JP2014531107A

JP2014531107A - グレイジング

Info

Publication number: JP2014531107A
Application number: JP2014525496A
Authority: JP
Inventors: リヨンマイケル
Original assignee: Pilkington PLC
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2014-11-20
Also published as: WO2013024288A3; US20140196947A1; WO2013024288A2; JP2017084770A; GB201114076D0; EP2744622A2

Abstract

はんだ接合によって電気コネクタに接続された導電性コンポーネントを有する、少なくとも１つのガラスの層を含む、グレイジングが提供される。はんだは、スズおよび銀、好ましくは９８Ｓｎ２Ａｇ、を含む組成を有する。はんだは、無鉛である。コネクタは、ニッケルめっきを施され、銅、好ましくは９９〜９９．９９ｗｔ％のＣｕを含む。本発明に従ったサンプルは、温度サイクル試験中に、ガラスに亀裂が入らなかった。【選択図】なし

Description

本発明はグレイジングに関し、より詳細には、グレイジングの表面上の導電性コンポーネントと電気コネクタとの間のはんだ付け電気接続を含むグレイジングに関する。

グレイジング、特に車両用グレイジングは、建物、またはもっと一般的には、車両の、ワイヤリングハーネスへの電気接続において、ガラスの層の表面上にプリントされた回路または積層グレイジング内に固定されたワイヤーの配列などの、導電性コンポーネントを有し得る。かかる回路は、曇り防止もしくは除氷を促進するためのヒーター回路として、またはアンテナ回路として使用される。一般に、電気接続は、母線として知られる導電性基板にはんだ付けされているコネクタによってなされるが、その母線は、一片のガラスの表面上に直接、または、掩蔽バンドとして知られる、ガラス上に焼き付けられ、プリントされたバンド上に完全にもしくは一部、提供され得る。母線は通常、銀含有インクを使用してプリントされる。歴史的に、母線とコネクタを結合するために使用されたはんだは鉛を含んでいた。しかし、鉛は有害であることが知られており、業界内では無鉛はんだを使用することへの立法圧力の高まりがある。

無鉛はんだは、例えば、ビスマス、インジウム、またはアンチモンから選択された機械的ストレス調節剤（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｓｓｍｏｄｉｆｉｅｒ）を含むスズベースのはんだ（最大で９０重量％のスズ）に関するＷＯ−Ａ−２０２００４／０６８６４３に開示されている。はんだは、銀および／または銅も含み得る。

ＥＰ−２１７７３０５は、車載電子回路のはんだ付けに使用できる無鉛はんだ合金を開示するが、その合金は、本質的に、銀、インジウム（３〜５．５質量％で）、銅、任意選択でビスマスを含み、残りはスズである。

ＷＯ−Ａ−２００７／１１０６１２は、グレイジングとともに使用するためのいくつかの改善された電気コネクタを開示する。そのコネクタの構造は、グレイジング内の導電性コンポーネント間の接着を最大限にするように選択され、特に、無鉛はんだとともに使用するためのものである。

ＷＯ−Ａ−２００７／０２１３２６は、スズ、インジウム、銀、およびビスマスを含む元素の混合物を有するはんだ組成を開示し、それは、３０〜８５％の間のスズ、および約１５〜６５％のインジウムを含む。

残念ながら、いくつかの無鉛はんだは、一般に、グレイジング上での使用が意図されておらず、従って、長期間にわたる加速エージングによっても、または、強い化学物質（ａｇｇｒｅｓｓｉｖｅｃｈｅｍｉｃａｌ）を使用した広範な化学試験によっても検査されていないので、かかるはんだは、特に、車両用グレイジングで使用される際に、問題を生じ得る。より具体的には、熱サイクル試験が、ガラスの破損という結果になり得る。インジウム含有はんだが、亀裂問題を克服しようと試みて使用されてきたが、それらは、それらの低融点に関連した他の問題を有する。

従来技術の問題に対処して、自動車用ガラス製品上での使用のために、Ｓｎ／Ａｇはんだの適合性を改善すること、特に、（インジウム含有のＰｂフリーはんだ以外の）Ｐｂフリーはんだの使用を可能にして、熱サイクル試験で通常見られる、Ｓｎ／Ａｇはんだにおける亀裂の問題に対処することが、本発明の目的である。

従って、本発明は、第１の態様で、少なくとも１つの表面上に導電性コンポーネントを有する少なくとも１つのガラスの層、およびはんだ接合によってその導電性コンポーネントに電気的に接続された電気コネクタであって、その接合のはんだがスズおよび銀を含む組成を有する、電気コネクタ、を含むグレイジングを提供し、その電気コネクタは、はんだに接触するためのニッケルめっきをした接点を含む。

驚いたことに、ニッケルめっきをした接点は、熱サイクル時に、ガラスの破損を減らすように見える。収率の向上、および車両用グレイジング上の電気接続が、車両メーカーによって受け入れられるために、受ける必要のある非常に広範な試験、ならびに実際問題として要求される非常に高い耐久性のために、これは大きな利点である。

好ましくは、はんだは、０．４５ｗｔ％以下のインジウムを含む組成を有する。インジウムは、高価であり、低過ぎるはんだの融点の一因となるので、これは大きな利点である。

好ましくは、はんだは、０．５ｗｔ％未満の銅、より好ましくは、０．２ｗｔ％未満のＣｕ、最も好ましくは、０．１ｗｔ％未満のＣｕを含む。はんだへのＣｕの意図的な追加がないことが最も好ましい。

はんだは、０．１ｗｔ％未満のＰｂを含む（すなわち、「Ｐｂフリー」である）組成を有することが好ましい。はんだへのＰｂの意図的な追加がないことが好ましい。

本発明に従ったはんだは、０．１ｗｔ％もしくは０．５ｗｔ％またはそれ以上の銀、さらに好ましくは、０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の銀、０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％の銀、および最も好ましくは、０．８〜２．５ｗｔ％の銀を含み得る。

