ES2966732T3 - Cristal con elemento de conexión eléctrica - Google Patents

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ES2966732T3 ES19186394T ES19186394T ES2966732T3 ES 2966732 T3 ES2966732 T3 ES 2966732T3 ES 19186394 T ES19186394 T ES 19186394T ES 19186394 T ES19186394 T ES 19186394T ES 2966732 T3 ES2966732 T3 ES 2966732T3
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Christoph Degen
Bernhard Reul
Mitja Rateiczak
Andreas Schlarb
Lothar Lesmeister
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Abstract

La presente invención se refiere a un disco que comprende: - un sustrato (1), - una estructura eléctricamente conductora (2) en una región del sustrato (1), - una capa de una masa de soldadura (4) en una región del estructura eléctricamente conductora (2), - al menos un elemento de conexión eléctrica (3) que contiene un acero al cromo con un contenido de cromo mayor o igual al 10,5% en peso, - al menos dos puntos de soldadura (15, 15') del elemento de conexión (3) sobre la masa de soldadura (4), donde - los puntos de soldadura (15, 15') forman al menos una superficie de contacto (8) entre el elemento de conexión (3) y la estructura eléctricamente conductora (2).) y - la forma de la superficie de contacto (8) forma al menos un segmento de un óvalo, una elipse o un círculo con un ángulo central α de al menos 90°. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Cristal con elemento de conexión eléctrica
La invención se refiere a un cristal con un elemento de conexión eléctrica y a un método económico y respetuoso con el medio ambiente para su fabricación.
La invención se refiere además a un cristal con elemento de conexión eléctrica para vehículos con estructuras conductoras de electricidad, como, por ejemplo, conductores de calentamiento o conductores de antena. Las estructuras conductoras de electricidad se conectan habitualmente con la red de a bordo mediante elementos de conexión eléctrica soldados. Debido a que los materiales utilizados tienen diferentes coeficientes de expansión térmica, se producen tensiones mecánicas que tensan los cristales y pueden provocar su rotura durante la fabricación y el funcionamiento.
Las soldaduras que contienen plomo tienen una alta ductilidad que puede compensar las tensiones mecánicas que se producen entre un elemento de conexión eléctrica y el cristal mediante deformación plástica. Sin embargo, debido a la Directiva 2000/53/EC sobre vehículos fuera de uso, en la EC las soldaduras que contienen plomo deben sustituirse por soldaduras sin plomo. La directiva recibe, en resumen, el acrónimo ELV (End of Life Vehicles). El objetivo es prohibir componentes extremadamente problemáticos en los productos resultantes del aumento masivo de la electrónica desechable. Las sustancias afectadas son el plomo, el mercurio y el cadmio. Esto se refiere, entre otras cosas, a la implementación de materiales de soldadura sin plomo en aplicaciones eléctricas sobre vidrio y a la introducción de los correspondientes productos de sustitución.
El documento EP 1 942 703 A2 describe un elemento de conexión eléctrica en lunas de vehículos, en donde la diferencia en el coeficiente de expansión térmica del cristal y el elemento de conexión eléctrica es < 5 * 10-6/°C y el elemento de conexión contiene predominantemente titanio y la superficie de contacto entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora es rectangular. Para permitir una estabilidad mecánica y una procesabilidad adecuadas, se propone utilizar un exceso de material de soldadura. El exceso de material de soldadura sale del espacio intermedio entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora. El exceso de material de soldadura provoca elevadas tensiones mecánicas en el cristal. Estas tensiones mecánicas provocan finalmente la rotura del cristal.
Los documentos US 2644066 y GB 751536 A muestran cada uno un elemento de conexión que no contiene acero que contiene cromo y está soldado mediante una soldadura que contiene plomo a una capa eléctricamente conductora.
El objetivo de la presente invención es proporcionar un cristal con un elemento de conexión eléctrica y un método de fabricación económico y respetuoso con el medio ambiente, con el que se eviten tensiones mecánicas críticas en el cristal.
El objetivo de la presente invención se consigue según la invención mediante un dispositivo según la reivindicación independiente 1. Realizaciones preferidas resultan evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes.
El cristal según la invención con al menos un elemento de conexión eléctrica presenta las siguientes características:
- un sustrato,
- una estructura eléctricamente conductora en una región del sustrato,
- una capa de un material de soldadura sobre una región de la estructura eléctricamente conductora, y
- al menos dos puntos de soldadura del elemento de conexión sobre el material de soldadura, en donde
- los puntos de soldadura forman al menos una superficie de contacto entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora, y
- la forma de la superficie de contacto tiene al menos un segmento de óvalo, de elipse o de círculo con un ángulo central de al menos 90°.
El ángulo central del segmento es de 90° a 360°, preferiblemente de 140° a 360°, por ejemplo, de 180° a 330° o de 200° a 330°. Preferiblemente, la forma de la superficie de contacto entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora presenta al menos dos semielipses, particularmente preferiblemente dos semicírculos. Muy particularmente preferiblemente, la superficie de contacto está configurada como un rectángulo con dos semicírculos dispuestos en lados opuestos. En una realización alternativa especialmente preferida de la invención, la forma de la superficie de contacto presenta dos segmentos circulares con ángulos centrales de 210° a 360°. La forma de la superficie de contacto puede comprender también, por ejemplo, dos segmentos de un óvalo, de una elipse o de un círculo, siendo el ángulo central de 180° a 350°, preferiblemente de 210° a 310°.
En una configuración ventajosa de la invención, los puntos de soldadura forman dos superficies de contacto separadas entre sí entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora. Cada superficie de contacto está dispuesta en la superficie de una de las dos regiones de pata del elemento de conexión orientadas hacia el sustrato. Las regiones de pata están conectadas entre sí mediante un puente. Las dos superficies de contacto están unidas entre sí a través de la superficie del puente orientada hacia el sustrato. La forma de cada una de las dos superficies de contacto presenta al menos un segmento de óvalo, de elipse o de círculo con un ángulo central de 90° a 360°, preferiblemente de 140° a 360°. Cada superficie de contacto puede presentar una estructura ovalada, preferiblemente elíptica. Particularmente preferiblemente, cada superficie de contacto tiene forma de círculo. Alternativamente, cada superficie de contacto está configurada preferiblemente como un segmento circular con un ángulo central de al menos 180°, particularmente preferiblemente de al menos 200°, muy particularmente preferiblemente de al menos 220° y en particular de al menos 230°. El segmento circular puede presentar, por ejemplo, un ángulo central de 180° a 350°, preferiblemente de 200° a 330°, particularmente preferiblemente de 210° a 310°. En otra configuración ventajosa del elemento de conexión según la invención, cada superficie de contacto está configurada como un rectángulo con dos semióvalos, preferiblemente semielipses, particularmente preferiblemente semicírculos dispuestos en lados opuestos.
Sobre el cristal se aplica una estructura eléctricamente conductora. El elemento de conexión eléctrica está conectado eléctricamente a la estructura eléctricamente conductora en subregiones mediante un material de soldadura.
