CN115699463A - 用于钎焊在层压玻璃上的扁平连接器 - Google Patents

用于钎焊在层压玻璃上的扁平连接器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种扁平板式连接器(4，5)，该扁平板式连接器包括玻璃基板(1)、导电银质印刷物(2)、用于电连接的粘合材料(8)、绝缘膜(6)、导电金属条(7)以及附加的粘合胶带(3)。扁平连接器具有专用切开部，其中，扁平连接器(4，5)在与粘合材料(8)机械和电气地粘结之前可以用胶带(3)固定，该胶带根据其类型还可以增强抗拉离性能和老化测试。于是，该区域被限定为连接器粘附至玻璃的表面，该表面包括不同的粘合材料(3，8)。专用切口在扁平连接器(5)中制成，以在连接器经受拉离拉伸力时在这个粘合区域上产生对称的拉伸应力，对称轴线是相对于这个拉力轴线来限定的。

Description

用于钎焊在层压玻璃上的扁平连接器
技术领域
本发明涉及一种用于连接至基板(比如，车辆中的嵌装玻璃)上的电气元件的柔性电连接器。更具体地，本发明涉及一种用于钎焊在层压玻璃和/或钢化玻璃上的扁平连接器。
背景技术
本领域存在许多电连接器，这些电连接器用于将许多不同类型的电气元件(直接或间接)连接至电力源。在嵌装玻璃、特别是车辆嵌装玻璃领域，EP 1439600 A2中描述了一个这样的电连接器示例，该电连接器适合用于将车辆嵌装玻璃中所包含的连接点(导电轨道)连接至其中可以装配有嵌装玻璃的车辆的电池，使得可以向这些连接点提供电力。绝缘箔片的厚度和开口的表面积与焊料沉积物的金属体积相匹配，该焊料沉积物提供接触表面与端子表面之间的电连接。然而，这并没有解决用于连接至基板上的电气元件的柔性电连接器保证对在安装嵌装玻璃期间或在车辆的寿命期间可能施加至连接器的拉力具有良好的抵抗力这一问题。为了达到针对拉动作用的足够的抵抗水平，连接器设计必须防止施加在连接器上的拉动作用产生连接区域的剥离效应(抵抗水平低)，而是要在柔性电连接器的粘合区域上产生对称的拉伸应力(抵抗水平更高)。
在另一最接近的现有技术中，DE 4304788 A1披露了一种多层片材接触件，该多层片材接触件具有金属箔片条，该金属箔片条用作电导体并且由耐热双层绝缘夹套包围，该耐热双层绝缘夹套由合成材料制成。在焊接连接的区域中，片材接触件具有焊接孔眼。为此目的，金属箔片条和两个塑料覆盖片材两者均设置有切口，金属箔片条的切割程度小于覆盖片材的切割程度。箔片条通过施加至支撑件的下覆盖片材而保持与支撑件的表面相距限定的距离，中间空间填充有穿透焊接眼孔的熔化焊料。这种接触件片材不能事先配备焊料沉积物。然而，这并没有解决用于连接至基板上的电气元件的柔性电连接器在柔性电连接器的粘合区域上产生对称的拉伸应力并且因此确保连接的较好的抗拉动性这一问题。
EP 1439600的电连接器由两个绝缘层构成，这两个绝缘层彼此相邻且平行并且形成连接器本体。在本体的一个端部处存在连接区，在此处有多个金属触点(例如，焊料点)。每个触点电连接至单独的金属导电轨道；导电轨道在绝缘层之间延伸至连接器本体的另一个端部、延伸至用于连接至车辆的电源的集线器(hub)。然而，这并没有解决用于连接至基板上的电气元件的柔性电连接器在柔性电连接器的粘合区域上产生对称的拉伸应力并且因此确保连接的较好的抗拉动性这一问题。
