ES2923871T3

ES2923871T3 - Acristalamiento con dispositivo de conducción eléctrica y que tiene resistencia mejorada a pruebas de ciclos de calor

Info

Publication number: ES2923871T3
Application number: ES16819621T
Authority: ES
Inventors: Katja Werner; Bernhard Reul; Klaus Schmalbuch; Camille Dassonville; Clément Briquet; Juliette Jamart
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2022-10-03
Anticipated expiration: 2036-12-08
Also published as: US20180368268A1; KR20180091879A; TW201736124A; FR3044962B1; RU2018121047A; JP2019505458A; RU2018121047A3; TWI717433B; AR107024A1; BR112018006137A2; MX2018006945A; WO2017098164A1; BR112018006137B1; EP3386747B1; HUE059196T2; CN107112672B; PL3386747T3; CA2999950C; DK3386747T3; KR102662932B1

Abstract

La presente invención se refiere a un acristalamiento que consiste en al menos un sustrato del cual una porción incluye un elemento conductor de electricidad, incluyendo dicho elemento conductor un conector hecho de acero que contiene cromo, soldado a una pista conductora de electricidad por medio de una aleación de soldadura que contiene estaño, plata y cobre, en el que la pista eléctricamente conductora formada por la sinterización de una pasta de plata que incluye una mezcla de polvo de plata y frita de vidrio tiene una resistividad no superior a 3,5 μΩ-cm cuando se mide a 25 °C y un nivel de porosidad inferior al 20 %, dicho el nivel de porosidad se mide mediante microscopía electrónica de barrido en una sección transversal de la parte del sustrato que incluye la pista eléctricamente conductora y que se ha pulido previamente mediante pulido iónico. (Sin dibujo abstracto) (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Acristalamiento con dispositivo de conducción eléctrica y que tiene resistencia mejorada a pruebas de ciclos de calor

La presente invención se refiere a un acristalamiento que comprende un elemento de conexión eléctrica, a su proceso de fabricación y a su uso en el campo de acristalamientos de vehículos.

La invención se refiere, más especialmente, a un acristalamiento para automóviles que tiene una función eléctrica, tal como, por ejemplo, acristalamientos térmicos o de deshielo, o incluso acristalamientos equipados con antenas. Los hilos de calentamiento, antenas u otros sensores presentes en acristalamientos para automóviles son pistas eléctricamente conductoras formadas a partir de una pasta conductora, tal como, por ejemplo, una pasta que contiene plata, serigrafiadas sobre un sustrato de vidrio, y que se conectan a un sistema de suministro de energía eléctrica mediante conectores soldados a la pasta conductora. Por motivos de diferencias en los coeficientes de expansión térmica de los materiales utilizados en estos sistemas, aparecen tensiones o esfuerzos mecánicos durante la fabricación y manipulación de estos acristalamientos, que generan debilidad y hacen que aparezcan grietas en los mismos, especialmente en la región de estos conectores. Las aleaciones de soldadura utilizadas hasta ahora se basaban, de forma general, en plomo y, por lo tanto, en un metal de alta ductilidad. Esto garantizaba que las pruebas de resistencia especificadas por los fabricantes se superasen sin que aparecieran grietas que pudiesen hacer que el acristalamiento fuese inadecuado para el uso deseado. Una directiva europea prohíbe actualmente el uso de este tipo de aleación basada en plomo y se ha realizado mucho trabajo para encontrar otras aleaciones de soldadura capaces de sustituir a las aleaciones basadas en plomo. Se obtiene un buen compromiso con aleaciones que contienen estaño, plata y cobre. Estas aleaciones no solo poseen propiedades que hacen que sean buenas soldaduras, sino que también tienen la robustez requerida para superar las pruebas actualmente especificadas por los fabricantes de automóviles. En paralelo a este problema subyacente, relacionado con la eliminación de plomo de aleaciones de soldadura, las pruebas de envejecimiento realizadas en conectores se han vuelto cada vez más estrictas; en particular, las condiciones de las pruebas de ciclos de temperatura se han vuelto cada vez más estrictas. Estos ensayos de ciclos de temperatura también se conocen por su acrónimo TCT; “ Prueba de Ciclos de Temperatura” (“Temperature Cycling Test” ). El objetivo de estos ensayos es determinar si el acristalamiento es capaz de soportar aumentos y disminuciones rápidos sucesivos de temperatura, sin debilitarse. Estos ensayos se desarrollaron para acelerar la aparición de efectos causados por diferencias en el comportamiento térmico de los diversos componentes de un sistema. El nuevo ensayo especifica que la temperatura varía entre -40 0C y 105 0C, que es un intervalo de variación más grande que el utilizado en las pruebas anteriores, que se limitaban a 90 0C. También se ha cambiado el número de ciclos, ya que se ha pasado de 10 ciclos a un mínimo de 60 ciclos. Los nuevos estados de TCT también requieren que se aplique un voltaje de 14 V durante estas variaciones de temperatura, en las fases en las que se aumenta la temperatura, generando, así, calor adicional correspondiente a temperaturas locales, que pueden ser de hasta aproximadamente 120 0C. A pesar de la optimización de la forma del conector y de la elección de materiales, los sistemas conocidos y utilizados actualmente no son lo suficientemente resistentes y pueden aparecer grietas o fisuras después de estos ensayos más estrictos. Específicamente, la mayor rigidez de las aleaciones basadas en estaño, plata y cobre, en comparación con las aleaciones basadas en plomo, da lugar a una mayor transferencia de esfuerzos al sustrato. Las propiedades físicas de estas aleaciones, en combinación con ensayos de TCT más estrictos, dan lugar a que se generen más defectos o grietas en los acristalamientos. Las temperaturas más altas alcanzadas también llevan a una mayor expansión térmica del conector y de la aleación de soldadura, sometiendo, así, a más esfuerzos al elemento de conexión eléctrica en su totalidad. Por lo tanto, los acristalamientos provistos de este tipo de conector y aleación no satisfacen los criterios especificados por estos ensayos y, por lo tanto, no cumplen con los criterios especificados por los fabricantes.

