hochflexible aber dennoch robuste Leiterbahn-Strukturen bereitgestellt werden können. Die genannte Aufgabe wird bei einer Leiterbahn-Struktur der eingangs angeführten Art dadurch gelöst, dass das Substrat aus einem aus elektrisch nicht leitenden Fäden dreidimensional mit gegenüber der Fadenstärke größerer Dicke aufgebauten textilartigen Gewebe besteht und dass die partiell elektrisch leitende Beschichtung auf den Fäden haftet und das Gewebe zumindest bereichsweise bis zumindest einem Teil der Dicke durchdringt. Es entsteht damit eine flexible Struktur aus einem textilartigen Gewebe, mit (auf die Gewebefläche bezogen) partieller elektrisch leitender Beschichtung, wobei diese Beschichtung (auf den einzelnen Faden im beschichteten Bereich bezogen) die Fäden möglichst rundum in dünner Schicht umgibt. Zur Folge der sich nur bereichsweise tatsächlich berührenden einzelnen Fäden in einem derartigen Gewebe bleibt die Flexibilität des Gewebes auch in den beschichteten Bereichen weitestgehend erhalten, wobei der tatsächlich zur Verfügung stehende jeweilige Leitungsquerschnitt einfach über die Breite und Tiefe der jeweiligen Beschichtungsbahn variiert werden kann, was im Gegensatz beispielsweise zu den obenstehend angesprochenen mitgewebten Fäden auch große Leitungsquerschnitte und damit große Ströme ermöglicht. In der einfachsten Ausführung der Erfindung ist das Substrat nur einseitig partiell e- lektrisch leitend beschichtet, wobei über die untenstehend noch genauer beschriebene Art der Herstellung bzw. Aufbringung dieser Beschichtung ihre Dicke (relativ zur Gewebedicke) variiert werden kann. Je nach Anforderung bzw. Anwendung kann die elektrisch leitende Beschichtung nur einige Fädendicken tief ins Gewebe reichen oder aber dieses auch gänzlich durchdringen. In bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die partielle elektrisch leitende Beschichtung aber auf beide Seiten des Gewebes, vorzugsweise in unterschiedlicher Struktur, aufgebracht und vorzugsweise bereichsweise durchkontaktiert. Damit können auf beiden Seiten des Gewebes (gegebenenfalls auch unterschiedliche) Leiterbahnen ausgebildet werden, die nur an gewünschten Stellen durch das Gewebe kontaktiert sind. Diese Kontak- tierung kann entweder durch entsprechend dicke, sich im Inneren des Gewebes berührende beidseitige Beschichtungsbahnen erfolgen, oder aber - in weiters bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung - so realisiert sein, dass die Beschichtungen beider Seiten des Gewebes im Inneren durchgehend beabstandet und für die bereichsweise Durchkontaktierung separate, das Gewebe durchdringende Kontaktelemente, wie elektrisch leitende Ösen, Nähte, Druckknöpfe od. dgl., vorgesehen sind. Beides ermöglicht insgesamt den Aufbau relativ komplizierter Leiterbahn-Strukturen, ohne die Flexibilität wesentlich zu beeinträchtigen. Das für das Substrat verwendete textilartige Gewebe kann in bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung aus Fäden eines Polymers folgender Gruppe bestehen: Polyester, Polyamid, Polyvinylderivate, Polyurethan, Polypropylen und Acrγlnitril-Butadien-Styrol- Copolymer (ABS) oder Naturfasern bzw. einem Mischgewebe, wobei die Fadenstärke vorzugsweise im Bereich von 20 bis 80 μm liegt. Die elektrisch leitende Beschichtung im Bereich der vorgesehenen Leiterbahnen besteht in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung aus einem Metall der Gruppe: Cu, Ni, Ag, Au, oder deren Legierungen bzw. Schichtkombinatio- nen, wobei die Schichtdicke vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 10 μm liegt. Derartige Leiterbahn-Strukturen sind hochflexibel und trotzdem robust und für verschiedenste Verwendungen bestens geeignet - gemäß der Erfindung vorzugsweise als Stromleitstruktur zwischen zumindest einer Stromquelle und einem Verbraucher in oder an Kleidungsstücken oder textilen Flächen im Heimbereich, in der Werbung oder der Dekoration. Es können damit beispielsweise sogenannte "smart fabrics" zur Energieversorgung bzw. Bedienung elektronischer, in Kleidungsstücke eingebauter Geräte realisiert werden, oder auch Vorhang- oder bespannungsartig verwendbare Textilien mit beispielsweise durch LED 's realisierten Lichtanzeigen oder Ähnliches. Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung derartiger Strukturen ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe gemäß der Erfindung vorgesehen, dass als Substrat ein aus elektrisch nicht leitenden Fäden dreidimensional mit gegenüber der Fadenstärke größerer Dicke aufgebautes Gewebe verwendet, das Gewebe nach vorzugsweise chemischer Aufrauhung der Fadenoberflächen einseitig oberflächlich selektiv mit einer Aktivatorpaste mit definierter Viskosität versehen, die Aktivatorpaste luftdruckunterstützt bis zur vorgesehenen Beschichtungstiefe in das Gewebe eingedrückt, das damit partiell dreidimensional aktivierte Gewebe getrocknet, und das partiell dreidimensional aktivierte und getrocknete Gewebe in den aktivierten Bereich elektrisch leitend beschichtet wird. Als Gewebematerial wird vorzugsweise ein Polymer aus der Gruppe: Polyester, Polyamid, Polyvinyilderivate, Polyurethane, Polypropylen und Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymer (ABS) oder Naturfasern bzw. ein Mischgewebe, mit einer Fadenstärke vorzugsweise im Bereich von 20 bis 80 μm, verwendet. Die Aktivatorpaste enthält in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung organometallische Verbindungen von Elementen der 1. oder 8. Nebengruppe des Periodensystems und von Olefinen, α, ß- ungesättigten Carbonylverbin- dungen, Kronenetheren oder Nitrilen, gelöst bzw. feindispergiert eingebettet in eine Matrix aus lacktypischen Bindemitteln und Lösungsmitteln, und wird vorzugsweise in einer Schichtdicke im Bereich von 10 bis 50 μm, besonders bevorzugt 20 bis 30 μm, aufgebracht. Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Struktur und des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sind den Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung des Herstellungsverfahrens sowie einzelner Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Fig. 1, 2 und 3 zeigen dabei Beispiele für die erfindungsgemäße Leiterbahn-Struktur in schematischem Querschnitt, und Fig. 4 und 5 Draufsichten auf erfindungsgemäß ausgebildete Leiterbahnstrukturen auf flächigen Substraten. Fig. 6 ist ein schematischer Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5. Es ist bekannt, dass die Metallabscheidung auf nicht leitende Oberflächen, insbesondere Oberflächen von Kunststoffen, aus chemisch reduktiven Metallisierbädern durch an den zu beschichtenden Oberflächen in vorherigen Prozessschritten ionisch oder kollodial fixierte Edelmetallkeime katalysiert werden kann. Zur Erzeugung einer haftfesten Beschichtung müssen diese Oberflächen vorher im allgemeinen aufgerauht werden. Dies kann mechanisch oder chemisch, wie z.B. im Falle von Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren (ABS) durch Beizen in Chromschwefelsäure, geschehen. Zur selektiven Beschichtung von Kunststoffträgern zum Zwecke der Erzeugung von Schaltungsträgern und flexiblen Leiterplatten wird z.B. in der EP 0 256 395 eine Druckpastenformulierung vorgeschlagen, die als Aktivatoren organometallische Verbindungen der 1. oder 8. Nebengruppe des Periodensystems und von Olefinen, α, ß- ungesättigten Carbonylverbindungen, Kronenethem oder Nitrilen enthält. Diese Aktivatoren bzw. Metallisierungskatalysatoren sind gelöst bzw. feindispergiert eingebettet in eine Matrix aus lacktypischen Bindemitteln und geeigneten Lösungsmitteln. Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass sich derartige Formulierungen nach Modifizierung ihrer Viskositäten auf definierte Werte in Kombination mit speziellen Auftragstechniken sehr gut zur flächen- und tiefenselektiven Aktivierung dreidimensional verwebter Textilflächen eignen und diese so vorbehandelten Gewebe nach einem thermischen Konditio- nierschritt in chemisch-reduktiven Metallisierbädern dreidimensional metallisiert werden können. Die spezielle Ausführungstechnik der selektiven Beschichtung im Siebdruck besteht darin, dass die zu beschichtenden Gewebe in konventionellen Siebdruckmaschinen, die mit einem Vakuum-Drucktisch, dessen Saugwirkung regelbar ist, ausgestattet sind, partiell bedruckt werden. Zweckmäßigerweise besitzt der Drucktisch, auf dem die zu bedruckenden Gewebe aufgelegt werden, zusätzlich eine poröse offenzellige Ansaugplatte. Durch geeignete Wahl der Emulsionsschichtdicke des Drucksiebes, der Maschenweite des verwendeten Siebgewebes und der Viskosität der Aktivierungslösung kann die im Siebdruckprozess auf der Gewebeoberfläche abgelegte Aktivatormenge gesteuert werden. Unmittelbar anschließend an den Druckprozess erfolgt ein Einsaugen der Aktivatorlösung in die Gewebetiefe durch Anlegen von Unterdruck an den Drucktisch. Die räumliche Eindringtiefe und mithin die Benetzung der Fasern im Inneren des Gewebes ist dabei von der Viskosität der Aktivatorlösung und von der Höhe des angelegten Unterdrucks abhängig. Die Eindringtiefe der Aktivatorlösung kann in weiten Grenzen (von der oberflächlichen Benetzung bis zur völligen Durchtränkung der Gewebe innerhalb der bedruckten Bereiche) durch folgende Eckdaten beeinflusst werden:The invention relates to a flexible conductor track structure, consisting of an electrically non-conductive, essentially flat substrate with partial electrically conductive coating, and also to a method for producing such a structure, wherein an electrically non-conductive, essentially flat substrate is partially coated with noble metal. Germination activated and then the areas activated in this way are coated in an electrically conductive manner, and advantageous uses of such structures. Structures of the type mentioned and also their production in the manner described are known for example from EP 256 395 A or also DE 196 24 071 A and are used, for example, for the production of printed circuits, membrane keyboards, switch mats and the like. Like. Used, wherein the conductor tracks subsequently generated by electrically conductive coating are defined by the partial activation in the form of patterns. The substrates used mostly consist of flexible plastic films (for example made of PES or the like), papers, or even dense tiles, which are provided with two-dimensionally “printed” conductor tracks by the surface activation and subsequent electrically conductive coating. The flexibility of such substrates, which in any case can only be used to a limited extent without the risk of permanent damage, is further limited by the additional risk of damage or detachment of these printed conductor tracks, so that in practice an initial warping when attaching such a structure or occasional rolling up (e.g. a membrane keyboard) is permitted. Furthermore, especially in connection with electronic devices (wearable computers) that can be worn on the body, textiles with woven-in, electrically conductive wires or threads have become