DE2246992B2

DE2246992B2 - Verfahren zur korrektur des elektrischen widerstandes einer elektrisch beheizbaren glasscheibe

Info

Publication number: DE2246992B2
Application number: DE19722246992
Authority: DE
Inventors: Helmut; Schäfer Wolfgang Dr.; 5100 Aachen Brook
Original assignee: Saint Gobain Industries SA
Current assignee: Saint Gobain Industries SA
Priority date: 1971-09-30
Filing date: 1972-09-25
Publication date: 1976-01-29
Also published as: GB1411265A; JPS4843190A; IT975130B; FR2154920A5; DE2246992A1; BE789555A; DE2246992C3; US3864545A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur des elektrischen Widerstands einer elektrisch beheizbaren Glasscheibe mit auf der Glasoberfläche sitzenden und vorzugsweise eingebrannten schmalen Heizleitern und seitlich angeordneten Sammelschienen.

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung derartiger elektrisch beheizbarer Glasscheiben bekannt. Bei dem am meisten gebräuchlichen Verfahren wird ei.'ii. elektrisch leitende einbrennfähige Metallpaste in dem gewünschten Muster auf die Glasoberflache aufgetragen, beispielsweise mit Hilfe des Siebdruckverfahrens, und anschließend bei erhöhten Temperaturen eingebrannt.

Allen üblichen Auftrage- bzw. Druckverfahren ist gemeinsam, daß es Schwierigkeiten bereitet, stets eine gleichbleibende Schichtdicke bzw. Streifenbrcite zu erzeugen. Bei den aufzutragenden schmalen Heizleitern, deren Breite in der Größenordnung von 0.5 mm liegt. kommt hinzu, daß im Laufe der Produktion sich auch die Breite der Streifen ändern kann. Für diese Querschnittsänderungen sind eine Reihe von Faktoren verantwortlich, wie z. B. die Viskosität der Druckpaste, die Umgebungstemperatur, die Auftragsgeschwindigkeit. der Zustand bzw. Abnutzungsgrad der Auftragewerkzeuge und anderes mehr. Selbst bei Beachtung umfangreicher Vorsichtsmaßnahmen isi es unter Betriebsbedingungen nicht möglich, alle diese Einflußgrößen ab solut konstant zu halten.

Aus den sich so ergebenden geringfügigen Abweichungen im Querschnitt resultieren entsprechende Abweichungen im elektrischen Widerstand der so hergestellten Heizscheiben.

Es ist jedoch in vielen Fällen erwünscht, die Hei/-scheiben mit einem möglichst genauen Endwiderstand, d. h. also mil möglichst geringen Toleranzen, herzustellen. Um das zu erreichen, ist es bereits bekannt, die eingebrannten Heizleiter nachträglich bis auf den gewünschten Leitwert auf galvanischem Wege zu verstärken (DT-AS 18 07 643).

Ferner ist es bereits bekannt, die Heizleiter in einer dickeren Schicht aufzutragen als es zur Erreichung des gewünschten Gesamtwiderstands der fertigen Heizscheibe erforderlich wäre und nach dem Einbrennen der Heizleiter diese oberflächlich so weit abgetragen werden, bis der gewünschte Gesamtwiderstand erreicht ist (DT-AS 20 55 849 und belgische Patentschrift 7 75 292).

Das Abtragen der Heizleiter erfolgt dabei durch mechanischen Abrieb oder chemischen Angriff oder clektrolytische Auslösung, erfordert also in jedem Falle ein eigenes, relativ aufwendiges Behandlungsverfahren, bei dem auf die Heizleiter selbst eingewirkt wird. Die Be handlung der Heizleiter muß dabei sehr sorgfältig vor genommen werden, da diese außerordentlich dünn sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Heiz-

