CN113226780A - 用于获得配有导电图案的玻璃窗的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于获得玻璃窗（1）的方法，所述玻璃窗包括玻璃板（2），所述玻璃板在其面中的一者上覆盖有导电图案（4、6、8、10），所述导电图案在称为附加厚度区域的至少一个区域（10A、12A）中具有比在其他区域中更大的厚度，所述方法包括：在所述玻璃板的一侧上通过丝网印刷沉积形成图案的第一导电层，然后在第一层仍潮湿时通过数字印刷技术在该或各附加厚度区域（10A、12A）中在第一层上沉积第二导电层，然后进行用于固化第一层和第二层的热处理步骤。

Description

用于获得配有导电图案的玻璃窗的方法
技术领域
本发明涉及在玻璃窗上印刷导电图案，尤其是银基的导电图案。
背景技术
导电图案（例如加热线、天线或机动车辆玻璃窗中存在的其他传感器）由导电糊剂（如丝网印刷在玻璃板上的银糊剂）制成，并通过焊接到导电糊剂的连接器连接到电源系统。连接器被焊接到玻璃窗的某些特定区域中，且目前在该焊接中使用的合金是无铅合金，例如银基、锡基和铜基合金。
为了投放市场并被机动车辆制造商接受，配备有这种导电装置的玻璃窗必须通过日益严格的电阻测试。特别地，用于焊接的合金必须符合TCT测试（或“温度循环试验”）规定的标准。该测试的目的在于：确定一旦配备电气功能，玻璃窗是否可以承受温度的连续且快速的升高和降低并保持不弱化。开发这些测试是为了加快由系统不同组件的热行为差异而产生的效应。新测试要求温度在-40℃至+ 105℃之间变化，因此比以往的测试（在90℃处停止）变化范围更大。循环数也从10个循环增加到最少60个循环。新的TCT条件还要求在温度升高阶段于14V电压下施行这些温度变化，这会导致额外的加热，并且对应于可高达120℃的局部温度。为了通过这些测试，发现必须增加导电图案的厚度，特别是在放置连接器和使用无铅合金进行焊接的焊接区域中。在机动车辆玻璃窗中，连接区域或焊接区域通常在母线排处完成，母线排位于加热网两侧上、玻璃窗的侧向部分中，但也可以在更中央的部分中。
已知使用单一印刷织物（或网目）在一个步骤中对在中央部分和侧向部分之间具有不同厚度的导电图案进行丝网印刷，所述印刷织物的网眼尺寸会根据区域而变化，且其能印刷不同厚度的图案。这些织物尤其有助于在玻璃窗的侧向部分上在母线排处沉积厚度更大的糊剂，而在中央部分中保留薄且不显眼的导电迹线。因此，在进行连接和焊接的地方厚度足够大，但在中央部分中则厚度足够小，以免影响可见性。然而，这种网眼尺寸可变的类型的织物不能同时在玻璃窗的中央部分中获得薄图案和较厚的图案。但某些焊接点（特别是天线按钮处焊接点）通常定位在玻璃窗的中央部分的下部或上部区域中，在已印刷的加热网中心中。为在玻璃窗的中央部分的某些区域获得较厚的导电图案，可以进行双丝网印刷，因为具有可变网眼尺寸的网目仅在玻璃窗的边缘处在侧向部分中才有助于获得更大的厚度。因此，为在玻璃窗的中央部分中获得更大的厚度，可以通过丝网印刷导电糊剂进行第一遍印刷，然后将糊剂干燥，然后在第二个印刷站中进行与第一遍印刷操作相同的第二遍印刷。由于至少需要IR干燥器和第二个印刷站，因此该技术需要显著的投入。在某些情况下，如果需要甚至更大的厚度，则可能有必要进行第三遍丝网印刷，以及还有中间干燥步骤。
所以，正在研发一种简化的、更为廉价的方法，其将有助于在任何需要厚的导电图案的位置且特别是基板的远离母线排的中央部分中生产厚的导电图案。
在WO2018/229449专利申请中提出的一种解决方案涉及使用丝网印刷丝网，该丝网印刷丝网包括：主要掩模，并且在位于中央部分中的区域中，至少一个次要掩模附接至所述主要掩模的一个面，次要掩模的网眼尺寸比位于所述中央部分中的主要掩模的网眼尺寸宽，并且次要掩模的网目与主要掩模的网目形成在1°和89°之间的角度α。此类丝网能够在单一丝网印刷道次中获得在其中央部分中具有厚度较小的导电迹线，和在双网目区域中——由此也在该玻璃窗的中央部分中的特别厚的导电图案（例如用于天线按钮的焊接区域）的玻璃窗。
