CN110999534A - 具有电连接元件和连接电线的玻璃板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有至少一个电连接元件(2)和连接电线(3)的玻璃板(1)，其至少包括：·基底(1)，·基底(1)区域上的导电结构(5)，其中·连接电线(3)在其朝向基底(4)的底面上具有接触区域(7)，在该接触区域中连接电线(3)的导体带(3.1)与导电结构(5)区域接合，·连接元件(2)被设计为硬质的，并具有用于接触连接电线(3)的第一平坦区域(2.1)，·连接元件(2)与连接电线(3)的导体带(3.1)在连接电线(3)的背离基底(4)的顶面上通过焊接区域与连接电线(3)导电连接，·连接电线(3)的接触区域(7)和连接元件(2)的第一平坦区域(2.1)彼此叠置，以使得连接元件的所述平坦区域(2.1)被设置用于将热传递到焊接物料上。

Description

具有电连接元件和连接电线的玻璃板

本发明涉及具有电连接元件和连接电线的玻璃板、其制造方法及其用途。

具有导电结构的车辆玻璃板是众所周知的。它们特别用作后玻璃板，其中导电结构例如被设计为加热导体或天线导体。这些导电结构通常通过焊接的电连接元件与电源电压和车载电子器件连接。所述玻璃板可以与连接元件以预制的形式制造。在安装到车辆车身中时，连接元件此时可以非常容易且节省时间地与用于电源电压和车载电子器件的接合电线连接，特别是借助插拔连接。

所述连接元件可以是硬质元件，其以电流连接桥的形式焊接到导电结构的连接面上。由EP 1488972 A2已知具有插拔连接的硬质连接元件的实例。该硬质连接元件的缺点在于，在插上接合电线时可能出现剪切力或杠杆力，其使连接元件和玻璃板之间焊接接头受载荷。为了在插上接合电线时使机械载荷最小化，使用可弯曲的连接元件。该可弯曲或柔性的连接元件在末端处配备有插拔连接，并且因此可以连接到车辆侧的接合电线上。

连接元件的焊接通过所谓的压印焊接法、热电极焊接法、感应焊接法、电阻焊接法或热空气焊接法进行。在热电极焊接中，通过热电极传导电流。该热电极被设计为其在工作区域中具有小的截面并且在此处具有高电阻。这导致该区域中的严重升温。由于低的热质量，该区域也可以再次快速冷却。在此，热电极与焊接位置直接接触，这可导致污染和磨损。由于制造具有可弯曲的连接元件的玻璃板需要提高制造工艺周期，追求工序的标准化。

EP 0 593 940 A1公开了复合玻璃质玻璃板，其具有嵌入热塑性中间层中的金属线、插拔式接触元件和将插拔式接触元件与金属线连接的连接电线。该连接电线被设计为配备有绝缘包套的扁平带电线。该扁平带电线的一个末端区段在这些单玻璃质玻璃板之间与金属线连接并嵌入热塑性中间层中。将该扁平带电线绕着玻璃质玻璃板的外周面且与其接触着引导。该扁平带电线的另一个末端区段在玻璃质玻璃板的外侧上与其胶粘。

本发明的目的是提供具有电连接元件和连接电线的玻璃板，通过该玻璃板可以避免上述缺点。此外，该玻璃板应当在工业制造中可容易地制造。

根据本发明，本发明的目的通过根据权利要求1的具有电连接元件和连接电线的玻璃板来实现。优选实施方式由从属权利要求得知。

本发明的具有电连接元件和连接电线的玻璃板包括至少一个基底、在基底区域上的导电结构，其中连接电线在其朝向基底的底面上具有接触区域，在该接触区域中连接电线的导体带与导电结构区域接合，连接元被设计为硬质的并具有用于接触连接电线的第一平坦区域，连接元件与连接电线的导体带在连接电线的背离基底的顶面上通过焊接区域与连接电线导电连接。在此选择连接元件的第一平坦区域的布置，以使得平坦区域和连接电线的接触区域彼此叠置。连接元件的平坦区域在此被设置用于将热传递到焊接物料上。

通过将平坦区域布置在接触区域上方，可以借助焊接装置以简单的方式加热连接元件的该平坦区域。在此，也可以使用感应焊接、电阻焊接或热空气焊接的装置。本发明的构思现在在于，不通过与焊接装置直接接触来使焊接物料熔融，而是通过将热从连接元件的第一平坦区域传递到焊接物料上。在此，连接元件的第一平坦区域位于焊接装置和焊接物料之间。以此方式，在制造玻璃板时可以容易地加热布置在接触区域中的焊接物料。