scheiben mit einem möglichst genauen Endwiderstand herzustellen, ohne daß die Heizleiter selbst in irgendeiner Form nachbearbeitet werden müssen. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß im Bereich der Sammelschienen und/oder im Übergangsbereich /wischen den Sammelschienen und den Heizleitern Umwegleilungen zur Verlängerung jCS otrorriwegs vorgesehen werden, die durch Entfernen von Leiterstücken oder durch die Herstellung einer elektrich leitenden Verbindung zwischen verschiedenen Leite,-teilen in den Stromkreis eingeschaltet bzw. aus dem Stromkreis her ausgenommen werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man also sowohl auf die nachträgliche Beschichtung der Heizleiter mit einem Metall als auch auf ein nachirügli- ¹S ches Abtragen der Heizleiter verzichten. Infolgedessen brauchen diejenigen Heizscheiben, deren Widersta/idswert nach dem Einbrennen der Heizleiter innerhalb der gegebenen Toleranzen liegt, keiner weiteren Be-handlungsstufe unterzogen zu weiJen. Die Korrektur des elektrischen Widerstands solcher Scheiben, die nicht im Toleranzbereich liegen, ist verhältnismäßig einfach: man braucht nur an einer oder mehreren der dafür vorgesehenen Stellen mit einem geeigneten Werkzeug die elektrisch leitende Schicht zu unterbrechen, so daß dann der Strom gezwungen wird, nunmehr über ein längeres Leiterstück zu fließen, wodurch /wangläufig der Widerstand erhöht wird. Der Querschnitt des Heizleiters selbst bleibt unangetastet, so dall eine unkontrollierte Schwächung der Heizleiter nicht vorkommen kann. Außerdem läßt sich die erfindungsgemäße Korrektur wesentlich einfacher durchführen.

Wahrend es im Prinzip auch möglich ist, die Heizscheiben von vornherein so auszubilden, daß die Umwegleitungen als Widerstände normalerweise in den Stromkreis eingeschalter sind und bei einer notwendig werdenden Erniedrigung des elektrischen Widerstands die Vorwiderstände durch Überbrücken aus dem Stromkreis herausgenommen werden, ist der umgekehrte Weg demgegenüber meistens einfacher. Danach werden die Scheiben zunächst mit dem niedrigsten Gesamtwiderstand hergestellt, d.h. so, daß die Vorwiderstände von vornherein überbrückt und demgemäß nicht in den Stromkreis eingeschaltet sind. Falls nun eine Fr höhung des Gesamtwiderstands erforderlich ist, kann durch Unterbrechen der Überbrückung der Vorwider stand in den Stromkreis eingeschaltet werden

Nach einer ersten Ausführungsform wird wenigstens eine der Sammelschienen mit einer in Längsrichtung der Sammelschiene verlaufenden Aussparung verschen. wobei der die Aussparung auf allen Seiten umgebende leitende Werkstoff der Sammelschiene an geeigneter Stelle durchgetrennt wird. Falls beispielsweise die Stromzuleitung zu einer derart ausgebildeten Sammelschiene am Ende der Sammelschiene sitzt, kann zur Fr höhung des elektrischen Widerstands der /wischen der Aussparung und den Heizleitern liegende Teil der Sam nielschiene in Höhe zwischen dem Stromanschluß und dem ersten Heizleiter durchgetrennt werden

Bei der Anordnung des Stromanschlußeieinents in der Mitte der Sammelschiene empfiehlt es «-ich. /wc durch einen elektrisch leitenden Teil voneinander pe trennie. in der gleichen Richtung angeordnete Ausspa rungen vorzusehen. Falls eine Erhöhung des Wider stands erforderlich wird, wird die Sammelschiene /wi- ^s sehen diesen Aussparungen so durchgetrennt daß der direkte Stromfluß vom Anschlußelement zu den zwischen den Aussparungen und den Heizleitern liegenden Teilen der Sammelschiene unierbrochen wird.

Eine weitere Vcfeinerung der Abstimmung des Widerstands läßt sich dadurch erreichen, daß in den Sammelschienen eine Reihe von Aussparungen hintereinander vorgesehen werden, so daß sich zwischen diesen Aussparungen '.'ine Reihe von Leitungssiücken ergeben, die jü nach Bedarf in unterschiedlicher Anzahl aufgetrennt werden können.

Falls stärkere Korrekturen des elektrischen Widerstands ermöglicht werden sollen, können gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mehrere Aussparungen parallel zueinander in den Sammelschienen vorgesehen werden. Durch Weiterführung dieser Aussparungen jeweils an dem entgegengesetzten Ende kann ein mäanderförmig verlaufender Leiter geschaffen werden, wodurch die Gesamtlänge des Vorwiderstands bis auf ein Mehrfaches der Länge der Sammelschienen erhöht werden kann.