El documento US-2015162677 A1 describe un acristalamiento que comprende un sustrato de vidrio, que comprende un elemento eléctricamente conductor que comprende un conector hecho de acero que contiene cromo, estando dicho conector soldado a una pista eléctricamente conductora, con un compuesto de soldadura basado en estaño, plata y cobre, estando dicha pista basada en plata.

La presente invención se refiere a un acristalamiento que consiste en un sustrato que comprende un sistema de conexión eléctrica depositado sobre el sustrato, que está compuesto por al menos un conector eléctrico, una pasta de metal conductor y una aleación de soldadura, presentando dicho sistema una mejor robustez en las pruebas de comportamiento de temperatura, ya que permite que el número de grietas que puedan aparecer en el sustrato, después de la aplicación mediante las pruebas de aumentos y disminuciones de temperatura, se reduzca de forma significativa.

Un objeto de la presente invención es un acristalamiento que consiste en un sustrato, comprendiendo al menos una parte del mismo, un elemento eléctricamente conductor, comprendiendo dicho elemento conductor un conector hecho de acero que contiene cromo, estando soldado dicho conector con una aleación de soldadura basada en estaño, plata y cobre, a una pista eléctricamente conductora, en donde la pista eléctricamente conductora, que está basada en plata, tiene una resistividad medida a 25 °C inferior o igual a 3,5 pü.cm y un nivel de porosidad inferior a 20 %, midiéndose dicho nivel de porosidad mediante microscopía electrónica de barrido de una sección transversal, a través de la parte del sustrato que comprende la pista eléctricamente conductora y que se ha pulido previamente mediante pulido con haz de iones. El acristalamiento según la invención, es un acristalamiento que resiste los TCT, aplicando 60 ciclos sucesivos, durante los cuales la temperatura cambia entre -400C y 105 0C, bajo una tensión de 14 V, durante fases en las que la temperatura aumenta.

Los inventores han demostrado que, sorprendentemente, eligiendo un material particular para el conector, un tipo específico de aleación de soldadura y una pasta conductora que contenga plata que tenga un nivel de porosidad bajo y una baja resistencia específica, es posible obtener un sistema de conexión eléctrica para un acristalamiento para automóviles que sea capaz de soportar las nuevas condiciones de TCT.

Cuando se hace referencia a la cocción de la pasta eléctricamente conductora, se hace referencia al tratamiento térmico bajo aire a una temperatura comprendida entre 550 0C y 700 0C durante un período que varía de 2 a 10 minutos, lo que hace posible fijar la pasta eléctricamente conductora de plata, sobre el sustrato. Las mediciones para caracterizar la pista eléctricamente conductora se realizan después de su cocción.

