用于将电子构件与柔性的平面构型物电连接起来的方法以及电子装置与流程

1.本发明涉及一种用于将电子构件与柔性的平面构型物、例如纺织品、织物、非织造织物或针织物电子连接起来的方法。


背景技术：

2.公开文献de 10 2016 116 028 a1可能形成最新的现有技术，该公开文献描述了一种用于将电子的结构元件固定在柔性的纺织的平面构型物上的方法。在此，借助刺绣机将结构元件刺绣到纺织的平面构型物上。所述构件在此被构造为服饰金箔片并且在导引服饰金箔片的区域中借助于刺绣被施加到纺织物上。
3.这样的服饰金箔片状的构件虽然能够通过刺绣在无粘合和钎焊的情况下相对容易地被施加到纺织品上，但是用相同的构件和/或连接技术只能实现小电流的供给。


技术实现要素：

4.本发明涉及一种具有权利要求1的特征的、用于将电子构件与柔性的平面构型物电连接起来的方法。此外，本发明涉及一种具有权利要求14的特征的电子装置。本发明的优选的和/或有利的实施方式由从属权利要求、说明书和附图得出。
5.一种用于将电子构件与柔性的平面构型物电连接起来的方法是本发明的主题。所述电连接例如被构造用于例如用柔性的平面构型物的电流供应和/或电压供应来电接触电子构件。除了电连接所述构件之外，所述方法例如也被构造用于将电子构件机械地和/或材料锁合地固定在柔性的平面构型物上。借助于所述方法，通过将电子构件安置在柔性的平面构型物上并且/或者与柔性的平面构型物连接起来这种方式，能够获得智能纺织品。所述电子构件例如能够被构造为并且/或者包括光源，例如led、传感器和/或执行器。尤其所述电子构件包括电气的和/或电子的功能元件。此外，所述构件能够包括也被称为支座的电路板。所述功能元件在此优选布置在支座上。此外，所述构件例如能够包括用于电子地和/或电地连接构件的一个和/或多个功能元件的印制导线。用于智能纺织品的实例例如是包括传感器和/或执行器的服饰件、例如用于进行手势识别的手套或其他服饰件、比如用于检测穿戴者的生命机能的袜子或衬衫。工业纺织品、家用纺织品、用于进行表面装饰（例如在车辆内部空间中）的纺织品等也能够相应地被功能化。
6.所述柔性的平面构型物尤其包括并且/或者被构造为纺织品、织物、非织造织物或针织物。例如，所述平面构型物被构造为所编织的纺织品。所述平面构型物能够由常见的和/或传统的纤维、尤其是非导电的纤维、比如棉或者人造纤维、比如尼龙构成。作为替代方案和/或补充方案，所述平面构型物能够包括以下部分区段，所述部分区段包括可导电的纱线并且/或者由其形成。所述平面构型物能够形成一个连续构型物、像比如纺织品幅面和/或织物幅面。作为替代方案，所述平面构型物能够被加工成半成品或服饰件，例如这样的平面构型物形成手套、袜子、内衣或外衣或其他纺织产品。
7.在所述平面构型物上敷设第一导体。例如将所述第一导体敷设在平面构型物的表面上。作为替代方案，所述第一导体能够至少部分地布置并且/或者敷设在平面构型物中。在此，所述第一导体以非编织的、非针织（unverwirkt）的和/或非编结的方式敷设在平面构型物中。所述第一导体例如是常规导体。尤其所述第一导体被构造为线材、尤其金属丝和/或铜丝、被构造为金属带或绞合线。尤其所述第一导体具有抗弯刚度，所述弯曲刚度排除了所述第一导体作为纱线和/或织物纤维的使用。例如，所述第一导体例如作为定制纤维布置（tailored-fibre-placement）用固定线和/或固定纱被固定和/或被敷设在平面构型物上。