BR112012025061B1 - vidraça com um elemento de conexão elétrica, método para a produção de uma vidraça com um elemento de conexão elétrica e uso de uma vidraça com um elemento de conexão elétrica - Google Patents

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Abstract

CHAPA COM ELEMENTO DE CONEXÃO ELÉTRICA. A invenção se refere a uma chapa com um elemento de conexão elétrica, compreendendo: - um substrato de vidro (1), - uma estrutura eletricamente condutora (2) com uma espessura de camada de entre 5 109>m a 40 109>m sobre uma região do substrato (1) - um elemento de conexão (3), e - uma camada de um material de solda fraca (4) que conecta eletricamente o elemento de conexão (3) a uma região parcial (12) da estrutura eletricamente condutora (2), em que - o elemento de conexão (3) contém pelo menos uma liga de ferro-níquel ou uma liga de ferro-níquel-cobalto - o elemento de conexão (3) é conectado sobre sua superfície interia á região parcial (12) da estrutura eletricamente condutora (2) por meio de uma superfície de contato (11), e - a superfície de contato (11) não tem cantos.

Description

[0001] A invenção se refere a uma vidraça com um elemento de conexão elétrica e a um método econômico e ecológico para sua produção.
[0002] A invenção se refere ainda a uma vidraça com um elemento de conexão elétrica para veículos com estruturas eletricamente condutoras tais como, por exemplo, condutores de aquecimento ou condutores de antena. As estruturas eletricamente condutoras são usualmente conectadas com os componentes elétricos de bordo através de elementos de conversão fotoelétricos de conexões elétricas soldadas por solda. Em virtude dos diferentes coeficientes de expansão térmicas dos materiais utilizados surgem tensões mecânicas durante a produção e na operação, as quais carregam as vidraças e podem produzir a quebra da vidraça.
[0003] Soldas contendo chumbo têm uma alta ductilidade que pode compensar as tensões mecânicas que aparecem entre o elemento de conexão elétrica e a vidraça por meio de deformação plástica. Todavia, as soldas contendo chumbo devem ser substituídas por soldas sem chumbo dentro da Comunidade Europeia em virtude das Diretrizes para Automóveis Antigos 2000/53/EG. A diretriz é designada abreviadamente com o acrônimo ELV (End of life vehicles). Neste caso, a meta é a de eliminar os componentes extremamente problemáticos a partir dos produtos, no curso da expansão maciça de produtos eletrônicos descartáveis. As referidas substâncias são chumbo, mercúrio, cádmio e cromo. Isto se refere, dentre outros, ao emprego de meios de solda sem chumbo em aplicações elétricas sobre vidro e a introdução de correspondentes produtos substitutivos para esta finalidade.
[0004] A EP 1 942 703 A2 expõe um elemento de conexão elétrica em vidraças de vidro de veículos, em que a diferença dos coeficientes de expansão térmica da vidraça de vidro e do elemento de conexão elétrica é < 5 x 10-6 / °C. Para possibilitar uma suficiente estabilidade mecânica e processabilidade, é proposto usar um excesso de material de solda. O excesso em material de solda sai do espaço intermediário entre elemento de conexão e estrutura eletricamente condutora. O excesso em material de solda produz altas tensões mecânicas na vidraça de vidro. Essas tensões mecânicas conduzem finalmente à quebra da vidraça de vidro.
[0005] O objetivo da presente invenção é o de prover uma vidraça com um elemento de conexão elétrica e um método econômico e ecológico para sua produção, em que tensões mecânicas críticas na vidraça são evitadas.
[0006] Este objetivo da presente invenção é alcançado por meio de uma vidraça com um elemento de conexão que compreende as seguintes características: - um substrato de vidro, - uma estrutura eletricamente condutora com uma espessura de camada de entre 5 pm a 40 pm sobre uma região do substrato, - um elemento de conexão, e - uma camada de um material de solda que conecta eletricamente o elemento de conexão com uma região parcial da estrutura eletricamente condutora, em que - o elemento de conexão contém pelo menos uma liga de ferro-níquel ou uma liga de ferro-níquel-cobalto, - o elemento de conexão é conectado sobre sua superfície inteira à região parcial da estrutura eletricamente condutora por meio de uma superfície de contato, e - a superfície de contato não tem cantos.
[0007] Uma estrutura eletricamente condutora é aplicada sobre a vidraça. Um elemento de conexão elétrica é conectado eletricamente, sobre regiões parciais, com a estrutura eletricamente condutora por meio de um material de solda. O material de solda preferivelmente sai com uma largura de saída de < 1 mm a partir do espaço intermediário entre o elemento de conexão e a estrutura eletricamente condutora.
