EP3064034B1 - Pane having at least two electric connection elements and connection leads - Google Patents
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Classifications
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Definitions
- the object of the invention is to provide a disk with at least two electrical connection elements and a connection conductor as well as an economical and environmentally friendly method for the production thereof, wherein the connection elements with connection conductors are both cost-effective and easy to handle and automated.
- the material thickness of the connecting element is preferably 0.1 mm to 2 mm, particularly preferably 0.2 mm to 1.5 mm, very particularly preferably 0.4 mm to 1 mm.
- the material thickness of the connection element is constant in its entire area. This is particularly advantageous with regard to a simple production of the connection element.
- connecting elements (4.1, 4.2) according to the invention with connecting conductor (6) allow a significant improvement in the current carrying capacity, even when using bus bars with small cross-sections and only two terminal connection elements. Additional solder points are not required.
- the use of crimp connections is advantageous above all with regard to cost-effective production of the pane according to the invention.
Description
Die Erfindung betrifft eine Scheibe mit mindestens zwei elektrischen Anschlusselementen und einem Verbindungsleiter, ein wirtschaftliches und umweltfreundliches Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.The invention relates to a disc with at least two electrical connection elements and a connecting conductor, an economical and environmentally friendly method for their production and their use.
Die Erfindung betrifft weiter eine Scheibe mit mindestens zwei elektrischen Anschlusselementen und einem Verbindungsleiter für Fahrzeuge mit elektrisch leitfähigen Strukturen wie beispielsweise Heizleiter oder Antennenleiter. Die elektrisch leitfähigen Strukturen sind üblicherweise über angelötete elektrische Anschlusselemente mit der Bordelektrik verbunden.The invention further relates to a disc with at least two electrical connection elements and a connection conductor for vehicles with electrically conductive structures such as heating conductors or antenna conductors. The electrically conductive structures are usually connected via soldered electrical connection elements with the on-board electrical system.
Im modernen Fahrzeugbau gewinnt ein optisch ansprechendes Design der Verglasungselemente immer mehr an Bedeutung, so wird beispielsweise angestrebt die transparente Fläche der Verglasungen zu maximieren. Der üblicherweise am Rand der Verglasung aufgebrachte nicht transparente Schwarzdruck dient dazu die Verklebung der Scheibe mit der Karosserie sowie die Sammelleiter zu kaschieren. Um den Anteil des Schwarzdrucks möglichst gering zu halten sind somit die Breite der Sammelleiter und die Klebefläche zu minimieren. Eine geringere Breite der Sammelleiter hat jedoch eine reduzierte Stromtragfähigkeit zur Folge, da der Leitungsquerschnitt bei gleichbleibender Dicke der Sammelleiter ebenfalls reduziert wird. Somit kann eine ausreichende Heizleistung der Heizelemente nicht mehr gewährleistet werden. Eine einfache Kontaktierung mit den zuvor beschriebenen Anschlusselementen ist in diesem Fall nicht mehr ausreichend.In modern vehicle construction, a visually appealing design of the glazing elements is becoming increasingly important, for example, the aim is to maximize the transparent surface of the glazing. The usually applied at the edge of the glazing non-transparent black print is used to mask the bonding of the disc with the body and the bus bars. In order to keep the proportion of black printing as low as possible, the width of the bus bars and the adhesive surface must be minimized. A smaller width of the bus bars, however, results in a reduced current-carrying capacity, since the line cross-section is likewise reduced with the same thickness of the bus bars. Thus, a sufficient heating power of the heating elements can no longer be guaranteed. A simple contact with the connection elements described above is no longer sufficient in this case.
Bei zu geringer Stromtragfähigkeit der Sammelleiter kann nach dem Stand der Technik ein zusätzlicher Verbindungsleiter zur Erhöhung der Heizleistung verwendet werden. Dieser Verbindungsleiter wird auf dem Sammelleiter angebracht und in regelmäßigen Abständen mit diesem elektrisch leitfähig verbunden.If the current carrying capacity of the bus bars is too low, an additional connecting conductor for increasing the heating power can be used according to the prior art. This connecting conductor is mounted on the bus bar and connected at regular intervals with this electrically conductive.
Aus der Praxis sind ähnliche Lösungen bekannt, bei denen ein vernickelter geflochtener Kupferleiter mittels mehrerer Lötpunkte auf den Sammelleiter aufgebracht ist, wobei an den Lötpunkten jeweils ein Crimp auf dem Kupferleiter angebracht ist. Auch in derartigen Ausführungsformen werden die Lötpunkte innerhalb kurzer Abstände von kleiner als 60 mm angeordnet.From practice similar solutions are known in which a nickel-plated braided copper conductor is applied by means of several solder points on the bus bar, wherein at the soldering points in each case a crimp is mounted on the copper conductor. Even in such embodiments, the soldering points are arranged within short distances of less than 60 mm.
Die nach dem Stand der Technik bekannten Verbindungsleiter sind einerseits aufgrund eines hohen Materialaufwands teuer und andererseits aufwändig zu verarbeiten, da diese über eine Vielzahl von Lötpunkten verfügen.On the one hand, the connecting conductors known from the prior art are costly and, on the other hand, expensive to process because of their high material cost, since they have a large number of soldering points.
Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Scheibe mit mindestens zwei elektrischen Anschlusselementen und einem Verbindungsleiter sowie ein wirtschaftliches und umweltfreundliches Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, wobei die Anschlusselemente mit Verbindungsleiter sowohl kostengünstig als auch einfach und automatisiert zu verarbeiten sind.The object of the invention is to provide a disk with at least two electrical connection elements and a connection conductor as well as an economical and environmentally friendly method for the production thereof, wherein the connection elements with connection conductors are both cost-effective and easy to handle and automated.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Scheibe mit mindestens zwei elektrischen Anschlusselementen und einem Verbindungsleiter, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 13 und 15 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.The object of the present invention is achieved by a disc having at least two electrical connection elements and a connecting conductor, a process for their preparation and their use according to the
Die erfindungsgemäße Scheibe mit mindestens zwei Anschlusselementen und einem Verbindungsleiter umfasst mindestens
- ein Substrat mit elektrisch leitfähiger Struktur auf mindestens einem Teilbereich des Substrats,
- mindestens zwei elektrische Anschlusselemente auf mindestens einem Teilbereich der elektrisch leitfähigen Struktur,
- mindestens eine Kontaktfläche an der Unterseite jedes Anschlusselements,
- eine Lotmasse, die die Kontaktflächen der elektrischen Anschlusselemente in mindestens einem Teilbereich mit der elektrisch leitfähigen Struktur verbindet und
- einen Verbindungsleiter, der die Anschlusselemente elektrisch leitfähig miteinander verbindet,
- a substrate having an electrically conductive structure on at least a portion of the substrate,
- at least two electrical connection elements on at least one subregion of the electrically conductive structure,
- at least one contact surface on the underside of each connection element,
- a solder mass, which connects the contact surfaces of the electrical connection elements in at least one subregion with the electrically conductive structure, and
- a connection conductor which connects the connection elements in an electrically conductive manner,
Der Abstand x wird dabei zwischen den einander nächstliegenden Kanten der nächstliegenden Kontaktflächen benachbarter Anschlusselemente gemessen.The distance x is measured between the closest edges of the nearest contact surfaces of adjacent connection elements.
Die erfindungsgemäße Verwendung eines Verbindungsleiters, der die auf der elektrischen Struktur aufgebrachten Anschlusselemente überspannt, führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Heizleistung der Scheibe. Auf diese Weise sind auch schmale Sammelleiter mit geringer Stromtragfähigkeit ohne Verluste der Heizleistung verwendbar. Im Vergleich zu den nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen weisen die Anschlusselemente der erfindungsgemäßen Scheibe einen Abstand von mindestens 70 mm auf. Somit können durch den erfindungsgemäßen Verbindungsleiter wesentlich längere Strecken überbrückt werden, an denen der Verbindungsleiter nicht über einen Lötpunkt fixiert wird. Bei Montage der Anschlusselemente mit Verbindungsleiter sind demnach bei gleicher Länge des Verbindungsleiters wesentlich weniger Lötpunkte notwendig als nach dem Stand der Technik bekannt. Das in
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die einander nächstliegenden Kontaktflächen benachbarter Anschlusselemente einen Abstand von mindestens 100 mm, bevorzugt mindestens 150 mm, besonders bevorzugt mindestens 200 mm, auf. Auch diese langen Abstände sind mittels der erfindungsgemäßen Anschlusselemente mit Verbindungsleiter zu überbrücken ohne dass im Vergleich zu nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen ein Verlust der Heizleistung eintritt. Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders bei langen Verbindungsleitern vorteilhaft, da eine Reduzierung der Anzahl der Lötpunkte zu einer wesentlichen Kostensenkung führt. Mit Anzahl der aufzubringenden Lötpunkte steigt auch der Produktionsaufwand. Ferner ist das Verfahren bei einer hohen Anzahl von Lötpunkten nicht mehr automatisiert durchführbar. Die Anzahl der Lötpunkte sollte somit möglichst minimiert werden.In a preferred embodiment, the closest contact surfaces of adjacent connection elements have a distance of at least 100 mm, preferably at least 150 mm, particularly preferably at least 200 mm. These long distances are to be bridged by means of connecting elements according to the invention with connecting conductor without loss of heating power occurs in comparison to known in the prior art solutions. The arrangement according to the invention is particularly advantageous for long connecting conductors, since a reduction in the number of soldering points leads to a significant cost reduction. With the number of solder points to be applied, the production cost also increases. Furthermore, the method is no longer automated with a high number of soldering points feasible. The number of solder points should therefore be minimized as far as possible.
