DE102012206330A1

DE102012206330A1 - Verdrillte Leitungen durch Drucktechnologie

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Publication number: DE102012206330A1
Application number: DE102012206330A
Authority: DE
Inventors: Robert Saller
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2032-04-18
Also published as: WO2013156538A1; DE102012206330B4

Abstract

Es wird ein Herstellungsverfahren für eine Twisted-Pair-Leitung beschrieben. Zuerst werden schräg verlaufende Streifen (11, 21) mit Hilfe einer elektrisch leitenden Tinte auf ein nichtleitendes Substrat gedruckt. Auf diese Streifen werden Übersteiger gedruckt, wobei auf die restliche Oberfläche der Streifen (11, 21) eine Isolation aufgebracht wird. Anschließend werden die entsprechend der Streifen (11, 21) zugehörigen Übersteiger mittels Verbindungsabschnitten (14, 24) so verbunden, dass ein erster Leiter (10) und ein zweiter Leiter (20), die in Bezug zueinander verdrillt angeordnet sind, gebildet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Twisted-Pair-Leitung und ein Verfahren zu deren Herstellung. Derartige Twisted-Pair-Leitungen werden vorzugsweise zur Verbindung in einem Bus-System oder Info-System als vorzugsweise flexible Leitungen verwendet, insbesondere in einem Fahrzeug, wie z. B. Kraftfahrzeug.
Bei Twisted-Pair-Leitungen, die im Allgemeinen zur Signal- und Datenübertragung eingesetzt werden, handelt es sich um Kabeltypen, bei denen die Leiter, die manchmal auch als Adern bezeichnet werden, paarweise miteinander verdrillt sind. Die verdrillten Leitungen bieten gegenüber parallel zueinander verlaufenden Leitungen besseren Schutz gegenüber äußeren magnetischen Wechselfeldern und elektrostatischen Beeinflussungen.
Die US 2010/0200276 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Twisted-Pair-Leitung bzw. Differential-Pair-Leitung, wobei auf einer Oberfläche einer Platine ein erster, zweiter und dritter Leitungsabschnitt gebildet werden, wie z. B. durch einen photolithografischen Prozess, wobei sich z. B. der zweite Leitungsabschnitt in einer Z-Form erstreckt. Anschließend wird auf die Leitungsabschnitte eine elektrisch isolierende Lötmaske aufgebracht, wie z. B. durch Aufsprühen, Siebdruck, oder Vakuumlaminieren. Die Lötmaske weist Öffnungen auf, die während des Bildens der Lötmaske, durch Ätzen oder durch Bohren hergestellt werden können. In einem weiteren Schritt werden elektrisch leitende Brücken auf die Lötmaske aufgebracht, welche den ersten Leitungsabschnitt mit dem zweiten Leitungsabschnitt, den zweiten Leitungsabschnitt mit dem dritten Leitungsabschnitt usw. verbinden. Die elektrisch leitenden Brücken können durch Plattieren, einem Ablagerungsfahren, Siebdruck, Bestücken oder einem Inkjetdruckprozess hergestellt werden.
Aus der US 7,375,979 B2 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Strompfads auf einer HDI-Leiterplatte mit zwei Metallschichten bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass eine erste Gruppe von Strompfaden an einer ersten Metallschicht in einer ersten Neigung und eine zweite Gruppe an Strompfaden an einer zweiten Metallschicht mit einer zweiten Neigung durch Ätzen gebildet werden. Die zweite Neigung ist senkrecht zur ersten Neigung. Die erste Metallschicht wird mit der zweiten Metallschicht so verbunden, dass Strompfade der ersten und zweiten Gruppe Ausgleichspaare bilden. Die Strompfade werden selektiv mittels Microvias verbunden.
Die EP 0 400 885 A1 beschreibt eine gedruckte Leitung, die zwei zueinander verschränkt verlaufende Leiter aufweist, die abwechselnd in zwei Ebenen auf unterschiedlichen Seiten einer Leiterplatte angeordnet sind. Der Wechsel zwischen den Ebenen erfolgt mittels in Durchgangsöffnungen eingebrachter elektrischer Verbinder.
Die US 3,757,028 A offenbart, auf einer PCB eine Differential-Pair-Leitung auf zwei Ebenen aufzubringen. Die Ebenen werden dabei mittels Übersteiger miteinander verbunden.
Die US 5,430,247 A beschreibt eine Twisted-Pair-Leitung, wobei als einzelner Leiter ein Flachleiter vorgesehen ist. Die Leiter sind so ausgeführt, dass sie sich sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung kreuzen, so dass induzierte Ströme an einer Nachbarleitung ausgelöscht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Twisted-Pair-Leitung und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, wobei die Twisted-Pair-Leitung einfach und kostengünstig herstellbar sein soll.