[0008] Em um desenvolvimento preferencial, é a largura máxima de saída é menor que 0,5 mm e especialmente aproximadamente 0 mm. A largura máxima de saída pode também ser negativa, portanto recuada para dentro do espaço intermediário formado pelo elemento de conexão elétrica e estrutura eletricamente condutora, preferivelmente em um menisco côncavo.
[0009] A largura máxima de saída é definida como a distância entre os cantos externos do elemento de conexão e o ponto da passagem de material de solda, em que o material de solda não excede uma espessura de camada de 50 pm.
[0010] A vantagem está situada na redução das tensões mecânicas na vidraça, especialmente na região crítica na qual está presente uma grande saída de material de solda. O primeiro coeficiente de expansão térmica é preferivelmente de 8 x 10’ 6/°C a 9 x 10’6 Z°C. O substrato é preferivelmente vidro, que tem preferivelmente um coeficiente de expansão térmica de 8,3 x 10’6/°C a 9 x 10’6/°C em uma faixa de temperatura de 0°C a 300°C.
[0011] O segundo coeficiente de expansão térmica é preferivelmente de 8 x 10’ 6/°C a 9 x 10’6/°C, especialmente preferivelmente de 8,3 x 10’6/°C a 9 x 10’6/°C em uma faixa de temperatura de 0°C a 300°C.
[0012] O coeficiente de expansão térmica do elemento de conexão pode ser < 4 x 10-6/°C.
[0013] A estrutura eletricamente condutora de acordo com a invenção tem preferivelmente uma espessura de camada de 8 pm a 15 pm, especialmente preferivelmente de 10 pm a 12 pm. A estrutura eletricamente condutora de acordo com a invenção contém preferivelmente prata, especialmente preferivelmente partículas de prata e fritas de vidro.
[0014] A espessura de camada de acordo com a invenção da solda é preferivelmente < 7,0 x 10’4 m, especialmente preferivelmente < 3,0 x 10’4 m e especialmente < 0,5 x 10’4 m. O material de solda, de acordo com a invenção, contém preferivelmente estanho e bismuto, índio, zinco, cobre, prata ou composições dos mesmos. A fração em estanho na composição de solda de acordo com a invenção é de 3 % em peso a 99,5 % em peso, preferivelmente de 10 % em peso a 95,5 % em peso, especialmente preferivelmente de 15 % em peso a 60 % em peso. A fração em bismuto, índio, zinco, cobre, prata ou composições dos mesmos na composição de solda de acordo com a invenção é de 0,5 % em peso a 97 % em peso, preferivelmente 10 % em peso a 67 % em peso, em que a fração em estanho, bismuto, índio, zinco, cobre ou prata pode ser de 0 % em peso. A composição de solda de acordo com a invenção pode conter níquel, germânio, alumínio ou fósforo com uma fração de 0 % em peso a 5 % em peso. A composição de solda de acordo com a invenção contém muito especialmente de preferência Bi57Sn42Ag1, Bi59Sn40Ag1, ln97Ag3, Sn95,5Ag3,8Cu0,7, Bi67ln33, Bi33ln50Sn17, Sn77,2ln20Ag2,8, Sn95Ag4Cu1, Sn99Cu1, Sn96,5Ag3,5 ou misturas dos mesmos. O material de solda de acordo com a invenção é preferivelmente isento de chumbo e não contém nenhum chumbo ou contém apenas suportes de produto ativo exigidos pela produção de chumbo.
[0015] O elemento de conexão de acordo com a invenção contém preferivelmente pelo menos 50 % em peso a 75 % em peso de ferro, 25 % em peso a 50 % em peso de níquel, 0 % em peso a 20 % em peso de cobalto, 0 % em peso a 1,5 % em peso de magnésio, 0 % em peso a 1 % em peso de silício, 0 % em peso a 1 % em peso de carbono ou 0 % em peso a 1 % em peso de manganês.
[0016] O elemento de conexão de acordo com a invenção contém preferivelmente cromo, nióbio, alumínio, vanádio, tungsténio e titânio com uma fração de 0 % em peso a 1 % em peso, molibdênio com uma fração de 0 % em peso a 5 % em peso bem como suportes de produto ativo exigidos pela produção.
[0017] O elemento de conexão de acordo com a invenção contém preferivelmente pelo menos 55 % em peso a 70 % em peso de ferro, 30 % em peso a 45 % em peso de níquel, 0 % em peso a 5 % em peso de cobalto, 0 % em peso a 1 % em peso de magnésio, 0 % em peso a 1 % em peso de silício ou 0 % em peso a 1 % em peso de carbono.
[0018] O elemento de conexão de acordo com a invenção contém ainda preferivelmente pelo menos 50 % em peso a 60 % em peso de ferro, 25 % em peso a 35 % em peso de níquel, 15 % em peso a 20 % em peso de cobalto, 0 % em peso a 0,5 % em peso de silício, 0 % em peso a 0,1 % em peso de carbono ou 0 % em peso a 0,5 % em peso de manganês.