作为替代方案和/或补充方案，所述第一导体能够被粘贴、被压印和/或被层压。所述第一导体的敷设基本上作为直线、未弯曲地或稍微弯曲地并且尤其作为两个点之间的最短的连接来进行。例如，所述第一导体从柔性的平面构型物的一个接头、例如连接接口被导引至电子构件和/或电子构件的位置。如果所述第一导体至少部分地在平面构型物中被导引并且/或者被敷设在平面构型物中，则所述第一导体的一个端部或一个区段在电子构件的位置处被从平面构型物中引出。所述第一导体能够是向外电绝缘的导体。尤其所述第一导体在电子构件的区域中被去绝缘。所述第一导体和/或所述第一导体的敷设尤其也被称为主引导结构。
8.所述第一导体具有第一电导率。所述第一电导率例如处于绞合线或金属带的金属丝、例如铜丝或银丝的常规电导率的范围内。
9.将所述电子构件固定在平面构型物上。优选将所述构件的支座和/或电路板机械地和/或材料锁合地固定在平面构型物上。例如将所述电子构件粘贴、焊接、刺绣或铆接到平面构型物上。作为替代方案和/或补充方案，能够将所述构件插入到平面构型物中。尤其将所述电子构件固定在第一导体的自由端部上。尤其所述平面构型物上的这个位置被称为电子构件的位置。所述电子构件例如能够具有钻孔和/或孔，所述构件能够通过这些钻孔和/或孔、例如通过刺绣、铆接或夹住来固定在平面构型物上。尤其所述电子构件的支座能够被构造为纺织品，其中例如能够直接绣上或缝上所述构件的纺织的支座。
10.所述电子构件具有至少一个接触区段、尤其是两个或更多个接触区段。特别优选的是，所述接触区段的数量是偶数。所述接触区段优选包括接触垫并且/或者被构造为金属化结构。借助于所述接触区段例如能够进行压力接触、尤其是电接触。所述接触区段尤其用于使构件与电流供给装置和/或电压供给装置、尤其第一导体电接触。所述电子构件例如能够具有从接触区段到电子构件的功能元件的印制导线。在此，所述印制导线是常规的、例如印刷的或蚀刻的电路板。优选所述接触区段布置在电子构件、尤其是电路板的边缘区域中。
11.借助于可导电的纱线将所述至少一个接触区段与第一导体连接起来。例如，所述可导电的纱线是纯金属线、具有金属成分的纱线、例如金属筋、涂有可导电的材料的纱线或者混纺纱线。所述可导电的纱线尤其是能编织、能针织并且/或者能刺绣。所述可导电的纱线尤其柔软可弯曲地构成。所述第一导体的接触借助于可导电的纱线来进行实现，例如所述可导电的纱线通常形成接触区段与第一导体的被去绝缘的部位或第一导体之间的电连接。作为替代方案和/或补充方案，能够通过所述可导电的纱线的刺绣来将所述第一导体挤压和/或压紧在接触区段上，从而实现所述接触区段与第一导体的直接接触。
12.所述可导电的纱线具有第二电导率。所述第二电导率优选小于所述第一电导率。尤其所述第二电导率比所述第一电导率小了多个数量级。例如，所述可导电的纱线具有比
第一导体小的直径。此外，例如可导电的纱线和第一导体由不同的可导电的材料来形成。
13.本发明基于以下考虑，即：借助于迄今所使用的方法为智能纺织品中的电子构件进行的供电不允许供给更高的电流。用于接触智能纺织品中的电子构件的可导电的纱线通常具有比常规的金属丝的电导率低了几个数量级的电导率。如果向电子构件供给较高的电流，则到目前为止必须忍受由于所使用的可导电的纱线的低电导率而引起的高功率损耗。另一方面，常规的导体、比如第一导体不能被绣上，因而不可能直接接触纺织品中的电路板和/或构件。本发明利用了这样的考虑，即：为了降低功率损耗，第一导体克服了较大的距离并且在构件位置处实现了所述电子构件与可导电的纱线的接触，从而在这里仅仅出现小的功率损耗。
