JP6021906B2 - 電気接続部材を有するウィンドウガラスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気接続部材を有するウィンドウガラスを製造するための経済的かつ環境親和型の方法と、電気接続部材と、上記のウィンドウガラスの使用方法とに関する。

さらに本発明は、例えば加熱導体またはアンテナ導体などの導電構造体を有する車両用の電気接続部材を有するウィンドウガラスを製造する方法に関する。上記の導電構造体は一般的に、はんだ付けされた電気接続部材を介して電装品に接続される。使用される複数の材料の熱膨張率が異なることにより、製造時および動作時に、上記のウィンドウガラスに負荷にかけまたこのウィンドウガラスを破損をさせ得る機械的な応力が発生する。

含鉛はんだは、電気接続部材とウィンドウガラスとの間に発生する機械的な応力を可塑変形によって補償することができる高い展延性を有する。またこの高い展延性により、はんだ付けプロセスの前にフラックスコアの周りに含鉛はんだペーストを形成することができる。しかしながら使用済み車両に関する指令２０００／５３／ＥＧにより、欧州共同体内では含鉛はんだは、鉛フリーのはんだに置き換えなければならない。この指令は、端出されて略語ＥＬＶ（End of life vehicles）と称される。その目標は、廃棄される電子機器が大量に増加する趨勢の中で、極めて問題となる成分を製品からなくすことである。該当する物質は、鉛、水銀およびカドミウムである。これは、殊に、ガラスに電気を応用する際に鉛フリーのはんだ剤を徹底させること、および、これに対する相応する代用製品を導入することに関連している。

EP 1 942 703 A2には、車両のウィンドウガラスに接続するための電気接続部材が開示されており、ウィンドウガラスと電子接続部材との熱膨張率の差分は、５×１０^-6／℃未満であり、またこの接続部材は主にチタンを含有している。十分な機械的安定性および加工処理可能性を可能にするために提案されるのは、余剰はんだペーストを使用することである。余剰のはんだペーストは、接続部材と導電性構造体との間の中間空間から出てくるものであり、この余剰のはんだペーストは、ガラス板における高い機械的応力を発生させる。この機械的な応力により、最終的に上記のガラスが破壊される。

はんだ付けのため、はんだペーストにはフラックスが添加される。このフラックスは、化学反応により、接続すべき表面に載置されている酸化物を除去し、はんだ付けプロセス中に新たな酸化物が形成されることを阻止する。さらにフラックスは、液状のはんだの表面張力を低減させる。含鉛はんだは、その高い展延性により、フラックスからなるストランドの周りに配置することができる。はんだペーストおよびフラックスは一緒に一定量に切り分けることができる。フラックスコアは、空気中の酸素による酸化から保護される。さらにこのフラックスは、はんだペーストの搬送時に失われることもないのである。

多くの鉛フリーはんだは、フラックスコアの周りに配置することはできない。例えば、ビスマス含有はんだの多くは、弾力がなくもろすぎであり、インジウム含有はんだの多くは、軟らかすぎであり、したがってフラックスコアの周りに形成することができない。従来技術によれば、フラックスはこの場合、はんだ付けプロセスの前にはんだペーストの表面に塗布される。したがってフラックスは、周囲雰囲気の影響から保護されず、はんだペーストを搬送する際には、例えばこすれて無くなってしまうことがあり得る。さらにはんだペーストに被着できるフラックスの量が限られるのである。

DE 29722028 U1からは、事前に一定量に取り分けられたはんだペーストを有する電気接続部材が公知である。このように取り分けられたはんだペースト部分の内部にはフラックスが配置されている。内部にフラックス貯蔵部を有するこのようなはんだペースト部分には、煩雑な製造方法が必要である。さらに、多くの鉛フリーはんだペースト部分では、そのもろさまたは軟らかさに起因して、従来のフラックスコアの周りにはんだペーストを形成する際と同じ問題が発生する。EP 1508941 A2からは、スリーブ状に形成されたはんだペーストが公知であり、ここではスリーブ套面の内部にフラックスが配置されている。DE 102004057630 B3には、フラックスが組み込まれた鉛フリーはんだ貯蔵部が記載されている。しかしながら、どのようにしてこのフラックスを有利に組み込むことができるかについては記載されていない。

本発明の課題は、経済的かつ環境親和型の電気接続部材を有するウィンドウガラスを製造する方法に提供することであり、ここではウィンドウガラスにおいてクリティカルである機械的応力が回避され、はんだペーストを搬送する際のフラックスの損失が阻止される。

本発明の別の課題は、ウィンドウガラスと接続可能な電気接続部材を提供することであり、この電気接続部材は、ウィンドウガラスに接続することができ、ここではウィンドウガラスにおけるクリティカルな機械的応力が回避される。

本発明の上記の課題は、本発明により、独立請求項１に記載した方法によって解決される。有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

少なくとも１つの電気接続部材を有するウィンドウガラスを製造する本発明の方法には以下のステップ、すなわち、
ａ） 接続部材の少なくとも１つの接続面に、フラックスを有する少なくとも１つの凹部を備えたはんだペーストを被着ステップと、
ｂ） 基板上の導電構造体の領域においてはんだペースト上に接続部材を配置するステップと、
ｃ） はんだペーストを用い、入熱して接続部材と導電構造体とを接続するステップとが含まれている。

上記のはんだペーストは有利には小プレートとして形成される。このはんだペーストは、互いに反対側を向いた２つのコンタクト面を有しており、はんだペーストは、これらの２つのコンタクト面のうちの一方のコンタクト面を介して接続素子の接続面に接続されている。このはんだペーストは他方のコンタクト面を介して上記の基板上の導電構造体に接している。第１のコンタクト面は有利には平坦に成形されているかまたは平坦に成形された少なくとも１つの部分領域を有する。第２のコンタクト面の部分領域でははんだペーストに凹部が入れらている。すなわち、上記の凹部ははんだペーストの表面に入れられて、はんだペーストの第２のコンタクト面における凹みとして実施されているのである。はんだペーストに凹部が入れられていない、第２のコンタクト面の部分領域は、有利には平坦に成形される。はんだペーストは、第１のコンタクト面または第２のコンタクト面を介して、接続部材の接続面に接続することが可能である。

第２のコンタクト面の複数の部分領域では上記のはんだペーストに複数の凹部を入れることも可能である。これにより、フラックスを有利にもはんだペーストにおいて分散させることができる。はんだペーストは、例えば、２個から１０個の凹部を有することが可能である。

はんだペーストの上記のコンタクト面は、例えば矩形、卵形、楕円、円、コーナを丸めた矩形または反対側の辺に配置した２つの半円を有する矩形として成形することができる。これらのコンタクト面は有利には、上記の接続部材の接続面と同じ形状を有する。はんだペーストの各コンタクト面の長さおよび幅は有利には、接続部材の接続面の長さおよび幅以下である。はんだペーストのコンタクト面の長さおよび幅は殊に有利には、接続部材の接続面の長さおよび幅よりも０．１ｍｍから３ｍｍだけ、さらに極めて有利には０．５ｍｍから１ｍｍだけ小さい。２つのコンタクト面の間のはんだペーストの層厚は、有利には０．１ｍｍから０．５ｍｍであり、殊に有利に０．２ｍｍから０．４ｍｍであり、極めて有利には０．３ｍｍから０．４ｍｍである。

はんだペーストに凹部が入れられている、はんだペーストの第２のコンタクト面の部分領域は、このコンタクト面の面において、このコンタクト面の平坦な部分領域によって完全に包囲することができる。この部分領域の長さおよび幅は有利には０．１ｍｍから２３ｍｍであり、殊に有利には０．２ｍｍから７ｍｍである。

本発明の択一的な実施形態において、凹部がはんだペーストに入れられている第２のコンタクト面の部分領域は、このコンタクト面の一方のエッジからこのコンタクト面の反対側のエッジまで延在している。凹部がはんだペーストに入れられているはんだペーストの第２のコンタクト面の部分領域は、例えば、矩形、卵形、楕円、円またはこれらの組み合わせとして成形することができる。

各凹部は、はんだペーストの２つのコンタクト面に垂直な断面において、少なくとも１つの矩形の形状を有し得る。本発明の有利な実施例において、各凹部は、はんだペーストの２つのコンタクト面に垂直な断面において、少なくとも１つの台形、三角形、卵形のセグメント、楕円セグメントまたは弓形を有する。上記の凹部が入れられているはんだペーストの、コンタクト面に平行な各凹部の断面積は、このコンタクト面との距離が大きくなるに伴って小さくなる。このことは、上記の小プレートの縁部領域におけるはんだペーストの安定性に関して殊に有利である。

択一的には上記の凹部が入れられているはんだペーストの、コンタクト面に平行な各凹部の断面積は、このコンタクト面との距離が大きくなるのに伴って大きくなるようにする。このことは、この凹部におけるフラックスの安定性について殊に有利である。フラックスは、この凹部から脱落しにくくなり得る。

