BR112014029731B1 - Painel com elemento de conexão elétrica, método para produzir e método de usar painel com elemento de conexão elétrica - Google Patents

Painel com elemento de conexão elétrica, método para produzir e método de usar painel com elemento de conexão elétrica Download PDF

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Abstract

vidro com um elemento de conexão elétrica. a presente invenção refere-se a um vidro com pelo menos um elemento de conexão elétrica compreendendo: um substrato (1), uma estrutura eletricamente condutiva (2) em uma região do substrato (1), um elemento de conexão (3), que é implementado como um prendedor de pressão e contém pelo menos um aço contendo cromo, e uma camada de um composto de soldagem (4), que eletricamente conecta o elemento de conexão (3) a uma subregião da estrutura eletricamente condutiva (2).

Description

[0001] A invenção refere-se a um painel com um elemento de conexão elétrica e um método econômico e ambientalmente amigável para sua produção.
[0002] A invenção refere-se ainda a um painel com um elemento de conexão elétrica para veículos motorizados com estruturas eletricamente condutivas, tais como, por exemplo, condutores de aquecimento ou condutores de antena. As estruturas eletricamente condutivas são costumeiramente conectadas ao sistema elétrico a bordo, via elementos de conexão elétrica unidos por solda. Devido a diferentes coeficientes de expansão térmica dos materiais usados, tensões mecânicas ocorrem que deformam os painéis e podem causar sua quebra durante a produção e operação.
[0003] As soldas contendo chumbo têm alta ductilidade, que pode compensar as tensões mecânicas ocorrendo entre um elemento de conexão elétrica e o painel por deformação plástica. Entretanto, em razão da End of Live Vehicles Directive 2000/53/EC, as soldas contendo chumbo têm que ser substituídas por soldas livres de chumbo dentro do EC. A diretiva é referida, em resumo, pelo acrônimo ELV (End of Life Vehicles). Seu objetivo é, como resultado do aumento maciço de eletrônicos descartáveis, banir componentes extremamente problemáticos dos produtos. As substâncias afetadas são chumbo, mercúrio e cádmio. Isto refere-se, entre outras coisas, à implementação de materiais de solda livres de chumbo em aplicações elétricas em vidro e a introdução de correspondentes produtos de substituição.
[0004] Os elementos de conexão elétrica que são projetados na forma de um prendedor de pressão são conhecidos, por exemplo, pela US 6249966 B1 e US 20070224842 A1. Tais elementos de conexão possibilitam uma conveniente conexão ao sistema elétrico a bordo. A US 20070224842 A1 propõe produzir o elemento de conexão de titânio. Entretanto, é difícil soldar. Isto resulta em fraca adesão do elemento de conexão no painel. Titânio é também muito caro, o que resulta em um alto preço para o elemento de conexão.
[0005] O objetivo da presente invenção é prover um painel com um elemento de conexão elétrica e um método econômico e ambientalmente amigável para sua produção, por meio do que tensões mecânicas críticas no painel são evitadas.
[0006] O objetivo da presente invenção é, além disso, prover um material aperfeiçoado para o elemento de conexão, em comparação com a arte anterior, tendo melhor disponibilidade e melhor processabilidade, tais como soldabilidade e formabilidade a frio.
[0007] O objetivo da presente invenção é alcançado de acordo com a invenção por um dispositivo de acordo com a reivindicação independente 1. Formas de reivindicação preferidas emergem das subreivindicações.
[0008] O painel de acordo com a presente invenção, com pelo menos um elemento de conexão, compreende as seguintes características:- um substrato,- uma estrutura eletricamente condutiva em uma região do substrato,- um elemento de conexão, que é implementado como um prendedor de pressão e contém pelo menos um aço contendo cromo, e- uma camada de um composto de solda, que eletricamente conecta o elemento de conexão a uma subregião da estrutura eletricamente condutiva.
[0009] O substrato preferivelmente contém vidro, particularmente preferível vidro plano, vidro flutuador, vidro de quartzo, vidro de borossilicato, vidro de soda-cal. Em uma forma realização preferida alternativa, o substrato contém polímeros, particularmente preferível polietileno, polipropileno, policarbonato, polimetil metacrilato e/ou suas misturas.
[0010] O substrato tem um primeiro coeficiente de expansão térmica. O elemento de conexão tem um segundo coeficiente de expansão térmica. Em uma forma realização vantajosa da invenção, a diferença entre o primeiro e o segundo coeficientes de expansão térmica é < 5 x 10-6/°C. Em razão disto, melhor adesão é obtida.
[0011] Uma estrutura eletricamente condutiva é aplicada no painel. Um elemento de conexão elétrica é eletricamente conectado em subregiões na estrutura eletricamente condutiva por um composto de soldagem. O composto de soldagem flui com uma largura de fluxo de saída de < 1 mm do espaço intermediário entre o elemento de conexão e a estrutura eletricamente condutiva.