Der Verbindungsleiter umfasst einen leitfähigen Kern und eine nicht leitfähige Ummantelung. Der leitfähige Kern ist ein metallischer Leiter. Der leitfähige Kern des Verbindungsleiters kann beispielsweise Kupfer, Aluminium und/oder Silber oder Legierungen oder Gemische davon enthalten. Der leitfähige Kern kann beispielsweise als Drahtlitzenleiter oder als Volldrahtleiter ausgeführt sein. Zu diesem Zweck einsetzbare elektrische Leiter sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Die nicht leitfähige Ummantelung (Isolationshülle) bildet eine elektrische Isolierung des leitfähigen Kerns. Bevorzugt ist die nicht leitfähige Ummantelung polymerhaltig, besonders bevorzugt enthaltend Polyvinylchlorid und/oder Polytetrafluorethylen. Neben einer elektrischen Isolierung des leitfähigen Kerns hat die nicht leitfähige Ummantelung andererseits auch die Aufgabe eine Geräuschentwicklung im Fahrzeug zu vermeiden. Da der Verbindungsleiter nur an den Anschlusselementen fixiert ist, ist der zwischen diesen befindliche Teil frei beweglich und kann während der Fahrt an den darunterliegenden Sammelleiter anprallen, wodurch es ohne entsprechende Gegenmaßnahmen zu einer Geräuschentwicklung kommen kann. Die nicht leitfähige Ummantelung dämpft einen derartigen Aufprall des Verbindungsleiters auf dem Sammelleiter und vermeidet somit eine störende Geräuschentwicklung.The connection conductor comprises a conductive core and a non-conductive sheath. The conductive core is a metallic conductor. The conductive core of the connection conductor may contain, for example, copper, aluminum and / or silver or alloys or mixtures thereof. The conductive core can be designed, for example, as a wire stranded conductor or as a solid wire conductor. For this purpose, usable electrical conductors are the Expert sufficiently well known. The non-conductive sheath (insulation sheath) forms an electrical insulation of the conductive core. Preferably, the non-conductive sheath is polymer-containing, more preferably containing polyvinyl chloride and / or polytetrafluoroethylene. In addition to electrical insulation of the conductive core, the non-conductive sheath on the other hand also has the task of avoiding noise in the vehicle. Since the connection conductor is fixed only to the connection elements, the part located between them is free to move and can impact while driving on the underlying bus bar, which may lead to noise without appropriate countermeasures. The non-conductive sheath attenuates such an impact of the connecting conductor on the bus bar and thus avoids a disturbing noise.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform enthält die nicht leitfähige Ummantelung des Verbindungsleiters zusätzlich ein aufgeschäumtes Polymer, bevorzugt Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Polyethylenterephthalat und/oder Gemische und/oder Copolymere davon. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung der Geräuschdämpfung.In a further possible embodiment, the non-conductive sheath of the connecting conductor additionally contains a foamed polymer, preferably polypropylene, polyethylene, polystyrene, polyethylene terephthalate and / or mixtures and / or copolymers thereof. This leads to a further improvement of the noise damping.
Der Verbindungsleiter besitzt einen Leitungsquerschnitt von kleiner gleich 6 mm2, bevorzugt kleiner gleich 4 mm2, besonders bevorzugt kleiner gleich 2,5 mm2. Der Leitungsquerschnitt des Verbindungsleiters wird dabei möglichst klein gewählt um eine Material- und Gewichtsersparnis zu erzielen. Auch derartig kleine Leitungsquerschnitte des Verbindungsleiters sind überraschenderweise ausreichend um eine genügend hohe Heizleistung zu erzielen. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Leitungsquerschnitt des Verbindungsleiters 1,5 mm2 bis 2,5 mm2.The connecting conductor has a conductor cross-section of less than or equal to 6 mm 2 , preferably less than or equal to 4 mm 2 , particularly preferably less than or equal to 2.5 mm 2 . The cable cross-section of the connecting conductor is chosen as small as possible in order to achieve a material and weight savings. Even such small conductor cross-sections of the connecting conductor are surprisingly sufficient to achieve a sufficiently high heating power. In a very particularly preferred embodiment, the conductor cross-section of the connecting conductor is 1.5 mm 2 to 2.5 mm 2 .
Die Anschlusselemente sind in einer bevorzugten Ausgestaltung über ihre Oberseite mit dem Verbindungsleiter verbunden. Die Oberseite der Anschlusselemente ist im Sinne der Erfindung die Oberfläche, die von den Kontaktflächen der Anschlusselemente mit der elektrisch leitfähigen Struktur (Lötflächen) abgewandt ist. Der Verbindungsleiter ist bevorzugt auf der Oberseite der Anschlusselemente angebracht.In a preferred embodiment, the connecting elements are connected via their upper side to the connecting conductor. For the purposes of the invention, the upper side of the connection elements is the surface which faces away from the contact surfaces of the connection elements with the electrically conductive structure (soldering surfaces). The connection conductor is preferably mounted on the upper side of the connection elements.
Die elektrisch leitfähige Struktur kann beispielsweise der Kontaktierung von auf der Scheibe angebrachten Drähten oder einer Beschichtung dienen. Dabei ist die elektrisch leitfähige Struktur beispielsweise in Form von Sammelleitern an gegenüberliegenden Rändern der Scheibe angebracht. Die elektrisch leitfähige Struktur umfasst mindestens einen Sammelleiter mit einem Leitungsquerschnitt kleiner 0,3 mm2, bevorzugt kleiner 0,1 mm2, besonders bevorzugt kleiner 0,06 mm2. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Anschlusselemente mit Verbindungsleiter sind somit auch Sammelleiter mit kleinen Leitungsquerschnitten bei gleichzeitig ausreichender Heizleistung realisierbar.The electrically conductive structure can serve, for example, for contacting wires or a coating applied to the pane. In this case, the electrically conductive structure is mounted, for example in the form of bus bars on opposite edges of the disc. The electrically conductive structure comprises at least one bus bar with a conductor cross-section of less than 0.3 mm 2 , preferably less than 0.1 mm 2 , particularly preferably less than 0.06 mm 2 . By using the invention Connection elements with connecting conductors are thus also busbars with small cable cross-sections at the same time sufficient heating power feasible.
Über die auf den Sammelleitern angebrachten Anschlusselemente kann eine Spannung angelegt werden, wodurch ein Strom durch die leitfähigen Drähte bzw. eine leitfähige Beschichtung von einem Sammelleiter zum anderen fließt und die Scheibe erwärmt. Alternativ zu einer solchen Heizfunktion ist die erfindungsgemäße Scheibe auch in Kombination mit Antennenleitern verwendbar oder auch in beliebigen anderen Ausgestaltungen denkbar.A voltage may be applied across the headers mounted on the headers, thereby flowing current through the conductive wires or conductive coating from one bus bar to the other and heating the wafer. As an alternative to such a heating function, the pane according to the invention can also be used in combination with antenna conductors or also in any other embodiments.
Die Sammelleiter weisen eine Breite von kleiner gleich 10 mm, bevorzugt kleiner gleich 8 mm, besonders bevorzugt kleiner gleich 6 mm auf. Derartig schmale Sammelleiter sind besonders vorteilhaft, da der Schwarzdruck zur Kaschierung der Sammelleiter ebenfalls nur eine geringe Breite besitzen muss. Dadurch kann der transparente Anteil der Verglasung erhöht werden.The bus bars have a width of less than or equal to 10 mm, preferably less than or equal to 8 mm, particularly preferably less than or equal to 6 mm. Such narrow busbars are particularly advantageous because the black print for lamination of the bus bars also has to have only a small width. As a result, the transparent portion of the glazing can be increased.
Die Schichtdicke der Sammelleiter beträgt kleiner gleich 16 µm, bevorzugt kleiner gleich 12 µm, besonders bevorzugt kleiner gleich 10 µm. Eine Reduzierung der Schichtdicke der Sammelleiter führt zu einer Materialersparnis und somit auch Kostensenkung. Die Schichtdicke der Sammelleiter ist demnach so gering wie möglich zu halten, wobei der erfindungsgemäße Verbindungsleiter auch die Verwendung sehr dünner Schichtdicken von beispielsweise 8 µm ermöglicht.The layer thickness of the bus bars is less than or equal to 16 .mu.m, preferably less than or equal to 12 .mu.m, more preferably less than or equal to 10 .mu.m. A reduction of the layer thickness of the bus bars leads to a saving of material and thus also a reduction in costs. The layer thickness of the bus bars is therefore to be kept as low as possible, wherein the connecting conductor according to the invention also allows the use of very thin layer thicknesses of for example 8 microns.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Scheibe zwei Anschlusselemente, zwischen denen sich ein Verbindungsleiter mit einer Länge von kleiner gleich 300 mm erstreckt. Um diese Distanz von maximal 300 mm zu überbrücken sind somit zwei Anschlusselemente an den Enden des Verbindungsleiters genügend, wobei keine zusätzlichen Fixierungen des Verbindungsleiters erforderlich sind. Auch bezüglich der Heizleistung ist die Verwendung von zwei Anschlusselementen ausreichend.In a preferred embodiment, the disc comprises two connecting elements, between which a connecting conductor with a length of less than or equal to 300 mm extends. In order to bridge this distance of a maximum of 300 mm, two connecting elements at the ends of the connecting conductor are thus sufficient, wherein no additional fixations of the connecting conductor are required. Also in terms of heating power, the use of two connection elements is sufficient.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Scheibe mindestens drei Anschlusselemente, wobei der Verbindungsleiter eine Länge von größer als 300 mm besitzt. Dabei gliedert sich der Verbindungsleiter in einzelne Abschnitte, die sich jeweils von einem Anschlusselement zum nächstliegenden Anschlusselement erstrecken.In a further preferred embodiment, the disc comprises at least three connecting elements, wherein the connecting conductor has a length of greater than 300 mm. In this case, the connection conductor is divided into individual sections which each extend from one connection element to the nearest connection element.
Die Anschlusselemente können die verschiedensten dem Fachmann bekannten Materialien und Legierungen enthalten. Die Anschlusselemente enthalten bevorzugt Titan, Eisen, Nickel, Kobalt, Molybdän, Kupfer, Zink, Zinn, Mangan, Niob und/oder Chrom und/oder Legierungen davon. Die Materialzusammensetzung des Anschlusselements kann dabei an die Materialzusammensetzung des verwendeten Lots angepasst werden. In Verbindung mit bleihaltigen Loten werden dabei bevorzugt Anschlusselemente enthaltend Kupfer verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Anschlusselement Eisen-Legierungen oder Titan und ist somit besonders geeignet zur Kombination mit bleifreien Lotmassen.The connection elements may contain a wide variety of materials and alloys known to those skilled in the art. The connecting elements preferably contain titanium, iron, nickel, Cobalt, molybdenum, copper, zinc, tin, manganese, niobium and / or chromium and / or alloys thereof. The material composition of the connection element can be adapted to the material composition of the solder used. In connection with lead-containing solders, connecting elements containing copper are preferably used. In a preferred embodiment, the connection element contains iron alloys or titanium and is therefore particularly suitable for combination with lead-free solder materials.
Die Materialstärke des Anschlusselements beträgt bevorzugt 0,1 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt 0,2 mm bis 1,5 mm, ganz besonders bevorzugt 0,4 mm bis 1 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Materialstärke des Anschlusselements in seinem gesamten Bereich konstant. Dies ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine einfache Herstellung des Anschlusselements.The material thickness of the connecting element is preferably 0.1 mm to 2 mm, particularly preferably 0.2 mm to 1.5 mm, very particularly preferably 0.4 mm to 1 mm. In a preferred embodiment, the material thickness of the connection element is constant in its entire area. This is particularly advantageous with regard to a simple production of the connection element.