上記の凹部の深さは有利には０．０２ｍｍから０．３ｍｍであり、殊に有利には０．０５ｍｍから０．２５ｍｍである。本発明の有利な実施形態では、複数の凹部がはんだペーストに入れられる。ここでこれらの凹部は少なくとも一部分が異なる深さを有する。凹部のこの深さは、はんだペーストのコンタクト面のエッジからのこの凹部の距離が大きくなれば、それだけ大きくなる。このことは殊に、上記の小プレートの縁部領域におけるはんだペーストの安定性について有利である。

上記の凹部は有利には、圧延によってはんだペーストに入れられる。択一的にこの凹部は有利には、押圧して凹ませることにより、殊に有利には刻み込みにより、または切削によってはんだペーストに入れられる。

本発明による方法では、少なくとも１つの接続面を有する電気接続部材が提供される。ここでは、はんだペーストが上記の接続面に配置されており、このはんだペーストに少なくとも１つの凹部が配置されており、少なくともこの凹部にフラックスが配置されている。

本発明による方法の有利な実施形態では、このためにはんだペーストをまず、２つのコンタクト面と、少なくとも１つの凹部と、あらかじめ設定した層厚および体積を有する小プレートとして成形する。このはんだペーストは殊に有利には２つのローラの間で１つの帯に圧延される。ここで一方のローラの表面を構造化して構成し、これによってローラ側を向いたはんだペーストの表面に少なくとも１つの凹部が入れられるようにする。はんだペーストの小プレートは、凹部を有する上記の帯から、例えば切断するか打ち抜くことによって得られる。

択一的にはローラ側を向いた表面が平坦に成形されている１つの帯に上記のはんだペーストを圧延し、はんだペーストの上記の小プレートをこの帯から切断するか打ち抜くことも可能である。上記の凹部はその後、有利には押圧して凹ませることにより、殊に有利には刻み込みにより、はんだペーストに入れられる。フラックスは、凹部が入れられているはんだペーストのコンタクト面上に塗布され、このフラックスは少なくとも上記の凹部内に配置される。ここでこの凹部には完全にまたは部分的にフラックスが充填される。はんだペーストは、つぎに２つのコンタクト面のうちの１つを介して上記の接続部材の接続面に配置される。

本発明による方法の択一的な実施形態ではまず、２つのコンタクト面と、少なくとも１つの凹部と、あらかじめ設定した層厚および体積を有する複数の小プレートとして上記のはんだペーストを成形する。このはんだペーストは、つぎにはんだペーストに凹部が入れられていないコンタクト面を介して上記の接続素子の接続面に配置される。フラックスは、つぎに凹部が入れられているはんだペーストのコンタクト面に塗布され、このフラックスが少なくとも上記の凹部内に配置される。

本発明による方法の有利な択一的な実施形態ではまず、２つのコンタクト面と、少なくとも１つの凹部と、あらかじめ設定した層厚および体積を有する小プレートとして上記のはんだペーストを成形する。この際にフラックスは少なくとも上記の凹部に配置される。殊に有利には上記のはんだペーストは、２つのローラの間で１つの帯に圧延され、一方のローラの表面は構造化されて形成されているため、ローラ側を向いたはんだペーストの表面に少なくとも１つの凹部が入れられる。フラックスは、上記の凹部が入れられているはんだペーストの表面に塗布され、このフラックスは少なくとも凹部に配置される。つぎにはんだペーストの小プレートは、凹部を有する帯から、例えば切断または打ち抜くことによって得られる。フラックスを有するはんだペーストは、つぎに接続部材の接続面に配置される。

本発明による方法の有利な択一的な実施形態ではまず、２つのコンタクト面と、あらかじめ設定した層厚および体積とを有する小プレートとして上記のはんだペーストを成形する。殊に有利にははんだペーストを２つのローラの間で１つの帯に圧延し、この際にローラ側を向いたはんだペーストの表面を平坦に成形する。はんだペーストの小プレートは、上記の帯から、例えば切断または打ち抜きによって得られる。はんだペーストは、つぎに接続部材の接続面に配置され、つぎに少なくとも１つの凹部が、接続面とは反対側を向いたはんだペーストのコンタクト面に入れられ、有利には刻み込まれる。つぎに凹部が入れられているはんだペーストのコンタクト面にフラックスが塗布されて、フラックスが少なくとも上記の凹部に配置される。

本発明による方法の有利な択一的な実施例ではまず、２つのコンタクト面と、あらかじめ設定した層厚および体積を有する複数の小プレートとして上記のはんだペーストを成形する。このはんだペーストは、つぎに接続部材の接続面に配置され、同時にこの接続面とは反対側を向いたはんだペーストのコンタクト面に少なくとも１つの凹部が入れられる。殊に有利には、このはんだペーストに刻印スタンプが上記の接続面に押し付けられる。つぎに凹部が入れられているはんだペーストのコンタクト面にフラックスが塗布され、このフラックスが少なくとも上記の凹部に配置される。

上記のはんだペーストを載置する際には複数の接続部材をチェーン状に互いに接続することができる。個々の接続部材は、はんだペーストを載置した後、上記のチェーンから外される。上記の凹部は、互いに接続される接続部材にはんだペーストを載置する前にはんだペーストに入れることができる。択一的には、互いに接続される接続部材にはんだペーストを載置した後、または個々の接続部材を上記のチェーンから外した後、上記の凹部をはんだペーストに入れることができる。

本発明の利点は、フラックスを少なくともはんだペーストの凹部に配置することによって得られる。したがってこの凹部は、フラックス貯蔵部として使用されるのである。この貯蔵部では、接続部材の搬送中に例えばこすれによって失われてしまうことからフラックスを保護する。さらに上記の凹部により、はんだペーストの表面積が拡大される。これにより、一層多くの量のフラックスをはんだペーストに配置することができるのである。

はんだペーストは、押し付けによって接続部材の接続面に載置するか、または点状のはんだ付けによって接続部材の接続面に載置することができる。

本発明の択一的に実施例において上記の接続面の領域には、少なくとも１つの凹みが接続部材に入れられる。接続面に平行な方向のこの凹みの断面積は、少なくとも上記の凹みの１つの部分領域において接続面からの距離が大きくなるのに伴って大きくなる。この凹みの深さは有利には０．０５ｍｍから０．５ｍｍ、殊に有利には０．１から０．３ｍｍである。はんだペーストの第１のコンタクト面には少なくとも１つの突出部が配置される。断面形状および断面積は、この突出部が、接続部材の凹みの最小断面積を通して完全にこの凹みに挿入できるように選択される。突出部の高さは、凹みの深さよりも大きい。有利には突出部の高さは、０．１ｍｍから０．７ｍｍであり、殊に有利には０．１５ｍｍから０．５ｍｍである。突出部の体積は、凹みの容積以下である。この突出部は例えば、直方体、立方体、円筒形、角錐、回転楕円体のセグメントまたは球欠部として成形可能である。接続のため、はんだペーストは、第１のコンタクト面を介して接続部材の接続面に押し付けられ、この際にはんだペーストの突出部が、接続部材の接続面に位置決めされる。はんだペーストを押し付ける際に上記の凹みにおいて突出部が変形するため、突出部の最大断面積は、凹みの最小断面積よりも大きい。これにより、はんだペーストと接続部材との接続が持続的に安定化する。接続部材とはんだペーストとを接続する前に、接続部材の凹みにフラックスを配置することができる。

本発明の択一的な実施形態において、接続部材の接続面の少なくとも１つの部分領域は、鋸歯プロフィールを有する。接続面のこの部分領域は有利には、鋸歯プロフィールを有する２つまたはそれ以上の列の形態で構成され、隣接する２つの列では鋸歯プロフィールが逆向きになっている。はんだペーストを接続面に押し付けることにより、このはんだペーストは、コンタクト面を介して、接続面の鋸歯プロフィールに傾けられる。これによってはんだペーストと接続部材との接続が持続的に安定化される。接続部材とはんだペーストとを接続する前には、接続部材の鋸歯プロフィールにフラックスを配置することができる。

本発明の有利な実施形態では、接続部材は、接続面を介して上記の導電構造体の１つの部分領域に完全に接続される。この際にこの接続面の形状は有利にはコーナを有しない。このことは、ウィンドウガラスにおけるクリティカルな引っ張り応力を最小化するという点で殊に有利である。この接続面は、例えば、卵形の、有利には楕円形の、また殊に円形の構造を有する。択一的には接続面は、コーナを丸めた凸多角形、有利に四角形の形状を有することができ、この丸めたコーナは、ｒ＞０．５ｍｍの、有利にはｒ＞１ｍｍの曲率半径を有する。択一的に上記の接続面を、反対側の辺に配置された２つの半円を有する矩形として成形することが可能である。

本発明の別の有利な実施形態では、上記の接続部材は、ブリッジによって互いに接続されている２つの接続面を介して、導電構造体の部分領域に接続される。各接続面は、例えば、矩形に成形することができる。択一的には２つの接続面の各接続面の形状は、９０°から３６０°、有利には１４０°から３６０°、例えば１８０°から３３０°または２００°から３３０°の中心角を有する弓形または卵形、楕円の少なくとも１つのセグメントを有し得る。各接続面は、卵形の、有利には楕円形の構造を有し得る。殊に有利には各接続面を円として成形する。択一的には各接続面を、少なくとも１８０°の、有利には少なくとも２００°の、殊に有利には少なくとも２２０°、さらに殊に有利には２３０°の中心角を有する弓形として成形する。この弓形は、例えば１８０°から３５０°の、有利には２００°から３３０°の、殊に有利には２１０°から３１０°の中心角を有する。