[0012] Em uma forma realização preferida, a largura de fluxo de saída máxima é preferivelmente menor do que 0,5 mm e, em particular, aproximadamente 0 mm. Isto é particularmente vantajoso com respeito à redução das tensões mecânicas no painel, a adesão do elemento de conexão e a redução na quantidade de solda.
[0013] A largura de fluxo de saída máxima é definida como a distância entre as bordas externas do elemento de conexão e o ponto da mistura do composto de soldagem, em que o composto de soldagem cai abaixo de uma espessura de camada de 50 μ m. A largura do fluxo de saída máxima é medida no composto de soldagem solidificado, após o processo de soldagem.
[0014] Uma largura de fluxo de saída máxima desejada é obtida através de uma seleção adequada de volume de composto de soldagem e a distância vertical entre o elemento de conexão e a estrutura eletricamente condutiva, o que pode ser determinado por simples experimentos. A distância vertical entre o elemento de conexão e a estrutura eletricamente condutiva pode ser predefinida por uma apropriada ferramenta de processamento, por exemplo, uma ferramenta com um espaçador integrado.
[0015] A máxima largura de fluxo de saída pode mesmo ser negativa, isto é, recuada para dentro do espaço intermediário formado por um elemento de conexão elétrica e uma estrutura eletricamente condutiva.
[0016] Em uma forma realização vantajosa do painel de acordo com a presente invenção, a largura de fluxo de saída máxima é recuada em um menisco côncavo para dentro do espaço intermediário formado pelo elemento de conexão elétrica e a estrutura eletricamente condutiva. Um menisco côncavo é criado, por exemplo, aumentando-se a distância vertical entre o espaçador e a estrutura condutiva durante o processo de soldagem, enquanto a solda está ainda fluida.
[0017] A vantagem reside na redução das tensões mecânicas no painel, em particular na região crítica presente com uma grande mistura de composto de soldagem.
[0018] O primeiro coeficiente de expansão térmica é preferivelmente de 8 x 10- 6/°C a 9 x 10-6/°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.
[0019] O segundo coeficiente de expansão térmica é preferivelmente de 9 x 10- 6/°C a 13 x 10-6/°C, particularmente preferível de 10 x 10-6/°C a 11,5 x 10-6/°C em uma faixa de temperatura de 0 °C a 300 °C.
[0020] A estrutura eletricamente condutiva de acordo com a presente invenção tem, preferivelmente, uma espessura de camada de 5 μm a 40 μm, particularmente preferível de 5 μm a 20 μm, muito particularmente preferível de 8 μm a 15 μm e, muitíssimo particularmente, de 10 μm a 12 μm. A estrutura eletricamente condutiva de acordo com a presente invenção preferivelmente contém prata, particularmente preferível, partículas de prata e fritas de vidro.
[0021] A espessura de camada da solda é menor do que ou igual a 6.0 x 10-4 m, particularmente preferível, menor do que 3.0 x 10-4 m.
[0022] O composto de soldagem é preferivelmente livre de chumbo. No contexto da invenção, “composto de soldagem lire de chumbo” significa um composto de soldagem que contém, de acordo com a EC Directive "2002/95/EC on the Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment", uma proporção de chumbo menor do que ou igual a 0.1 % em peso, preferivelmente nenhum chumbo. Isto é particularmente vantajoso com respeito ao impacto ambiental do painel com um elemento de conexão elétrica de acordo com a invenção.
[0023] Os compostos de soldagem livres de chumbo tipicamente têm menos ductibilidade do que os compostos de soldagem contendo chumbo, de modo que as tensões mecânicas entre um elemento de conexão e um painel podem ser menos bem compensadas. Entretanto, foi demonstrado que as tensões mecânicas críticas podem ser evitadas por meio do elemento de conexão de acordo com a invenção. O composto de soldagem de acordo com a presente invenção contém, preferivelmente, estanho e bismuto, índio, zinco, cobre, prata ou suas composições. A proporção de estanho na composição de solda de acordo com a presente invenção é de 3 % em peso a 99.5 % em peso, preferivelmente de 10 % em peso a 95.5 % em peso, particularmente preferível de 15 % em peso a 60 % em peso. A proporção de bismuto, índio, zinco, cobre, prata ou suas composições na composição de solda de acordo com a presente invenção é de 0,5 % em peso a 97 % em peso, preferivelmente 10 % em peso a 67 % em peso, por meio do que a proporção de 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, em uma proporção de 0 % em peso a 5 % em peso. A composição de solda de acordo com a invenção contém, muito particularmente preferível, Bi40Sn57Ag3, Sn40Bi57Ag3, Bi59Sn40Ag1, Bi57Sn42Ag1, In97Ag3, Sn95,5Ag3,8Cu0,7, Bi67In33, Bi33In50Sn17, Sn77,2In20Ag2,8,Sn95Ag4Cu1, Sn99Cu1, Sn96,5Ag3,5, Sn96,5Ag3Cu0,5, Sn97Ag3, ou suas misturas.