14.本发明的一种设计方案规定，所述第一导体与接触区段的连接通过用可导电的纱线进行的刺绣和/或缝纫来实现。为了进行刺绣和/或缝纫，尤其能够使用传统的和/或工业用的刺绣机或缝纫机。通过刺绣和/或缝纫，例如所述可导电的纱线作为面线能够将第一导体挤压到接触区段上、将其压紧并且将接触区段与第一导体连接起来。例如，所述电子构件、特别是支座具有钻孔和/或孔，所述可导电的纱线例如通过并且/或者借助于刺绣机或缝纫机的针被导引和/或牵拉穿过所述钻孔和/或孔。这种设计方案基于以下考虑，即：在没有钎焊的情况下并且尤其通过工业上和/或工艺上简单的方式实现第一导体和接触区段的接触。
15.尤其所述第一电导率比所述第二电导率大得多、例如至少为所述第二电导率的十倍并且优选至少为后者的一百倍或一千倍。
16.可选地规定，将所述第一导体安置在平面构型物上。例如将所述第一导体完全安置在平面构型物上。作为替代方案，比如能够将所述第一导体以至少70%、优选80%并且特别是90%的百分比安置在平面构型物的之外和/或之上。优选将所述第一导体来缝在、绣在并且/或者防丢失地借助于线圈固定在平面构型物上。优选所述第一导体在平面构型物上的安置借助于固定线和/或固定纱来进行，其中所述固定线和/或固定纱特别是电绝缘体。这种设计方案基于以下考虑，即：通过在所述平面构型物的表面上的布置、敷设和/或安置能够直观地和/或在外观上导引所述第一导体并且产生高的设计自由度。特别是在工艺上能够容易地且成本有利地实现这种缝纫。
17.尤其所述第一导体具有自由端部。在所述电子构件的位置处和/或区域中布置并且/或者生成所述自由端部。例如，为此将所述第一导体切断并且/或者去绝缘。比如将所述自由端部布置在所述接触区段的一个或多个区域中。第一导体与接触区段之间的接触和/或连接尤其借助于第一导体的自由端部并且/或者在第一导体的自由端部上进行。
18.特别优选的是，传力锁合地、形状锁合地并且/或者夹紧锁合地、例如借助压紧锁合地将所述第一导体固定在构件中。尤其传力锁合地、形状锁合地、夹紧锁合地并且/或者压紧锁合地将所述第一导体固定在接触区段之中和/或之处。所述传力锁合、形状锁合和/或夹紧锁合尤其包括第一导体的自由端部并且/或者尤其通过第一导体的自由端部来形成。
19.尤其所述传力锁合的、形状锁合的和/或夹紧锁合的固定和/或连接包括至少一个区段和/或整个接触区段。所述夹紧锁合、形状锁合、传力锁合和/或压紧锁合例如在接触区段、第一导体和/或可导电的纱线之间形成。例如，为此将所述第一导体、特别是所述自由端
部压紧、夹紧并且/或者形状锁合地和/或传力锁合地放入到接触区段中。
20.例如通过所述可导电的纱线来支持、建立并且/或者形成所述传力锁合、形状锁合、夹紧锁合和/或压紧锁合。例如，如此绣上、缝上并且/或者缠绕所述可导电的纱线，使得所述可导电的纱线将第一导体挤压并且/或者压紧到构件、例如接触区段上、作为替代方案和/或补充方案形状锁合地并且/或者传力锁合地将第一导体保持在构件中并且/或者尤其是保持在接触区段中。