然而，该解决方案并非没有其缺点，特别是因为其无法在侧向部分的某些特定区域实现附加厚度。此外，其无法完全独立地调节焊接区域和其他区域中的导电迹线厚度。因此，其并不总能在符合网的热阻规范的同时达到焊接区域中所需的厚度。
发明内容
本发明的目标在于通过提出一种方法来克服上述缺点，该方法允许以较低的成本获得玻璃窗，并能够在中央部分的某些区域中和侧向部分的某些区域中制造厚的导电图案。
因此，本发明的主题是一种用于获得玻璃窗的方法，该玻璃窗包括玻璃板，该玻璃板在其面中的一者上覆盖有导电图案，所述导电图案在称为附加厚度区域的至少一个区域中具有比在其他区域中更大的厚度，所述方法包括：在所述玻璃板的一侧上通过丝网印刷沉积形成图案的初始导电层，然后在第一层仍潮湿时通过数字印刷技术在该或各附加厚度区域中在第一层上沉积第二导电层，然后进行用于固化第一层和第二层的热处理步骤。
本发明的另一个主题是一种玻璃窗。所述玻璃窗特定地是通过根据本发明的方法获得或可能获得的玻璃窗。这种玻璃窗包括玻璃板，该玻璃板在其面中的一者上覆盖有银基导电图案，所述导电图案在称为附加厚度区域的至少一个区域中具有比在其他区域中更大的厚度。优选地，一个附加厚度区域定位在中央部分中，而另一个附加厚度区域定位在每个侧向部分的仅仅一部分中。
本发明通过数字印刷步骤完成丝网印刷步骤，该数字印刷步骤能在所需区域中实现附加厚度，所述区域通常为焊接区域或包括焊接区域的区域，其可位于玻璃窗的中央和侧向部分中。因此，在附加厚度区域中，导电图案包括两个重叠的层（第一层和第二层），而在其他区域中仅有一层。
因此，能够制造一种玻璃窗，该玻璃窗包括的图案包含薄的导电迹线（例如加热线网、警报网、天线或母线排）以及厚度更大的焊接区域，其 可以位于玻璃窗的中央和侧向部分中，例如位于中央部分中的天线按钮焊接区域和位于侧向部分中、与母线排接触的热网焊接区域。
附加厚度区域不限于焊接区域。此外，本发明有利地使得母线排的某些区域（特别是在焊接区域附近）能够被加厚，尤其以免不期望的加热。
附加厚度确保了牢固的焊接，而不会影响加热线网的电阻，可通过选择第一层厚度对其进行完全独立地调节。因此，可以通过选择银糊剂、丝网印刷丝网、潮湿厚度等方式，满足特定于每种型号的电阻规格，并且可以施加合适的附加厚度，以便实现在焊接区域或包括焊接区域在内的区域中确保有效焊接的厚度。由此可见，该方法很容易操作。
此外，所采用的技术能在第一层仍潮湿时将第二层沉积在第一层上。“潮湿”应该被理解成指第一层尚未干燥且因此包含溶剂。因此，可以直接进行第二层的数字印刷，而无需在两个沉积步骤之间的额外的干燥装置。
优选地，在第二层沉积步骤与固化热处理步骤之间实施干燥步骤。
优选地，导电图案包括位于玻璃窗的至少一个侧向部分中和中央部分中的导电迹线，附加厚度区域位于所述中央部分中和/或至少一个侧向部分中。优选地，附加厚度区域既位于中央部分中，又位于至少一个侧向部分中，且甚至位于多个侧向部分中。
位于中央部分中的导电迹线特别地包括电热线、警报膜和/或天线。位于侧向部分中（特别是在两个相对的侧向部分中）的导电迹线尤其是母线排。
有利地，附加厚度区域包括焊接区域，且甚至与焊接区域对应。位于中央部分中的附加厚度区域是例如用于连接天线或警报的焊接区域或者包括例如用于连接天线或警报的焊接区域。位于侧向部分的附加厚度区域包括例如用于连接加热网的焊接区域。例如，后者位于每个母线排上。
焊接区域是能够将连接器焊接到其上，以便通电连接导电图案的区域。因此，该方法还可以包括在至少一部分附加厚度区域上焊接至少一个连接器的附加步骤。特别地，使用焊料合金进行焊接。
连接器通常是金属的，特别是含铬的钢。焊料合金优选地是无铅合金，例如锡基、银基和铜基合金。
玻璃板通常由钠钙玻璃制成，但也可以由其他类型的玻璃制成，例如硼硅酸盐或铝硅酸盐玻璃。优选地，其应该为0.7至6mm之间的厚度，特别为在1至4mm之间的厚度。玻璃板的至少一个维度尺寸在1m以上。
玻璃板可以是透明的或者优选地是有色的，例如为绿色、灰色或蓝色。为此，玻璃的成分中包括染料，特别是氧化铁，其总重量含量（以Fe2O3形式表示）为0.05%至1.5%之间，特别是0.1%至1.0%之间。