[0024] Em uma forma realização vantajosa, o composto de soldagem contém bismuto. Foi demonstrado que um composto de soldagem contendo bismuto resulta em particularmente boa adesão do elemento de conexão de acordo com a invenção com o painel, por meio do que avaria do painel pode ser evitada. A proporção de bismuto na composição de composto de soldagem é preferivelmente de 0,5 % em peso a 97 % em peso, preferivelmente 10 % em peso a 67 % em peso, e muito particularmente preferível de 33 % em peso a 67 % em peso, em particular de 50 % em peso a 60 % em peso. Além de bismuto, o composto de soldagem preferivelmente contém estanho e prata ou estanho, prata e cobre. Em uma forma realização particularmente preferida, o composto de soldagem inclui pelo menos 35 % em peso a 69 % em peso de bismuto, 30 % em peso a 50 % em peso de estanho, 1 % em peso a 10 % em peso de prata, e 0 % em peso a 5 % em peso de cobre. Em uma forma realização particularmente preferida, o composto de soldagem contém pelo menos 49% em peso a 60 % em peso de bismuto, 39 % em peso a 42 % em peso de estanho, 1 % em peso a 4 % em peso de prata, e 0 % em peso a 3 % em peso de cobre.
[0025] Em outra forma realização vantajosa, o composto de soldagem contém de 90 % em peso a 99,5 % em peso de estanho, preferivelmente de 95 % em peso a 99 % em peso, particularmente preferível de 93 % em peso a 98 % em peso. Além de estanho, o composto de soldagem particularmente contém de 0.5 % em peso a 5 % em peso de prata e de 0 % em peso a 5 % em peso de cobre.
[0026] O elemento de conexão de acordo com a invenção preferivelmente contém pelo menos 50 % em peso a 89,5 % em peso de ferro, 10,5 % em peso a 20 % em peso de cromo, 0 % em peso a 1 % em peso de carbono, 0 % em peso a 5 % em peso de níquel, 0 % em peso a 2 % em peso de manganês, 0 % em peso a 2.5 % em peso de molibdênio, e/ou 0 % em peso a 1 % em peso de titânio. Além disso, o elemento de conexão pode conter misturas de outros elementos, incluindo vanádio, alumínio, nióbio e nitrogênio.
[0027] O elemento de conexão de acordo com a invenção pode também conter pelo menos 66,5 % em peso a 89,5 % em peso de ferro, 10,5 % em peso a 20 % em peso de cromo, 0 % em peso a 1 % em peso de carbono, 0 % em peso a 5 % em peso de níquel, 0 % em peso a 2 % em peso de manganês, 0 % em peso a 2,5 % em peso de molibdênio, 0 % em peso a 2 % em peso niobium, e/ou 0 % em peso a 1 % em peso de titânio. Além disso, o elemento de conexão pode conter misturas de outros elementos, incluindo vanádio, alumínio e nitrogênio.
[0028] Em outra forma realização preferida, o elemento de conexão de acordo com a invenção contém pelo menos 65 % em peso a 89,5 % em peso de ferro, 10,5 % em peso a 20 % em peso de cromo, 0 % em peso a 0,5 % em peso de carbono, 0 % em peso a 2,5 % em peso de níquel, 0 % em peso a 1 % em peso de manganês, 0 % em peso a 1 % em peso de molibdênio, e/ou 0 % em peso a 1 % em peso de titânio. Além disso, o elemento de conexão pode conter misturas de outros elementos, incluindo vanádio, alumínio, nióbio e nitrogênio.
[0029] O elemento de conexão de acordo com a invenção pode também conter pelo menos 73 % em peso a 89,5 % em peso de ferro, 10,5 % em peso a 20 % em peso de cromo, 0 % em peso a 0,5 % em peso de carbono, 0 % em peso a 2,5 % em peso de níquel, 0 % em peso a 1 % em peso de manganês, 0 % em peso a 1 % em peso de molibdênio, 0 % em peso a 1 % em peso de nióbio, e/ou 0 % em peso a 1 % em peso de titânio. Além disso, o elemento de conexão pode conter misturas de outros elementos, incluindo vanádio, alumínio e nitrogênio.
[0030] Em outra forma realização particularmente preferida, o elemento de conexão de acordo com a invenção contém pelo menos 75 % em peso a 84 % em peso de ferro, 16 % em peso a 18,5 % em peso de cromo, 0 % em peso a 0,1 % em peso de carbono, 0 % em peso a 1 % em peso de manganês, e/ou 0 % em peso a 1 % em peso de titânio. Além disso, o elemento de conexão pode conter misturas de outros elementos, incluindo vanádio, alumínio, nióbio e nitrogênio.
[0031] O elemento de conexão de acordo com a presente invenção pode também conter pelo menos 78.5 % em peso a 84 % em peso de ferro, 16 % em peso a 18.5 % em peso de cromo, 0 % em peso a 0,1 % em peso de carbono, 0 % em peso a 1 % em peso de manganês, 0 % em peso a 1 % em peso de nióbio, e/ou 0 % em peso a 1 % em peso de titânio. Além disso, o elemento de conexão pode conter misturas de outros elementos, incluindo vanádio, alumínio e nitrogênio.
