CN106463845B - 具有电连接元件和安装在其上的接合元件的玻璃板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有至少一个电连接元件的玻璃板，其至少包含：‑基底(1)，‑在基底(1)的区域上的导电结构(2)，‑包含桥区域(3a)和至少两个焊脚(3b)的桥形电连接元件(3)，所述至少两个焊脚通过焊料(4)与导电结构(2)的区域接合，和‑安装在连接元件(3)上的电接合元件(5)，其中接合元件(5)安装在桥区域(3a)的朝向基底(1)的表面(I)上，或安装在桥区域(3a)的背离基底(1)的表面(II)上并围绕桥区域(3a)建立，以使其邻近桥区域(3a)的朝向基底(1)的表面(I)，其中连接元件(3)的材料的熔点与接合元件(5)的材料的熔点之间的差值大于200℃，且其中接合元件(5)借助焊接接头安装在连接元件(3)上。

Description

具有电连接元件和安装在其上的接合元件的玻璃板
本发明涉及具有电连接元件（Anschlusselement）和安装在其上的接合元件（Verbindungselement）的玻璃板及其制造方法和用途。
本发明特别涉及用于具有导电结构例如热导体或天线导体的车辆的具有电连接元件的玻璃板。这些导电结构通常配备有焊接的电连接元件，其通过接合元件与车载电器相连。所述接合元件可为柔性连接电线，其直接安装在连接元件上，通常与连接元件焊接在一起。通常，所述接合电线配备有标准插塞连接器。可使用包括接合元件的连接元件预集束制造所述玻璃板。在装入车辆车身中时，接合元件此时可非常容易和省时地与车载电器的电线相连接，特别是借助插塞连接。
这样的玻璃板例如从EP 0 477 069 B1、DE 4439645 C1或DE 9013380 U1已知，其中柔性接合电线设计为专业常规的由铜制成的扁平织物带（Flachgewebeband）。该接合元件也可设计为刚性部件，其优选具有如从EP 1 488 972 A1已知的插舌（Steckzunge）。
由于所用材料的不同热膨胀系数，在制造和运行中出现机械应力，其可能使玻璃板受应力和造成玻璃板破裂。
由于良好的导电性，常见的连接元件由铜制成。然而因为铜和玻璃的热膨胀系数非常不同，特别在焊接时由于加热和冷却而出现机械应力，其可能损坏玻璃板或焊接接点。传统的含铅焊料具有高的可延展性，其可通过塑性变形抵消电连接元件和玻璃板之间出现的机械应力。然而，由于欧盟内的报废汽车指令2000/53/EG，必须用无铅焊料替代含铅焊料。该指令概括地用简称ELV（报废汽车）表示。其目的在于，在一次性电子产品急剧扩张的过程中禁止来自这些产品的极有问题的成分。所涉物质是铅、汞和镉。
无铅焊料通常具有明显更小的可延展性并因此不能与含铅焊料以相等程度抵消机械应力。因此特别是在用无铅焊料焊接时，尽力避免机械应力，这例如可通过选择合适的连接元件材料实现。如果基底（通常钠钙玻璃）和连接元件的热膨胀系数的差值小，则仅出现小的机械应力。
作为特别适合用于连接元件的材料，在例如WO 2012/152543 A1中提出含铬（或不锈）钢，其还有利地是成本有利的。但是希望的是，安装在连接元件上的接合元件还由具有更高导电性的材料，特别是铜制成。
在WO 2014/079594 A1中提出将连接元件与实心接合元件组合。用于与玻璃板接触的该连接元件的材料此时主要可根据合适的热膨胀系数来选择。相反地，用于与连接电线接触的该接合元件的材料可根据其它标准，如最佳的导电性或良好的可成型性来选择。
如果设计为柔性连接电线或实心刚性元件，该接合元件通常与连接元件焊接在一起，从而使该接合元件如从所述现有技术中显而易见那样设置在连接元件的背离玻璃板的上表面上。然而，该装置被证实是在机械应力方面有问题的，这特别是在将电线插在接合元件上时出现。拉力、杠杆力和剪切力使焊接接点受强应力，这可导致其损坏或甚至破裂。当对于连接元件和接合元件使用由于不同熔点不可理想焊接的不同材料时，该接点特别无抵抗力。
文献JP 2004189023 A和JP 2015069893 A分别展示了一种装置，其中接合元件安装在连接元件的朝向基底的表面上。在JP 2004189023 A中，将接合元件插入连接元件的容置处（Aufnahme）中。在JP 2015069893 A中通过压接（Crimpen）或焊接进行接合元件和连接元件之间的接合。