La pista eléctricamente conductora basada en plata es una pasta de plata fritada que comprende una mezcla de polvo de plata y frita de vidrio. De forma ventajosa, la pasta de plata comprende algunas partículas con diferentes tamaños, entre las que están presentes partículas pequeñas con un tamaño inferior a 500 nm. Preferiblemente, las partículas pequeñas tienen una forma esférica cuyo diámetro es inferior a 500 nm. El tamaño y forma de las partículas de plata se miden en imágenes de la sección transversal del sustrato recubierto con la pista eléctricamente conductora de plata, después de la cocción y de un pulido con haz de iones, y se obtienen mediante observación bajo un microscopio electrónico de barrido.

De forma ventajosa, la granulometría de las partículas de plata presentes en la pista eléctricamente conductora es tal que el diámetro promedio D10 es inferior a 1,1 pm, representando el diámetro D10 el diámetro para el cual un 10 % de las partículas tienen un diámetro inferior a ese valor. Preferiblemente, el diámetro D10 es inferior a 0,8 pm. Las mediciones de la granulometría se realizan con un granulómetro láser, por ejemplo, tal como Mastersizer MS2000.

El nivel de porosidad de la pista de plata eléctricamente conductora se determina mediante microanálisis de la capa de pasta de plata depositada mediante serigrafía sobre al menos una parte del sustrato. Una sección transversal a través de la parte del sustrato recubierta con dicha pista eléctricamente conductora se observa bajo un microscopio electrónico de barrido. La imagen obtenida por microscopía electrónica de barrido (SEM) contiene zonas de un color gris claro, que corresponden a la pasta de plata, zonas de un color gris más oscuro, correspondientes a la frita de vidrio presente en la pasta conductora, y zonas negras, que son indicativas de la porosidad de la capa. El nivel de porosidad de la capa se calcula determinando el porcentaje de zonas negras, procesando imágenes de una zona determinada. Por ejemplo, se observa una longitud de 50 pm de la sección transversal del sustrato, obteniéndose las imágenes mediante SEM, con un aumento de 5000 y un voltaje de 10 kV. El nivel de porosidad se proporciona en porcentaje, y es un valor correspondiente al promedio de los diversos valores de los niveles de porosidad obtenidos después de observar diez posiciones distintas.

Por lo tanto, el método para medir el nivel de porosidad de la pista eléctricamente conductora utilizado en la presente invención, es el siguiente:

1) observar bajo un microscopio electrónico una longitud de aproximadamente 50 pm de la sección transversal pulida mediante pulido con haz de iones de la parte del sustrato recubierta con dicha pista,

2) determinar, mediante procesamiento de imágenes, la cantidad de zonas negras observadas indicativas de la porosidad, para determinar el nivel de porosidad expresado en porcentaje de zonas oscuras con respecto a la totalidad del área observada,

3) repetir las etapas 1 y 2 con al menos diez zonas distintas de la sección transversal pulida, para obtener al menos diez valores de nivel de porosidad,

4) calcular el promedio de los valores de nivel de porosidad obtenidos.

Para que la propagación de grietas sea limitada, es esencial que la pista eléctricamente conductora “ no sea muy porosa” , es decir, que su nivel de porosidad sea inferior a 20 %.

Preferiblemente, la pista basada en pasta de plata eléctricamente conductora tiene una distribución de porosidad tal que la longitud más larga del 90 % de los poros es inferior a 6 pm. El tamaño de los poros se mide mediante microscopía electrónica de barrido, en una sección transversal de la parte del sustrato que comprende la pista eléctricamente conductora, después de la cocción y de haberse pulido previamente con haz de iones.

Además de esta condición relacionada con el nivel de porosidad de la capa, también es necesario que la pista eléctricamente conductora de plata tenga una resistividad inferior o igual a 3,5 pü.cm, midiéndose esta resistividad a una temperatura de 25 0C. La resistividad inferior a 3,5 pü.cm hace posible asegurar una buena compatibilidad entre la pasta conductora de plata y la aleación de soldadura hecha de acero basada en cromo. La resistividad p, expresada en ohmios.cm, se obtiene midiendo la resistencia eléctrica R en ohmios de un hilo conductor hecho de plata, y teniendo en cuenta la longitud l en m y la sección transversal del hilo S en m2.