本発明による接続部材の別の有利な実施形態では、反対側の辺に配置された２つの半卵形、有利には半楕円、殊に有利には半円を有する矩形として各接続面を構成する。

上記の接続部材は平面図において、例えば、有利に１ｍｍから５０ｍｍの長さおよび幅を、殊に有利には２ｍｍから３０ｍｍの長さおよび幅、さらに極めて有利には２ｍｍから８ｍｍの幅および１０ｍｍから２４ｍｍの長さを有する。

ブリッジによって互いに接続される２つの接続面は、例えば有利には１ｍｍから１５ｍｍの長さおよび幅を、殊に有利には２ｍｍから８ｍｍの長さおよび幅を有する。

上記の接続面間のブリッジは一部分が平坦に成形されている。平坦とは、接続部材の下側面が平面を形成していることを意味する。基板の上側面と、接続面に直接接している上記のブリッジの平坦部分との間の角は９０°以下であり、有利には１°と８５°との間にあり、殊に有利には３°と６０°の間にある。ここではこのブリッジを成形して、接続面に隣接する各平坦部分が、上記の直接接する接続面とは反対方向に傾くようにする。ブリッジは、湾曲させることも可能である。この際にこのブリッジはただ１つの湾曲方向を有することができ、卵形の弧のプロフィール、有利には楕円弧のプロフィール、殊に有利には円弧のプロフィールを有することが可能である。この円弧の曲率半径は、例えば、接続部材の長さが２４ｍｍの場合、有利には５ｍｍから１５ｍｍである。ブリッジの湾曲方向は、変化させることも可能である。ブリッジは一定の幅を有する必要はない。

上記のはんだペーストは有利には鉛フリーであり、したがって鉛を含有しない。このことは、電気接続部材を有する本発明のウィンドウガラスの環境親和性の点から殊に有利である。鉛フリーのはんだペーストは、含鉛はんだの場合には一般的であるようにフラックスコアの周りに成形できないこと多い。したがってフラックスを収容するはんだペーストにおける本発明の凹部は、鉛フリーはんだペーストにおいて殊に有利である。本発明によるはんだペーストは有利には、すずおよびビスマス、インジウム、亜鉛、銅、銀またはこれらの混合物が含まれる。本発明によるはんだ混合物におけるすずの割合は、３重量％から９９．５重量％，有利には１０重量％から９５．５重量％，殊に有利には１５重量％から６０重量％である。ビスマス、インジウム、亜鉛、銅、銀またはこれらの混合物の割合は、本発明によるはんだ混合物において、０．５重量％から９７重量％、有利には１０重量％から６７重量％であり、ここでビスマス、インジウム、亜鉛、銅または銅のそれぞれの割合は、０重量％とすることが可能である。本発明によるはんだ混合物は、０重量％から５重量％のニッケル、ゲルマニウム、アルミニウムまたはリンを含み得る。本発明によるはんだ混合物には極めて有利にはBi40Sn57Ag3，Sn40Bi57Ag3，Bi59Sn40Ag1，Bi57Sn42Ag1，In97Ag3，Sn95.5Ag3.8Cu0.7，Bi67In33，Bi33In50Sn17，Sn77.2In20Ag2.8，Sn95Ag4Cu1，Sn99Cu1，Sn96.5Ag3.5またはこれらの混合物を含み得る。

本発明によるフラックスは、はんだペースト上に塗布する際に有利には溶剤に溶かされる。フラックスの溶液には有利には少なくとも５０重量％から９５重量％の溶剤、有利にはアルコール、殊に有利には２−プロパノールまたはエタノール、０重量％から３０重量％のコロフォニウム、０重量％から５重量％のジカルボン酸、有利にはオレンジテルペンである０重量％から８重量％のテルペンと、０重量％から７重量％の溶剤ナフサが含まれる。上記のフラックスの溶液には、別の添加物、例えばアルコール、樹脂および／またはハロゲン化物が含まれ得る。はんだペーストを塗布した後、上記の溶剤は有利に蒸発によって除去される。はんだペーストおよびフラックスの全体におけるフラックスの割合は、０．１重量％から５重量％，有利には０．３重量％から４重量％，殊に有利には０．５重量％から３重量％である。

本発明によるはんだの層厚は、はんだ付けプロセスの後、有利には＜３．０×１０^-4である。このはんだペーストは、はんだ付けプロセスの後、上記の接続部材と導電構造体との間の中間空間から＜１ｍｍの流出幅で流出する。有利な実施形態において、最大流出幅は、有利には０．５ｍｍであり、殊に約０ｍｍである。このことは、ウィンドウガラスにおける機械的応力の低減、接続部材の接着およびはんだの節約の点から殊に有利である。

上記の最大流出幅は、接続部材の外側エッジと、はんだペーストが５０μｍの層厚を下回るはんだペースト溢れ個所との間隔として定められる。この最大流出幅は、はんだ付けプロセスの後、凝固したはんだペーストにおいて測定される。

所望の最大流出幅は、はんだペースト体積、および、接続部材と導電構造体との間の垂直方向間隔によって得られ、これは簡単なテストによって求めることができる。接続素子と導電構造体との間の垂直方向の間隔は、相応のプロセスツール、例えば一体化されたスペーサを有するツールによってあらかじめ設定することができる。

上記の最大流出幅は、負の値をとることもあり得る。すなわち、電気接続部材と導電構造体とによって形成される中間空間に引き戻されるのである。

本発明の有利な実施形態においてこの最大流出幅は、電気接続部材および導電構造体によって形成される中間空間における凹のメニスカスに引き戻される。この凹のメニスカスは、はんだがまだ液状であるはんだ付けプロセスにおいてスペーサと導電構造体との垂直方向の間隔を増大させることによって生じる。

上記の基板には有利にはガラス、殊に有利には板ガラス、フロートガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、酸化カルシウム・ナトロンガラスが含まれる。有利な択一的な実施形態において上記の基板には、ポリマ、殊に有利にポリエチレン、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および／またはこれらの混合物が含まれている。

この基板は、第１の熱膨張率を有する。この第１の熱膨張率は有利には８×１０^-6／℃から９×１０^-6／℃である。この基板には有利には、０℃から３００℃の温度領域において８．３×１０^-6／℃から９×１０^-6／℃の熱膨張率を有するガラスが含まれている。

本発明の上記の課題はさらに、少なくとも１つの接続面を有する電気接続素子によって解決され、ここでは、
− はんだペーストが上記の接続面に配置されており、
− 上記のはんだペーストに少なくとも１つの凹部が配置されており、
− 少なくとも上記の凹部にはフラックスが配置されている。

ここで上記の凹部には完全にまたは部分的にフラックスが充填されている。

上記の接続面の領域では、接続部材に１つまたは複数の凹部を入れることができる。この凹部には完全にまたは部分的にフラックスを充填することができる。

本発明による接続部材には有利には、少なくとも１つの鉄・ニッケル合金、鉄・ニッケル・コバルト合金または鉄・クロム合金が含まれている。

本発明による接続部材には有利には、少なくとも５０重量％から８９．５重量％の鉄、０重量％から５０重量パーセントのニッケル、０重量％から２０重量％のクロム、０重量％から２０重量％のコバルト、０重量％から１．５重量％のマグネシウム、０重量％から１重量％のケイ素、０重量％から１重量％の炭素、０重量％から２重量％のマンガン、０重量％から５重量％のモリブデン、０重量％から１重量％のチタン、０重量％から１重量％のニオブ、０重量％から１重量％のバナジウム、０重量％から１重量％のアルミニウムおよび／または０重量％から１重量％のタングステンが含まれている。

上記の接続部材は第２の熱膨張率を有する。本発明の有利な実施形態において第１の熱膨張率と第２の熱膨張率との差分は、≧５×１０^-6／℃である。第２の熱膨張率は有利には０℃から３００℃の温度領域において０．１×１０^-6／℃から４×１０^-6／℃であり、殊に有利には０．３×１０^-6／℃から３×１０^-6／℃である。

本発明による接続部材には有利には、少なくとも５０重量％から７５重量％の鉄、２５重量％から５０重量％のニッケル、０重量％から２０重量％のコバルト、０重量％から１．５重量％のマグネシウム、０重量％から１重量％のケイ素、０重量％から１重量％の炭素および／または０重量％から１重量％のマンガンが含まれている。本発明による接続部材には有利には、クロム、ニオブ、アルミニウム、バナジウム、タングステンおよび０重量％から１重量％の割合のチタン、０重量％から５重量％の割合のモリブデンならびに製造に起因する複数の添加物が含まれている。本発明の殊に大きな利点は、基板におけるクリティカルな引っ張り応力が回避されることである。さらに導電率およびはんだ付け性が有利である。

