JP2016505194A - 電気的な接続要素を備えるパネル - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの電気的な接続要素を備えるパネルであって、基板（１）と、基板（１）の所定領域に導電性の構造（２）と、導電性の構造（２）の所定領域に接続要素（３）と、を備え、接続要素（３）は、少なくともクロム含有の鋼を含み、接続要素（３）は、接続ケーブル（５）の周りに圧着される圧着領域を有し、接続要素（３）の圧着領域は、ろう材料（４）を介して導電性の構造（２）に接続されている、電気的な接続要素を備えるパネルに関する。

Description

本発明は、電気的な接続要素を備えるパネル、このパネルを製造する経済的かつ環境親和的な方法及びこのパネルの使用に係る。

特に本発明は、例えば発熱導体又はアンテナ導体等の導電性の構造を備える、車両用の電気的な接続要素を備えるパネルあるいはグレージングに関するものである。導電性の構造は、一般にろう接される電気的な接続要素を介して搭載電源網に接続されている。使用される材料の熱膨張係数がそれぞれ異なることに基づいて、製造時及び運転中に機械的応力が発生する。この機械的応力は、パネルに負荷を与え、パネルの破損を引き起こす場合がある。

鉛含有のろうは、電気的な接続要素とパネルとの間で発生する機械的応力を塑性変形により補償し得る高い延性を示す。しかし、欧州連合内の使用済み車両に関する指令２０００／５３／ＥＧに基づいて、鉛含有のろうは、鉛フリーあるいは無鉛のろうに置換されねばならない。この指令は、短縮してＥＬＶ（Ｅｎｄ ｏｆ ｌｉｆｅ ｖｅｈｉｃｌｅｓ）と略称される。ＥＬＶ指令の目的は、廃棄電気電子機器が大幅に増加する中で、特に問題の大きい成分を製品から排除することである。これに該当する物質は、鉛、水銀及びカドミウムである。このことは、とりわけ、ガラス上の電気的な使用における鉛フリーのろう接手段の推進、及び適当な代替製品の導入に関する。

鉛フリーのろうを用いて導電性の構造にろう接する一連の電気的な接続要素が提案されている。刊行物としては、米国特許出願公開第２００７０２２４８４２号明細書、欧州特許出願公開第１９４２７０３号明細書、国際公開第２００７１１０６１０号パンフレット、欧州特許出願公開第１４８８９７２号明細書及び欧州特許出願公開第２３６５７３０号明細書が例示される。熱応力の回避については、一方では接続要素の形状が、他方では接続要素の材料が、極めて重要となる。

本発明の課題は、特に鉛フリーのろう材料を用いてろう接するのに好適であり、しかもパネル内の臨界的な機械的応力が回避される、電気的な接続要素を備えるパネルを提供することである。さらに、このパネルを製造する経済的かつ環境親和的な方法を提供することである。

本発明の課題は、本発明の独立請求項１に記載の、少なくとも１つの電気的な接続要素を備えるパネルにより解決される。好ましい態様は、従属請求項に係る発明である。

少なくとも１つの電気的な接続要素を備える本発明に係るパネルは、少なくとも以下の特徴、すなわち：
−基板と、
−基板の所定領域に導電性の構造と、
−導電性の構造の所定領域に接続要素と、
を備え、接続要素は、少なくともクロム含有の鋼を含み、
接続要素は、接続ケーブルの周りに圧着される圧着領域を有し、接続要素の圧着領域は、ろう材料を介して導電性の構造に接続されている、
という特徴を有している。

電気的な接続要素は、本発明では圧着により接続ケーブルに接続されている。圧着接続は、簡単であり、低コストであり、迅速に形成可能であり、かつ容易に自動化可能である。手間あるいはコストのかかる付加的なプロセスステップ、例えば接続ケーブルとの接続要素のろう接又は溶接は、回避可能である。同時に、接続要素と接続ケーブルとの間に、極めて安定な接続が提供される。接続要素の圧着領域（いわゆるクリンプ、つまり圧着工程により変形される領域）が、導電性の構造に直接ろう接され、例えば接続要素の、圧着接続部に接続した区分が、導電性の構造にろう接されるわけではないため、接続要素は、好ましくは小さな寸法を有して構成可能であり、これにより電気的な結線の所要スペースは低減される。加えて接続要素は、接続ケーブルに機械的な負荷、特に引張りが作用しても、てこ作用を一切生じないか、又は生じたとしてもごく小さなてこ作用を生じさせるにすぎない。このことは、ろう接部の有利な安定性につながる。さらに圧着される接続要素は、従来慣用の接続要素よりも明らかに薄い材料厚さを有していることができる。これにより、一方では、基板内の機械的な応力が低減され、他方では、ろう接時のより低いプロセス温度が可能となり、これにより破損の恐れは低下し、プロセス時間は短縮される。

クロム含有の鋼、特にいわゆるステンレス鋼又は不銹鋼は、低コストに入手可能である。加えて、クロム含有の鋼からなる接続要素は、多数の従来慣用の接続要素、例えば銅からなる接続要素と比較して、高い剛性を示す。このことは、圧着接続の好ましい安定性につながる。クロム含有の鋼は、良好に冷間成形可能である。これにより、クロム含有の鋼は、圧着接続を形成するのに特に好適である。加えて、クロム含有の鋼は、多数の従来慣用の接続要素、例えばチタンからなる接続要素と比較して、より高い熱伝導性から生じる改善されたろう接性を示す。