La sección transversal del hilo se mide, por ejemplo, utilizando un método de perfilometría de contacto o sin contacto. La medición de resistividad se lleva a cabo, generalmente, con una longitud de hilo de 1 m.

La pasta de plata conductora utilizada para serigrafiar las pistas eléctricamente conductoras contiene, de forma ventajosa, entre 90 y 97 % en peso de plata, siendo el resto la frita de vidrio. Este contenido de plata corresponde al contenido después de la cocción de la pasta eléctricamente conductora. El espesor de la pista de plata eléctricamente conductora, medido después de la cocción, varía entre 2 y 30 pm, y preferiblemente entre 5 y 15 pm.

La aleación utilizada para soldar el conector eléctrico a la pista de plata eléctricamente conductora, es una aleación basada en estaño, plata y cobre. Se trata de una aleación considerada “exenta de plomo” , que cumple las normas especificadas por la directiva europea. La aleación utilizada para soldar el conector al acristalamiento según la presente invención, es una aleación que comprende de 90 a 99,5 % en peso de estaño, preferiblemente de 93 a 99 % en peso de estaño, e incluso más preferiblemente de 95 a 98 % en peso de estaño. También comprende, además del estaño, 0,5 a 5 % en peso de plata, y hasta 5 % en peso de cobre. La aleación también puede contener bismuto, indio, zinc y/o manganeso. Muy preferiblemente, la aleación de soldadura es una aleación que comprende 96,5 % en peso de estaño, 3 % en peso de plata, y 0,5 % en peso de cobre. La aleación de soldadura se dispone en las partes inferiores del conector eléctrico. El espesor de la capa de aleación de soldadura es preferiblemente inferior o igual a 600 pm y, aún más preferiblemente, está comprendido entre 150 y 600 pm.

El conector eléctrico está hecho de acero que contiene cromo. Muy preferiblemente, el conector eléctrico está hecho de acero inoxidable, es decir, está hecho de acero que comprende al menos 10,5 % en peso de cromo. Este tipo de conector tiene la ventaja de ser compatible con aleaciones de soldadura basadas en estaño, cobre y plata. Específicamente, es necesario que los diversos materiales tengan coeficientes de expansión térmica que les permitan ser utilizados conjuntamente, sin correr el riesgo de generar esfuerzos mecánicos excesivamente altos que lleven a zonas de fragilidad y a la propagación de grietas. La conductividad térmica de los conectores hechos de aceros inoxidables es de aproximadamente 25 a 30 W/mK, que es más alta que la de un conector hecho de una aleación basada en titanio, por ejemplo. Esta conductividad térmica más alta facilita el proceso de soldadura, ya que favorece un calentamiento más uniforme. Los conectores de acero inoxidable tienen la ventaja de expandirse menos que los conectores basados en cobre, por ejemplo. Las aleaciones de acero inoxidable especialmente recomendadas son, por ejemplo, los aceros 1.4016, 1.4113, 1.4509 y 1.4510, según la norma EN 10088-3. El conector tiene preferiblemente un espesor comprendido entre 0,1 y 2 mm, más preferiblemente entre 0,2 y 1 mm, y aún más preferiblemente entre 0,3 y 0,8 mm.

El conector posee, opcionalmente, una capa humectante o recubrimiento basado en níquel, cobre, zinc, estaño, plata, oro o aleaciones de los mismos, en la superficie que hace contacto con la aleación de soldadura. Preferiblemente, este recubrimiento está basado en níquel y/o plata. El espesor de este recubrimiento es preferiblemente de entre 0,1 pm y 0,3 pm para el níquel, y de 3 a 20 pm para la plata.

Según una realización, el conector eléctrico posee en su cara inferior, que está destinada a disponerse en el sustrato, al menos dos hoyuelos o al menos un separador, que permiten asegurar que la conexión entre el conector y la capa de plata conductora se realice correctamente por medio de la aleación de soldadura. Estos hoyuelos o separadores hacen que el sistema sea más robusto, ya que ayudan a contener la aleación y evitan la formación de zonas que contienen cantidades no uniformes de aleación de soldadura, lo que podría conducir a zonas de adhesión más pobre entre los diversos componentes. Estos hoyuelos o separador también permiten que disminuyan los esfuerzos mecánicos que podrían generarse entre el elemento conector y el sustrato. De forma ventajosa, tienen forma circular y son especialmente como se describe en la solicitud de patente US-2014/0110166. Estos hoyuelos o separadores tienen preferiblemente una anchura de entre 0,5x10-4 m y 10x10-4 m, y una altura entre 0,5x10-4 m y 5x10-4 m. La presencia de estos hoyuelos o del separador permite, especialmente, controlar el espesor de la aleación de soldadura que se dispone debajo del conector. Dado que la tensión aumenta con el espesor, es ventajoso poder mantener el espesor de la aleación lo más uniforme posible para evitar las acumulaciones que podrían formar una zona débil particular.