Die Anschlusselemente weisen jeweils mindestens eine Kontaktfläche auf, über die das Anschlusselement mittels der Lotmasse vollflächig mit einem Teilbereich der elektrisch leitfähigen Struktur verbunden ist. Die Anschlusselemente können in den verschiedensten Geometrien ausgeführt sein. Dabei sind auch einfache Formgebungen mit nur einer Kontaktfläche, wie beispielsweise Crimps, als Anschlusselemente verwendbar. Ferner können die Anschlusselemente auch brückenförmig oder in Form eines Druckknopfes ausgebildet sein.The connection elements each have at least one contact surface, via which the connection element is connected over the whole surface to a subregion of the electrically conductive structure by means of the solder mass. The connection elements can be designed in a wide variety of geometries. In this case, simple shapes with only one contact surface, such as crimps, can be used as connecting elements. Further, the connection elements may also be formed bridge-shaped or in the form of a push button.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Anschlusselement brückenförmig ausgeprägt, wobei das Anschlusselement über zwei Füße zur Kontaktierung der elektrisch leitfähigen Struktur verfügt, zwischen denen ein erhöhter Abschnitt liegt, der die elektrisch leitfähige Struktur nicht direkt flächig kontaktiert. Das Anschlusselement kann sowohl eine einfache Brückenform aufweisen als auch komplexere Brückenformen umfassen. Dabei ist beispielsweise eine Hantelform mit abgerundeten Füßen denkbar, die sowohl eine gleichmäßige Zugspannungsverteilung bewirken als auch eine gleichmäßige Lotverteilung ermöglichen. Die Verwendung brückenförmiger Anschlusselemente ist besonders vorteilhaft, da der angelegte Strom sich in zwei Teilströme aufteilt, die über jeweils einen Lötfuß des Anschlusselements in die elektrisch leitfähige Struktur eintreten und somit eine gleichmäßige Stromverteilung ermöglichen.In a preferred embodiment, the connection element is bridge-shaped, wherein the connection element has two feet for contacting the electrically conductive structure, between which there is a raised portion which does not directly contact the electrically conductive structure. The connection element can both have a simple bridge shape and comprise more complex bridge shapes. In this case, for example, a dumbbell shape with rounded feet is conceivable, which both cause a uniform tensile stress distribution and also allow a uniform distribution of solder. The use of bridge-shaped connection elements is particularly advantageous because the applied current is divided into two partial flows, which in each case enter a soldering foot of the connection element in the electrically conductive structure and thus allow a uniform current distribution.
Die elektrische Kontaktierung des Verbindungsleiters mit den Anschlusselementen kann über eine Lötverbindung, eine Schweißverbindung, eine Crimpverbindung oder eine Steckverbindung erfolgen.The electrical contacting of the connection conductor with the connection elements can be effected via a solder connection, a welded connection, a crimp connection or a plug connection.
Der Verbindungsleiter kann in einem Winkel von 45° bis 180°, relativ zur Längsrichtung des betreffenden Anschlusselements an dieses angesetzt sein. Bei einem Winkel von 180° verläuft der Verbindungsleiter über die Kontaktfläche hinweg in Richtung des nächstliegenden Anschlusselements. Somit wird ein beim Widerstandslöten für die Elektrode benötigter Ansatzpunkt vom Verbindungsleiter verdeckt. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung von Steckverbindungen und die nachträgliche Anbringung des Verbindungsleiters vermieden werden. Sollte die Kontaktierung zwischen Verbindungsleiter und Anschlusselement nicht von reversibler Natur sein, so ist alternativ auch die Aufbringung mittels Induktionslöten möglich. Sofern ein Verdecken der Kontaktfläche unerwünscht ist, kann dies durch Modifikation des Winkels zwischen Verbindungsleiter und Anschlusselement umgangen werden. In einer möglichen Ausführungsform ist der Verbindungsleiter in einem Winkel von 90° relativ zur Längsrichtung des Anschlusselements an dieses angesetzt. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass bereits ein Winkel von 45° genügt um eine ausreichende Zugänglichkeit der Elektrodenansatzpunkte zu gewährleisten.The connecting conductor may be attached to it at an angle of 45 ° to 180 °, relative to the longitudinal direction of the relevant connection element. At an angle of 180 °, the connection conductor extends over the contact surface in the direction of the nearest connection element. Thus, a required for resistance soldering for the electrode starting point is covered by the connecting conductor. This can be avoided for example by the use of connectors and the subsequent attachment of the connection conductor. If the contact between connecting conductor and connecting element is not reversible nature, as an alternative, the application by means of induction soldering is possible. If masking the contact surface is undesirable, this can be circumvented by modifying the angle between connection conductor and connection element. In one possible embodiment, the connection conductor is attached to it at an angle of 90 ° relative to the longitudinal direction of the connection element. In practice, however, it has been shown that even an angle of 45 ° is sufficient to ensure sufficient accessibility of the electrode attachment points.
Mindestens ein Anschlusselement ist über Anschlusskabel mit der Bordelektronik des Kraftfahrzeugs verbunden. Die elektrische Kontaktierung der Anschlusselemente mit den Anschlusskabeln kann ebenfalls über eine Lötverbindung, eine Schweißverbindung, eine Crimpverbindung oder eine Steckverbindung erfolgen.At least one connecting element is connected via connecting cable with the on-board electronics of the motor vehicle. The electrical contacting of the connecting elements with the connecting cables can also be done via a solder joint, a welded joint, a crimped connection or a plug connection.
In der einfachsten denkbaren Ausführungsform sind der Verbindungsleiter und das Anschlusskabel unmittelbar am Anschlusselement angebracht, beispielsweise über eine Lötverbindung.In the simplest conceivable embodiment, the connecting conductor and the connection cable are attached directly to the connection element, for example via a solder connection.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Verbindungsleiter und/oder das Anschlusskabel über Kontaktelemente am Anschlusselement kontaktiert. Dabei können der Verbindungsleiter und das Anschlusskabel sowohl gemeinsam über ein Kontaktelement als auch über verschiedene Kontaktelemente angebracht werden. In einer möglichen Ausführungsform sind der Verbindungsleiter und das Anschlusskabel dabei als einstückiges Kabel ausgeführt, wobei im Bereich eines Anschlusselements die nicht leitfähige Ummantelung des Kabels entfernt und der leitfähige Kern, beispielsweise über einen Crimp, mit dem Anschlusselement elektrisch leitfähig kontaktiert ist.In a preferred embodiment, the connection conductor and / or the connection cable are contacted via contact elements on the connection element. In this case, the connection conductor and the connection cable can be attached both together via a contact element as well as via different contact elements. In one possible embodiment, the connecting conductor and the connecting cable are designed as a one-piece cable, wherein the non-conductive sheath of the cable is removed in the region of a connecting element and the conductive core, for example via a crimp, is contacted with the connecting element in an electrically conductive manner.
Die Kontaktelemente sind elektrisch leitfähig mit den Anschlusselementen verbunden, wobei die Elemente mittels verschiedener Löt- oder Schweißtechniken verbunden werden können. Bevorzugt werden die Kontaktelemente und die Anschlusselemente mittels Elektrodenwiderstandsschweißen, Induktionslöten, Ultraschallschweißen oder Reibschweißen verbunden. Des Weiteren ist auch eine einteilige Ausführung von Anschlusselement und Kontaktelement denkbar.The contact elements are electrically conductively connected to the connection elements, wherein the elements can be connected by means of various soldering or welding techniques. Preferably, the contact elements and the connection elements by means of electrode resistance welding, induction soldering, ultrasonic welding or Friction welding connected. Furthermore, a one-piece design of connection element and contact element is conceivable.
Als Kontaktelemente können beispielsweise Crimps oder Steckzungen verwendet werden, die sowohl einteilig mit dem Anschlusselement als auch in einer mehrteiligen Ausführungsform realisierbar sind. Auch der obere weibliche Teil eines Druckknopfes dient in diesem Zusammenhang als Kontaktelement, an dem der Verbindungsleiter und/oder das Anschlusskabel fixiert werden.As contact elements, for example, crimps or tabs can be used, which can be realized both in one piece with the connection element as well as in a multi-part embodiment. Also, the upper female part of a push button used in this context as a contact element to which the connection conductor and / or the connection cable are fixed.
Die Verwendung von Kontaktelementen ist im Sinne einer dadurch ermöglichten Standardisierung vorteilhaft. Dabei werden die Anschlusselemente und der Verbindungsleiter getrennt bevorratet und erst bei Bedarf erfolgt eine Montage der Einzelmodule. Somit sind Verbindungsleiter verschiedener Längen über Kontaktelemente mit beliebigen Anschlusselementen in einfacher Weise kombinierbar. Ein solcher modularer Aufbau ermöglicht eine hohe Flexibilität und Variantenvielfalt bei gleichzeitig niedrigen Produktionskosten.The use of contact elements is advantageous in terms of a standardization made possible thereby. The connecting elements and the connecting conductor are stored separately and only when needed, a mounting of the individual modules. Thus, connecting conductors of different lengths via contact elements with any connection elements can be combined in a simple manner. Such a modular design allows a high degree of flexibility and variety of variants with low production costs.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktelement so bemessen, dass normierte Kraftfahrzeugflachstecker mit einer Höhe von 0,8 mm und einer Breite von entweder 4,8 mm, 6,3 mm oder 9,5 mm auf mindestens ein freies Ende des Kontaktelements aufgesteckt werden können. Die Ausführungsform des Kontaktelements mit einer Breite von 6,3 mm wird besonders bevorzugt eingesetzt, da dies den in diesem Bereich üblicherweise verwendeten Kraftfahrzeugflachsteckern nach DIN 46244 entspricht. Durch eine Normierung des Kontaktelements passend zur Größe der gängigen Kraftfahrzeugflachstecker ergibt sich eine einfache und auch reversible Möglichkeit die leitfähige Struktur des Substrats mit der Bordspannung zu verbinden. Bei einem Kabelbruch des Anschlusskabels oder Verbindungsleiters muss somit zum Austausch des defekten Teils keine Lötverbindung erneuert werden, sondern das Ersatzkabel wird nur auf das Kontaktelement aufgesteckt. Des Weiteren ist der Einsatz von Steckverbindungen besonders vorteilhaft im Hinblick auf einen modularen Aufbau des Systems und eine Standardisierung.In a preferred embodiment, the contact element is dimensioned so that standardized automotive flat plugs with a height of 0.8 mm and a width of either 4.8 mm, 6.3 mm or 9.5 mm can be plugged onto at least one free end of the contact element , The embodiment of the contact element with a width of 6.3 mm is particularly preferably used, since this corresponds to the automotive flat connectors according to DIN 46244 commonly used in this field. By normalizing the contact element to match the size of the common motor vehicle flat plug results in a simple and reversible way to connect the conductive structure of the substrate with the on-board voltage. In a cable break of the connecting cable or connecting conductor thus no solder connection must be renewed to replace the defective part, but the replacement cable is plugged only on the contact element. Furthermore, the use of connectors is particularly advantageous in terms of a modular design of the system and standardization.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktelement symmetrisch aufgebaut und verfügt über zwei Steckzungen. Eine symmetrische Formgebung dient der homogenen Leistungsaufnahme des Kontaktelements während der Verarbeitung, beispielsweise einer homogenen Wärmeverteilung bei Löt- und Schweißprozessen. An einem derartigen Kontaktelement werden der Verbindungsleiter an einer ersten Steckzunge und ein Anschlusskabel an einer zweiten Steckzunge kontaktiert. Ein solcher Aufbau ist im Sinne einer Standardisierung und eines modularen Aufbaus auch sinnvoll sofern nur ein einzelner Steckplatz für einen Verbindungsleiter benötigt wird.In a particularly preferred embodiment, the contact element is constructed symmetrically and has two tabs. A symmetrical shaping serves the homogeneous power consumption of the contact element during processing, for example a homogeneous heat distribution in soldering and welding processes. At such a contact element of the connecting conductor to a first tongue and a connecting cable to a second tongue are contacted. Such a structure is in Meaning of a standardization and a modular design also makes sense if only a single slot for a connection conductor is needed.