El elemento de conexión está unido mediante soldadura, por ejemplo, soldadura por resistencia, a través de la superficie de contacto o las superficies de contacto con la estructura eléctricamente conductora. En la soldadura por resistencia se utilizan dos electrodos de soldadura, poniéndose cada electrodo de soldadura en contacto con un punto de soldadura del elemento de conexión. Durante el proceso de soldadura fluye una corriente desde un electrodo de soldadura al segundo electrodo de soldadura a través del elemento de conexión. El contacto entre el electrodo de soldadura y el elemento de conexión se produce preferiblemente sobre una superficie lo más pequeña posible. Por ejemplo, los electrodos de soldadura tienen un diseño puntiagudo. La pequeña superficie de contacto provoca una alta densidad de corriente en la región del contacto entre el electrodo de soldadura y el elemento de conexión. La alta densidad de corriente provoca un calentamiento de la región de contacto entre el electrodo de soldadura y el elemento de conexión. La distribución de calor se extiende a partir de cada una de las dos regiones de contacto entre el electrodo de soldadura y el elemento de conexión. Para simplificar, las isotermas se pueden representar en el caso de dos fuentes de calor puntuales como círculos concéntricos alrededor de los puntos de soldadura. La forma exacta de la distribución de calor depende de la forma del elemento de conexión. El calentamiento en la región de las superficies de contacto entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora provoca la fusión del material de soldadura.
Según el estado de la técnica, el elemento de conexión está unido preferiblemente con la estructura eléctricamente conductora, por ejemplo, a través de una superficie de contacto rectangular. Debido a la distribución de calor que se propaga desde los puntos de soldadura, durante el proceso de soldadura se producen diferencias de temperatura a lo largo de los bordes de una superficie de contacto rectangular. Como resultado, pueden existir regiones de la superficie de contacto en donde el material de soldadura no está completamente fundido. Estas regiones conducen a una mala adherencia del elemento de conexión y a tensiones mecánicas en el cristal.
La ventaja de la invención reside en la formación de la superficie de contacto o las superficies de contacto entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora. La forma de las superficies de contacto es, al menos en una región predominante de los bordes, redondeada y presenta preferiblemente círculos o segmentos circulares. La forma de las superficies de contacto se aproxima a la forma de la distribución de calor alrededor de los puntos de soldadura durante el proceso de soldadura. Por consiguiente, durante el proceso de soldadura sólo se producen pequeñas o ninguna diferencia de temperatura a lo largo de los bordes de las superficies de contacto. Esto da como resultado una fusión uniforme del material de soldadura en toda la región de las superficies de contacto entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora. Esto es especialmente ventajoso en cuanto a la adherencia del elemento de conexión, la reducción de la duración del proceso de soldadura y la evitación de tensiones mecánicas en el cristal. En particular, existe una ventaja especial en el uso de un material de soldadura sin plomo, que debido a su menor ductilidad puede compensar peor las tensiones mecánicas en comparación con los materiales de soldadura que contienen plomo.
Los elementos de conexión tienen, en vista en planta, por ejemplo preferiblemente, una longitud y una anchura de 1 mm a 50 mm, y particularmente preferiblemente una longitud y una anchura de 2 mm a 30 mm, y muy particularmente preferiblemente una anchura y una anchura de 2 mm a 8 mm y una anchura de 10 mm a 24 mm de largo.
Dos superficies de contacto unidas entre sí mediante un puente tienen, por ejemplo, preferiblemente una longitud y una anchura de 1 mm a 15 mm y, particularmente preferiblemente, una longitud y una anchura de 2 mm a 8 mm.
El material de soldadura sale con una anchura de salida de < 1 mm desde el espacio intermedio entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora. En una realización preferida, la anchura máxima de salida es preferiblemente inferior a 0,5 mm y, en particular, aproximadamente 0 mm. Esto es especialmente ventajoso en cuanto a la reducción de tensiones mecánicas en el cristal, la adherencia del elemento de conexión y la reducción de la cantidad de soldadura.
La anchura máxima de salida se define como la distancia entre los bordes exteriores del elemento de conexión y el punto de cruce del material de soldadura, en donde el material de soldadura cae por debajo de un espesor de capa de 50 |μm. La anchura máxima de salida se mide en el material de soldadura solidificado después del proceso de soldadura.
Una anchura máxima de salida deseada se obtiene mediante una selección adecuada del volumen del material de soldadura y la distancia vertical entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora, que se puede determinar mediante experimentos sencillos. La distancia vertical entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora puede predefinirse mediante una herramienta de proceso adecuada, por ejemplo, una herramienta con un separador integrado.
La anchura máxima de salida puede ser incluso negativa, es decir, retroceder al espacio intermedio formado por un elemento de conexión eléctrica y una estructura eléctricamente conductora.
En una configuración ventajosa del cristal según la invención, la anchura máxima de salida se retira en un menisco cóncavo en el espacio intermedio formado por el elemento de conexión eléctrica y la estructura eléctricamente conductora. Un menisco cóncavo se crea, por ejemplo, aumentando la distancia vertical entre el separador y la estructura conductora durante el proceso de soldadura, mientras la soldadura aún está fluida.
El puente entre dos regiones de los pies del elemento de conexión según la invención tiene preferiblemente una forma plana por secciones. Particularmente preferiblemente, el puente se compone de tres segmentos planos. “ Plano” significa que la parte inferior del elemento de conexión forma un plano. El ángulo entre la superficie del sustrato y la parte inferior de cada segmento plano del puente directamente adyacente a una región del pie es preferiblemente < 90°, particularmente preferiblemente entre 1° y 85°, muy particularmente preferiblemente entre 2° y 75°, y en particular entre 3° y 60°. El puente tiene una forma tal que cada segmento plano adyacente a una región del pie está inclinado en la dirección opuesta a la región del pie inmediatamente adyacente.
La ventaja reside en la acción del efecto capilar entre la estructura eléctricamente conductora y los segmentos del puente adyacentes a las superficies de contacto. El efecto capilar es consecuencia de la pequeña distancia entre la estructura eléctricamente conductora y los segmentos del puente adyacentes a las superficies de contacto. La pequeña distancia resulta del ángulo < 90° entre la superficie del sustrato y la parte inferior de cada sección plana del puente directamente adyacente a una región del pie. La distancia deseada entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora se ajusta según la fusión del material de soldadura. El exceso de material de soldadura se aspira de forma controlada mediante el efecto capilar hacia el volumen delimitado por el puente y la estructura eléctricamente conductora. Esto reduce el cruce del material de soldadura en los bordes exteriores del elemento de conexión y, con ello, la anchura máxima de salida. Por tanto, se consigue una reducción de las tensiones mecánicas en el cristal.
En el marco de la definición de la anchura máxima de salida, los bordes de las superficies de contacto con los que está conectado el puente no son bordes exteriores del elemento de conexión.
La cavidad delimitada por la estructura eléctricamente conductora y el puente puede llenarse completamente con material de soldadura. Preferiblemente, la cavidad no está completamente llena con material de soldadura.
En otra configuración ventajosa de la invención, el puente es curvo. El puente puede tener una única dirección de curvatura. El puente presenta preferiblemente el perfil de un arco ovalado, particularmente preferiblemente el perfil de un arco elíptico y muy particularmente preferiblemente el perfil de un arco circular. El radio de curvatura del arco circular es, por ejemplo, preferiblemente de 5 mm a 15 mm, con una longitud del elemento de conexión de 24 mm. La dirección de curvatura del puente también puede cambiar.
El puente puede estar compuesto también por al menos dos subelementos que están en contacto directo entre sí. La proyección del puente en el plano de la superficie del sustrato también puede estar curvada. La dirección de curvatura cambia preferiblemente en el centro del puente. El puente no tiene por qué tener una anchura constante.