Die Erfindung geht von einer Twisted-Pair-Leitung aus, die einen ersten Leiter und einen zweiten Leiter umfasst. Der erste Leiter und der zweite Leiter sind elektrisch voneinander isoliert. Der erste Leiter und der zweite Leiter sind in Bezug zueinander verdrillt angeordnet. Die Twisted-Pair-Leitung erstreckt sich in eine Erstreckungsrichtung insbesondere entlang einer Erstreckungslinie, die eine Gerade oder Kurve sein kann und um die der erste Leiter und der zweite Leiter verdrillt angeordnet sind.
Die Twisted-Pair-Leitung ist flexibel, d. h. mechanisch flexibel. Sie kann elastisch oder/und plastisch zerstörungsfrei verformbar sein.
Bei dem Herstellungsverfahren der Twisted-Pair-Leitung werden mehrere erste Leitungsabschnitte des ersten Leiters und mehrere zweite Leitungsabschnitte des zweiten Leiters auf ein elektrisch nichtleitendes Substrat aufgedruckt, so dass insbesondere entlang der Erstreckungslinie, entlang der sich der erste und zweite Leiter erstrecken, abwechselnd ein erster Leitungsabschnitt und ein zweiter Leitungsabschnitt auf dem Substrat angeordnet sind. Mit anderen Worten ausgedrückt ist im Wesentlichen zwischen zwei zweiten Leitungsabschnitten ein erster Leitungsabschnitt angeordnet oder/und zwischen zwei ersten Leitungsabschnitten ein zweiter Leitungsabschnitt angeordnet. Die ersten und zweiten Leitungsabschnitte können insbesondere vollständig in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Die ersten und/oder zweiten Leitungsabschnitte können insbesondere länglich, wie z. B. streifenförmig, ausgestaltet sein und sich quer oder schräg zu der Erstreckungslinie der Twisted-Pair-Leitung erstrecken, insbesondere mit einem ersten Neigungswinkel. Der erste Neigungswinkel ist der Winkel zwischen der Längsachse des Leitungsabschnitts und der Erstreckungslinie. Die ersten Leitungsabschnitte können zueinander parallel angeordnet sein. Die zweiten Leitungsabschnitte können zueinander parallel angeordnet sein. Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Leitungsabschnitte parallel zueinander angeordnet. Zwischen den ersten Leitungsabschnitten und den zweiten Leitungsabschnitten ist eine Trennung, wie z. B. ein Trennspalt oder ein auf das Substrat aufgedrucktes elektrisch nichtleitendes Material angeordnet. Dieses zusätzliche Material kann z. B. während des Aufdruckens der ersten und zweiten Leitungsabschnitte mit aufgedruckt werden.
Die ersten und zweiten Leitungsabschnitte und vorzugsweise auch die weiter unten beschriebenen Verbindungsabschnitte sind insbesondere flach ausgestaltet, d.h. sie haben im Vergleich zu ihrer Länge und Breite eine geringe Dicke.
Das Aufdrucken der ersten und zweiten Leitungsabschnitte erfolgt mittels eines Druckverfahrens, wie z. B. mittels Tief-, Offset- oder Flexodruck. Denkbar ist auch ein Siebdruckverfahren. Für die vorliegende Erfindung besonders bevorzugt ist ein Inkjetdruckverfahren, das auch als Tintenstrahldruckverfahren bezeichnet werden kann. Bei dem Inkjetdruckverfahren wird ein flüssiges Medium, beispielsweise eine Farbe, die auch als Tinte bezeichnet werden kann, auf das Substrat insbesondere tropfenweise aufgetragen, wie z. B. mit einer Vielzahl von Düsen, die vorzugsweise gleichzeitig verwendet werden. Die flüssige Farbe kann in Form einer Lösung, Dispersion oder Suspension vorliegen. Die Farbe ist elektrisch leitend. Als mögliche Farben kommen unter anderem kolloidale Metalllösungen, insbesondere Silbertinte, oder Nano-Ink, welche als elektrisch leitendes Mittel z. B. Carbon Nanotubes enthält, in Betracht. Die Farbe kann nach dem Aufdrucken auf das Substrat z. B. mittels Wärme und/oder UV-Strahlung ausgehärtet werden, wie z. B. vor dem Aufbringen einer weiteren Schicht.
Die Dicke der aufgetragenen Leiterabschnitte kann z. B. durch das Aufdrucken einer dicken Farbschicht oder mehrfaches Auftragen dünner Farbschichten auf einfache Weise variiert werden, so dass die Querschnittsdicken der ersten und zweiten Leitungsabschnitte auf einfache Weise beliebig hergestellt werden können. Somit lassen sich auch dicke Leiterquerschnitte gedruckt herstellen.