In einer möglichen Ausführungsform sind das Anschlusselement und das Kontaktelement einstückig ausgeformt.In one possible embodiment, the connection element and the contact element are integrally formed.
Alternativ kann die elektrische Kontaktierung des Kontaktelements auch über eine Lötverbindung oder eine Crimpverbindung erfolgen.Alternatively, the electrical contacting of the contact element can also be effected via a solder connection or a crimp connection.
Verwendbare Anschlusskabel sind prinzipiell alle Kabel, die dem Fachmann zur elektrischen Kontaktierung einer elektrisch leitfähigen Struktur bekannt sind. Das Anschlusskabel kann neben einem elektrisch leitfähigen Kern (Innenleiter) eine isolierende, bevorzugt polymere Ummantelung umfassen, wobei die isolierende Ummantelung bevorzugt im Endbereich des Anschlusskabels entfernt ist, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Anschlusselement und Innenleiter zu ermöglichen.Usable connection cables are in principle all cables which are known to those skilled in the electrical contacting of an electrically conductive structure. The connection cable can comprise, in addition to an electrically conductive core (inner conductor), an insulating, preferably polymeric sheath, wherein the insulating sheath is preferably removed in the end region of the connection cable in order to allow an electrically conductive connection between the connection element and the inner conductor.
Der elektrisch leitfähige Kern des Anschlusskabels kann beispielsweise Kupfer, Aluminium und/oder Silber oder Legierungen oder Gemische davon enthalten. Der elektrisch leitfähige Kern kann beispielsweise als Drahtlitzenleiter oder als Volldrahtleiter ausgeführt sein. Der Querschnitt des elektrisch leitfähigen Kerns des Anschlusskabels richtet sich nach der für die Verwendung der erfindungsgemäßen Scheibe erforderlichen Stromtragfähigkeit und kann vom Fachmann geeignet gewählt werden. Der Querschnitt beträgt beispielsweise von 0,3 mm2 bis 6 mm2.The electrically conductive core of the connection cable can contain, for example, copper, aluminum and / or silver or alloys or mixtures thereof. The electrically conductive core can be designed, for example, as a wire stranded conductor or as a solid wire conductor. The cross-section of the electrically conductive core of the connection cable depends on the current carrying capacity required for the use of the pane according to the invention and can be suitably selected by the person skilled in the art. The cross section is for example from 0.3 mm 2 to 6 mm 2 .
Das Anschlusskabel verfügt an seinem freien Ende, das nicht mit dem Kontaktelement oder Anschlusselement verbunden ist, über eine Steckverbindung, über die der Anschluss an die Bordelektronik des Fahrzeugs erfolgt.The connection cable has at its free end, which is not connected to the contact element or connection element, via a plug connection, via which the connection to the on-board electronics of the vehicle takes place.
Das Anschlusskabel ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform biegesteif. Dadurch kann die endseitige Steckverbindung des Anschlusskabels auf einfache Weise mit der Bordspannung verbunden werden, ohne dass die beim Aufstecken aufgewandte Kraft zu einer unerwünschten Verformung des Anschlusskabels führt. Die Steckverbindung ist somit auch einhändig anzubringen und bedeutet demnach eine Vereinfachung des Produktionsprozesses. Die Versteifung des Kabels erfolgt bevorzugt über eine biegesteife Ummantelung.The connecting cable is rigid in a particularly preferred embodiment. As a result, the end-side plug connection of the connection cable can be connected in a simple manner to the on-board voltage, without the force applied during attachment leading to undesired deformation of the connection cable. The connector is thus also one-hand install and therefore means a simplification of the production process. The stiffening of the cable is preferably carried out via a rigid sheath.
Die elektrisch leitfähige Struktur enthält zumindest Silber, bevorzugt Silberpartikel und Glasfritten.The electrically conductive structure contains at least silver, preferably silver particles and glass frits.
Die elektrisch leitfähige Struktur ist mit den Anschlusselementen elektrisch leitend über die Lotmasse verbunden. Die Lotmasse ist dabei an den an den Kontaktflächen angeordnet, die sich an der Unterseite der Anschlusselemente befinden. Dabei sind alle dem Fachmann bekannten Lotmassen, die zur Verarbeitung auf Glas geeignet sind, verwendbar. Bevorzugt umfasst die Lotmasse Zinn, Bismut, Indium, Zink, Kupfer, Silber, Blei und/oder Gemische und/oder Legierungen davon.The electrically conductive structure is connected to the connecting elements in an electrically conductive manner via the solder mass. The solder mass is arranged at the on the contact surfaces, which are located on the underside of the connection elements. In this case, all soldering materials known to those skilled in the art, which are suitable for processing on glass, can be used. The solder mass preferably comprises tin, bismuth, indium, zinc, copper, silver, lead and / or mixtures and / or alloys thereof.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lotmasse bleifrei. Dies ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Umweltverträglichkeit der erfindungsgemäßen Scheibe mit elektrischem Anschlusselement. Als bleifreie Lotmasse ist im Sinne der Erfindung eine Lotmasse zu verstehen, welche entsprechend der EG-Richtlinie "2002/95/EG zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten" einen Anteil von kleiner oder gleich 0,1 Gew.-% Blei, bevorzugt kein Blei enthält.In a preferred embodiment of the invention, the solder composition is lead-free. This is particularly advantageous with regard to the environmental compatibility of the pane according to the invention with electrical connection element. For the purposes of the invention, lead-free solder mass is a solder mass which, according to the EC directive "2002/95 / EC on the restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment", has a content of less than or equal to 0.1% by weight. % Lead, preferably contains no lead.
Bleifreie Lotmassen weisen typischerweise eine geringere Duktilität auf als bleihaltige Lotmassen, so dass mechanische Spannungen zwischen Anschlusselement und Scheibe weniger gut kompensiert werden können. Es hat sich aber gezeigt, dass kritische mechanische Spannungen durch eine geeignete Wahl des Materials des Anschlusselements vermieden werden können. Die Materialzusammensetzung des Anschlusselements wird dabei so ausgewählt, dass die Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten des transparenten Substrats und des Anschlusselements kleiner 5 x 10-6/°C ist. Dadurch werden die thermischen Spannungen der Scheibe reduziert und eine bessere Haftung erreicht. Als besonders geeignete Materialien sind hier Titan und chromhaltiger Stahl zu nennen.Lead-free solder materials typically have a lower ductility than lead-containing solder materials, so that mechanical stresses between the connection element and the disk can be compensated less well. However, it has been shown that critical mechanical stresses can be avoided by a suitable choice of the material of the connection element. The material composition of the connection element is selected so that the difference between the thermal expansion coefficients of the transparent substrate and the connection element is less than 5 × 10 -6 / ° C. As a result, the thermal stresses of the disc are reduced and a better adhesion is achieved. Particularly suitable materials here are titanium and chromium-containing steel.
Vorteilhafte Materialien der Anschlusselemente, die in Verbindung mit bleifreien Lotmassen Anwendung finden, sind nachfolgend dargestellt.Advantageous materials of the connection elements, which are used in conjunction with lead-free solder materials, are shown below.
Das Anschlusselement enthält in einer vorteilhaften Ausgestaltung einen chromhaltigen Stahl mit einem Anteil an Chrom von größer oder gleich 5 Gew.-%, bevorzugt größer oder gleich 10,5 Gew.-%. Weitere Legierungsbestandteile wie Molybdän, Mangan oder Niob führen zu einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit oder veränderten mechanischen Eigenschaften, wie Zugfestigkeit oder Kaltumformbarkeit.In an advantageous embodiment, the connection element contains a chromium-containing steel with a chromium content of greater than or equal to 5% by weight, preferably greater than or equal to 10.5% by weight. Other alloying constituents such as molybdenum, manganese or niobium lead to improved corrosion resistance or altered mechanical properties, such as tensile strength or cold workability.
Das Anschlusselement enthält bevorzugt zumindest 49 Gew.-% bis 95 Gew.-% Eisen, 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% Chrom, 0 Gew.-% bis 1 Gew.-% Kohlenstoff, 0 Gew.-% bis 10 Gew.-% Nickel, 0 Gew.-% bis 2 Gew.-% Mangan, 0 Gew.-% bis 5 Gew.-% Molybdän, 0 Gew.-% bis 2 Gew.-% Niob und 0 Gew.-% bis 1 Gew.-% Titan enthält. Das Anschlusselement kann zusätzlich Beimengungen weiterer Elemente enthalten, darunter Vanadium, Aluminium und Stickstoff.The connecting element preferably contains at least 49% by weight to 95% by weight of iron, 5% by weight to 30% by weight of chromium, 0% by weight to 1% by weight of carbon, 0% by weight to 10% by weight of nickel, 0% by weight to 2% by weight of manganese, 0% by weight to 5% by weight of molybdenum, 0% by weight to 2% by weight of niobium and 0% by weight. % to 1 wt .-% titanium. The connection element may additionally contain admixtures of other elements, including vanadium, aluminum and nitrogen.
Das Anschlusselement enthält weiter bevorzugt zumindest 57 Gew.-% bis 93 Gew.-% Eisen, 7 Gew.-% bis 25 Gew.-% Chrom, 0 Gew.-% bis 1 Gew.-% Kohlenstoff, 0 Gew.-% bis 8 Gew.-% Nickel, 0 Gew.-% bis 2 Gew.-% Mangan, 0 Gew.-% bis 4 Gew.-% Molybdän, 0 Gew.-% bis 2 Gew.-% Niob und 0 Gew.-% bis 1 Gew.-% Titan enthält. Das Anschlusselement kann zusätzlich Beimengungen weiterer Elemente enthalten, darunter Vanadium, Aluminium und Stickstoff.The connecting element furthermore preferably contains at least 57% by weight to 93% by weight of iron, 7% by weight to 25% by weight of chromium, 0% by weight to 1% by weight of carbon, 0% by weight. to 8 wt .-% nickel, 0 wt .-% to 2 wt .-% manganese, 0 wt .-% to 4 wt .-% molybdenum, 0 wt .-% to 2 wt .-% of niobium and 0 wt. % to 1% by weight of titanium. The connection element may additionally contain admixtures of other elements, including vanadium, aluminum and nitrogen.