本発明による接続部材には有利には、少なくとも５５重量％から７０重量％の鉄、３０重量％から４５重量％のニッケル、０重量％から５重量％のコバルト、０重量％から１重量％のマグネシウム、０重量％から１重量％のケイ素および／または０重量％から１重量％の炭素が含まれている。このことは、はんだ付け性、導電率および基板における引っ張り応力の低減の点から殊に有利である。

本発明による接続部材には有利にはインバー（FeNi）が含まれている。インバーは、例えば３６重量％のニッケルを含有する鉄・ニッケル合金（FeNi36）である。これは、所定の温度領域において変則的に小さいまたは部分的に負の熱膨張率を有する合金および化合物のグループである。Fe65Ni35インバーには、６５重量％の鉄と３５重量％のニッケルが含まれている。１重量％までのマグネシウム、ケイ素および炭素が一般に合金にされ、これによって機械的な特性を変化させる。５重量％のコバルトを合金にすることにより、熱膨張率をさらに低減することができる。上記の合金の１つの名称は、Inovcoであり、これは０．５５×１０^-6／℃の熱膨張率（２０℃から１００℃）を有するFeNi33Co4.5である。

４×１０^-6／℃未満の極めて小さい絶対的な熱膨張率を有するインバーを使用する場合、ガラスにおけるクリティカルでない圧縮応力により、または合金におけるクリティカルでない引っ張り応力により、上記の機械的応力が過剰に補償される。

本発明の別の有利な実施形態において、第１の熱膨張率と第２の熱膨張率との間の差分は＜５×１０^-6／℃である。第１の熱膨張率と第２の熱膨張率との間のこの小さい差分により、ウィンドウガラスにおけるクリティカルな機械的応力が回避され、良好な接着が得られる。ここで第２の熱膨張率は、０℃から３００℃の温度領域において４×１０^-6／℃から８×１０^-6／℃，殊に有利には４×１０^-6／℃から６×１０^-6／℃である。

本発明による接続部材には有利には、少なくとも５０重量％から６０重量％の鉄、２５重量％から３５重量％のニッケル、１５重量％から２０重量％のコバルト、０重量％から０．５重量％のケイ素、０重量％から０．１重量％の炭素および／または０重量％から０．５重量％のマンガンが含まれている。その優れた利点は、基板における機械的応力の回避、良好な導電率および良好なはんだ付け性である。

本発明による接続部材には有利にはコバール（FeCoNi）が含まれている。コバールは、一般的に約５×１０^-6／℃の熱膨張率を有する鉄・ニッケル・コバルト合金である。したがって熱膨張率は、一般的な金属の熱膨張率より小さい。上記の混合物には、例えば、５４重量％の鉄、２９重量％のニッケルおよび１７重量％のコバルトが含まれている。

本発明による接続部材には有利には、アニールによって熱後処理され鉄・ニッケル合金および／または鉄・ニッケル・コバルト合金が含まれる。

本発明の別の有利な実施形態において、第１の熱膨張率と第２の熱膨張率との間の差分も＜５×１０^-6／℃である。第２の熱膨張率は有利には、０℃から３００℃の温度領域において９×１０^-6／℃から１３×１０^-6／℃であり、殊に有利には１０×１０^-6／℃から１１．５×１０^-6／℃である。

本発明による接続部材には有利には、少なくとも５０重量％から８９．５重量％の鉄、１０．５重量％から２０重量％のクロム、０重量％から１重量％の炭素、０重量％から５重量％のニッケル、０重量％から２重量％のマンガン、０重量％から２．５重量％のモリブデンおよび／または０重量％から１重量％のチタンが含まれている。この接続部材は付加的に、別の元素の混合物を含むことができ、これらの元素としてバナジウム、アルミニウム、ニオブおよび窒素が挙げられる。

本発明による接続部材はまた、少なくとも６６．５重量％から８９．５重量％の鉄、１０．５重量％から２０重量％のクロム、０重量％から１重量％の炭素、０重量％から５重量％のニッケル、０重量％から２重量％のマンガン、０重量％から２．５重量％のモリブデン、０重量％から２重量％のニオブ、および／または０重量％から１重量％のチタンを含み得る。

本発明による接続部材には有利には、少なくとも６５重量％から８９．５重量％までの鉄、１０．５重量％から２０重量％までのクロム、０重量％から０．５重量％までの炭素、０重量％から２．５重量％までのニッケル、０重量％から１重量％までのマンガン、０重量％から１重量％までのモリブデン、および／または０重量％から１重量％までのチタンが含まれる。

本発明による接続部材には有利にはまた、少なくとも７３重量％から８９．５重量％までの鉄、１０．５重量％から２０重量％までのクロム、０重量％から０．５重量％までの炭素、０重量％から２．５重量％までのニッケル、０重量％から１重量％までのマンガン、０重量％から１重量％までのモリブデン、０重量％から１重量％までのニオブ、および／または０重量％から１重量％までのチタンが含まれ得る。

本発明による接続部材には有利には、少なくとも７５重量％から８４重量％までの鉄、１６重量％から１８．５重量％までのクロム、０重量％から０．１重量％までの炭素、０重量％から１重量％までのマンガン、および／または０重量％から１重量％までのチタンが含まれる。

本発明による接続部材にはまた、少なくとも７８．５重量％から８４重量％までの鉄、１６重量％から１８．５重量％までのクロム、０重量％から０．１重量％までの炭素、０重量％から１重量％までのマンガン、０重量％から１重量％までのニオブ、および／または０重量％から１重量％までのチタンを含み得る。

本発明による接続部材には有利には、クロムの割合が１０．５重量％以上でありかつ９×１０^-6／℃から１３×１０^-6／℃の熱膨張率を有するクロム含有綱が含まれる。モリブデン、マンガンまたはニオブなどの別の合金構成成分により、耐食性が改善されるかまたは引っ張り強さまたは冷間加工性などの機械的特性が変化する。

チタンからなる従来技術の接続部材に比べた場合のクロム含有綱からなる接続部材の利点は、このクロム含有綱の熱伝導率が高いことにより、はんだ付け性が一層良好になることである。これにより、はんだ付けプロセス中に接続部材が一層均一に加熱される。ここでは接続部材がウィンドウガラスに一層良好に接着される。さらにクロム含有綱は、良好に溶接可能であり、また一層良好な冷間加工性を有する。これにより、溶接またはかしめによって、例えば銅のような導電性材料を介して、接続部材と電装品とを一層良好に接続することができる。さらにクロム含有綱は入手が容易である。

上記の基板には、例えばスクリーン印刷法によって導電構造体が被着される。本発明による導電構造体は、５μｍから４０μｍ，有利には８μｍから１５μｍの、殊に有利には１０μｍから１２μｍの層厚を有する。本発明による導電構造体には有利には、銀、殊に有利には銀粒子およびガラスフリットが含まれている。

本発明による接続部材は有利には、ニッケル、すず、銅および／また銀によってコーティングされる。本発明による接続部材には殊に有利には、接着を促進する層、有利にニッケルおよび／または銅からなる層と、付加的にははんだ付け可能な濡れ層、有利には銀からなる層とが被着される。本発明による接続部材には極めて有利には０．１μｍから０．３μｍのニッケルおよび／または３μｍから２０μｍの銀によってコーティングされる。この接続部材はニッケルメッキ、すずメッキ、銅メッキおよび／または銀メッキすることができる。ニッケルおよび銀は、接続部材の電流容量および耐食性およびはんだペーストとの濡れ性を改善する。

鉄・ニッケル合金、鉄・ニッケル・コバルト合金または鉄・クロム合金は、補償プレートとして、例えば鉄含有合金、アルミニウム、チタンまたは銅製の接続部材上に溶接、圧着または接着することができる。ガラス膨張率を基準にした有利な接続部材の膨張特性をバイメタルとして得ることができる。上記の補償プレートは有利には帽子形状をしている。

接続部材には、はんだペースト側を向いた面にコーティングを含んでおり、このコーティングには、銅、すず、亜鉛、銀、金またはこれらの合金または層、有利には銀が含まれている。これにより、このコーティングを越えてはんだペーストが拡がるのが阻止され、上記の流出幅が制限される。

電気接続部材の形状は、接続部材と導電構造体との間の中間空間におけるはんだ貯蔵部を構成することができる。このはんだ貯蔵部および接続部材のはんだの濡れ性により、この中間空間からのはんだペーストの流れ出しが阻止される。はんだ貯蔵部は、矩形状、丸形状または多角形状に形成可能である。

はんだプロセスにおけるはんだ熱の分散、ひいてははんだペーストの分散は、接続部材の形状によって設定することができる。はんだペーストは、最も熱い点に向かって流れる。例えば、接続部材は、接続部材においてはんだプロセス中の熱を有利に分散させるため、１重または２重の帽子形状を有し得る。

電気接続部材と導電構造体とを電気接続する際のエネルギの供給は有利には、スタンプ、サーモード、こてはんだ付け、有利にはレーザはんだ付け、熱風はんだ付け、誘導はんだ付け、抵抗はんだ付けによって、および／または超音波によって行われる。

