JP2019212494A - Terminal, connection structure, and glass plate for vehicle having connection structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、端子、及び接続構造に関する。 The present invention relates to a terminal and a connection structure.
自動車用窓ガラスにおいて、ガラス板の表面に、視界確保のために、デフォッガとして導電体が形成されることがある。また、自動車用窓ガラスにおいて、ガラスアンテナが用いられることがある。ガラスアンテナでは、ガラス板の表面に、電波受信のためのパターンを有する導電体が形成されることがある。これらの導電体に給電するためには、従来、鉛を含むハンダにより、金属製の端子がハンダにより電気的に接続されていた。ガラス板と端子との線膨張係数の差は比較的大きい。しかしながら、鉛を含むハンダは延性、展性を有するため、線膨張係数の差は比較的大きい場合でも、温度変化に伴って発生する応力が緩和されていた。 In a window glass for automobiles, a conductor may be formed as a defogger on the surface of a glass plate to ensure visibility. Moreover, a glass antenna may be used in the window glass for motor vehicles. In a glass antenna, a conductor having a pattern for receiving radio waves may be formed on the surface of a glass plate. Conventionally, in order to supply power to these conductors, metal terminals are electrically connected by solder containing lead. The difference in coefficient of linear expansion between the glass plate and the terminal is relatively large. However, since the solder containing lead has ductility and malleability, even when the difference in linear expansion coefficient is relatively large, the stress generated with the temperature change has been relaxed.
近年、環境保護の観点から無鉛ハンダの使用が求められている。無鉛ハンダは、鉛を含むハンダと比較すると、延性、展性に欠く。そのため、温度変化に伴い、ガラスと端子との線膨張係数の差に起因して、ガラス板に発生する応力が大きくなる。 In recent years, use of lead-free solder has been demanded from the viewpoint of environmental protection. Lead-free solder lacks ductility and malleability compared to lead-containing solder. For this reason, as the temperature changes, the stress generated in the glass plate increases due to the difference in the coefficient of linear expansion between the glass and the terminal.
例えば、特許文献１は、無鉛ハンダを用いて窓ガラスに端子をハンダ付けした後に負荷を受けても窓ガラスの表面に割れを生じさせ難い窓ガラス構造体を開示する。特許文献１には、２つ接合部と、２つ接合部にそれぞれ設けられガラス板から離間する側板部と、側板部の間を連結するブリッジ部と、ブリッジ部に設けられた端子部と、を備える端子が開示されている。
For example,
しかしながら、特許文献１に開示されている端子では、ガラス板と端子の接合部とを、単に無鉛ハンダにより電気的に接続しているため、線膨張係数の差に起因するガラス板に発生する応力を十分に低減することは困難であった。
However, in the terminal disclosed in
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、線膨張係数の差に起因してガラスに発生する応力を低減することができる端子、接続構造、及び接続構造を有する車両用ガラス板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and a terminal, a connection structure, and a vehicle glass having a connection structure that can reduce stress generated in the glass due to a difference in linear expansion coefficient. The purpose is to provide a board.
本発明の端子は、ガラス板に配置された導電体に電気的に接続される基部と、前記基部と連結された先端部と、を有する端子であって、前記基部は端部から前記先端部の側に向かう薄板部と、前記薄板部より厚い厚板部とを含み、前記薄板部が前記厚板部より上側に位置する。 The terminal of the present invention is a terminal having a base portion that is electrically connected to a conductor disposed on a glass plate, and a tip portion connected to the base portion, and the base portion extends from the end portion to the tip portion. And a thick plate portion thicker than the thin plate portion, and the thin plate portion is positioned above the thick plate portion.
本発明の接続構造は、上述の端子と、導電体が配置されたガラス板と、前記端子の基部と前記導電体とを電気的に接続するハンダと、を備える。 The connection structure of the present invention includes the above-described terminal, a glass plate on which a conductor is disposed, and solder for electrically connecting the base portion of the terminal and the conductor.
本発明によれば、無鉛ハンダを使う場合でも、ガラス板に発生する応力を低減できる。 According to the present invention, even when lead-free solder is used, the stress generated in the glass plate can be reduced.
以下、添付図面にしたがって本発明の実施形態について説明する。本発明は以下の実施形態により説明される。但し、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施形態以外の他の実施形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。以下、図面を参照して発明を実施するための形態を説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The invention is illustrated by the following embodiments. However, changes can be made by many methods without departing from the scope of the present invention, and other embodiments than the present embodiment can be used. Accordingly, all modifications within the scope of the present invention are included in the claims. Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
［第１実施形態］
図１は実施形態の端子の正面図、側面図、及び下面図を含む図面である。正面図と側面図においては、ガラス板とハンダとを含んでいる。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a drawing including a front view, a side view, and a bottom view of a terminal according to an embodiment. In the front view and the side view, a glass plate and solder are included.
