DE202017002491U1 - Bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß - Google Patents

Bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß Download PDF

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Abstract

Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung auf Glas gelötet werden kann, dadurch gekennzeichnet, ist dass es die mechanischen Spannungen die an der Grenzfläche zwischen Anschlußelement und Glas entstehen durch segmentierte Löt-Kontaktflächen minimiert, bei gleichzeitig erhöhter elektrischer Leitfähigkeit als dies bei einer nicht-segmentierten Löt-Fläche möglich ist.

Description

  • Die Erfindung beinhaltet einen bleifreien-elektrischen-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf geeignete Kontaktflächen von Scheiben, Gläsern oder einem Scheiben-Verbund gelötet oder gebondet werden kann. Dabei können die Scheiben durchaus auch aus einem geeigneten Kunststoff-Material hergestellt sein.
  • Das besondere an diesem bleifreien-elektrischen-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß-Element ist, dass es im Gegensatz zu derzeit in Gebrauch befindlichen Anschlüssen, Vorteile bietet hinsichtlich der Reduktion mechanischer Spannungen, die an der Grenzfläche von Anschlußelement zum Glas auf Grund unterschiedlicher Thermischer-Ausdehnungs-Koeffizienten der verwendeten Materialien entstehen, bei gleichzeitig hoher elektrischer Leitfähigkeit.
  • Gängige bleifreie-elektrische-Glas-Löt-Anschluß-Elemente bestehen entweder aus Kupfer- oder Messing-Werkstoffen und haben eine dem Material entsprechende hohe bis sehr hohe elektrische Leitfähigkeit aber auch gegenüber Glas einen relativ großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der dann ursächlich für erhöhte mechanische Spannungen an der Grenzfläche zwischen Anschlußelement und Glas ist. Gängige Anschlüsse weisen ein oder zwei Löt-Flächen auf.
  • Dabei orientieren sich die Größen dieser Lötflächen an dem Stromleitungsquerschnittsbedarf und and den vorgeschriebenen Abzugskräften der Löt-Anschlußelemente von der Scheibe.
  • Abhilfe schaffen hier besondere Indium oder Wismut basierende Lote, die durch Ihre besonderen Materialcharakteristika die Spannungen zwischen Anschlußelement und Glas kompensieren bzw. inverses Ausdehnungs-Verhalten im Fall von Wismut beim Abkühlen zeigen, dabei aber Kompromisse im Temperatur- Einsatzbereich erfordern da diese in einem niedrigeren Temperatur-Bereich (ca. 110°C bis 150°C) als die gängigen bleihaltigen Legierungen (ca. 180°C bis 250°C) schmelzen.
  • Andere bleifreie Lotlegierungen insbesondere Legierungen mit einem hohen Zinn-Anteil wie z. B. SAC 305 haben bezüglich der Temperatur-Wechsel-Belastungstests durch die diesen Legierungen inhärenten höheren thermischen Ausdehnungs-Koeffizienten und auch einer geringeren Duktilität gegenüber z. B. Indium-basierten- oder Blei-haltigen-Loten den Nachteil der Neigung zur Rißbildung. Ein weiterer Nachteil ist die reduzierte Skalierbarkeit der Löt-Pads wg. der durch die mechanischen Spannungen limitierten Abmessungen – dies stellt eine starke Einschränkung bezüglich der Strombelastbarkeit dar.
  • Andere gängige bleifreie-elektrische-Glas-Löt-Anschluß-Elemente bestehen wiederum aus einer Kombination von Stahl- und Kupfer-Werkstoffen oder Stahl- und Messing-Werkstoffen (bei denen der Stahl-Teil vorzugsweise als Brücke das Glas kontaktiert wg. des gegenüber Kupfer oder Messing geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten) oder sind ganz aus Stahl gefertigt. Der Strom wird dabei über einen Flach-Steckkontakt üblicherweise eine Zunge entweder über ein flexibles Geflecht oder einen Draht der Brücke zugeleitet. Dabei finden insbesondere Ausdehnungsarme Stähle Verwendung und werden mit einer Vielzahl von Lotlegierungen kombiniert, haben aber den großen Nachteil einer den Stählen inhärenten, um ein vielfaches (Faktor 6 bis 40 und mehr), gegenüber Kupfer oder Messing, erhöhten spezifischen elektrischen Widerstand-Wertes. Dies ist vor allem dann nachteilig wenn die Glasanschlüsse hohe elektrische Leistungen, wie zum Beispiel bei Heizfeldern üblich, auf die Scheibe oder den Scheiben-Verbund leiten sollen. Dabei helfen auch Beschichtungen der Stähle mit elektrisch stark leitfähigen Materialien wie z. B. Silber nicht signifikant, da die Beschichtungen zwar die elektrische Leitfähigkeit etwas erhöhen können, aber durch die geforderte Wirtschaftlichkeit nicht ausreichend große Querschnitte aufweisen und auch durch Applikation dickerer Schichten von Silber, die Vorteile des Stahls hinsichtlich des Thermischen Ausdehnungskoeffizienten konterkarieren würden.
  • Typischerweise können die bleifreien-elektrischen-Glas-Multi-Kontakt-Anschluß-Elemente mit den verschiedensten Lot-Werkstoffen kombiniert werden.
  • Die bleifreien-elektrischen-Glas-Multikontakt-Löt-Anschlüsse können in verschiedenen Ausführungen dargestellt werden. Insbesondere können die segmentierten Lötflächen in eckiger oder runder Ausführung dargestellt werden.
  • Typischerweise besteht der bleifreie-elektrische-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß aus einer Brücke und einem elektrisch funktionalem Element, im einfachsten Fall, einem Leiter mit einem Steckkontakt der an dieser Brücke befestigt ist. Dabei sind die Füße der Brücke entgegen der üblichen Bauart statt in einem Segment in mehrere Segmente gegliedert. Dadurch wird die Löt-Fläche in mehrere Teil-Flächen unterteilt und deshalb werden die mechanischen Spannungen an der Lötfläche reduziert aber es kann dennoch ein höherer Strom durchgeleitet werden da die segmentierten Löt-Flächen in Summe einen größeren Leitungsquerschnitt zulassen als eine einzelne nicht-segmentierte Lötfläche.
  • Bezugszeichenliste
  • Legende zu Fig. 1.)Konventioneller bleifreier-elektrischer-Glas-Löt-Anschluß mit einzelner Lötfläche
    • 1
    Brücke
    2
    Leiter mit optionaler Isolierung
    3
    Steck-Kontakt
    4
    Lötfläche
    Legende zu Fig. 2.)Bleifreier-elektrischer-Multi-Kontakt-Glas-Löt-Anschluß mit eckigen segmentierten Lötflächen
    1
    Brücke
    2
    Leiter mit optionaler Isolierung
    3
    Steck-Kontakt
    4
    Segmentierte Lötflächen
    Legende zu Fig. 3.)Bleifreier-elektrischer-Multi-Kontakt-Glas-Löt-Anschluß mit runden segmentierten Lötflächen
    1
    Brücke
    2
    Leiter mit optionaler Isolierung
    3
    Steck-Kontakt
    4
    Segmentierte Lötflächen
    Legende zu Fig. 4.)Bleifreier-elektrischer-Multi-Kontakt-Glas-Löt-Anschluß mit elektrisch funktionalem Element und runden segmentierten Lötflächen
    1
    Löt-Kontakt, vorzugsweise als Brücke ausgeführt
    2
    Elektrisch funktionales Element (z. B. Spule, Filter, Elektronik-Modul)
    3
    Steck-Kontakt
    4
    Segmentierte Lötflächen