因此，本发明的目的是提供具有电连接元件和安装在其上的接合元件的改进的玻璃板，其中连接元件和接合元件之间的接点可承受更大的应力。
根据本发明，本发明的目的通过具有电连接元件的玻璃板实现。
本发明的具有至少一个电连接元件的玻璃板至少包含：
- 基底，
- 在基底区域上的导电结构，
- 包含桥区域和至少两个焊脚（Loetfuss）的桥形电连接元件，所述至少两个焊脚通过焊料与导电结构区域接合，和
- 安装在连接元件上的电接合元件。
本发明的连接元件设计为桥形。这样的连接元件包含桥区域和至少两个焊脚。这些焊脚具有接触面，其通过焊料与导电结构接触。该桥区域通常但不必设计为平面，并基本上平行于基底表面。该桥区域与基底不直接接触，而是设置在基底的上面，以使桥区域和基底表面之间存在空腔。所述焊脚从桥区域的对立两侧向基底表面方向延伸，并在其末端通常具有区段，其设置为平面且基本上平行于基底表面。该区段的朝向基底的表面形成接触面（或焊接面），其通过焊料与基底上的导电结构接触。
有利的是，将该接合元件设计为长形，且其延伸方向不平行于连接元件的延伸方向。连接元件的延伸方向由两个焊脚之间的最短（假想）接合得出。特别有利的是，接合元件的延伸方向（基本上）垂直于连接元件的延伸方向。
所述接合元件被设置用于电接触，特别是借助电线。该电线将基底上的导电结构与外部功能元件例如电压源或接收装置接合。为此，将电线从连接元件优选经玻璃板的侧边引导远离玻璃板。该电线原则上可为本领域技术人员已知用于导电结构的电接触的各种连接电线，例如扁平导体、线股导体或单股线导体。接合元件和电线之间的接合可通过本领域技术人员熟悉的各种形式实现，例如通过钎焊、焊接、旋拧、通过导电胶或以插塞连接形式。
组件具有的通常出现的拉力是向上的，即远离基底的。如果接合元件以传统方式设置在桥区域的背离基底的表面上，则该拉力直接作用于接合元件和连接元件之间的接点。这可能易于导致接点断裂（特别是连接元件的所谓的“剥离”），特别是当接点被弱化时，这例如在不同材料的焊接接点的情况下出现。本发明的想法正是在于，使拉力不作用在桥区域的背离基底的表面上，而是在桥区域的朝向基底的表面上。本发明人已认识到，由此使断裂所需的拉力明显提高。本发明的装置因此可承受更大的力并比传统的那些明显更稳定。
本发明可通过两种不同类型实现：
- 在第一实施方案中，将接合元件安装在桥区域的朝向基底的表面上。
- 在第二实施方案中，将接合元件安装在桥区域的背离基底的表面上并围绕桥区域建立，以使其邻近桥区域的朝向基底的表面。该接合元件从背离基底的表面围绕桥区域的侧边，并沿着桥区域的朝向基底的表面延伸。优选地，该接合元件邻近朝向基底的整个表面（整面）。由此实现最佳稳定性。但是，当该接合元件仅邻近所述表面的一部分，例如与接合元件所围绕的侧边对立的边邻近时，这也是基本上足够的。
这两个实施方案的组合也可行，其中接合元件安装在桥区域的背离基底的表面上，围绕桥区域建立且不仅邻近朝向基底的表面，而且与该表面固定接合，例如焊接。由此可实现该接点的还进一步提高的稳定性。然而，由此使制造变得明显更复杂。
在一个优选实施方案中，本发明的玻璃板的接合元件与电连接电线接合，特别是通过接合元件的与连接元件对立的一端。
所述焊料在一个优选的实施方案中无铅。这就具有电连接元件的本发明的玻璃板的环境相容性而言特别有利。无铅焊料在本发明的意义上理解为符合欧盟指令“2002/95/EG在电气-和电子设备中限制使用特定的危险物质”且含有小于或等于0.1重量%铅，优选不含铅的焊料。
对于无铅焊料特别有利的是，连接元件和接合元件选自不同材料。因为无铅焊料不能很好地抵消机械应力，有利的是使连接元件材料的热膨胀系数与基底匹配并选择具有良好导电性的接合元件材料。因为两种不同材料的接合，特别是焊接接点比相同材料的接合更弱，本发明的提高稳定性的作用产生特别有利的效果。
在一个优选的实施方案中，连接元件和接合元件由不同材料形成。连接元件的材料的熔点和接合元件的材料的熔点之间的差值在一个有利的实施方案中大于200℃，优选大于300℃，特别优选大于400℃。对于这样的连接元件，本发明的优点特别得以实现，因为接点，特别是本领域中常见的焊接接点对于这样的熔点差值而言特别易损。