端子１０は、例えば、自動車用窓ガラスのガラス板５０に配置された導電体上（不図示）に設けられる。端子１０は、導電体に電気的に接続される基部２０と、基部２０に連結される先端部４０と、を備える。ここで、基部２０とは、端子１においてハンダにより導電体に接合する接合部を有する部分である。実施形態の端子１０は、一つの先端部４０に対して、一つの基部２０を有する構成であり、いわゆる、１本脚構造で構成される。実施形態の接続構造は、導電体（不図示）が配置されたガラス板５０と、端子１０の基部２０と、導電体とを電気的に接続するハンダ６０とにより構成される。
The
先端部４０は、ＪＩＳ（日本工業規格）のＤ５４０３の規格に適合する形状に作製される。先端部４０には、一対の突起部４２が設けられ、端子１０は雄型の端子を構成している。ここで、先端部４０は、端子１０において電気配線と接続される部分である。なお、先端部４０の形状は、特に限定されない。
The
端子１０は、例えば、黄銅（ＪＩＳ：Ｃ２６００）、無酸素銅（ＪＩＳ：Ｃ１０２０）、等の金属材料により構成される。端子１０は、所定形状の金属材料の薄板を準備し、薄板を折り曲げることにより作製される。基部２０、及び先端部４０の形状を有する薄板を準備する。基部２０と先端部４０との連結部において、基部２０と先端部４０とを相対的に折り曲げることにより基部２０と先端部４０とが一体構造である端子１０が作製される。
The
実施形態の端子１０の基部２０は、基部２０の端部から先端部４０に向かう薄板部２２と、薄板部２２より厚い厚板部２４とから構成される。端子１０は、１個の厚板部２４に対して、両側に２個の薄板部２２を備える。薄板部２２が厚板部２４より上側に位置する。上側に位置するとは、厚板部２４を接地した場合において、薄板部２２が接地面から離間した状態であることを意味する。
The
実施形態では、厚板部２４は、一定の厚さＴｃで構成される。薄板部２２は、端部から厚板部２４に向かうテーパー形状で構成される。テーパー形状とは、厚板部２４から端部に向かい、ガラス板５０から離間する形状を意味する。薄板部２２は端部において厚さＴｅで構成される。一定の厚さとは、略一定の厚さを含む。薄板部２２は、端部の当該箇所をグラインダー等で削ることで形成できるが、形成する方法はこれに限定されない。
In the embodiment, the
一般的に、金属材料で構成される端子１０は、ガラス板５０と比較すると線膨張係数が大きい。ハンダ６０を溶融、及び冷却した後に、端子１０とガラス板５０との線膨張係数に起因して、ガラス板５０に応力が発生する場合がある。
In general, the
実施形態では、図１に示されるように、端子１０の基部２０の端部において、端子１０の中心側に位置する厚板部２４より、厚さの薄い薄板部２２が設けられている。薄板部２２の領域では、厚板部２４の領域と比較して、線膨張係数の大きい端子１０の基部２０の体積が減少し、線膨張係数の小さいハンダ６０が増加する。その結果、端子１０とガラス板５０との線膨張係数の差が緩和され、ガラス板５０に発生する応力が低減される。
In the embodiment, as shown in FIG. 1, a
自動車用窓ガラスに用いられる端子１０には、引張荷重を負荷した際に、剛性が確保されていることが求められる。基部２０と先端部４０との連結部が、厚板部２４で構成されるので、端子１０は引張荷重に対して剛性を確保することができる。また、端子１０には、できる限りにおいて、抵抗値が上昇しないことが求められる。基部２０が厚板部２４を備えることで、端子１０の導電性の低下を抑制することができる。
The
実施形態においては、基部２０が薄板部２２と厚板部２４とを備えることで、上述の効果を奏することができる。
In the embodiment, the
以下、図１に基づいて、一本脚構造の実施形態の好ましい態様について説明する。図１の下面図に示されるように、基部２０は、２つの半円と直線とを組み合わせたレーストラック形状を有している。下面視において、基部２０の長軸が先端部４０の成す平面に対して平行方向に延びるように、基部２０が先端部４０に形成される。基部２０の形状、及び基部２０と先端部４０との位置関係を上述の構成にすることにより、ハンダ６０を冷却する際にガラス板５０に発生する応力のピークは、基部２０の長軸方向の端部に発生する。基部２０がレーストラック形状である場合を説明したが、基部２０が楕円形状でも同様に、応力のピークは、基部２０の長軸方向の端部に発生する。下面視とは、基部２０のハンダにより接続される面から見た場合を意味する。
Hereinafter, based on FIG. 1, the preferable aspect of embodiment of a single leg structure is demonstrated. As shown in the bottom view of FIG. 1, the
応力ピークの発生する領域が基部２０の両端部の側に限定され、下面図に示されるように、その領域に薄板部２２が形成される。応力のピークの発生領域と薄板部２２の領域とをほぼ一致させることにより、ガラス板５０に発生する応力が、より効果的に低減される。
The region where the stress peak occurs is limited to the both end sides of the
図１の下面図に示されるように、基部２０の端部は、下面視において、半円形状であることが好ましい。その理由は、仮に基部２０が角部を有する場合、角部において応力が集中しやすくなり、角部に位置するガラス板５０に、応力によりクラック等が生じる懸念があるからである。基部２０の端部が角部を有さない形状にすることにより、発生応力は分散される。
As shown in the bottom view of FIG. 1, the end of the
実施形態では、基部２０の端部が半円形状である例を示したが、基部２０の端部が角部を有さない形状であれば特に限定されない。例えば、基部２０の端部が、角部において円弧形状、いわゆるＲ面取りの形状であってもよい。
In the embodiment, an example in which the end portion of the
次に、１本脚構造である実施形態の端子の変形例について説明する。図２は実施形態の端子の正面図、側面図、及び下面図を含む図面である。正面図と側面図においては、ガラス板とハンダとを含んでいる。 Next, a modified example of the terminal of the embodiment having a single leg structure will be described. FIG. 2 is a drawing including a front view, a side view, and a bottom view of the terminal of the embodiment. In the front view and the side view, a glass plate and solder are included.