El conector también puede estar provisto de al menos una protuberancia de contacto que facilita la soldadura. Esta protuberancia de contacto está situada en la zona a soldar del conector.

El sustrato en el que se dispone el sistema de conexión eléctrica está hecho, preferiblemente, de vidrio y, más especialmente, de vidrio plano, que se fabrica, por ejemplo, utilizando el proceso de flotado, en el que se vierte vidrio fundido sobre un baño de metal fundido. Puede ser, por ejemplo, un vidrio de cuarzo, un vidrio de borosilicato, un vidrio aluminosilicato y/o un vidrio sodocálcico. El sustrato también puede ser polimérico, y puede comprender polietileno, polipropileno, policarbonato, polimetilmetacrilato, poliestireno, polibutadieno, polinitrilos, poliéster, poliuretano, cloruro de polivinilo, poliacrilatos, poliamida, tereftalato de polietileno y/o copolímeros o mezclas de los mismos. El sustrato es preferiblemente transparente. Tiene un espesor comprendido entre 0,5 mm y 25 mm, y preferiblemente entre 0,5 y 10 mm.

El sustrato puede ser un vidrio templado o un vidrio no templado. Cuando se utiliza un vidrio templado, la capa superficial se refuerza y, por lo tanto, se hace más resistente, permitiendo, de este modo, que los efectos de debilitamiento desarrollados por la presencia del sistema de conexión eléctrica se observen más fácilmente.

La invención también se refiere a un proceso para fabricar un acristalamiento, que consiste en al menos un sustrato que posee un sistema de conexión eléctrica, comprendiendo dicho proceso las siguientes etapas:

a) aplicar una aleación de soldadura basada en estaño, cobre y plata, a al menos una zona de contacto de un conector eléctrico hecho de un acero basado en cromo,

b) poner el conector eléctrico equipado con la aleación de soldadura, sobre una pista eléctricamente conductora de plata depositada en el sustrato recubierto o no recubierto, teniendo dicha pista una resistividad medida a 25 0C, inferior o igual a 3,5 pü.cm, y un nivel de porosidad inferior a 20 %, midiéndose dicho nivel de porosidad mediante microscopía electrónica de barrido de una sección transversal que se pule mediante pulido con haz de iones de una parte del sustrato que comprende el sistema de conexión eléctrica, y

c) soldar la zona de contacto del conector, a la pista de plata eléctricamente conductora.

Preferiblemente, en la etapa a), se deposita una pequeña cantidad de aleación de soldadura, en forma de una almohadilla o una gotita aplanada, en la zona de contacto del conector. La forma, el volumen y el espesor de la aleación depositada están preestablecidos. Preferiblemente, el espesor de la almohadilla de aleación de soldadura depositada es menor o igual a 0,6 mm. Su forma es, preferiblemente, idéntica a la forma de la zona de contacto, para asegurar que esta última haga contacto con la pista eléctricamente conductora, en la totalidad de su área.

La pista de plata eléctricamente conductora se obtiene depositando, utilizando métodos conocidos por los expertos en la técnica, por ejemplo, mediante serigrafía, una pasta de plata conductora (esmalte basado en plata) sobre el sustrato. La deposición de la capa de pasta de plata conductora se lleva a cabo independientemente de la etapa a), en la medida en que puede llevarse a cabo antes, durante o después de la etapa a). La capa de pasta de plata puede depositarse directamente sobre el sustrato, o en una capa a su vez depositada sobre el sustrato. Por lo tanto, la capa de pasta de plata conductora puede depositarse sobre una capa de esmalte negro depositada sobre el sustrato, y esencialmente prevista para impedir que el sistema de conexión eléctrica se vea desde el exterior del acristalamiento.