[0032] O elemento de conexão de acordo com a invenção é revestido, preferivelmente, com níquel, estanho, cobre e/ou prata. O elemento de conexão de acordo com a invenção é particularmente preferível provido com uma camada promotora de adesão, preferivelmente feita de níquel e/ou cobre e, adicionalmente, com uma camada soldável, preferivelmente feita de prata. O elemento de conexão de acordo com a invenção é revestido, muito particularmente preferível com 0,1 μm a 0,3 μm de níquel e/ou 3 μm a 20 μm de prata. O elemento de conexão pode ser galvanizado com níquel, estanho, cobre e/ou prata. O níquel e prata melhoram a capacidade de transporte de corrente e a estabilidade da corrosão do elemento de conexão e o umedecimento com o composto de soldagem.
[0033] O elemento de conexão de acordo com a presente invenção contém, preferivelmente, um aço contendo cromo com uma proporção de cromo maior do que ou igual a 10,5% em peso e um coeficiente de expansão térmica de 9 x 10-6/°C a 13 x 10-6/°C. Outros componentes de liga, tais como molibdênio, manganês ou nióbio, resultam em melhora da estabilidade de corrosão ou alteradas propriedades mecânicas, tais como resistência à tração ou formabilidade a frio.
[0034] A vantagem dos elementos de conexão feitos de aço contendo cromo, comparados com os elementos de conexão de acordo com a arte anterior de titânio, reside na melhor soldabilidade. Ela resulta da mais elevada condutividade térmica de 25 W/mK a 30 W/mK, comparada com a condutividade térmica do titânio de 22 W/mK. A mais elevada condutividade térmica resulta em um aquecimento mais uniforme do elemento de conexão durante o processo de soldagem, por meio do que a formação convergente de locais particularmente quentes (“pontos quentes”) é evitada. Estes locais são pontos de partida para tensões mecânicas e subsequente avaria do painel. Adesão melhorada do elemento de conexão ao painel resulta, em particular com o uso de um composto de solda livre de chumbo, que pode compensar as tensões mecânicas menos bem, devido a sua ductilidade mais baixa, em comparação com os compostos de solda contendo chumbo. Devido à melhor formabilidade a frio, o elemento de conexão pode também ser melhor formado do aço contendo cromo. O aço contendo cromo é, além disso, mais disponível.
[0035] Uma outra vantagem de elementos de conexão feitos de aço contendo cromo reside na alta rigidez comparada com a dos muitos elementos de conexão convencionais, feitos, por exemplo, de cobre. Em razão disso, o elemento de conexão pode ser menos facilmente deformado, por exemplo, sob carga de puxar um fio conectado ao elemento de conexão. Tal deformação resulta em uma carga na conexão entre um elemento de conexão e uma estrutura eletricamente condutiva, via o composto de soldagem. Em particular, com compostos de soldagem livres de chumbo, uma tal carga deve ser evitada. A carga pode ser menos bem compensada, como resultado da mais baixa ductilidade do composto de solda livre de chumbo, em comparação com os compostos de solda contendo chumbo, que podem resultar em avaria ao painel.
[0036] De acordo com a invenção, o elemento de conexão é implementado como um prendedor de pressão. Assim, o elemento de conexão pode ser simples e convenientemente conectado a um cabo de conexão. Assim, o elemento de conexão pode ser simples e convenientemente conectado a um cabo de conexão, se o cabo de conexão for provido com um prendedor de pressão complementar. A conexão do elemento de conexão ao cabo de conexão pode, vantajosamente ocorrer após a instalação do painel no local de uso.
[0037] Em uma forma realização preferida, o elemento de conexão é implementado como um prendedor de pressão macho. Entretanto, alternativamente, o elemento de conexão pode ser implementado como um prendedor de pressão fêmea e o cabo de conexão pode ser provido com um prendedor de pressão macho.
[0038] O elemento de conexão tem pelo menos uma superfície de contato, via a qual o elemento de conexão é conectado, preferivelmente através de sua inteira superfície, por meio do composto de soldagem, a uma subregião da estrutura eletricamente condutiva. A superfície de contato preferivelmente não tem cantos. A superfície de contado pode, por exemplo, ter um formato oval, elíptico ou redondo. Entretanto, 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.
[0039] A conexão elétrica preferivelmente tem, pelo menos na superfície faceando o composto de soldagem, um revestimento que contém cobre, zinco, estanho, prata, ouro ou suas ligas ou camadas, preferivelmente prata. Isto evita o espalhamento do composto de soldagem fora, além do revestimento e limites da largura de fluxo de saída.