接続ケーブルは、導電性の構造を外部の機能要素、例えば電圧供給部又は受信装置に電気的に接続するために設けられている。このために接続ケーブルは、接続要素から出発して、好ましくはパネルの側縁を越えてパネルから導出されている。接続ケーブルは、原理的に、導電性の構造の電気的な接続のために当業者にとって公知の、圧着により接続要素（圧着端子ともいう）に接続するのに好適なあらゆる接続ケーブルであってよい。接続ケーブルは、導電性の芯線（内部導体）に加え、絶縁性の、好ましくはポリマーからなる被覆を有していてもよい。絶縁性の被覆は、好ましくは接続ケーブルの端部領域で、接続要素と内部導体との導電接続を可能にするために除去されている。

接続ケーブルの導電性の芯線は、例えば銅、アルミニウム及び／若しくは銀又はこれらの合金若しくは混合物を含んでいてもよい。導電性の芯線は、好ましくは撚り線導体として構成されているが、例えば単線導体として構成されていてもよい。接続ケーブルの導電性の芯線の横断面は、本発明に係るパネルを使用するのに必要な電流容量に合わせて設定されており、当業者により適宜選択可能である。横断面は、例えば０．３ｍｍ^２〜６ｍｍ^２である。

本発明において少なくともクロム含有の鋼を含み、好ましくはクロム含有の鋼からなる接続要素は、好ましくは接続ケーブルの端部領域で接続ケーブルの導電性の芯線の周りに圧着されている。その結果、持続的に安定の導電接続が、接続要素と接続ケーブルとの間に生じる。圧着は、当業者に公知の好適な圧着工具、例えば圧着ペンチ又は圧着プレスを用いて実施される。圧着工具は、一般に２つの作用箇所を有している。例えば圧着ペンチは、２つのあごを有している。２つの作用箇所は、互い対して案内され、これにより機械的圧力を接続要素に及ぼす。接続要素は、これにより塑性変形され、接続要素の周りにかしめられる。

接続要素の材料厚さは、好ましくは０．１ｍｍ〜２ｍｍ、特に好ましくは０．２ｍｍ〜１ｍｍ、さらに好ましくは０．３ｍｍ〜０．５ｍｍである。材料厚さに関するこの範囲内で、接続要素は、一方では、圧着のために必要な冷間成形性を示す。他方、材料厚さに関するこの範囲内で、圧着接続の好ましい安定性と、導電性の構造と接続ケーブルとの間の好ましい電気的な接続とが達成される。

接続要素は、本発明において接続ケーブルの周りに圧着される領域、つまり圧着領域を有している。しかし、接続要素は、圧着領域以外の別の領域を有している必要はなく、圧着領域からなっていてもよい。

好ましい態様において、接続要素は、接続要素の全長にわたって接続ケーブルの導電性の芯線に圧着されている。接続要素は、全体としてクリンプとして構成されており、本発明における圧着領域のみからなっている。このことは、材料の節約に関して有利である。しかし、接続要素は、導電性の芯線の周りに圧着される区分（いわつる撚り線クリンプ又は芯線クリンプ）の他に単数または複数の別の区分を有していてもよい。このような別の区分は、例えば接続ケーブルの絶縁性の被覆の周りに圧着されていてもよい（絶縁クリンプ）。これにより、接続要素と接続ケーブルとの間のより安定な接続が達成可能である。接続要素は、例えば圧着に関与しない短い端部区分を有していてもよい。

本発明において、接続要素の圧着領域は、ろう材料を介して導電性の構造に接続されている。これは、接続要素の圧着領域と導電性の構造との間の、ろう材料を介した直接的な機械的な接続を意図している。このことは、ろう材料がクリンプと導電性の構造との間に配置されており、これによりクリンプを持続的に安定に導電性の構造に固定することを意味している。好ましくは、接続要素の圧着領域全体は、ろう材料を介して導電性の構造に接続されている。このことは、ろう材料がクリンプの全長に沿ってクリンプと導電性の構造との間に配置されていることを意味している。これにより、導電性の構造への接続要素の特に安定な接合が達成される。しかし、原理的には、ろう材料は、クリンプの一部区分と導電性の構造との間にのみ配置されていてもよい。

ろう材料は、接続要素の圧着領域を基板上の導電性の構造に接続する。好ましくは、ろう材料は、接続ケーブルの導電性の芯線に直接接触しない。

接続要素は、開放型のクリンプとして形成されていても、閉鎖型のクリンプとして形成されていてもよい。開放型のクリンプの場合、接続要素は、平らな小板又は予め曲げられてクリンプ爪を形成する小板として提供される。接続要素の側縁は、次に接続ケーブルの周りに曲成される。閉鎖型のクリンプの場合、接続要素は、周囲を取り巻くように閉じたバレル（クローズドバレル）として形成されており、このバレル内に接続ケーブルが導入され、バレルは、次に圧潰により変形される。

圧着接続は、接続ケーブルの延在方向に対して垂直な横断面で見て、多数の形状を有していることができる。圧着形状は、圧着工具の選択によって決まる。閉鎖型のクリンプは、例えば卵形の横断面（オーバルクリンプ（Ｏｖａｌ−Ｃｒｉｍｐ））又は多角形の横断面（例えば四角形クリンプ（Ｖｉｅｒｋａｎｔ−Ｃｒｉｍｐ）、六角形クリンプ（Ｓｅｃｈｓｋａｎｔ−Ｃｒｉｍｐ）又は台形クリンプ（Ｔｒａｐｅｚ−Ｃｒｉｍｐ））を有していていもよい。圧着工具の作用箇所の一方は、特徴的な圧潰構造をなすこともできる。圧潰構造は、典型的には「クリンプベース」の反対側に配置されている。圧着形状は、典型的には特徴的な圧潰構造にしたがって称呼される。閉鎖型のクリンプの形状は、当業者に例えばＷクリンプ（Ｗ−Ｃｒｉｍｐ）又はマンドレルクリンプ（Ｄｏｒｎ−Ｃｒｉｍｐ）として公知である。開放型のクリンプの場合、接続要素の、接続ケーブルの周りに曲成される両側縁は、特徴的な圧潰構造をもって互いに、かつ接続ケーブルとともにかしめられている。開放型のクリンプの形状は、当業者に例えばＢクリンプ（Ｂ−Ｃｒｉｍｐ）（又はＦクリンプ（Ｆ−Ｃｒｉｍｐ））、ＯＶＬクリンプ（ＯＶＬ−Ｃｒｉｍｐ）（又はＵｅクリンプ（Ｕｅ＝Ｕウムラウト：Ｕの上に「・・」））又はＯクリンプ（Ｏ−Ｃｒｉｍｐ）として公知である。