Una vez depositada, la capa de pasta conductora se seca a aproximadamente 150 0C y luego se cuece al aire a una temperatura comprendida entre 550 0C y 700 0C durante un período de 2 a 10 minutos (etapa de fritado). El esmalte basado en plata así fritado es un sólido. Los terminales o conectores de contacto pueden soldarse, con el fin de permitir alimentar los hilos conductores con electricidad.

El conector puede soldarse a la pista de plata eléctricamente conductora, mediante estampado, soldadura de pistón, soldadura por microllama, soldadura láser, soldadura por aire caliente, soldadura por inducción, soldadura por resistencia y/o de forma ultrasónica.

La presente invención también se refiere al uso de un acristalamiento que comprende al menos un sistema de conexión eléctrica, tal como se ha descrito anteriormente en edificios o vehículos y, en particular, en vehículos automóviles, vehículos ferroviarios o aviones. Los acristalamientos se utilizan especialmente como parabrisas, ventanas laterales, parabrisas posteriores o techos que se calientan o están provistos de una antena o cualquier otra función eléctrica dispuesta sobre el, o dentro del, acristalamiento.

Los siguientes ejemplos ilustran la invención de forma no limitativa.

El ensayo de ciclos de temperatura es un ensayo descrito en la norma EN ISO 16750-4-H, sección 5.3.1.2. Las temperaturas y duraciones de los ciclos se muestran en la siguiente tabla:

Durante estos ciclos no se controló la humedad en la cámara de medición. La muestra se sometió a al menos 60 ciclos sucesivos. Se aplicó una tensión de 14 V (+/- 0,2) a la muestra, en las fases en las que se incrementó la temperatura (norma VW80101).

La Figura 1 es una imagen observada por microscopía electrónica de barrido de una muestra que no forma parte de la invención, en donde se observa que la capa (1) eléctricamente conductora tiene un alto nivel de porosidad (superior a 20 %).

Las Figuras 2 y 3 son imágenes observadas por microscopía electrónica de barrido de una muestra según la invención, en donde se observa que la capa (1) eléctricamente conductora tiene un bajo nivel de porosidad (inferior a 20 %).

En estas fotos, las zonas (2) gris claro corresponden a la capa (1) eléctricamente conductora de plata, las zonas (3) grises más oscuras, a la frita de vidrio, y las zonas negras (4), a la porosidad de la capa de plata.

En estas figuras, la capa (1) eléctricamente conductora se deposita sobre una capa (5) de esmalte.

En los siguientes ejemplos, las mediciones de granulometría se han realizado con un granulómetro láser Mastersizer MS2000, que funciona con una fuente de luz roja de tipo láser He-Ne y una fuente de luz azul de tipo LED, después de la dispersión de la pasta de plata en acetona. Para preparar las muestras, se diluyen 50 mg de pasta de plata en 20 ml de acetona.

Las mediciones del tamaño de poro y, específicamente, la medición de su longitud más larga, se realizan a partir de imágenes observadas por microscopía de barrido, después de la cocción de la pista eléctricamente conductora.

Ejemplo comparativo 1 (no según la invención)

Se fabricó una pluralidad de muestras, depositando una capa de pasta de plata conductora en una zona de un sustrato de vidrio, en cuya zona se había depositado previamente una capa de esmalte negro. Las partículas de plata de esta pasta tienen, esencialmente, forma de escamas cuyo tamaño es de entre 0,5 y 10 |um. La granulometría de las partículas de plata es tal que el diámetro promedio D10 es 1,25 |um. La capa de pasta de plata y la capa de esmalte se depositaron mediante serigrafía, con una pantalla hecha de un tejido de malla 77,55 tejido con hilos de poliéster. La pasta de plata se secó a 150 0C y, a continuación, se sometió a fritado al aire a una temperatura de 640 0C durante un tiempo de 140 segundos y luego el sustrato así recubierto se enfrió. La muestra así obtenida se cortó y se puso en una fresadora por haz de iones, para pulir su sección transversal. El pulido se llevó a cabo con una fresadora Hitachi IM4000 bajo un flujo de argón, con un voltaje de 6 kV, durante un ciclo de pulido que duró 2 horas. Después, la muestra se observó bajo un microscopio electrónico de barrido, detectando electrones retrodispersados, con un aumento de 5000 y un voltaje de 10 kV. Se observó una zona de 50 |um de longitud. El nivel de porosidad se evaluó midiendo el porcentaje de zonas negras en la muestra del estudio, analizando la imagen obtenida con el paquete de software Image Pro. La pista eléctricamente conductora así obtenida presentó un nivel de porosidad medido por microscopía electrónica de barrido de aproximadamente un 30 %. La longitud más larga de los poros L90 es 8,5 |um.