[0040] Em uma forma realização vantajosa da invenção, espaçadores, preferivelmente pelo menos dois espaçadores, particularmente preferível pelo menos três espaçadores, são arranjados na superfície de contato do elemento de conexão. Os espaçadores preferivelmente contêm a mesma liga que a do elemento de conexão. Cada espaçador é conformado, por exemplo, como um cubo, como uma pirâmide, como um segmento de um elipsoide rotacional, ou como um segmento esférico. Os espaçadores preferivelmente têm uma largura de 0,5 x 10-4 m a 10 x 10-4 m e uma altura de 0,5 x 10-4 m a 5 x 10-4 m, particularmente preferível de 1 x 10-4 m a 3 x 10-4 m. Por meio dos espaçadores, a formação de uma camada uniforme de composto de soldagem é favorecida. Isso é particularmente vantajoso com respeito à adesão do elemento de conexão. Os espaçadores podem ser formados em uma peça com o elemento de conexão. Os espaçadores podem, por exemplo, ser formados remoldando-se um elemento de conexão com superfícies de contato planas no estado inicial da superfície de contato, por exemplo, por estampagem ou repuxamento profundo. No processo, uma depressão correspondente pode ser criada na superfície do elemento de conexão oposto à superfície de contato.
[0041] Por meio dos espaçadores, uma camada homogênea, uniformemente espessa e uniformemente fundida do composto de soldagem é obtida. Assim, as tensões mecânicas entre o elemento de conexão e o painel podem ser reduzidas. Isto é particularmente vantajoso com o uso de compostos de soldagem livres de chumbo, que podem compensar as tensões mecânicas menos bem devido a sua mais baixa ductilidade, em comparação com os compostos de soldagem contendo chumbo.
[0042] Os elementos de conexão são, na vista em planta, por exemplo, preferivelmente 1 mm a 50 mm de comprimento e largura and, particularmente preferível 3 mm a 30 mm de comprimento e largura, muito particularmente preferível 5 mm a 10 mm de comprimento e largura.
[0043] O formato do elemento de conexão elétrica pode formar depósitos de solda no espaço intermediário do elemento de conexão e a estrutura eletricamente condutiva. Os depósitos de solda e propriedades de umectação da solda no elemento de conexão evitam o fluxo de saída do composto de soldagem do espaço intermediário. Os depósitos de solda podem ser de design retangular, arredondado ou poligonal.
[0044] A introdução da energia durante a conexão elétrica de um elemento de conexão elétrica e uma estrutura eletricamente condutiva ocorre preferivelmente por meio de furadores, térmodos, soldagem de pistão, preferivelmente soldagem a laser, soldagem a ar quente, soldagem por indução, soldagem por resistência e/ou com ultrassom.
[0045] O objetivo da invenção é ainda alcançado através de um método para produção de um painel de acordo com a invenção, com pelo menos um elemento de conexão, em quea) o composto de soldagem é aplicado no elemento de conexão como uma plaqueta,b) uma estrutura eletricamente condutiva é aplicada em um substrato,c) o elemento de conexão com o composto de soldagem é disposto na estrutura eletricamente condutiva, ed) o elemento de conexão é soldado na estrutura eletricamente condutiva.
[0046] O composto de soldagem é preferivelmente aplicado antecipadamente aos elementos de conexão, preferivelmente como uma plaqueta com uma espessura de camada, volume, formato e arranjo fixos do elemento de conexão.
[0047] A espessura da camada da plaqueta do composto de soldagem é preferivelmente menor do que ou igual a 0,6 mm. O formato da plaqueta do composto de soldagem preferivelmente corresponde ao formato da superfície de contato. Se, por exemplo, a superfície de contato for implementada redonda ou tiver uma borda externa circular, a plaqueta do composto de soldagem preferivelmente tem um formato redondo.
[0048] O elemento de conexão preferivelmente usado em painéis aquecidos ou em painéis com antenas de prédios, em particular em automóveis, estradas de ferro, avião ou embarcações. O elemento de conexão serve para conectar serve para conectar as estruturas condutoras do painel aos sistemas elétricos que sã arranjados fora do painel. Os sistemas elétricos são amplificadores, unidades de controle ou fontes de voltagem.
[0049] A invenção é explicada em detalhes com referência aos desenhos e formas de realização exemplares. Eles representam:
[0050] A Fig. 1 uma seção transversal através de uma primeira forma realização do painel de acordo com a presente invenção,
[0051] A Fig. 2 uma seção transversal através do elemento de cobertura da Fig. 1, em uma vista em perspectiva,
[0052] A Fig. 3 um fluxograma detalhado do método de acordo com a presente invenção.