Das elektrisch nichtleitende Substrat umfasst oder ist vorzugsweise eine flexible Folie, insbesondere aus Kunststoff, wie z. B. aus Polyester oder Polyimid. Eine z. B. thermoplastische Kunststofffolie kann insbesondere mit einer Schichtstärke von 0,2 bis 0,6 mm vorliegen. Anstatt einer Folie sind auch profilierte Kunststoffstränge denkbar.
Das Substrat kann bei dem Druckverfahren bogenförmig oder in Form von Endlosware, die auf einer Rolle aufgewickelt ist und zum Bedrucken abgewickelt wird, bereitgestellt werden. Endlosware kann vorteilhaft nach dem Bedrucken auf die gewünschte Länge mittels einer Schneideinrichtung geschnitten werden. Es besteht die Möglichkeit mehrere Twisted-Pair-Leitungen nebeneinander auf dem gleichen Substrat zu drucken und danach mittels einer Längsschneideinrichtung in mehrere einzelne Streifen zu schneiden. Jeder Streifen kann dann eine einzige oder mehrere Twisted-Pair-Leitungen aufweisen.
Auf die ersten und zweiten Leitungsabschnitte ist bei der Twisted-Pair-Leitung oder wird bei dem Herstellungsverfahren eine elektrisch nichtleitende Schicht, die hierin auch als erste nichtleitende Schicht bezeichnet wird, aufgebracht. Diese Schicht kann z. B. aufkaschiert, aufgesprüht oder bevorzugt aufgedruckt werden, insbesondere mit einem der hierin beschriebenen Verfahren, wie z. B. dem Inkjetdruckverfahren. Somit sind die ersten und zweiten Leitungsabschnitte vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene zwischen dem Substrat und der elektrisch nichtleitenden Schicht angeordnet. Als Material für eine elektrisch nichtleitende Schicht können unter anderem elektrisch nichtleitende Tinte oder Folien mit einer Schichtdicke von vorzugsweise 0,03 mm bis 0,3 mm eingesetzt werden.
Je erstem Leitungsabschnitt und je zweitem Leitungsabschnitt sind mindestens zwei oder genau zwei Bereiche gebildet, die von der ersten nichtleitenden Schicht frei bzw. unbedeckt bleiben oder sind. Je erstem Leitungsabschnitt und je zweitem Leitungsabschnitt bleiben ein erster Bereich und ein zweiter Bereich von der elektrisch nicht leitenden Schicht frei. Der erste Bereich und der zweite Bereich eines jeden ersten und zweiten Leitungsabschnitts sind voneinander mittels der ersten nichtleitenden Schicht getrennt. Die ersten und zweiten Bereiche sind vorzugsweise Fenster, die von der elektrisch nichtleitenden Schicht umgeben werden.
Insbesondere kann vor, während oder nach dem Aufbringen der ersten nichtleitenden Schicht auf die ersten und zweiten Leitungsabschnitte in den ersten und/oder zweiten Bereichen zusätzliches elektrisch leitendes Material, wie z. B. das Material, aus denen die ersten und zweiten Leitungsabschnitte gebildet werden, aufgebracht, insbesondere aufgedruckt werden oder sein, wie z. B. mit dem Inkjetdruckverfahren. Das Material befindet sich vorzugsweise in der gleichen Ebene wie die erste nichtleitende Schicht. Dieses zusätzliche elektrisch leitende Material bildet die Verbindung zwischen der Unterseite und der Oberseite der ersten nichtleitenden Schicht. Dieses zusätzliche, in den ersten und zweiten Abschnitten angeordnete Material, insbesondere Schicht, kann als Übersteiger bezeichnet werden. Es ist vorteilhaft, die Übersteiger zu drucken, statt z.B. durch nachträgliches Durchkontaktieren herzustellen.
Beispielsweise kann das zusätzlich aufgedruckte elektrisch leitende Material während des Aufdruckens der ersten Leitungsabschnitte und/oder der zweiten Leitungsabschnitte aufgedruckt werden. Anschließend kann die erste nichtleitende Schicht auf die ersten und zweiten Leitungsabschnitte aufgebracht werden.
Das zusätzlich aufgedruckte elektrisch leitende Material kann auf den ersten und/oder zweiten Leitungsabschnitt aufgedruckt werden, nachdem der erste und/oder der zweite Leitungsabschnitt gedruckt wurden. Das elektrisch leitende Material kann somit eine Schicht zusätzlich zu dem Leitungsabschnitt, auf dem es angeordnet ist, sein. In dieser optionalen Ausführung kann das elektrisch leitende Material vor, während oder nach dem Aufbringen der elektrisch leitenden Schicht in den ersten oder zweiten Bereichen angebracht werden. Das zusätzlich aufgedruckte elektrisch leitende Material kann alternativ während dem Aufdrucken eines ersten Verbindungsabschnitts und/oder eines zweiten Verbindungsabschnitts aufgedruckt werden.
