DE4206365C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Lötverbindung zwischen einer auf einer Glasscheibe aufgedruckten und eingebrannten Leitmetallschicht und dem ebenen Blechabschnitt eines Stromanschlußelements, insbesondere bei einer elektrisch beheizbaren Autoglasscheibe mit aufgedruckten und eingebrannten Heizleitern.

Glasscheiben, insbesondere Autoglasscheiben, können für verschiedene Zwecke mit aufgedruckten und eingebrannten Leitmetallschichten versehen sein. Beispielsweise können Leitsilberschichten in Form schmaler Leiterstreifen auf der Glasoberfläche angeordnet sein, die als Heizleiter oder als Antennenleiter dienen. Ferner können solche Leitsilberschichten in Form von Sammelschienen als Zulei­ tungen zu den Heizleitern dienen oder die Funktion von Zuleitungen zu anderen elektrischen Verbrauchern haben.

In allen diesen Fallen ist eine elektrische Verbindung zwischen der Leitmetallschicht und einem elektrischen Stromzuleitungskabel erforderlich. Die Verbindung wird in der Regel durch Verlöten eines metallischen Stroman­ schlußelements mit der Leitmetallschicht hergestellt, wobei das Stromanschluße­ lement einen für den Lötkontakt bestimmten ebenen Blechabschnitt aufweist.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem auf eine Autoglasscheibe gleichzeitig Heizleiter und Sammelschienen aufgedruckt und eingebrannt werden und jeweils ein Stromanschlußelement mit jeder Sammelschiene verbunden wird, ist auch aus der GB 22 23 385 A bekannt. Aus dieser Druckschrift ist es auch bekannt, auf den Sammelschienen insbesondere mittels Flammspritzen eine dünne Metallschicht abzuscheiden, auf der das Stromanschlußelement angelötet wird. Diese Metallschicht soll in erster Linie zur Verringerung des elektrischen Widerstandes der Sammelschienen dienen und vermeidet den direkten Lötkontakt mit den eingebrannten Sammelleitern.

Zum Stand der Technik gehören auch elektrisch heizbare Verbundglasscheiben, bei denen die mit den Sammelschienen verbundenen Stromanschlußelemente aus Kabelanschlußhülsen bestehen (US 40 29 942).

Die Anforderungen, die an die Lötverbindung zwischen dem metallischen Stromanschlußelement und der eingebrannten Leitmetallschicht gestellt werden, können je nach dem Verwendungszweck der Glasscheibe unterschiedlich sein. Bei manchen Ausführungen werden z. B. verhältnismäßig hohe Anforderungen an die mechanische Abreißfestigkeit gestellt. Beispielsweise kann es erforderlich sein, eine Lötverbindung zwischen einem Stromanschlußelement und einer eingebrannten Leitsilberschicht herzustellen, die bei einem Kraftangriff senkrecht zur Glasoberfläche eine Abreißfestigkeit von wenigstens 20 kp aufweist. Abreißfe­ stigkeiten in dieser Höhe werden bei den üblichen Lötverbindungen nicht mit der nötigen Sicherheit und Wiederholbarkeit erreicht, wie sie für eine wirtschaffliche Fertigung solcher Glasscheiben notwendig ist. Bei einer ungenügenden Abreißfestigkeit werden im Belastungsfall Teile der eingebrannten Leitsilberschicht und Teile des Glases aus der Glasscheibe herausgerissen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Lötverbindung zwischen einem metallischen Stromanschlußelement und einer auf der Oberfläche einer Glasscheibe eingebrannten Leitmetallschicht zu schaffen, die besonders hohen Anforderungen bezüglich der Abreißfestigkeit des Anschlußelements genügt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zunächst ein Abschnitt einer dünnen Metallfolie mit der eingebrannten Leitmetallschicht und darauf der ebene Blechabschnitt des Stromanschlußelements mit der Oberseite des Metallfolienabschnitts verlötet werden.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Abreißfestigkeit des Stromanschlußelements an der Lötstelle unter anderem von dem Spannungszustand in der Glasoberfläche abhängt. Der Spannungszustand in der Glasscheibe hängt seinerseits von der Höhe der beim Löten angewendeten Temperatur und insbesondere von der Temperaturverteilung an der Lötstelle beim Lötvorgang ab. Wenn es beim Lötvorgang zu einer lokal stark unterschiedlichen Erhitzung der Glasoberfläche kommt, werden offenbar mechani­ sche Spannungen in dem Glas induziert, die als solche er­ halten bleiben und die die Lötverbindung schwächen.