[0053] A Fig. 1 representa uma seção transversal através de um painel aquecível 1, de acordo com a presente invenção, na região do elemento de conexão elétrica 3. O painel 1 é um vidro de segurança de único- painel termicamente protendido com espessura de 3 mm, feito de vidro de soda-cal. O painel 1 tem uma largura de 150 cm e uma altura de 80 cm. Uma estrutura eletricamente condutiva 2 na forma de uma estrutura condutora de aquecimento 2, é impressa no painel 1. A estrutura eletricamente condutiva 2 contém partículas de prata e fritas de vidro. Na região da borda do painel 1, a estrutura eletricamente condutiva 2 é alargada a uma largura de 10 mm e forma uma superfície de contato para o elemento de conexão elétrica 3. Uma serigrafia de cobertura (não mostrada) é também situada na região de borda do painel 1. Na região da superfície de contato 8, entre o elemento de conexão elétrica 3 e a estrutura eletricamente condutiva 2, o composto de soldagem 4 é aplicado, que realiza uma conexão elétrica e mecânica durável entre o elemento de conexão elétrica 3 e a estrutura eletricamente condutiva 2. O composto de soldagem 4 contém 57 % em peso de bismuto, 40 % em peso de estanho e 3 % em peso de prata. O composto de soldagem 4 é arranjado através de um volume e formato predefinidos completamente entre o elemento de conexão elétrica 3 e a estrutura eletricamente condutiva 2. O composto de soldagem 4 tem uma espessura de 250 μ m. O elemento de conexão elétrica 3 é feito de aço do material número 1.4509, de acordo com EN 10 088-2 (ThyssenKrupp Nirosta® 4509) com um coeficiente de expansão térmica de 10.0 x 10- 6/°C. O elemento de conexão elétrica 3 pode ter um revestimento de prata (não mostrado), por exemplo, com uma espessura de aproximadamente 5 μ m. Aço do material número 4.4509 de acordo com EN 10 088-2 tem boas propriedades de formação a frio e boas propriedades de soldagem com todos os métodos, exceto soldagem a gás.
[0054] O aço usado para construção de sistemas supressores de som e sistemas de desintoxicação de gás de exaustão e é particularmente adequado para isso devido a sua resistência a formação de crosta a ais do que 950 oC e resistência a corrosão em relação as tensões ocorrendo no sistema de gás de exaustão. Entretanto, outros aços contendo cromo podem ser usados para o elemento de conexão 3. Um aço alternativo, particularmente adequado, é, por exemplo, o material número 1.4016, de acordo com EN 10 088-2.
[0055] O elemento de conexão elétrica 3 é implementado como um prendedor de pressão macho. Na forma realização representada, o elemento de conexão elétrica 3 consiste de uma placa de base 6 e um elemento de conexão 7. Na vista em planta, a placa de base 6 tem um formato circular. A placa de base 6 tem, no centro, um furo circular, emcuja borda externa a placa de base 6 é dobrada para cima, de modo que uma região da placa de base se estenda para longe do painel 1 aproximadamente e um ângulo reto. A borda externa da placa de base 6 dobrada em um formato-U. Isto forma uma base fêmea na região de borda da placa de base 6 para o elemento de conexão 7. A região de borda dobrada da placa de base pode ser projetada contínua ou descontínua. A placa de base 6, com exceção das regiões dobradas, é plana adjacente ao furo e na região de borda. A superfície plana da placa de base 6 faceando o painel 1 forma a superfície de contato 8.
[0056] A placa de base 6 tem uma espessura de material de, por exemplo, aproximadamente 0,2 mm ou 0,3 mm. A borda externa circular da placa de base 6 tem um diâmetro de, por exemplo, aproximadamente 8 mm. O furo circular no centro da placa de base 6 tem um diâmetro de, por exemplo, aproximadamente 1 mm.
[0057] O elemento de conexão 7 é projetado substancialmente como um cilindro oco, que é disposto substancialmente perpendicular à superfície do painel 1. Uma região de pé na borda externa do elemento de conexão 7 é dobrada para fora e se estende aproximadamente paralela à superfície de contato 8 do cilindro oco. Esta região de pé é inserida dentro do suporte fêmea que é formado pela região dobrada da placa de base 6. Assim, o elemento de conexão 7 é firme e estavelmente conectado à placa de base 6 do elemento de conexão 3. As paredes do cilindro oco são realizadas por uma dobra aproximadamente com formato U do elemento de conexão 7, com o raio da dobra conformado-U igualando, por exemplo, aproximadamente 0,3 mm. O cilindro oco tem um diâmetro externo de, por exemplo, aproximadamente 5,7 mm e um diâmetro interno de, por exemplo, aproximadamente 3,5 mm. A espessura do material do elemento de conexão 7 é, por exemplo, aproximadamente 0,3 mm. A altura do elemento de conexão 7 é, por exemplo, aproximadamente 3,5 mm.
[0058] O elemento de conexão 3 é destinado e adequado para ser conectado a um prendedor de pressão fêmea (não mostrado). Para esta finalidade, o prendedor de pressão fêmea é montado sobre o elemento de conexão 7. A parede externa do cilindro oco não corre perpendicular a partir do painel 1, porém, em vez disso, tem um ângulo de, por exemplo, aproximadamente 3o relativo à perpendicular, de modo que o diâmetro do elemento de conexão 7 torna-se ligeiramente maior com o aumento da distância a partir do painel 1. Assim, um deslizamento para longe do prendedor de pressão fêmea é evitado. O prendedor de pressão fêmea, por exemplo, inclui elementos de mola que exercem pressão sobre as paredes externas do elemento de conexão 7. Um cabo de conexão ao sistema elétrico a bordo é conectado ao prendedor de pressão fêmea. Assim, uma conexão elétrica entre a estrutura eletricamente condutiva 2 e a fonte de voltagem externa pode ser provida simples e convenientemente.