本発明は、特定の圧着形状に限定されない。圧着形状は、当業者により個々の事例において必要に応じて上述の形状又はその他の公知の形状から適宜選択可能である。

本発明の好ましい態様において、クリンプは、開放型のクリンプとして形成されている。この場合、接続ケーブルは、周囲を取り巻くように閉じたクローズドバレル内に差し込まれる必要がないので、このような圧着接続は、より容易に形成可能かつより容易に自動化可能であり、それゆえ大量生産に特に好適である。

特に好ましい態様において、クリンプは、特に接続ケーブルの内部導体が撚り線導体として構成されている場合、Ｂクリンプとして構成されている。この場合、撚り線導体の素線は、コンタクト形状の対称性によりコンタクト内室の両側に均一に変位する。このことは、圧着端子の好ましい安定性及び気密性につながる。しかし、クリンプは、別の態様では、特に接続ケーブルの内部導体が単線導体として構成されている場合、ＯＶＬクリンプ又はＯクリンプとして構成されていてもよい。この圧着形状は、内部導体の変形が好ましくは僅かであることにつながる。圧着端子の形状付与についてここで使用する概念は、当業者にとって慣用の概念であり、図面につき後述する。

クリンプ幅は、接続ケーブルの直径及び通用の規格を考慮して当業者により適宜選択可能であり、例えば１ｍｍ〜５ｍｍ又は２ｍｍ〜３ｍｍ、特に２．５ｍｍである。この値は、接続要素の小さな所要スペース及び接続要素と接続ケーブルとの間の安定な接続に関して特に有利である。

クリンプの長さは、接続ケーブルの直径及び通用の規格を考慮して当業者により適宜選択可能であり、例えば２ｍｍ〜８ｍｍ又は４ｍｍ〜５ｍｍ、特に４．３ｍｍ〜４．７ｍｍ、さらに有利には４．５ｍｍである。この値は、接続要素の小さな所要スペース及び接続要素と接続ケーブルとの間の安定な接続に関して特に有利である。

クリンプ高さは、接続ケーブルの直径に合わせて設計され、通用の規格を考慮して当業者により適宜選択可能である。

基板は、第１の熱膨張係数を有し、接続要素は、第２の熱膨張係数を有している。本発明の好ましい態様において、第１の熱膨張係数と第２の熱膨張係数との差は、５×１０^−６／℃未満、特に好ましくは３×１０^−６／℃未満である。これにより、パネルの熱応力は、低減され、良好な接合が達成される。

基板は、好ましくはガラス、特に好ましくは板ガラス、フロートガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス及び／又はソーダ石灰ガラスを含む。しかし基板は、ポリマー、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリニトリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリビニルクロリド、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート及び／又はこれらのコポリマー若しくは混合物を含んでいてもよい。基板は、好ましくは透明である。基板は、好ましくは０．５ｍｍ〜２５ｍｍ、特に好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍ、さらに好ましくは１．５ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有している。

第１の熱膨張係数は、好ましくは８×１０^−６／℃〜９×１０^−６／℃である。基板は、好ましくはガラス、好ましくは０℃〜３００℃の温度範囲で８．３×１０^−６／℃〜９×１０^−６／℃の熱膨張係数を有するガラスを含んでいる。

第２の熱膨張係数は、好ましくは０℃〜３００℃の温度範囲で９×１０^−６／℃〜１３×１０^−６／℃、特に好ましくは１０×１０^−６／℃〜１１．５×１０^−６／℃、さらに好ましくは１０×１０^−６／℃〜１１×１０^−６／℃、特に１０×１０^−６／℃〜１０．５×１０^−６／℃である。

本発明における接続要素は、好ましくは１０．５質量％以上のクロムの割合を有するクロム含有の鋼を含む。別の合金成分、例えばモリブデン、マンガン又はニオブは、耐食性の改善や、機械的な特性、例えば引張り強さ又は冷間成形性の変更につながる。

本発明における接続要素は、好ましくは少なくとも６６．５質量％〜８９．５質量％鉄、１０．５質量％〜２０質量％クロム、０質量％〜１質量％炭素、０質量％〜５質量％ニッケル、０質量％〜２質量％マンガン、０質量％〜２．５質量％モリブデン、０質量％〜２質量％ニオブ及び０質量％〜１質量％チタンを含む。接続要素は、付加的に別の元素の添加物、例えばバナジウム、アルミニウム及び窒素を含んでいてもよい。

本発明における接続要素は、特に好ましくは少なくとも７３質量％〜８９．５質量％鉄、１０．５質量％〜２０質量％クロム、０質量％〜０．５質量％炭素、０質量％〜２．５質量％ニッケル、０質量％〜１質量％マンガン、０質量％〜１．５質量％モリブデン、０質量％〜１質量％ニオブ及び０質量％〜１質量％チタンを含む。接続要素は、付加的に別の元素の添加物、例えばバナジウム、アルミニウム及び窒素を含んでいてもよい。