通过使焊接物料熔融而实现焊接接触，该焊接物料在随后的冷却或凝固中在连接电线和导电结构之间建立导电连接。在此，只要将热输入到连接元件的平坦区域上，连接元件的第一平坦区域加热该焊接物料。通过连接元件的这种布置，无论所用的焊接法如何，可以进行热输入如此之久，直至焊接物料液化且在连接元件和导电结构之间建立电接触。

本发明的玻璃板优选被设置用于在车辆的窗户开口中将内室与外部环境分开。内室可以是指车辆内室。

连接电线被设置用于电接触，其优选地作为可弯曲的连接电线的形式。该连接电线将基底上的导电结构与连接元件连接。为此，连接电线优选地具有第一区段、第二区段和折叠部，在该折叠部处第一区段和第二区段彼此叠置，以使得折叠部具有与连接电线的纵向伸长呈横向的走向。为此，第一区段和第二区段具有基本上彼此平行的走向。

这种连接电线也称为扁平导体、薄膜导体或扁平带导体。薄膜导体被理解为是指其宽度明显大于其厚度的电导体。这类薄膜导体例如是含有铜、镀锡铜、铝、银、金或其合金或由它们构成的条或带。该薄膜导体的宽度例如为2mm至16mm，厚度为0.03mm至0.1mm。该薄膜导体可以具有绝缘的，优选聚合物的，例如基于聚酰亚胺的包套。适用于接触玻璃板中的导电涂层或结构的薄膜导体仅具有例如0.3mm的总厚度。这种薄的薄膜导体可以容易地和美观地布置和例如胶粘在内侧表面上。在薄膜导体带中，可以存在多个彼此电绝缘的导电层。所述连接电线也可以被设计为所谓的“扁平柔性电缆”（FFC）或FPC连接器。FPC连接器是被设置用于连接电子部件的柔性印刷电路板。

所述基底优选含有玻璃，特别优选钠钙玻璃。该基底优选是玻璃质玻璃板，特别是窗户玻璃质玻璃板。该基底原则上还可以含有其它玻璃种类，例如石英玻璃或硼硅酸盐玻璃。在另一个优选的实施方式中，该基底含有聚合物，特别是聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。由于重量减轻，用于窗户玻璃板的聚合物材料变得越来越令人感兴趣。该基底还可以含有其它聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚腈、聚酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚酰胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯。

该基底优选是透明或半透明的。该基底的厚度优选为0.5mm至25mm，特别优选1mm至10mm，非常特别优选1.5mm至5mm。

本发明的导电结构的层厚度优选为5μm至40μm，特别优选5μm至20μm，非常特别优选8μm至15μm，特别是10μm至12μm。本发明导电结构优选含有银，特别优选银颗粒和玻璃料。

在一个优选实施方式中，焊接物料是无铅的。对于本发明的具有电连接元件的玻璃板的环境相容性而言，这是特别有利的。在本发明的意义上，无铅的焊接物料被理解为是指根据EG指令“关于限制电气和电子设备中使用特定有害物质的2002/95/EC”含有小于或等于0.1重量％的铅含量，优选不含铅的焊接物料。

该焊接物料优选含有锡和铋、铟、锌、铜、银或其组合物。本发明焊接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％。本发明焊接组合物中的铟、锌、铜、银或其组合物的含量为0.5重量％至97重量％，优选10重量％至67重量％，其中铟、锌、铜或银的含量可以为0重量％。该焊接组合物可以含有含量为0重量％至5重量％的镍、锗、铝或磷。本发明的焊接组合物非常特别优选含有In97Ag3、Sn95.5Ag3.8Cu0.7、Sn77.2In20Ag2.8、Sn95Ag4Cu1、Sn99Cu1、Sn96.5Ag3.5、Sn96.5Ag3Cu0.5、Sn97Ag3或其混合物。

在一个有利的实施方式中，所述焊接物料含有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％％的锡。除锡之外，该焊接物料优选含有0.5重量％至5重量％的银和0重量％至5重量％的铜。

该焊接物料的层厚度优选为小于或等于6.0×10^-4 m，特别优选小于2.0 x 10^-4m。

所述连接元件包括第一平坦区域和优选过渡区域以及在其背离连接电线的末端处的第二平坦区域。该连接元件是刚性、硬质的实心部件。该连接元件的过渡区域的长度优选为连接元件的长度的至少30％。