Auf die erste nichtleitende Schicht sind oder werden vorzugsweise mehrere erste Verbindungsabschnitte und vorzugsweise mehrere zweite Verbindungsabschnitte aufgedruckt, insbesondere mittels einem der hierin genannten Druckverfahren, vorzugsweise dem Inkjetdruckverfahren. Der erste Verbindungsabschnitt oder jeder der ersten Verbindungsabschnitte wird oder ist so aufgedruckt, dass er den ersten Bereich eines der ersten Leitungsabschnitte mit dem zweiten Bereich eines insbesondere nächstgelegenen anderen der ersten Leitungsabschnitte elektrisch leitend verbindet. Gleiches gilt sinngemäß für die zweiten Verbindungsabschnitte, d. h. dass der zweite Verbindungsabschnitt oder jeder der zweiten Verbindungsabschnitte den ersten Bereich eines der zweiten Leitungsabschnitte mit dem zweiten Bereich eines insbesondere nächstgelegenen anderen der zweiten Leitungsabschnitte elektrisch leitend verbindet. Die ersten Verbindungsabschnitte überkreuzen vorzugsweise jeweils einen zweiten Leitungsabschnitt und die zweiten Verbindungsabschnitte überkreuzen vorzugsweise jeweils einen ersten Leitungsabschnitt.
Die ersten und zweiten Verbindungsabschnitte können länglich, insbesondere streifenförmig, ausgestaltet sein und insbesondere quer oder schräg zu der Erstreckungslinie, entlang der sich die Twisted-Pair-Leitung erstreckt, angeordnet sein, insbesondere mit einem zweiten Neigungswinkel. Der zweite Neigungswinkel ist der Winkel zwischen der Längsachse des Verbindungsabschnitts und der Erstreckungslinie. Der erste Neigungswinkel und der zweite Neigungswinkel können vom Betrag her gleich groß oder unterschiedlich sein, wobei bevorzugt ist, dass der zweite Neigungswinkel entgegengesetzt zu dem ersten Neigungswinkel ist. Vorzugsweise sind die ersten Verbindungsabschnitte parallel zueinander und die zweiten Verbindungsabschnitte parallel zueinander. Insbesondere sind die ersten Verbindungsabschnitte und die zweiten Verbindungsabschnitte ebenfalls parallel zueinander. Die ersten und zweiten Verbindungsabschnitte sind so auf die erste nichtleitende Schicht aufgedruckt, dass abwechselnd ein erster Verbindungsabschnitt und ein zweiter Verbindungsabschnitt angeordnet sind, insbesondere in Erstreckungsrichtung der Twisted-Pair-Leitung oder entlang der Erstreckungslinie. Mit anderen Worten ist zwischen zwei zweiten Verbindungsabschnitten ein erster Verbindungsabschnitt angeordnet oder/und zwischen zwei ersten Leitungsabschnitten ein zweiter Verbindungsabschnitt angeordnet. Die ersten Verbindungsabschnitte sind von den zweiten Verbindungsabschnitten elektrisch getrennt und/oder können insbesondere vollständig in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein.
Eine weitere elektrisch nichtleitende Schicht, die hierin auch als zweite nichtleitende Schicht bezeichnet wird, kann auf die ersten und zweiten Verbindungsabschnitte aufgebracht sein oder werden. Somit können die ersten und zweiten Verbindungsabschnitte zwischen der ersten nichtleitenden Schicht und der zweiten nichtleitenden Schicht angeordnet sein. Die zweite nichtleitende Schicht kann insbesondere mittels einem der hierin beschriebenen Verfahren aufgedruckt werden, insbesondere mit dem Inkjetdruckverfahren. Alternativ kann die zweite nichtleitende Schicht z. B. aufkaschiert oder aufgesprüht werden.
Auf der zweiten nichtleitenden Schicht oder/und der Unterseite des Substrats kann z. B. eine elektromagnetisch abschirmende Schicht aufgebracht, insbesondere ebenfalls mit dem Inkjetdruckverfahren aufgedruckt oder aufkaschiert werden oder sein. Abschließend kann eine dritte elektrisch nicht leitende Schicht auf die elektromagnetisch abschirmende Schicht aufgebracht werden, insbesondere mit einem der hierin genannten Verfahren, wie z.B. dem Inkjetdruckverfahren.
Mit dem beschriebenen Herstellungsverfahren wird vorteilhaft eine insbesondere bandförmige oder/und flexibel verformbare Twisted-Pair-Leitung erhalten, die einfach und kostengünstig herstellbar ist. Änderungen in der Geometrie des ersten und zweiten Leiters erfordern keine aufwändigen Umrüstarbeiten, sondern lassen sich mit dem in diesem Zusammenhang vorteilhaften Inkjetdruckverfahren flexibel und einfach durchführen.