21.本发明的一种设计方案规定，所述构件、尤其所述支座具有至少两个、特别是正好两个接触区段。例如，所述接触区段包括和/或被构造为钻孔和/或孔、尤其是被构造为具有金属化结构和/或接触垫的钻孔和/或孔。将所述导体、尤其是所述导体的被去绝缘的端部和/或自由端部放入在两个接触区段之间。通过刺绣和/或缝纫，能够将并且/或者将两个电接触区段通过可导电的纱线例如作为毛圈或线圈连接起来。在此，所述电导体例如安放在支座上并且处于两个接触区段之间。在这样的布置中，通过支座和可导电的纱线来限制、包围并且/或者传力锁合地保持住所述电导体、尤其是自由端部。通过借助于可导电的纱线对所述两个接触区段进行的刺绣，能够获得所述电导体的作用到支座上的压力和/或拉力。尤其能够借助于可导电的纱线并且通过刺绣将所述两个接触区段也固定在平面构型物上。
22.特别优选的是，所述电子构件、尤其是支座具有至少一个空隙。例如所述空隙是构件的支座中的空隙。例如，所述空隙在支座的俯视图中被构造为凹处、特别是被构造为完整的穿孔。优选所述空隙在从上方看的俯视图中具有矩形的、尤其被构造用于接纳导体的轮廓。在这种设计方案中，将所述第一导体、特别是自由端部放入、插入到所述空隙中并且/或者固定在其中。尤其所述空隙布置在两个接触区段之间。通过借助于可导电的纱线对所述两个接触区段进行刺绣和/或连接，例如将所述电导体压紧到空隙中并且/或者压紧到平面构型物上。
23.本发明的一种设计方案规定，所述空隙隧道形地构成。例如，所述空隙被构造为盲孔。优选所述隧道形的空隙的钻孔方向和/或推进方向处于支座的平面内。所述隧道形的空隙沿环绕方向优选是封闭的，作为替代方案，所述隧道形的空隙能够沿环绕方向是中断的并且/或者具有空隙、例如一条或多条缝隙。将所述电导体、尤其是自由端部插入到隧道形的空隙中。优选所述隧道形的空隙的内壁和/或内壁的一个区段是导电的、例如被喷镀金属。这个区段例如形成隧道接触区段。所述隧道接触区段尤其是电气地、例如通过印制导线与电子构件的功能元件相连接。通过所述电导体的放入、尤其是压紧和/或与隧道接触区段的接触保持，允许并且/或者实现对所述构件的电流和/或电压供给。
24.可选地规定，将所述电子构件、接触区段、隧道接触区段和/或导线端部埋入到保护物料和/或保护基层中。例如，所述保护物料和/或保护基层被构造为树脂、胶粘剂或绝缘物料。例如借助于分配器将所述保护物料施加到相应的区段上。特别优选的是，将粘合物料、例如可导电的塑料加入到接触区段上和/或空隙中，从而在那里进行可导电的纱线与接触区段和/或电导体与空隙、尤其是隧道接触区段的机械连接。因此，将机械稳定性和电接触统一起来。例如进行埋入和/或粘合，以用于防止机械影响、化学影响和/或环境影响或气候影响、比如灰尘和湿气。
25.特别优选的是，将所述电子构件、特别是支座粘接到平面构型物上。根据所期望的使用方式，能够用任意的、特别是电绝缘的或导电的胶粘剂将所述电子构件粘接到平面构
型物上。
26.尤其所述方法能够规定，使所述导体从电子构件、特别是支座旁边经过并且/或者不是直接将其安放或放入。例如，在这样的设计方案中，能够将所述电子构件布置在被进一步导引的电导体旁边并且/或者布置在两个平行导引的电导体之间。尤其在此不需要自由端部。在这样的设计方案中，例如电子构件的串联电路能够沿着一个或多个第一导体来进行。在此，通过所述可导电的纱线、尤其也通过刺绣来实现电子构件与处于该电子构件的外部并且/或者平行于该电子构件的第一导体的接触。在此绣出例如一个或多个毛圈或线圈，其中所述电导体和/或接触区段被这个或者这些毛圈或线圈所包围。尤其规定，对于未被放入到空隙中的电导体来说、尤其如果所述电导体处于支座之外，则为了减轻所述电导体的拉力和损耗而将所述自由端部构造成并且弯曲成波浪形或者螺旋形，使得所述自由端部不会从固定线的舌状物和/或毛圈中滑出并且就这样引起电流供应的中断。