通常，当沉积导电图案时，玻璃板是平整的。优选地，通常在导电图案的热处理固化过程中，玻璃板然后是弯曲的。优选地，因此，最终制成的玻璃窗将会是弯曲的。
其上预先沉积了第一层的玻璃板的面可以部分地涂布有釉质。特别地，可以通过丝网印刷在玻璃板的边缘处沉积黑色釉质涂层，然后将一部分导电图案（包括母线排）沉积在釉质涂层上。这样的涂层确保了用于将玻璃窗定位和安装在车身槽口处的密封件被遮蔽和保护以免受紫外线辐射。釉质涂层还遮蔽母线排。
丝网印刷步骤优先通过以下方式进行：将丝网印刷丝网面对玻璃板放置，然后，特别地使用刮刀在丝网印刷丝网上沉积导电糊剂，尤其是银基导电糊剂。丝网的网孔被封闭在玻璃板的未被覆盖的区域的对应部分中，因此，根据预限定的图案，糊剂只能在印刷区域中移动通过丝网。
优选地使用银基糊剂形成导电图案。
优选地，在其潮湿状态下，银基导电糊剂含银重量最多为88%，特别地最多为85%，例如含银重量为75%至85%，特别地为80%至84%。与通常使用的糊剂相比，这些糊剂具有较高的银含量，其特别适用于无铅焊料合金。为确保可焊接性良好，并保证TCT测试中的有效电阻，需要在焊接区域中施加厚度更大的银糊剂，正是由于根据本发明的方法，这将变得可能。
为在固化后得到相同的图案厚度，糊剂中的银含量越低，潮湿状态下（固化前）的（第一层）图案的厚度越大。因此，对于固化后厚度为8µm的图案，对于含银重量为80%的糊剂，在潮湿状态下厚度通常为约25µm，对于含银重量为75%的糊剂，在潮湿状态下厚度通常为约35-40µm。
优选地，糊剂还包含旨在促进丝网印刷沉积的溶剂、有机介质、以及在熔融之后能将银颗粒附接至玻璃板的玻璃粉。
丝网可以是已知的用于制造丝网印刷丝网的任何材料，例如聚酯或聚酰胺。
优选地通过以下方式获得丝网：在丝网表面的至少一部分上涂布光交联感光剂，干燥丝网，将丝网曝晒以使光交联感光剂在预定区域内固化，然后洗涤和干燥丝网。光交联感光剂可在经受太阳曝晒的区域中选择性地封闭丝网网孔，特别地，洗涤步骤用于消除存在于未经太阳曝晒区域中的感光剂，以便在必须保持网孔免封闭的区域，以及在丝网印刷过程中印刷糊剂必须通过的区域覆盖玻璃板以形成导电图案。曝晒步骤指通常在紫外线辐射作用下光交联感光剂发生作用的步骤。通常，通过以下步骤完成该步骤：将透明正片抵靠丝网放置，其包括通常由聚酯制成的透明支撑物，透明支撑物覆盖有在紫外线辐射下不透明的墨水图案，该图案与待印刷到玻璃窗上的导电图案一致，然后用紫外线辐射照射所述透明正片。这样，感光剂仅被交联并且仅在透明正片的未被墨水覆盖的部分下方的丝网部分封闭网目的网孔。而在其他部分，感光剂不发生交联，并在洗涤步骤中被清除，使网孔保持开放状态，以便导电糊剂可以在丝网印刷过程中穿越。以这种方式可以在玻璃窗上显示与在透明正片上显示的图案相同的图案。
根据一个实施例，丝网印刷丝网在所有点处均具有相同的网眼尺寸。因此，第一层的厚度在玻璃窗的所有点处是相同的。
例如，对于丝网，可以对于40µm至48µm的直径选择每厘米90根线。
第一层的潮湿厚度优选地为25µm至30µm之间，对于含银重量为80%的导电糊剂，热处理后的厚度为约8µm。
根据另一实施例，丝网印刷丝网包括中央部分和至少一个侧面部分，中央部分的网眼尺寸大于至少一个侧面部分的网眼尺寸。特别地，中央部分中每厘米的线数大于至少一个侧部部分中每厘米的线数，并且中央部分的线直径应小于至少一个侧面部分的线直径。
在该实施例范围内，有利地可以选择：
-在中央部分中，对48 µm的直径为每厘米77根线，对55 µm的直径为每厘米77根线，对48µm的直径为每厘米90根线，
-在该或各侧向部分中，对80 µm的直径为每厘米42根线，对80 µm的直径为每厘米48根线，对70 µm的直径为每厘米49根线。
与对应于加热网的较细的线的印刷区域相比，这种类型的丝网尤其有助于在对应于母线排的位置的侧面部分沉积厚度更大的导电糊剂。可以列举来自SEFAR的产品Vario®或来自SAATI的产品Variant®，其允许在同一印刷操作中在玻璃窗的不同区域中获得不同的厚度。