接続部材は、例えば銅製の図示しない金属薄板、撚り線、網に溶接されるかまたは圧着されて、同様に図示しない電装品に接続される。

接続部材は有利には、建物、殊に自動車、鉄道、飛行機または船舶におけるヒータ付きウィンドウガラスまたはアンテナ付きウィンドウガラスにおいて機能的および／または装飾的な個別部品に利用される。上記の接続部材は、ウィンドウガラスの導電構造体と、このウィンドウガラスの外部に配置される電気的なシステムとを接続するために使用される。この電気的なシステムは、アンプ、制御ユニットまたは電源である。

本発明によって製造されるウィンドウガラスは有利には、建物、殊に自動車、鉄道、飛行機または船舶における機能的および／または装飾的な個別部品においてヒータ付きウィンドウガラスまたはアンテナ付きウィンドウガラスとして、または家具および装置における組み込み部材として利用される。

図面および実施例に基づき、本発明を詳しく説明する。図面が略図であり、縮尺通りではない。この図面によって本発明が制限されることはまったくない。

接続部材を有する本発明のウィンドウガラスの第１実施形態の斜視図である。 はんだ付けの前の、したがってウィンドウガラスのない、はんだペーストおよびフラックスを有する本発明の接続部材の断面Ａ−Ａ’を示す図である。 はんだ付けの前の、したがってウィンドウガラスのない、はんだペーストおよびフラックスを有する接続部材の択一的な実施形態の断面Ａ−Ａ’を示す図である。 はんだ付けの前の、したがってウィンドウガラスのない、はんだペーストおよびフラックスを有する接続部材の別の択一的な実施形態の断面Ａ−Ａ’を示す図である。 はんだ付けの前の、したがってウィンドウガラスのない、はんだペーストおよびフラックスを有する接続部材のさらに別の択一的な実施形態の断面Ａ−Ａ’を示す図である。 はんだ付けの前の、したがってウィンドウガラスのない、はんだペーストおよびフラックスを有する接続部材のさらに別の択一的な実施形態の断面Ａ−Ａ’を示す図である。 はんだ付けの前の、したがってウィンドウガラスのない、はんだペーストおよびフラックスを有する接続部材のさらに別の択一的な実施形態の断面Ａ−Ａ’を示す図である。 はんだ付けの前の、したがってウィンドウガラスのない、はんだペーストおよびフラックスを有する接続部材のさらに別の択一的な実施形態の断面Ａ−Ａ’を示す図である。 はんだ付け前の、図７のはんだペーストおよびフラックスを有する接続部材の断面Ｂ−Ｂ’を示す図である。 図２に示した接続部材の下側面の平面図である。 はんだ付け前の、はんだペーストおよびフラックスを有する接続部材の択一的な実施形態の下側面の平面図である。 はんだ付け前の、はんだペーストおよびフラックスを有する接続部材のさらに別の択一的な実施形態の下側面の平面図である。 はんだ付け前の、はんだペーストおよびフラックスを有する接続部材のさらに別の択一的な実施形態の下側面の平面図である。 はんだ付け前の、はんだペーストおよびフラックスを有する接続部材のさらに別の択一的な実施形態の下側面の平面図である。 ウィンドウガラスのない、はんだペーストと接続する前の本発明による接続部材の１つの実施形態の断面Ａ−Ａ’を示す図である。 ウィンドウガラスのない、はんだペーストと接続する前の本発明による接続部材の別の１つの実施形態の断面Ａ−Ａ’を示す図である。 ウィンドウガラスのない、はんだペーストと接続した後の図１４の断面Ａ−Ａ’を示す図である。 はんだペーストを有するが、ウィンドウガラスのない本発明の接続部材の択一的な実施形態の断面Ｂ−Ｂ’を示す図である。 図１に示したウィンドウガラスの断面Ａ−Ａ’を示す図である。 接続部材を有する、本発明による択一的なウィンドウガラスの断面Ａ−Ａ’を示す図である。 接続部材を有する、本発明による別の択一的なウィンドウガラスの断面Ａ−Ａ’を示す図である。 接続部材を有する、本発明によるさらに別の択一的なウィンドウガラスの断面Ａ−Ａ’を示す図である。 接続部材を有する、本発明によるさらに別の択一的なウィンドウガラスの断面Ａ−Ａ’を示す図である。 接続部材を有する本発明によるウィンドウガラスの択一的な実施形態の平面図を示す図である。 図２２に示したウィンドウガラスの断面Ｃ−Ｃ’を示す図である。 接続部材を有する本発明によるウィンドウガラスの択一的な実施形態の平面図を示す図である。 接続部材を有する本発明によるウィンドウガラスの別の択一的な実施形態の平面図を示す図である。 本発明による方法の実施形態の詳細な流れ図である。 本発明による方法の択一的な実施形態の詳細な流れ図である。

図１および１７には本発明による加熱可能なウィンドウガラス１の詳細が、電気接続部材３の領域において１つずつ示されている。ウィンドウガラス１は、ナトロン・酸化カルシウム・ガラス製の３ｍｍ厚の熱強化安全ガラスである。ウィンドウガラス１は、１５０ｃｍの幅と８０ｃｍの高さを有する。ウィンドウガラス１には加熱導体構造体２の形態の導電構造体２がプリントされている。導電構造体２には、銀粒子およびガラスフリットが含まれている。ウィンドウガラス１の縁部領域には、導電構造体２が１０ｍｍの幅で拡がっており、電気接続部材３用の接続面を構成している。ウィンドウガラス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。

電気接続部材３は、ブリッジ状に構成されており、また４ｍｍの厚さおよび２４ｍｍの長さを有する。電気接続部材３は、１０．０×１０^-6／℃の熱膨張率を有するEN10 088-2に記載された材料番号1.4509の綱（TyssenKrupp Nirosta（商標登録）4509）からなる。２つの接続面８は、矩形に成形されており、４ｍｍの幅および６ｍｍの長さを有しており、ブリッジ９を介して互いに接続されている。ブリッジ９は、３つの平坦セクションから構成されている。接続面８に直接隣接する、ブリッジ９の２つのセクションのうちの各セクションの基板１側を向いた面と、基板１の表面とは、４０°の角度をなしている。その利点は、導電構造体２と、接続面８に隣接する、ブリッジ９の２つのセクションと間の毛細管効果にある。この毛細管効果は、導電構造体２と、接続面８に隣接する、ブリッジ９の２つのセクションとの間の間隔が狭いことに起因する。この狭い間隔は、基板１の表面と、接続面８に直接隣接する、ブリッジ９の各平坦セクションの下側との間の上記の角度によって得られる。接続部材と導電構造体との間の所望の間隔は、はんだペーストの熔解後に調整される。余剰のはんだペーストは、上記の毛細管効果によって制御されて、ブリッジ９および導電構造体２によって区切られる容積内に吸引される。これによって、上記の接続部材の外側エッジへのはんだペーストのオーバーフローが小さくなり、ひいては最大流出幅が低減される。したがってウィンドウガラスにおける機械的応力が低減されるのである。

電気接続部材３と導電構造体２との間の接続面８の領域にははんだペースト４が被着されており、このはんだペーストは、電気接続部材３と導電構造体２との間で持続的な電気的および機械的な接続を行う。はんだペースト４には５７重量％のビスマスと、４２重量％のすずと、１重量％の銀とが含まれている。はんだペースト４は、あらかじめ設定された体積および形状で完全に電気接続部材３と導電構造体２との間に配置されている。はんだペースト４の厚さは２５０μｍである。

図２には、はんだ付けプロセス前の、図１に示した本発明による接続部材３の詳細が示されている。はんだペースト４は、幅３ｍｍ、長さ５．５ｍｍおよび厚さ０．３８ｍｍの小プレートとして各接続面８に配置されている。はんだペースト４は、第１コンタクト面１０を介して接続面８に接続されている。第２コンタクト面１１の複数の部分領域１２には幅０．４ｍｍの幅を有する４つの凹部６が、はんだペースト４内に入れられている。これらの部分領域１２は、コンタクト面１１の一方のエッジから反対側のエッジに向かって互いに平行に延在している。コンタクト面１１の複数の部分領域１３は平坦に成形されており、これらの部分領域１３にははんだペースト４には凹部６が入れられていない。コンタクト面１０および１１に垂直な断面において凹部６は矩形である。凹部６は、０．２ｍｍの深さを有する。フラックス７は、凹部６に配置されている。フラックス７には有利には、コロフォニウムおよび別の添加物が含まれている。

図３には、はんだ付けプロセス前の、はんだペースト４およびフラックス７を有する本発明の接続部材３の択一的な実施形態が示されている。はんだペースト４および凹部６は、図２のように成形されている。はんだペースト４は、第２のコンタクト面１１を介して接続面８上に配置されており、この第２のコンタクト面には複数の凹部６がはんだペースト４内に入れられている。このようにすることは、空気中の酸素による酸化からフラックス７を保護するという観点から殊に有利である。