図２に示されるように、端子１００は、基部１２０と先端部１４０とを備える。基部１２０は、薄板部１２２と厚板部１２４とにより構成される。厚板部１２４は、一定の厚さＴｃで構成される。薄板部１２２は、端部から先端部１４０に向かう一定の厚さＴｅの平坦形状の第１薄板部１２２Ａと、第１薄板部１２２Ａから厚板部１２４に連続するテーパー形状の第２薄板部１２２Ｂと、を備える。平坦形状とは、ガラス板５０と対向する面が平行で、一定の厚さであることを意味する。
As shown in FIG. 2, the terminal 100 includes a
端子１００の基部１２０に設けられた薄板部１２２は、図１に示される端子１０と同様に、ガラス板５０に発生する応力が低減される。基部１２０の薄板部１２２の領域において、線膨張係数の大きい端子１００の基部１２０の体積が減少し、線膨張係数の小さいハンダ６０が増加する。その結果、端子１００とガラス板５０との線膨張係数の差が緩和され、ガラス板５０に発生する応力は低減される。
In the
図２においては、薄板部１２２が、第１薄板部１２２Ａと第２薄板部１２２Ｂとを有する例を示した。但し、この構造に限定されず、例えば、薄板部１２２が、一定の厚さＴｅを有する平坦形状の第１薄板部１２２Ａのみで構成されていてもよい。
In FIG. 2, the
次に、１本脚構造の端子の別の変形例について説明する。図３に示されるように、端子２００は、基部２２０と先端部２４０とを備える。基部２２０は、端部において厚さＴｅの薄板部２２２と、一定の厚さＴｃの厚板部２２４とにより構成される。図３の端子２００は、図１の基部２０の薄板部２２と同様に、テーパー形状の薄板部２２２を備えている。
Next, another modified example of the single leg structure terminal will be described. As shown in FIG. 3, the terminal 200 includes a
図３に示される端子２００は、図１に示される端子１０とは異なり、上側の面に窪み２３０が形成された基部２２０を備えている。窪み２３０は、基部２２０の厚板部２２４の上面、つまりハンダと接する面と反対側の面に形成される。窪み２３０は、先端部２４０の成す平面と略直交する方向で、基部２０の全域に亘り延びる。実施形態において、窪み２３０は、窪み２３０の長さ方向と直交する断面において、矩形である。矩形の断面を示したが、特に限定されない。窪み２３０は、Ｕ字型、又はＶ字型の断面であってもよい。窪み２３０の断面は、好ましくは、角部のないＵ字型である。
Unlike the terminal 10 shown in FIG. 1, the terminal 200 shown in FIG. 3 includes a base 220 having a
基部２２０の薄板部２２２の領域において、線膨張係数の大きい端子２００の基部２２０の体積が減少し、線膨張係数の小さいハンダ６０（不図示）が増加する。その結果、端子２００とガラス板５０（不図示）との線膨張係数の差が緩和され、ガラス板５０に発生する応力は低減される。
In the region of the
さらに、基部２２０が窪み２３０を有しているので、ガラス板に発生する応力が、より低減される。窪み２３０の部分での基部２２０の厚さＴｎが、厚板部２２４の厚さＴｃより小さい。したがって、窪み２３０では基部２２０の体積が削減されるので、基部２２０とハンダ６０との結合体としての合モーメントが減少される。合モーメントの減少が、ガラス板に発生する応力の低減をもたらす。
Furthermore, since the
ハンダ６０は、例えば、無鉛ハンダである。無鉛ハンダとして、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ系ハンダ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系ハンダ、及びＳｎ−Ａｇ系ハンダ等を挙げることができる。これらの無鉛ハンダは、記載された組成で実質的に構成される。「実質的」とは、製造上不可避の不純物を含んでもよいことを意味する。
The
ガラス板５０は、例えば、自動車用窓ガラスであるフロントガラス、リアガラス、サイドガラス、及びルーフガラスに含まれる車両用ガラス板である。また、ガラス板５０は、ブルドーザなどの建設用の車両、電車、機関車などの軌道用の車両、その他の特殊車両などの窓ガラスに含まれるガラス板でもよい。ガラス板５０の種類としては、単板のガラス板、合わせガラス、強化ガラスなど、どのようなガラスでもよい。また、ガラス素材としては、ソーダライムガラスが一般的であるが、他の種類のガラスでもよい。
The
ガラス板５０に配置される導電体は、例えば、銀ペースト等の導電性金属を含有するペーストをガラス板の表面にプリントし、焼付けて形成される。しかしながら、この形成方法に限定されず、他の形成方法としては、銅等の導電性物質からなる、線状体又は箔状体を、ガラス板５０の表面に形成する方法でもよく、また、線状体又は箔状体をガラス板５０に接着剤等により貼付ける方法でもよい。
The conductor disposed on the
［第２実施形態］
第２実施形態の端子は、第１実施形態の端子と異なり、２個以上の基部を備えている。図４は実施形態の端子の正面図、及び下面図を含む図面である。正面図においては、ガラス板とハンダとを含んでいる。
[Second Embodiment]
Unlike the terminal of the first embodiment, the terminal of the second embodiment includes two or more bases. FIG. 4 is a drawing including a front view and a bottom view of the terminal of the embodiment. In the front view, a glass plate and solder are included.