[0019] O elemento de conexão de acordo com a invenção é especialmente preferivelmente revestido parcialmente com níquel, estanho, cobre e/ou prata. O elemento de conexão de acordo com a invenção é muito especialmente preferivelmente revestido com 0,1 pm a 0,3 pm de níquel e / ou 3 pm a 10 pm de prata. O elemento de conexão pode ser niquelado, estanhado, cobreado e/ou prateado. Ni e Ag melhoram a capacidade de suporte de corrente e estabilidade à corrosão do elemento de conexão e a umectação com o material de solda.
[0020] O elemento de conexão de acordo com a invenção contém preferivelmente Kovar (FeCoNi) e/ou Invar (FeNi) com um coeficiente de expansão térmica de Invar de 0,1 x 10'6/°C a 4 x 10'6/°C ou uma diferença máxima de Kovar de 5 x 10‘6/°C com relação ao Coeficiente de expansão da vidraça.
[0021] Kovar é uma liga de ferro-níquel-cobalto, que tem Coeficiente de expansão térmica de usualmente aproximadamente 5 x 10’6/°C tem, o qual é então menor que o coeficiente de metais típicos. A composição contém, por exemplo, 54 % em peso de ferro, 29 % em peso de níquel e 17 % em peso de cobalto. Por isto, Kovar é usado na região da microeletrônica e na tecnologia de microssistemas como material de alojamento ou como sub-suporte. Sub-suportes estão situados, de acordo com o princípio de sanduíche, entre o material de suporte propriamente dito e o material com na maioria das vezes coeficiente de expansão inequivocamente mais alto. Kovar serve assim como elemento compensador, o qual absorve e reduz as tensões termomecânicas produzidas por meio dos diferentes coeficientes de expansão térmica dos outros materiais. Da mesma maneira, Kovar serve para construções de metal-vidro dos componentes eletrônicos e transições de material em câmaras de vácuo.
[0022] Invar é uma liga de ferro-níquel com um teor de, por exemplo, 36 % em peso de níquel (FeNi36). Ele é um grupo de ligas e compostos que apresentam a propriedade de ter em determinadas faixas de temperatura baixos coeficientes de expansão térmica anormais ou em parte negativos. Invar Fe65Ni35 contém 65 % em peso de ferro e 35 % em peso de níquel. Até 1 % em peso de magnésio, silício e carbono são usualmente ligados, a fim de modificar as propriedades mecânicas. Por meio da formação de liga de 5 % em peso de cobalto, o coeficiente de expansão térmica α pode ser ainda mais reduzido. Uma designação para a liga é Inovco, FeNi33Co4,5 com um coeficiente de expansão α (20°C a 100°C) de 0,55 x 10‘6/°C.
[0023] Caso seja usada uma liga, tal como Invar, com um coeficiente de expansão térmica absoluto muito pequeno de < 4 x 10’6/°C, uma sobrecompensação das tensões mecânicas ocorre por meio de tensões de compressão não críticas no vidro ou por meio de tensões de tração não críticas na liga.
[0024] O elemento de conexão de acordo com a invenção contém preferivelmente ligas de ferro-níquel e/ou ligas de ferro-níquel-cobalto termicamente pós-tratadas por meio de recozimento.
[0025] Kovar e/ou Invar podem também ser soldados, engastados ou colados como placa de compensação sobre um elemento de conexão consistindo de, por exemplo, aço, alumínio, titânio, cobre. Como bimetal pode ser obtido um favorável comportamento de expansão do elemento de conexão em relação à expansão de vidro. A placa de compensação é preferivelmente em forma de chapéu.
[0026] O elemento de conexão elétrica contém um revestimento de cobre, zinco, estanho, prata, ouro ou combinação dos mesmos, preferivelmente prata, sobre a superfície orientada para o material de solda. Desta maneira, um espalhamento do material de solda sobre o revestimento é impedido e a largura de saída limitada.
[0027] O elemento de conexão elétrica é conectado sobre sua superfície inteira com uma região parcial da estrutura eletricamente condutora através de uma superfície de contato. Ademais, a superfície de contato não tem cantos. A superfície de contato pode ter uma estrutura oval, preferivelmente uma estrutura elíptica e especialmente uma estrutura circular. Alternativamente, a superfície de contato pode ter um formato poligonal convexo, preferivelmente um formato retangular, com cantos arredondados. Os cantos arredondados têm um raio de curvatura de r > 0,5 mm, preferivelmente de r > 1 mm.
[0028] As dimensões máximas dos elementos de conexão têm, na vista superior, por exemplo, preferivelmente 1 mm a 50 mm de comprimento e largura e especialmente preferivelmente 3 mm a 30 mm de comprimento e largura e muito especialmente preferivelmente 2 mm a 4 mm de largura e 12 mm a 24 mm de comprimento.