Das Anschlusselement enthält besonders bevorzugt zumindest 66,5 Gew.-% bis 89,5 Gew.-% Eisen, 10,5 Gew.-% bis 20 Gew.-% Chrom, 0 Gew.-% bis 1 Gew.-% Kohlenstoff, 0 Gew.-% bis 5 Gew.-% Nickel, 0 Gew.-% bis 2 Gew.-% Mangan, 0 Gew.-% bis 2,5 Gew.-% Molybdän, 0 Gew.-% bis 2 Gew.-% Niob und 0 Gew.-% bis 1 Gew.-% Titan enthält. Das Anschlusselement kann zusätzlich Beimengungen weiterer Elemente enthalten, darunter Vanadium, Aluminium und Stickstoff.The connecting element particularly preferably contains at least 66.5% by weight to 89.5% by weight of iron, 10.5% by weight to 20% by weight of chromium, 0% by weight to 1% by weight of carbon , 0 wt .-% to 5 wt .-% nickel, 0 wt .-% to 2 wt .-% manganese, 0 wt .-% to 2.5 wt .-% molybdenum, 0 wt .-% to 2 wt % Of niobium and 0% to 1% by weight of titanium. The connection element may additionally contain admixtures of other elements, including vanadium, aluminum and nitrogen.
Das Anschlusselement enthält ganz besonders bevorzugt zumindest 73 Gew.-% bis 89,5 Gew.-% Eisen, 10,5 Gew.-% bis 20 Gew.-% Chrom, 0 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Kohlenstoff, 0 Gew.-% bis 2,5 Gew.-% Nickel, 0 Gew.-% bis 1 Gew.-% Mangan, 0 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% Molybdän, 0 Gew.-% bis 1 Gew.-% Niob und 0 Gew.-% bis 1 Gew.-% Titan. Das Anschlusselement kann zusätzlich Beimengungen weiterer Elemente enthalten, darunter Vanadium, Aluminium und Stickstoff.The connecting element very particularly preferably contains at least 73% by weight to 89.5% by weight of iron, 10.5% by weight to 20% by weight of chromium, 0% by weight to 0.5% by weight. Carbon, 0 wt.% To 2.5 wt.% Nickel, 0 wt.% To 1 wt.% Manganese, 0 wt.% To 1.5 wt.% Molybdenum, 0 wt. to 1% by weight of niobium and 0% by weight to 1% by weight of titanium. The connection element may additionally contain admixtures of other elements, including vanadium, aluminum and nitrogen.
Das Anschlusselement enthält insbesondere zumindest 77 Gew.-% bis 84 Gew.-% Eisen, 16 Gew.-% bis 18,5 Gew.-% Chrom, 0 Gew.-% bis 0,1 Gew.-% Kohlenstoff, 0 Gew.-% bis 1 Gew.-% Mangan, 0 Gew.-% bis 1 Gew.-% Niob, 0 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% Molybdän und 0 Gew.-% bis 1 Gew.-% Titan. Das Anschlusselement kann zusätzlich Beimengungen weiterer Elemente enthalten, darunter Vanadium, Aluminium und Stickstoff.The connecting element contains in particular at least 77 wt .-% to 84 wt .-% iron, 16 wt .-% to 18.5 wt .-% chromium, 0 wt .-% to 0.1 wt .-% carbon, 0 wt % to 1 wt.% manganese, 0 wt.% to 1 wt.% niobium, 0 wt.% to 1.5 wt.% molybdenum, and 0 wt.% to 1 wt. Titanium. The connection element may additionally contain admixtures of other elements, including vanadium, aluminum and nitrogen.
Chromhaltiger, insbesondere sogenannter rostfreier oder nichtrostender Stahl ist kostengünstig verfügbar. Anschlusselemente aus chromhaltigem Stahl weisen zudem im Vergleich zu vielen herkömmlichen Anschlusselementen, beispielsweise aus Kupfer, eine hohe Steifigkeit auf, was zu einer vorteilhaften Stabilität der Anschlusselemente führt. Zudem weist chromhaltiger Stahl im Vergleich zu vielen herkömmlichen Anschlusselementen, beispielsweise solchen aus Titan, eine verbesserte Lötbarkeit auf, die sich aus einer höheren Wärmeleitfähigkeit ergibt.Chromium-containing, in particular so-called stainless or stainless steel is available at low cost. In addition, connecting elements made of chromium-containing steel have, in comparison to many conventional connecting elements, for example made of copper high rigidity, which leads to an advantageous stability of the connection elements. In addition, chromium-containing steel has improved solderability compared to many conventional terminal elements, for example, titanium, resulting from a higher thermal conductivity.
Besonders geeignete chromhaltige Stähle sind Stähle der Werkstoffnummern 1.4016, 1.4113, 1.4509 und 1.4510 nach EN 10 088-2.Particularly suitable chromium-containing steels are steels of the material numbers 1.4016, 1.4113, 1.4509 and 1.4510 according to
Die Lotmasse enthält bevorzugt Zinn und Bismut, Indium, Zink, Kupfer, Silber oder Zusammensetzungen davon. Der Anteil an Zinn in der Lotzusammensetzung beträgt 3 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.-% bis 95,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 Gew.-% bis 60 Gew.-%. Der Anteil an Bismut, Indium, Zink, Kupfer, Silber oder Zusammensetzungen davon beträgt in der erfindungsgemäßen Lotzusammensetzung 0,5 Gew.-% bis 97 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.-% bis 67 Gew.-%, wobei der Anteil an Bismut, Indium, Zink, Kupfer oder Silber 0 Gew.-% betragen kann. Die Lotzusammensetzung kann Nickel, Germanium, Aluminium oder Phosphor mit einem Anteil von 0 Gew.-% bis 5 Gew.-% enthalten. Die Lotzusammensetzung enthält ganz besonders bevorzugt Bi40Sn57Ag3, Sn40Bi57Ag3, Bi59Sn40Ag1, Bi57Sn42Ag1, In97Ag3, In60Sn36,5Ag2Cu1,5, Sn95,5Ag3,8Cu0,7, Bi67In33, Bi33In50Sn17, Sn77,2In20Ag2,8, Sn95Ag4Cu1, Sn99Cu1, Sn96,5Ag3,5, Sn96,5Ag3Cu0,5, Sn97Ag3 oder Gemische davon.The solder mass preferably contains tin and bismuth, indium, zinc, copper, silver or compositions thereof. The proportion of tin in the solder composition is 3% by weight to 99.5% by weight, preferably 10% by weight to 95.5% by weight, particularly preferably 15% by weight to 60% by weight. , The proportion of bismuth, indium, zinc, copper, silver or compositions thereof in the solder composition according to the invention from 0.5 wt .-% to 97 wt .-%, preferably 10 wt .-% to 67 wt .-%, wherein the proportion may be 0 wt .-% of bismuth, indium, zinc, copper or silver. The solder composition may contain nickel, germanium, aluminum or phosphorus at a level of from 0% to 5% by weight. The solder composition most preferably contains Bi40Sn57Ag3, Sn40Bi57Ag3, Bi59Sn40Ag1, Bi57Sn42Ag1, In97Ag3, In60Sn36.5Ag2Cu1.5, Sn95.5Ag3.8Cu0.7, Bi67In33, Bi33In50Sn17, Sn77.2 In20Ag2.8, Sn95Ag4Cu1, Sn99Cu1, Sn96.5Ag3.5, Sn96.5Ag3Cu0.5, Sn97Ag3 or mixtures thereof.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält die Lotmasse Bismut. Es hat sich gezeigt, dass eine Bismut-haltige Lotmasse zu einer besonders guten Haftung des erfindungsgemäßen Anschlusselements an der Scheibe führt, wobei Beschädigungen der Scheibe vermieden werden können. Der Anteil des Bismuts an der Lotmassenzusammensetzung beträgt bevorzugt von 0,5 Gew.-% bis 97 Gew.-%, besonders bevorzugt von 10 Gew.-% bis 67 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt von 33 Gew.-% bis 67 Gew.-%, insbesondere von 50 Gew.-% bis 60 Gew.-%. Die Lotmasse enthält neben Bismut bevorzugt Zinn und Silber oder Zinn, Silber und Kupfer. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung enthält die Lotmasse zumindest 35 Gew.-% bis 69 Gew.-% Bismut, 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% Zinn, 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Silber und 0 Gew.-% bis 5 Gew.-% Kupfer. In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung enthält die Lotmasse zumindest 49 Gew.-% bis 60 Gew.-% Bismut, 39 Gew.-% bis 42 Gew.-% Zinn, 1 Gew.-% bis 4 Gew.-% Silber und 0 Gew.-% bis 3 Gew.-% Kupfer.In an advantageous embodiment, the solder mass contains bismuth. It has been shown that a bismuth-containing solder composition leads to a particularly good adhesion of the connecting element according to the invention to the disk, wherein damage to the disk can be avoided. The proportion of bismuth in the solder composition is preferably from 0.5 wt% to 97 wt%, more preferably from 10 wt% to 67 wt%, and most preferably from 33 wt% to 67 Wt .-%, in particular from 50 wt .-% to 60 wt .-%. In addition to bismuth, the solder mass preferably contains tin and silver or tin, silver and copper. In a particularly preferred embodiment, the solder mass contains at least 35 wt .-% to 69 wt .-% bismuth, 30 wt .-% to 50 wt .-% tin, 1 wt .-% to 10 wt .-% silver and 0 wt % to 5% by weight of copper. In a very particularly preferred embodiment, the solder mass contains at least 49 wt .-% to 60 wt .-% bismuth, 39 wt .-% to 42 wt .-% tin, 1 wt .-% to 4 wt .-% silver and 0 Wt .-% to 3 wt .-% copper.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung enthält die Lotmasse von 90 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% Zinn, bevorzugt von 95 Gew.-% bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt von 93 Gew.-% bis 98 Gew.-%. Die Lotmasse enthält neben Zinn bevorzugt von 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% Silber und von 0 Gew.-% bis 5 Gew.-% Kupfer.In a further advantageous embodiment, the solder mass contains from 90% by weight to 99.5% by weight of tin, preferably from 95% by weight to 99% by weight, particularly preferably 93% by weight. to 98% by weight. In addition to tin, the solder mass preferably contains from 0.5% by weight to 5% by weight of silver and from 0% by weight to 5% by weight of copper.
Die Schichtdicke der Lotmasse beträgt bevorzugt kleiner oder gleich 600 µm, besonders bevorzugt zwischen 150 µm und 600 µm, insbesondere kleiner 300 µm.The layer thickness of the solder mass is preferably less than or equal to 600 .mu.m, particularly preferably between 150 .mu.m and 600 .mu.m, in particular less than 300 .mu.m.