端子３００は、２個の基部３２０と、２個の基部３２０を連結するブリッジ部３２６と、ブリッジ部３２６に連結される先端部３４０と、を備える。実施形態の端子３００は、１個の先端部３４０に対して、２個の基部３２０を有する構成であり、いわゆる、２本脚構造で構成される。
The terminal 300 includes two
ブリッジ部３２６は、基部３２０にそれぞれ連結される２個の立上がり部３２６Ａと、２個の立上がり部３２６Ａを連結する上面部３２６Ｂとから構成される。先端部３４０は、ブリッジ部３２６の上面部３２６Ｂに連結される。端子３００において、先端部３４０は、ブリッジ部３２６を介して２個の基部３２０に連結される。
The
端子３００は、例えば、黄銅（ＪＩＳ：Ｃ２６００）、無酸素銅（ＪＩＳ：Ｃ１０２０等の金属材料により構成される。端子３００は、次にように作製される。まず、基部３２０と、ブリッジ部３２６、及び先端部３４０の形状を有する薄板を準備する。次に、ブリッジ部３２６と先端部３４０との連結部において、ブリッジ部３２６と先端部３４０とを相対的に折り曲げることにより、基部３２０と、ブリッジ部３２６、及び先端部３４０が一体構造である端子３００が作製される。
The terminal 300 is made of, for example, a metal material such as brass (JIS: C2600), oxygen-free copper (JIS: C1020, etc.) The terminal 300 is manufactured as follows: first, the
図４に示されるように、基部３２０は、基部３２０の端部から先端部３４０に向かう一定の厚さＴｅの平坦形状の薄板部３２２と、薄板部３２２より厚い一定の厚さＴｃの厚板部３２４とから構成される。実施形態では、基部３２０は、１個の薄板部３２２と、１個の厚板部３２４とを備える。ブリッジ部３２６と基部３２０とが連結され、ブリッジ部３２６と基部３２０との連結部には、厚板部３２４が形成される。連結部に厚板部３２４を形成することにより、端子３００は引張荷重に対して剛性を確保することができる。また、基部３２０が厚板部３２４を備えることにより、端子３００の導電性の低下が抑制される。
As shown in FIG. 4, the
第１実施形態と同様に、基部３２０の薄板部３２２の領域において、線膨張係数の大きい端子３００の基部３２０の体積が減少し、線膨張係数の小さいハンダ６０が増加する。その結果、端子３００とガラス板５０との線膨張係数の差が緩和され、ガラス板５０に発生する応力は低減される。
Similar to the first embodiment, in the region of the
次に、２本脚構造の実施形態の端子について好ましい態様を説明する。基部３２０の形状は、基部の長軸が先端部３４０の成す平面と平行な方向に延びる形状であることが好ましい。これによりハンダ６０の冷却にガラス板５０に発生する応力のピークは、基部３２０の伸長方向の端部に発生する。伸長方向とは先端部３４０の成す平面と平行な方向である。
Next, a preferable aspect is demonstrated about the terminal of embodiment of 2 legs structure. The shape of the
応力のピークの発生する伸長方向端部の領域に設けられた薄板部３２２は、ガラス板５０に発生する応力を、より効果的に低減する。また、基部３２０の伸長方向の端部は、下面視において、角部を有さない形状であることが好ましい。角部を有さない形状は、発生する応力を分散できる。実施形態では、基部３２０の伸長方向の端部が、円弧形状、いわゆるＲ面取りの形状に形成される。基部３２０の端部が角部を有さない形状であれば特に限定されない。例えば、基部３２０の伸長方向の端部が、角部において半円形状であってもよい。
The
図５は３本脚構造の端子の斜視図である。端子４００は、３個の基部４２０と、３個の基部４２０に連結する先端部４４０と、を備える。先端部４４０を成す平面の基準に、一方面の側に２個の基部４２０が配置され、他方面の側に１個の基部４２０が配置される。１個の基部４２０は先端部４４０の略中央に、２個の基部４２０は、１個の基部４２０を挟んで先端部４４０の両端側に配置される。
FIG. 5 is a perspective view of a terminal having a three-leg structure. The terminal 400 includes three
３個の基部４２０は、先端部４４０を成す平面とガラス板５０（不図示）とが交わる直線上（先端部４４０とガラス板５０との交線上）に配置される。これにより、先端部４４０に引張荷重が負荷した際、ガラス板に発生する応力は効果的に分散される。引張荷重が負荷された際、ガラス板に発生する応力が、この直線上に局所的に分布するからである。
The three
また、一方面の側の２個の基部４２０に関して、冷却時にガラスに発生する応力のピークは、基部４２０の外側に位置する端部に発生する傾向にある。基部４２０の外側に位置する端部は、先端部４４０の成す平面に平行に延びる伸長方向の端部である。
Further, regarding the two
また、１個の基部４２０に関して、冷却時にガラスに発生する応力のピークは、基部４２０の外側に位置する端部に発生する傾向にある。基部４２０の外側に位置する端部は、先端部４４０の伸長方向に直交する直交方向の端部である。