La medición de la resistividad se llevó a cabo utilizando un perfilómetro de superficie Taylor Hobson Talysurf 50, para determinar la sección transversal de una longitud de hilo de 1 m. La resistividad de la pista eléctricamente conductora fue de 4,5 pü.cm, a 25 0C.

Se soldó por inducción un conector de acero inoxidable (número de referencia 1.4016) mediante una aleación Sn96,5Ag3Cu0,5, a la pista de plata eléctricamente conductora. Antes de esta etapa de soldadura, el sustrato de vidrio se precalentó a 60 0C y la superficie de la pista eléctricamente conductora se cepilló con un cepillo de lana de acero.

El sustrato de vidrio al que se soldó el conector eléctrico se sometió, a continuación, al ciclo de temperatura descrito anteriormente, 60 veces consecutivas.

Después de estos ensayos, se observó un agrietamiento sustancial en todas las muestras preparadas. Por lo tanto, dichas muestras no cumplen los criterios especificados por el ensayo de ciclos de temperatura.

Ejemplo 2 según la invención

Las muestras se prepararon de la misma forma que se describe en el Ejemplo 1, con una pasta de plata conductora distinta. El esmalte utilizado fue idéntico al del Ejemplo 1. Las partículas de plata de esta pasta tienen, esencialmente, forma de escamas cuyo tamaño es de entre 1 y 6 pm, y de partículas esféricas cuyo tamaño es de entre 140 y 400 nm. La granulometría de las partículas de plata es tal que el diámetro promedio D10 es de 0,46 pm. La pista eléctricamente conductora obtenida a partir de esta pasta de plata, tuvo un nivel de porosidad de 16 % y una resistividad de 3,2 pü.cm, a 25 0C. La longitud más larga de los poros L90 es 3,5 pm. La aleación de soldadura y los conectores utilizados, también fueron idénticos a los del Ejemplo 1. Se ensayaron dos tipos de soldadura (soldadura por inducción y soldadura por resistencia) en varias muestras. Las muestras se sometieron, a continuación, a ensayos de ciclos de temperatura, en las mismas condiciones que las descritas en el Ejemplo 1.

Todas las muestras pasaron con éxito los ensayos, sin que aparecieran grietas.

Ejemplo 3 según la invención

Las muestras se prepararon de la misma forma que se describe en el Ejemplo 1, con una pasta de plata conductora distinta a la de los Ejemplos 1 y 2. El esmalte utilizado fue idéntico al del Ejemplo 1. Las partículas de plata de esta pasta tienen, esencialmente, forma de esferas cuyo tamaño es de entre 1,2 y 2,4 pm, y de partículas más pequeñas cuyo tamaño es de entre 70 y 400 nm. La granulometría de las partículas de plata es tal que el diámetro promedio D10 es de 0,43 pm. La pista eléctricamente conductora obtenida de esta pasta de plata, tuvo un nivel de porosidad de 15 % y una resistividad de 2,8 pü.cm, a 25 0C. La longitud más larga de los poros L90 es 1,8 pm. La aleación de soldadura y los conectores utilizados, también fueron idénticos a los del Ejemplo 1. Se ensayaron dos tipos de soldadura (soldadura por inducción y soldadura por resistencia) en varias muestras. Las muestras se sometieron, a continuación, a ensayos de ciclos de temperatura, en las mismas condiciones que las descritas en el Ejemplo 1.

Todas las muestras pasaron con éxito las pruebas sin que aparecieran grietas.