27.一种电子装置形成本发明的另一主题。所述电子装置尤其是可获得的并且/或者是根据前述权利要求中任一项或者如前所描述的方法的结果。所述电子装置包括柔性的平面构型物、尤其是纺织品、编织物、非织造织物或针织物。此外，所述电子装置包括至少一个电子构件或多个电子构件。所述电子构件布置并且/或者被固定在柔性的平面构型物上。所述第一电导体、尤其是常见的电线、绞合线或金属带与所述电子构件电接触。第一导体与电子构件之间的电子接触和/或电接触通过可导电的纱线来进行。所述可导电的纱线优选具有比第一导体低的电导率。
28.特别优选的是，所述电子装置和/或平面构型物被构造为纺织品、尤其是智能纺织品。特别优选的是，所述电子装置和/或平面构型物形成服饰件、例如手套、袜子、外衣或内衣。
附图说明
29.本发明的其它优点、作用和设计方案由附图及其说明得出。在此：图1示出了作为一种实施例的电子装置的俯视图；图2示出图1的电子装置的侧视图；图3示出了电子装置的另一种实施例的侧视图；图4示出了作为另一种实施例的电子装置的俯视图的截取部分。
具体实施方式
30.图1示出了作为第一种实施例的、从如前所述的方法中获得的电子装置的俯视图的截取部分。所述电子装置包括柔性的平面构型物1。所述柔性的平面构型物1例如是纺织品，其中该纺织品能够被裁剪、被缝合成例如手套或织物带。所述平面构型物1优选是由不导电的纤维和/或纱线、例如由棉或塑料纤维构成的针织物和/或纺织品。作为替代方案或补充方案，所述柔性的平面构型物1能够包括可导电的纱线，所述纱线例如用于电屏蔽或供电。
31.在所述柔性的平面构型物1上布置了两个第一导体2。所述第一导体2被构造为金属丝、例如铜丝。所述导体2能够向外被电绝缘或被去绝缘。对于所述第一导体2的导引在柔性的平面构型物1上进行。这例如能够在所述平面构型物1的外侧面或内侧面上进行，特别
是如果服饰件、例如手套由其制成并且/或者会由其制成的话。对于所述导体2的导引优选直线地进行。所述电导体2尤其抗弯地构成。所述电导体2具有电导率，其中所述电导率具有金属丝、比如铜、银或金的电导率。
32.所述第一导体2借助于固定线3被固定在平面构型物1上。所述固定线优选是天然线或塑料线、尤其是电绝缘线。借助于固定线，所述导体2被缝合并且/或者被刺绣到平面构型物1上。尤其所述通过导体2来导引的固定线形成毛圈和/或线圈，其将所述导体2固定并且/或者保持在所述平面构型物1上。所述导体2用于为电构件4供给电流和/或电压。在此，进行从电流源和/或电压源到构件4的电流供给和/或电压供给。
33.所述第一导体2具有自由端部5。所述自由端部5尤其是可导电的端部、例如被去绝缘。所述自由端部5布置在电构件4的位置处。
34.所述电构件4具有支座6和功能元件7。所述支座6例如被构造为电路板。所述支座6尤其也能够被构造为纺织的和/或薄膜形的支座。在所述支座6上布置了印制导线8。该印制导线用于功能元件7的接触和/或供电。在此，所述印制导线将接触区段9与功能元件7连接起来。所述接触区段9例如被构造为接触垫。所述接触区段9具有钻孔，其中所述钻孔至少部分地金属化地和/或可导电地构成。通过所述接触区段9能够穿引可导电的纱线10。
35.在所述接触区段9之间分别布置了留空部11。所述留空部11例如被构造为从支座6中穿过的空隙和/或穿孔。