优选地，丝网是矩形或基本矩形的，并且中央部分对应于在丝网短边的整个长度上延伸的矩形部分，其短边的垂直平分线对应于该丝网的长边的垂直平分线，并占丝网表面积的20%到40%。优选地，丝网包括两个侧面部分，其对应于相对于该矩形的长边的垂直平分线对称放置的两个矩形部分，在该矩形的任一侧上，占丝网表面积的20%至40%。
优选地，使用由计算机控制移动方式（特别是位置和速度）的打印头来执行数字打印。可采用多种打印技术。
数字印刷技术例如涉及喷墨印刷。为此，打印头包括喷嘴，墨滴通过喷嘴局部投射到玻璃板上。有时将这种技术称为“按需滴墨技术”（DOD）。
数字印刷技术也可以采取转移印刷的形式，特别是通过激光转移。例如，将涂布有墨水（此处为导电糊剂）的支撑物（特别是可旋转支撑物）与玻璃板相对放置，且打印头局部地发射能聚集在支撑物某一部分的激光束，从而生成沉积在玻璃板上的一滴墨水。
后一种技术是优选的，因为喷墨印刷技术需要与喷嘴直径兼容的极细颗粒尺寸，并且导电糊剂粘度极低。相反，转移印刷技术在导电糊剂的成分或粒度方面没有任何限制。
在所有情形中，墨水优选地包含玻璃粉、溶剂以及银颗粒。
在固化热处理步骤之后，在该或各附加厚度区域中的导电图案的厚度优选地为至少8µm，特别地在10至20µm之间，或甚至在10至15µm之间。这样的厚度可以满足TCT测试的要求。
附加厚度区域之外的区域中的图案的厚度优选地为至多8µm，特别地在3至7µm之间。
施加布导电糊剂后，可对玻璃窗进行干燥，也可不对玻璃窗进行干燥。然后对玻璃窗进行热处理，以便固化第一层和第二层。该热处理通常采用弯曲玻璃和/或回火玻璃的形式。例如，可以使用重力（玻璃在其自身重量下变形）或通过通常在550至720℃的温度范围内的压制使玻璃弯曲。
最终制成的玻璃窗尤其是机动车辆的后玻璃窗、机动车辆的侧玻璃窗或者机动车辆的挡风玻璃窗。
导电图案尤其是天线、母线排、警报线和/或加热线。母线排优选地定位在玻璃窗的相对的两个侧向部分中。在大多数情况中，加热线优选地位于玻璃窗的中央部分中，并且在两个母线排之间沿着玻璃窗的长边平行延伸。对于后玻璃窗尤其如此。
优选地，该或各附加厚度区域包括或者是用于天线连接和/或加热网和/或警报网的焊接区域。
在挡风玻璃窗的情况中，导电图案尤其为天线。
导电图案也可以是加热线，在例如用于检测与前车的距离的摄像机窗口中确保局部加热。
在侧玻璃窗的情况中，导电图案尤其为天线或警报线。
附图说明
根据以下由图1所示的示例性实施例，将更好地理解本发明。
图1所示为根据本发明而获得的玻璃窗，在该示例中为机动车辆的后玻璃窗。
具体实施方式
玻璃窗1包括具有中央部分A和两个侧向部分C的玻璃板2。在部分A和C中已经印刷了导电图案4、6、8、10，更确切地为在侧面部分C中连接到母线排8的4个水平和竖直的加热线网，天线6和天线按钮的焊接区域10。在每个侧面部分C中，母线排8包括用于对加热网供电的焊接区域12。母线排8的底部中的焊接区域12的位置在图中由虚线所示。
使用银基糊剂（含银重量为80%）在玻璃板2上对线4和6以及母线排8以及天线按钮10进行丝网印刷，以形成第一层，在该示例中第一层在母线排处的潮湿厚度为25µm（固化后的厚度为8µm）。在准备步骤中，通过在玻璃板2的边缘上的丝网印刷使黑色釉质涂层（未示出）以外围带的形式沉积。因此将导电图案6、8和10沉积在该釉质涂层上。
在第二步骤中，在第一层仍然是潮湿的时（因此省略了中间干燥步骤），通过数字激光转移印刷银基糊剂可将第二层沉积在第一层的某些区域10A、12A上，并以深色显示。区域10A是与用于连接天线6的焊接区域相对应的区域。区域12A是位于母线排8上的区域，并且包括用于连接加热网的焊接区域。
因此，导电图案在附加厚度区域10A和12A中具有比其他区域更大的厚度，因为导电图案由第一层和第二层重叠组成。
这里，附加厚度区域12A比焊接区域12本身更宽，并因此“超出”该区域之外，以避免在焊接区域附近的区域中的不期望的加热。在另一实施例中，附加厚度区域12A可以精确地对应于焊接区域12。
玻璃板在约620℃的温度下承受弯曲热处理，在此步骤期间也对第一层和第二层进行固化。