Selbstverständlich können die einzelnen Schichten, insbesondere die erste oder/und zweite elektrisch nichtleitenden Schichten oder/und elektromagnetisch abschirmenden Schicht mittels Sprühen oder Tauchen hergestellt werden.
Ist die Twisted-Pair-Leitung bandförmig, kann diese über ihre gesamte Breite mit ersten und zweiten Leitungsabschnitten bedruckt werden oder sein. Alternativ kann zwischen den ersten und zweiten Leitungsabschnitten und der linken und/oder rechten Außenkante jeweils ein Rand gebildet sein.
In bevorzugten Ausführungsformen können der erste Leiter und der zweite Leiter an einem Ende der Twisted-Pair-Leitung oder an beiden Enden der Twisted-Pair-Leitung von der oder den ersten und zweiten Leiter umgebenden elektrisch nicht leitenden Schicht(en) freigespart sein oder werden. Somit können der erste und der zweite Leiter an einem Ende freiliegen, d. h. von außen zugänglich sein, so dass sie in einem Folgeschritt auf einfache Weise mit weiteren Bauteilen kontaktierbar, wie z.B. zusammensteckbar sind. Beispielsweise liegen ein erster Verbindungsabschnitt und ein zweiter Verbindungsabschnitt oder ein erster Leitungsabschnitt und ein zweiter Leitungsabschnitt an einem Ende der Twisted-Pair-Leitung frei. An dem entgegengesetzten Ende der Twisted-Pair-Leitung kann der erste und zweite Leiter ebenfalls in der hierin beschriebenen Weise freiliegen.
Bevorzugt wird die hierin beschriebene Twisted-Pair-Leitung in einem Bus-System oder Info-System, insbesondere eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, verwendet.
In bevorzugten Ausführungen kann neben dem den ersten und zweiten Leiter umfassenden Leiterpaar ein weiteres Leiterpaar angeordnet werden oder sein, das nach dem hierin beschriebenen Verfahren hergestellt wird oder worden ist.
In bevorzugten Ausführungen lässt sich das Verfahren zum Herstellen der Twisted-Pair-Leitung dadurch zusammenfassen, dass zuerst schräg verlaufende Streifen, nämlich die ersten und zweiten Leiterabschnitte, mit Hilfe einer elektrisch leitenden Tinte auf ein nichtleitendes Substrat gedruckt werden, auf diese Streifen Übersteiger gedruckt werden, wobei auf die restliche Oberfläche der Streifen eine Isolation aufgebracht wird. Anschließend werden die entsprechend der Streifen zugehörigen Übersteiger, insbesondere mittels Verbindungsabschnitten, so verbunden, dass ein erster Leiter und ein zweiter Leiter, die in Bezug zueinander verdrillt angeordnet sind, gebildet werden.
Die Erfindung wurde anhand mehrerer bevorzugter Ausführungen beschrieben. Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungen anhand von Figuren beschrieben. Die dabei offenbarten Merkmale bilden den Gegenstand der unabhängigen Ansprüchen einzeln und in jeglicher Merkmalskombination auch mit der vorhergehenden Beschreibung vorteilhaft weiter. Es zeigen:
1 ein Substrat mit darauf angeordneten ersten und zweiten Leitungsabschnitten,
2 das Bauteil aus 1 mit einer auf den ersten und zweiten Leitungsabschnitten aufgebrachten elektrisch isolierenden Schicht,
3 das Bauteil aus 2 mit auf der elektrisch isolierenden Schicht aufgebrachten ersten und zweiten Verbindungsabschnitten des ersten und zweiten Leiters,
4 das Bauteil aus 3 mit einer auf den Verbindungsabschnitten aufgebrachten zweiten elektrisch isolierenden Schicht in einer ersten Ausführungsform,
5 eine abgewandelte Ausführungsform der 4,
6 das Bauteil aus 4 oder 5 mit einer auf die zweite elektrisch isolierende Schicht aufgebrachten elektromagnetischen Abschirmung und
7 das Bauteil aus 6 mit einer auf die Abschirmung aufgebrachten dritten elektrisch isolierenden Schicht.
1 zeigt ein elektrisch nichtleitendes, streifenförmiges, längliches Substrat 30, auf dem, insbesondere auf dessen Oberseite, mehrere Leitungsabschnitte 11 eines ersten Leiters 10 und mehrere zweite Leitungsabschnitte 21 eines zweiten Leiters 20 in abwechselnder Reihenfolge angeordnet sind. Die Leitungsabschnitte 11, 21 sind länglich und streifenförmig ausgebildet und erstrecken sich schräg zur Längsrichtung, die der Erstreckungsrichtung entspricht, in welche sich die Twisted-Pair-Leitung 1 oder das Leiterpaar 10, 20 erstreckt, angeordnet sind.