En una configuración ventajosa de la invención, cada uno de los dos puntos de soldadura está dispuesto sobre un resalte de contacto. Los resaltes de contacto están dispuestos en la superficie del elemento de conexión alejada del sustrato. Los resaltes de contacto contienen preferiblemente la misma aleación que el elemento de conexión. Preferiblemente, cada resalte de contacto está curvado de forma convexa, al menos en la región opuesta a la superficie del sustrato. Cada resalte de contacto está configurado, por ejemplo, como segmento de un elipsoide giratorio o como segmento esférico. Alternativamente, el resalte de contacto puede tener forma de cubo, con la superficie alejada del sustrato curvada de forma convexa. Los resaltes de contacto tienen preferiblemente una altura de 0,1 mm a 2 mm, particularmente preferiblemente de 0,2 mm a 1 mm. La longitud y la anchura de los resaltes de contacto se sitúan preferiblemente entre 0,1 y 5 mm, muy particularmente preferiblemente entre 0,4 mm y 3 mm. Los resaltes de contacto pueden estar configurados como estampados. En una realización ventajosa, los resaltes de contacto pueden estar configurados de una sola pieza con el elemento de conexión. Los resaltes de contacto pueden formarse, por ejemplo, mediante transformación sobre la superficie de un elemento de conexión con una superficie plana en el estado inicial, por ejemplo, mediante estampación o embutición profunda. En este caso se puede crear una depresión correspondiente en la superficie del elemento de conexión opuesta al resalte de contacto.
Para la soldadura se pueden utilizar electrodos cuyo lado de contacto sea plano. La superficie del electrodo se pone en contacto con el resalte de contacto. En este caso, la superficie del electrodo está dispuesta paralela a la superficie del sustrato. El punto de la superficie convexa del resalte de contacto que tiene la mayor distancia vertical desde la superficie del sustrato está dispuesto entre la superficie del electrodo y la superficie del sustrato. La región de contacto entre la superficie del electrodo y el resalte de contacto forma el punto de soldadura. La posición del punto de soldadura está determinada preferiblemente por el punto de la superficie convexa del resalte de contacto que tiene la mayor distancia vertical desde la superficie del sustrato. La posición del punto de soldadura es independiente de la posición del electrodo de soldadura en el elemento de conexión. Esto es especialmente ventajoso en lo que respecta a una distribución de calor uniforme y reproducible durante el proceso de soldadura. La distribución de calor durante el proceso de soldadura está determinada por la posición, el tamaño, la disposición y la geometría del resalte de contacto.
En una configuración ventajosa de la invención, en cada una de las superficies de contacto del elemento de conexión se disponen al menos dos separadores. Los separadores contienen preferiblemente la misma aleación que el elemento de conexión. Cada separador tiene la forma, por ejemplo, de un cubo, de una pirámide, de un segmento de un elipsoide rotacional o de un segmento de una esfera. Los separadores tienen preferiblemente una anchura de 0,5 * 10-4 m a 10 x 10-4 m y una altura de 0,5 * 10-4 m a 5 * 10-4 m, particularmente preferiblemente de 1 x 10-4 m a 3 * 10-4 m. Los separadores promueven la formación de una capa uniforme de material de soldadura. Esto es especialmente ventajoso en lo que respecta a la adherencia del elemento de conexión. Los separadores pueden estar formados de una sola pieza con el elemento de conexión. Los separadores se pueden formar, por ejemplo, en la superficie de contacto mediante la transformación de un elemento de conexión con superficies de contacto planas en el estado inicial, por ejemplo, mediante estampación o embutición profunda. En este caso se puede crear una depresión correspondiente en la superficie del elemento de conexión opuesta a la superficie de contacto.
Mediante los resaltes de contacto y los separadores se obtiene una capa homogénea, uniformemente gruesa y uniformemente fundida del material de soldadura. De este modo se pueden reducir las tensiones mecánicas entre el elemento de conexión y el cristal. Esto es particularmente ventajoso con el uso de un material de soldadura sin plomo que debido a su menor ductilidad puede compensar peor las tensiones mecánicas en comparación con los materiales de soldadura que contienen plomo.
El sustrato contiene preferiblemente vidrio, particularmente preferiblemente vidrio plano, vidrio flotado, vidrio de cuarzo, vidrio de borosilicato, vidrio sodocálcico. En realización preferida alternativa, el sustrato contiene polímeros, particularmente preferiblemente polietileno, polipropileno, policarbonato, polimetacrilato de metilo y/o mezclas de los mismos.
El sustrato tiene un primer coeficiente de expansión térmica. El elemento de conexión tiene un segundo coeficiente de expansión térmica.
El primer coeficiente de expansión térmica es preferiblemente de 8 * 10-6/°C a 9 * 10-6/°C. El sustrato contiene preferiblemente vidrio que tiene preferiblemente un coeficiente de expansión térmica de 8,3 * 10-6/°C a 9 * 10-6/°C en un intervalo de temperatura de 0 °C a 300 °C.
En otra realización ventajosa de la invención, la diferencia entre el primer y el segundo coeficiente de expansión es también < 5 * 10-6/°C. El segundo coeficiente de expansión térmica es preferiblemente 9 * 10-6/°C a 13 * 10-6/°C, particularmente preferiblemente de 10 * 10-6/°C a 11,5 * 10-6/°C en un intervalo de temperatura de 0 °C a 300 °C.
El elemento de conexión según la invención contiene un acero que contiene cromo con una proporción de cromo mayor o igual al 10,5 % en peso y un coeficiente de expansión térmica de 9 * 10-6/°C a 13 * 10-6/°C. Otros componentes de aleación, como molibdeno, manganeso o niobio, dan lugar a una mejor estabilidad frente a la corrosión o a una modificación de las propiedades mecánicas, como la resistencia a la tracción o la conformabilidad en frío.
La ventaja de los elementos de conexión de acero que contiene cromo en comparación con los elementos de conexión de titanio según la técnica anterior reside en una mejor soldabilidad. Resulta de la mayor conductividad térmica de 25 W/mK a 30 W/mK en comparación con la conductividad térmica del titanio de 22 W/mK. La mayor conductividad térmica da como resultado un calentamiento más uniforme del elemento de conexión durante el proceso de soldadura, con lo que se evita la formación puntual de puntos especialmente calientes (“ puntos calientes” ). Estos puntos son puntos de partida para daños posteriores en el cristal. De este modo se consigue una mejor adherencia del elemento de conexión al cristal. El acero que contiene cromo también es fácil de soldar. Esto permite una mejor conexión del elemento de conexión con la red de a bordo mediante soldadura a través de un material eléctricamente conductor, por ejemplo, cobre. Gracias a la mejor conformabilidad en frío, el elemento de conexión también puede engarzarse mejor con el material eléctricamente conductor. Además, el acero que contiene cromo está más disponible.
La estructura eléctricamente conductora según la invención tiene preferiblemente un espesor de capa de 5 pm a 40 pm, particularmente preferiblemente de 5 pm a 20 pm, muy particularmente preferiblemente de 8 pm a 15 pm y en particular de 10 pm a 12 pm. La estructura eléctricamente conductora según la invención contiene preferiblemente plata, particularmente preferiblemente partículas de plata y fritas de vidrio.
El espesor de capa de la soldadura según la invención es preferiblemente < 3,0 * 10-4 m.