[0029] O formato do elemento de conexão elétrico pode configurar depósitos de solda no espaço intermediário do elemento de conexão e da estrutura eletricamente condutora. Os depósitos de solda e propriedades de umectação da solda no elemento de conexão impedem a saída do material de solda a partir do espaço intermediário. Depósitos de solda podem ser configurados em ângulo reto, arredondados ou poligonais.
[0030] A distribuição do calor de soldagem e assim a distribuição do material de solda na operação de soldagem podem ser definidas por meio do formato do elemento de conexão. Material de solda flui para o ponto mais quente. A aplicação da energia durante a conexão elétrica do elemento de conexão elétrica e estrutura eletricamente condutora é efetuada preferivelmente com soldagem por punção, soldagem térmica, soldagem por êmbolo, preferivelmente soldagem a laser, soldagem por ar quente, soldagem por indução, soldagem a resistência e/ou com ultrassom.
[0031] O objetivo da invenção é ainda alcançado por meio de um método para a produção de uma vidraça com um elemento de conexão, em que: a) material de solda sobre o elemento de conexão é disposto e aplicado como plaquetas com espessura de camada, volume, formato e disposição fixos, b) uma estrutura eletricamente condutora é aplicada sobre um substrato, c) o elemento de conexão com o material de solda é disposto sobre a estrutura eletricamente condutora, e d) o elemento de conexão com a estrutura eletricamente condutora é soldado com solda.
[0032] O material de solda é preferivelmente aplicado previamente sobre os elementos de conexão, preferivelmente como plaquetas com espessura de camada, volume, formato e disposição fixos sobre o elemento de conexão.
[0033] O elemento de conexão é soldado ou engastado com uma vidraça de metal, cordão, entrançado, parcialmente não representado, consistindo de, por exemplo, cobre e conectado com a elétrica de bordo, igualmente não representada.
[0034] O elemento de conexão é preferivelmente utilizado em painéis de aquecimento ou in vidraças com antenas em edifícios, especialmente em automóveis, estradas de ferro, aeronaves ou veículos marítimos. O elemento de conexão serve para conectar as estruturas condutoras da vidraça com sistemas elétricos, os quais são dispostos fora da vidraça. Os sistemas elétricos são amplificadores, unidades de controle ou fontes de tensão.
[0035] A invenção será explicada mais detalhadamente com base em um desenho e exemplos de realização. As figuras mostram: a figura 1 é uma vista superior sobre uma vidraça de acordo com a invenção com elemento de conexão em forma de elipse, a figura 2 é um corte A-A'através da vidraça de acordo com a figura 1, a figura 3 é um corte através de uma vidraça alternativa de acordo com a invenção, a figura 4 é um corte através de uma outra vidraça alternativa de acordo com a invenção, a figura 5 é uma vista superior sobre uma concretização alternativa do elemento de conexão, a figura 6 é uma vista superior sobre uma outra concretização alternativa do elemento de conexão, a figura 7 é uma vista superior sobre uma outra concretização alternativa do elemento de conexão, a figura 8 é uma vista lateral do elemento de conexão da figura 7, a figura 9 um corte através de uma outra vidraça alternativa de acordo com a invenção com elemento de conexão abaulado, a figura 10 é um fluxograma detalhado do método de acordo com a invenção, e a figura 11 é uma representação espacial de um elemento de conexão em forma de ponte.
[0036] A figura 1 e a figura 2 mostram respectivamente um detalhe de uma vidraça aquecível 1, de acordo com a invenção, na região do elemento de conexão elétrica 3. A vidraça 1 é um vidro de segurança temperado, termicamente temperado, tendo 3 mm de espessura, feito de vidro de sílica-cal-soda . A vidraça 1 tem uma largura de 150 cm e uma altura de 80 cm. Sobre a vidraça 1 é impressa uma estrutura eletricamente condutora 2 na forma de uma estrutura de condutor de aquecimento 2. A estrutura eletricamente condutora 2 contém partículas de prata e fritas de vidro. Na região de borda da vidraça 1, a estrutura eletricamente condutora 2 é alargada para uma largura de 10 mm e forma uma superfície de contato para o elemento de conexão elétrica 3. Na região de borda da vidraça 1 se encontra ainda uma serigrafia de cobertura, não representada. Na região da superfície de contato entre o elemento de conexão elétrica 3 e a estrutura eletricamente condutora 2 é aplicado um material de solda 4, que produz uma conexão elétrica e mecânica duradoura entre o elemento de conexão elétrica 3 e a estrutura eletricamente condutora 2. O material de solda 4 contém 57 % em peso de bismuto, 42 % em peso estanho e 1 % em peso de prata. O material de solda 4 é disposto completamente entre o elemento de conexão elétrica 3 e a estrutura eletricamente condutora 2 por meio de um predeterminado volume e predeterminada forma. O material de solda 4 tem uma espessura de 250 pm. Uma saída do material de solda 4 a partir do espaço intermediário entre o elemento de conexão elétrica 3 e a estrutura eletricamente condutora 2, que excede uma espessura de camada t de 50 pm, é observada para uma largura de saída máxima de b = 0,5 mm. O elemento de conexão elétrica 3 é uma liga que continha 54 % em peso de ferro, 29 % em peso de níquel e 17 % em peso de cobalto. O elemento de conexão elétrica 3 é conformado com uma superfície de base em forma de elipse. O comprimento do eixo maior é de 12 mm, o comprimento do eixo menor 5 mm. A espessura de material do elemento de conexão 3 é de 0,8 mm. Por meio da disposição do material de solda 4, predeterminada pelo elemento de conexão 3 e pela estrutura eletricamente condutora 2, não são observadas tensões mecânicas críticas na vidraça 1. A conexão da vidraça 1 com o elemento de conexão elétrica 3 é duradouramente estável por meio da estrutura eletricamente condutora 2.