Durch die erfindungsgemäße zweistufige Verlötung wird of­ fenbar eine homogenere Erhitzung der Glasoberfläche beim Lötvorgang erreicht und dadurch die Entstehung schädli­ cher Spannungen verhindert oder zumindest stark verrin­ gert. Durch das zuerst erfolgende Auflöten der dünnen Me­ tallfolie in der ersten Stufe des Lötvorgangs gelingt es, durch dosierte Anwendung von Wärme die Temperatur in der Grenzschicht Leitsilber-Glas verhältnismäßig niedrig zu halten und so einerseits Zerstörungen der Leitsil­ berschicht durch zu hohe Temperaturen und andererseits das Entstehen schädlicher Spannungen im Glas zu vermei­ den. Beim Auflöten des Stromanschlußelements in der zwei­ ten Stufe des Lötvorgangs muß zwar mehr Wärme angewendet werden, um das Stromanschlußelement und insbesondere des­ sen ebenen Blechabschnitt mit Hilfe des Lötkolbens auf die erforderliche Temperatur zu erwärmen, doch besteht zu diesem Zeitpunkt durch die bereits mit der Leitsilber­ schicht verlötete dünne Metallfolie eine mit dem Glas flächig verbundene gut wärmeleitende Schicht, die infolge ihrer guten Wärmeleitfähigkeit und ihres bereits vorhan­ denen innigen Kontakts mit der Glasoberfläche diese in sehr gleichmäßiger Weise erwärmt und so die Entstehung von Temperaturgradienten im Glas weitgehend verhindert.

Zweckmäßigerweise wird bei der Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens so vorgegangen, daß die Leitsil­ berschicht an der Lötstelle zunächst mit einer etwa 20 Mikrometer dicken Weichlotschicht mit Hilfe eines eine möglichst niedrige Temperatur aufweisenden Lötkolbens vorbeschichtet wird. Sodann wird über diese Weichlot­ schicht ein Abschnitt einer etwa 50 Mikrometer dicken verzinnten Kupferfolie mit der eingebrannten Leitsilber­ schicht verlötet. Durch die geringe Masse der Kupferfolie ist eine schnelle Erwärmung der Folie gewährleistet. Au­ ßerdem sorgt die gute Wärmeleitfähigkeit der Kupferfolie für eine schnelle und gleichmäßige Verteilung der über den Lötkolben eingeleiteten Wärmeenergie. Dadurch wird dieser Lötvorgang zeitlich verkürzt und die Tempera­ turbelastung für die empfindliche Grenzschicht Glas-Leit­ silberschicht auf ein Minimum reduziert. Um dann an­ schließend das Stromanschlußelement, das eine wesentlich höhere Masse als die Kupferfolie aufweist, auf eine löt­ fähige Temperatur zu bringen, muß es vergleichsweise lange mit dem Lötkolben in Kontakt stehen. Durch den dann bereits vorhandenen metallischen Schichtunterbau wird aber eine gleichmäßige und deshalb unkritische Tempera­ turverteilung in der Glasoberfläche bzw. in der Grenz­ schicht Glas-Leitmetallschicht erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung (Fig. 1 und 2) näher erläutert, in der eine elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe aus­ schnittsweise im Bereich der Stromanschlußelemente darge­ stellt ist.

Die Verbundglasscheibe umfaßt eine Glasscheibe 1 und eine Glasscheibe 2, die über eine thermoplastische Zwischen­ schicht 3, üblicherweise aus Pulyvinylbutyral bestehend, zur Verbundglasscheibe verbunden sind. Auf der der ther­ moplastischen Zwischenschicht 3 zugekehrten Oberfläche der Glasscheibe 1 ist eine aus Heizleitern 4, einer sich über die gesamte Breite der Glasscheibe erstreckenden Sammelschiene 5 und zwei sich jeweils über die halbe Breite der Glasscheibe erstreckenden Sammelschienen 6 und 7 bestehende Leitsilberschicht aufgedruckt. Durch diese Anordnung sind zwei Heizfelder hintereinandergeschaltet. Die benachbarten Enden der Sammelschienen 6 und 7 dienen als Stromanschlußflächen 8 und 9. Die aus einer druckfä­ higen Einbrennfarbe bestehende Leitsilberschicht wird mittels Siebdrucktechnik aufgedruckt und eingebrannt.

Die Stromanschlußelemente 12 bestehen aus an einem Ende zu Kabelanschlußhülsen 13 aufgerollten Blechabschnitten 14. Die der mit der Leitsilberschicht versehene Glas­ scheibe 1 gegenüberliegende Glasscheibe 2 weist eine Randausnehmung 10 auf, in deren Bereich die Kabelan­ schlußhülsen 13 liegen. Zwischen den eingebrannten Strom­ anschlußflächen 8, 9 der Leitsilberschicht und den ebenen Abschnitten 16 der Stromanschlußelemente 12 sind jeweils etwa 50 Mikrometer dicke Metallfolien 17 aus beidseitig verzinnter Kupferfolie zwischengeschaltet, die einerseits über Lötschichten 18 mit den Stromanschlußflächen 8, 9 und andererseits über Lötschichten 19 mit den ebenen Blechab­ schnitten 16 der Stromanschlußelemente 12 verbunden sind. Die ebenen Blechabschnitte 16 stützen sich über die ther­ moplastische Zwischenschicht 3 gegen die innere Oberflä­ che der Glasscheibe 2 ab.