此外，在使用当前柔性连接器的情况下，当柔性连接器经受拉动拉伸力时，不对称的拉伸应力被施加在柔性连接器的粘合区域上，使得产生设置在嵌装玻璃上的导电元件的剥离，从而导致柔性连接器的分离。实际上，剥离应力导致粘合强度低，因此导致对及时固定连接所需的拉离拉伸力的抵抗力低。
所提及的现有技术中的问题通过应用本发明来克服，本发明提出了一种扁平连接器，该扁平连接器的施加在该连接器上的拉力在粘合区域上产生就拉动轴线而言对称分布的应力。由于就拉力轴线而言应力对称分布在粘合区域上，因而消除了其他标准扁平连接器产生的剥离效应。
因此，本发明的目的是提供一种适合用于连接至基板上的电气元件的抗拉动性高的扁平电连接器，该扁平电连接器在其连接至电气元件期间或之后不受上文概述的问题的困扰。
相应地，本发明提供了一种用于连接至基板(比如，车辆中的嵌装玻璃)上的电气元件的柔性电连接器。该柔性电连接器被设计成在用于连接至基板(比如，嵌装玻璃)上的电气元件的柔性电连接器经受拉离拉伸力时，允许在该柔性电连接器的粘合区域上产生就拉力轴线而言对称的拉伸应力。
发明内容
本发明涉及一种用于连接至基板(比如，车辆中的嵌装玻璃)上的电气元件的柔性电连接器，该连接器被设计成在用于连接至基板(比如，嵌装玻璃)上的电气元件的柔性电连接器经受拉离拉伸力时，允许在该柔性电连接器的粘合区域上产生就拉力轴线而言对称的拉伸应力。
在本发明的一个优选实施例中，披露了一种要被电连接至设置在玻璃基板上的导电结构的柔性扁平连接器，该柔性扁平连接器包括导电金属条和粘合材料(导电胶或焊料合金)，该粘合材料将连接器机械和电气地连接至设置在玻璃基板玻璃上的导电结构，连接器与玻璃基板之间的这种机械和电气接触的表面被称为粘合区域，连接器设置有至少一个专用切开部(cut-out)，该至少一个专用切开部位于所限定的粘合区域中的区域中或其周围。
连接器设置有绝缘膜，该绝缘膜至少覆盖该连接器的朝向玻璃基板的一侧。
根据本发明，扁平连接器设置有至少一个专用切开部，该至少一个专用切开部位于粘合区域中或其周围。
根据本发明，专用切开部在扁平连接器上制成，以在经受拉离拉伸力时在粘合区域上产生对称的拉伸应力，对称轴线是相对于这个拉力轴线来限定的。
根据本发明的柔性扁平连接器设置有至少一个切开部，其中，该至少一个切开部被配置的方式为使得由拉离拉伸应力产生的应力在粘合区域上就这个拉力轴线而言是对称分布的。
轴向对称性是由垂直于连接器的长度并且将粘合区域分为对称部分的轴线限定的；并且其中，拉动拉伸力的轴线以粘合区域为中心并垂直于该粘合区域，因此位于这个对称轴线上。
根据本发明，粘合区域是导电银质印刷物与粘合材料之间的界面。专用切口在扁平连接器上制成以提供对准且垂直的拉力轴线和扁平连接器轴线，从而在经受拉离拉伸力时在粘合区域上产生对称的拉伸应力。
根据本发明的实施例，用连接材料(比如含铅或不含铅的焊料合金、或导电胶)来进行粘合。这种电连接可以与至少定位在朝向支撑件的一侧上的粘合材料结合，该粘合材料均匀地包围电连接区域。粘合胶带可以是从标准胶带到具有温度或IR固化的结构性粘结胶带(SBT)的不同类型的胶带。这种胶带的目的根据其类型可以是有助于对连接器进行定位和/或增强粘合强度和/或在电连接周围提供密封。