known, via which electrically conductive connections between energy sources, input aids, processing units, output and display devices and the like be made in the fabrics or clothing can, with which the previously customary or necessary separate cabling can be omitted. Such fabrics, however, are only correspondingly expensive and difficult to manufacture with very thin and therefore non-disturbing wires - the use of thicker wires naturally goes at the expense of flexibility and thus handling. The electrically conductive wires, which are relatively inflexible compared to the other tissue environment, must also be carefully insulated so that, for example, a crumpling of the garment during wear cannot lead to short circuits. The object of the present invention is to improve a flexible interconnect structure of the type mentioned at the outset in such a way that the disadvantages mentioned of the known structures of this type are avoided and that in particular the manufacture can be simplified and highly flexible but nevertheless robust interconnect structures can be provided. The above-mentioned object is achieved in a conductor track structure of the type mentioned at the outset in that the substrate consists of a three-dimensional textile-like fabric made of electrically non-conductive threads with a greater thickness than the thread thickness, and in that the partially electrically conductive coating adheres to the threads and that Tissue penetrates at least in regions up to at least part of the thickness. This creates a flexible structure made of a textile-like fabric with a partially electrically conductive coating (based on the fabric surface), this coating (based on the individual threads in the coated area) surrounding the threads as thinly as possible. As a result of the individual threads in such a fabric that are actually only touching in certain areas, the flexibility of the fabric is largely retained even in the coated areas, the actually available wire cross-section being simply varied over the width and depth of the respective coating web, which in the In contrast, for example, to the above-mentioned co-woven threads, large line cross sections and thus large currents are also possible. In the simplest embodiment of the invention, the substrate is only partially electrically conductively coated, and its thickness (relative to the fabric thickness) can be varied via the manner of producing or applying this coating, which is described in more detail below. Depending on the requirements or application, the electrically conductive coating can only reach a few thread thicknesses deep into the fabric or penetrate it entirely. In a further preferred embodiment of the invention, however, the partial electrically conductive coating is applied to both sides of the fabric, preferably in a different structure, and preferably through-plated through in certain areas. In this way, conductor tracks (possibly also different) can be formed on both sides of the fabric, which are only contacted by the fabric at desired locations. This contact can be made either by means of correspondingly thick coating webs on both sides, which are touching the inside of the fabric, or - in a further preferred embodiment of the invention - can be implemented in such a way that the coatings on both sides of the fabric are spaced apart on the inside and for through-contacting in areas separate contact elements penetrating the tissue, such as electrically conductive eyelets, seams, push buttons or the like, are provided. Overall, both enable the construction of relatively complicated conductor track structures without significantly impairing flexibility. In a preferred further embodiment of the invention, the textile-like fabric used for the substrate can consist of threads of a polymer from the following group: polyester, polyamide, polyvinyl derivatives, polyurethane, polypropylene and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) or natural fibers or a mixed fabric, wherein the thread thickness is preferably in the range from 20 to 80 μm. In an advantageous embodiment of the invention, the electrically conductive coating in the area of the provided conductor tracks consists of a metal from the group: Cu, Ni, Ag, Au, or their alloys or layer combinations. NEN, the layer thickness is preferably in the range of 0.01 to 10 microns. Such conductor track structures are highly flexible and yet robust and are ideally suited for a wide variety of uses - according to the invention, preferably as a current conducting structure between at least one power source and a consumer in or on clothing or textile surfaces in the home, in advertising or in decoration. For example, so-called “smart fabrics” for supplying energy or operating electronic devices installed in clothing items can be realized, or textiles that can be used as curtains or fabrics with light displays realized by LEDs or the like, for example. In a method of the type mentioned at the outset for producing structures of this type, in order to achieve the above-mentioned object according to the invention it is provided that a fabric made of electrically non-conductive threads three-dimensionally with a greater thickness than the thread thickness is used as the substrate, the fabric after preferably chemical roughening The surface of the thread is selectively provided on one side with an activator paste with a defined viscosity, the activator paste is pressed into the