El material de soldadura no contiene plomo, es decir, no contiene plomo. Esto es especialmente ventajoso en lo que respecta al impacto medioambiental del cristal con un elemento de conexión eléctrica según la invención. Los materiales de soldadura sin plomo suelen tener menos ductilidad que los materiales de soldadura que contienen plomo, de modo que las tensiones mecánicas entre el elemento de conexión y el cristal pueden compensarse peor. Sin embargo, se ha demostrado que mediante el elemento de conexión según la invención se reducen claramente las tensiones mecánicas críticas. El material de soldadura según la invención contiene preferiblemente estaño y bismuto, indio, zinc, cobre, plata o sus composiciones. La proporción de estaño en la composición de soldadura según la invención es de 3 % en peso a 99,5 % en peso, preferiblemente de 10 % en peso a 95,5 % en peso, particularmente preferiblemente de 15 % en peso a 60 % en peso. La proporción de bismuto, indio, zinc, cobre, plata o composiciones de los mismos en la composición de soldadura según la invención es de 0,5 % en peso a 97 % en peso, preferiblemente de 10 % en peso a 67 % en peso, en donde la proporción de bismuto, indio, zinc, cobre o plata puede ser de 0 % en peso. La composición de soldadura según la invención puede contener níquel, germanio, aluminio o fósforo en una proporción de 0 % en peso a 5 % en peso. La composición de soldadura según la invención contiene, muy particularmente preferiblemente, Bi40Sn57Ag3; Sn40Bi57Ag3; Bi59Sn40Ag1; Bi57Sn42Ag1; In97Ag3; Sn95,5Ag3,8Cu0,7; Bi67ln33; Bi33In50Sn17; Sn77,2In20Ag2,8; Sn95Ag4Cu1; Sn99Cu1; Sn96,5Ag3,5; o mezclas de los mismos.
El elemento de conexión según la invención está recubierto preferiblemente de níquel, estaño, cobre y/o plata. Particularmente preferiblemente, el elemento de conexión según la invención está provisto de una capa que favorece la adherencia, preferiblemente de níquel y/o cobre, y además de una capa soldable, preferiblemente de plata. Muy particularmente preferiblemente, el elemento de conexión según la invención está recubierto con níquel de 0,1 pm a 0,3 pm y/o de plata de 3 pm a 20 pm. El elemento de conexión puede estar chapado de níquel, estaño, cobre y/o plata. El níquel y la plata mejoran la capacidad de conducción de corriente y la estabilidad a la corrosión del elemento de conexión y la humectación con el material de soldadura.
La aleación de hierro-níquel, la aleación de hierro-níquel-cobalto o la aleación de hierro-cromo también se pueden soldar, engarzar o pegar como placa de compensación sobre un elemento de conexión de, por ejemplo, acero, aluminio, titanio, cobre. Como bimetal se puede obtener un comportamiento de dilatación favorable del elemento de conexión con respecto a la dilatación del vidrio. La placa de compensación tiene preferiblemente forma de sombrero.
El elemento de conexión eléctrica contiene en la superficie orientada hacia el material de soldadura un revestimiento que contiene cobre, zinc, estaño, plata, oro o aleaciones o capas de los mismos, preferiblemente plata. Esto evita que el material de soldadura se extienda más allá del recubrimiento y limita la anchura de salida.
La forma del elemento de conexión eléctrica puede formar depósitos de soldadura en el espacio intermedio del elemento de conexión y de la estructura eléctricamente conductora. Los depósitos de soldadura y las propiedades humectantes de la soldadura sobre el elemento de conexión impiden que el material de soldadura salga del espacio intermedio. Los depósitos de soldadura pueden ser rectangulares, redondeados o poligonales.
La distribución de calor de soldadura y, por tanto, la distribución del material de soldadura durante el proceso de soldadura se puede definir mediante la forma del elemento de conexión. El material de soldadura fluye hacia el punto más cálido. El elemento de conexión puede tener, por ejemplo, forma de sombrero simple o doble, para distribuir ventajosamente el calor en el elemento de conexión durante el proceso de soldadura.
La introducción de la energía durante la conexión eléctrica de la conexión eléctrica y de la estructura eléctricamente conductora se realiza preferiblemente mediante punzones, termodos, soldadura de pistón, preferiblemente soldadura por láser, soldadura por aire caliente, soldadura por inducción, soldadura por resistencia y/o mediante ultrasonidos.
El objetivo de la invención se logra además mediante un método para la producción de un cristal con al menos un elemento de conexión, en donde
a) se aplica material de soldadura sobre la superficie de contacto o sobre las superficies de contacto como una plaqueta con un espesor, volumen y forma de capa fijos,
b) se aplica una estructura eléctricamente conductora a una región de un sustrato,
c) se dispone el elemento de conexión con el material de soldadura sobre la estructura eléctricamente conductora,
d) se introduce energía en los puntos de soldadura, y
e) se suelda el elemento de conexión a la estructura eléctricamente conductora.
El material de soldadura se aplica preferiblemente previamente sobre los elementos de conexión, preferiblemente en forma de plaquetas con un espesor de capa, un volumen, una forma y una disposición fijos sobre el elemento de conexión.
El elemento de conexión puede estar soldado o engarzado, por ejemplo, sobre una chapa, un alambre trenzado o una malla, por ejemplo de cobre, y conectado con la red eléctrica de a bordo.
El elemento de conexión se utiliza preferiblemente en cristales calefactados o con antenas en edificios, en particular en automóviles, ferrocarriles, aviones o embarcaciones. El elemento de conexión sirve para conectar las estructuras conductoras del cristal a sistemas eléctricos dispuestos fuera del cristal. Los sistemas eléctricos son amplificadores, unidades de control o fuentes de tensión.
La invención se explica con más detalle mediante dibujos y realizaciones ilustrativas. El dibujo es una representación esquemática y no a escala real. El dibujo no limita en modo alguno la invención. En las figuras:
a Figura 1 muestra una vista en planta de una primera realización del cristal según la invención,
a Figura 1a muestra una representación esquemática de la distribución de calor durante el proceso de soldadura, a Figura 2a muestra una sección A-A' a través del cristal según la Figura 1,
a Figura 2b muestra una sección B-B' a través del cristal según la Figura 1,
a Figura 2c muestra una sección C-C' a través del cristal según la Figura 1,
a Figura 3 muestra una sección C-C' a través de un cristal alternativo según la invención,
a Figura 4 muestra una sección B-B' a través de otro cristal alternativo según la invención, a Figura 5 muestra una sección B-B' a través de otro cristal alternativo según la invención, a Figura 6 muestra una sección B-B' a través de otro cristal alternativo según la invención, a Figura 7 muestra una sección A-A' a través de otro cristal alternativo según la invención, a Figura 8 muestra una sección A-A' a través de otro cristal alternativo según la invención, a Figura 8a muestra una sección A-A' a través de otro cristal alternativo según la invención,
a Figura 9 muestra una vista en planta de una realización alternativa del cristal según la invención,
a Figura 9a muestra una sección D-D' a través del cristal según la Figura 9,
a Figura 10 muestra una vista en planta de una realización alternativa del elemento de conexión,
a Figura 11 muestra una vista en planta de otra realización alternativa del elemento de conexión,
a Figura 11a muestra una sección E-E' a través del elemento de conexión según la Figura 11,
a Figura 12 muestra una vista en planta de otra realización alternativa del elemento de conexión,
a Figura 13 muestra una vista en planta de otra realización alternativa del elemento de conexión,
a Figura 13a muestra una sección F-F' a través del elemento de conexión según la Figura 13,
a Figura 14 muestra un diagrama de flujo detallado del método según la invención.