其中，在扁平连接器通过钎焊或导电胶进行电连接之前，可以通过另一粘合材料来固定该扁平连接器以增强连接工艺并根据材料来强化粘合。如上文所限定的，粘合区域是导电银质印刷物与粘合材料之间的界面。
根据本发明的实施例，导电金属条是：铜和锡的合金；或比如铜、银等或任何纯的或镀有比如锡和银等其他金属的任何导电金属。优选地，导电金属条是铜。焊料合金可以包括从高熔化温度到低熔化温度的合金，这些合金包括的材料比如为锡、铜、铅、银、铟以及铋。
在本发明的另一优选实施例中，其中，电连接材料是焊料合金，可以从钎焊区域的顶表面移除扁平连接器的绝缘膜。于是，钎焊区域中的开口允许增强钎焊期间的热传递。
根据本发明，专用切开部可以以U形在扁平连接器上制成，但专用切口还可以沿扁平连接器的长度笔直地制成，从而将扁平连接器弯折成两个半部，只要至少一个切开部被配置的方式为使得由拉离拉伸应力产生的应力在连接器上就粘合区域轴向对称性而言是均匀分布的。
本发明进一步体现了可以在扁平连接器上制成多个切开部，其中，扁平连接器是双路连接器。
本发明的另一实施例陈述了可以在切开部的边缘涂覆绝缘材料，以使扁平连接器在切口周围的抗剪性能最大化。
本发明进一步陈述了当扁平连接器通过焊料材料(比如粘合材料)连接至设置在玻璃基板的表面上的导电结构时，可以在合金液滴上预先施加干燥的钎焊助焊剂或在钎焊之前施加。钎焊工艺可以通过电阻钎焊、烙铁或在热压工艺期间实现。导电膜上的焊料点的形状和数量根据需要而变化。
本发明的另一实施例披露了一种嵌装玻璃，该嵌装玻璃包括：嵌装玻璃材料的至少一个窗板；导电结构；可选地粘合剂，该粘合剂将电连接器固定至玻璃基板；柔性连接器，该柔性连接器至少被上文披露的绝缘膜覆盖。
根据本发明的一个实施例，导电结构是金属涂层(比如，银涂层)。导电结构对于技术人员来说是已知的。
附图说明
参照附图从以下详细描述中更好地理解本文的实施例，在附图中：
图1是未施加拉伸拉离应力的标准扁平连接器的侧视图。
图2是图1的俯视图。
图3是施加拉力时的标准扁平连接器的侧视图，拉动轴线以虚线表示，根据本发明该拉动轴线是或被认为是粘合部上的对称轴线。
图4是未施加拉离拉伸应力的新的扁平连接器设计的侧视图。
图5是图4的俯视图。
图6是施加拉力时的新的扁平连接器的侧视图，拉动轴线以虚线表示，根据本发明该拉动轴线是或被认为是粘合部上的对称轴线。
图7是根据本发明的新的扁平连接器的侧视图，该扁平连接器具有在拉力期间沿对称轴线的切开部A和切开部B。
图8是图7的俯视图。
图9是图7的剖面A的截面视图。
图10是图7的剖面A的截面视图，在此包括在顶部绝缘膜中的开口以使钎焊工艺易于进行。
图11是图7的剖面B的截面视图。
图12是图7的剖面B的截面视图，在此包括在顶部绝缘膜中的开口以使钎焊工艺易于进行。
图13是图3的新的扁平连接器设计的斜视图。
图14是另一连接器设计的斜视图，该连接器设计允许在粘合区域上实现相同的应力分布效应，在这种情况下，该连接器设计通过以笔直形状切开、沿相反方向弯折两个端部来获得。
具体实施方式
参照在以下详细描述中展示的非限制性实施例，更充分地说明本文的实施例及其各个特征和有利细节。省去了对众所周知的部件和工艺技术的描述以免不必要地模糊本文的实施例。本文所使用的示例仅旨在促进理解可以实践本文的实施例的方式并且进一步确保本领域技术人员实践本文的实施例。相应地，这些示例不应被解释为限制本文的实施例的范围。