在一个优选的实施方案中，接合元件借助焊接接点安装在连接元件上。这是有利的，因为焊接接点可快速和成本有利地制造并通常用于连接元件和接合元件的接合，从而不必改变既定的工业方法。如上所述，本发明对于不同材料的焊接接点产生特别有利结果。但是可选地，也可选择其它接合技术。例如，连接元件和接合元件例如可通过钉扭接合、焊接接合、压接接合或借助导电粘合剂而接合。在这些情况下，本发明也产生提高稳定性的效果，因为易损的接合位点更少地受拉力、剪切力或杠杆力的负荷。
在一个有利的实施方案中，接合元件是柔性连接电线。该柔性连接电线是弯曲软性（biegeschlaff）的导电电线。该连接电线还可配备有接线套筒（Aderendhuelse）或与连接元件接合的压接件（围绕连接电线压接的金属部件）。
所述柔性连接电线在一个优选的实施方案中设计为扁平织物带。扁平织物带通常也称作编制的线股导体或“编织丝网”。可选地，该连接电线还可设计为由圆形电线形成的线股导体，其通常配备有聚合物绝缘套。
在另一个有利的实施方案中，接合元件是实心金属片。实心金属片在此是指虽然尽可能可良好变形但非弯曲软性的刚性金属片。该金属片在成型之后保持所需形状和位置。
如果设计为柔性连接电线或实心金属片，所述接合元件在一个优选的实施方案中形成在与连接元件对立且具有标准扁插头，特别是高度为0.8 mm且宽度为4.8 mm或6.3 mm或者高度为1.2 mm且宽度为9.5 mm的机动车扁插头的一端上。特别优选地，该宽度为6.3mm，因为这符合在该领域中通常使用的根据DIN 46244的机动车扁插头。通过该扁插头，确保电线与电压源的更简单的连接。然而可选地，连接元件的电接触还可通过钎焊-、焊接-、压接-、钉扭-或卡夹接合或导电粘合剂实现。
所述基底优选包括玻璃，特别优选钠钙玻璃。该基底优选是玻璃板，特别优选窗玻璃板，特别是机动车玻璃板。但是，该基底基本上也可含有其它玻璃种类，例如石英玻璃或硼硅玻璃，或聚合物，优选聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚腈、聚酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或它们的共聚物或混合物。
所述基底优选是透明或半透明的。该基底优选具有0.5 mm至25 mm，特别优选1 mm至10 mm，非常特别优选1.5 mm至5 mm的厚度。
在一个优选的实施方案中，该基底的热膨胀系数和连接元件的热膨胀系数之间的差值小于5 x 10-6/℃，优选小于3 x 10-6/℃。通过这样小的差值，可有利地避免由于焊接过程所致的临界热应力并实现更好的粘附。
所述基底的热膨胀系数优选为8 x 10-6/℃至9 x 10-6/℃。该基底优选包括玻璃，特别是钠钙玻璃，其在0℃至300℃的温度范围内优选具有8.3 x 10-6/℃至9 x 10-6/℃ 的热膨胀系数。
所述连接元件的热膨胀系数在一个有利的实施方案中在0℃至300℃的温度范围内为4 x 10-6/℃至15 x 10-6/℃，优选9 x 10-6/℃至13 x 10-6/℃，特别优选10 x 10-6/℃至11.5 x 10-6/℃，非常特别优选10 x 10-6/℃至11 x 10-6/℃和特别是10 x 10-6/℃至10.5 x 10-6/℃。
所述连接元件优选含有至少一种含铁合金。该连接元件特别优选含有至少50重量%至89.5重量%铁、0重量%至50重量%镍、0重量%至20重量%铬、0重量%至20重量%钴、0重量%至1.5重量%镁、0重量%至1重量%硅、0重量%至1重量%碳、0重量%至2重量%锰、0重量%至5重量%钼、0重量%至1重量%钛、0重量%至1重量%铌、0重量%至1重量%钒、0重量%至1重量%铝和/或0重量%至1重量%钨。
所述连接元件可含有例如铁-镍-钴-合金，如热膨胀系数通常为大约5 x 10-6/℃的科伐（FeCoNi）。科伐组合物例如是54重量%铁、29重量%镍和17重量%钴。
在一个特别优选的实施方案中，所述连接元件包括含铬钢。含铬的，特别是所谓的不锈或无锈的钢可成本有利地获得。由含铬钢制成的连接元件相比于多种传统连接元件，例如由铜制成的那些而言还具有高刚性，这导致连接元件的有利的稳定性。此外，含铬钢相比于多种传统连接元件，例如由钛制成的那些而言具有改进的可焊性，这由更高的导热性产生。