Ejemplo 4 según la invención

Se prepararon muestras idénticas a las descritas en el Ejemplo 2, utilizando un esmalte negro distinto al utilizado en el Ejemplo 2. Los otros componentes del sistema fueron todos idénticos a los descritos en el Ejemplo 2. Todas las muestras así obtenidas, pasaron con éxito las pruebas, sin que aparecieran grietas.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Acristalamiento que consiste en un sustrato, al menos una parte del cual comprende un elemento eléctricamente conductor, comprendiendo dicho elemento conductor un conector hecho de acero que contiene cromo, estando soldado dicho conector con una aleación de soldadura basada en estaño, plata y cobre, a una pista eléctricamente conductora, en donde la pista eléctricamente conductora, que está basada en plata, tiene una resistividad medida a 25 °C, inferior o igual a 3,5 pü.cm, y un nivel de porosidad inferior al 20 %, midiéndose dicho nivel de porosidad mediante microscopía electrónica de barrido de una sección transversal, a través de la parte del sustrato que comprende la pista eléctricamente conductora y que se ha pulido previamente mediante pulido con haz de iones.
2. Acristalamiento según la reivindicación anterior, caracterizado por que la pista eléctricamente conductora es una pasta de plata fritada que comprende una mezcla de polvo de plata y frita de vidrio.
3. Acristalamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pista eléctricamente conductora, a base de pasta de plata, tiene una distribución de porosidad, de modo que la longitud más larga del 90 % de los poros es inferior a 6 pm.
4. Acristalamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pasta de plata comprende algunas partículas con distintos tamaños, entre las que están presentes partículas pequeñas con un tamaño inferior a 500 nm.
5. Acristalamiento según la reivindicación 4, caracterizado por que las partículas pequeñas tienen una forma esférica cuyo diámetro es inferior a 500 nm.
6. Acristalamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la granulometría de las partículas de plata presentes en la pista eléctricamente conductora es tal que el diámetro promedio D10 es inferior a 1,1 pm, representando el diámetro D10, el diámetro para el cual el 10 % de las partículas tienen un diámetro inferior a ese valor.
7. Acristalamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la aleación de soldadura es una aleación que comprende de 90 a 99,5 % en peso de estaño, preferiblemente de 93 a 99 % en peso de estaño, y aún más preferiblemente de 95 a 98 % en peso de estaño.
8. Acristalamiento según la reivindicación 7, caracterizado por que la aleación de soldadura comprende también, además del estaño, del 0,5 al 5 % en peso de plata, y hasta el 5 % en peso de cobre.
9. Acristalamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la aleación de soldadura es una aleación que comprende el 96,5 % en peso de estaño, el 3 % en peso de plata, y el 0,5 % en peso de cobre.
10. Acristalamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el conector eléctrico está hecho de acero inoxidable.
11. Acristalamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el conector eléctrico posee en su cara inferior, prevista para ser puesta sobre el sustrato, al menos dos hoyuelos o un separador.
12. Acristalamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el espesor de la pista eléctricamente conductora de plata, medido después del fritado, varía entre 2 y 30 pm, y preferiblemente entre 5 y 15 pm.
13. Acristalamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sustrato es un vidrio templado.
14. Acristalamiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que el sustrato es un vidrio no templado.
15. Proceso para fabricar un acristalamiento que consiste en al menos un sustrato que posee un sistema de conexión eléctrica, comprendiendo dicho proceso las siguientes etapas:

- aplicar una aleación de soldadura a base de estaño, cobre y plata, a al menos una zona de contacto de un conector eléctrico hecho de un acero basado en cromo,

- poner el conector eléctrico provisto de la aleación de soldadura, en una pista eléctricamente conductora de plata depositada en el sustrato recubierto o no recubierto, teniendo dicha pista una resistividad medida a 25 0C, inferior o igual a 3,5 pü.cm, y un nivel de porosidad inferior al 20 %, midiéndose dicho nivel de porosidad mediante microscopía electrónica de barrido de una sección transversal, a través de la parte del sustrato que comprende la pista eléctricamente conductora, que se pule previamente mediante pulido con haz de iones, y

- soldar la zona de contacto del conector, a la pista de plata eléctricamente conductora.
16. Proceso según la reivindicación anterior, caracterizado por que en la etapa a) se deposita una almohadilla o una gotita aplanada, con un espesor inferior o igual a 0,6 mm, en la zona de contacto del conector.
17. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 15 y 16, caracterizado por que el conector se suelda a la pista de plata eléctricamente conductora, mediante estampado, soldadura de pistón, soldadura por microllama, soldadura láser, soldadura por aire caliente, soldadura por inducción, soldadura por resistencia, con un soldador y/o de forma ultrasónica.
18. Uso de un acristalamiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, en edificios o vehículos y, en particular, vehículos automóviles, vehículos ferroviarios o aviones.
19. Uso según la reivindicación 18, como parabrisas, ventanas laterales, parabrisas posteriores o techos que se calientan o están provisto de una antena, o de cualquier otra función eléctrica dispuesta sobre, o en, el acristalamiento.