[0037] A figura 3 mostra, em continuação ao exemplo de realização das figuras 1 e 2, uma configuração alternativa do elemento de conexão 3 de acordo com a invenção. O elemento de conexão elétrica 3 é provido com um revestimento contendo prata 5 na superfície orientada para o material de solda 4. Desta maneira é impedida uma propagação do material de solda sobre o revestimento 5 e a largura de saída b é limitada. A largura de saída b do material de solda 4 é inferior a 1 mm. Em virtude da disposição do material de solda 4 não são observadas tensões mecânicas críticas na vidraça 1. A conexão da vidraça 1 com o elemento de conexão elétrica 3 é duradouramente estável por meio da estrutura eletricamente condutora 2.
[0038] A figura 4 mostra uma outra concretização da vidraça 1 de acordo com a invenção com um elemento de conexão 3 com superfície de base em forma de elipse. O elemento de conexão 3 contém uma liga contendo ferro com um coeficiente de expansão térmica de 8 x 10'6/°C. A espessura de material é de 2 mm. Na região da superfície de contato do elemento de conexão 3 com a vidraça 1 é aplicado um corpo de compensação em forma de chapéu 6 com uma liga de ferro- níquel-cobalto. A espessura máxima de camada do corpo de compensação em forma de chapéu 6 é de 4 mm. Os coeficientes de expansão térmica do elemento de conexão 3 podem ser adaptados às exigências da vidraça 1 e do material de solda 4 por meio do corpo de compensação. O corpo de compensação em forma de chapéu 6 conduz a um fluxo térmico melhorado durante a produção a conexão de solda 4. O aquecimento é efetuado, sobretudo, no centro da superfície de contato. A largura de saída b do material de solda 4 pode ser ainda mais reduzida. Em virtude da reduzida largura de saída b de < 1 mm e dos coeficientes de expansão adaptados, as tensões térmicas na vidraça 1 podem ser ainda mais reduzidas. As tensões térmicas na vidraça 1 são não críticas e uma conexão elétrica e mecânica duradoura entre o elemento de conexão 3 e a vidraça 1 é provida através da estrutura eletricamente condutora 2.
[0039] A figura 5 mostra uma vista superior sobre uma concretização alternativa do elemento de conexão de acordo com a invenção 3. O elemento de conexão 3 é conformado retangular e tem uma largura de 5 mm e um comprimento de 14 mm. Os cantos do retângulo são respectivamente arredondados com um segmento circular com raio de curvatura r de, por exemplo, 1 mm. Além disso, um cabo de conexão 8 é soldado com o elemento de conexão 3 através de uma região de soldagem 7. A região de soldagem 7 tem uma largura de 3 mm e um comprimento de 6 mm. O cabo de conexão 8 é um cabo entrançado feito de fios de cobre delgados, estanhados. Todavia, também cabos de cordão ou arames podem ser usados como cabo de conexão 8. Alternativamente, casquilhos metálicos, conectores de encaixe ou conexões de engaste podem ser também conectados de forma eletricamente condutora com o elemento de conexão 3. Em particular, o elemento de conexão 3 pode também ser também configurado como casquilho de aperto ou elemento de engaste de uma ou várias partes.