tissue with the aid of air pressure to the intended coating depth, the partially three-dimensionally activated tissue is dried, and the partially three-dimensionally activated and dried tissue is electrically conductively coated in the activated area. A polymer from the group consisting of: polyester, polyamide, polyvinyl derivatives, polyurethanes, polypropylene and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) or natural fibers or a mixed fabric, with a thread thickness preferably in the range from 20 to 80 μm, is preferably used as the fabric material , In a preferred embodiment of the invention, the activator paste contains organometallic compounds of elements of the 1st or 8th subgroup of the periodic table and of olefins, α, β-unsaturated carbonyl compounds, crown ethers or nitriles, dissolved or finely dispersed, embedded in a matrix made of paint-typical binders and solvents, and is preferably applied in a layer thickness in the range from 10 to 50 μm, particularly preferably 20 to 30 μm. Further features of the structure according to the invention and of the production method according to the invention can be found in the patent claims and the following description of the production method and individual exemplary embodiments. 1, 2 and 3 show examples of the conductor track structure according to the invention in a schematic cross section, and FIGS. 4 and 5 are top views of conductor track structures designed according to the invention on flat substrates. Fig. 6 is a schematic section along the line VI-VI in Fig. 5. It is known that the metal deposition on non-conductive surfaces, in particular surfaces of plastics, from chemically reductive metallizing baths by ionic or on the surfaces to be coated in previous process steps colloidally fixed noble metal nuclei can be catalyzed. In order to produce an adherent coating, these surfaces generally have to be roughened beforehand. This can be done mechanically or chemically, for example in the case of acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS) by pickling in chromosulfuric acid. For the selective coating of plastic carriers for the purpose of producing circuit carriers and flexible printed circuit boards, a printing paste formulation is proposed, for example, in EP 0 256 395 which uses organometallic compounds of the 1st or 8th subgroup of the periodic table and of olefins, α, β-unsaturated carbonyl compounds as activators , Crown ethers or nitriles. These activators or metallization catalysts are dissolved or finely dispersed embedded in a matrix of paint-typical binders and suitable solvents. Surprisingly, it has now been found that such formulations, after modification of their viscosities to defined values in combination with special application techniques, weave very well in three dimensions for surface and depth selective activation Textile surfaces are suitable and these fabrics, pretreated in this way, can be three-dimensionally metallized after a thermal conditioning step in chemical-reductive metallizing baths. The special design technique of selective coating in screen printing consists in that the fabrics to be coated are partially printed in conventional screen printing machines, which are equipped with a vacuum printing table, the suction effect of which can be regulated. The printing table on which the tissues to be printed are placed advantageously also has a porous open-cell suction plate. The amount of activator deposited in the screen printing process on the fabric surface can be controlled by a suitable choice of the emulsion layer thickness of the printing screen, the mesh size of the screen fabric used and the viscosity of the activation solution. Immediately after the printing process, the activator solution is sucked into the tissue depth by applying negative pressure to the printing table. The spatial penetration depth and therefore the wetting of the fibers inside the fabric is dependent on the viscosity of the activator solution and on the level of the negative pressure applied. The penetration depth of the activator solution can be influenced within a wide range (from the surface wetting to the complete soaking of the tissue within the printed areas) by the following key data:
Gewebemaschenweite: 80 - 27 μm, bevorzugt 44 - 56 μmMesh size: 80 - 27 μm, preferably 44 - 56 μm
Emulsionsschichtdicke: 10 - 50 μm, bevorzugt 20 - 30 μmEmulsion layer thickness: 10 - 50 μm, preferably 20 - 30 μm
Viskosität der Aktivatorlösung: abhängig vom Auftragsverfahren, im Siebdruck im Bereich von 1000 - 8000 mPas, vorzugsweise 2000 - 6000 mPas Im Ink-Jet-Verfahren: 100 - 1000 mPas, vorzugsweise 150 - 500 mPasViscosity of the activator solution: depending on the application process, in screen printing in the range of 1000 - 8000 mPas, preferably 2000 - 6000 mPas In the ink jet process: 100 - 1000 mPas, preferably 150 - 500 mPas
Unterdruck: 720 - 1000 mbar, vorzugsweise 700 - 500 mbar Darüber hinaus ist die Eindringtiefe noch von der Gewebedicke abhängig (dicke Gewebe lassen sich mit dem Aktivatordruck von nur einer Seite nicht mehr vollständig durchtränken, eignen sich dann aber gut zum beidseitigen Schaltungsdruck).Negative pressure: 720 - 1000 mbar, preferably 700 - 500 mbar In addition, the depth of penetration is still dependent on the fabric thickness (thick fabrics can no longer be completely soaked with the activator pressure from only one side, but are then suitable for circuit printing on both sides).