Die Lotmasse tritt mit einer Austrittsbreite von bevorzugt kleiner 1 mm aus dem Zwischenraum zwischen dem Lötbereich des Anschlusselements und der elektrisch leitfähigen Struktur aus. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die maximale Austrittsbreite kleiner 0,5 mm und insbesondere etwa 0 mm. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Reduzierung von mechanischen Spannungen in der Scheibe, die Haftung des Anschlusselements und die Einsparung des Lots. Die maximale Austrittsbreite ist definiert als der Abstand zwischen den Außenkanten des Lötbereichs und der Stelle des Lotmasseübertritts, an dem die Lotmasse eine Schichtdicke von 50 µm unterschreitet. Die maximale Austrittsbreite wird nach dem Lötvorgang an der erstarrten Lotmasse gemessen. Eine gewünschte maximale Austrittsbreite wird durch eine geeignete Wahl von Lotmassenvolumen und lotrechtem Abstand zwischen Anschlusselement und elektrisch leitfähiger Struktur erreicht, was durch einfache Versuche ermittelt werden kann. Der lotrechte Abstand zwischen Anschlusselement und elektrisch leitfähiger Struktur kann durch ein entsprechendes Prozesswerkzeug, beispielsweise ein Werkzeug mit einem integrierten Abstandshalter, vorgegeben werden. Die maximale Austrittsbreite kann auch negativ sein, also in den vom Lötbereich des elektrischen Anschlusselements und elektrisch leitfähiger Struktur gebildeten Zwischenraum zurückgezogen sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Scheibe ist die maximale Austrittsbreite in dem vom Lötbereich des elektrischen Anschlusselements und der elektrisch leitfähigen Struktur gebildeten Zwischenraum in einem konkaven Meniskus zurückgezogen. Ein konkaver Meniskus entsteht beispielsweise durch Erhöhen des lotrechten Abstands zwischen Abstandshalter und leitfähiger Struktur beim Lötvorgang, während das Lot noch flüssig ist. Der Vorteil liegt in der Reduzierung der mechanischen Spannungen in der Scheibe, insbesondere im kritischen Bereich, der bei einem großen Lotmasseübertritt vorliegt.The solder mass emerges with an exit width of preferably less than 1 mm from the intermediate space between the soldering region of the connection element and the electrically conductive structure. In a preferred embodiment, the maximum exit width is less than 0.5 mm and in particular about 0 mm. This is particularly advantageous with regard to the reduction of mechanical stresses in the disc, the adhesion of the connecting element and the saving of the solder. The maximum exit width is defined as the distance between the outer edges of the soldering area and the point of Lotmasseübertritts, at which the solder mass falls below a layer thickness of 50 microns. The maximum exit width is measured after the soldering process on the solidified solder mass. A desired maximum exit width is achieved by a suitable choice of Lotmassenvolumen and perpendicular distance between the connection element and electrically conductive structure, which can be determined by simple experiments. The vertical distance between the connection element and the electrically conductive structure can be predetermined by a corresponding process tool, for example a tool with an integrated spacer. The maximum exit width can also be negative, that is to say retracted into the intermediate space formed by the soldering area of the electrical connection element and the electrically conductive structure. In an advantageous embodiment of the pane according to the invention, the maximum exit width in the intermediate space formed by the soldering area of the electrical connection element and the electrically conductive structure is withdrawn in a concave meniscus. For example, a concave meniscus is created by increasing the perpendicular distance between the spacer and conductive structure during the soldering process while the solder is still liquid. The advantage lies in the reduction of the mechanical stresses in the disc, in particular in the critical range, which is present at a large Lotmasseübertritt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Kontaktflächen der Anschlusselemente Abstandshalter auf, bevorzugt mindestens zwei Abstandshalter, besonders bevorzugt mindestens drei Abstandshalter. Die Abstandshalter sind bevorzugt einstückig mit dem Anschlusselement ausgebildet, beispielsweise durch Prägen oder Tiefziehen. Die Abstandshalter haben bevorzugt eine Breite von 0,5 x 10-4 m bis 10 x 10-4 m und eine Höhe von 0,5 x 10-4 m bis 5 x 10-4 m, besonders bevorzugt von 1 x 10-4 m bis 3 x 10-4 m. Durch die Abstandshalter wird eine homogene, gleichmäßig dicke und gleichmäßig aufgeschmolzene Schicht der Lotmasse erreicht. Dadurch können mechanische Spannungen zwischen Anschlusselement und Scheibe verringert werden und die Haftung des Anschlusselements verbessert werden. Das ist insbesondere bei der Verwendung bleifreier Lotmassen besonders vorteilhaft, die aufgrund ihrer geringeren Duktilität im Vergleich zu bleihaltigen Lotmassen mechanische Spannungen weniger gut kompensieren können.In an advantageous embodiment of the invention, the contact surfaces of the connection elements on spacers, preferably at least two spacers, more preferably at least three spacers. The spacers are preferably formed integrally with the connection element, for example by embossing or deep drawing. The spacers preferably have a width of 0.5 × 10 -4 m to 10 × 10 -4 m and a height of 0.5 × 10 -4 m to 5 × 10 -4 m, particularly preferably 1 × 10 -4 m to 3 x 10 -4 m. By the spacers a homogeneous, uniformly thick and uniformly molten layer of the solder mass is achieved. As a result, mechanical stresses between the connection element and the pane can be reduced and the adhesion of the connection element can be improved. This is particularly advantageous in the use of lead-free solder masses, which can compensate less well for mechanical stresses due to their lower ductility compared to lead-containing solder masses.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist auf der vom Substrat abgewandten Oberfläche der Anschlusselemente gegenüberliegend zu den Kontaktflächen zumindest eine Kontakterhebung angeordnet, welche der Kontaktierung der Anschlusselemente mit dem Lötwerkzeug während des Lötvorgangs dient. Die Kontakterhebung ist bevorzugt zumindest im Bereich der Kontaktierung mit dem Lötwerkzeug konvex gekrümmt ausgeformt. Die Kontakterhebung hat bevorzugt eine Höhe von 0,1 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,2 mm bis 1 mm. Die Länge und Breite der Kontakterhebung beträgt bevorzugt zwischen 0,1 und 5 mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 0,4 mm und 3 mm. Die Kontakterhebungen sind bevorzugt einstückig mit dem Anschlusselement ausgebildet, beispielsweise durch Prägen oder Tiefziehen. Zum Löten können Elektroden verwendet werden, deren Kontaktseite flach ausgeformt ist. Die Elektrodenfläche wird mit der Kontakterhebung in Kontakt gebracht. Die Elektrodenfläche ist dabei parallel zur Oberfläche des Substrats angeordnet. Der Kontaktbereich zwischen Elektrodenfläche und Kontakterhebung bildet die Lötstelle. Die Position der Lötstelle wird dabei durch den Punkt auf der konvexen Oberfläche der Kontakterhebung bestimmt, der den größten lotrechten Abstand zur Oberfläche des Substrats aufweist. Die Position der Lötstelle ist unabhängig von der Position der Lötelektrode auf dem Anschlusselement. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine reproduzierbare, gleichmäßige Wärmeverteilung während des Lötvorgangs. Die Wärmeverteilung während des Lötvorgangs wird durch die Position, die Größe, die Anordnung und die Geometrie der Kontakterhebung bestimmt.In an advantageous embodiment of the invention, at least one contact elevation is arranged on the surface of the connection elements facing away from the substrate, which serves for contacting the connection elements with the soldering tool during the soldering operation. The contact elevation is preferably convexly curved, at least in the area of the contacting with the soldering tool. The contact elevation preferably has a height of 0.1 mm to 2 mm, more preferably of 0.2 mm to 1 mm. The length and width of the contact elevation is preferably between 0.1 and 5 mm, very particularly preferably between 0.4 mm and 3 mm. The contact elevations are preferably formed integrally with the connection element, for example by embossing or deep-drawing. For soldering electrodes can be used, the contact side is formed flat. The electrode surface is brought into contact with the contact elevation. The electrode surface is arranged parallel to the surface of the substrate. The contact area between the electrode surface and contact elevation forms the solder joint. The position of the solder joint is determined by the point on the convex surface of the contact elevation, which has the greatest perpendicular distance from the surface of the substrate. The position of the solder joint is independent of the position of the soldering electrode on the connecting element. This is particularly advantageous in terms of a reproducible, even heat distribution during the soldering process. The heat distribution during the soldering process is determined by the position, the size, the arrangement and the geometry of the contact elevation.
Die elektrischen Anschlusselemente weisen bevorzugt zumindest auf der zur Lotmasse ausgerichteten Kontaktfläche eine Beschichtung (Benetzungsschicht) auf, die Nickel, Kupfer, Zink, Zinn, Silber, Gold oder Legierungen oder Schichten davon, bevorzugt Silber enthält. Dadurch wird eine verbesserte Benetzung der Anschlusselemente mit der Lotmasse und eine verbesserte Haftung der Anschlusselemente erreicht.The electrical connection elements preferably have a coating (wetting layer) at least on the contact surface aligned with the solder mass, which contains nickel, copper, zinc, tin, silver, gold or alloys or layers thereof, preferably silver. As a result, improved wetting of the connection elements with the solder mass and improved adhesion of the connection elements is achieved.
Die erfindungsgemäßen Anschlusselemente sind bevorzugt mit Nickel, Zinn, Kupfer und/oder Silber beschichtet. Die erfindungsgemäßen Anschlusselemente sind besonders bevorzugt mit einer haftvermittelnden Schicht, bevorzugt aus Nickel und/oder Kupfer, und zusätzlich mit einer lötbaren Schicht, bevorzugt aus Silber, versehen. Die erfindungsgemäßen Anschlusselemente sind ganz besonders bevorzugt mit 0,1 µm bis 0,3 µm Nickel und/oder 3 µm bis 20 µm Silber beschichtet. Die Anschlusselemente können vernickelt, verzinnt, verkupfert und/oder versilbert werden. Nickel und Silber verbessern die Stromtragfähigkeit und Korrosionsstabilität der Anschlusselemente und die Benetzung mit der Lotmasse.The connection elements according to the invention are preferably coated with nickel, tin, copper and / or silver. The connection elements according to the invention are particularly preferably with an adhesion-promoting layer, preferably of nickel and / or copper, and additionally provided with a solderable layer, preferably of silver. The connection elements according to the invention are very particularly preferably coated with 0.1 μm to 0.3 μm nickel and / or 3 μm to 20 μm silver. The connection elements can be nickel-plated, tinned, copper-plated and / or silver-plated. Nickel and silver improve the current carrying capacity and corrosion stability of the connection elements and the wetting with the solder mass.
Die Kontaktelemente können optional ebenfalls über eine Beschichtung verfügen. Eine Beschichtung der Kontaktelemente ist jedoch nicht notwendig, da kein direkter Kontakt zwischen Kontaktelementen und Lotmasse besteht. Somit bedarf es keiner Optimierung der Benetzungseigenschaften der Kontaktelemente.The contact elements may optionally also have a coating. However, a coating of the contact elements is not necessary because there is no direct contact between contact elements and solder mass. Thus, there is no need to optimize the wetting properties of the contact elements.