所披露的实施例的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且本文所限定的一般原理在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以适用于其他实施例和应用。因此，本发明不局限于所示的实施例，而是被赋予与权利要求相符的最广泛的范围。本文在说明书前面或后面的部分中所披露的术语，比如“可以(can be)”、“应该(shall be)”、“可能(could be)”以及其他相关术语绝不限制或改变本发明的范围。这些术语仅是为了理解主要发明及其实施例而提供的。
图1展示了用于电连接在玻璃上的标准扁平连接器(4)设计的侧视图。标准扁平连接器(4)借助于粘合材料(3)连接至玻璃基板(1)。粘合材料(3)借助于导电胶或钎焊合金或两者的组合而连接至标准扁平连接器(4)和导电银质印刷物(2)。粘合材料(3)还可以在使用或不使用胶带的情况下进行连接。胶带可以是从标准胶带到具有温度或IR固化的结构性粘结胶带(SBT)的不同类型的胶带。导电银质印刷物(2)可以具有或不具有黑色底层。附接至表面的导电银质印刷物(2)能够(电气地和粘合地)连接至基板。
图2展示了标准扁平连接器(4)的俯视图。该俯视图示出了连接器垂直于粘合区域的对称轴线。
图3展示了当垂直于玻璃基板拉动标准扁平连接器(4)时的侧视图。同样垂直于扁平连接器(4)平面的拉力在粘合材料(3)上产生就粘合区域的与拉力轴线(虚线)对准的对称轴线而言不对称的拉伸应力，使得在粘合材料(3)上产生剥离应力。粘合材料(3)上的应力不均匀地分布在其整个表面上。由此产生的这种剥离应力使得及时固定连接所需的粘合力较低。任何拉伸测试都会导致连接器剥离而不是拉动整个连接表面。
图4展示了用于电连接在玻璃上的新的扁平连接器(5)设计的侧视图。新的扁平连接器(5)借助于粘合材料(3)而连接至玻璃基板(1)。粘合材料(3)借助于导电胶或钎焊合金或两者的组合而连接至根据本发明的扁平连接器(5)和导电银质涂层。焊料合金是含铅或无铅的，或者导电胶和导电金属条是任何金属(优选地，铜)。粘合材料(3)还可以在使用或不使用胶带的情况下连接在绝缘膜上。胶带可以是从标准胶带到具有温度或IR固化的结构性粘结胶带(SBT)的不同类型的胶带。导电银质印刷物(2)可以具有或不具有黑色底层。附接至表面的导电银质印刷物(2)能够(电气地和粘合地)连接至基板。
图5展示了根据本发明的扁平连接器(5)的俯视图，该图示出了连接器垂直于根据本发明的粘合区域(5)的对称轴线。根据本发明的扁平连接器(5)被切割成具有某种形状以便避免粘合材料(3)的一侧出现剥离效应。切开部区域的形状不限于图5所示的U形，而可以是任何形状，只要该形状在粘合区域上提供就所限定的对称轴线而言对称分布的应力。根据需要，根据本发明的扁平连接器(5)可以是绝缘的或非绝缘的、部分绝缘的或完全绝缘的。
图6展示了当垂直于玻璃平面拉动根据本发明的扁平连接器(5)时的侧视图。同样垂直于扁平连接器(5)平面的拉力产生拉伸应力，在拉离轴线与粘合区域(3)的对称轴线对准的情况下，由于根据本发明的特定切割形状，拉伸应力在粘合区域上对称分布。粘合材料(3)上产生的应力沿粘合材料(3)的整个表面均匀分布。对称的拉动应力分布使得粘合强度更好，以便及时固定连接。新的扁平连接器(5)消除了粘合材料(3)上的剥离应力，从而对拉离拉伸力的抵抗力高。