Die ersten und zweiten Leitungsabschnitte 11, 21 sind parallel zueinander angeordnet. Die ersten Leitungsabschnitte 11 sind über eine Trennung 80 von den zweiten Leitungsabschnitten 21 elektrisch getrennt. Die Breite der Trennung 80 ist geringer als die Breite der Leitungsabschnitte 11, 21, wodurch sich eine dicht gepackte Konfiguration ergibt. Das elektrisch nichtleitende Substrat 30 ist in dem gezeigten Beispiel eine dünne Kunststofffolie aus Polyester. Die ersten und zweiten Leitungsabschnitte 11, 21 sind mit einem Inkjetdruckverfahren auf das Substrat 30 aufgedruckt und werden durch eine elektrisch leitende Tinte gebildet, die nach dem Aufdrucken getrocknet oder ausgehärtet wird. Die ebenfalls streifenförmige Trennung 80 wird von einer elektrisch nichtleitenden Tinte gebildet, die beim Drucken der ersten und zweiten Leitungsabschnitte 11, 21 auf das Substrat 30 mit aufgedruckt wird und nach dem Aufdrucken ebenfalls z.B. getrocknet oder ausgehärtet wird.
In einem weiteren Schritt wird, wie in 2 gezeigt, eine elektrisch isolierende, d. h. nichtleitende erste Schicht 40 auf die ersten und zweiten Leitungsabschnitte 11 aufgebracht, insbesondere elektrisch nichtleitende Tinte mit dem Inkjetdruckverfahren aufgedruckt. Die ersten Leitungsabschnitte 11 und die zweiten Leitungsabschnitte 21 werden dabei nicht vollständig mit der ersten Schicht 40 bedruckt. Vielmehr wird je erstem Leitungsabschnitt 11 ein erster Bereich 12 und ein zweiter Bereich 13 von der ersten Schicht 40 freigelassen. Gleiches gilt für die zweiten Leitungsabschnitte 21, d. h. dass je zweitem Leitungsabschnitt 21 ein erster Bereich 22 und ein zweiter Bereich 23 von der ersten Schicht 40 frei bleiben. Der erste Bereich 12, 22 befindet sich an einem Ende des Leitungsabschnitts 11, 21 und der zweite Bereich 13, 23 befindet sich an dem anderen Ende des Leitungsabschnitts 11, 21. Statt der ersten Schicht 40 wird in die ersten und zweiten Bereiche 12, 22; 13, 23 eine weitere Schicht elektrisch leitender Tinte auf die ersten Leitungsabschnitte 11 und die zweiten Leitungsabschnitte 21 aufgedruckt, insbesondere während des Aufdruckens der ersten nichtleitenden Schicht 40. Die somit gebildete zusätzliche elektrisch leitende Schicht in den Bereichen 12, 22, 13, 23 befindet sich in der Ebene wie die erste nichtleitende Schicht 40. In den Bereichen 12, 22, 13, 23 werden somit so genannte Übersteiger gebildet.
Ein Ende 2 der noch nicht fertigen Twisted-Pair-Leitung bleibt von der Schicht 40 frei, so dass an diesem Ende der erste Leitungsabschnitt 11 und der zweite Leitungsabschnitt 21 freiliegen.
An dem gegenüberliegenden Ende 3 hingegen sind die ersten und zweiten Leitungsabschnitte 11, 21 mit der Schicht 40 bedruckt, so dass diese abgesehen von den Bereichen 13, 22 nicht freiliegen. Es wird darauf hingewiesen, dass das Ende 3 wie das Ende 2 gebildet sein kann oder das Ende 2 wie das Ende 3.
Bezug nehmend auf 3 wird das Bauteil aus 2 gezeigt, bei der auf die erste nichtleitende Schicht 40 und den ersten Bereich 12 eines der ersten Leitungsabschnitte 11 und den zweiten Bereich 13 eines anderen der ersten Leitungsabschnitte 11 mit der elektrisch leitenden Tinte und dem Inkjetverfahren ein erster Verbindungsabschnitt 14 gedruckt wird, so dass der Bereich 12 mit dem Bereich 13 elektrisch verbunden ist. Hierdurch können die ersten Leitungsabschnitte 11 mit jeweils dem als nächstes folgenden ersten Leitungsabschnitt 11 elektrisch verbunden werden.