Ausführunqsbeispiel:Working Example:
Eine Aktivierungslösung, bestehend aus 44,3 g eines handelsüblichen aliphatischen Isocyanats (Desmodur N 100), 0,80 g 4-Cyclohexen-l,2-dicarbonsäurepalladium-(II)-chlorid, 250 ml Methoxypropylacetat und 100 ml Glycolsäurebutylester wird unter Dispergieren durch Zugabe hochdisperser Kieselsäure bis zu einer Viskosität von 2500 mPas bei 23°C eingestellt. Die so hergestellte Aktivatorpaste wird mittels eines über übliche Herstelltechniken strukturierten Siebes mit einer Maschenweite von 56 μm und einer Emulsionsdicke in den geschlossenen (also nicht druckbaren Bereichen) von 20 μm auf ein polyesterhaltiges dreidimensional verwobenes Gewebe mit einer Dicke von ca. 0,9 mm gedruckt, wobei unmittelbar danach der mit einer mikroporösen Tischauflage versehene Vakuum-Drucktisch mit einem Unterdruck von 520 mbar für 4 Sekunden beaufschlagt wird. Nach dem Lufttrocknen des so partiell aktivierten Gewebes und einer anschließenden thermischen Lagerung von 1 Stunde bei 130°C erfolgt die Metallisierung in einem handelsüblichen chemisch-reduktiven Kupferbad. Bevorzugt haben sich Kupferbäder bewährt, die mit Formalin als Reduktionsmittel arbeiten. Nach einer Verweilzeit von 30 - 40 Minuten sind die Einzelfasern der zuvor mit der Aktivierungslösung bedruckten Flächen bis zur Hälfte der Gewebetiefe (also räumlich in die Tiefe gehend) allseitig mit einer geschlossenen Kupferschicht mit einer Schichtdicke von ca. 2 μm bedeckt. Die Rückseite, also die unaktivierte Seite, des Gewebes bleibt dagegen unbeschichtet und wirkt demzufolge isolierend. Ausgangsmaterial ist also ein einfach (einheitliches Muster) oder mehrfach (mehrere Muster mit unterschiedlicher Dichte in einem Textil) strukturiertes Textil (gewebt, gestrickt, gehäkelt, geklöppelt oder dgl.), das 3-D selektiv mit Edelmetallbekeimung versehen wird, wobei anschließend die bekeimten Bereiche mit Metall beschichtet werden. Die Beschichtung kann nach verschiedenen Verfahren durchgeführt werden, die sich dadurch unterscheiden, ob das Textil einfach oder mehrfach strukturiert ist. Bei einfach strukturierten Textilien wird die Selektivität durch die Art des Beschich- tungsprozesses erreicht. Bei mehrfach strukturierten Textilien wird die Selektivität durch die verschiedenen Muster (Dichte der textilen Fasern) erreicht. Der Beschichtungsprozess besteht immer aus 2 Teilprozessen, dem Aktivierungsschritt, in dem das Textil selektiv angekeimt wird, und dem Metallisierungsschritt, in dem die Metallisierung erfolgt.An activation solution consisting of 44.3 g of a commercially available aliphatic isocyanate (Desmodur N 100), 0.80 g of 4-cyclohexene-1, 2-dicarboxylic acid palladium (II) chloride, 250 ml of methoxypropyl acetate and 100 ml of butyl glycolate is dispersed through The addition of highly disperse silica adjusted to a viscosity of 2500 mPas at 23 ° C. The activator paste thus produced is printed on a polyester-containing three-dimensionally woven fabric with a thickness of approx. 0.9 mm using a sieve structured using conventional manufacturing techniques with a mesh size of 56 μm and an emulsion thickness in the closed (i.e. non-printable areas) of 20 μm , immediately afterwards the vacuum pressure table provided with a microporous table support is subjected to a negative pressure of 520 mbar for 4 seconds. After air-drying the partially activated tissue and subsequent thermal storage for 1 hour at 130 ° C, the metallization is carried out in a commercially available chemical-reductive copper bath. Copper baths which work with formalin as reducing agent have preferably proven successful. After a dwell time of 30 - 40 minutes, the individual fibers of the areas previously printed with the activation solution are covered on all sides with a closed copper layer with a layer thickness of approx. 2 μm (half the depth of the fabric). The back, i.e. the inactive side, of the fabric remains uncoated and therefore has an insulating effect. The starting material is a single (uniform pattern) or multiple (several patterns with different densities in one textile) structured textile (woven, knitted, crocheted, lace or the like), the 3-D is selectively provided with noble metal germination, the germinated areas then being coated with metal. The coating can be carried out according to different methods, which differ in whether the textile is structured in a single or multiple way. In the case of simply structured textiles, the selectivity is achieved through the type of coating process. In the case of textiles with multiple structures, the selectivity is achieved by the different patterns (density of the textile fibers). The coating process always consists of 2 sub-processes, the activation step, in which the textile is selectively germinated, and the metallization step, in which the metallization takes place.