Die Tiefe T der Randausnehmung 10 wird so gewählt, daß die Kabelanschlußhülsen 13 nicht über die Umfangsfläche der Verbundglasscheibe hinausragen und vollständig in der von der Randausnehmung 10 gebildeten Hohlkehle liegen. Somit wird die Möglichkeit einer Verletzung der Stroman­ schlußelemente 12 bei Manipulieren der Verbundglasscheibe vermieden. Die Stromanschlußelemente 12 bestehen bei­ spielsweise aus 0,2 mm dickem und 5 mm breitem verzinnten Messingblech.

Bei der Herstellung einer beheizbaren Verbundglasscheibe der beschriebenen Art wird wie folgt vorgegangen:

Mittels Siebdruck wird auf die äußere Glasscheibe 1 eine Leitsilberschicht aus Heizleitern 4 und Sammelschienen 5, 6 und 7 mit den Stromanschlußflächen 8 und 9 aufge­ bracht. Die dazu verwendete Leitsilberpaste wird nach ih­ rer Trocknung bei Temperaturen von etwa 600 Grad Celsius eingebrannt. Die Dicke der eingebrannten Leitsilber­ schicht beträgt etwa 20 Mikrometer.

Anschließend erfolgt nach dem Auftragen eines Weichlotes das Anlöten der dünnen Metallfolien 17 auf den Stroman­ schlußflächen 8, 9 über die Lötschichten 18, die eine Dicke von ebenfalls etwa 20 Mikrometern aufweisen. Auf die Metallfolien 17 werden nun die ebenen Blechabschnitte 16 der Stromanschlußelemente 12 über etwa 30 Mikrometer dicke Lötschichten 19 angelötet. Bei diesem Lötvorgang bewirken nunmehr die Metallfolien 17 eine flächige und gleichmäßige Temperaturverteilung in der Glasoberfläche. Außerdem wird ein direkter Kontakt des Lötkolbens mit den Stromanschlußflächen umgangen.

In üblicher Weise werden schließlich die thermoplastische Zwischenschicht 3 und darauf die äußere Glasscheibe 2 mit der Randausnehmung 10 aufgelegt und miteinander verbun­ den. Die Kabelanschlußhülsen 13 liegen dabei innerhalb der durch die Randausnehmung 10 gebildeten Hohlkehle; die thermoplastische Zwischenschicht besitzt ebenfalls eine analoge Randausnehmung.

Auf diese Weise erhält man eine erfindungsgemäße Verbund­ glasscheibe mit den bereits beschriebenen Vorteilen. Bei­ spielsweise sind damit Abreißfestigkeiten in allen Rich­ tungen von größer 20 kp erreichbar.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen einer Lötverbindung zwischen einer auf einer Glasscheibe aufgedruckten und eingebrannten Leitmetallschicht und dem ebenen Blechabschnitt eines Stromanschlußelements, insbesondere bei einer elektrisch beheizbaren Autoglasscheibe mit aufgedruckten und eingebrannten Heizleitern, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Abschnitt einer dünnen Metallfolie mit der eingebrannten Leitmetallschicht, und darauf der ebene Blechabschnitt des Stromanschlußelements mit der Oberseite des Metallfolienabschnitts verlötet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des mit der eingebrannten Leitmetall­ schicht zu verlötenden Metallfolienabschnitts 0,03 bis 0,08 mm, und die Dicke des ebenen Blechab­ schnitts des Stromanschlußelements 0,1 bis 0,4 mm beträgt.

3. Elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe, bei der die Heizleiter und die Stromanschlußflächen aus ei­ ner auf der an der thermoplastischen Zwischenschicht anliegenden Oberfläche einer der beiden Einzelglas­ scheiben aufgedruckten und eingebrannten Leitmetall­ schicht bestehen und mit den Stromanschlußflächen die ebenen Blechabschnitte von metallischen Stroman­ schlußelementen verlötet sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stromanschlußelemente (12) jeweils aus einem am Ende zu einer Kabelanschlußhülse (13) auf­ gerollten Blechabschnitt (14) bestehen, daß die der mit der Leitmetallschicht (5, 6, 7, 8, 9) versehenen Glasscheibe (1) gegenüberliegende Glasscheibe (2) im Bereich der Stromanschlußelemente (12) eine Randausnehmung (10) aufweist, in deren Bereich die Kabelan­ schlußhülsen (13) liegen, und daß der ebene Blechab­ schnitt (16) der Stromanschlußelemente (12) jeweils über eine zwischengeschaltete dünne Metallfolie (17) mit den Stromanschlußflächen (8, 9) der Leitmetall­ schicht verlötet ist.

4. Elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Me­ tallfolie (17) einerseits über eine Weichlotschicht (18) mit den Stromanschlußflächen (8, 9) und ande­ rerseits über eine zweite Weichlotschicht (19) mit mit Blechabschnitt (16) des Stromanschlußelements (12) verlötet ist.