所述连接元件优选含有铬含量大于或等于10.5重量%的含铬钢。其它合金成分，如钼、锰或铌导致改进的抗腐蚀性或改变的机械性能，如抗拉强度或冷成型性。
所述连接元件特别优选含有至少66.5重量%至89.5重量%铁、10.5重量%至20重量%铬、0重量%至1重量%碳、0重量%至5重量%镍、0重量%至2重量%锰、0重量%至2.5重量%钼、0重量%至2重量%铌和0重量%至1重量%钛。该连接元件还可含有其它元素的混合物，其中包括钒、铝和氮。
所述连接元件非常特别优选地含有至少73重量%至89.5重量%铁、10.5重量%至20重量%铬、0重量%至0.5重量%碳、0重量%至2.5重量%镍、0重量%至1重量%锰、0重量%至1.5重量%钼、0重量%至1重量%铌和0重量%至1重量%钛。该连接元件还可含有其它元素的混合物，其中包括钒、铝和氮。
所述连接元件特别含有至少77重量%至84重量%铁、16重量%至18.5重量%铬、0重量%至0.1重量%碳、0重量%至1重量%锰、0重量%至1重量%铌、0重量%至1.5重量%钼和0重量%至1重量%钛。该连接元件还可含有其它元素的混合物，其中包括钒、铝和氮。
特别合适的含铬钢是根据EN 10 088-2的材料号1.4016、1.4113、1.4509和1.4510的钢。
所述接合元件在一个优选的实施方案中包括铜，例如电解铜。这样的接合元件具有有利的高导电性。此外，这样的接合元件可有利地成型，这对于与连接电线的接合而言可能是希望或必需的。因此，该接合元件例如可具有角度，由此可调节连接电线的连接方向。
该接合元件还可含有含铜合金，如黄铜合金或青铜合金，例如镍黄铜（Neusilber）或康铜。
所述接合元件优选具有0.5 µOhm•cm至20 µOhm•cm，特别优选1.0 µOhm•cm至15 µOhm•cm，非常特别优选1.5 µOhm•cm至11 µOhm•cm的电阻。
所述接合元件特别优选含有45.0重量%至100重量%铜、0重量%至45重量%锌、0重量%至15重量%锡、0重量%至30重量%镍和0重量%至5重量%硅。
特别优选作为接合元件材料的是具有材料号CW004A（前称2.0065）的电解铜和具有材料号CW505L（前称2.0265）的CuZn30。
所述连接元件的材料厚度为优选0.1 mm至4 mm，特别优选0.2 mm至2 mm，非常特别优选0.4 mm至1 mm，例如0.8 mm。这同样适用于接合材料，当其设计为实心片时。该材料厚度优选是恒定的，这就元件的简单制造而言特别有利。
所述连接元件的尺寸可以由本领域技术人员根据各个情况的要求而自由选择。该连接元件例如具有1 mm至50 mm的长度和宽度。该连接元件的长度优选为10 mm至30 mm，特别优选20 mm至25 mm。该连接元件的宽度优选为1 mm至30 mm，特别优选2 mm至10 mm。具有这些尺寸的连接元件可特别好地使用，并特别适合于玻璃板上的导电结构的电接触。
本发明的导电结构优选具有5 µm至40 µm，特别优选5 µm至20 µm，非常特别优选8µm至15 µm，特别是10 µm至12 µm的层厚度。本发明的导电结构优选含有银，特别优选银颗粒和玻璃料。
所述焊料优选包括锡和铋、 铟、 锌、 铜、银或它们的组合物。本发明的焊料组合物中的锡含量为3重量%至99.5重量%，优选10重量%至95.5重量%，特别优选15重量%至60重量%。在本发明的焊料组合物中的铋、铟、锌、铜、银或它们的组合物的含量为0.5重量%至97重量%，优选 10重量%至67重量%，其中铋、铟、锌、铜或银的含量可为0重量%。该焊料组合物可含有含量为0重量%至5重量%的镍、锗、铝或磷。本发明的焊料组合物非常特别优选地包括Bi40Sn57Ag3、Sn40Bi57Ag3、Bi59Sn40Ag1、Bi57Sn42Ag1、In97Ag3、Sn95.5Ag3.8Cu0.7、Bi67In33、Bi33In50Sn17、Sn77.2In20Ag2.8、Sn95Ag4Cu1、Sn99Cu1、Sn96.5Ag3.5、Sn96.5Ag3Cu0.5、Sn97Ag3或它们的混合物。