Der Aktivierungsschritt kann mit folgenden Verfahren durchgeführt werden: a) Siebdruck, b) Sprühverfahren mit Ansaugevorrichtung, c) Mikro-Sprühverfahren (ink-jet), oder d) Offset Druck (Tiefdruckverfahren)The activation step can be carried out using the following methods: a) screen printing, b) spraying process with suction device, c) micro-spraying process (ink-jet), or d) offset printing (gravure printing process)
Der Metallisierungsschritt wird bevorzugt immer mit dem Verfahren der stromlosen Metallisierung durchgeführt. Die 3-D selektive Metallisierung von einfach strukturierten Textilien wird dann erreicht, wenn die Aktivierung im a) Siebdruckverfahren mit verschiedenen Masken (Sieben) durchgeführt wird, in welchen die Eindringtiefe des Aktivators durch Variation der Ansaugrate und/oder der Änderung der Viskosität des flüssigen Aktivators erfolgt. b) Sprühverfahren mit Ansaugevorrichtung mit verschiedenen Masken durchgeführt wird, in welchen die Eindringtiefe des Aktivators durch Variation der Ansaugrate und/oder der Änderung der Viskosität des flüssigen Aktivators erfolgt c) Mikrosprühverfahren (Ink-jet) Prozess wie b) d) Offeet Druck mit verschiedenen Masken durchgeführt wird, in welchen die Eindringtiefe des Aktivators durch Variation der Ansaugrate und/oder der Änderung der Viskosität des flüssigen Aktivators erfolgt.The metallization step is preferably always carried out using the electroless metallization method. The 3-D selective metallization of simply structured textiles is achieved when the activation is carried out in the a) screen printing process with various masks (screens) in which the penetration depth of the activator is varied by varying the suction rate and / or changing the viscosity of the liquid activator he follows. b) spraying process with suction device with different masks is carried out, in which the penetration depth of the activator is carried out by varying the suction rate and / or changing the viscosity of the liquid activator c) microspray process (ink-jet) process as b) d) open pressure with different Masks are carried out, in which the penetration depth of the activator takes place by varying the suction rate and / or changing the viscosity of the liquid activator.
Die 3-D selektive Metallisierung von mehrfach strukturierten Textilien wird zum einen durch die Gestaltung des Textils erreicht (dichte und weniger dichte Bereiche, siehe Fig. 2 und 3), das aktiviert wird. Die Aktivierung wird im a) Siebdruck in einem Schritt durchgeführt, in welchem die Eindringtiefe des Aktivators durch Einstellung der Ansaugrate und/oder seiner Viskosität festgelegt wird. b) Sprühverfahren mit Ansaugevorrichtung mit einer Maske durchgeführt, wobei die Eindringtiefe des Aktivators durch Variation der Ansaugrate und/oder durch Änderung seiner Viskosität festgelegt wird. c) Mikrosprühverfahren (Ink-jet) Prozess wie b) d) Offset Druck mit einer Maske durchgeführt, wobei die Festlegung der Eindringtiefe des Aktivators durch Variation der Ansaugrate und/oder der Änderung seiner Viskosität erfolgt.The 3-D selective metallization of multi-structured textiles is achieved on the one hand by the design of the textile (dense and less dense areas, see FIGS. 2 and 3), which is activated. The activation is carried out in a) screen printing in a step in which the penetration depth of the activator is determined by setting the suction rate and / or its viscosity. b) Spraying process carried out with a suction device with a mask, the depth of penetration of the activator being determined by varying the suction rate and / or by changing its viscosity. c) micro-spray process (ink-jet) process as b) d) offset printing carried out with a mask, the depth of penetration of the activator being determined by varying the suction rate and / or changing its viscosity.
Die Aktivierung des Gewebes kann prinzipiell auf einer (z.B 1 Schaltkreis) oder auf beiden Seiten (z.B. 2 Schaltkreise) erfolgen. Beim einseitigen Aktivieren erhält man an gegenüberliegenden Seiten völlige Durchdringung des Textils bzw. teilweise Durchdringung und isolierende Bereiche gegenüber metallisierten Bereichen. Wenn beidseitig aktiviert wird, erhält man an gegenüberliegenden Seiten völlige Durchdringung oder bei geringerer Durchdringung einen elektrisch isolierenden Kern im Inneren des Textils. Der Herstellungsprozess besteht dabei in der Wiederholung der einseitigen Aktivierung (siehe oben) auf der gegenüberliegenden Seite des Textils. Die Leiterbahnen auf den gegenüberliegenden Seiten können miteinander durch leitfähiges Vernähen, Ösen, Crimpen, Piercen oder dgl. elektrisch verbunden werden. Die Flexibilität des Gewebes bleibt auch nach der Beschichtung erhalten. Die Dicke der Beschichtung wird erst im Metallisierungsprozess eingestellt. Das derart selektiv metallisierte Textil dient beispielsweise als Stromzuleitung für die netzunabhängige Versorgung von diversen kleinen Verbrauchern (Sensoren, Schaltern, Transistoren, Dioden, Widerstände, Kondensatoren, Displays, LED's, in diversen tragbaren Kleingeräten) mit Batteriestrom. Die Stromtragfähigkeit der einzelnen Leiterbahnen wird nach Bedarf ausgelegt. Sie kann, je nach Leiterbahnauslegung und Wärmeableitung, auch durchaus bis 100 Ampere oder darüber betragen. Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Leiterbahn-Struktur in schematischem Querschnitt eines Detailbereichs des bereits partiell elektrisch leitend beschichteten Gewebes (G). Die selbst elektrisch nicht leitenden flexiblen Fäden 4 sind im Bereich der eine Leiterbahn bildenden partiellen elektrisch leitenden Beschichtung 1 individuell mit einer dünnen Schicht 5 aus einem leitenden Metall, wie beispielsweise Kupfer, versehen, wobei diese Beschichtung 1 bis zur Dicke 2 des Gewebes (G) reicht und damit noch eine Isolierschicht 3 an der Rückseite verbleibt. In Fig. 2 und 3 sind mit a, b, c und d Bereiche verschiedener Webdichten in dem jeweils in einem schematischen Teilschnitt dargestellten Gewebe (G) gekennzeichnet. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Behandlung mit dem Aktivator (wie oben beschrieben) zu einer selektiven Beschichtung mit unterschiedlichen Durchdringungstiefen führen kann; je nach Viskosität und Einwirkdauer kann an den weniger dichten Stellen bereits eine völlige Durchdringung erreicht werden. Durch die einseitige Behandlung mit dem Aktivator wird ein unsymmetrisches Muster (im Querschnitt) erhalten. Gemäß Fig. 3 erhält man bei beidseitiger Behandlung mit dem Aktivator ein symmetrisches Muster der Beschichtung (im Querschnitt) - gegenüberliegende beschichtete Bereiche können noch an einzelnen Stellen in hier nicht dargestellter Weise mittels Druckknopf od. dgl. leitend verbunden werden. Abgesehen von der hier dargestellten symmetrischen Behandlung beider Oberflächenseiten des Gewebes (G), könnte an beiden Seiten aber natürlich auch ein unterschiedliches Muster aufgebracht werden. In Fig. 4 ist als Beispiel der Verwendung einer erfindungsgemäßen flexiblen Leiterbahn-Struktur der Innenteil einer sogenannten "Helmschürze" beispielsweise eines Feuerwehrhelms dargestellt. Es handelt sich dabei um ein an Befestigungsstellen 6 hinten am unteren Rand eines nicht weiter dargestellten Helmes befestigbares mehrlagiges flexibles Teil, welches den Nacken- und Halsbereichs des Helmträgers vor Hitzeeinwirkung schützt und auch verhindert, dass Asche und Glut oder auch Löschwasser in diesen Bereich eindringen können. Unter Verwendung einer erfindungsgemäßen flexiblen Leiterbahn-Struktur als Mittelteil eines beispielsweise dreilagigen Textilteiles (außen beispielsweise hitzeabweisend, wasserdicht, ganz oder teilweise reflektierend, oder ähnlich aufgebaut und innen beispielsweise wärmeisolierend, hautfreundlich, schweißsaugend oder dgl.) kann diese Helmschürze nun zusätzlich die Funktion der Energieversorgung bzw. Signalverbindung oder elektrischer An- steuerung verschiedener am Helm bzw. im Hals- oder Schulterbereich angeordneter elektri- scher oder elektronischer Geräte wie etwa Taschenlampen, Funkgeräte, Mikrofone, Kopfhörer, Nachtsichtgeräte, Signalschalter, Wähltastaturen und Ähnliches, auch mit unterschiedlichen Anforderungen an Versorgungsspannung bzw. bereitzustellender Stromstärke erfüllen. Eine entsprechende ein- oder mehrteilige Batterie mit mehreren Abgriffen kann beispielsweise am Rücken getragen und im gezeichneten Beispiel mit fünf Druckknöpfen an den Positionen 7 (+) und 8 (-) angeschlossen werden. An den Positionen 9 bis 12 können die verschiedenen Geräte mit hier zwei unterschiedlichen Spannungen (9 und 12 z.B. 6 Volt und 10 und 11 beispielsweise 12 Volt) wiederum ebenfalls beispielsweise über Druckknöpfe angeschlossen werden. Die Leiterbahnen 13 sind gemäß den zu Fig. 1 bis 3 besprochenen Beispielen im Gewebe ausgebildet und behindern dessen Flexibilität nicht oder kaum. Im Beispiel nach den Fig. 5 und 6 geht es um eine mehrlagige flexible Gewebestruktur zur Verwendung beispielsweise als sogenannter "Sternenvorhang" in der Dekoration. Zwischen den wiederum beispielsweise wie gemäß Fig. 1 bis 3 besprochen ausgebildeten und durch elektrisch leitende Beschichtung 1 hergestellten Leiterbahnen 13 sind hier jeweils LED 's 14 angeordnet, welche mit üblichen Verbindungstechniken mit den Leiterbahnen 13 elektrisch leitend dauerhaft verbunden werden - beispielsweise durch klemmende Anschlüsse, Verkleben, bereichsweise Verlöten oder Ähnliches. Die dunkler dargestellten äußeren Leiterbahnen sind als Stromsammeischienen dicker und das Substrat vollkommen durchdringend ausgebildet und in der Darstellung gemäß Fig. 5 oben zu Anschlüssen 15, 16 nach Außen geführt. Die nur schraffierten Leiterbahnen 13 dazwischen durchdringen gemäß Fig. 6 das Substrat nicht vollständig, sodass die Rückseite isolierend verbleibt. Auch beim Beispiel nach den Fig. 5 und 6 wird die erfϊndungsgemäße Leiterbahn- Struktur üblicherweise sandwichartig zwischen Äußeren Deckschichten angeordnet, sodass die Leiterbahnen selbst im Inneren geschützt verlaufen. In principle, the tissue can be activated on one (eg 1 circuit) or on both sides (eg 2 circuits). When activating on one side, full penetration of the textile or partial penetration and isolating areas from metallized areas are obtained on opposite sides. When activated on both sides, full penetration is obtained on opposite sides or, with less penetration, an electrically insulating core inside the textile. The manufacturing process consists of repeating the one-sided activation (see above) on the opposite side of the textile. The conductor tracks on the opposite sides can be electrically connected to one another by conductive sewing, eyelets, crimping, piercing