本発明における接続要素は、さらに好ましくは少なくとも７７質量％〜８４質量％鉄、１６質量％〜１８．５質量％クロム、０質量％〜０．１質量％炭素、０質量％〜１質量％マンガン、０質量％〜１質量％ニオブ、０質量％〜１．５質量％モリブデン及び０質量％〜１質量％チタンを含む。接続要素は、付加的に別の元素の添加物、例えばバナジウム、アルミニウム及び窒素を含んでいてもよい。

特に好適なクロム含有の鋼は、ＥＮ １０ ０８８−２による材料番号１．４０１６、１．４１１３、１．４５０９及び１．４５１０の鋼である。

本発明における導電性の構造は、好ましくは５μｍ〜４０μｍ、特に好ましくは５μｍ〜２０μｍ、さらに好ましくは８μｍ〜１５μｍ、特に１０μｍ〜１２μｍの層厚さを有する。本発明における導電性の構造は、好ましくは銀、特に好ましくは銀粒子及びガラスフリットを含む。

ろう材料の層厚さは、好ましくは６．０×１０^−４ｍ以下、特に好ましくは３．０×１０^−４ｍ未満である。

ろう材料は、好ましくは鉛フリーである。このことは、電気的な接続要素を備える本発明に係るパネルの環境親和性に関して特に有利である。鉛フリーのろう材料とは、本発明の意味で、欧州連合の指令「２００２／９５／ＥＧ ｚｕｒ Ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｕｎｇ ｄｅｒ Ｖｅｒｗｅｎｄｕｎｇ ｂｅｓｔｉｍｍｔｅｒ ｇｅｆａｅｈｒｌｉｃｈｅｒ Ｓｔｏｆｆｅ ｉｎ Ｅｌｅｋｔｒｏ− ｕｎｄ Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋｇｅｒａｅｔｅｎ（電気・電子機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する指令）」に応じて、含有する鉛の割合が０．１質量％以下であるもの、好ましくは鉛を一切含まないものと解すべきである。

鉛フリーのろう材料は、典型的には鉛含有のろう材料よりも低い延性を示す。その結果、接続要素とパネルとの間の機械的応力の補償は、良好とはいえない。しかし、臨界的な機械的応力は、本発明における接続要素により回避可能であることが判った。ろう材料は、好ましくはすず及びビスマス、インジウム、亜鉛、銅、銀又はこれらの組み合わせを含む。本発明におけるろうの組成におけるすずの割合は、３質量％〜９９．５質量％、好ましくは１０質量％〜９５．５質量％、特に好ましくは１５質量％〜６０質量％である。ビスマス、インジウム、亜鉛、銅、銀又はこれらの組み合わせの割合は、本発明におけるろうの組成において０．５質量％〜９７質量％、好ましくは１０質量％〜６７質量％である。ここでビスマス、インジウム、亜鉛、銅又は銀の割合は、０質量％であってもよい。本発明におけるろうの組成は、ニッケル、ゲルマニウム、アルミニウム又はりんを０質量％〜５質量％の割合で含んでいてもよい。本発明におけるろうの組成は、特に好ましくはＢｉ４０Ｓｎ５７Ａｇ３、Ｓｎ４０Ｂｉ５７Ａｇ３、Ｂｉ５９Ｓｎ４０Ａｇ１、Ｂｉ５７Ｓｎ４２Ａｇ１、Ｉｎ９７Ａｇ３、Ｓｎ９５．５Ａｇ３．８Ｃｕ０．７、Ｂｉ６７Ｉｎ３３、Ｂｉ３３Ｉｎ５０Ｓｎ１７、Ｓｎ７７．２Ｉｎ２０Ａｇ２．８、Ｓｎ９５Ａｇ４Ｃｕ１、Ｓｎ９９Ｃｕ１、Ｓｎ９６．５Ａｇ３．５、Ｓｎ９６．５Ａｇ３Ｃｕ０．５、Ｓｎ９７Ａｇ３又はこれらの混合物を含む。

好ましい態様において、ろう材料はビスマスを含む。ビスマス含有のろう材料は、本発明における接続要素の、パネルにおける特に良好な接合に至らしめることが判っている。このとき、パネルの損傷は回避可能である。ろう材料の組成におけるビスマスの割合は、好ましくは０．５質量％〜９７質量％、特に好ましくは１０質量％〜６７質量％、さらに好ましくは３３質量％〜６７質量％、特に５０質量％〜６０質量％である。ろう材料は、ビスマスの他に好ましくはすず及び銀又はすず、銀及び銅を含む。特に好ましい態様において、ろう材料は、少なくとも３５質量％〜６９質量％ビスマス、３０質量％〜５０質量％すず、１質量％〜１０質量％銀及び０質量％〜５質量％銅を含む。さらに好ましい態様において、ろう材料は、少なくとも４９質量％〜６０質量％ビスマス、３９質量％〜４２質量％すず、１質量％〜４質量％銀及び０質量％〜３質量％銅を含む。

さらに好ましい態様において、ろう材料は、９０質量％〜９９．５質量％、好ましくは９５質量％〜９９質量％、特に好ましくは９３質量％〜９８質量％すずを含む。ろう材料は、すずの他に好ましくは０．５質量％〜５質量％銀及び０質量％〜５質量％銅を含む。