Claims (13)

  1. Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung auf Glas gelötet werden kann, dadurch gekennzeichnet, ist dass es die mechanischen Spannungen die an der Grenzfläche zwischen Anschlußelement und Glas entstehen durch segmentierte Löt-Kontaktflächen minimiert, bei gleichzeitig erhöhter elektrischer Leitfähigkeit als dies bei einer nicht-segmentierten Löt-Fläche möglich ist.
  2. Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung nach Anspruch 1 auf Glas gelötet werden kann, dadurch gekennzeichnet, ist dass es die mechanischen Spannungen die an der Grenzfläche zwischen Anschlußelement und Glas entstehen durch eckige segmentierte Löt-Kontaktflächen minimiert, bei gleichzeitig erhöhter elektrischer Leitfähigkeit als dies bei einer nicht-segmentierten Löt-Fläche möglich ist.
  3. Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf Glas gelötet werden kann, dadurch gekennzeichnet, ist dass es die mechanischen Spannungen die an der Grenzfläche zwischen Anschlußelement und Glas entstehen durch runde segmentierte Löt-Kontaktflächen minimiert, bei gleichzeitig erhöhter elektrischer Leitfähigkeit als dies bei einer nicht-segmentierten Löt-Fläche möglich ist.
  4. Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung auf Glas gelötet werden kann nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, ist dass es die mechanischen Spannungen die an der Grenzfläche zwischen Anschlußelement und Glas entstehen durch segmentierte Löt-Kontaktflächen minimiert, bei gleichzeitig erhöhter elektrischer Leitfähigkeit als dies bei einer nicht-segmentierten Löt-Fläche möglich ist und ein elektrisch funktionales Element aufweist.
  5. Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung auf Scheiben oder einen Scheibenverbund gelötet werden kann nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, ist dass es die mechanischen Spannungen die an der Grenzfläche zwischen Anschlußelement und Glas entstehen durch segmentierte Löt-Kontaktflächen minimiert, bei gleichzeitig erhöhter elektrischer Leitfähigkeit als dies bei einer nicht-segmentierten Löt-Fläche möglich ist.
  6. Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung auf Glas gelötet werden kann nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit Indium-haltigen Lot-Legierungen und einer Oberflächenveredelung, vorzugsweise aus Nickel bestehend, kombiniert werden kann.
  7. Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung auf Glas gelötet werden kann nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit Wismut-haltigen Lot-Legierungen kombiniert werden kann.
  8. Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung auf Glas gelötet werden kann nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit Zinn-haltigen Lot-Legierungen kombiniert werden kann.
  9. Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung auf Glas gelötet werden kann nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit binären Lot-Legierungen kombiniert werden kann.
  10. Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung auf Glas gelötet werden kann nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit ternären Lot-Legierungen kombiniert werden kann.
  11. Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung auf Glas gelötet werden kann nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit quaternären Lot-Legierungen kombiniert werden kann
  12. Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung auf Glas gelötet werden kann nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das es im Bereich des die Scheiben kontaktierenden Materials aus einem ausdehnungsarmen Werkstoff besteht.
  13. Ein bleifreier-elektrischer-Glas-Multikontakt-Löt-Anschluß, welcher auf Grund seiner besonderen Gestaltung auf Glas gelötet werden kann nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit elektrisch leitfähigen organischen Materialien kombiniert werden kann.
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