在一个有利的实施方案中焊料含有铋。已证实，含铋焊料导致本发明的连接元件与玻璃板的特别好的粘附，由此可避免玻璃板的损坏。所述焊料组合物的铋含量优选为0.5重量%至97重量%，特别优选10重量%至67重量%，非常特别优选为33重量%至67重量%，特别是50重量%至60重量%。该焊料除铋外优选含有锡和银或者锡、银和铜。在一个特别优选的实施方案中，该焊料含有至少35重量%至69重量%铋、30重量%至50重量%锡、1重量%至10重量%银和0重量%至5重量%铜。在一个非常特别优选的实施方案中，该焊料含有至少49重量%至60重量%铋、39重量%至42重量%锡、1重量%至4重量%银和0重量%至3重量%铜。
在另一个有利的实施方案中，该焊料含有90重量%至99.5重量%，优选95重量%至99重量%，特别优选93 重量%至98重量%锡。该焊料除锡外优选含有0.5重量%至5重量%银和0重量%至5重量%铜。
该焊料的层厚度优选小于或等于6.0 x 10-4 m，特别优选小于3.0 x 10-4 m。
该焊料以优选小于1 mm的溢出宽度从连接元件和导电结构的焊接区域之间的间隙中溢出。在一个优选的实施方案中，最大溢出宽度小于0.5 mm，特别是大约0 mm。这就减小玻璃板中的机械应力、连接元件的粘附和节省焊料而言特别有利。该最大溢出宽度定义为焊接区域的外缘和焊料溢出位点之间的距离，其中焊料的层厚度低于50 µm。最大溢出宽度在焊接过程之后在凝固的焊料上测量。希望的最大溢出宽度通过选择合适的焊料体积和连接元件与导电结构之间的垂直距离实现，这可通过简单实验测得。连接元件与导电结构之间的垂直距离可通过相应的工艺工具，例如具有整合的间隔件的工具来预设。最大溢出宽度还可为负值，即缩回到由电连接元件和导电结构的焊接区域所形成的间隙中。在本发明的玻璃板的一个有利的实施方案，由电连接元件和导电结构的焊接区域所形成的间隙中的最大溢出宽度以凹形弯月面缩回。凹形弯月面例如由于焊接过程中（此时焊料仍是液体）间隔件和导电结构之间的垂直距离的增大而生成。优点在于玻璃板中，特别是在大的焊料溢出时存在的临界区域中的机械应力减小。
在一个有利的扩展实施方案中，连接元件的焊接面具有间隔件。该间隔件优选设计为与连接元件一体化，例如通过压制或深冲。该间隔件优选具有0.5 x 10-4 m至10 x 10-4 m的宽度和0.5 x 10-4 m至5 x 10-4 m，特别优选1 x 10-4 m至3 x 10-4 m的高度。通过该间隔件，实现均匀的、厚度均匀和熔融均匀的焊料层。由此可减小连接元件和玻璃板之间的机械应力并改进连接元件的粘附。这尤其在使用无铅焊料的情况下特别有利，该无铅焊料由于其较小的可延展性相比于含铅焊料而言只能较差地抵消机械应力。
在一个有利的扩展实施方案中，可在连接元件的背离基底的表面上设置至少一个接触凸起，其在焊接过程中用于连接元件与焊接工具之间的接触。该接触凸起优选至少在与焊接工具的接触区域中成型为凸状弯曲。该接触凸起优选具有0.1 mm至2 mm，特别优选0.2 mm至1 mm的高度。该接触凸起的长度和宽度优选为0.1至5 mm，非常特别优选0.4 mm至3 mm。该接触凸起优选设计为与连接元件一体化，例如通过压制或深冲。为了焊接，可使用接触侧成型为平面的电极。该电极面与接触凸起接触，该电极面在此设置为平行于基底的表面。电极面和接触凸起之间的接触区域形成焊接位点。该焊接位点的位置在此通过接触凸起的凸状表面上的点确定，其具有与基底表面的最大垂直距离。该焊接位点的位置不依赖于连接元件上的焊接电极的位置。这就焊接过程中的可再现的均匀热分布而言特别有利。焊接过程中的热分布通过接触凸起的位置、大小、设置和几何形状确定。
所述连接元件和/或接合元件可具有涂层（润湿层），其例如含有镍、铜、锌、锡、银、金或它们的合金或层，优选银或锡。由此实现连接元件与焊料的改进的润湿和连接元件的改进的粘附。此外，可通过这样的涂层提高连接元件和接合元件的导电性。
在一个有利的实施方案中，该连接元件配备有增粘层，其优选由镍和/或铜制成，且还配备有含银层。本发明的连接元件非常特别优选地涂覆有0.1 µm至0.3 µm镍，其上任选的0.1 µm至10 µm铜和其上的3 µm至20 µm银。
电连接元件的形状可在连接元件和导电结构的间隙中形成一个或多个焊料储库（Lotdepot）。该焊料储库和在连接元件上的焊料的润湿性能防止焊料从间隙溢出。焊料储库可设计为矩形、圆形或多边形的。