In einer alternativen Ausführungsform weisen die Kontaktelemente eine Beschichtung auf, die Nickel, Kupfer, Zink, Zinn, Silber, Gold oder Legierungen oder Schichten davon, bevorzugt Silber enthält. Bevorzugt sind die Kontaktelemente mit Nickel, Zinn, Kupfer und/oder Silber beschichtet. Ganz besonders bevorzugt sind die Kontaktelemente mit 0,1 µm bis 0,3 µm Nickel und/oder 3 µm bis 20 µm Silber beschichtet. Die Kontaktelemente können vernickelt, verzinnt, verkupfert und/oder versilbert werden.In an alternative embodiment, the contact elements have a coating which contains nickel, copper, zinc, tin, silver, gold or alloys or layers thereof, preferably silver. The contact elements are preferably coated with nickel, tin, copper and / or silver. Most preferably, the contact elements are coated with 0.1 μm to 0.3 μm nickel and / or 3 μm to 20 μm silver. The contact elements can be nickel-plated, tin-plated, copper-plated and / or silver-plated.
Die Form des elektrischen Anschlusselementes kann ein oder mehrere Lotdepots im Zwischenraum von Anschlusselement und elektrisch leitfähiger Struktur ausbilden. Die Lotdepots und Benetzungseigenschaften des Lotes am Anschlusselement verhindern den Austritt der Lotmasse aus dem Zwischenraum. Lotdepots können rechtwinklig, verrundet oder polygonal ausgestaltet sein.The shape of the electrical connection element can form one or more solder deposits in the intermediate space of connection element and electrically conductive structure. The solder deposits and wetting properties of the solder on the connecting element prevent the escape of the solder mass from the intermediate space. Lotdepots can be rectangular, rounded or polygonal configured.
Das Substrat enthält bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas und/oder Kalk-Natron-Glas. Das Substrat kann aber auch Polymere enthalten, bevorzugt Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polybutadien, Polynitrile, Polyester, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyacrylat, Polyamid, Polyethylenterephthalat und/oder Copolymere oder Gemische davon. Das Substrat ist bevorzugt transparent. Das Substrat weist bevorzugt eine Dicke von 0,5 mm bis 25 mm, besonders bevorzugt von 1 mm bis 10 mm und ganz besonders bevorzugt von 1,5 mm bis 5 mm auf.The substrate preferably contains glass, particularly preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass and / or soda-lime glass. However, the substrate may also contain polymers, preferably polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polybutadiene, polynitriles, polyesters, polyurethane, polyvinyl chloride, polyacrylate, polyamide, polyethylene terephthalate and / or copolymers or mixtures thereof. The substrate is preferably transparent. The substrate preferably has a thickness of from 0.5 mm to 25 mm, particularly preferably from 1 mm to 10 mm and very particularly preferably from 1.5 mm to 5 mm.
Optional ist auf dem Substrat ein Siebdruck aufgebracht, der im Einbauzustand der Scheibe die Kontaktierung der Scheibe verdeckt, so dass die Anschlusselemente mit Verbindungsleitern von außen nicht erkennbar sind.Optionally, a screen printing is applied to the substrate, which covers the contacting of the disc in the installed state of the disc, so that the connection elements with connecting conductors from the outside are not visible.
Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Scheibe umfassend die Schritte:
- a) elektrische Kontaktierung eines Verbindungsleiters mit mindestens zwei Ansch lusselementen,
- b) Aufbringen einer Lotmasse auf jeweils mindestens einer Kontaktfläche auf der Unterseite der Anschlusselemente,
- c) Anordnen der Anschlusselemente mit der Lotmasse auf der elektrisch leitfähigen Struktur auf dem Substrat und
- d) Verlöten der Anschlusselemente mit der elektrisch leitfähigen Struktur,
- a) electrical contacting of a connecting conductor with at least two connecting elements,
- b) applying a solder mass to at least one contact surface on the underside of the connection elements,
- c) arranging the connection elements with the solder mass on the electrically conductive structure on the substrate and
- d) soldering the connection elements with the electrically conductive structure,
Die elektrisch leitfähige Struktur kann durch an sich bekannte Verfahren auf das Substrat aufgebracht werden, beispielsweise durch Siebdruck-Verfahren. Das Aufbringen der elektrisch leitfähigen Struktur kann zeitlich vor, während oder nach dem Verfahrensschritt b) erfolgen.The electrically conductive structure can be applied to the substrate by methods known per se, for example by screen printing methods. The application of the electrically conductive structure can take place before, during or after method step b).
Die Lotmasse wird bevorzugt als Plättchen oder abgeflachter Tropfen mit festgelegter Schichtdicke, Volumen, Form und Anordnung auf dem Anschlusselement angebracht. Die Schichtdicke des Lotmasseplättchens beträgt bevorzugt kleiner oder gleich 0,6 mm. Die Form des Lotmasseplättchens entspricht bevorzugt der Form der Kontaktfläche. Ist die Kontaktfläche beispielsweise rechteckig ausgebildet, so weist das Lotmasseplättchen bevorzugt eine rechteckige Form auf.The solder mass is preferably applied as platelets or flattened drops with a defined layer thickness, volume, shape and arrangement on the connection element. The layer thickness of the Lotmasseplättchens is preferably less than or equal to 0.6 mm. The shape of the Lotmasseplättchens preferably corresponds to the shape of the contact surface. If the contact surface is rectangular, for example, the solder mass platelet preferably has a rectangular shape.
Das Einbringen der Energie beim elektrischen Verbinden von elektrischem Anschlusselement und elektrisch leitfähiger Struktur erfolgt bevorzugt mit Stempel, Thermoden, Kolbenlöten, Microflammlöten, bevorzugt Laserlöten, Heißluftlöten, Induktionslöten, Widerstandslöten und/oder mit Ultraschall.The introduction of the energy in the electrical connection of electrical connection element and electrically conductive structure is preferably carried out with stamp, thermodes, piston soldering, microflame soldering, preferably laser soldering, hot air soldering, induction soldering, resistance soldering and / or with ultrasound.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Anschlusselemente automatisiert aufgelötet. Dies ist möglich, da die erfindungsgemäßen Anschlusselemente mit Verbindungssteg über eine vergleichsweise geringe Anzahl an Lötpunkten verfügen und somit auch automatisiert verarbeitbar sind.In a preferred embodiment, the connection elements are automatically soldered. This is possible since the connecting elements according to the invention with connecting web have a comparatively small number of soldering points and can thus be processed automatically.
Bevorzugt wird der Verbindungsleiter über Kontaktelemente elektrisch leitfähig an den Anschlusselementen kontaktiert. Diese Kontaktelemente werden vor der elektrischen Kontaktierung von Verbindungsleitern und Anschlusselementen an den Anschlusselementen angebracht. Im Sinne eines modularen Aufbaus können die Kontaktelemente bereits vorbereitend vor dem ersten Verfahrensschritt mit den Anschlusselementen verbunden werden, während der Verbindungsleiter erst vor, während oder nach den Schritten b), c) und d) angebracht wird. Bevorzugt wird der Verbindungsleiter erst nach Schritt d) auf die Kontaktelemente aufgesteckt. Dabei werden zuerst die noch nicht miteinander verbundenen Anschlusselemente mit Kontaktelementen aufgelötet, wobei keine räumliche Hinderung durch den Verbindungsleiter besteht, der erst im weiteren Verlauf des Verfahrens angebracht wird.Preferably, the connection conductor is contacted via contact elements in an electrically conductive manner on the connection elements. These contact elements are attached to the connecting elements prior to the electrical contacting of connecting conductors and connecting elements. In the sense of a modular construction, the contact elements can already be connected to the connection elements in preparatory fashion before the first method step, while the connection conductor is attached only before, during or after steps b), c) and d). The connecting conductor is preferably attached to the contact elements only after step d). In this case, first the connecting elements not yet connected to one another are soldered to contact elements, wherein there is no spatial obstruction through the connecting conductor, which is attached only in the further course of the method.
Bevorzugt werden die Kontaktelemente auf der Oberseite der Anschlusselemente verschweißt oder verlötet. Besonders bevorzugt werden die Kontaktelemente durch Elektrodenwiderstandsschweißen, Induktionslöten, Ultraschallschweißen oder Reibschweißen auf dem Anschlusselement befestigt.Preferably, the contact elements are welded or soldered on the top of the connection elements. Particularly preferably, the contact elements are fixed by electrode resistance welding, induction soldering, ultrasonic welding or friction welding on the connection element.
In einer anderen Ausführungsform sind das Kontaktelement und das Anschlusselement einstückig ausgeformt. In diesem Fall entfällt ein Verbinden von Kontaktelement und Anschlusselement.In another embodiment, the contact element and the connection element are integrally formed. In this case eliminates a connection of contact element and connecting element.
Ferner umfasst die Erfindung die Verwendung einer Scheibe mit mindestens zwei Anschlusselementen und Verbindungsleiter als Scheibe mit elektrisch leitfähigen Strukturen, bevorzugt mit Heizleitern und/oder Antennenleitern, für Fahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe, Architekturverglasung und Gebäudeverglasung. Dabei dienen die Anschlusselemente der Verbindung von elektrisch leitfähigen Strukturen der Scheibe, wie beispielsweise Heizleitern oder Antennenleitern, mit externen elektrischen Systemen, wie beispielsweise Verstärkern, Steuereinheiten oder Spannungsquellen. Die Erfindung umfasst insbesondere die Verwendung der erfindungsgemäßen Scheibe in Schienenfahrzeugen oder Kraftfahrzeugen, bevorzugt als Windschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheibe und/oder Dachscheibe, insbesondere als beheizbare Scheibe oder als Scheibe mit Antennenfunktion.Furthermore, the invention encompasses the use of a pane having at least two connection elements and connecting conductors as a pane with electrically conductive structures, preferably with heating conductors and / or antenna conductors, for vehicles, aircraft, ships, architectural glazing and building glazing. In this case, the connecting elements serve the connection of electrically conductive structures of the disk, such as heat conductors or antenna conductors, with external electrical systems, such as amplifiers, control units or voltage sources. In particular, the invention comprises the use of the pane according to the invention in rail vehicles or motor vehicles, preferably as a windscreen, rear window, side window and / or roof window, in particular as a heatable pane or as a pane with an antenna function.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein. Es zeigen:
-
Figur 1 -
Figur 2 -
Figur 3 -
Figur 4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Scheibe mit zwei Anschlusselementen und Verbindungsleiter. -
Figur 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Scheibe mit zwei Anschlusselementen und Verbindungsleiter. -
Figur 6 -
Figur 7a ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Scheibe mit Anschlusselementen und Verbindungsleiter. -
Figur 7b ein Fließschema einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Scheibe mit Anschlusselementen und Verbindungsleiter.
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FIG. 1 a schematic view of a disc according to the invention with two connecting elements and connecting conductors. -
FIG. 2 a further embodiment of the disc according to the invention with two connecting elements and connecting conductors. -
FIG. 3 a further embodiment of the disc according to the invention with two connecting elements and connecting conductors. -
FIG. 4 a further embodiment of the disc according to the invention with two connecting elements and connecting conductors. -
FIG. 5 a further embodiment of the disc according to the invention with two connecting elements and connecting conductors. -
FIG. 6 a further embodiment of the disc according to the invention with two connecting elements and connecting conductors. -
Figure 7a a flow diagram of the method according to the invention for producing a disk with connection elements and connecting conductors. -
FIG. 7b a flow diagram of another embodiment of the method according to the invention for producing a disk with connection elements and connecting conductors.