Further, regarding one
応力のピークが発生する端部の領域に設けられた薄板部４２２は、ガラス板に発生する応力を、より効果的に低減できる。
The
図５に示されるように、先端部４４０の一方面の側に配置される基部４２０は、伸長方向の端部から先端部４４０に向かう厚さＴｅの薄板部４２２と、厚さＴｃの厚板部４２４とにより構成される。
As shown in FIG. 5, the
先端部４４０の他方面の側に配置される基部４２０は、直交方向の端部から先端部４４０に向かう厚さＴｅの薄板部４２２と、厚さＴｃの厚板部４２４とにより構成される。さらに、他方面の側に配置される基部４２０は、伸長方向の端部に、厚さＴｅの薄板部４２２を備える。基部４２０の薄板部４２２の領域において、線膨張係数の大きい端子４００の基部４２０の体積が減少し、線膨張係数の小さいハンダ６０が増加する。その結果、端子４００とガラス板５０との線膨張係数の差が緩和され、ガラス板５０に発生する応力が低減される。
なお、図１から図５において、図示していないが、好ましくは、基部のガラス板と対向する面（厚板部の面）に複数の突起が設けられる。突起により、ハンダの厚さが一定に維持される。 Although not shown in FIGS. 1 to 5, preferably, a plurality of protrusions are provided on the surface (surface of the thick plate portion) facing the glass plate of the base portion. The thickness of the solder is kept constant by the protrusion.
次に、実施形態の端子の基部が薄板部を有する場合の効果について説明する。端子寸法、及び端子とハンダの物性値に対するガラス板に発生する応力の評価には、コンピュータのシミュレーションソフトウェアによる、一般的な弾性解析手法を用いた２次元対称モデルを使用した。 Next, effects when the base portion of the terminal of the embodiment has a thin plate portion will be described. A two-dimensional symmetric model using a general elastic analysis method using computer simulation software was used to evaluate the stress generated in the glass plate with respect to the terminal dimensions and the physical property values of the terminals and solder.
図６に示されるように、接続構造の２次元対称モデルは、端子１がハンダ３を介してガラス板４の上に配置される構成である。端子１は、長さＬの基部２を有する。基部２は、長さＬｔかつ端部の厚さＴｅの薄板部２Ａと、厚さＴｃの厚板部２Ｂと、を有する。
As shown in FIG. 6, the two-dimensional symmetric model of the connection structure has a configuration in which the
２次元対称モデルには、厚板部２Ｂの厚さＴｃに対する薄板部２Ａの端部における厚さＴｅの比、及び基部２の長さＬに対する薄板部２Ａの長さＬｔに対する比を変化させた計算格子を用いた。厚板部２Ｂの厚さＴｃに対する薄板部２Ａの端部における厚さＴｅの比は０．２５≦Ｔｅ／Ｔｃ≦１．０の範囲とし、基部２の長さＬに対する薄板部２Ａの長さに対する比は０．１３≦Ｌｔ／Ｌ≦０．８とした。
The two-dimensional symmetrical model, the ratio of the thickness T e at the end of the
弾性解析は、端子１、ハンダ３、及びガラス板４の全体の温度を７０℃下げる条件で実施した。弾性解析に際し、端子１、ハンダ３、及びガラス板４の物性値として、表１の値を使用した。
The elastic analysis was performed under the condition that the entire temperature of the
図７〜図１２は、ガラス板に発生する応力の評価結果を示すグラフである。図７は、縦軸はガラス板に発生する応力の相対値を示し、横軸はＴｅ／Ｔｃを示している。図７における評価では、ハンダ材料として、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇを適用し、基部２の長さＬに対する薄板部２Ａの長さＬｔの比（Ｌｔ／Ｌ）を０．５とした。端子材料として、Ｂｒａｓｓ、及びＯＦＣ（Oxygen-Free Copper）について、応力の相対値、及びＴｅ／Ｔｃをプロットした。なお、縦軸の応力が１、及び横軸のＴｅ／Ｔｃが１の場合が基準値であり、各端子材料に関し、基準値に対して、応力がどの程度低減したかを評価した。