本发明进一步包括制造本发明的玻璃板的方法，其中
(a) 将桥形电连接元件与接合元件接合，
(b) 将焊料施加到连接元件的焊脚的接触面上，
(c) 将具有焊料的连接元件设置到施加在基底区域上的导电结构的区域上，且
(d) 将连接元件与导电结构在输入能量的情况下接合。
该连接元件和接合元件的接合优选通过焊接，但也可通过钉扭、压接、钎焊、胶粘或卡夹实现。
所述接合元件与桥区域的朝向基底的表面接合或与背离基底的表面接合。在后者的情况中，该接合元件必须围绕桥区域建立，然后将其与电线接合。如果该接合元件设计为实心的，这在方法步骤(c)之前进行。该接合元件可在方法步骤(a)之前就预成型，或在方法步骤(a)或(b)之后成型。如果该接合元件设计为柔性电线，围绕桥区域的建立也可在步骤(d)中的焊接之后进行。
所述焊料优选以具有固定层厚度、体积、形状和设置的小片或扁平液滴的形式安装在连接元件上。该焊料小片的层厚度优选小于或等于0.6 mm。该焊料小片的形状优选取决于连接元件的接触面形状并可例如为矩形、圆形、椭圆形或具有圆角的矩形或在两个对立侧上安置有半圆的矩形。
在电连接元件和导电结构的电接合中的能量引入优选使用压印焊接、热焊（Thermodenlöten）、柱塞焊接（Kolbenlöten）、激光焊接、热气焊接、感应焊接、电阻焊接和/或使用超声实现。
所述导电结构可通过本身已知的方法施加在基底上，特别是通过丝网印刷法。
本发明还包括本发明的玻璃板在建筑物中或在海陆空交通运输工具中，特别是在轨道车辆或机动车中，优选作为挡风玻璃、后玻璃、侧玻璃和/或顶玻璃，特别是作为可加热玻璃板或具有天线功能的玻璃板的用途。
借助附图和实施例进一步阐述本发明。附图是示意图且不按比例。附图不以任何形式限制本发明。
图1展示具有电连接元件的本发明的玻璃板的一个实施方案的分解图，
图2展示通过根据图1的具有接合元件的连接元件的横切面，
图3展示通过根据图1的具有接合元件的连接元件的另一个横切面，
图4展示通过具有接合元件的本发明的连接元件的另一个实施方案的横切面，
图5展示本发明的制造方法的一个实施方案的流程图，且
图6展示本发明的制造方法的另一个实施方案的流程图。
图1展示本发明的玻璃板（分解图），图2展示沿着本发明的连接元件的纵轴的切面。图3展示与其垂直的通过桥区域的沿着接合元件的纵轴的另一个切面。该玻璃板例如是轿车的后玻璃并包含基底1，该基底是3 mm后的具有热应力的由钠钙玻璃制成的单片安全玻璃。基底1例如具有150 cm的宽度和80 cm的高度。在基底1 上印刷有热导体结构形式的导电结构2。导电结构2含有银颗粒和玻璃料。在玻璃板的边缘区域中，导电结构2加宽到大约10 mm的宽度并形成用于电连接元件3的接触面。连接元件3用于导电结构2通过未示出的连接电线与外部电压源的电接触。该电接触通过导电结构2和基底1之间的覆盖丝网印刷6对于轿车外的观察者而言是隐藏不可见的。
连接元件1设计为桥形并具有桥区域3a和两个对立设置的焊脚 3b。每个焊脚3b在下侧面上具有平坦表面K，其中这两个焊脚3b的表面K位于一个平面并形成用于焊接的连接元件3的接触面。这些接触面K通过焊料4与导电结构2持久地电和机械接合。焊料4是无铅的，含有57重量%铋、40重量%锡和3重量%银并具有250 µm的厚度。
在连接元件3上安装接合元件5。接合元件5在此示意性表示为实心片，但也可设计为柔性连接电线，例如设计为扁平织物带。
连接元件3和接合元件5分别具有0.8 mm的材料厚度。因此，由该接合元件5可有利地形成标准机动车插塞连接器。如果希望将更小的材料厚度用于接合元件5，则合适的是整数倍为0.8 mm的材料厚度，即例如0.4 mm或0.2 mm，从而可通过折叠达到标准插塞连接器的厚度。连接元件3例如具有24 mm的长度和4 mm的宽度。接合元件5例如具有6.3 mm的宽度和27 mm的长度。
为了避免由于温度变化所致的临界机械应力，使连接元件3的热膨胀系数与基底1的热膨胀系数匹配。连接元件3例如由在20℃至300℃的温度范围内热膨胀系数为10.5 x10-6/℃的根据EN 10 088-2的材料号1.4509的含铬钢（ThyssenKrupp Nirosta® 4509）构成。机动车玻璃板通常由钠钙玻璃制成，这具有大约9·10−6/℃的热膨胀系数。通过小的膨胀系数差，可避免临界热应力。