Auf der Oberfläche des Substrats (1) ist eine elektrisch leitfähige Struktur (2) in Form einer Heizleiterstruktur appliziert. Die elektrisch leitfähige Struktur enthält Silberpartikel und Glasfritten, wobei der Silberanteil größer als 90 % beträgt. Im Randbereich der Scheibe ist die elektrisch leitfähige Struktur (3) auf 6 mm verbreitert und dient als Sammelleiter. Der Sammelleiter besitzt dabei eine Schichtdicke von 10 µm. In diesem Bereich ist eine Lotmasse (8) aufgebracht, die die elektrisch leitfähige Struktur (3) mit den Kontaktflächen (9) der Anschlusselemente (4) verbindet. Die Kontaktierung wird nach der Montage in der Fahrzeugkarosserie durch den Abdecksiebdruck (2) verdeckt. Die Lotmasse (8) stellt eine dauerhafte elektrische und mechanische Verbindung der elektrisch leitfähigen Struktur (3) mit den Anschlusselementen (4) sicher. Die Formgebung und Materialzusammensetzung der Anschlusselemente (4.1, 4.2) sowie der Lotmasse (8) entspricht dabei
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Testreihe von Scheiben mit Anschlusselementen und Verbindungsleitern nach dem Stand der Technik und der erfindungsgemäßen Scheibe mit Anschlusselementen und Verbindungsleitern verglichen.The invention is compared below on the basis of a test series of disks with connecting elements and connecting conductors according to the prior art and the disk according to the invention with connecting elements and connecting conductors.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Scheibe mit zwei Anschlusselementen (4) und einem Verbindungsleiter (6) entspricht dem in
Ein Verbindungsleiter mit 6 Anschlusselementen im Abstand von jeweils 57 mm und einer Gesamtlänge von 285 mm wurde analog Beispiel 1 auf die in
Tabelle 1 zeigt das Ergebnis einer Versuchsreihe des erfindungsgemäßen Verbindungsleiters (Beispiel 1) und des Verbindungsleiters nach dem Stand der Technik (Vergleichsbeispiel 2). Neben einer ausreichenden Stromtragfähigkeit ist auch die maximale Temperaturerhöhung des Sammelleiters von entscheidender Bedeutung. Diese wird seitens vieler Automobilhersteller auf einen maximalen Grenzwert von 60°C festgelegt. Ferner werden die Kosten der verschiedenen Verbindungsleiter verglichen.
Sowohl der erfindungsgemäße Verbindungsleiter als auch der Verbindungsleiter nach dem Stand der Technik halten den Grenzwert für die maximale Temperaturerhöhung des Sammelleiters ein. Der erfindungsgemäße Verbindungsleiter ist jedoch wesentlich kostengünstiger. Dies ist vor allem durch die materialintensive Ausgestaltung des Verbindungsleiters nach dem Stand der Technik bedingt. Nach dem Stand der Technik wird zur Einhaltung des Temperaturgrenzwertes und zum Erreichen einer ausreichenden Stromtragfähigkeit ein wesentlich massiverer Leiter mit einem geringfügig höheren Leitungsquerschnitt benötigt. Die hohe Anzahl an Anschlusselementen dient ebenfalls dem Erreichen einer genügend hohen Stromtragfähigkeit sowie der Vermeidung einer Geräuschentwicklung im fahrenden Automobil. Eine entsprechend hohe Stromtragfähigkeit kann jedoch, wie gezeigt werden konnte, auch mittels des erfindungsgemäßen Verbindungsleiters mit nur zwei Anschlusselementen erreicht werden. Eine Fixierung des erfindungsgemäßen Verbindungsleiters über weitere Anschlusselemente ist überflüssig. Eine mögliche Geräuschentwicklung wird durch eine polymerhaltige Ummantelung des Verbindungsleiters vermieden. Durch die wesentliche Reduzierung der Lötpunkte ist der erfindungsgemäße Verbindungsleiter mit Anschlusselementen innerhalb einer kürzeren Zeitspanne verlötbar. Diese Zeitersparnis geht mit einer weiteren Senkung der Produktionskosten einher. Ferner wird eine Automatisierung des Lötprozesses durch eine geringere Anzahl von Lötpunkten enorm vereinfacht. Die erfindungsgemäße Lösung führt des Weiteren zu einer wesentlichen Senkung der Materialkosten, da der erfindungsgemäße Verbindungsleiter mit Anschlusselementen weniger massiv gearbeitet ist. Der Verbindungsleiter nach dem Stand der Technik (Vergleichsbeispiel 2) weist aufgrund der Vielzahl von Anschlusselementen (6 Crimps) und Lotdepots einen wesentlich höheren Gesamtmaterialverbrauch auf. Insgesamt ist der erfindungsgemäße Verbindungsleiter (Beispiel 1) im Vergleich zum Stand der Technik (Vergleichsbeispiel 2) sowohl bezüglich der Herstellung, als auch bezüglich der Weiterverarbeitung, weit kostengünstiger und wirtschaftlicher.Both the connecting conductor according to the invention and the connecting conductor according to the prior art adhere to the limit value for the maximum temperature increase of the busbar. However, the connecting conductor according to the invention is much cheaper. This is mainly due to the material-intensive design of the connecting conductor according to the prior art. According to the state of the art, a substantially more massive conductor with a slightly higher conductor cross-section is required to maintain the temperature limit and to achieve sufficient current carrying capacity. The high number of connection elements also serves to achieve a sufficiently high current carrying capacity and to avoid noise in the moving automobile. However, as was shown, a correspondingly high current carrying capacity can also be achieved by means of the connecting conductor according to the invention with only two connecting elements. A fixation of the Connecting conductor according to the invention via further connection elements is superfluous. A possible noise is avoided by a polymer-containing sheath of the connecting conductor. Due to the substantial reduction of the soldering points, the connection conductor according to the invention can be soldered to connection elements within a shorter period of time. This time savings goes hand in hand with a further reduction in production costs. Furthermore, automation of the soldering process is enormously simplified by a smaller number of soldering points. Furthermore, the solution according to the invention leads to a substantial reduction in the material costs, since the connection conductor according to the invention with connection elements is less massive. The connecting conductor according to the prior art (Comparative Example 2) has a much higher total material consumption due to the large number of connection elements (6 crimps) and solder deposits. Overall, the inventive connecting conductor (Example 1) compared to the prior art (Comparative Example 2), both in terms of production, as well as with respect to further processing, far cheaper and more economical.
- 11
- transparentes Substrattransparent substrate
- 22
- AbdecksiebdruckAbdecksiebdruck
- 33
- leitfähige Strukturconductive structure
- 44
- Anschlusselementeconnection elements
- 4.14.1
- erstes Anschlusselementfirst connection element
- 4.24.2
- zweites Anschlusselementsecond connection element
- 55
- Kontaktelementecontact elements
- 5.15.1
- erstes Kontaktelementfirst contact element
- 5.25.2
- zweites Kontaktelementsecond contact element
- 5.35.3
- drittes Kontaktelementthird contact element
- 66
- Verbindungsleiterconnecting conductors
- 77
- Steckverbindungenconnectors
- 88th
- Lotmassesolder mass
- 99
- Kontaktflächencontact surfaces
- 1010
- Anschlusskabelconnection cable
- xx
- Abstand der einander nächstliegenden Kontaktflächen benachbarter AnschlusselementeDistance between the closest contact surfaces of adjacent connection elements
Claims (15)
- A pane with at least two connection elements (4) and a connecting conductor (6) comprising at least- a substrate (1) with an electrically conductive structure (3) on at least one subregion of the substrate (1),- at least two electrical connection elements (4) on at least one subregion of the electrically conductive structure (3),- at least one contact surface (9) on the bottom of each connection element (4),- a soldering compound (8), which connects the contact surfaces (9) of the electrical connection elements (4) to the electrically conductive structure (3) in at least one subregion, and- a connecting conductor (6), which electrically conductively connects the connection elements (4) to each other,wherein the connecting conductor (6) comprises a conductive core and a nonconductive sheath and wherein the contact surfaces (9) of adjacent connection elements (4) nearest each other have a distance x between them of at least 70 mm.
- Pane according to claim 1, wherein the contact surfaces (9) of adjacent connection elements (4) nearest each other have a distance between them of at least 100 mm, preferably at least 150 mm, particularly preferably at least 200 mm.
- Pane according to claim 1 or 2, wherein the connection elements (4) are connected via their top to the connecting conductor (6).
- Pane according to one of claims 1 through 3, wherein the connecting conductor (6) has a conductor cross-section less than or equal to 6 mm2, preferably less than or equal to 4 mm2, particularly preferably less than or equal to 2.5 mm2.
- Pane according to one of claims 1 through 4, wherein the electrically conductive structure (3) comprises at least one busbar with a conductor cross-section less than 0.3 mm2, preferably less than 0.1 mm2, particularly preferably less than 0.06 mm2.
- Pane according to one of claims 1 through 5, wherein the pane includes two connection elements (4) and the connecting conductor (6) has a length less than or equal to 300 mm or the pane includes at least three connection elements (4) and the connecting conductor (6) has a length greater than 300 mm.
- Pane according to one of claims 1 through 6, wherein the connection elements (4) contain titanium, iron, nickel, cobalt, molybdenum, copper, zinc, tin, manganese, niobium, and/or chromium and/or alloys thereof, preferably iron alloys, titanium, and/or copper alloys.
- Pane according to one of claims 1 through 7, wherein the connection elements (4) are electrically conductively contacted to the connecting conductor (6) via contact elements (5).
- Pane according to claim 8, wherein the contact elements (5) comprise contact pins, which are electrically conductively contacted to the connecting conductor (6).
- Pane according to one of claims 1 through 9, wherein the electrically conductive structure (3) contains at least silver, preferably silver particles and glass frits.
- Pane according to one of claims 1 through 10, wherein the soldering compound (8) contains tin, bismuth, indium, zinc, copper, silver, lead, and/or mixtures and/or alloys thereof.
- Pane according to one of claims 1 through 11, wherein the substrate (1) contains glass and/or polymers, preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass, soda lime glass, and/or polymethyl methacrylate.
- Method for producing a pane according to one of claims 1 through 12, whereina) a connecting conductor (6) is electrically conductively contacted with at least two connection elements (4),b) on the bottom of the connection elements (4), a soldering compound (8) is applied in each case to at least one contact surface (9),c) the connection elements (4) with the soldering compound (8) are arranged on the electrically conductive structure (3) on the substrate (1), andd) the connection elements (4) are soldered to the electrically conductive structure (3), wherein step a) can occur before, during, or after steps b), c) and d).
- Method according to claim 13, wherein the connecting conductor (6) is contacted via contact elements (5) on the connection elements (4).
- Use of a pane according to one of claims 1 through 12 as a pane with electrically conductive structures, preferably with heating conductors and/or antenna conductors, for motor vehicles, aircraft, watercraft, architectural glazing, and glazing in buildings.
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