图7展示了根据本发明的用于电连接在玻璃上的具有切开部设计的扁平连接器(5)的侧视图。根据本发明的扁平连接器(5)借助于粘合材料(3)而连接至玻璃基板(1)。粘合材料(3)借助于导电胶或钎焊合金或两者的组合而连接至根据本发明的扁平连接器(5)和导电银质印刷物。焊料合金是含铅或无铅的，或者导电胶和导电金属条是任何金属(优选地，铜)。粘合材料(3)还可以在使用或不使用胶带的情况下连接在绝缘膜上。胶带可以是从标准胶带到具有温度或IR固化的结构性粘结胶带(SBT)的不同类型的胶带。导电银质印刷物(2)可以具有或不具有黑色底层。附接至表面的导电银质印刷物(2)能够(电气地和粘合地)连接至基板。
图8展示了根据本发明的具有切开部设计的扁平连接器(5)的俯视图，该图示出了连接器垂直于根据本发明的粘合区域(5)的对称轴线。根据本发明的扁平连接器(5)从专用区域切开以便使拉伸拉力以钎焊区域为中心，以避免粘合材料(3)的一侧出现剥离效应。切开部区域的形状不限于图中所示的U形，而可以是任何形状，只要该形状提供沿对称轴线的力。根据需要，根据本发明的扁平连接器(5)可以是绝缘的或非绝缘的、部分绝缘的或完全绝缘的。
图9和图10展示了沿A剖面的截面视图。根据本发明的扁平连接器(5)的导电金属条(7)使用焊料合金(8)进行钎焊，其中，焊料合金可以具有铅或完全无铅，或者甚至可以使用导电胶。导电金属条(7)可以涂覆有绝缘膜(6)。在通过钎焊进行电连接的情况下，可以在绝缘膜的顶部上产生开口(9)以允许在钎焊工艺期间进行更好的热传递。除粘合材料以外还可以使用标准胶带(3)，以便有助于在通过钎焊来粘合或导电胶固化之前进行定位。在使用具有温度或IR固化的结构性粘结胶带(SBT)的情况下，这种胶带还可以提高粘合强度。
图11和图12展示了沿B剖面的截面视图。根据本发明的扁平连接器(5)的导电金属条(7)使用焊料合金(8)进行钎焊，其中，焊料合金可以具有铅或完全无铅，或者甚至可以使用导电胶。导电金属条(7)可以涂覆有绝缘膜(6)。在通过钎焊进行电连接的情况下，可以在绝缘膜的顶部上产生开口(9)以允许在钎焊工艺期间进行更好的热传递。绝缘膜(6)将导电金属条(7)连接至粘合材料(3)，该粘合材料进一步连接至导电银质印刷物(2)。可以在不使用粘合材料(3)或仅在切开部B的中心部分上使用粘合材料(3)的情况下将切开部B的中心部分附接至导电银质印刷物(2)。此图呈现了图9和图10中所描述的元件如何布置在根据本发明的U形切开部周围。在使用绝缘膜(6)的情况下，该绝缘膜优选地以保护导电金属条(7)的边缘的方式布置在U形切开部周围。以此方式，这种绝缘材料的抗剪性能可以增大连接器在这个切开部周围的机械阻力。
图13展示了图4至图12解释和呈现的根据本发明的新的扁平连接器(5)的轴测视图。
图14呈现了在经受拉离拉伸力时允许应力对称分布在粘合区域上的另一连接器设计。这是通过在标准扁平连接器的位于连接区域的端部处以笔直形状切开，接着将连接器一直沿其纵向轴线折叠，最后沿相反方向弯折两个连接部分而获得的。如通过此示例解释的，扁平连接器和切开部可以是任何形状，其中，目的是在连接器经受拉伸拉离力时实现拉伸应力在连接区域上的均匀或对称分布，以便消除导致对这种作用的抵抗力低的剥离效应。