ろう材料は、好ましくは１ｍｍ未満の流出幅（Ａｕｓｔｒｉｔｔｓｂｒｅｉｔｅ）で接続要素と導電性の構造との間の中間スペースから流出する。好ましい態様において、最大の流出幅は０．５ｍｍ未満、特に約０ｍｍである。このことは、パネル内の機械的応力の低減、接続要素の接合及びろうの節約に関して特に有利である。最大の流出幅は、接続要素の外縁と、ろう材料はみだし部の、ろう材料の層厚さが５０μｍを下回る箇所との間の間隔として規定されている。最大の流出幅は、ろう接工程後、硬化したろう材料において測定される。所望の最大の流出幅は、ろう材料体積と、接続要素と導電性の構造との間の垂直方向間隔との好適な選択により達成される。このことは、簡単な実験により求めることができる。接続要素と導電性の構造との間の垂直方向間隔は、適当なプロセス工具、例えばスペーサが組み込まれた工具により設定可能である。最大の流出幅は、負であってもよい。つまり、最大の流出幅は、電気的な接続要素と導電性の構造とにより形成される中間スペース内に引き戻されていてもよい。本発明に係るパネルの好ましい態様において、最大の流出幅は、電気的な接続要素と導電性の構造とにより形成される中間スペース内で凹型メニスカス状に引き戻されている。凹型メニスカスは、例えばろう接工程時に、ろうがまだ液状である間に、スペーサと導電性の構造との間の垂直方向間隔を増加させることにより生じる。利点は、パネル内、特にろう材料はみだし部が大きいときに生じる臨界的な領域内における機械的応力の減少である。

本発明の好ましい態様において、接続要素は、スペーサ、好ましくは少なくとも２つのスペーサ、特に好ましくは少なくとも３つのスペーサを有する。スペーサは、接続要素とろう材料との間のコンタクト面に配置され、好ましくは接続要素と一体的に、例えば型打ち加工又は深絞り加工により形成されている。スペーサは、好ましくは０．５×１０^−４ｍ〜１０×１０^−４ｍの幅及び０．５×１０^−４ｍ〜５×１０^−４ｍ、特に好ましくは１×１０^−４ｍ〜３×１０^−４ｍの高さを有している。スペーサにより、ろう材料の均質な、均一厚さの、そして均一に溶融された層が達成される。これにより、接続要素とパネルとの間の機械的応力が低減可能であり、接続要素の接合が改善可能である。このことは、特に、鉛含有のろう材料と比較して低い延性に基づいて機械的応力の補償がそれほど良好とはいえない鉛フリーのろう材料の使用時に特に有利である。

本発明の好ましい態様において、接続要素の、基板から背離した面に、単数又は複数のコンタクト隆起部が配置されている。コンタクト隆起部は、ろう接工程中に接続要素をろう接工具と接触させるために用いられる。コンタクト隆起部の各々は、好ましくは少なくともろう接工具との接触の領域において凸面状に湾曲して形成されている。コンタクト隆起部は、好ましくは０．１ｍｍ〜２ｍｍ、特に好ましくは０．２ｍｍ〜１ｍｍの高さを有している。コンタクト隆起部の長さ及び幅は、好ましくは０．１ｍｍ〜５ｍｍ、特に好ましくは０．４ｍｍ〜３ｍｍである。コンタクト隆起部は、好ましくは接続要素と一体的に、例えば型打ち加工又は深絞り加工により形成されている。ろう接のために、フラットに形成されているコンタクト面を有する電極が使用可能である。電極面は、コンタクト隆起部に接触させられる。その際、電極面は、基板の表面に対して平行に配置されている。電極面とコンタクト隆起部との間のコンタクト領域は、ろう接箇所を形成する。この場合、ろう接箇所の位置は、コンタクト隆起部の凸面状の表面上にある、基板の表面に対して最大の垂直方向間隔を有する点により規定される。ろう接箇所の位置は、接続要素におけるろう接電極の位置によらない。このことは、ろう接工程中の再現可能な均一な熱分布に関して特に有利である。ろう接工程中の熱分布は、コンタクト隆起部の位置、大きさ、配置及び幾何学形状により決定される。

電気的な接続要素は、好ましくは少なくともろう材料に向けられた面にコーティングを有している。コーティングは、銅、亜鉛、すず、銀、金又はこれらの合金若しくは層、好ましくは銀を含む。これにより、ろう材料による接続要素の改善された濡れ及び接続要素の改善された接合が達成される。

本発明における接続要素は、好ましくはニッケル、すず、銅及び／又は銀によりコーティングされている。本発明における接続要素は、特に好ましくは接合促進層（ｈａｆｔｖｅｒｍｉｔｔｅｌｎｄｅ Ｓｃｈｉｃｈｔ）、好ましくはニッケル及び／又は銅からなる接合促進層と、付加的にろう接可能な層、好ましくは銀からなるろう接可能な層とを有している。本発明における接続要素には、特に好ましくは０．１μｍ〜０．３μｍのニッケル及び／又は３μｍ〜２０μｍの銀がコーティングされている。接続要素には、ニッケルめっき、すずめっき、銅めっき及び／又は銀めっきが施されてもよい。ニッケル及び銀は、接続要素の電流容量及び腐食安定性並びにろう材料の濡れを改善する。

電気的な接続要素の形状は、接続要素と導電性の構造との中間スペース内に単数又は複数のろう溜まりを形成可能である。接続要素におけるろう溜まり及びろうの濡れ特性は、中間スペースからのろう材料の流出を防止する。ろう溜まりは、直角に、丸み付けられて、又は多角形に形成されていてもよい。

さらに本発明の課題は、少なくとも１つの電気的な接続要素を備えるパネルを製造する方法であって、
ａ）少なくともクロム含有の鋼を含む接続要素を所定領域における圧着により接続ケーブルに接続し、
ｂ）ろう材料を接続要素の圧着領域の下面に被着し、
ｃ）接続要素をろう材料とともに、基板の所定領域に被着されている導電性の構造の所定領域に配置し、かつ
ｄ）接続要素を導電性の構造に、エネルギを供給して接続する、
電気的な接続要素を備えるパネルを製造する方法により解決される。