Las Figuras 1, 2a, 2b y 2c muestran respectivamente un detalle de un cristal 1 calefactable según la invención en la región del elemento 3 de conexión eléctrica. El cristal 1 es un vidrio de seguridad monocapa pretensado térmicamente de 3 mm de espesor, de vidrio sodocálcico. El cristal 1 tiene una anchura de 150 cm y una altura de 80 cm. Sobre el cristal 1 se imprime una estructura 2 eléctricamente conductora en forma de una estructura conductora 2 de calentamiento. La estructura 2 eléctricamente conductora contiene partículas de plata y fritas de vidrio. En la región de borde del cristal 1, la estructura 2 eléctricamente conductora está ensanchada hasta una anchura de 10 mm y forma una superficie de contacto para el elemento 3 de conexión eléctrica. En la región del borde del cristal 1 se encuentra además una serigrafía de recubrimiento (no representada). El elemento 3 de conexión se compone de dos regiones 7 y 7' de pata que están unidas entre sí a través del puente 9. En las superficies de las regiones 7 y 7' de pata orientadas hacia el sustrato se disponen dos superficies 8' y 8'' de contacto. En la región de las superficies 8' y 8'' de contacto el material 4 de soldadura establece una conexión eléctrica y mecánica duradera entre el elemento 3 de conexión y la estructura 2 eléctricamente conductora. El material 4 de soldadura contiene 57 % en peso de bismuto, 40 % en peso de estaño y 3 % en peso de plata. El material 4 de soldadura está dispuesto completamente entre el elemento 3 de conexión eléctrica y la estructura 2 eléctricamente conductora mediante un volumen y una forma predefinidos. El material 4 de soldadura tiene un espesor de 250 pm. El elemento 3 de conexión eléctrica está hecho de acero del número de material 1,4509 según EN 10 088-2 (ThysenKrupp Nirosta® 4509) con un coeficiente de expansión térmica de 10,0 * 10-6/°C. Cada una de las superficies 8' y 8'' de contacto tiene la forma de un segmento circular con un radio de 3 mm y un ángulo central a de 276°. El puente 9 consiste en tres segmentos planos 10, 11 y 12. La superficie de cada uno de los dos segmentos 10 y 12 enfrentados al sustrato forma un ángulo de 40° con la superficie del sustrato 1. La porción 11 está dispuesta paralela a la superficie del sustrato 1. El elemento 3 de conexión eléctrica tiene una longitud de 24 mm. Las dos regiones 7 y 7' de pata tienen una anchura de 6 mm; el puente 9 tiene una anchura de 4 mm.
En cada una de las superficies 13 y 13' de las regiones 7 y 7' de pata alejadas del sustrato se dispone un resalte 14 de contacto. Los resaltes 14 de contacto tienen forma de hemisferio y tienen una altura de 2,5 * 10-4 m y una anchura de 5 * 10-4 m. Los centros de los resaltes 14 de contacto están dispuestos verticales a la superficie del sustrato por encima de los centros circulares de las superficies 8' y 8'' de contacto. Los puntos 15 y 15' de soldadura están dispuestos en los puntos de la superficie convexa de los resaltes 14 de contacto que tienen la mayor distancia vertical desde la superficie del sustrato.
En cada una de las superficies 8' y 8'' de contacto se disponen tres separadores 19. Los separadores 19 tienen forma de hemisferio y tienen una altura de 2,5 * 10-4 m y una anchura de 5 * 10-4 m.
El acero del número de material 1,4509 según EN 10088-2 tiene buenas propiedades de conformado en frío y buenas propiedades de soldadura en todos los métodos excepto en la soldadura con gas. El acero se utiliza para la construcción de sistemas de insonorización y sistemas de desintoxicación de gases de escape y es especialmente adecuado para ello debido a su resistencia a la incrustación hasta más de 950 °C y a la corrosión frente a las tensiones que se producen en el sistema de gases de escape.
La Figura 1a muestra esquemáticamente una representación simplificada de la distribución de calor alrededor de los puntos 15 y 15' de soldadura durante el proceso de soldadura. Las líneas circulares son isotermas. La forma de las superficies 8' y 8'' de contacto de los elementos 3 de conexión de la Figura 1 se adapta a la distribución de calor. Por tanto, el material 4 de soldadura se funde uniforme y completamente en la región de las superficies 8' y 8'' de contacto.
La Figura 3 representa, a continuación de la realización ilustrativa de las Figuras 1 y 2c, una realización alternativa del elemento 3 de conexión según la invención. El elemento 3 de conexión eléctrica está provisto en la superficie orientada hacia el material 4 de soldadura de un revestimiento 5 que contiene plata. Esto evita que el material de soldadura se extienda más allá del revestimiento 5 y limita la anchura b de salida. En otra realización, entre el elemento 3 de conexión y la capa que contiene plata 5 puede estar situada una capa que favorece la adherencia, por ejemplo, de níquel y/o cobre. La anchura b de salida del material 4 de soldadura es inferior a 1 mm. Debido a la disposición del material 4 de soldadura no se observan tensiones mecánicas críticas en el cristal 1. La conexión del cristal 1 con el elemento 3 de conexión eléctrica a través de la estructura 2 eléctricamente conductora es estable de forma duradera.
La Figura 4 representa, a continuación de la realización ilustrativa de las Figuras 1 y 2c, otra realización alternativa del elemento 3 de conexión según la invención. El elemento 3 de conexión eléctrica contiene en la superficie orientada hacia el material 4 de soldadura una escotadura con una profundidad de 250 pm, que forma un depósito de soldadura para el material 4 de soldadura. Es posible impedir completamente la salida del material 4 de soldadura desde el espacio intermedio. Las tensiones térmicas en el cristal 1 no son críticas y se proporciona una conexión eléctrica y mecánica duradera entre el elemento 3 de conexión y el cristal 1 a través de la estructura 2 eléctricamente conductora.
La Figura 5 representa, a continuación de la realización ilustrativa de las Figuras 1 y 2c, otra realización alternativa del elemento 3 de conexión según la invención. Las regiones 7 y 7' de pata del elemento 3 de conexión eléctrica están dobladas en las regiones marginales hacia arriba. La altura de la curvatura hacia arriba de las regiones marginales de la hoja de vidrio 1 asciende como máximo a 400 pm. Esto forma un espacio para el material 4 de soldadura. El material 4 de soldadura predefinido forma un menisco cóncavo entre el elemento 3 de conexión eléctrica y la estructura 2 eléctricamente conductora. Es posible impedir completamente la salida del material 4 de soldadura desde el espacio intermedio. La anchura b del flujo de salida, a aproximadamente 0, es menor que cero, en gran parte debido al menisco formado. Las tensiones térmicas en el cristal 1 no son críticas y se proporciona una conexión eléctrica y mecánica duradera entre el elemento 3 de conexión y el cristal 1 a través de la estructura 2 eléctricamente conductora.
La Figura 6 muestra otra realización alternativa del elemento 3 de conexión según la invención con superficies 8' y 8'' de contacto en forma de segmentos circulares y un puente 9 de forma plana en secciones. El elemento 3 de conexión contiene una aleación que contiene hierro con un coeficiente de expansión térmica de 8 * 10-6/°C. El espesor del material es de 2 mm. En la región de las superficies 8' y 8'' de contacto del elemento 3 de conexión están aplicados elementos de compensación 6 en forma de sombrero con acero que contiene cromo del número de material 1,4509 según EN 10088-2 (ThyssenKrupp Nirosta® 4509). El espesor máximo de capa de los miembros 6 de compensación en forma de sombrero es de 4 mm. Mediante los miembros de compensación es posible adaptar los coeficientes de dilatación térmica del elemento 3 de conexión a las necesidades del cristal 1 y del material 4 de soldadura. Los miembros 6 de compensación en forma de sombrero dan como resultado un mejor flujo de calor durante la fabricación de la conexión soldada 4. El calentamiento se produce principalmente en el centro de las superficies 8' y 8'' de contacto. Es posible reducir aún más la anchura b de salida del material 4 de soldadura. Gracias a la reducida anchura b de salida < 1 mm y al coeficiente de dilatación adaptado, es posible reducir aún más las tensiones térmicas en el cristal 1. Las tensiones térmicas en el cristal 1 no son críticas y se proporciona una conexión eléctrica y mecánica duradera entre el elemento 3 de conexión y el cristal 1 a través de la estructura 2 eléctricamente conductora.