在一个优选实施方式中，连接元件至少含有钢或铜、含铜合金，例如电解铜。这类连接元件具有有利的高导电性。

在另一实施方式中，连接元件被设计为一体式的。由此提高连接元件的稳定性，这尤其在将玻璃板最终安装到车辆中时具有积极作用。连接元件的材料厚度优选为0.1mm至2mm，特别优选0.2mm至1.5mm，非常特别优选0.4mm至1mm，例如0.8mm。但是，该连接元件原则上也可以被设计为多部件的，即由两个或相互连接的硬质单件构成。

在另一实施方式中，所述连接元件通过过渡区域与连接电线形成安装角(α) 。该安装角(α)为30°至90°。

所述连接元件的尺寸可以由技术人员根据各情况的要求而自由选择。该连接元件的长度和宽度例如为1mm至50mm。该连接元件的长度优选为10mm至30mm，特别优选20mm至25mm。该连接元件的宽度优选为1mm至30mm，特别优选2mm至12mm。具有这些尺寸的连接元件可以特别容易操作，并且特别适合于将玻璃板上的导电结构与连接电线电接触。

在一个优选实施方式中，所述连接元件借助焊接接头而安装到连接电线上。这是有利的，因为焊接接头可快速和便宜地制造，因此不必改变既定的工业工艺。

在另一个优选实施方式中，该连接元件被设置用于在第二平坦区域上与电压源接触。该连接元件优选地在第二平坦区段上具有插头或电线。该连接元件的长度由该事实决定。

本发明还涉及制造本发明的具有连接元件和连接电线的玻璃板的方法，其中至少

· 将连接元件在连接电线的顶面上通过焊接区域与连接电线接合，

· 在接触区域中在连接电线的背离所述顶面的底面上施加焊接物料，

· 将连接电线与焊接物料一起布置在玻璃板的基底上的导电结构上并借助粘附剂固定在基底上，

· 将连接电线与导电结构借助焊接物料在热输入下导电连接。

在本发明方法的一个优选实施方案中，将连接元件的第一平坦区域加热，其中使焊接物料熔融并且连接电线被焊接。

热能的引入借助电阻或感应焊接法或热空气来进行。在电阻焊接法（电阻焊接法）中，供入通过两个电极和连接元件的电流以加热该连接元件。在此，电极位于连接元件上直至所述焊接物料熔融。

本发明的另一方面包括本发明玻璃板在建筑物中或在水陆空交通运输工具中，特别是在机动车或轨道车辆中，优选作为挡风玻璃板、后玻璃板、侧玻璃板和/或顶玻璃板，特别是作为可加热的玻璃板或作为具有天线功能的玻璃板的用途。

应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上面提及和下面更详细阐述的特征不仅可以以所示组合和配置，而且可以以其它组合和配置或单独地使用。

参考附图和实施例更详细地阐述本发明。所述图是示意图且不按比例。所述图不以任何方式限制本发明。

图1 显示了本发明的具有电连接元件和连接电线的玻璃板的图，

图2显示了在借助电阻焊接法进行焊接的过程中沿着切割线A-A'穿过图1的玻璃板的截面图，

图3显示了在借助感应焊接法进行焊接的过程中沿着切割线A-A'穿过图1的玻璃板的截面图，

图4显示了在借助热空气焊接法进行焊接的过程中沿着切割线A-A'穿过图1的玻璃板的截面图，

图5显示了本发明方法的实施方案的流程图。

图1显示了本发明的具有电连接元件2和连接电线3的玻璃板1的俯视图。玻璃板1包括基底4，其配备有导电结构5。基底4是厚的预加热应力的单玻璃板安全玻璃或由钠钙玻璃制成的薄层压玻璃。基底4例如具有150cm的宽度和80cm的高度，并且被设置为载人轿车的后玻璃板。导电结构4在基底4的表面上形成加热场。导电结构4含有银颗粒和玻璃料。在玻璃板1的边缘区域中，导电结构2略微扩展并形成连接面。此外，玻璃板1包括连接电线3和连接元件2。

连接电线3是可弯曲（柔性）扁平带电线电线。连接电线3将基底4上的导电结构5与连接元件2连接。为此，连接电线3具有第一区段3.3、第二区段3.4和折叠部3.5，在该折叠部处第一区段3.3和第二区段3.4彼此叠置。第一区段3.3和第二区段3.4具有彼此平行的走向并且相互通过粘附剂6相互胶粘。粘附剂6是双面胶带，其确保第一区段3.3和第二区段3.4之间的持久粘附接合。其它粘附剂6位于连接电线3的下表面上。连接电线3的第一区段3.3的下表面朝向基底4并且通过粘附剂6与基底4牢固胶粘。