然而，应理解，虽然已经在前面的描述中阐述了本发明的许多特征和优点以及本发明的结构和功能的细节，但是本披露内容仅是展示性的。可以在细节上(尤其是在零件的形状、尺寸以及布置方面)在本发明的原理范围内在所提及的术语的广泛通用含义所指示的最大程度上做出改变。

Claims (15)

1.一种要被电连接至设置在玻璃基板上的导电结构的柔性扁平连接器，所述柔性扁平连接器包括：
导电金属条；
粘合材料，所述粘合材料将所述连接器机械和电气地连接至设置在所述玻璃基板玻璃上的导电结构，所述连接器与所述玻璃基板之间的所述机械和电气接触的表面被称为粘合区域；
绝缘膜，所述绝缘膜至少覆盖所述连接器的朝向所述玻璃基板的一侧；
其中，所述扁平连接器设置有至少一个专用切开部区域，所述至少一个专用切开部区域位于所限定的粘合区域中或其周围，并且
其中，所述专用切开部在所述扁平连接器上制成，以在经受拉离拉伸力时在粘合区域上产生对称的拉伸应力，对称轴线是相对于所述拉力轴线来限定的。
2.如权利要求1所述的扁平板式连接器，其中，所述粘合材料是含铅或无铅的焊料合金、或导电胶。
3.如权利要求1所述的扁平板式连接器，其中，所述导电金属条是：铜和锡的合金；或比如铜、银等或任何纯的或镀有比如锡和银等其他金属的任何导电金属。
4.如权利要求1所述的扁平板式连接器，其中，所述连接器进一步包括在至少在朝向所述支撑件的一侧上的另一粘合材料，所述另一粘合材料均匀地包围所述电连接区域，所述另一粘合材料能够是从标准胶带到具有温度和IR固化的结构性粘结胶带的不同类型的粘合材料，以便根据其类型而有助于对所述连接器进行定位和/或增强粘合强度和/或在所述电连接周围提供密封。
5.如权利要求4所述的扁平板式连接器，其中，所述专用切开部能够在所述附加的粘合胶带中或周围产生。
6.如权利要求1所述的扁平板式连接器，其中，所述绝缘膜覆盖所述连接器的两侧。
7.如权利要求6所述的扁平板式连接器，其中，所述绝缘膜还覆盖所述切开部的边缘，以使所述扁平连接器在所述切口周围的抗剪性能最大化。
8.如权利要求6所述的扁平板式连接器，其中，所述粘合材料是焊料合金，并且其中，所述焊料区域的另一侧上的绝缘膜被移除以便有助于在钎焊工艺期间进行热传导。
9.如权利要求1所述的扁平板式连接器，其中，所述专用的至少一个切开部具有U形形状。
10.如权利要求1所述的扁平板式连接器，其中，所述专用切开部沿长度笔直地制成，然后将所述连接器一直沿其纵向轴线折叠，最后沿相反方向弯折两个连接部分。
11.如权利要求1所述的扁平板式连接器，其中，在所述扁平连接器上设置有多个切开部，其中，所述扁平连接器是多路连接器。
12.如权利要求1所述的扁平板式连接器，其中，所述粘合材料包括从高熔化温度到低熔化温度的合金，这些合金包括的材料比如为锡、铜、铅、银、铟以及铋。
13.如权利要求1所述的扁平板式连接器，其中，所述粘合材料是焊料合金，并且其中，能够在合金液滴上预先施加干燥的钎焊助焊剂或在钎焊之前施加。
14.如权利要求3所述的扁平板式连接器，其中，所述钎焊工艺能够通过电阻钎焊、烙铁或在热压工艺期间实现。
15.一种嵌装玻璃，所述嵌装玻璃包括：
嵌装玻璃材料的至少一个窗板；
导电结构(银涂层)；
至少根据权利要求1至X中任一项所述的柔性连接器。
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