Gemäß einer weiteren Abwandlung des Erfindungsgedankens können kurz vor der Einmündung der Heizleiter in die Sammelschienen zusätzliche Umwegleiiungeii /wischen den Hei/.leitern und den Sammelschiene!! \orgesehen werden. Zweckmäßigerweise verlaufen diese IJmwegleiuingen parallel zu den Sammelschienen in geringem Anstand von diesen. Fails eine Erhöhung des Widerstands vorgenommen werden soll, werden die Heizleiter unmittelbar vor den Sammelschienen durchgetrennt, so daß der Heizstrom durch die Um-Begleitungen fließt. Die Umwegleiuingen können au^ einer oder mehreren Schleifen bestehen, wobei es bei der Anordnung mehrerer Schleifen möglich ist. auch Teile der Schleifen in den Heizstromkreis ein/ube/iehen. Dieses Verfahren der Anordnung um Umwegleitungen zwischen den Heizleitern und den Sammelschienen ermöglicht auch die Widerstandskorre'.-.uir einzelner Heizleiter.

Neben den beschriebenen Ausfi'ihrungsformen der Erfindung sind auch andere denkbar, die von dem gleichen Prinzip Gebrauch machen. Die Zeichnungen /eigen bevorzugte Ausführungsbeispiele, die im folgenden näher erläutert werden:

F i g. 1 zeigt eine elektrisch beheizbare Glasscheibe 1. auf deren Oberfläche die Heizleiter 2 angeordnet sind. Die Heizleiter 2 bestehen aus einer Leichtmetall-Zusammensetzung. Sie werden mit Hilfe des Siebdruckverfahrens auf die Oberfläche aufgetragen und bei einer Temperatur von etwa 600 C eingebrannt. Die Heizleiter 2 gehen seitlich in die Sammclschienen über. Die Sammelschienen 3 bestehen \01vugsweise aus demselben Material wie die Heizleiter 2 und werden im gleichen Druckvorgang wie diese auf die Glasscheibe aufgetragen. Auf den Sammelschiene!! 3 sind Siromanschlußelemcnie 4 aufgelötet, auf deren Anschlußfahnen 5 Flachstecker befestigt werden. Die Sammelschienen 3 weisen eine in ihrer Längsrichtung sich erstreckende Aussparung 6 auf. Die Längsausdch nung dieser Aussparung 6 erstreckt sich etwa über die Strecke, auf der die Heizleiter 2 in die Sammelschiencn münden. Die Aussparungen 6 werden dadurch hergestellt, daß diese Felder beim Druckvorgang abgedeckt werden, so daß hier keine Leitmetallpaste aufgetragen wird Die Aussparungen 6 teilen die Sammelschiencn mit Ausnahme der Fndbereiche in zwei Bahnen 3;) und 3/) auf. Die Breite \ der inneren Bahn in ist etwa so gewählt, daß sie allein für die Stromversorgung dev Heizleiter ausreicht, ohne daß sie selbst einen wesentlichen Eigenwiderstand aufweist. Die äußere Bahn 36 ist etwas schmaler ausgeh Idei und stellt für den Hei/·

strom einen Widerstand dar, der in der Größenordnung von etwa 5% des Gesamtwiderstands der Heizscheibe liegt. Der Heizstrom fließt infolgedessen hauptsächlich durch die inneren Bahnen 3a der Sammelschienen, d. h. auf dem durch die Pfeile ^beschriebenen Weg.

Stellt sich heraus, daß der Gesamtwiderstand der Heizscheibe zu niedrig liegt, dann wird/werden eine oder beide Bahnen 3a in der Höhe des unteren Endes der Aussparung 6 durchgetrennt. Durch die so hergestellten Unterbrechungen 7 wird der Stromfluß in Riehtung der Pfeile P unterbrochen. Der Strom fließt nunmehr durch die äußeren Bahnen 36 in Richtung der Pfeile P. Falls eine geringe Widerstandserhöhung ausreicht, genügt es, wenn die Unterbrechung 7 auf nur einer Sammelschiene angebracht wird. Durch Anbringung der Unterbrechung 7 auf beiden Sammelschienen kann die Widerstandserhöhung verdoppelt werden.

Während bei dem beschriebenen Verfahren nur eine Erhöhung des Widerstands möglich ist, kann man das Verfahren auch so abwandeln, daß die Korrektur des elektrischen Widerstands auch in Richtung auf eine Verringerung des elektrischen Widerstands möglich ist. Zu diesem Zweck werden die Unterbrechungen 7 von vornherein bei der Herstellung der Hei/scheiben vorgesehen und zum Zweck einer Verringerung des elektrischen Widerstands nachträglich überbrückt. Die Überbrückung kann beispielsweise durch Auftragen von Lötzinn erfolgen.