接合元件5应具有高导电性和良好的可成型性，这对于与连接电线的接触而言有利。接合元件5因此由电阻为1.8 µOhm•cm的材料号CW004A的铜（Cu-ETP）构成。接合元件5此外可镀锡以免受氧化或镀银以改进导电性。
连接元件3和接合元件5焊接在一起。但是，由于不同材料，焊接接合变弱。材料号1.4509的钢具有大约1505℃ 的熔点，而铜具有大约1083℃的熔点。大的熔点差值在焊接时导致问题。因此，必须将连接元件3加热到非常高的温度，以熔化。在此，接合元件5可能受损。熔融和退火的铜部件形式的接合元件5此时形成该装置的弱点。
如果接合元件如迄今常见那样设置在连接元件的背离基底1的表面II（上侧面）上，则变弱的接头容易导致接合元件的脱落（“剥离”），因为特别是在接合元件上施加的拉力可能直接作用于该接头。接合元件5可能从连接元件3脱离。该影响可在相比于机动车工业可接受的拉力而言较小拉力时就出现。
与传统实施方案相反，接合元件5根据本发明不安装（焊接）在上侧面II上，而是在桥区域3a的朝向基底1的表面I（下侧面）上。通常具有向上（从基底1观察）分力的拉力似乎围绕桥区域3a转向，并因此不能直接作用于变弱的接头上。该接头因此可承受明显更大的拉力。
图4展示沿着本发明的另一个实施方案的接合元件5的纵轴的切面。接合元件5焊接在桥区域3a的背离基底的表面II上。接合元件3a从该处围绕桥区域3a的第一侧边并沿着朝向基底的表面I延伸，该表面I与接合元件5完全邻近。接合元件5延伸出桥区域3a的与第一侧边对立的侧边。在该处可将电连接电线插在接合元件5的这一端上，以与车载电器接合。这一实施方案也可导致，出现的拉力和杠杆力作用于表面I，这提高接头的稳定性。
由于使接合元件5围绕桥区域3a建立，当接合元件5设计为柔性电线时，这一实施方案特别合适。但是，实心接合元件5也可相应成型。
图5和图6各展示制造具有本发明的连接元件3的本发明的玻璃板的本发明方法的一个实施例。方法步骤的次序理解为实施例并不限制本发明。因此，也可以例如在将焊料4设置到接触面K上之后才将接合元件5与桥区域3a接合。
实施例1
将一系列的桥形连接元件3根据本发明与接合元件5焊接和固定在一起。然后将200N的向上拉力施加到接合元件5上。使用连接元件进行相同测试，其中将接合元件以传统方式安装在连接元件1的上侧面II上。在这两种情况中根据图1-3中的实施例选择这些材料。
在传统装置的情况中，在85%的情况中焊接接头断裂。通过本发明的设置，可将断裂减小至0%。
实施例2
在传统连接元件上和本发明的连接元件3上进行拉伸测试。在接合元件上施加向上的拉力，其持续增大直至连接元件3和接合元件5之间的接头断裂。测得的最大拉力值总结在表1中。测量值a和b在此基于各个制造商的连接元件3。
Figure 668759DEST_PATH_IMAGE002
从测量结果可明显看出，本发明导致可负荷性提高2-3倍。这对于本领域技术人员是意想不到和令人惊奇的。本发明的哪些实施方案提供更高的可负荷性，这取决于连接元件的具体实施方案。
附图标记列表
(1) 基底
(2) 导电结构
(3) 桥形电连接元件
(3a) 3的桥区域
(3b) 3的焊脚
(4) 焊料
(5) 接合元件
(6) 覆盖印刷
(I) 3a的下侧面，朝向基底1
(II) 3a的上侧面，背离基底1
(K) 3b的接触面。

Claims (25)

1.具有至少一个电连接元件的玻璃板，其至少包含：
-基底(1)，
-在基底(1)的区域上的导电结构(2)，
-包含桥区域(3a)和至少两个焊脚(3b)的桥形电连接元件(3)，所述至少两个焊脚通过焊料(4)与导电结构(2)的区域接合，和
-安装在电连接元件(3)上的电接合元件(5)，
其中电接合元件(5)
-安装在桥区域(3a)的朝向基底(1)的表面(I)上，或
-安装在桥区域(3a)的背离基底(1)的表面(II)上并围绕桥区域(3a)建立，以使其邻近桥区域(3a)的朝向基底(1)的表面(I)，
其中电连接元件(3)的材料的熔点与电接合元件(5)的材料的熔点之间的差值大于200℃，且其中电接合元件(5)借助焊接接头安装在电连接元件(3)上，