固化后，在附加厚度区域10A和12A中的厚度通常为约10至15µm。而在其他区域中，厚度为8µm。

Claims (15)

1.一种用于获得玻璃窗（1）的方法，所述玻璃窗包括玻璃板（2），所述玻璃板在其面中的一者上覆盖有导电图案（4、6、8、10），所述导电图案在称为附加厚度区域的至少一个区域（10A、12A）中具有比在其他区域中更大的厚度，所述方法包括：在所述玻璃板的一侧上通过丝网印刷沉积形成图案的第一导电层，然后在第一层仍潮湿时通过数字印刷技术在该或各附加厚度区域（10A、12A）中在第一层上沉积第二导电层，然后进行用于固化第一层和第二层的热处理步骤。
2.根据前述权利要求所述的方法，其使得所述导电图案（4、6、8、10）包括位于所述玻璃窗的至少一个侧向部分（C）中和中央部分（A）中的导电迹线（4、6、8），所述附加厚度区域（10A、12A）位于所述中央部分（A）中和/或至少一个侧向部分（C）中。
3.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述附加厚度区域（10A、12A）位于所述中央部分（A）中和所述侧向部分（C）中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括：在沉积所述第一导电层之前，通过丝网印刷在所述玻璃板（2）的边缘处沉积黑色釉质涂层，并在其上沉积导电图案（6、8、10）的部分的准备步骤。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述数字印刷技术为转移印刷，特别是激光转移。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述导电图案（4、6、8、10）由银基糊剂形成，尤其地，在其潮湿状态下，所述银基糊剂含银重量最多为88%。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其使得在固化热处理步骤之后，在该或各附加厚度区域（10A、12A）中的导电图案（8、10）的厚度为至少8µm，特别地在10至20µm之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在沉积第二层的步骤与固化热处理步骤之间执行干燥步骤。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述附加厚度区域（10A、12A）包括或对应于焊接区域（10、12）。
10.根据前述权利要求所述的方法，其还包括将至少一个连接器焊接至附加厚度区域（10A、12A）的至少一部分，特别是焊接至所述焊接区域（10、12）上的附加步骤。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述连接器是金属的，特别地由含铬钢制成，并且所述焊接使用锡基、银基和铜基的焊料合金进行。
12.一种可能通过根据前述权利要求中任一项所述的方法获得的玻璃窗（1），所述玻璃窗包括玻璃板（2），所述玻璃板在其面中的一者上覆盖有银基导电图案（4、6、8、10），并且在称为附加厚度区域的至少一个区域（10A、12A）中具有比在其他区域中更大的厚度。
13.根据前述权利要求所述的玻璃窗（1），其中，在至少一个附加厚度区域（10A、12A）中的图案（8、10）的厚度为至少8µm，特别地在10至20µm之间。
14.根据前述权利要求所述的玻璃窗（1），其使得在所述附加厚度区域之外的区域中的图案（4、6、8）的厚度至多为8µm，特别地在3至7µm之间。
15.根据前述权利要求12至14中任一项所述的玻璃窗（1），其是机动车辆的后玻璃窗、机动车辆的侧玻璃窗或机动车辆的挡风玻璃窗，所述导电图案尤其为天线（6）、母线排（8）、警报线和/或加热线（4），该或各附加厚度区域（10A、12A）包括或是用于连接天线的焊接区域（10A）和/或加热网和/或警报网的焊接区域（12A）。
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