Schließlich ist es auch möglich, auf nur einer Sammelschiene eine Unterbrechung 7 von vornherein vorzusehen. Der Gesamtwiderstand einer so ausgebildeten Heizscheibe kann sowohl durch Anbringung einer Unterbrechung auf der zweiten Sammelschiene erhöht, als auch durch Überbrücken der vorhandenen Unterbrechung auf der ersten Sammelschiene erniedrigt werden. Dadurch wird eine Korrektur des Gesamtwiderstands in beiden Richtungen ermöglicht.

Die F i g. 2 bis 4 stellen zweckmäßige Abwandlungen und Weiterbildungen des Erfindungsprinzips dar. Bei der in F i g, 2 dargestellten Ausführungsform ist das Stromanschlußelement 14 in der Mitte der Sammelschienen 13 angeordnet. Zu beiden Seiten des Stromanschlußelements 14 befindet sich je eine Aussparung 16. Der Heizstrom· fließt hauptsächlich durch die inneren Bahnen 13a in Richtung der Pfeile Q. Durch Anbringung der gestrichelt dargestellten Unterbrechungen 17 wird diese Strombahn unterbrochen und der Strom gezwungen, durch die als Vorwiderstand wirkenden äußeren Bahnen 136 in Richtung der Pfeile Q zu fließen. |e nach Dimensionierung der Bahnen 136 wird dadurch der elektrische Widerstand um ein vorgegebenes Maß erhöht.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform sind in Längsrichtung der Sammelschienen 23 mehrere Aussparungen 26 hintereinander angeordnet. Durch Anbringung der Unterbrechungen 27 und einer oder mehrerer der Unterbrechungen 28 können nunmehr die äußeren Leiterbahnen 236 auch teilweise in den Stromkreis einbezogen werden. Auf diese Weise läßt sich eine feinere Abstufung der Widerstandskorrektur erreichen.

F i g. 4 stellt eine Ausführungsform dar. die es gestattet, einen besonders hohen Vorwiderstand in den Stromkreis einzuschalten. Zu diesem Zweck sind zwei Aussparungen 36 und 36' parallel zueinander in der Sammelschiene 33 vorgesehen, wodurch die Sammelschiene 33 in drei Leiterbahnen 33a. 336 und 33c unterteilt wird. Während normalerweise der direkte Stromweg von dem Stromanschlußelcmcnt 34 durch die Leiterbahn 33a zu den Heizleitern 2 gegeben ist, wird durch Anbringung der Unterbrechung 37 die Leiterbahn 33c als Vorwiderstand zwischengeschaltet. Will

ίο man den Gesamtwiderstand noch weiter erhöhen, dann wird die Unterbrechung 38 angebracht, wodurch zusätzlich die Leiterbahn 336 in den Stromkreis eingeschaltet wird, so daß jetzt der Heizstrom den durch die gestrichelte Linie B dargestellten Weg nimmt.

Die F i g. 5 bis 7 zeigen Ausführungsformen, bei denen die Vorschallwiderstände nicht innerhalb der Sammelschienen 43 selbst, sondern zwischen den Sammelschienen und den Heizleitern 42 liegen. Die Heizleiter 42 münden unmittelbar in die Sammelschienen 43. Kurz vor den Sammelschienen zweigen von den Heizleitern 42 Leitstreifen 44 ab. die in geringem Abstand parallel zu den Sammelschienen 43 verlaufen und vor dem nächstfolgenden Heizleiter 42 in die Sammelschiene 43 münden. Entsprechend den Stromverzweigungsgesetzen fließt nur ein geringer Teil des Heizstroms durch die Leitstreifen 44. Die Leitstreifen 44 können jedoch vollständig in den Stromkreis der Heizleiter eingeschaltet werden, wenn die Heizleiter 42 an den mit 45 bezeichneten, gestrichelt dargestellten Stellen unterbrochen werden. Auf diese Weise kann nicht nur eine Korrektur des Gesamtwiderstands der Heizscheibe, sondern auch eine Widerstandskorrektur einzelner Heizleiter erfolgen.

Durch Anordnung mehrerer solcher Umwegleitungen kann die Größe der Vorschaltwiderstände erhöht werden. Beispiele hierfür zeigen die F i g. 6 und 7. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 sind zwei Leitstreifen 54a und 546 parallel zueinander angeordnet. Durch Anbringung der Unterbrechung 55a wird der Leitstreifen 54a vorgeschaltet, während durch die zusätzliche Anbringung der Unterbrechung 556 die Leitstreifen 546 und 54a in Serie in den Stromkreis des Heizleiters 52 eingeschaltet werden.