其中将电接合元件(5)设计为长形，且其延伸方向不平行于电连接元件(3)的延伸方向。
2.根据权利要求1的玻璃板，其中焊料(4)是无铅焊料。
3.根据权利要求1的玻璃板，其中电连接元件(3)的材料的熔点与电接合元件(5)的材料的熔点之间的差值大于300℃。
4.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中电接合元件(5)是实心金属片。
5.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中电接合元件(5)是柔性连接电线。
6.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中电连接元件(3)含有至少一种含铁合金。
7.根据权利要求6的玻璃板，其中电连接元件(3)含有至少一种含铬钢。
8.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中电接合元件(5)至少包含铜或含铜合金。
9.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中电连接元件(3)的材料厚度为0.1mm至4mm。
10.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中基底(1)的热膨胀系数与电连接元件(3)的热膨胀系数之间的差值小于5 x 10-6/℃。
11.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中基底(1)含有玻璃。
12.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中导电结构(2 )至少含有银和玻璃料并具有5μm至40μm的层厚度。
13.根据权利要求1或2的玻璃板，其中电连接元件(3)的材料的熔点与电接合元件(5)的材料的熔点之间的差值大于400℃。
14.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中电接合元件(5)是扁平织物带或圆形电线。
15.根据权利要求6的玻璃板，其中电连接元件(3)含有66.5重量％至89.5重量％铁、10.5重量％至20重量％铬、0重量％至1重量％碳、0重量％至5重量％镍、0重量％至2重量％锰、0重量％至2.5重量％钼、0重量％至2重量％铌和0重量％至1重量％钛。
16.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中电连接元件(3)的材料厚度为0.2mm至2mm。
17.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中电连接元件(3)的材料厚度为0.4mm至1mm。
18.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中基底(1)的热膨胀系数与电连接元件(3)的热膨胀系数之间的差值小于3 x 10-6/℃。
19.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中基底(1)含有钠钙玻璃。
20.根据权利要求1至3任一项的玻璃板，其中导电结构(2 )至少含有银颗粒和玻璃料并具有5μm至40μm的层厚度。
21.制造根据权利要求1至20任一项的玻璃板的方法，其中
(a)将桥形电连接元件(3)与电接合元件(5)接合，
(b)将焊料(4)施加到电连接元件(3)的焊脚(3b)的接触面(K)上，
(c)将具有焊料(4)的电连接元件(3)设置到施加在基底(1)的区域上的导电结构(2)的区域上，且
(d)将电 连接元件(3)与导电结构(2)在输入能量的情况下接合。
22.根据权利要求1至20任一项的玻璃板的用途，在建筑物中或在水陆空交通运输工具中。
23.根据权利要求22的用途，在轨道车辆或机动车中。
24.根据权利要求22的用途，作为挡风玻璃、后玻璃、侧玻璃和/或顶玻璃。
25.根据权利要求22的用途，作为可加热玻璃板或具有天线功能的玻璃板。
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