[0059] O elemento de conexão 7 pode alternativamente ser provido, por exemplo, com um sulco em que uma borda do prendedor de pressão fêmea encaixa na fixação. Se o diâmetro do elemento de conexão 7 tornar-se, pelo menos em parte de sua altura, maior, com uma distância crescente do painel 1, o prendedor de pressão fêmea pode vantajosamente encaixar no prendedor de pressão macho, por exemplo, por meio de bordas ou elementos mola.
[0060] A Fig. 2 mostra uma seção transversal através do elemento de conexão 3 da Fig. 1, em uma vista em perspectiva. O elemento de conexão 3 inclui a placa de base 6 com a superfície de contato 8 e o elemento de conexão 7.
[0061] A Fig. 3 representa em detalhes um método de acordo com a invenção, para produção de um painel 1 com um elemento de conexão elétrica 3. Um exemplo do método de acordo com a invenção, para produção de um painel com um elemento de conexão elétrica 3, é apresentado ali. Como uma primeira etapa, é necessário distribuir o composto de soldagem 4 de acordo com o formato e volume. O composto de soldagem distribuído 4 é disposto na superfície de contato 8 do elemento de conexão elétrica 3. O composto de soldagem pode, por exemplo, ser formado como uma plaqueta circular, que é disposta na superfície de contato 8 do elemento de conexão elétrica 3. O composto de soldagem pode, por exemplo, ser formado como uma plaqueta circular, que é disposta na superfície de contato do elemento de conexão 3 da Fig. 1, com o furo no centro da placa de base 6 coberto. O elemento de conexão elétrica 3 é disposto com o composto de soldagem 4 na estrutura eletricamente condutiva 2. Uma conexão durável do elemento de conexão elétrica 3 na estrutura eletricamente condutiva 2 e, assim, no painel 1, ocorre com a entrada de energia.EXEMPLO
[0062] Os espécimes de teste foram produzidos com o painel 1 (espessura 3 mm, largura 150 cm e altura 80 cm), a estrutura eletricamente condutiva 2 na forma de uma estrutura condutora de aquecimento, o elemento de conexão elétrica 3 de acordo com a Fig. 1 e o composto de soldagem 4. O elemento de conexão 3 foi galvanizado com prata. O composto de soldagem 4 foi aplicado antecipadamente como uma plaqueta circular com espessura de camada, volume e formato fixos na superfície de contato 8 do elemento de conexão 3. O elemento de conexão 3 foi aplicado com o composto de soldagem 4 aplicado na estrutura eletricamente condutiva 2. O elemento de conexão 3 foi soldado sobre a estrutura eletricamente condutiva 2, em uma temperatura de 200 oC e um tempo de processamento de 2 segundos. O fluxo de saída do composto de soldagem 4, do espaço intermediário entre o elemento de conexão elétrica 3 e a estrutura eletricamente condutiva 2, que excedeu uma espessura de camada t de 50 μm, foi observado somente em uma largura de fluxo de saída máxima de b = 0,5 mm. As composições do elemento de conexão elétrica 3 e do composto de soldagem 4 são encontradas na tabela 1. Não foram observadas tensões mecânicas críticas no painel 1, devido ao arranjo do composto de soldagem 4, predefinido pelo elemento de conexão 3 e a estrutura eletricamente condutiva 2. A conexão do painel 1 no elemento de conexão elétrica 3, via a estrutura eletricamente condutiva 2, era duravelmente estável.
[0063] Com todos os espécimes, foi possível observar, com uma diferença de temperatura de +80 oC a - 30 oC, que o substrato de vidro 1 quebrou ou exibiu avaria. Foi possível demonstrar que, logo após soldagem, estes painéis 1, com o elemento de conexão soldado 3, eram estáveis diante de uma queda de temperatura repentina. Tabela 1
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Exemplo Comparativo
[0064] O exemplo comparativo foi realizado da mesma forma que o exemplo. A diferença residiu no uso de um diferente material para o elemento de conexão 3. O elemento de conexão 3 era 100 % em peso titânio. O elemento de conexão 3 assim tinha mais baixa condutividade térmica, um mais baixo coeficiente de expansão térmica e uma menor diferença dos coeficientes de expansão térmica entre o elemento de conexão 3 e o substrato 1. Os componentes do elemento de conexão elétrica 3 e do composto de soldagem 4 são encontrados na Tabela 2. O elemento de conexão 3 foi soldado na estrutura eletricamente condutiva 2, de acordo com métodos convencionais, por meio do composto de soldagem 4. Com o fluxo de saída do composto de soldagem 4 do espaço intermediário entre o elemento de conexão elétrica 3 e a estrutura eletricamente condutiva 2, que excedeu uma espessura de camada t de 50 μm, uma largura de fluxo de saída média b = 2 mm a 3 mm, foi obtida. A mais baixa condutividade térmica do material para o elemento de conexão 3 resultou, no exemplo comparativo, em um aquecimento menos uniforme do elemento de conexão durante o processo de soldagem.