[0040] A figura 6 mostra uma vista superior sobre uma outra forma de realização do elemento de conexão de acordo com a invenção 3. O elemento de conexão 3 é conformado em retângulo, em que s dois lados menores do retângulo são conformados em semicírculos. O elemento de conexão tem uma largura de 5 mm e um comprimento de 14 mm. A região de soldagem 7 tem uma largura de 3 mm e um comprimento de 6 mm. A figura 7 e a figura 8 mostram uma outra concretização do elemento de conexão de acordo com a invenção 3, com uma lingueta de conexão 9. A superfície de contato 11 do elemento de conexão 3 é realizada em forma de círculo. O raio do círculo é de 4 mm. A lingueta de conexão 9 é conectada com um cabo de conexão 8 através de uma região de soldagem 7. Alternativamente, a lingueta de conexão 9 pode ser também conformada como conector achatado bem como na forma de casquilho de aperto ou conexão de engaste. A lingueta de conexão 9 tem, nesta concretização, dois entalhes 10, 10'. Esses entalhes 10, 10' servem para a redução do material da lingueta de conexão 9. Isto conduz a uma ação de mola e assim ao amortecimento de forças que são transmitidas para o contato de solda através do cabo de conexão 8.
[0041] A figura 9 mostra um corte através de uma outra concretização de um elemento de conexão (3) de acordo com a invenção. O elemento de conexão (3) tem no centro um abaulamento (13). O material de solda (4) é espessado na região do abaulamento (13).
[0042] A figura 10 mostra de forma detalhada um exemplo para o método de acordo com a invenção para a produção de uma vidraça com um elemento de conexão elétrica 3. Como primeira etapa é necessário posicionar o material de solda 4 consoante a forma e o volume. O material de solda 4 é posicionado sobre o elemento de conexão elétrica 3. O elemento de conexão elétrica 3 é disposto com o material de solda 4 sobre a estrutura eletricamente condutora 2. Uma conexão duradoura do elemento de conexão elétrica 3 é efetuada com a estrutura eletricamente condutora 2 e assim com a vidraça 1 mediante aplicação de energia. Exemplo:
[0043] Amostras de teste foram produzidas com a vidraça 1 (espessura 3 mm, largura 150 cm e altura 80 cm), com a estrutura eletricamente condutora 2 na forma de uma estrutura de condutor de aquecimento, o elemento de conexão elétrica 3, a camada de prata sobre as superfícies de contato do elemento de conexão 3 e o material de solda 4. O material de solda 4 foi previamente aplicado como plaquetas com espessura de camada fixa, volume e forma fixos sobre a superfície de contato 11 do elemento de conexão 3. O elemento de conexão 3 foi aplicado sobre a estrutura eletricamente condutora 2 com o material de solda aplicado 4. O elemento de conexão foi soldado por solda sobre a estrutura eletricamente condutora 2 a uma temperatura de 200°C e por uma duração de tratamento de 2 segundos. Uma saída do material de solda 4 a partir do espaço intermediário entre o elemento de conexão elétrica 3 e a estrutura eletricamente condutora 2, que excedeu uma espessura de camada t de 50 pm, foi observada apenas em uma largura de saída máxima de b = 0,5 mm. As medidas e composições da estrutura eletricamente condutora 2, do elemento de conexão elétrica 3, da camada de prata sobre as superfícies de contato do elemento de conexão 3 e do material de solda 4 podem ser depreendidos da tabela 1 e das figuras 1 e 2 e da descrição das figuras.
[0044] Em todas as amostras pode ser observado, em uma diferença de temperatura de +80°C a -30°C, que nenhum substrato de vidro 1 se quebrou ou foi danificado. Pode ser mostrado que, pouco depois da soldagem, esta vidraça 1 com elemento de conexão soldado 3 foi estável com relação à súbita queda de temperatura.
[0045] Além disso, amostras de teste foram realizadas com uma segunda composição do elemento de conexão elétrica 3. Os valores detalhados das dimensões e composições da estrutura eletricamente condutora 2, do elemento de conexão elétrica 3, da camada de prata sobre as superfícies de contato do elemento de conexão 3 e do material de solda 4 podem ser depreendidos da Tabela 2. Também aqui pode ser observado que, em uma diferença de temperatura de +80°C a -30°C, nenhum substrato de vidro 1 se quebrou ou foi danificado. Pode ser mostrado que, pouco depois da soldagem, esta vidraça 1 com elemento de conexão soldado 3 foi estável com relação à súbita queda de temperatura. Tabela 1
Figure img0001
Figure img0002
Tabela 2
Figure img0003
Exemplo comparativo 1:
[0046] O exemplo comparativo 1 foi exatamente realizado como o exemplo, com as seguintes diferenças: As medidas e componentes da estrutura eletricamente condutora 2, do elemento de conexão elétrica 3, da camada de metal sobre as superfícies de contato do elemento de conexão 3 e do material de solda 4 podem ser depreendidos da Tabela 3. O material de solda 4 não foi previamente aplicado de acordo com o estado da técnica como plaquetas sobre a superfície de contato do elemento de conexão 3. O elemento de conexão 3 foi soldado com a estrutura eletricamente condutora 2 de acordo com o método convencional. Na saída do material de solda 4 a partir do espaço intermediário entre o elemento de conexão elétrica 3 e a estrutura eletricamente condutora 2, que excedeu uma espessura de camada t de 50 pm, foi obtida uma largura média de saída b = 2 mm a 3 mm.