Gleiches gilt für die zweiten Verbindungsabschnitte 24 sinngemäß. Auf die erste nichtleitende Schicht 40 und den ersten Bereich 22 eines der zweiten Leitungsabschnitte 21 und den zweiten Bereich 23 eines anderen der zweiten Leitungsabschnitte 21 mit der elektrisch leitenden Tinte und dem Inkjetdruckverfahren ein zweiter Verbindungsabschnitt 24 gedruckt, so dass der Bereich 22 mit dem Bereich 23 elektrisch verbunden ist. Hierdurch können die zweiten Leitungsabschnitte 21 mit jeweils dem als nächstes folgenden zweiten Leitungsabschnitt 21 elektrisch verbunden werden.
Somit sind erste Verbindungsabschnitte 14 in Erstreckungsrichtung des Leiterpaars 10, 20 abwechselnd mit zweiten Verbindungsabschnitten 24 angeordnet.
In der Ausführung aus 4 ist auf das in 3 gezeigte Bauteil eine zweite elektrisch isolierende Schicht aufgebracht worden, d. h. auf die ersten und zweiten Verbindungsabschnitte 14, 24. Die elektrisch isolierende Schicht 50 ist in dem in 4 gezeigten Beispiel aufkaschiert worden. Alternativ hierzu kann die elektrisch leitende Schicht 50 wie in 5 gezeigt, aufgedruckt werden, insbesondere mit einer elektrisch nichtleitenden Tinte und dem Inkjetdruckverfahren.
Wie aus den 4 und 5 hervorgeht, sind das Substrat 30 oder die ersten und zweiten Leiter 10, 20, insbesondere ein erster Verbindungsabschnitt 14 und ein zweiter Verbindungsabschnitt 24 oder ein erster Leitungsabschnitt 11 und ein zweiter Leitungsabschnitt 21 von der zweiten nichtleitenden Schicht 50 freigespart. Dies ermöglicht die Kontaktierung, wie z. B. eine Steckverbindung mit einem anderen Bauteil, das an die Twisted-Pair-Leitung 1 angeschlossen wird.
In 6 wird eine optional auf die in den 4 und 5 gezeigte, zweite nichtleitende Schicht 50 aufgebrachte Schirmung 60, die zur elektromagnetischen Abschirmung dient, gezeigt, die vorteilhaft auch auf der Unterseite des Substrats 30 aufgebracht ist oder wird. Dabei können die auf der zweiten nichtleitenden Schicht 50 und die auf der Unterseite des Substrats 30 aufgebrachte Schirmung 60 z.B. elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Obwohl eine solche Schirmung 60 grundsätzlich aufkaschiert oder mittels Tauchen oder Sprühen aufgebracht werden könnte, wird sie bevorzugt aufgedruckt, nämlich mit elektrisch leitender Tinte und dem hierin beschriebenen Inkjetdruckverfahren.
Abschließend wird, wie in 7 gezeigt, die Schirmung 60 mit einer dritten elektrisch nichtleitenden Schicht 70 versehen, die insbesondere durch Aufbringen einer elektrisch nichtleitenden Tinte auf die Schirmung 60 aufgedruckt wird, vorzugsweise mit dem hierin beschriebenen Inkjetdruckverfahren.
Die somit erhaltene Twisted-Pair-Leitung 1 ist flexibel verformbar und eignet sich somit besonders für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2010/0200276 A1 [0003]
US 7375979 B2 [0004]
EP 0400885 A1 [0005]
US 3757028 A [0006]
US 5430247 A [0007]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Twisted-Pair-Leitung (1), die einen ersten Leiter (10) und einen zweiten Leiter (20) umfasst, wobei der erste Leiter (10) und der zweite Leiter (20) im Bezug zueinander verdrillt angeordnet sind, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte umfasst: a) Aufdrucken von mehreren ersten Leitungsabschnitten (11) des ersten Leiters (10) und mehreren zweiten Leitungsabschnitten (21) des zweiten Leiters (20) auf ein elektrisch nichtleitendes, flexibles Substrat (30), so dass abwechselnd ein erster Leitungsabschnitt (11) und ein zweiter Leitungsabschnitt (21) auf dem Substrat (30) angeordnet sind, b) Aufbringen einer elektrisch nichtleitenden Schicht (40) auf die ersten Leitungsabschnitte (11) und die zweiten Leitungsabschnitte (21), wobei je erstem Leitungsabschnitt (11) und je zweitem Leitungsabschnitt (21) ein erster Bereich (12; 22) und ein zweiter Bereich (13; 23) von der elektrisch nichtleitenden Schicht (40) frei bleiben, c) Aufdrucken eines ersten Verbindungsabschnitts (14) auf die elektrisch nichtleitende Schicht (40), wobei der erste Verbindungsabschnitt (14) den ersten Bereich (12) eines der ersten Leitungsabschnitte (11) mit dem zweiten Bereich (13) eines anderen der ersten Leitungsabschnitte (11) elektrisch leitend verbindet, und Aufdrucken eines zweiten Verbindungsabschnitts (24) auf die elektrisch nichtleitende Schicht (40), wobei der zweite Verbindungsabschnitt (24) den ersten Bereich (22) eines der zweiten Leitungsabschnitte (21) mit dem zweiten Bereich (23) eines anderen der zweiten Leitungsabschnitte (21) elektrisch leitend verbindet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor, während oder nach dem Aufbringen der elektrisch nichtleitenden Schicht (40) in den ersten und/oder zweiten Bereichen (12; 22; 13, 23) zusätzliches elektrisch leitendes Material aufgedruckt wird, das sich in der gleichen Ebene wie die elektrisch nichtleitende Schicht (40) befindet.