ろう材料は、好ましくは確定された層厚さ、体積、形状及び接続要素における配置を有する小板として提供される。ろう材料小板の層厚さは、好ましくは０．６ｍｍ以下である。ろう材料小板は、好ましくは長方形の形状を有する。圧着領域の下面は、基板に対面して導電性の構造上に配置されるように設けられた面である。

電気的な接続要素と導電性の構造との電気的な接続時のエネルギ供給は、好ましくはパンチ、サーモード、コテろう接、好ましくはレーザろう接、高温空気ろう接、誘導ろう接、抵抗ろう接及び／又は超音波により実施される。

導電性の構造は、公知の方法により基板に、例えばスクリーン印刷法により被着可能である。導電性の構造の被着は、時間的に方法ステップ（ａ）及び（ｂ）の前、間又は後に実施可能である。

接続要素は、好ましくは、建造物や、特に自動車、鉄道、航空機又は船舶において、発熱機能を有するパネル又はアンテナを有するパネルで使用される。接続要素は、パネルの導電性の構造を、パネル外に配置されている電気系統に接続するために用いられる。電気系統は、増幅器、制御ユニット又は電圧源である。

さらに本発明は、本発明に係るパネルの、建造物、又は陸上、空中又は水上若しくは水中交通のための移動手段、特にレール車両又は自動車における、好ましくはウインドシールド、リヤウィンドウ、サイドウィンドウ及び／又はルーフウィンドウ、特に加熱可能なパネル又はアンテナ機能を有するパネルとしての使用を含む。

本発明について図面及び実施の形態を参照しながら詳説する。図面は、概略図であって、正確な縮尺で示したものではない。図面は、本発明を限定するものではない。

本発明に係るパネルの第１の態様の平面図である。 図１に示したパネルのＡ−Ａ′断面図である。 図１に示したパネルのＢ−Ｂ′断面図である。 本発明に係る別のパネルのＡ−Ａ′断面図である。 本発明に係るさらに別のパネルのＡ−Ａ′断面図である。 本発明に係るさらに別のパネルのＡ−Ａ′断面図である。 本発明に係るさらに別のパネルのＢ−Ｂ′断面図である。 本発明に係るさらに別のパネルのＢ−Ｂ′断面図である。 本発明に係るさらに別のパネルのＢ−Ｂ′断面図である。 さらに別の接続要素のＢ−Ｂ′断面図である。 本発明に係る方法の詳細なフローチャートである。

図１、図２及び図３は、それぞれ、電気的な接続要素３の領域における本発明に係るパネルあるいはグレージングの詳細図である。パネルは、基板１を有している。基板１は、ソーダ石灰ガラスからなる３ｍｍ厚の熱により予め応力が付与された一枚の安全ガラスである。基板１は、１５０ｃｍの幅及び８０ｃｍの高さを有している。基板１には、発熱導体構造の形態の導電性の構造２がプリントされている。導電性の構造２は、銀粒子及びガラスフリットを含んでいる。パネルの縁部領域には、導電性の構造２が、１０ｍｍの幅に拡げられており、電気的な接続要素３のためのコンタクト面を形成している。基板１の縁部領域には、さらに、図示しないカバースクリーン印刷部が設けられている。電気的な接続要素３と導電性の構造２との間のコンタクト面８の領域には、ろう材料４が被着されている。ろう材料４は、電気的な接続要素３と導電性の構造２との間の持続的な電気的かつ機械的な接続を生じる。ろう材料４は、５７質量％ビスマス、４０質量％すず及び３質量％銀を含んでいる。ろう材料４は、２５０μｍの厚さを有している。

電気的な接続要素３は、２０℃〜３００℃の温度範囲で１０．５×１０^−６／℃の熱膨張係数を有するＥＮ １０ ０８８−２による材料番号１．４５０９の鋼（ＴｈｙｓｓｅｎＫｒｕｐｐ Ｎｉｒｏｓｔａ^Ｒ ４５０９）からなっている。接続要素３は、接続要素３の全長に沿って接続ケーブル５の端部領域の周りに圧着されている。つまり接続要素３は、全体としてクリンプとして形成されている。接続ケーブル５は、導電性の芯線を有している。導電性の芯線は、従来慣用の撚り線導体として形成されている。さらに接続ケーブル５は、図示しないポリマー製の絶縁被覆を有している。絶縁被覆は、接続ケーブル５の導電性の芯線を接続要素３に電気的に接続することを可能にするために、端部領域において除去されている。絶縁被覆が除去された領域の長さは、クリンプの長さＬを例えば０．５ｍｍ〜３ｍｍの分だけ上回っており、これにより接続ケーブル５の可撓性を保証することができる。

接続要素３は、開放型のクリンプとして形成されている。加えて接続要素３は、パネルの製造時に例えば０．４ｍｍの材料厚さを有する小板として提供されており、圧着工具により接続ケーブル５の周りに曲成され、かしめ（圧潰）により持続的に安定に接続ケーブル５に接続される。接続要素３の長さは、クリンプの長さ（クリンプ長さ）Ｌに等しく、約４．５ｍｍであり、接続要素３の幅（クリンプ幅）Ｂは、約２．５ｍｍである。

接続要素３は、Ｂクリンプの形状を有している。この場合、接続要素３の側縁は、接続ケーブル５の周りに曲成され、圧着工具の刺通により接続ケーブル５の導電性の芯線内に沈設されている。接続ケーブル５の（個別には示さない）素線は、コンタクト内室内で両側に均一に変位する。特徴的な圧潰形状は、断面で見てアルファベットの「Ｂ」状の２つの丸みを帯びた構造を示す。この特徴的な圧潰形状は、接続要素３の、基板１とは反対側の上面に配置されている。接続要素３とろう材料４との間のコンタクト面８は、この特徴的な圧潰形状とは反対側（つまりクリンプベース）に配置されている。こうして、ろう材料４による接続要素３の好ましい濡れが達成される。