[0047] Por ocasião de uma súbita diferença de temperatura de +80°C para -30°C foi observado que o substrato de vidro 1 apresentou danos preponderantemente logo depois da soldagem. Tabela 3
Figure img0004
Figure img0005
Exemplo comparativo 2:
[0048] O exemplo comparativo 2 foi exatamente realizado como o exemplo com as seguintes diferenças. As medidas e componentes da estrutura eletricamente condutora 2, o elemento de conexão elétrica 3, da camada de metal sobre as superfícies de contato do elemento de conexão 3 e do material de solda 4 podem ser depreendidos da tabela 4. O material de solda 4 não foi aplicado previamente de acordo com o estado da técnica como plaquetas sobre a superfície de contato do elemento de conexão 3. O elemento de conexão 3 foi soldado com a estrutura eletricamente condutora 2 de acordo com o método convencional. Na saída do material de solda 4 a partir do espaço intermediário entre o elemento de conexão elétrica 3 e a estrutura eletricamente condutora 2, que excedeu uma espessura de camada t de 50 pm, foi obtida uma largura média de saída b = 1 mm a 1,5 mm.
[0049] Por ocasião de uma súbita diferença de temperatura de +80°C para -30°C foi observado que o substrato de vidro 1 apresentou danos preponderantemente logo depois da soldagem. Tabela 4
Figure img0006
Figure img0007
[0050] Em geral, tensões de tração mais altas no vidro conduzem a um alto risco de estilhaçamentos ou lascamentos no vidro. Por isto, a influência da superfície de contato 11 entre o elemento de conexão 3 e a região parcial 12 da estrutura eletricamente condutora 2 foi investigada por meio de simulações realizadas por computador. Neste caso, foram calculadas as tensões de tração durante o resfriamento de vidraças com elementos de conexão de diferentes geometrias. Os diferentes elementos de conexão foram em forma de ponte (B) e em forma de círculo (K).
[0051] A figura 11 mostra uma representação em perspectiva do elemento de conexão em forma de ponte 3 (B). O elemento de conexão em forma de ponte (B) tinha uma largura de 4 mm e um comprimento de 24 mm. As superfícies de contato 11 do elemento de conexão em forma de ponte 3 (B) tinham, cada uma, uma largura de 4 mm e um comprimento de 6 mm. O elemento de conexão em forma de círculo (K) tinha um raio de 4 mm.
[0052] Como material para os elementos de conexão foi considerado uma liga Kovar com um coeficiente de expansão térmica α de 5,2 x 10’6/°C e uma liga Invar com 1,7 x 10’6/°C. A espessura de material dos elementos de conexão foi respectivamente de 0,8 mm. Como substrato foi considerada uma vidraça de vidro com uma espessura de material de respectivamente 2 mm. A espessura de material da camada de solda 4 foi respectivamente de 10 pm.
[0053] Na simulação por computador foram calculadas as tensões de tração na vidraça de vidro em um resfriamento de +20°C para - 40°C. As tensões de tração máximas calculadas estão listadas na Tabela 5. Tabela 5
Figure img0008
[0054] As tensões de tração máximas dependem fortemente do formato do elemento de conexão. Assim, as tensões de tração máximas na vidraça de vidro em elementos de conexão em forma de círculo (K) feitos de Kovar ou Invar foram respectivamente menores por 46 % que nos elementos de conexão em forma de ponte (B) feitos de Kovar ou Invar, ver a tabela 5.
[0055] Evidenciou-se que vidraças de acordo com a invenção com substratos de vidro 1 e elementos de conexão elétricas de acordo com a invenção 3 apresentaram uma melhor estabilidade contra súbitas diferenças de temperatura.