La Figura 7 representa, a continuación de la realización ilustrativa de las Figuras 1 y 2a, una realización alternativa del elemento 3 de conexión según la invención. El puente 9 está curvado y tiene el perfil de un arco circular con un radio de curvatura de 12 mm. Las tensiones térmicas en el cristal 1 no son críticas y se proporciona una conexión eléctrica y mecánica duradera entre el elemento 3 de conexión y el cristal 1 a través de la estructura 2 eléctricamente conductora.
La Figura 8 representa, a continuación de la realización ilustrativa de las Figuras 1 y 2a, otra realización alternativa del elemento 3 de conexión según la invención. El puente 9 es curvo y cambia dos veces su dirección de curvatura. Junto a las regiones 7 y 7' de pata, la dirección de curvatura se aleja del sustrato 1. Por tanto, no hay bordes en las conexiones 16 y 16' entre las superficies 8' y 8'' de contacto y la parte inferior del puente 9. La parte inferior del elemento 3 de conexión tiene una progresión continua. Las tensiones térmicas en el cristal 1 no son críticas y se proporciona una conexión eléctrica y mecánica duradera entre el elemento 3 de conexión y el cristal 1 a través de la estructura 2 eléctricamente conductora.
La Figura 8a representa, a continuación de la realización ilustrativa de las Figuras 1 y 2a, otra realización alternativa del elemento 3 de conexión según la invención. El puente 9 consiste en dos segmentos planos 22 y 23. La superficie de cada uno de los dos segmentos 22 y 23 enfrentados al sustrato forma un ángulo de 20° con la superficie del sustrato 1. Juntas, las superficies de los dos segmentos 22 y 23 enfrentados al sustrato forman un ángulo de 140°. Las tensiones térmicas en el cristal 1 no son críticas y se proporciona una conexión eléctrica y mecánica duradera entre el elemento 3 de conexión y el cristal 1 a través de la estructura 2 eléctricamente conductora.
Las Figuras 9 y 9a muestran en cada caso un detalle de otra realización del cristal 1 según la invención en la región del elemento 3 de conexión eléctrica. El elemento 3 de conexión contiene acero del número de material 1,4509 según EN 10088-2 (ThyssenKrupp Nirosta® 4509). Las regiones 7 y 7' de pata están unidas entre sí a través del puente 9. El puente 9 consiste en tres segmentos 10, 11 y 12 de forma plana. Cada una de las superficies 8' y 8'' de contacto tiene forma de rectángulo con semicírculos dispuestos en lados opuestos. El elemento 3 de conexión tiene una longitud de 24 mm. El puente 9 tiene una anchura de 4 mm. Las superficies 8' y 8'' de contacto tienen 4 mm de largo y 8 mm de anchura.
En cada una de las superficies 13 y 13' de las regiones 7 y 7' de pata alejadas del sustrato 1 se dispone un resalte 14 de contacto. Cada resalte 14 de contacto tiene forma de paralelepípedo con una longitud de 3 mm y una anchura de 1 mm, estando las superficies alejadas del sustrato 1 curvadas de forma convexa. La altura de las protuberancias de contacto es de 0,6 mm. Los puntos 15 y 15' de soldadura están dispuestos en los puntos de la superficie convexa de los resaltes 14 de contacto que tienen la mayor distancia vertical desde la superficie del sustrato. Dos separadores 19 que tienen forma de hemisferios con un radio de 2,5 * 10-4 m están dispuestos en cada una de las superficies 8' y 8'' de contacto. Debido a la disposición del material 4 de soldadura no se observan tensiones mecánicas críticas en el cristal 1. La conexión del cristal 1 con el elemento 3 de conexión eléctrica a través de la estructura 2 eléctricamente conductora es estable de forma duradera.
La Figura 10 representa una vista en planta de una realización alternativa del elemento 3 de conexión según la invención. Las regiones 7 y 7' de pata están unidas entre sí a través del puente 9. Las superficies 8 y 8' de contacto están formadas como segmentos circulares con un radio de 2,5 mm y un ángulo central a de 280°. El puente 9 es curvo. La anchura del puente se reduce a partir de las conexiones 16 y 16' con las superficies 8 y 8' de contacto en dirección al centro del puente. La anchura mínima del puente es de 3 mm. Debido a la disposición del material 4 de soldadura no se observan tensiones mecánicas críticas en el cristal 1. La conexión del cristal 1 con el elemento 3 de conexión eléctrica a través de la estructura 2 eléctricamente conductora es estable de forma duradera.
En una realización alternativa de la invención, el elemento 3 de conexión con el contorno de la Figura 10 no está configurado en forma de puente. En este caso, el elemento 3 de conexión está unido a través de una superficie 8 de contacto en toda su superficie con la estructura eléctricamente conductora.
Las Figuras 11 y 11a representan en cada caso un detalle de otra realización alternativa del elemento 3 de conexión según la invención. Las dos regiones 7 y 7' de pata están unidas entre sí a través del puente 9. Cada superficie 8' y 8'' de contacto tiene forma de segmento circular con un radio de 2,5 mm y un ángulo central a de 286°. El puente 9 consiste en dos subelementos. Los subelementos presentan respectivamente una subregión curva 17 y 17' y una subregión plana 18 y 18'. El puente 9 está conectado con la región 7 de pata a través de la subregión 17 y con la región 7' de pata a través de la subregión 17'. Las direcciones de curvatura de las subregiones 17 y 17' se alejan del sustrato 1. Las subregiones planas 18 y 18' están dispuestas perpendicularmente a la superficie del sustrato y están en contacto directo entre sí. Los resaltes 14 de contacto tienen forma de hemisferios con un radio de 5 * 10-4 m. Los separadores 19 tienen forma de hemisferios con un radio de 2,5 * 10-4 m. El elemento 3 de conexión tiene una longitud de 10 mm. Las regiones 7 y 7' de pata tienen una anchura de 5 mm; el puente 9 tiene una anchura de 3 mm. La altura del puente 9 desde la superficie del sustrato 1 es de 3 mm. La altura del puente 9 puede estar preferiblemente entre 1 mm y 5 mm. Debido a la disposición del material 4 de soldadura no se observan tensiones mecánicas críticas en el cristal 1. La conexión del cristal 1 con el elemento 3 de conexión eléctrica a través de la estructura 2 eléctricamente conductora es estable de forma duradera.