7-12 is a graph which shows the evaluation result of the stress which generate | occur | produces in a glass plate. In FIG. 7, the vertical axis indicates the relative value of the stress generated in the glass plate, and the horizontal axis indicates T e / T c . In the evaluation in FIG. 7, Sn-57Bi-1Ag was applied as the solder material, and the ratio (L t / L) of the length L t of the
図７に示されるように、Ｔｅ／Ｔｃが０．７５以下であれば、Ｂｒａｓｓ、及びＯＦＣはガラス板に発生する応力を低減できた。また、Ｔｅ／Ｔｃが０．５以下であれば、応力は基準値に対して約１０％以上低減した。また、Ｂｒａｓｓは、ＯＦＣと比較すると、応力値に関し、３％程度低い値を示した。Ｂｒａｓｓの薄板部２Ａの効果は、ＯＦＣの薄板部２Ａの効果より大きかった。
As shown in FIG. 7, if T e / T c is 0.75 or less, Brass, and OFC could reduce the stress generated in the glass plate. Further, when T e / T c was 0.5 or less, the stress was reduced by about 10% or more with respect to the reference value. Moreover, Brass showed a value about 3% lower than the OFC with respect to the stress value. The effect of the brass
図８は、縦軸はガラス板に発生する応力の相対値を示し、横軸はＴｅ／Ｔｃを示している。図８における評価では、端子材料として、Ｂｒａｓｓを適用し、基部２の長さＬに対する薄板部２Ａの長さＬｔの比（Ｌｔ／Ｌ）を０．５とした。ハンダ材料として、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−１Ｃｕ，及びＳｎ−２．０Ａｇついて、応力の相対値、及びＴｅ／Ｔｃをプロットした。図７と同様に、各ハンダ材料に関し、基準値に対して、応力がどの程度低減したかを評価した。
In FIG. 8, the vertical axis represents the relative value of the stress generated in the glass plate, and the horizontal axis represents T e / T c . In the evaluation in FIG. 8, Brass was applied as the terminal material, and the ratio (L t / L) of the length L t of the
図８に示されるように、Ｔｅ／Ｔｃが０．７５以下であれば、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−１Ｃｕは、ガラス板に発生する応力を低減できた。また、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇにおいて、Ｔｅ／Ｔｃが０．５以下であれば、応力は基準値に対して約１０％以上低減した。 As shown in FIG. 8, when T e / T c is 0.75 or less, Sn-57Bi-1Ag and Sn-3.5Ag-1Cu were able to reduce the stress generated in the glass plate. Further, in Sn-57Bi-1Ag, when T e / T c was 0.5 or less, the stress was reduced by about 10% or more with respect to the reference value.
一方、Ｓｎ−２．０Ａｇは、Ｔｅ／Ｔｃを１未満とした場合、基準値に対して応力を低減できなかった。ハンダ材料の線膨張係数が、端子材料の線膨張係数より大きいからと考えられる。基本的には、端子材料の線膨張係数が、ハンダ材料の線膨張係数より大きい場合に、薄板部がガラス板に発生する応力を低減することが可能になる。 On the other hand, Sn-2.0Ag could not reduce the stress with respect to the reference value when T e / T c was less than 1. This is probably because the linear expansion coefficient of the solder material is larger than that of the terminal material. Basically, when the linear expansion coefficient of the terminal material is larger than the linear expansion coefficient of the solder material, the stress generated in the glass plate by the thin plate portion can be reduced.