クリンプベースは、図示の態様において、コンタクト面８の大部分をなす平らな区分を有している。しかし、クリンプベースは、全体的に平らに形成されていても、湾曲して形成されていてもよい。クリンプベースは、図示の態様のように平滑に形成されていてもよい。しかし、クリンプベースは、クリンプ技術において一般的であるようにバリ形成を有していてもよい。バリは、好ましくはクリンプベースの側縁領域に対称的に形成されている。

図４は、Ｂクリンプとして形成される接続要素３を備える本発明に係るパネルの別の態様の断面図Ａ−Ａ′である。接続要素３の、ろう材料４に向けられた面には、例えば約５μｍの厚さを有する銀含有の濡れ層６が設けられている。これにより接続要素３の接合あるいは付着が改善される。別の態様では、接続要素３と濡れ層６との間に接合促進層、例えばニッケル及び／又は銅からなる接合促進層が設けられていてもよい。

図５は、Ｂクリンプとして形成される接続要素３を備える本発明に係るパネルのさらに別の態様の断面図Ａ−Ａ′である。接続要素３の、基板１に面した側にあるクリンプベースには、スペーサ７が配置されている。コンタクト面８には、例えば４つのスペーサ７が配置可能であり、これらのスペーサ７のうち、図示の断面図では、２つのスペーサ７が看取可能となっている。スペーサ７は、接続要素３に型打ち加工されており、これにより接続要素３と一体的に形成されている。スペーサ７は、球欠として形成されており、２．５×１０^−４ｍの高さ及び５×１０^−４ｍの幅を有している。スペーサ７により、ろう材料４の均一な層の形成が促進される。このことは、接続要素３の接合に関して特に有利である。

図６は、Ｂクリンプとして形成される接続要素３を備える本発明に係るパネルのさらに別の態様の断面図Ａ−Ａ′である。電気的な接続要素３は、ろう材料４に向けられた面にあるクリンプベースに、２５０μｍの深さを有する凹部を有している。凹部は、ろう材料４のためのろう溜まりを形成する。中間スペースからのろう材料４の流出は、完全に阻止可能である。これにより、パネル内の熱応力はさらに低減される。ろう溜まりは、接続要素３に型打ち加工されていてもよい。

図７は、本発明に係るパネルのさらに別の態様の断面図Ｂ−Ｂ′である。接続要素３は、閉鎖型のクリンプとして形成されている。接続要素３は、周囲を取り巻くように閉じたバレル（クローズドバレル）として提供されている。バレル内には、接続ケーブル５の、絶縁被覆が除去された端部領域が差し込まれている。接続要素３は、次にかしめ（圧潰）によりオーバルクリンプの形態で持続的に安定に接続ケーブル５に接続される。

図８は、本発明に係るパネルのさらに別の態様の断面図Ｂ−Ｂ′である。接続要素３は、図３に示したような開放型のＢクリンプとして形成されている。図３に示した態様とは異なり、接続要素３は、クリンプベースが基板１から背離し、かつ特徴的な圧潰構造が、基板１に対面し、ろう材料４を介して導電性の構造２に接続されているようにパネルに配置されている。この接続要素３の配置の利点は、特徴的な圧潰構造の丸みを帯びた領域がスペーサとして用いられることができ、これにより簡単に導電性の構造２に対する接続要素３の所定の間隔が達成されることにある。加えて、丸みを帯びた領域は、ろう材料４の好ましい分布（好ましいろう接溝の形成）に至らしめることが判った。

図８ａは、接続要素３を備える本発明に係るパネルのさらに別の態様の断面図である。接続要素３は、開放型のＢクリンプとして形成されている。クリンプベースは、基板１とは反対側に配置されている。クリンプベースには、コンタクト隆起部９が看取可能である。コンタクト隆起部９は、クリンプベースに型打ち加工されており、これにより接続要素３と一体的に形成されている。コンタクト隆起部９は、球欠として形成されており、２．５×１０^−４ｍの高さ及び５×１０^−４ｍの幅を有している。コンタクト隆起部９は、ろう接工程中に接続要素３をろう接工具に接触させるために用いられる。コンタクト隆起部９により、再現可能な所定の熱分布が、ろう接工具の正確な位置決めによらずして保証される。

図９は、接続ケーブル５を有する本発明における接続要素３のさらに別の２つの例示的な態様の断面図である。接続要素３は、それぞれ、開放型のクリンプとして形成されている。（ａ）図の接続要素３は、「ＯＶＬクリンプ（Ｕｅクリンプ）」として形成されている。接続要素３の、接続ケーブル５の周りに曲成された側縁は、重なり合っている。（ｂ）図の接続要素３は、「Ｏクリンプ」として形成されている。接続要素３の、接続ケーブル５の周りに曲成された側縁は、同一平面内で突き合わされている。

図１０は、電気的な接続要素３を備えるパネルを製造する本発明に係る方法の詳細を示している。

基板１（厚さ３ｍｍ、幅１５０ｃｍ、高さ８０ｃｍ）と、発熱導体構造の形態の導電性の構造２と、図１に示した電気的な接続要素３と、ろう材料４とを備えて試験片を製造した。接続要素３は、２０℃〜２００℃の温度範囲で１０．０×１０^−６／℃の熱膨張係数及び２０℃〜３００℃の温度範囲で１０．５×１０^−６／℃の熱膨張係数を有するＥＮ １０ ０８８−２による材料番号１．４５０９の鋼からなっている。基板１は、２０℃〜３００℃の温度範囲で８．３０×１０^−６／℃の熱膨張係数を有するソーダ石灰ガラスからなっている。ろう材料４は、Ｓｎ４０Ｂｉ５７Ａｇ３を含み、２５０μｍの層厚さを有している。接続要素３は、２００℃の温度及び２秒の処理時間で、導電性の構造２にろう接されている。パネル内に臨界的な機械的応力は観察されず、電気的な接続要素３とのパネルの結合は、導電性の構造２にわたって持続的に安定であった。すべての試験片において、＋８０℃から−３０℃への温度差で、基板１が破損又は損傷しないことが観察された。ろう接直後、ろう接された接続要素３を備えるパネルが、急激な温度低下に対して安定であることが判った。