这种连接电线3也称为扁平导体、薄膜导体或扁平带导体。薄膜导体被理解为是指其宽度明显大于其厚度的电导体带。这类薄膜导体例如是含有铜、镀锡铜、铝、银、金或其合金或由它们构成的条或带。例如该薄膜导体的宽度为2mm至16mm，厚度为0.03mm至0.1mm。该薄膜导体可以具有绝缘的，优选聚合物的，例如基于聚酰亚胺的包套。

连接电线3包括至少一个导体带3.1，其被绝缘聚合物薄膜3包围。连接电线3在其朝向基底1的底面上具有接触区域7。在接触区域7中，部分地除去聚合物薄膜3.2，以使得连接电线3的导体带3.1通过焊接物料8与导电结构5区域电接触。

焊接物料8在连接电线3和导电结构5之间实现持久的电和机械连接。焊接物料8是无铅的并且由96.5重量％的锡、3重量％的银和0.5重量％的铜构成。焊接物料8的厚度为150µm。

连接元件2被设计为硬质的并且特征在于第一平坦区域2.1。连接元件2不直接通过焊接物料8与导电结构5接合。第一平坦区域2.1电接触连接电线3。此外，连接元件2包括过渡区域2.2和第二平坦区域2.3。过渡区域2将第一平坦区域2.1与第二平坦区域2.3连接。该过渡区域与连接电线3或与基底表面形成安装角α。安装角α为约例如35°。

第二平坦区域2.3位于连接元件2的背离连接电线3的末端处。第二平坦区域2.3被设置用于与电压源接触。为此，连接元件2在第二平坦区域2.3上具有插头，其被设计为标准的车辆扁平插头。连接元件2例如具有11cm的长度、1cm的宽度和1.8mm的材料厚度。连接元件2通过焊接接头与连接电线3电连接。

在将预制的具有连接电线3和连接元件2的玻璃板1安装到车辆车身中后，可以进行电接触。为此，将接合电线插上连接元件2的插头。

图2显示了在借助电阻焊接法进行焊接的过程中在连接电线3区域中沿着切割线A-A'穿过图1的玻璃板的截面图。基底4、导电结构5、连接元件2、连接电线3和焊接物料8如上述实施例中那样构造。

在安装预制玻璃板1之前，将连接电线3与焊接物料8一起布置在玻璃板1的基底4上的导电结构5上并且借助粘附剂6固定在基底4上。在将连接电线3和连接元件2固定在基底4上后，进行电接触。为此，使两个电极9、10通过其电极末端接触连接元件2的第一平坦区域2.1。各一个电极9、10置于第一平坦区域2.1的边缘区域中。在此，电极 9、10基本上以第一平坦区域2.1的长度间隔开并且布置在两个相对的边缘区域上。由此，电焊接电流传导通过第一平坦区域2.1。这导致第一平坦区域2.1中的电阻加热。在第一平坦区域2.1中产生的热被传递到焊接物料8上。该热传递导致焊接物料8熔融，通过该熔融在连接电线3和导电结构5之间产生焊接接触。

连接电线3和导电结构5之间的焊接接触通过焊接物料8的熔融来实现。在随后焊接物料8凝固的过程中，在连接电线3和导电结构5之间建立导电连接。

图3显示了在借助感应焊接法进行焊接的过程中在连接电线3的区域中沿着切割线A-A'穿过图1中的玻璃板的截面图。

可以替代电阻焊接而借助感应来进行基底4上的连接电线3和连接元件2的电接触。感应焊接法的特征在于流经电流的线圈11产生磁场。线圈11以与第一平坦区域2.1的小距离布置在连接元件2的直接邻近处。由线圈产生的磁场穿过连接元件2的第一平坦区域2.1。连接元件2的第一平坦区域2.1由感应电流加热。在第一平坦区域2.1中产生的热被传递到焊接物料8上。所述热传递导致焊接物料8熔融，通过该熔融在连接电线3和导电结构5之间产生焊接接触。

施加到线圈上的交流电压的频率为5至50kHz，并且可以与第一平坦区域2.1或焊接物料8的形状、体积和材料匹配。因此，感应焊接基本上提供了无接触且直接地产生热的优点。

图4显示了在借助热空气焊接法进行焊接的过程中在连接电线3的区域中沿着切割线A-A'穿过图1的玻璃板的截面图。

可以替代电阻焊接而借助热空气来进行基底4上的连接电线3和连接元件2的电接触。为此，连接元件2的第一平坦区域2.1由布置在第一平坦区域2.1上方的热空气喷嘴12加热。在第一平坦区域2.1中产生的热被传递到焊接物料8上。该热传递导致焊接物料8熔融，通过该熔融在连接电线3和导电结构5之间产生焊接接触。