La Figura 12 muestra una vista en planta de otra realización alternativa del elemento 3 de conexión según la invención. Las dos regiones 7 y 7' de pata están unidas entre sí a través de un puente curvo 9. Cada superficie 8' y 8'' de contacto tiene forma de círculo con un radio de 2,5 mm. Las dos conexiones 16 y 16' entre las regiones 7 y 7' de pata y el puente 9 están dispuestas completamente en lados diferentes de la línea de conexión directa entre los centros circulares de las superficies 8' y 8'' de contacto. La proyección del puente en el plano de la superficie del sustrato es curva. En este caso, la dirección de curvatura cambia en el centro del puente. Lateralmente, en el centro del puente 9, se disponen dos convexidades opuestas entre sí en forma de segmentos circulares con radios de 2 mm. Los radios de las convexidades pueden estar comprendidos preferiblemente entre 1 mm y 3 mm. Las convexidades pueden tener, por ejemplo, también una forma rectangular con una longitud y una anchura preferidas de 1 mm a 6 mm. En la región del puente 9 delimitada por los bordes de las convexidades se puede aplicar, por ejemplo, mediante soldadura o engarce, un material eléctricamente conductor para su conexión al sistema eléctrico de a bordo. Debido a la disposición del material 4 de soldadura no se observan tensiones mecánicas críticas en el cristal 1. La conexión del cristal 1 con el elemento 3 de conexión eléctrica a través de la estructura 2 eléctricamente conductora es estable de forma duradera.
Las Figuras 13 y 13a representan en cada caso un detalle de otra realización alternativa del elemento 3 de conexión según la invención. El elemento 3 de conexión está unido en toda su superficie con la estructura 2 eléctricamente conductora a través de una superficie 8 de contacto. La superficie 8 de contacto tiene forma de rectángulo con semicírculos dispuestos en lados opuestos. La superficie de contacto tiene una longitud de 14 mm y una anchura de 5 mm. El elemento 3 de conexión está curvado hacia arriba en toda la región 20 de borde. La altura de la región 20 de borde desde el cristal 1 es de 2,5 mm. La altura de la región 20 de borde puede estar, en realizaciones alternativas de la invención, preferiblemente entre 1 mm y 3 mm. En el borde doblado de uno de los dos lados rectos del elemento 3 de conexión está dispuesto un elemento 21 de extensión. El elemento 21 de extensión consiste en una subregión curvada y una subregión plana. El elemento 21 de extensión está conectado con la región marginal 20 del elemento 3 de conexión a través de la subregión curvada y la dirección de curvatura está hacia el lado opuesto del elemento 3 de conexión. El elemento 21 de extensión tiene en vista en planta una longitud de 11 mm y una anchura de 6 mm. El elemento 21 de extensión puede tener preferiblemente una longitud de entre 5 mm y 20 mm, particularmente preferiblemente entre 7 mm y 15 mm, y una anchura de 2 mm a 10 mm, particularmente preferiblemente de 4 mm a 8 mm. Sobre el elemento 21 de extensión se puede aplicar, por ejemplo, un material eléctricamente conductor para su conexión al sistema eléctrico de a bordo, por ejemplo, mediante soldadura, engarzado o en forma de conector enchufable. Debido a la disposición del material 4 de soldadura no se observan tensiones mecánicas críticas en el cristal 1. La conexión del cristal 1 con el elemento 3 de conexión eléctrica a través de la estructura 2 eléctricamente conductora es estable de forma duradera.
La Figura 14 representa en detalle un método según la invención para la producción de un cristal 1 con un elemento 3 de conexión eléctrica. Allí se presenta un ejemplo del procedimiento según la invención para la fabricación de un cristal con un elemento 3 de conexión eléctrica. Como primera etapa, es necesario dividir el material 4 de soldadura según su forma y volumen. El material 4 de soldadura en porciones está dispuesto sobre la superficie 8 de contacto o las superficies 8' y 8'' de contacto del elemento 3 de conexión eléctrica. El elemento 3 de conexión eléctrica está dispuesto con el material 4 de soldadura sobre la estructura 2 eléctricamente conductora. Mediante la entrada de energía en los puntos 15 y 15' de soldadura se realiza una conexión duradera del elemento 3 de conexión eléctrica con la estructura 2 eléctricamente conductora y, por tanto, con el cristal 1.
Ejemplo
Se fabricaron probetas con el cristal 1 (espesor 3 mm, anchura 150 cm y alto 80 cm), la estructura 2 eléctricamente conductora en forma de estructura conductora de calentamiento, el elemento 3 de conexión eléctrica según la Figura 1, la capa 5 de plata sobre las superficies 8' y 8'' de contacto del elemento 3 de conexión, y el material 4 de soldadura.
El espesor del material del elemento 3 de conexión era de 0,8 mm. El elemento 3 de conexión contenía acero del número de material 1,4509 según EN 10088-2 (ThyssenKrupp Nirosta® 4509). En cada una de las superficies 8' y 8'' de contacto se dispusieron tres separadores 19. Cada punto 15 y 15' de soldadura estaba dispuesto sobre un resalte 14 de contacto. El material 4 de soldadura se aplicó previamente en forma de plaqueta con un espesor de capa, volumen y forma fijos sobre las superficies 8' y 8'' de contacto del elemento 3 de conexión. El elemento 3 de conexión se aplicó con el material 4 de soldadura aplicado sobre la estructura 2 eléctricamente conductora. El elemento 3 de conexión se soldó a la estructura 2 eléctricamente conductora a una temperatura de 200 °C y un tiempo de procesamiento de 2 segundos. El flujo de salida del material 4 de soldadura desde el espacio intermedio entre el elemento 3 de conexión eléctrica y la estructura 2 eléctricamente conductora, que superó un espesor t de capa de 50 |μm, se observó sólo hasta una anchura máxima de salida de b = 0,4 mm. Las dimensiones y composiciones del elemento 3 de conexión eléctrica, la capa 5 de plata en las superficies 8' y 8'' de contacto del elemento 3 de conexión y del material 4 de soldadura se encuentran en la Tabla 1. En el cristal 1 no se observaron tensiones mecánicas críticas debido a la disposición del material 4 de soldadura, predefinida por el elemento 3 de conexión y la estructura 2 eléctricamente conductora. La conexión del cristal 1 con el elemento 3 de conexión eléctrica a través de la estructura 2 eléctricamente conductora fue estable de forma duradera.
En todas las muestras se pudo observar, con una diferencia de temperatura de 80 °C a -30 °C, que ningún sustrato de vidrio 1 se rompió ni presentó daños. Se pudo demostrar que poco después de la soldadura estos cristales 1 con el elemento de conexión soldado 3 eran estables frente a una caída brusca de temperatura.
Además, se realizaron probetas con una segunda composición del elemento 3 de conexión eléctrica. En este caso, el elemento 3 de conexión contenía una aleación de hierro, níquel y cobalto. Las dimensiones y composiciones del elemento 3 de conexión eléctrica, la capa 5 de plata en las superficies 8' y 8'' de contacto del elemento 3 de conexión y del material 4 de soldadura se encuentran en la Tabla 2. Con una salida del material 4 de soldadura desde el espacio intermedio entre el elemento 3 de conexión eléctrica y la estructura 2 eléctricamente conductora, que superó un espesor t de capa de 50 μm , se obtuvo una anchura de salida media de b = 0,4 mm. También en este caso se pudo observar que con una diferencia de temperatura de 80 °C a -30 °C ningún sustrato de vidrio 1 se rompió ni mostró daños. Se pudo demostrar que poco después de la soldadura estos cristales 1 con el elemento de conexión soldado 3 eran estables frente a una caída brusca de temperatura.
Además, se realizaron probetas con una tercera composición del elemento 3 de conexión eléctrica. En este caso, el elemento 3 de conexión contenía una aleación de hierro y níquel. Las dimensiones y composiciones del elemento 3 de conexión eléctrica, la capa 5 de plata en las superficies 8' y 8'' de contacto del elemento 3 de conexión y del material 4 de soldadura se encuentran en la Tabla 3. Con una salida del material 4 de soldadura desde el espacio intermedio entre el elemento 3 de conexión eléctrica y la estructura 2 eléctricamente conductora, que superó un espesor t de capa de 50 μm , se obtuvo una anchura de salida media de b = 0,4 mm. También en este caso se pudo observar que con una diferencia de temperatura de 80 °C a -30 °C ningún sustrato de vidrio 1 se rompió ni mostró daños. Se pudo demostrar que poco después de la soldadura estos cristales 1 con el elemento de conexión soldado 3 eran estables frente a una caída brusca de temperatura.