好ましくは、はんだは、
９０〜９９．５ｗｔ％のＳｎ、および
１〜１０ｗｔ％のＡｇ
を含む組成を有する。

最も好ましいはんだの組成は、９５〜９９ｗｔ％のＳｎおよび１〜５ｗｔ％のＡｇである。

本発明に従ったグレイジングでは、導電性コンポーネントが導電性銀含有インクを含む場合、好ましい。導電性コンポーネントは通常、かかる銀含有インクを使用して、少なくとも１つのガラスの層の表面にプリントされるコンポーネントであろう。

コネクタは、銅、好ましくは、９９〜９９．９９ｗｔ％のＣｕを含む。

本発明は、本発明の好ましい実施形態の以下の説明によって説明される。

インジウムは、重要な原材料とされており、それ故、その長期間にわたる入手可能性は、保証できるものではなく、業界は、はんだにおけるＰｂを置換するために、それを頼りにすることはできない。

自動車用ガラス製品上で使用される標準的な市販のコネクタと共に使用される場合、インジウムはんだは、はんだ接合における亀裂という結果になる、有害な金属間化合物を形成する。金属間化合物は、はんだ付け直後に存在し、時間とともにサイズが拡大する。

これは、高温によって加速されるが、低温では、もっとゆっくり起こる。はんだ付けされた接続は不安定である。

インジウムはんだは、湿度試験および塩水噴霧暴露でよく腐食するが、その両方が、車両メーカーによって要求される。

自動車用ガラス製品のための適切なＰｂフリーはんだの探求は、少なくとも１０年間継続しており、多数の変形が検査されてきた。インジウムベースのはんだに対する代替材料は、スズ（Ｓｎ）ベースおよびビスマス（Ｂｉ）ベースである。これらのタイプのはんだの適合性を評価するために、より良い材料のうちの２つが、ドイツ車両メーカーの試験仕様に対して検査された。結果を以下の表に示す。

結果から、代替Ｐｂフリーはんだも試験仕様に不合格であったことがわかる。標準のＰｂ含有はんだは、試験仕様に合格した。

本出願人によるＳｎ／Ａｇはんだでの以前の試験は、熱サイクル試験において常にいくつかの不合格を示しており、ガラス内の亀裂または小さな気泡という結果になる。９８％Ｓｎ、２％ＡｇのＰｂフリーはんだが、実験室サンプルを使用して、および車両用製品に関して、広範囲に検査されており、熱サイクル試験は規則的に、ガラスに亀裂を生じる。Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕはんだが検査されている場合、ガラス内の亀裂は常にもっと悪い。従来型のコネクタ上のＳｎめっきは、はんだ付け中に溶けて、めっきの下のベースの銅が露出するであろう。銅は溶融スズに可溶であり、従って、コネクタから一部のＣｕが溶融はんだに溶け出し得て、Ｓｎ／Ａｇはんだの特性を変え得る。

Ｎｉめっきをしたコネクタを使用すると、銅の溶解性を防いで、ＳｎＡｇはんだに、特に、９８ｗｔ％Ｓｎ、２ｗｔ％Ａｇはんだに、改善された性能を与える。

母線としての使用に適した、銀含有インクの導電性コンポーネントを含むグレイジングのサンプルが、９８％ＳＮ、２％Ａｇの組成のはんだを使用して、ニッケルまたはスズのいずれかでめっきをした、銅または真鍮のいずれかのコネクタに、はんだ付けされた。コネクタの厚さは０．８ｍｍであった。サンプルは、温度サイクル試験を使用して検査された。サイクル試験での最高温度は、８０℃であり、最低温度は−３０℃であった。１サイクルは、８０℃での３０分間の後に続く−３０℃での３０分間から構成され、温度間の変化は１分以内に完了する。結果を表２に示す。

９８％Ｓｎ、２％Ａｇを使用し、ニッケルめっきをした銅のコネクタが、１００サイクル後に温度サイクル試験に合格した唯一の組合せであった。さらに、この組合せは５００サイクル後に最良の性能であった。

Claims

少なくとも１つの表面上に導電性コンポーネントを有する少なくとも１つのガラスの層と、はんだ接合によって前記導電性コンポーネントに電気的に接続された電気コネクタであって、前記接合の前記はんだがスズおよび銀を含む組成を有する、電気コネクタと、を含むグレイジングであって、前記電気コネクタが、前記はんだに接触するためのニッケルめっきをした接点を含む、グレイジング。
前記はんだが、０．４５ｗｔ％以下のインジウムを含む組成を有する、請求項１に記載のグレイジング。
前記はんだが、０．１ｗｔ％未満のＰｂを含む組成を有する、先行する請求項のいずれか１つに記載のグレイジング。
前記はんだが、０．５ｗｔ％以上の銀を含む組成を有する、先行する請求項のいずれか１つに記載のグレイジング。
前記はんだが、
９０〜９９．５ｗｔ％のＳｎと、
１〜１０ｗｔ％のＡｇと
を含む組成を有する、先行する請求項のいずれか１つに記載のグレイジング。
前記はんだが、５ｗｔ％未満のＣｕ、好ましくは０．１ｗｔ％未満のＣｕを含む組成を有する、先行する請求項のいずれか１つに記載のグレイジング。
前記導電性コンポーネントが導電性銀含有インクを含む、先行する請求項のいずれか１つに記載のグレイジング。
前記電気コネクタが、銅、好ましくは９９〜９９．９９ｗｔ％のＣｕを含む、請求項１に記載のグレイジング。