图5借助流程图显示了具有电连接元件2和连接电线3的玻璃板1的本发明方法的实施例。本发明方法例如包括下列步骤：

· 将连接元件2在连接电线3的顶面上通过焊接区域与连接电线3接合，

· 在接触区域7中在连接电线3的背离所述顶面的底面上施加焊接物料8，

· 将连接电线3与焊接物料一起布置在玻璃板1的基底4上的导电结构5上并借助粘附剂6固定在基底4上，

· 将连接电线3与导电结构5借助焊接物料8在热输入下导电连接。

附图标记列表：

1 玻璃板

2 连接元件

2.1 连接元件的第一平坦区域

2.2 连接元件的过渡区域

2.3 连接元件的第二平坦区域

3 连接电线

3.1 连接电线的导体带

3.2 连接电线的聚合物薄膜

3.3 连接电线的第一区段

3.4 连接电线的第二区段

3.5 连接电线的折叠部

4 基底

5 导电结构

6 粘附剂

7 接触区域

8 焊接物料

9 电极

10 电极

11 线圈

12 热空气喷嘴

A-A' 切割线。

Claims (14)

1.具有电连接元件(2)和连接电线(3)的玻璃板(1)，其至少包括：

· 基底(4)，

· 基底(4)区域上的导电结构(5)，

其中

· 连接电线(3)在其朝向基底(4)的底面上具有接触区域(7)，在该接触区域中连接电线(3)的导体带(3.1)与导电结构(4)区域接合，

· 连接元件(2)被设计为硬质的，并具有用于接触连接电线(3)的第一平坦区域(2.1)，

· 连接元件(2)与连接电线(3)的导体带(3.1)在连接电线(3)的背离基底(4)的顶面上通过焊接区域与连接电线(3)导电连接，

· 连接电线(3)的接触区域(7)和连接元件(2)的第一平坦区域(2.1)彼此叠置，以使得连接元件的所述平坦区域(2.1)被设置用于将热传递到焊接物料上。

2.根据权利要求1的玻璃板(10)，其中连接电线(3)具有第一区段(3.3)、第二区段(3.4)和折叠部(3.5)，在该折叠部处第一区段(3.3)和第二区段(3.5)彼此叠置。

3.根据权利要求1或2的玻璃板(10)，其中连接元件(2)

· 具有过渡区域(2.2)和

· 在其背离连接电线(3)的末端处的第二平坦区域(2.3)。

4.根据权利要求1至3任一项的玻璃板(10)，其中连接电线(3)被设计为平坦且可弯曲的，并且导体带(3.1)含有至少一个金属薄膜。

5.根据权利要求3或4的玻璃板(10)，其中连接元件(2)的过渡区域(2.2)的长度为连接元件(2)长度的至少30%。

6.根据权利要求1至5任一项的玻璃板(10)，其中连接元件(2)至少含有铜、含铜合金或钢。

7.根据权利要求1至6任一项的玻璃板(10)，其中连接元件(2)被设计为一体式的。

8.根据权利要求3至7任一项的玻璃板(10)，其中连接元件(2)通过过渡区域(2.2)与连接电线(3)具有30°至90°的安装角(α)。

9.根据权利要求3至8任一项的玻璃板(10)，其中连接元件(2)被设置为用于在第二平坦区域(2.3)上与电压源接触。

10.根据权利要求3至9任一项的玻璃板(10)，其中连接元件(2)在第二平坦区段(2.3)上具有插头或电线。

11.制造根据权利要求1至10任一项的玻璃板(1)的方法，其中

· 将连接元件(2)在连接电线(3)的顶面上通过焊接区域与连接电线(3)接合，

· 在接触区域(7)中在连接电线(3)的背离所述顶面的底面上施加焊接物料(8)，

· 将连接电线(3)与焊接物料(8)一起布置在玻璃板(1)的基底(4)上的导电结构(5)上并借助粘附剂(6)固定在基底(4)上，

· 将连接电线(3)与导电结构(5)借助焊接物料(8)在热输入下导电连接。

12.根据权利要求11的方法，其中加热连接元件(2)的第一平坦区段(2.1)，以使得焊接物料(8)熔融并且连接电线(3)被焊接。

13.根据权利要求11或12的方法，其中使用电阻或感应焊接法或热空气。

14.根据权利要求1至10任一项的玻璃板在建筑物中或在水陆空交通运输工具中，特别是在机动车或轨道车辆中，优选作为挡风玻璃板、后玻璃板、侧玻璃板和/或顶玻璃板，特别是作为可加热的玻璃板或作为具有天线功能的玻璃板的用途。

Images