[0056] Esse resultado foi inesperado e surpreendente para o versado na técnica. Lista de Sinais de Referência (1) Vidraça / vidro (2) Estrutura / Serigrafia de Ag eletricamente condutora (3) Elemento de conexão elétrica / Kovar liga de Fe-Ni (4) Material de solda (Bi57Sn42Ag1) (5) Camada de umectação / revestimento de Ag (6) Corpo de compensação (7) Região de soldagem (8) Cabo de conexão (9) Lingueta de conexão (10) Entalhe (11) Superfícies de contato de (2) e (3) (12) Região parcial de (2) (13) Abaulamento b Largura máxima de saída do material de solda r Raio de curvatura t Espessura limite do material de solda A-A' Linha de corte

Claims (14)

1. Vidraça com um elemento de conexão elétrica, compreendendo: - um substrato de vidro (1), - uma estrutura eletricamente condutora (2) com uma espessura de camada de entre 5 pm a 40 pm sobre uma região do substrato (1), - um elemento de conexão (3), e - uma camada de um material de solda isento de chumbo (4) que conecta eletricamente o elemento de conexão (3) a uma parte (12) da estrutura eletricamente condutora (2), em que - o elemento de conexão (3) contém pelo menos uma liga de ferro-níquel ou uma liga de ferro-níquel-cobalto, - o elemento de conexão (3) é conectado à parte (12) da estrutura eletricamente condutora (2) por meio de uma superfície de contato (11) por toda sua superfície, e - a superfície de contato (11) não tem cantos, em que o elemento de conexão (3) possui um abaulamento (13) no centro e o material de solda (4) é espessado na região do abaulamento (13), caracterizada pelo fato de que o elemento de conexão (3) contém pelo menos 50 % em peso a 75 % em peso de ferro, 25 % em peso a 50 % em peso de níquel, 0 % em peso a 20 % em peso de cobalto, 0 % em peso a 1,5 % em peso de magnésio, 0 % em peso a 1 % em peso de silício, 0 % em peso a 1 % em peso de carbono ou 0 % em peso a 1 % em peso de manganês.
2. Vidraça de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a superfície de contato (11) tem uma estrutura oval, preferivelmente uma estrutura elíptica e, em particular, uma estrutura circular.
3. Vidraça de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a superfície de contato (11) tem um formato poligonal convexo, preferivelmente um formato retangular, com cantos arredondados, e os cantos arredondados têm um raio de curvatura de r > 0,5 mm.
4. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o elemento de conexão (3) contém pelo menos 55 % em peso a 70 % em peso de ferro, 30 % em peso a 45 % em peso de níquel, 0 % em peso a 5 % em peso de cobalto, 0 % em peso a 1 % em peso de magnésio, 0 % em peso a 1 % em peso de silício ou 0 % em peso a 1 % em peso de carbono.
5. Vidraça de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o substrato de vidro (1) tem um primeiro coeficiente de expansão térmica, o elemento de conexão (3) tem um segundo coeficiente de expansão térmica, em que a diferença entre o primeiro e o segundo coeficiente de expansão térmica é > 5 x 10'6/°C
6. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o elemento de conexão (3) contém pelo menos 50 % em peso a 60 % em peso de ferro, 25 % em peso a 35 % em peso de níquel, 15 % em peso a 20 % em peso de cobalto, 0 % em peso a 0,5 % em peso de silício, 0 % em peso a 0,1 % em peso de carbono ou 0 % em peso a 0,5 % em peso de manganês.
7. Vidraça de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o substrato de vidro (1) tem um primeiro coeficiente de expansão térmica, o elemento de conexão (3) tem um segundo coeficiente de expansão térmica e a diferença entre o primeiro e o segundo coeficiente de expansão térmica é < 5 x 10_ 6/°C.
8. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o material de solda (4) flui com uma largura de fluxo de saída b de < 1 mm, preferivelmente < 0,5 mm e particularmente aproximadamente 0 mm, a partir do espaço intermediário entre o elemento de conexão (3) e a estrutura eletricamente condutora (2).
9. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o material de solda (4) contém estanho e bismuto, índio, zinco, cobre, prata ou composições dos mesmos.
10. Vidraça de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a proporção de estanho no material de solda (4) é de 3 % em peso a 99,5 % em peso e a proporção de bismuto, índio, zinco, cobre, prata ou composições dos mesmos é de 0,5 % em peso a 97 % em peso.
11. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizadapelo fato de que o elemento de conexão (3) é revestido com níquel, estanho, cobre e / ou prata.
12. Vidraça de acordo com a reivindicação 11, caracterizadapelo fato de que o elemento de conexão (3) é revestido com 0,1 pm a 0,3 pm de níquel e / ou 3 pm a 10 pm de prata.
13. Método para a produção de uma vidraça com um elemento de conexão (3) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizadopelo fato de que: a) material de solda (4) é disposto e aplicado sobre o elemento de conexão (3) como plaquetas com espessura de camada, volume, formato e disposição fixos, b) uma estrutura eletricamente condutora (2) é aplicada sobre um substrato (1), c) o elemento de conexão (3) com o material de solda (4) é disposto sobre a estrutura eletricamente condutora (2), e d) o elemento de conexão (3) é soldado à estrutura eletricamente condutora (2).
14. Uso de uma vidraça com um elemento de conexão elétrica como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizadopelo fato de ser como vidraça de veículo em meios de transporte para o trânsito na terra, no ar ou na água, especialmente em veículos automotores, por exemplo, como um para-brisas, janela traseira, janela lateral e/ou teto de vidro.
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