同じ形状を有し、銅又は黄銅からなる接続要素を有する比較例では、明らかに高い機械的応力が発生し、＋８０℃から−３０℃への急激な温度差では、パネルがろう接直後に概ね損傷を示すことが観察された。ガラス基板１と、本発明における電気的な接続要素３とを備える本発明に係るパネルが、急激な温度差に対してより良好な安定性を示すことが判った。この結果は、当業者にとって予期せざる意想外のことであった。

１ 基板
２ 導電性の構造
３ 電気的な接続要素
４ ろう材料
５ 接続ケーブル
６ 濡れ層
７ スペーサ
８ 導電性の構造２との接続要素３のコンタクト面
９ コンタクト隆起部
Ｈ クリンプ高さ
Ｂ クリンプ幅
Ｌ クリンプ長さ
Ａ−Ａ′ 断面線
Ｂ−Ｂ′ 断面線

Claims (15)

1. 少なくとも１つの電気的な接続要素を備えるパネルであって、少なくとも
   基板（１）と、
   前記基板（１）の所定領域に導電性の構造（２）と、
   前記導電性の構造（２）の所定領域に接続要素（３）と、
   を備え、前記接続要素（３）は、少なくともクロム含有の鋼を含み、
   前記接続要素（３）は、接続ケーブル（５）の周りに圧着される圧着領域を有し、前記接続要素（３）の圧着領域は、ろう材料（４）を介して前記導電性の構造（２）に接続されていることを特徴とする、電気的な接続要素を備えるパネル。
2. 前記接続ケーブル（５）は、撚り線導体を含む、請求項１記載のパネル。
3. 前記接続要素（３）の材料厚さは、０．１ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ〜１ｍｍ、特に好ましくは０．３ｍｍ〜０．５ｍｍである、請求項１又は２記載のパネル。
4. 前記基板（１）の熱膨張係数と前記接続要素（３）の熱膨張係数との差は、５×１０^−６／℃未満である、請求項１から３までのいずれか１項記載のパネル。
5. 前記接続要素（３）は、少なくとも６６．５質量％〜８９．５質量％鉄、１０．５質量％〜２０質量％クロム、０質量％〜１質量％炭素、０質量％〜５質量％ニッケル、０質量％〜２質量％マンガン、０質量％〜２．５質量％モリブデン、０質量％〜２質量％ニオブ及び０質量％〜１質量％チタンを含む、請求項１から４までのいずれか１項記載のパネル。
6. 前記接続要素（３）は、少なくとも７７質量％〜８４質量％鉄、１６質量％〜１８．５質量％クロム、０質量％〜０．１質量％炭素、０質量％〜１質量％マンガン、０質量％〜１質量％ニオブ、０質量％〜１．５質量％モリブデン及び０質量％〜１質量％チタンを含む、請求項５記載のパネル。
7. 前記基板（１）は、ガラス、好ましくは板ガラス、フロートガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス及び／又はソーダ石灰ガラスを含む、請求項１から６までのいずれか１項記載のパネル。
8. 前記導電性の構造（２）は、少なくとも銀、好ましくは銀粒子及びガラスフリットを含み、５μｍ〜４０μｍの層厚さを有する、請求項１から７までのいずれか１項記載のパネル。
9. 前記ろう材料（４）の層厚さは、６．０×１０^−４ｍ以下である、請求項１から８までのいずれか１項記載のパネル。
10. 前記ろう材料（４）は、鉛フリーであり、好ましくはすず及びビスマス、インジウム、亜鉛、銅、銀又はこれらの組み合わせを含む、請求項１から９までのいずれか１項記載のパネル。
11. 前記ろう材料（４）は、３５質量％〜６９質量％ビスマス、３０質量％〜５０質量％すず、１質量％〜１０質量％銀及び０質量％〜５質量％銅を含む、請求項１０記載のパネル。
12. 前記ろう材料（４）は、９０質量％〜９９．５質量％すず、０．５質量％〜５質量％銀及び０質量％〜５質量％銅を含む、請求項１０記載のパネル。
13. 前記接続要素（３）には、ニッケル、すず、銅及び／又は銀がコーティングされている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のパネル。
14. 少なくとも１つの電気的な接続要素を備えるパネルを製造する方法であって、
    ａ）少なくともクロム含有の鋼を含む前記接続要素（３）を所定領域における圧着により接続ケーブル（５）に接続し、
    ｂ）ろう材料（４）を前記接続要素（３）の圧着領域の下面に被着し、
    ｃ）前記接続要素（３）を前記ろう材料（４）とともに、基板（１）の所定領域に被着されている導電性の構造（２）の所定領域に配置し、かつ
    ｄ）前記接続要素（３）を前記導電性の構造（２）に、エネルギを供給して接続する、
    ことを特徴とする、電気的な接続要素を備えるパネルを製造する方法。
15. 請求項１から１３までのいずれか１項記載の、少なくとも１つの電気的な接続要素を備えるパネルの、建造物、又は陸上、空中又は水上若しくは水中交通のための移動手段、特にレール車両又は自動車における、好ましくはウインドシールド、リヤウィンドウ、サイドウィンドウ及び／又はルーフウィンドウ、特に加熱可能なパネル又はアンテナ機能を有するパネルとしての使用。

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