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzlich aufgedruckte elektrisch leitende Material während des Aufdruckens der ersten Leitungsabschnitte (11) und/oder der zweiten Leitungsabschnitte (21) aufgedruckt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzlich aufgedruckte elektrisch leitende Material, nachdem der erste und/oder zweite Leitungsabschnitt (11; 21) gedruckt wurde, auf den ersten und/oder zweiten Leitungsabschnitt (11; 21) aufgedruckt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzlich aufgedruckte elektrisch leitende Material während dem Aufdrucken des ersten Verbindungsabschnitts (14) und/oder des zweiten Verbindungsabschnitts (24) aufgedruckt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (30) eine flexible Folie, insbesondere aus Kunststoff, wie z.B. Polyester oder Polyimid ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufdrucken mittels Inkjet-Druck erfolgt und dass das die Leitungsabschnitte (11; 21) oder/und die Verbindungsabschnitte (14; 24) bildende Material eine elektrisch leitende Flüssigkeit bzw. Paste, insbesondere eine Tinte ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die ersten und zweiten Verbindungsabschnitte (14; 24) eine weitere elektrisch nichtleitende Schicht (50) aufgebracht, insbesondere aufgedruckt wird, wobei auf die weitere elektrisch nichtleitende Schicht (50) optional eine elektromagnetisch abschirmende Schicht (60) aufgebracht, insbesondere aufgedruckt wird, wobei auf die elektromagnetisch abschirmende Schicht (60) optional noch eine weitere elektrisch nichtleitende Schicht (70) aufgebracht wird.
Twisted-Pair-Leitung (1), die einen ersten Leiter (10) und einen zweiten Leiter (20) umfasst, wobei der erste Leiter (10) und der zweite Leiter (20) im Bezug zueinander verdrillt angeordnet sind, wobei: a) mehrere erste Leitungsabschnitte (11) des ersten Leiters (10) und mehrere zweite Leitungsabschnitte (21) des zweiten Leiters (20) auf ein flexibles elektrisch nichtleitendes Substrat (30) aufgedruckt sind, so dass abwechselnd ein erster Leitungsabschnitt (11) und ein zweiter Leitungsabschnitt (21) angeordnet sind, b) eine elektrisch nichtleitende Schicht (40), die auf den ersten Leitungsabschnitten (11) und den zweiten Leitungsabschnitten (21) angeordnet ist, wobei je erstem Leitungsabschnitt (11) und je zweitem Leitungsabschnitt (21) ein erster Bereich (12; 22) und ein zweiter Bereich (13; 23) von der elektrisch nichtleitenden Schicht (40) frei ist, c) ein erster Verbindungsabschnitt (14) auf die elektrisch nichtleitende Schicht (40) aufgedruckt ist, wobei der erste Verbindungsabschnitt (14) den ersten Bereich (12) eines der ersten Leitungsabschnitte (11) mit dem zweiten Bereich (13) eines anderen der ersten Leitungsabschnitte (11) elektrisch leitend verbindet, und ein zweiter Verbindungsabschnitt (24) auf die elektrisch nichtleitende Schicht (40) aufgedruckt ist, wobei der zweite Verbindungsabschnitt (24) den ersten Bereich (22) eines der zweiten Leitungsabschnitte (21) mit dem zweiten Bereich (23) eines anderen der zweiten Leitungsabschnitte (21) elektrisch leitend verbindet.
Twisted-Pair-Leitung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Twisted-Pair-Leitung (1) bandfömig ausgestaltet und/oder flexibel verformbar ist.
Twisted-Pair-Leitung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiter (10) und der zweite Leiter (20) an einem Ende (2; 3) der Twisted-Pair-Leitung (1) von einer den ersten und zweiten Leiter (10, 20) umgebenden elektrisch nichtleitenden Schicht (40, 50, 70) freigespart sind.
Verwendung einer Twisted-Pair-Leitung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 oder einer nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellten Twisted-Pair-Leitung (1) in einem Bus-System oder Info-System, insbesondere eines Fahrzeugs, vorzugsweise Kraftfahrzeugs.