F i g. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit drei parallel zueinander angeordneten Leitstreifen 64. 64a und 646. die einzeln oder zusammen in den Stromkreis der Heizleiter 62 eingeschaltet werden können. Durch Anbringung der Unterbrechung 65a z. B. wird der Leitstreifen 64 vorgeschaltet, bei Anbringung der Unterbrechung 656 allein die beiden Leitstreifen 64a und 646 und bei Anbringung der beiden Unterbrechungen 65a und 656 schließlich werden alle drei Leitstreifen 64.64a und 646 in Serie in den Stromkreis des Heizleiters 62 eingeschaltet.

Selbstverständlich können auch bei den in den F i g. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsformen die Unterbrechungen von vornherein vorgesehen und damit die Umwcgleitungen von vornherein in den Stromkreis eingeschaltet sein, so daß durch Überbrücken dieser

f>o Unterbrechungen der Widerstand verringert werden kann. Auch ist es möglich, die Ausführungsformen nach F i g. 5 bis 7 mit denen nach F i g. 1 bis 4 zu kombinieren.

Hierzu 2 Biatt Zeichnungen

Claims

cnTren Patentansprüche:

1. Verfahren zur Korrektur des elektrischen Wiiieistands einer elektrisch beheizbaren Glasscheibe mit auf der Glasoberfläche sitzenden, vorzugsweise eingebrannten schmalen Heizleitern und seitlich angeordneten Sammelschienen, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Sammelschienen (3) und/oder im Übergangsbereich zvvisehen den Sammelschienen (3) und den Heizleitern

(2) Umwegleitungen zur Verlängerung des Stromwegs vorgesehen werden, die durch Entfernen von Leiterstücken oder durch die Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwiscnen verschiedenen Leiterteilen in den Stromkreis eingeschaltet bzw. aus dem Stromkreis herausgenommen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Sammelschienen

(3) mit wenigstens einer in Längsrichtung der Sam- m> melschiene (3) laufenden Aussparung (6) versehen wird, wobei der die Aussparung (6) auf allen Seiten umgebende leitende Werkstoff der Sammelschiene an geeigneter Stelle durchgetrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- *5 zeichnet, daß die Stromzuführung (4) zu den Sammelschienen (3) an dem einen Ende der Sammelschienen (3) erfolgt und daß zur Erhöhung des elektrischen Widerstands der zwischen der Aussparung

(6) und den Heizleitern liegende Teil der Sammelschiene (3) in Höhe zwischen dem Stromanschluß und dem ersten Heizleiter (2) durchgetrennt wird (7).

4. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung (14) zu den Sammelschienen (13) in der Mitte der Sammelschienen (13) erfolgt und daß zwei durch einen elektrisch leitenden Teil voneinander getrennte, in der gleichen Richtung hintereinander angeordnete Aussparungen (16) vorgesehen werden, wobei zur Erhöhung des elektrischen Widerstands die Sammelschiene (13) zwischen diesen Aussparungen (16) durchgetrennt wird (17), so daß der direkte Stromfluß vom Stromanschlußelement (14) zu den zwischen den Aussparungen (16) und den Heizleitern (2) liegenden Teilen (13a) der Sammelschiene (13) unterbrochen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Samnielschienen (23) eine Vielzahl von Aussparungen (26) in einer Richtung hintereinander vorgesehen werden, so daß sich zwischen diesen Aussparungen (26) eine Reihe von Leitungsstücken ergeben, die je nach Bedarf in unterschiedlicher Anzahl aufgetrennt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Aussparungen bzw. Reihen von Aussparungen (36, 36') unter Bildung von leitenden Zwischenbahnen (33a, 330, 33c) parallel zueinander angeordnet werden, wobei durch nachträgliche Weiterführung der Aussparungen (37, 38) ^⁰ abwechselnd an den jeweils entgegengesetzten Enden eine mehrfache Verlängerung des Stromwegs in den Sammelschienen (33) erzielt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor der Einmündung der Heizlei- ^6s ter (42) in die Sammelschienen (43) zwischen den Heizleitern (42) und den Sammelschienen (43) zusätzliche Leitstreifen (44) vorgesehen werden, die durch DurcnTfennen des Heizleiters (45) unmittelbar an der Sammelschiene (43) in den Stromkreis des Heizleiters eingeschaltet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lciisii ciieii (54a, 54Z), o4, &4j, 646) parallel zur Sammelschiene vorgesehen werden, die durch Durchtrennen der Leiter (55j, 550, 65a, 65£) einzeln oder in Serie in den Stromkreis des Heizleiters eingeschaltet werden.