図４には、はんだ付けプロセスの前の、はんだペースト４およびフラックス７を有する本発明による接続部材３の別の択一的な実施形態が示されている。はんだペースト４は、第１のコンタクト面１０を介して接続面８に接続されている。第２のコンタクト面１１の部分領域１２には、深さ０．２ｍｍの３つの凹部６がはんだペースト４に入れられている。これらの部分領域１２は、コンタクト面１１の一方のエッジから反対側のエッジに向かって互いに平行に延在している。コンタクト面１０および１１に垂直な断面において、凹部６は、対称な台形になっている。この台形の長い方の底辺は、コンタクト面１１に配置されており、長さは０．４５ｍｍである。この台形の短い上辺の長さは０．３ｍｍである。コンタクト面１１に平行な方向の凹部６の断面積は、コンタクト面１１との距離が大きくなるのに伴って小さくなる。このようにすることの利点は、縁部領域におけるはんだペースト４の安定性が一層高くなることである。フラックス７は、凹部６内に配置される。

図４ａには、はんだ付けプロセス前の、はんだペースト４およびフラックス７を有する本発明による接続部材３の別の択一的な実施形態が示されている。はんだペースト４は、第１のコンタクト面１０を介して接続面８に接続されている。第２のコンタクト面１１の部分領域１２には、深さ０．２ｍｍの３つの凹部６がはんだペースト４内に入れられている。これらの部分領域１２は、コンタクト面１１の一方のエッジから反対側のエッジに向かって互いに平行に延在している。コンタクト面１０および１１に対して垂直な断面において、凹部６は対称な台形をしている。この台形の短い方の底辺は、コンタクト面１１に配置されており、長さ０．３ｍｍである。この台形の長い方の上辺の長さ０．４５ｍｍである。コンタクト面１１に平行な方向の凹部６の断面積は、コンタクト面１１との距離が大きくなるのに伴って大きくなっている。これにより有利にも、凹部６からフラックス７が脱落してしまうことを阻止することができる。

図５には、はんだ付けプロセスの前の、はんだペースト４およびフラックス７を有する本発明の接続部材３の別の択一的な実施形態が示されている。はんだペースト４は、第１のコンタクト面１０を介して接続面８に接続されている。第２のコンタクト面１１の複数の部分領域１２では、０．２５ｍｍの深さおよび０．２ｍｍの幅を有する５つの凹部６がはんだペースト４に入れられている。複数の部分領域１２は、コンタクト面１１の一方のエッジから反対側のエッジに向かって互いに平行に延在している。コンタクト面１０および１１に垂直な断面において、各凹部６は、楕円セグメントの形状を有する。フラックス７はこれらの凹部６に配置される。

図６には、はんだ付けプロセスの前の、はんだペースト４およびフラックス７を有する本発明の接続部材３のさらに別の択一的な実施形態が示されている。はんだペースト４は、第１のコンタクト面１０を介して接続面８に接続されている。第２のコンタクト面１１の複数の部分領域１２でははんだペースト４に５つの凹部６が入れられている。これらの部分領域１２は、コンタクト面１１の一方のエッジから反対側のエッジに向かって互いに平行に延在している。コンタクト面１０および１１に垂直な断面において各凹部６は、楕円セグメントの形状を有する。はんだペースト４の外側のエッジに対して最も距離が短い２つの凹部６の深さは０．０５ｍｍであり、中央の凹部の深さは０．２５ｍｍであり、これらの間にある凹部の深さは０．１５ｍｍである。凹部６の深さが異なることの利点は、上記の縁部領域においてはんだペースト４の安定性が一層高くなっていることである。フラックス７は凹部６に配置されている。

図７および図８には、はんだ付けプロセス前の、はんだペースト４およびフラックス７を有する本発明による接続部材３の択一的な実施形態の詳細が１つずつ示されている。第２のコンタクト面１１の１つ部分領域１２でははんだペースト４内に深さ０．２ｍｍの凹部６が入れられている。この部分領域１２は、長さ４．５ｍｍおよび幅２ｍｍで矩形に成形されている。はんだペースト４は、コンタクト面１１にわたり、接続部材３の接続面８に接続されている。

図９には、はんだ付けプロセス前の、はんだペースト４およびフラックス７を有する、図２に示した本発明による接続部材３の詳細が示されている。第２のコンタクト１１の複数の部分領域１２は、コンタクト面１１の一方のエッジから反対側のエッジに向かって互いに平行に延在しており、このコンタクト面１１でははんだペースト４に複数の凹部が入れられている。各凹部６の幅は０．４ｍｍである。

図１０には、はんだ付けプロセス前の、はんだペースト４およびフラックス７を有する本発明の接続部材３の択一的な実施形態が示されている。はんだペースト４は、第１のコンタクト面１０を介して接続面８に接続されている。第２のコンタクト面１１の複数の部分領域１２でははんだペースト４内に深さ０．２ｍｍの９つの凹部６が入れられている。これらの部分領域１２は、コンタクト面１１の面において部分領域１３によって完全に包囲されており、この部分領域１３には凹部は入れられていない。各部分領域１２は、半径０．２５ｍｍの円として成形されている。フラックス７は凹部６に配置される。

図１１には、はんだ付けプロセス前の、はんだペースト４およびフラックス７を有する本発明の接続部材３の別の択一的な実施形態が示されている。はんだペースト４は、第１のコンタクト面１０を介して接続面８に接続されている。第２のコンタクト面１１の複数の部分領域１２でははんだペースト４に深さ０．２ｍｍの９個の凹部６が入れられている。これらの部分領域１２は、コンタクト面１１の面において部分領域１３によって完全に包囲されており、この部分領域１３には凹部は入れられていない。各部分領域１２は、矩形に成形されており、０．５ｍｍの長さおよび幅を有する。フラックス７は、凹部６に配置される。

図１２には、はんだ付けプロセス前の、はんだペースト４およびフラックス７を有する本発明の接続部材３の別の択一的な実施形態が示されている。第２のコンタクト面１１の部分領域１２でははんだペースト４に凹部６が入れられている。部分領域１２は、コンタクト面１１の面において部分領域１３によって完全に包囲されており、この部分領域１３には凹部は入れられていない。部分領域１２は、直径１ｍｍの円として成形されており、この円には長さ２ｍｍの楕円セグメントの形状した４つの突出部が配置されており、これらの楕円セグメントは、コンタクト面１１のコーナを向いている。凹部６およびフラックス７の形状により、はんだペースト４におけるはんだ熱を有利に分散させることができる。

図１３には、はんだ付けプロセス前の、はんだペースト４およびフラックス７を有する本発明の接続部材３の別の択一的な実施形態が示されている。接続面１１のエッジを向いている部分領域１２の突出部により、はんだ付けプロセス中のはんだペースト４におけるはんだの熱を有利に分散させることができる。

図１４には、本発明による方法の１つの実施例における、接続の前の接続部材３およびはんだペースト４を通る断面Ａ−Ａ’が示されている。接続面８の領域では接続部材３に深さ０．３ｍｍの凹み１６が入れられている。接続面に平行方向の、凹み１６の矩形の断面積は、この凹みの部分領域において接続面８からの距離が増大するのに伴って０．８ｍｍ²から１ｍｍ²に増大している。はんだペースト４の第１のコンタクト面１０には、突起部１７が配置されている。突起部１７は、長さ０．８ｍｍおよび高さ０．４５ｍｍの平行６面体として成形されている。はんだペースト４を接続部材３に押し込む前に突起部１７は凹部１６に位置決めされる。

図１４ａには、本発明による方法の択一的な実施例における、接続の前の接続部材３およびはんだペースト４を通る断面Ａ−Ａ’が示されている。接続部材３の凹み１６およびはんだペースト４の突起部１７は、図１４のように成形されている。凹み１６にはフラックス７が配置されている。接続面８の領域では接続部材３に深さ０．３ｍｍの別の２つの凹み２０が入れられている。これらの凹み２０にもフラックス７が配置されている。このようにすることの利点は、はんだペースト４と接続部材３との間のコンタクト領域にフラックス７が位置決めされることであり、ここではこのフラックス７が空気中の酸素による酸化および脱落から保護される。

図１５には、押し込みによって接続した後の、図１４の接続部材３およびはんだペースト４を通る断面が示されている。突起部１７は、図１４に比べて変形している。接続面８に平行な方向の、突起部１７の最大断面積は、凹み１６の最小断面積よりも大きい。これにより、はんだペースト４と接続部材３とのこの接続は持続的に安定化する。

図１６には、本発明による方法の択一的な実施例において、押し込みによって接続した後の、接続部材３およびはんだペースト４を通る断面Ｂ−Ｂ’が示されている。接続面８の部分領域は、鋸歯プロフィールを有する。この断面が示しているのは、鋸歯プロフィールの１つの列である。図示した断面の前後にはそれぞれ、鋸歯プロフィールが逆になった別の１つの列が配置されている。はんだペースト４を接続面８に押し付けることにより、はんだペースト４は、コンタクト面１０によって上記の鋸歯プロフィール状に傾斜が付けられる。これにより、はんだペーストと接続部材との接続が持続的に安定化する。