36.在每种情况下，所述电导体2的自由端部5被放入到留空部11中。通过所述留空部，所述导体2至少部分地得到保护以至少防止在支座6的平面内滑脱和/或滑出。为了避免所述导体2的自由端部5从留空部11中滑出，所述可导电的纱线被导引穿过接触区段9并且被导引到导体2的自由端部上。所述可导电的纱线被向下导引穿过平面构型物1，使得所述可导电的纱线10将导体、特别是自由端部5防丢失地保持在留空部中并且特别是挤压到平面构型物1上并且/或者朝平面构型物1挤压。
37.所述电导体3与电构件4并且尤其与功能元件7的电接触通过所述可导电的纱线10来进行。在此，在接触区段9与自由端部5之间进行连接。这种连接、特别是非常短的连接长度通过所述可导电的纱线10来形成。所述可导电的纱线10具有比第一导体2低的电导率。然而，通过所述可导电的纱线10的使用产生的损耗功率在这个小距离上是可忽略的并且能够通过穿过接触区段9并且经由自由端部5构成纱线10的多个毛圈这种方式而被最小化。通过具有更好的电导率的导体2的使用，能够降低由于在所述平面构型物1上的导电而引起的损耗功率，所述损耗功率必须克服大多更长的距离。
38.图2示出图1的电子装置的侧视图、尤其是剖面图。在此可以看出，所述电导体2、尤其是自由端部防丢失地、形状锁合地且尤其力锁合地被保持在留空部11中。所述导体2被放入到留空部11中并且朝向侧面受到支座6的限制。所述导体2的位置向下受到柔性的平面构型物1的限制。对于所述留空部11和/或导体2的位置的限制向上通过柔性的且可导电的纱线10来进行。在此，所述纱线10向下被导引穿过平面构成物1，从而通过该纱线将所述导体2压紧到所述平面构型物1上。电导体2和电构件4、特别是功能元件7的接触通过所述可导电的纱线10来进行。所述纱线10在此形成导体2与接触区段9之间的电连接，所述接触区段在此被构造为具有金属化结构的钻孔。
39.图3以与图2相同的横截面示出了电子装置的另一种实施例。与图2不同，所述留空
部11隧道形地构成、例如被构造为盲孔。然而，在这种实施例中，所述盲孔朝下侧面、在这里朝平面构型物1不受限制并且是敞开的。作为替代方案，在这里也能够朝所述平面构型物1进行限制。此外，所述留空部11向上受到支座区段12的限制。所述导体2被插入或被放置在留空部11中，其中所述可导电的纱线10被导引到支座区段12上。在这种情况下，对于所述纱线的导引从下方穿过平面构型物1、穿过接触区段9、经由支座区段12、穿过接触区段9向下穿过平面构型物1来进行。因此，通过所述支座区段12的固定实现所述导体2在留空部11中的固定。特别是由此将所述支座区段12、特别是留空部11的内侧面朝导体2挤压和/或压紧。例如，所述留空部11的上侧面（也被称作隧道上侧面）可导电地构成并且通过可导电的纱线被朝导体2挤压，使得导体的接触、尤其作为通过接触区段9进行接触的补充方案而通过这个区段来进行。
40.图4示出了电子装置的另一种实施例。在这个装置中，电子构件、尤其是支座与图1、2和3中的电子构件、尤其是支座相同或类似地构成。所述第一导体2在此不在电子构件4的位置处终止。在此，所述导体2进一步地、尤其是在电子构件4处导引经过。为了电接触构件4和导体2而使用可导电的纱线10。在此，通过刺绣、缝纫或毛圈形成来形成电导体2与接触区段9的连接。例如，借助于被导引到所述电导体2上的电纱线10来形成毛圈或线圈。这个毛圈或线圈能够继续下去或者在通过下行缝迹来进行中断的情况下被导引到接触区段9中。通过这种刺绣和/或缝合，不仅所述导体2通过可导电的纱线10再次被固定在平面构型物1上，而且所述支座6和电子构件4由此也被固定在平面构型物1上。