Tabla 1
Tabla 2
Tabla 3
Ejemplo comparativo El ejemplo comparativo se llevó a cabo de la misma manera que el ejemplo. La diferencia estaba en la forma del elemento de conexión. Éste estaba conectado según la técnica anterior con la estructura eléctricamente conductora a través de una superficie de contacto rectangular. La forma de la superficie de contacto no se adaptó al perfil de la distribución de calor. No se dispuso ningún separador sobre la superficie de contacto. Los puntos 15 y 15' de soldadura no estaban dispuestos sobre resaltes de contacto. Las dimensiones y componentes del elemento 3 de conexión eléctrica, de la capa metálica sobre la superficie de contacto del elemento 3 de conexión y del material 4 de soldadura se encuentran en la Tabla 4. El elemento 3 de conexión se soldó a la estructura 2 eléctricamente conductora según métodos convencionales mediante el material 4 de soldadura. Con una salida del material 4 de soldadura desde el espacio intermedio entre el elemento 3 de conexión eléctrica y la estructura 2 eléctricamente conductora, que superó un espesor t de capa de 50 pm, se obtuvo una anchura de salida media de b = 2 mm a 3 mm.
Con una diferencia repentina de temperatura de 80 °C a -30 °C, se observó que los sustratos 1 de vidrio sufrieron daños importantes poco después de la soldadura.
Tabla 4
Se demostró que los cristales según la invención con sustratos de vidrio 1 y elementos 3 de conexión eléctrica según la invención tenían una mejor estabilidad frente a diferencias bruscas de temperatura.
Este resultado fue inesperado y sorprendente para el experto en la técnica.
Lista de signos de referencia
(1) Cristal
(2) Estructura eléctricamente conductora
(3) Elemento de conexión eléctrica
(4) Material de soldadura
(5) Capa humectante
(6) Miembro de compensación
<(>7<)>Región de pata del elemento 3 de conexión eléctrica
(7') Región de pata del elemento 3 de conexión eléctrica
(8) Superficie de contacto del elemento 3 de conexión
(8') Superficie de contacto del elemento 3 de conexión
(8'') Superficie de contacto del elemento 3 de conexión
(9) Puente entre las regiones 7 y 7' de pata
(10) Segmento del puente 9
(11) Segmento del puente 9
(12) Segmento del puente 9
(13) Superficie de la región 7 de pata orientada lejos del sustrato 1
(13) Superficie de la región 7 de pata orientada lejos del sustrato 1
(14) Resalte de contacto
(15) Punto de soldadura
(15') Punto de soldadura
(16) Conexión de la superficie 8 de contacto y la parte inferior del puente 9 (16') Conexión de la superficie 8' de contacto y la parte inferior del puente 9 (17) Subregión del puente 9
(17') Subregión del puente 9
(18) Subregión del puente 9
(18') Subregión del puente 9
(19) Separador
(20) Región de borde del elemento 3 de conexión
(21) Elemento de extensión
(22) Segmento del puente 9
(23) Segmento del puente 9
a Ángulo central de un segmento circular de una superficie 8' de contacto b Anchura máxima de salida del material de soldadura
t espesor límite del material de soldadura
A-A' Línea de sección
B-B' Línea de sección
C-C' Línea de sección
D-D' Línea de sección
E-E' Línea de sección
F-F' Línea de sección 14

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Cristal, que comprende:
-un sustrato (1),
-una estructura (2) eléctricamente conductora en una región del sustrato (1),
-una capa de un material (4) de soldadura sin plomo sobre una región de la estructura (2) eléctricamente conductora,
-al menos un elemento (3) de conexión eléctrica, que contiene un acero que contiene cromo con una proporción de cromo superior o igual al 10,5 % en peso,
-al menos dos puntos (15, 15') de soldadura del elemento (3) de conexión sobre el material (4) de soldadura, en donde
-los puntos (15, 15') de soldadura forman al menos una superficie (8) de contacto entre el elemento (3) de conexión y la estructura (2) eléctricamente conductora, y
-la forma de la superficie (8) de contacto tiene al menos un segmento de óvalo, de elipse o de círculo con un ángulo central a de al menos 90°.
2. Cristal según la reivindicación 1, en donde
-los puntos (15,15') de soldadura forman dos superficies (8',8") de contacto, separadas entre sí, entre el elemento (3) de conexión y la estructura (2) eléctricamente conductora,
-las dos superficies (8', 8") de contacto están conectadas entre sí a través de la superficie de un puente (9) orientada hacia el sustrato (1), y
-la forma de cada una de las dos superficies (8', 8") de contacto tiene al menos un segmento de óvalo, de elipse o de círculo con un ángulo central a de al menos 90°.
3. Cristal según la reivindicación 1 o 2, en donde la superficie (8) de contacto o las superficies (8', 8") de contacto están configuradas en forma de rectángulo con dos semicírculos dispuestos en lados opuestos.
4. Cristal según la reivindicación 2, en donde cada superficie (8', 8") de contacto está formada en forma de un círculo o de un segmento circular con un ángulo central a de al menos 180°, preferiblemente de al menos 220°.
5. Cristal según una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el sustrato (1) contiene vidrio, preferiblemente vidrio plano, vidrio flotado, vidrio de cuarzo, vidrio de borosilicato, vidrio sodocálcico o polímeros, preferiblemente polietileno, polipropileno, policarbonato, polimetacrilato de metilo y/o mezclas de los mismos.
6. Cristal según una de las reivindicaciones 1 a 5, en donde sobre la superficie (8) de contacto o en las superficies (8', 8'') de contacto se disponen separadores (19).
7. Cristal según una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde cada uno de los dos puntos (15, 15') de soldadura está dispuesto sobre un resalte (14) de contacto.
8. Cristal según una de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el material (4) de soldadura contiene estaño y bismuto, indio, zinc, cobre, plata o sus composiciones.
9. Cristal según la reivindicación 8, en donde la proporción de estaño en la composición (4) de soldadura es del 3 % en peso al 99,5 % en peso y la proporción de bismuto, indio, zinc, cobre, plata o composiciones de los mismos es del 0,5 % en peso al 97 % en peso.
10. Cristal según una de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el elemento (3) de conexión está revestido con níquel, estaño, cobre y/o plata, preferiblemente con entre 0,1 pm y 0,3 pm de níquel y/o entre 3 pm y 20 pm de plata.
11. Método para la producción de un cristal según una de las reivindicaciones 1 a 10, en donde
a) se aplica material (4) de soldadura sin plomo sobre la superficie (8) de contacto o sobre las superficies (8', 8") de contacto del elemento (3) de conexión como una plaqueta con un espesor, volumen y forma de capa fijos,
b) se aplica una estructura (2) eléctricamente conductora a una región de un sustrato (1), c) se dispone el elemento (3) de conexión con el material (4) de soldadura sobre la estructura (2) eléctricamente conductora,
d) se introduce energía en los puntos (15,15') de soldadura, y
e) se suelda el elemento (3) de conexión a la estructura (2) eléctricamente conductora.
12. Uso de un cristal según una de las reivindicaciones 1 a 10, en vehículos con estructuras eléctricamente conductoras, preferiblemente con conductores calefactores y/o conductores de antena.
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