図１７には、図１に示した本発明によるウィンドウガラスを通る断面Ａ−Ａ’が示されている。

図１８には、図１および１７の実施例の続きで本発明によるウィンドウガラスの択一的な実施形態が示されている。電気接続部材３には、はんだペースト４を向いている面に銀含有コーティング部５が設けられている。これにより、コーティング部５を越えてはんだペーストが拡がることが阻止され、流出幅ｂが制限される。別の実施形態では、接続部材３と銀含有コーティング部５との間に、例えばニッケルおよび／または銅製の接着促進層を設けることができる。はんだペースト４の流出幅ｂは１ｍｍ未満である。

図１９には、図１および１７の実施例の続きで本発明によるウィンドウガラスの別の択一的な実施形態が示されている。電気接続部材３は、はんだペースト４側を向いた面に、はんだペースト４用のはんだ貯蔵部を構成する深さ２５０μｍの凹部を有する。中間空間からのはんだペースト４の流出を完全に阻止することができる。

図２０には、図１および１７の実施例の続きで本発明によるウィンドウガラスの択一的な実施形態が示されている。電気接続部材３は、縁部領域において折り曲げられている。ガラス板１からこれらの縁部領域が折り曲げられる高さは、最大４００μｍである。これにより、はんだペースト４用の空間が形成される。所定のはんだペースト４は、電気接続部材３と導電性構造体２との間に凹のメニスカスを形成する。上記の中間空間からのはんだペースト４の流出は完全に阻止することができる。流出幅ｂはほぼ０であり、メニスカスが形成されることによって、大抵の場合は０未満である。

図２１には、ブリッジ形の接続部材３を有する本発明のウィンドウガラスの別の択一的に実施形態が示されている。接続部材３には、８×１０^-6／℃の熱膨張率を有する鉄含有合金が含まれている。この材料の厚さは２ｍｍである。接続部材３の接続面８の領域には、EN 10 088-2に記載された材料番号1.4509のクロム含有綱（ThyssenKrupp Nirosta（登録商標）4509）を有する帽子形調整体１５が載置されている。帽子形調整体１５の最大層厚は４ｍｍである。この調整体により、ウィンドウガラス１およびはんだペースト４の要求に接続部材３の熱膨張率を適合させることができる。帽子形調整体１５により、はんだ接続部４の作製中の熱流が改善される。加熱は殊に接続面８の中心において行われる。はんだペースト４の流出幅ｂをさらに低減することができる。１ｍｍ未満の短い流出幅ｂにより、また膨張係数を適合化することにより、ウィンドウガラス１における熱応力をさらに低減することができる。

図２２および図２３には、EN 10 088-2に記載された材料番号1.4509の綱（ThyssenKrupp Nirosta（登録商標）4509）からなるブリッジ形の接続部材３を有する本発明のウィンドウガラスの別の択一的な実施形態の詳細がそれぞれ示されている。各接続面８は、半径３ｍｍおよび２７６°の中心角を有する弓形の形状を有する。

はんだ付けプロセス中には、上記の接続面に対向する接続部材の面に配置されているはんだ付け個所から出発して熱分布が拡がる。２つの点熱源の場合に等温線は簡略化すると、これらのはんだ付け個所の周りの同心円として示すことができる。接続面８の形状は、はんだ付けプロセス中のこれらのはんだ付け個所周りの熱分布の形状に近似させることができる。したがってこのはんだ付けプロセス中にこれらの接続面の縁部に沿って温度差は生じないかまたは生じたとしてもわずかである。これにより、接続部材と導電性構造体との間の接続面全体領域において、はんだペーストが均一に溶融することになる。このことは、接続部材の接着、はんだ付けプロセスの持続時間の短縮およびウィンドウガラスにおける機械的応力の回避の点から殊に有利である。

基板１とは反対側を向いた接続部材３の面には２つのコンタクト隆起部１４が配置されている。これらのコンタクト隆起部１４には、接続部材３と同じ合金が含まれている。これらのコンタクト隆起部１４の中心点は、２つの接続面８の円中心点の上に、基板の表面に対して垂直に配置されている。コンタクト隆起部１４は、半球として成形されており、２．５×１０^-4ｍの高さと、５×１０^-4ｍの幅を有する。本発明の択一的な実施形態において各コンタクト隆起部は、例えば、基板とは反対側を向いておりかつ凸に湾曲して成形された面を有する平行六面体としてまたは回転楕円体のセグメントとして成形することができる。これらのコンタクト隆起部は有利には０．１ｍｍないし２ｍｍの高さを有し得る。コンタクト隆起部の長さおよび幅は有利には０．１から５ｍｍの間、殊に有利には０．４ｍｍから３ｍｍの間の値をとり得る。これらのコンタクト隆起部は、エンボッシング部として形成することができる。はんだ付けプロセス中、はんだ電極は、コンタクト隆起部１４に接触接続される。有利にはコンタクト面が平坦に成形されたはんだ電極が使用される。電極面とコンタクト隆起部１４のコンタクト領域がはんだ付け個所を構成する。ここではんだ付け個所の位置は有利には、コンタクト隆起部の凸の表面上の点によって定められ、この点は、基板の表面に対して垂直方向の距離が最大である。はんだ個所の位置は、接続部材上のはんだ電極の位置には依存しない。このことは、はんだ付けプロセス中の再現可能かつ均一な熱分布の観点から殊に有利である。

各接続面８には３つのスペーサ１９が配置されている。スペーサ１９は、半球として成形されており、２．５×１０^-4ｍの高さおよび５×１０^-4ｍの幅を有する。スペーサ１９には、接続部材３と同じ合金が含まれている。本発明の択一的に実施形態においてこれらのスペーサは、例えば立方体として、角錐としてまたは回転楕円体のセグメントとして成形することができる。スペーサは有利には、０．５×１０^-4ｍから１０×１０^-4ｍの幅および０．５×１０^-4ｍから５×１０^-4ｍの、殊に有利には１×１０^-4ｍから３×１０^-4ｍの高さを有し得る。スペーサは、エンボッシング部として形成することができる。スペーサにより、均一なはんだペースト層が有利に形成される。このことは、上記の接続部材の接着という観点から殊に有利である。

コンタクト隆起部１４およびスペーサ１９は有利な実施形態において接続部材３と一体に形成することができる。コンタクト隆起部１４およびスペーサ１９は、例えば、出発状態において平坦表面を有する接続部材３を変形することにより、例えばエンボッシングまたは深絞りにより、この表面上に形成することができる。ここではコンタクト隆起部１４ないしはスペーサ１９に対向する接続部材３の表面に相応の凹みを形成することができる。

コンタクト隆起部１４およびスペーサ１９により、均一均等な厚さの、および均等に熔解するはんだペースト４の層が得られる。これにより、接続部材３と基板１との間の機械的応力が低減される。これは、例えば、含鉛はんだに比べてしばしば展延性が低いことに起因して、良好には補償することができないはんだフリーのはんだペーストを使用する際に殊に有利である。

図２４には、電気接続部材３の領域における、本発明によるウィンドウガラス１の別の択一的な実施形態の平面図が示されている。電気接続部材３は、楕円形状の底面によって形成されている。長軸の長さは１２ｍｍであり、短軸の長さ５ｍｍである。接続部材３の材料の厚さは０．８ｍｍである。接続部材３は、接続面８を介して導電構造体２の部分領域に完全に接続される。

図２５には、電気接続部材３の領域における、本発明によるウィンドウガラス１の別の択一的な実施形態の平面図が示されている。この接続部材３は、矩形に形成されており、この矩形の短い方の２つの辺は半円形に形成されている。接続部材３は、５ｍｍの幅および１４ｍｍの長さを有する。

図２６には電気接続部材３を有するウィンドウガラス１を製造する本発明の方法の実施例が詳細に示されている。第１のステップでは、はんだペースト４が形状および体積にしたがって一定量に取り分けられる。ここでははんだペースト４は、３ｍｍの幅および０．３８ｍｍの厚さおよび平坦に成形された表面を有する帯に圧延される。この帯から長さ５．５ｍｍを有する、はんだペースト４の複数の小プレートが切り出される。つぎに一定量に取り分けられたはんだペースト４は、第１のコンタクト面１０において電気接続部材３の接続面８に配置される。その後、接続部材３とは反対側を向いた、はんだペースト４のコンタクト面１１に複数の凹部６が刻み込まれる。フラックス７は、コンタクト面１１に塗布されて少なくとも上記の凹部６に配置される。電気接続部材３は、はんだペースト４およびフラックス７と共に導電構造体２に配置される。ここでエネルギ入力下で電気接続部材３が導電構造体２に接続され、ひいてはウィンドウガラス１に接続されるのである。

図２７には、電気接続部材３を有するガラスウィンドウ１を製造する本発明の方法の択一的な実施例が詳しく示されている。第１のステップでははんだペースト４が、複数の凹部６を伴い、体積および形状にしたがって一定量に取り分けられる。はんだペースト４は、３ｍｍの幅および０．３８ｍｍの厚さを有する帯に圧延され、ローラの表面は構造化されて成形されているため、はんだペースト４におけるこの帯の表面に複数の凹部が入れられる。この帯から長さ５．５ｍｍのはんだペースト４の小プレートが切り出される。つぎにはんだペースト４に複数の凹部６が入れられているコンタクト面１１にフラックス７が塗布される。フラックス７を有しかつ一定量に取り分けられたはんだペースト４は、その後、電気接続部材３の接続面８上のコンタクト面１０に配置される。択一的には接続面８上のコンタクト面１１にはんだペースト４を配置することが可能である。電気接続部材３は、はんだペースト４およびフラックス７と共に導電構造体２上に配置される。ここでエネルギ入力下で電気接続部材３と導電構造体２との持続的な接続が行われ、またこれによってウィンドウガラス１との接続が行われる。