図９は、縦軸はガラス板に発生する応力の相対値を示し、横軸はＬｔ／Ｌを示している。図９における評価では、ハンダ材料として、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇを適用し、厚板部２Ｂの厚さＴｃに対する薄板部２Ａの厚さＴｅの比（Ｔｅ／Ｔｃ）を０．５とした。端子材料として、Ｂｒａｓｓ、及びＯＦＣについて、応力の相対値、及びＬｔ／Ｌをプロットした。なお、縦軸の応力が１、及び横軸のＬｔ／Ｌが１の場合が基準値であり、各端子材料に関し、基準値に対して、応力がどの程度低減したかを評価した。
In FIG. 9, the vertical axis represents the relative value of the stress generated in the glass plate, and the horizontal axis represents L t / L. In the evaluation in FIG. 9, as a solder material, Sn-57Bi-1Ag applying the ratio of the thickness T e of the
図９に示されるように、Ｌｔ／Ｌが０．２５以上であれば、Ｂｒａｓｓ、及びＯＦＣはガラス板に発生する応力を低減できた。また、これらの端子材料に関し、Ｌｔ／Ｌが０．５以上であれば、応力は基準値に対して約１０％以上低減した。また、Ｂｒａｓｓは、ＯＦＣと比較すると、応力値に関し、２％程度低い値を示した。Ｂｒａｓｓの薄板部２Ａの効果は、ＯＦＣの薄板部２Ａの効果より大きかった。
As shown in FIG. 9, when L t / L is 0.25 or more, Brass and OFC were able to reduce the stress generated in the glass plate. For these terminal materials, when L t / L was 0.5 or more, the stress was reduced by about 10% or more with respect to the reference value. Further, Brass showed a value about 2% lower than the OFC with respect to the stress value. The effect of the brass
図１０は、縦軸はガラス板に発生する応力の相対値を示し、横軸はＴｅ／Ｔｃを示している。図１０における評価では、ハンダ材料として、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇを適用し、端子材料として、ＯＦＣを適用し、基部２の長さＬに対する薄板部２Ａの長さＬｔの比（Ｌｔ／Ｌ）を０．９７とした。
In FIG. 10, the vertical axis indicates the relative value of the stress generated in the glass plate, and the horizontal axis indicates T e / T c . In the evaluation in FIG. 10, Sn-57Bi-1Ag is applied as the solder material, OFC is applied as the terminal material, and the ratio of the length L t of the
ＯＦＣに関し、図７と比較すると、Ｌｔ／Ｌが大きくなると、ガラス板に発生する応力は小さくなった。例えば、Ｔｅ／Ｔｃが０．７５の場合、応力は基準値に対して約１０％低減した。 Regarding OFC, as compared with FIG. 7, the stress generated in the glass plate decreased as L t / L increased. For example, when T e / T c is 0.75, the stress is reduced by about 10% with respect to the reference value.
図１１、図４に示される二本脚構造の端子における薄板部の効果を示すグラフである。縦軸はガラス板に発生する応力の相対値を示し、横軸はＴｅ／Ｔｃを示している。図１１の評価では、ハンダ材料として、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇを適用し、端子材料として、ＯＦＣを適用し、基部３２０の長さＬに対する薄板部３２２の長さＬｔの比（Ｌｔ／Ｌ）を０．５とした（図４参照）。
It is a graph which shows the effect of the thin-plate part in the terminal of the two leg structure shown by FIG. 11, FIG. The vertical axis indicates the relative value of the stress generated in the glass plate, and the horizontal axis indicates T e / T c . In the evaluation of FIG. 11, Sn-57Bi-1Ag is applied as the solder material, OFC is applied as the terminal material, and the ratio of the length L t of the
図１１に示されるように、Ｔｅ／Ｔｃが０．７５の場合、基準値に対して約１３％低い値を示し、Ｔｅ／Ｔｃが０．５の場合、基準値に対して約２１％低い値を示し、Ｔｅ／Ｔｃが０．２５の場合、基準値に対して約２８％低い値を示した。 As shown in FIG. 11, when T e / T c is 0.75, the value is about 13% lower than the reference value, and when T e / T c is 0.5, the value is about the reference value. The value was about 21% lower. When T e / T c was 0.25, the value was about 28% lower than the reference value.
図１２は、図３に示される窪み２３０の効果を示すグラフである。縦軸はガラス板に発生する応力の相対値を示し、横軸はＴｅ／Ｔｃを示している。ｗｉｔｈｏｕｔ−Ｎｏｔｃｈは「窪みなし」を、ｗｉｔｈ−Ｎｏｔｃｈは「窪みあり」を、示している。左側のグラフは、端子材料としてＢｒａｓｓ、ハンダ材料としてＳｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇを適用した場合を示し、右側のグラフは、端子材料としてＯＦＣ、ハンダ材料としてＳｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇを示している。また、厚板部２２４の厚さＴｃに対する窪みの厚さＴｎの比（Ｔｎ／Ｔｃ）を０．５とし、基部２２０の長さＬに対する薄板部２２２の長さＬｔの比（Ｌｔ／Ｌ）を０．５とし、基部２２０の長さＬに対する端子中心軸から窪み２３０のまでの長さＬｃの比（Ｌｃ／Ｌ）を０．２５とし、基部２２０の長さＬに対する窪み２３０の幅Ｗの比（Ｗ／Ｌ）を０．１５とした。図６と同様に、２次元対称モデルを適用した。
FIG. 12 is a graph showing the effect of the
窪み２３０の位置は、端子２００の中心軸に近い程好ましい。一方で、端子２００の剛性を確保するためには、窪み２３０の位置は、基部２２０と先端部２４０のとの連結部を回避することが好ましい。そこで、端子２００の中心軸にできる限り近づけることを想定し、Ｌｃ／Ｌを０．２５とした。
The position of the
窪み２３０の幅Ｗが大きい程、応力を低減できると考えられる。一方で、幅Ｗが大きい程、ハンダを均一に加熱、及び溶融させることが困難になる懸念がある。そこで、加熱、及び溶融への影響を小さくするため、Ｗ／Ｌを０．１５とした。
It is considered that the stress can be reduced as the width W of the
図１２に示されるように、窪み２３０を有する端子２００は、窪み２３０を有さない端子２００と比較すると、応力値に関し、２２％程度低い値を示した。
As shown in FIG. 12, the terminal 200 having the
上述の結果から、端子の各設計項目について、以下の傾向があることが理解できる。 From the above results, it can be understood that there is the following tendency for each design item of the terminal.
（１）端子材料の線膨張係数が、ハンダ材料の線膨張係数よりも大きい場合、端子の基部に設けられた薄板部は、ガラス板に発生する応力を低減できる。線膨張係数の大きい端子の体積が減少し、代わりに線膨張係数の小さいハンダの体積が増加するので、脚端部において、実質的にガラスとの線膨張係数差が小さくなるからである。 (1) When the linear expansion coefficient of the terminal material is larger than the linear expansion coefficient of the solder material, the thin plate portion provided at the base portion of the terminal can reduce the stress generated in the glass plate. This is because the volume of the terminal having a large linear expansion coefficient is reduced and the volume of the solder having a small linear expansion coefficient is increased instead, so that the difference in linear expansion coefficient from the glass is substantially reduced at the leg end portion.
（２）線膨張係数の小さいハンダ材料の体積を増加させる、という観点から厚板部の厚さＴｃに対する薄板部の端部の厚さＴｅの比（Ｔｅ／Ｔｃ）は小さいほど、リードの長さＬに対する薄板部の長さＬｔの比（Ｌｔ／Ｌ）は大きいほどガラス発生応力を削減する観点で好ましい。Ｔｅ／Ｔｃは、０．７５以下が好ましく、０．６以下がより好ましく、０．５以下がさらに好ましく、０．４以下が特に好ましい。Ｌｔ／Ｌは、０．２５以上が好ましく、０．４以上がより好ましく、０．５以上がさらに好ましく、０．６以上が特に好ましい。（３）端子−ハンダの結合体としての合モーメントを削減する観点から、厚板部の厚さＴｃに対する窪みの厚さＴｎの比（Ｔｎ／Ｔｃ）は小さい方が好ましい。Ｔn／Ｔｃは、０．７５以下が好ましく、０．６以下がより好ましく、０．５以下がさらに好ましく、０．４以下が特に好ましい。 (2) From the viewpoint of increasing the volume of the solder material having a small linear expansion coefficient, the smaller the ratio of the thickness Te of the thin plate portion to the thickness Tc of the thick plate portion (T e / T c ), the smaller the lead The ratio (L t / L) of the length L t of the thin plate portion to the length L is more preferable from the viewpoint of reducing the glass generation stress. T e / T c is preferably 0.75 or less, more preferably 0.6 or less, further preferably 0.5 or less, and particularly preferably 0.4 or less. L t / L is preferably 0.25 or more, more preferably 0.4 or more, further preferably 0.5 or more, and particularly preferably 0.6 or more. (3) From the viewpoint of reducing the combined moment of the terminal-solder combination, the ratio of the thickness Tn of the recess to the thickness Tc of the thick plate portion (T n / T c ) is preferably small. T n / T c is preferably 0.75 or less, more preferably 0.6 or less, further preferably 0.5 or less, and particularly preferably 0.4 or less.
１・・・端子、２・・・基部、２Ａ・・・薄板部、２Ｂ・・・厚板部、３・・・ハンダ、４・・・ガラス板、１０・・・端子、２０・・・基部、２２・・・薄板部、２４・・・厚板部、４０・・・先端部、４２・・・突起部、５０・・・ガラス板、６０・・・ハンダ、１００・・・端子、１２０・・・基部、１２２・・・薄板部、１２２Ａ・・・第１薄板部、１２２Ｂ・・・第２薄板部、１２４・・・厚板部、１４０・・・先端部、２００・・・端子、２２０・・・基部、２２２・・・薄板部、２２４・・・厚板部、２４０・・・先端部、３００・・・端子、３２０・・・基部、３２２・・・薄板部、３２４・・・厚板部、３２６・・・ブリッジ部、３２６Ａ・・・立上がり部、３２６Ｂ・・・上面部、３４０・・・先端部、４００・・・端子、４２０・・・基部、４２２・・・薄板部、４２４・・・厚板部、４４０・・・先端部
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記基部と連結された先端部と、を有する端子であって、
前記基部は端部から前記先端部の側に向かう薄板部と、前記薄板部より厚い厚板部とを含み、前記薄板部が前記厚板部より上側に位置する端子。 A base electrically connected by solder to a conductor disposed on the glass plate;
A terminal having a tip connected to the base,
The base includes a thin plate portion that extends from an end portion toward the distal end portion, and a thick plate portion that is thicker than the thin plate portion, and the thin plate portion is located above the thick plate portion.
導電体が配置されたガラス板と、
前記端子の基部と前記導電体とを電気的に接続するハンダと、
を備える接続構造。 The terminal according to any one of claims 1 to 10,
A glass plate on which a conductor is disposed;
Solder for electrically connecting the base of the terminal and the conductor;
Connection structure comprising.
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| JP2018107936A JP2019212494A (en) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | Terminal, connection structure, and glass plate for vehicle having connection structure |
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| WO2020162354A1 (en) * | 2019-02-08 | 2020-08-13 | 日本板硝子株式会社 | Glass plate module |
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2018
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