[0065] Com uma repentina diferença de temperatura de + 80 oC a - 30 oC, foi observado que os substratos de vidro 1 exibiram maior avaria imediatamente após soldagem.Tabela 2
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[0066] As diferenças das Tabelas 1 e 2 acima e as vantagens do elemento de conexão 3, de acordo com a presente invenção, são encontradas na Tabela 3.Tabela 3
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[0067] Foi demonstrado que os painéis de acordo com a presente invenção com substratos de vidro 1 e elementos de conexão elétrica 3, de acordo com a presente invenção, tiveram melhor estabilidade em diferenças de temperatura repentinas. Este resultado foi inesperado e surpreendente para a pessoa hábil na arte.Lista de Caracteres de Referência(1) painel(2) estrutura eletricamente condutiva(3) elemento de conexão elétrica(4) camada de soldagem(5) camada umectante(6) placa de base do elemento de conexão elétrica 3(7) elemento de conexão do elemento de conexão elétrica 3(8) superfície de contato do elemento de conexão 3 com a estrutura eletricamente condutiva 2b largura máxima de fluxo de saída do composto de soldagemt espessura limitante do composto de soldagem

Claims (18)

1. Painel com pelo menos um elemento de conexão elétrica, caracterizado pelo fato de que compreende:- um substrato (1),- uma estrutura eletricamente condutiva (2) em uma região do substrato (1),- um elemento de conexão (3), que é implementado como um prendedor de pressão e contém aço contendo cromo, e- uma camada de um composto de soldagem (4), que conecta eletricamente o elemento de conexão (3) a uma subregião da estrutura eletricamente condutiva (2),em que um coeficiente de expansão térmica do elemento de conexão é de 9x10-6/°C a 13x10-6/°C, em uma faixa de temperatura de 0°C a 300°C.
2. Painel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a diferença entre o coeficiente de expansão térmica do substrato (1) e o coeficiente de expansão térmica do elemento de conexão (3) é < 5 x 10-6/oC.
3. Painel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de conexão (3) contém pelo menos 50 % em peso a 89,5 % em peso de ferro, 10,5 % em peso a 20 % em peso de cromo, 0 % em peso a 1 % em peso de carbono, 0 % em peso a 5 % em peso de níquel, 0 % em peso a 2 % em peso de manganês, 0 % em peso a 2,5 % em peso de molibdênio, ou 0 % em peso a 1 % em peso de titânio.
4. Painel, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o elemento de conexão (3) contém pelo menos 75 % em peso a 84 % em peso de ferro, 16 % em peso a 18,5 % em peso de cromo, 0 % em peso a 0,1 % em peso de carbono, 0 % em peso a 1 % em peso de manganês, ou 0 % em peso a 1 % em peso de titânio.
5. Painel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura eletricamente condutiva (2) contém prata.
6. Painel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura da camada do composto de soldagem (4) é menor do que ou igual a 6,0 x 10-4 m.
7. Painel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto de soldagem (4) contém estanho e bismuto, índio, zinco, cobre, prata ou suas composições.
8. Painel, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a proporção de estanho na composição de solda (4) é de 3 % em peso a 99,5 % em peso e a proporção de bismuto, índio, zinco, cobre, prata ou suas composições é de 0,5 % em peso a 97 % em peso.
9. Painel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de conexão (3) é revestido com níquel, estanho, cobre e/ou prata.
10. Painel, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o elemento de conexão (3) é revestido com 0,1 μm a 0,3 μm de níquel e/ou 3 μm a 20 μm de prata.
11. Painel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de conexão (3) é conectado à subregião da estrutura eletricamente condutiva (2) via uma superfície de contato (8) através de sua superfície inteira.
12. Painel, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a superfície de contato (8) não tem cantos.
13. Método para produzir um painel com pelo menos um elemento de conexão elétrica, caracterizado pelo fato de que compreende: a) aplicar um composto de soldagem (4) em um elemento de conexão (3) como uma plaqueta,b) aplicar uma estrutura eletricamente condutiva (2) em um substrato (1),c) dispor o elemento de conexão (3) com o composto de soldagem (4) na estrutura eletricamente condutiva (2), em que o elemento de conexão é implementado como um prendedor de pressão, contém aço contendo cromo e tem um coeficiente de expansão térmica de 9x10-6/°C a 13x10-6/°C, em uma faixa de temperatura de 0°C a 300OC; ed) o elemento de conexão (3) é soldado à estrutura eletricamente condutiva (2).
14. Método de usar um painel com pelo menos um elemento de conexão elétrica, caracterizado pelo fato de que compreende:fornecer um painel como definido na reivindicação 1; Einstalar o painel em um veículo motorizado com uma estrutura eletricamente condutiva, sendo um condutor de aquecimento ou um condutor de antena.
15. Painel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o coeficiente de expansão térmica do elemento de conexão é de 10x10-6/°C a 11,5x10- 6/°C.
16. Painel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma placa de base com um furo.
17. Painel, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a placa de base tem um formato circular, e em que o furo é circular e no centro da placa de base.
18. Painel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto de soldagem (4) tem uma largura de fluxo de saída menor que 1 mm de um espaço intermediário entre o elemento de conexão (3) e a estrutura eletricamente condutiva (2).
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