択一的な実施例では、はんだペースト４は、平坦に成形された表面を有する帯に圧延され、複数の小プレートに切り分けられ、引き続いて複数の凹部６がこれらの小プレートのコンタクト面１１に刻み込まれる。

別の実施例において、はんだペースト４は、表面に凹部を有する帯に圧延される。フラックス７は少なくともこれらの凹部に配置され、その後、フラックス７を有するはんだペースト４の小プレートが切り分けられる。

例
図２６に記載した本発明による方法にしたがって複数のテスト試料を作製した。これらのテスト試料は、加熱導体構造の形態の導電構造体２を備えた（厚さ３ｍｍ，幅１５０ｃｍおよび高さ８０ｃｍの）ウィンドウガラス１と、電気接続部材３と、この接続部材３の接続面８上の銀層５と、凹部６およびフラックス７を有するはんだペースト４とを有する。接続部材３の材料の厚さは０．８ｍｍである。接続部材３には、EN 10 088-2に記載された材料番号1.4509の綱（ThyssenKrupp Nirosta（登録商標）4509）が含まれている。電気接続部材３，はんだ付けプロセス前のはんだペースト４および凹部６は、図２および９にしたがって成形した。フラックスはStannol（登録商標）400-25である。フラックス７には、コロフォニウムおよび別の添加物が含まれている。接続部材３は、はんだペースト４およびフラックス７と共に導電構造体２に取り付けられている。２００℃の温度および２秒の処理持続時間で導電構造体２上に接続部材３をはんだ付けした。５０μｍの層厚ｔを上回る導電構造体２と電気接続部材３との間の中間空間からのはんだペースト４の流れ出しは、ｂ＝０．４ｍｍの最大流れ出し幅で観察されただけである。電気接続部材３、接続部材３の接続面８上の銀層５、および、凹部６およびフラックス７を有するはんだペースト４の量および組成は表１に記載されている。接続部材３および導電構造体２によって設定されるはんだペースト４の配置構成により、ウィンドウガラス１におけるクリティカルな機械的応力は観察されなかった。ウィンドウガラス１と電気接続部材３との上記の接続は、すべての試料において、はんだペースト４とフラックス７とによるはんだ付けの後、導電構造体２にわたって持続的に安定していた。

すべての試料において＋８０℃から−３０℃までの温度差において、ガラス基板１が割れることはなくまた損傷を有していないことを観察することができた。ここで示すことができたのは、はんだ付けの直後、接続部材３がはんだ付けされたこのウィンドウガラス１が急峻な温度低下に対して安定であったことである。

比較のための例
以下の比較のための例は、上記の例と同様に実施した。違いは、はんだ付けプロセスの前のはんだペースト４の構成である。はんだペースト４には、凹部６を入れなかった。これにより、フラックスは、接続部材の搬送時のこすれによる損失から保護されていないのである。

上記の例の試料と、比較のための試料とを比較することによって示されたのは、上記の試料の８０％において、接続部材３と導電構造体２との間の安定な接続が改善されたことである。

本発明による方法によって製造したウィンドウガラスは、電気接続部材３と導電構造体２との間の接続の安定性が一層改善されている。

この結果は、当業者が予想し得なかったものであり、驚愕に値するものである。

１ ウィンドウガラス、 ２ 導電構造体、 ３ 電気接続部材、 ４ はんだペースト、 ５ 濡れ層、 ６ はんだペースト内の凹部、 ７ フラックス、 ８ 接続部材３の接続面、 ９ ２つの接続面８間のブリッジ、 １０ はんだペースト４の第１のコンタクト面、 １１ はんだペースト４の第２のコンタクト面、 １２ コンタクト面１１の部分領域、 １３ コンタクト面１１の部分領域、 １４ コンタクト隆起部、 １５ 調整体、 １６ 接続部材３の凹み、 １７ はんだペースト４の突出部、 １９ スペーサ、 ２０ 接続部材３の凹み、 ｂ はんだペーストの最大流出幅、 ｔ はんだペーストの境界厚さ、 Ａ−Ａ’ 断面識別記線、 Ｂ−Ｂ’ 断面識別記線、 Ｃ−Ｃ’ 断面識別記線

Claims (13)

1. 少なくとも１つの電気接続部材（３）を有するウィンドウガラスを製造する方法において、
   ａ）前記接続部材（３）の少なくとも１つの接続面（８）に、フラックス（７）を有する少なくとも１つの凹部（６）を備えたはんだペースト（４）を被着し、
   ｂ）基板（１）上の導電構造体（２）の領域において前記はんだペースト（４）上に前記接続部材（３）を配置し、
   ｃ）前記はんだペースト（４）を用い、入熱して前記接続部材（３）と、前記接続部材（３）に平行な前記導電構造体（２）と、を接続し、
   前記ステップ（ａ）では、まず少なくとも１つの凹部（６）を有するはんだペースト（４）を成形し、つぎに前記フラックス（７）を少なくとも前記凹部（６）に配置し、つぎに前記はんだペースト（４）を、前記凹部（６）が形成された側で、前記接続部材（３）の前記接続面（８）に接続する、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記凹部（６）が前記はんだペースト（４）に入れられているコンタクト面（１１）の部分領域（１２）は、矩形、卵形、楕円、円またはこれらの組み合わせとして成形される、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記フラックス（７）は、溶液として前記はんだペースト（４）に塗布されており、
   前記フラックス（７）の前記溶液には、少なくとも５０重量％から９５重量％の溶剤と、０重量％から３０重量％のコロフォニウムと、０重量％から５重量％のジカルボン酸と、０重量％から８重量％のテルペンと、０重量％から７重量％の溶剤ナフサと、が含まれる、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 少なくとも１つの接続面（８）を有する電気接続部材（３）において、
   はんだペースト（４）が前記接続面（８）に配置されており、
   前記はんだペースト（４）を用い、前記接続部材（３）と、前記接続部材（３）に平行な前記導電構造体（２）と、が接続されており、
   前記はんだペースト（４）に少なくとも１つの凹部（６）が配置されており、
   少なくとも前記凹部（６）にフラックス（７）が配置されており、
   前記はんだペースト（４）は、前記凹部（６）が形成された側で、前記電気接続部材（３）の前記接続面（８）に接続されている、
   ことを特徴とする電気接続部材（３）。
5. 前記接続部材（３）は、少なくとも１つの鉄・ニッケル合金、鉄・ニッケル・コバルト合金または鉄・クロム合金を含む、
   請求項４に記載の接続部材（３）。
6. 前記接続部材（３）は、少なくとも５０重量％から７５重量％の鉄、２５重量％から５０重量％のニッケル、０重量％から２０重量％のコバルト、０重量％から１．５重量％のマグネシウム、０重量％から１重量％のケイ素、０重量％から１重量％の炭素、または０重量％から１重量％のマンガンを含む、
   請求項５に記載の接続部材。
7. 前記接続部材（３）は、少なくとも５０重量％から８９．５重量％の鉄、１０．５重量％から２０重量％のクロム、０重量％から１重量％の炭素、０重量％から５重量％のニッケル、０重量％から２重量％のマンガン、０重量％から２．５重量％のモリブデン、または０重量％から１重量％のチタンを含む、
   請求項５に記載の接続部材。
8. 前記はんだペースト（４）は、すず、ビスマス、インジウム、亜鉛、銅、銀またはこれらの混合物を含んでおり、前記はんだ混合物（４）におけるすずの割合は、３重量％から９９．５重量％であり、ビスマス、インジウム、亜鉛、銅、銀またはこれらの混合物の割合は、０．５重量％から９７重量％である、
   請求項４から７までのいずれか１項に記載の接続部材。
9. 前記接続部材（３）は、ニッケル、すず、銅および／または銀によってコーティングされている、
   請求項４から８までのいずれか１項に記載の接続部材。
10. はんだペーストおよびフラックスからなる全体におけるフラックスの割合は、０．１重量％から５重量％である、
    請求項４から９までのいずれか１項に記載の接続部材。
11. 前記凹部（６）は、一部分または全体が前記フラックス（７）によって充填されている、
    請求項４から１０までのいずれか１項に記載の接続部材。
12. 前記接続部材（３）の前記接続面（８）の領域において少なくとも１つの凹み（１６，２０）にフラックス（７）が配置されている、
    請求項４から１１までのいずれか１項に記載の接続部材。
13. 自動車のような陸路、空路または水路における交通用の輸送手段における、建築物における、機能的および／または装飾的な個別部材におけるウィンドウガラス上に、加熱導体および／またはアンテナ導体のような導電構造体を接続するために、請求項４から１２までのいずれか１項に記載の接続部材（３）を使用する方法。

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