or the like. The flexibility of the fabric is retained even after coating. The thickness of the coating is only set in the metallization process. The textile, selectively metallized in this way, is used, for example, as a power supply for the mains-independent supply of various small consumers (sensors, switches, transistors, diodes, resistors, capacitors, displays, LEDs, in various small portable devices) with battery power. The current carrying capacity of the individual conductor tracks is designed as required. Depending on the conductor layout and heat dissipation, it can also be up to 100 amperes or more. 1 shows the conductor track structure according to the invention in a schematic cross section of a detail area of the fabric (G) which has already been partially electrically conductively coated. The self-electrically non-conductive flexible threads 4 are individually provided with a thin layer 5 of a conductive metal, such as copper, in the area of the partial electrically conductive coating 1 forming a conductor track, this coating 1 up to the thickness 2 of the fabric (G) is enough and thus an insulating layer 3 remains on the back. In FIGS. 2 and 3, regions a, b, c and d are used to denote regions of different weave densities in the fabric (G) each shown in a schematic partial section. From Fig. 2 it can be seen that the treatment with the activator (as described above) can lead to a selective coating with different penetration depths; Depending on the viscosity and the duration of exposure, complete penetration can already be achieved in the less dense areas. The one-sided treatment with the activator results in an asymmetrical pattern (in cross-section). According to FIG. 3, treatment with the activator on both sides results in a symmetrical pattern of the coating (in cross section) - opposite coated areas can still be conductively connected at individual points in a manner not shown here by means of a push button or the like. Apart from the symmetrical treatment of both surface sides of the fabric (G) shown here, a different pattern could of course also be applied to both sides. 4 shows, as an example of the use of a flexible conductor structure according to the invention, the inner part of a so-called "helmet apron", for example of a fire helmet. It is a multi-layer flexible part that can be fastened to attachment points 6 at the rear at the bottom of a helmet, which does not further illustrate, which protects the neck and neck area of the helmet wearer from heat and also prevents ashes and embers or extinguishing water from penetrating into this area , Using a flexible conductor structure according to the invention as the middle part of a, for example, three-layer textile part (outside, for example, heat-repellent, waterproof, completely or partially reflective, or similarly constructed and inside, for example, heat-insulating, skin-friendly, sweat-absorbent or the like), this helmet apron can now additionally function as an energy supply or signal connection or electrical control of various electrical devices arranged on the helmet or in the neck or shoulder area shear or electronic devices such as flashlights, radios, microphones, headphones, night vision devices, signal switches, dialing keyboards and the like, also with different requirements for supply voltage or current to be provided. A corresponding single or multi-part battery with multiple taps can be carried on the back, for example, and connected in the illustrated example with five push buttons at positions 7 (+) and 8 (-). At positions 9 to 12, the various devices with two different voltages (9 and 12, for example 6 volts and 10 and 11, for example 12 volts) can also be connected, for example, via push buttons. The conductor tracks 13 are formed according to the examples discussed in FIGS. 1 to 3 in the fabric and do not or hardly hinder its flexibility. 5 and 6 is a multi-layer flexible fabric structure for use, for example, as a so-called "star curtain" in the decoration. Between each of the conductor tracks 13, which are again designed, as discussed in accordance with FIGS. 1 to 3, and produced by electrically conductive coating 1, LEDs 14 are arranged here, which are connected to the conductor tracks 13 in an electrically conductive manner using conventional connection techniques, for example by means of clamping connections, Gluing, partial soldering or the like. The darker outer conductor tracks are thicker as current busbars and are completely penetrating the substrate and, in the illustration according to FIG. 5, lead to connections 15, 16 to the outside. The only hatched conductor tracks 13 between them do not penetrate completely through the substrate according to FIG. 6, so that the rear side remains insulating. Also in the example according to FIGS. 5 and 6, the conductor track structure according to the invention is usually sandwiched between outer cover layers, so that the conductor tracks themselves are protected inside.
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Legal Events
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Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW |
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| AL | Designated countries for regional patents |
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |