JP6501888B2 - 電気的な接続エレメントおよび可撓性の接続ケーブルを備えた板ガラス - Google Patents

電気的な接続エレメントおよび可撓性の接続ケーブルを備えた板ガラス Download PDF

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Description

本発明は、電気的な接続エレメントおよび可撓性の接続ケーブルを備えた板ガラスと、該板ガラスを製造する方法と、その使用とに関する。
本発明はさらに、たとえば加熱導体またはアンテナ導体のような導電性の構造体を備えた、車両用の電気的な接続エレメントを備えた板ガラスに関する。導電性の構造体は通常、はんだ付けされた電気的な接続エレメントを備えている。この接続エレメントはコネクトケーブルを介して車載電気設備に結合されている。
車載電気設備へのコネクトケーブルは、典型的には接続エレメントに直接には結合されていない。その代わりに、接続エレメントは比較的短い接続部材を備えており、この接続部材は通常コネクタを装備している。板ガラスは、接続部材を含めた接続エレメントと共に前もって生産されるように製造され得る。したがって車両車体内への組込み時に、接続エレメントの接続部材は極めて簡単かつ時間節約式に車載電気設備へのコネクトケーブルに、特にコネクタによって結合され得る。
接続部材は、剛性の構成要素であってよい。コネクタを備えた剛性の接続部材のための例は、欧州特許出願公開第１４８８９７２号明細書（EP1488972A1）から公知であるが、多くの別の構成も考えられる。剛性の接続部材の利点は、車載電気設備へのコネクトケーブルの、簡単かつ時間節約式な、したがって大量生産のために特に適している接続可能性にある。剛性に基づいて、コネクトケーブルは工員により片手で接続部材に被せ嵌められ得る。しかし、剛性の接続部材は、コネクトケーブルの被せ嵌め時に剪断力または梃子力が発生することがあるという欠点と結びついている。剪断力または梃子力は、接続エレメントと板ガラスとの間のはんだ結合部に負荷を加える。
はんだ結合部への機械的な負荷は、特に将来にますます重要となる無鉛のはんだ材料において問題となる。したがって、たとえば欧州内の使用済み車両に関する指令2000/53/EGに基づいて、鉛含有のはんだは無鉛のはんだと交換されなければならない。しかし無鉛のはんだは、典型的には、鉛含有のはんだに比べて明らかに小さな延性を有しており、しばしば明らかに壊れやすい。したがって無鉛のはんだ材料は、同じ程度に機械的な負荷を補償することはできない。
剪断力または梃子力によるコネクトケーブルの被せ嵌め時の機械的な負荷を阻止するために、接続部材は、可撓性の接続ケーブルとして形成されていてよい。可撓性の接続ケーブルは、たとえば平編線（Flachgewebeband）として形成されていてよく、この平編線は、コネクタを備えている。可撓性の接続ケーブルを有する接続エレメントは、たとえば独国特許発明第４４３９６４５号明細書（DE4439645C1）および独国実用新案第９０１３３８０号明細書（DE9013380U1）から公知である。剪断力および梃子力はこれにより確かに回避されるが、コネクトケーブルを、片手で可撓性のコネクトケーブルに被せ嵌めることはできないか、または極めて困難でしかない。通常、工員は、両手を必要とする。すなわち、片手で接続ケーブルを位置固定し、かつ反対の手でコネクトケーブルをガイドする。このことは、製造技術的なサイクル時間を延長し、したがって産業的な大量生産にとって不都合である。
この背景から、本発明の根底を成す課題は、電気的な接続エレメントおよび可撓性の接続ケーブルを備えた改善された板ガラスを提供することにある。接続ケーブルは、片手で外部の電圧供給部のような外部の電気的な構成部材へのコネクトケーブルに接続するために、特に適していることが望ましい。
本発明の課題は、本発明によれば、独立請求項１に記載の、電気的な接続エレメントおよび接続ケーブルを備えた板ガラスにより解決される。有利な態様は、従属請求項から明らかである。
少なくとも１つの電気的な接続エレメントおよび接続ケーブルを備えた本発明に係る板ガラスは、少なくとも
−基板と、
−基板の所定の領域に設けられた導電性の構造体と、
−導電性の構造体の所定の領域にはんだ材料を介して結合されている接続エレメントと、
−接続エレメントに結合された可撓性の接続ケーブルと
を有している。
接続ケーブルは、補剛エレメントを備えており、接続ケーブルは補剛エレメントと共に収縮チューブにより取り囲まれている。
補剛エレメントと収縮チューブとの組み合わせられた作用によって、可撓性の接続ケーブルに十分な剛性が備えられてよく、これによりコネクトケーブルの片手での被せ嵌めが可能にされる。同時に、十分な可撓性が存在したままであることが達成され得るので、剛性の接続部材とは異なり、臨界的な剪断力および梃子力が回避され得る。このことは本発明の大きな利点である。
剛性（スティフネス）の度合いは、個別の場合の必要条件に応じて、補剛エレメントおよび収縮チューブの構成により調節され得る。本発明に係る解決手段は、これにより有利には使用において高い順応性を有している。
本発明の主旨における接続エレメントは、導電性の構造体にはんだ付けされている、硬い剛性で中実の構成部材である。接続エレメントは有利には一体的に、つまりワンピースに形成されている。しかし、接続エレメントは基本的には複数の部分から形成されていてもよく、つまり互いに結合された２つよりも多くの剛性の個別部分から成っていてよい。
可撓性の接続ケーブルは、曲げ弛緩性の導電性のケーブルである。接続エレメントとの接続ケーブルの接続は、たとえばはんだ付け、溶接、接着により、導電性の接着材、圧着またはクランプまたは当業者に自体よく知られた別の方法により行われる。接続ケーブルが、接続エレメントに接続されているフェルール（Ａｄｅｒｅｎｄｈｕｅｌｓｅ）または圧着部（接続ケーブルを取り囲んで圧着された金属部材）を備えていてもよい。
接続ケーブルは、その全長に沿って補剛エレメントを備えている必要はない。少なくとも接続ケーブルの１つの領域が補剛エレメントを備えている。つまり接続ケーブルは本発明によれば少なくとも部分的に補剛エレメントを備えている。しかし有利には、接続ケーブルの大部分が補剛エレメントを備えていることが望ましい。
補剛エレメントは、有利な態様では、接続ケーブルの長さの少なくとも５０％、特に有利には少なくとも８０％の長さを有している。補剛エレメントは、有利には接続ケーブルの長さの５０％〜１００％、特に有利には８０％〜１００％の長さを有している。これにより有利な補剛が達成される。言い換えると、接続ケーブルは有利にはその長さの少なくとも５０％、特に５０％〜１００％、特に有利にはその長さの少なくとも８０％、特に８０％〜１００％に沿って補剛エレメントを備えている。
接続ケーブルは、有利には撚り線導体丸形ケーブルとして、または平編線として形成されている。補剛エレメントは有利には絶縁スリーブとして、または補強レールとして形成されている。
接続ケーブルは、有利な態様では、２ｃｍよりも大きな、有利には３ｃｍよりも大きな、特に有利には４ｃｍよりも大きな、極めて特に有利には５ｃｍよりも大きな長さを有している。別の有利な態様では、接続ケーブルは１０ｃｍよりも大きな長さを有している。この最低長さを有する接続ケーブルでは、本発明は特に有利に作用する。極めて短い接続ケーブルは、場合によっては既にそれだけでその小さな長さに基づいてコネクトケーブルの片手での接続を可能にする一方で、長さが増すにつれて接続ケーブルの可撓性はますます邪魔になることが判った。上記の最低長さを備える接続ケーブルは特に本発明による補剛の利を得る。
接続ケーブルは有利には２０ｃｍよりも小さな長さを有している。
本発明の第１の有利な態様では、接続ケーブルが丸形ケーブルとして形成された撚り線導体であり、補剛エレメントが絶縁スリーブであり、特にポリマ製の絶縁スリーブである。丸形ケーブルは通常、ポリマ製の絶縁スリーブを備えて販売される。絶縁スリーブは、この態様では大きな特別費用なしに補剛エレメントとして利用される。したがってこの態様は有利には簡単かつ廉価に実現され得る。
絶縁スリーブは有利にはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリウレタン（ＰＵ）、合成ゴムまたは天然ゴムを含んでいる。しかし絶縁スリーブは、別の適した絶縁性の材料を含んでいてもよい。
絶縁スリーブは、要求に応じて絶縁部を外された端部を例外として、有利には接続ケーブルの全長に沿って配置されている。
本発明の第２の有利な態様では、接続ケーブルは、平編線であり、補剛エレメントは補強レールである。平編線は、たとえば編まれた撚り線導体または金網とも呼ばれる。平編線は、たとえば０．５ｍｍ〜２ｍｍの厚さと、３ｍｍ〜１０ｍｍの幅とを有している。
補強レールは、有利には金属または金属合金、特に有利には鋼、特殊鋼、銅、アルミニウム、銀、金、タングステン、亜鉛または真鍮を含んでいる。補強レールのために導電性の材料を使用することは、補剛作用の他に接続ケーブルの許容電流が高められる、という利点を有している。このためには特に銅、アルミニウム、銀、金、タングステン、亜鉛または真鍮が適している。補強レールは特に金属薄板から製造されている。補強レールは有利には０．１ｍｍ〜２ｍｍ、特に有利には０．２ｍｍ〜１ｍｍの材料厚さを有している。このことは補強レールの補剛作用のために特に有利である。
補強レールは、有利な態様では、接続ケーブルの長さの少なくとも５０％、特に有利には少なくとも８０％の長さを有している。補強レールは有利には、接続ケーブルの長さの５０％〜１００％、特に有利には８０％〜１００％の長さを有している。これにより有利な補剛が達成される。言い換えると、接続ケーブルは有利にはその長さの少なくとも５０％、特に５０％〜１００％、特に有利にはその長さの少なくとも８０％、特に８０％〜１００％に沿って補強レールを備えている。
補強レールは、個別のストリップとして形成されていてよい。しかし補強レールは、別の形状を有していてもよい。したがって、補強レールは、たとえばＵ字形の成形材として形成されていてもよく、このＵ字形の成形材内に接続ケーブルが挿入される。
接続ケーブルは、補強レールに当て付けられていてよい。択一的には、補強レールは接続ケーブル内に挿入されていてもよい。
接続ケーブルは、１つよりも多くの補強レールを有していてもよく、たとえば２つの補強レールを有していてよい。この２つの補強レールは、接続ケーブルの互いに反対に位置する側に配置されている。
補強レールは、局所的な拡幅部または膨出部を備えていてもよい。このことは、収縮チューブを被せられた、補剛エレメントを備える接続ケーブルの増厚部をもたらし、この増厚部は、接続ケーブルを板ガラスの使用箇所において、たとえば車両車体において位置固定するために使用され得る。増厚部はこのためにはたとえば適切なクランプフレーム内に挿入され得る。この位置固定により特に走行中の接続ケーブルのガタツキを阻止することができ、接続ケーブルの損傷の虞が減じられ得る。
収縮チューブにより、補強レールは確実に接続ケーブルにおいて位置固定される。しかし補強レールは、付加的な手段により接続ケーブルに取り付けられていてもよく、たとえば圧着または接着により取り付けられていてもよい。
収縮チューブは、有利には少なくとも１種の熱可塑性のポリマ、特に有利には（ＰＥ，ＰＰ，ＰＢまたはＰＩＢのような）ポリオレフィン、ＰＶＣ、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ＰＴＦＥまたはフッ素ゴム（ＦＫＭ）を含んでいる。収縮チューブは有利には（収縮後に）０．２ｍｍ〜２ｍｍの壁厚を有している。
収縮チューブは有利には接続ケーブルの長さの少なくとも８０％、特に有利には少なくとも９０％に沿って配置されている。収縮チューブは、特に有利な態様では、接続エレメントの全長に沿って配置されている。収縮チューブは、接続ケーブルの他に別の構成部材も取り囲んでいてもよく、たとえば、接続エレメントの所定の領域または接続ケーブルに接続されたコネクタの領域を取り囲んでいてよい。
有利な態様では、接続ケーブルは、補剛エレメントにより、十分な剛性を備えられるので、接続エレメントのはんだ付け面に対する規定された角度にもたらされると、接続ケーブルはこの傾斜角を自立式に維持する。この場合、はんだ付け面は、接続エレメントの、はんだ材料により導電性の構造体が基板上に結合されている、大抵は平坦な面である。したがってはんだ付け面に対する傾斜角は、典型的には基板表面に対する傾斜角にほぼ一致する。この主旨において実現可能な、つまり自立式に安定した傾斜角は、有利には少なくとも３０°〜６０°、有利には２０°〜７０°の範囲にある。このことは、大量生産中のコネクトケーブルの片手での被せ嵌めに関して特に有利である。
有利な態様では、接続ケーブルは、接続エレメントとは反対の側の端部にコネクタを有している。コネクタは、有利な態様では、規格化された自動車用フラットコネクタである。自動車用フラットコネクタは有利には０．８ｍｍの高さと４．８ｍｍ、６．３ｍｍまたは９．５ｍｍの幅とを有している。６．３ｍｍの幅を有する態様が特に有利である。なぜならば、これは、この分野において通常使用される、ＤＩＮ４６２４４による自動車用フラットコネクタに相当するからである。これにより、導電性の構造体を基板上で電気的にコンタクトする簡単かつ可逆性でもある可能性が生じる。
基板は有利にはガラス、特に有利にはソーダ石灰ガラスを含んでいる。基板は有利にはガラス板、特に窓ガラスである。しかし基板は基本的には別の種類のガラスを含んでいてもよく、たとえば石英ガラスまたはホウケイ酸ガラスを含んでいてもよい。別の有利な態様では、基板は、ポリマ、特にポリカーボネートまたはポリメチルメタクリレートを含んでいる。重量削減に基づいて、ポリマ製の材料は窓ガラスにとってますます魅力的になっている。基板は、別のポリマ、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、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、ポリ塩化ビニル、ポリアクリレート、ポリアミドまたはポリエチレンテレフタレートを含んでいてもよい。
基板は、有利には透明または半透明である。基板は有利には０．５ｍｍ〜２５ｍｍ、特に有利には１ｍｍ〜１０ｍｍ、極めて特に有利には１．５ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有している。
有利な態様では、基板の熱膨張係数と、接続エレメントの熱膨張係数との間の差が、５ｘ１０−６／℃よりも小さく、有利には３ｘ１０−６／℃よりも小さい。このように小さな差によって、はんだ付け工程に基づく臨界的な熱応力を有利に回避することができ、良好な接着が達成される。熱応力の回避は、特に無鉛のはんだ材料の使用時に必要である、なぜならば、無鉛のはんだ材料は、その小さな延性に基づいて、鉛含有のはんだ材料に比べて機械的な負荷をあまり良好に補償することができないからである。
基板の熱膨脹係数は、有利には８ｘ１０−６／℃〜９ｘ１０−６／℃である。基板は有利にはガラス、特にソーダ石灰ガラスを含んでおり、ソーダ石灰ガラスは有利には０℃〜３００℃の温度範囲において、８．３ｘ１０−６／℃〜９ｘ１０−６／℃の熱膨張係数を有している。
接続エレメントの熱膨脹係数は、有利な態様では、０〜３００℃の温度範囲において、４ｘ１０−６／℃〜１５ｘ１０−６／℃、有利には９ｘ１０−６／℃〜１３ｘ１０−６／℃、特に有利には１０ｘ１０−６／℃〜１１．５ｘ１０−６／℃、極めて特に有利には１０ｘ１０−６／℃〜１１ｘ１０−６／℃、特に１０ｘ１０−６／℃〜１０．５ｘ１０−６／℃である。
接続エレメントは有利には少なくとも１種の鉄含有の合金を含んでいる。接続エレメントは特に有利には少なくとも５０質量％〜８９．５質量％の鉄、０質量％〜５０質量％のニッケル、０質量％〜２０質量％のクロム、０質量％〜２０質量％のコバルト、０質量％〜１．５質量％のマグネシウム、０質量％〜１質量％のケイ素、０質量％〜１質量％の炭素、０質量％〜２質量％のマンガン、０質量％〜５質量％のモリブデン、０質量％〜１質量％のチタン、０質量％〜１質量％のニオブ、０質量％〜１質量％のバナジウム、０質量％〜１質量％のアルミニウムおよび／または０質量％〜１質量％のタングステンを含んでいる。
接続エレメントは、たとえば通常は約５ｘ１０−６／℃の熱膨脹係数を有するコバール（ＦｅＣｏＮｉ）のような鉄・ニッケル・コバルト合金を含んでいてよい。コバールの組成はたとえば５４質量％の鉄、２９質量％のニッケルおよび１７質量％のコバルトである。
特に有利な態様では、接続エレメントがクロム含有の鋼を含んでいる。クロム含有の、特にいわゆるステンレスまたは錆びない鋼が廉価に使用可能である。クロム含有の鋼から成る接続エレメントはさらに、たとえば銅から成る多くの従来の接続エレメントに比べて、高い剛性を有している。このことは接続エレメントの有利な安定性をもたらす。さらに、クロム含有の鋼は、たとえばチタンから成る接続エレメントのような多くの従来の接続エレメントに比べて、高い熱伝導率に基づいて生じる改善されたはんだ付け性を有している。
接続エレメントは、有利な態様では５質量％以上、有利には１０．５質量％以上のクロムの割合を有するクロム含有の鋼から成っている。モリブデン、マンガンまたはニオブのような別の合金構成部分は、改善された腐食耐性、または引っ張り強度または冷間変形性のような変更された機械的な特性をもたらす。
接続エレメントは、有利には少なくとも４９質量％〜９５質量％の鉄、５質量％〜３０質量％のクロム、０質量％〜１質量％の炭素、０質量％〜１０質量％のニッケル、０質量％〜２質量％のマンガン、０質量％〜５質量％のモリブデン、０質量％〜２質量％のニオブおよび０質量％〜１質量％のチタンを含んでいる。接続エレメントは付加的に別の元素の添加物を含んでいてもよく、この添加物にはバナジウム、アルミニウムおよび窒素が含まれる。
接続エレメントはさらに有利には少なくとも５７質量％〜９３質量％の鉄、７質量％〜２５質量％のクロム、０質量％〜１質量％の炭素、０質量％〜８質量％のニッケル、０質量％〜２質量％のマンガン、０質量％〜４質量％のモリブデン、０質量％〜２質量％のニオブおよび０質量％〜１質量％のチタンを含んでいる。接続エレメントは付加的に別の元素の添加物を含んでいてもよく、この添加物にはバナジウム、アルミニウムおよび窒素が含まれる。
接続エレメントは特に有利には少なくとも６６．５質量％〜８９．５質量％の鉄、１０．５質量％〜２０質量％のクロム、０質量％〜１質量％の炭素、０質量％〜５質量％のニッケル、０質量％〜２質量％のマンガン、０質量％〜２．５質量％のモリブデン、０質量％〜２質量％のニオブおよび０質量％〜１質量％のチタンを含んでいる。接続エレメントは付加的に別の元素の添加物を含んでいてもよく、この添加物にはバナジウム、アルミニウムおよび窒素が含まれる。
接続エレメントは極めて特に有利には少なくとも７３質量％〜８９．５質量％の鉄、１０．５質量％〜２０質量％のクロム、０質量％〜０．５質量％の炭素、０質量％〜２．５質量％のニッケル、０質量％〜１質量％のマンガン、０質量％〜１．５質量％のモリブデン、０質量％〜１質量％のニオブおよび０質量％〜１質量％のチタンを含んでいる。接続エレメントは付加的に別の元素の添加物を含んでいてもよく、この添加物にはバナジウム、アルミニウムおよび窒素が含まれる。
接続エレメントは特に少なくとも７７質量％〜８４質量％の鉄、１６質量％〜１８．５質量％のクロム、０質量％〜０．１質量％の炭素、０質量％〜１質量％のマンガン、０質量％〜１質量％のニオブ、０質量％〜１．５質量％のモリブデンおよび０質量％〜１質量％のチタンを含んでいる。接続エレメントは付加的に別の元素の添加物を含んでいてもよく、この添加物にはバナジウム、アルミニウムおよび窒素が含まれる。
特に適したクロム含有の鋼は、ＥＮ１０ ０８８−２による材料番号１．４０１６，１．４１１３，１．４５０９および１．４５１０の鋼である。
本発明は、接続エレメントの特定の形状に制限されていない。本発明はむしろ任意に成形された接続エレメントにおいて使用され得る。接続エレメントはたとえば円形、楕円形、方形またはブリッジ状に成形されていてよい。
接続エレメントの材料厚さは、有利には０．１ｍｍ〜４ｍｍ、特に有利には０．２ｍｍ〜２ｍｍ、極めて特に有利には０．５ｍｍ〜１ｍｍである。材料厚さは有利には一定であり、このことは簡単な製造に関して特に有利である。
接続エレメントの寸法は、当業者により個別の場合の必要性に応じて自由に選択され得る。接続エレメントはたとえば長さおよび１ｍｍ〜５０ｍｍの幅を有している。接続エレメントの長さは、有利にはからまで、特に有利にはからまでである。接続エレメントの幅は有利には１０ｍｍ〜３０ｍｍ、特に有利には２ｍｍ〜１０ｍｍである。この寸法を有する接続エレメントは、特に良好に取り扱うことができ、特に板ガラス上における導電性の構造体の電気的なコンタクトのために適している。
本発明によるはんだ材料は、有利な態様では無鉛である。このことは電気的な接続エレメントを備えた本発明に係る板ガラスの環境適合性に関して特に有利である。無鉛のはんだ材料とは、本発明の主旨において、電子・電気機器における特定有害物質の使用制限についての欧州連合による指令2000/53/EGに応じて、０．１質量％以下の鉛の割合を有しているか、有利には鉛を含まないはんだ材料であると理解され得る。
本発明は特に無鉛のはんだ材料の使用のために特に適している。接続ケーブルの本発明による補剛は、車載電気設備へのコネクトケーブルの簡単かつ時間節約式の接続を可能にする。しかし他方では、接続ケーブルは引き続き十分に可撓性であるので、接続エレメントと基板との間の機械的な結合部に負荷を加える剪断力および梃子力は回避され得る。このような剪断力および梃子力は、特に無鉛のはんだ材料においてはんだ結合部を損傷することがある。なぜならば無鉛のはんだ材料は、鉛含有の従来のはんだ材料に比べて大抵は小さい延性を有しているからである。
はんだ材料は、有利には錫およびビスマス、インジウム、亜鉛、銅、銀またはこれらの化合物を含んでいる。本発明によるはんだ化合物における錫の割合は、３質量％〜９９．５質量％、有利には１０質量％〜９５．５質量％、特に有利には１５質量％〜６０質量％である。ビスマス、インジウム、亜鉛、銅、銀またはこれらの化合物の割合は、本発明によるはんだ化合物において、０．５質量％〜９７質量％、有利には１０質量％〜６７質量％であり、この場合、ビスマス、インジウム、亜鉛、銅または銀の割合は、０質量％であってよい。はんだ化合物は、ニッケル、ゲルマニウム、アルミニウムまたは燐を０質量％〜５質量％の割合で含んでいてよい。本発明によるはんだ化合物は極めて特に有利には、Bi40Sn57Ag3, Sn40Bi57Ag3, Bi59Sn40Ag1, Bi57Sn42Ag1, In97Ag3, Sn95.5Ag3.8Cu0.7, Bi67In33, Bi33In50Sn17, Sn77.2In20Ag2.8, Sn95Ag4Cu1, Sn99Cu1, Sn96.5Ag3.5, Sn96.5Ag3Cu0.5, Sn97Ag3またはこれらの混合物を含んでいる。
有利な態様では、はんだ材料が、ビスマスを含んでいる。ビスマス含有のはんだ材料は、板ガラスにおける本発明よる接続エレメントの特に良好な接着をもたらすことが判った。板ガラスの損傷は回避され得る。はんだ材料化合物におけるビスマスの割合は、有利には、０．５質量％〜９７質量％、特に有利には１０質量％〜６７質量％、極めて特に有利には３３質量％〜６７質量％、特に５０質量％〜６０質量％である。はんだ材料は、ビスマスの他に有利には錫および銀または錫、銀および銅を含んでいる。特に有利な態様では、はんだ材料は少なくとも３５質量％〜６９質量％のビスマス、３０質量％〜５０質量％の錫、１質量％〜１０質量％の銀、０質量％〜５質量％の銅を含んでいる。極めて特に有利な態様では、はんだ材料は、少なくとも４９質量％〜６０質量％のビスマス、３９質量％〜４２質量％の錫、１質量％〜４質量％の銀および０質量％〜３質量％の銅を含んでいる。
さらに有利な態様では、はんだ材料は、９０質量％〜９９．５質量％、有利には９５質量％〜９９質量％、特に有利には９３質量％〜９８質量％の錫を含んでいる。はんだ材料は、錫の他に有利には０．５質量％〜５質量％の銀と、０質量％〜５質量％の銅とを含んでいる。
はんだ材料の層厚は、有利には６．０ｘ１０−４ｍ以下、特に有利には３．０ｘ１０−４ｍよりも小さい。
はんだ材料は、接続エレメントのはんだ付け面と導電性の構造体との間の中間室から、有利には１ｍｍよりも小さなはみ出し幅ではみ出している。有利な態様では、最大のはみ出し幅は０．５ｍｍよりも小さく、特に約０ｍｍである。このことは、板ガラス内の機械的な応力の減少、接続エレメントの接着およびはんだ材料の節約に関して特に有利である。最大のはみ出し幅は、はんだ付け領域の外側エッジと、はんだ材料越境部の、はんだ材料が５０μｍの層厚を下回る箇所との間の間隔として定義されている。最大のはみ出し幅は、はんだ付け工程後に、硬化したはんだ材料において測定される。所望の最大のはみ出し幅は、はんだ材料容積の適切な選択と、接続エレメントと導電性の構造体との間の垂直方向の間隔の適切な選択とにより達成される。このことは簡単な実験により求められ得る。接続エレメントと導電性の構造体との間の垂直方向の間隔は、相応するプロセス工具、たとえば統合されたスペーサを備える工具により予め規定され得る。最大のはみ出し幅は、凹状であってもよく、つまり電気的な接続エレメントと導電性の構造体とのはんだ付け領域により形成された中間室内に引っ込んでいてもよい。本発明に係る板ガラスの有利な態様では、最大のはみ出し幅は、電気的な接続エレメントと導電性の構造体とのはんだ付け領域により形成された中間室内に凹状メニスカスとして引き込まれている。凹状メニスカスは、たとえばスペーサと導電性の構造体との間の垂直方向の間隔を高めることによってはんだ付け工程中に、はんだ材がまだ液状である間に生じる。利点は、特に大きなはんだ越境部が存在する臨界的な領域における板ガラスにおける機械的な応力の減少にある。
本発明による導電性の構造体は、有利には５μｍ〜４０μｍ、特に有利には５μｍ〜２０μｍ、極めて特に有利には８μｍ〜１５μｍ、特に１０μｍ〜１２μｍの層厚を有している。本発明による導電性の構造体は有利には銀、特に有利には銀粒子およびガラスフリットを、特に印刷され焼き付けられたペーストの形態で含んでいる。
有利な態様では、接続エレメントのはんだ付け面が、スペーサを有している。スペーサは、有利には接続エレメントと一体的に形成されており、たとえば型押しまたは深絞りにより一体的に形成されている。スペーサは有利には０．５ｘ１０−４ｍ〜１０ｘ１０−４ｍの幅と、０．５ｘ１０−４ｍ〜５ｘ１０−４ｍ、特に有利には１ｘ１０−４ｍ〜３ｘ１０−４ｍの高さとを有している。スペーサによって、はんだ材料の同一で均一な厚さおよび均一に溶融された層が達成される。これにより接続エレメントと板ガラスとの間の機械的な応力を減じることができ、接続エレメントとの接着を改善することができる。このことは特に無鉛のはんだ材料の使用時に特に有利である。無鉛のはんだ材料はその小さな延性に基づいて、鉛含有のはんだ材料に比べて、機械的な応力をあまり良好に補償することができない。
有利な態様では、接続エレメントの、基板とは反対の側に向いた表面上に、少なくとも１つのコンタクト隆起部が配置されていてよい。このコンタクト隆起部は、はんだ付け工程中のはんだ付け工具との接続エレメントのコンタクトのために役立つ。コンタクト隆起部は、有利には少なくともはんだ付け工具とのコンタクトの領域において凸に湾曲されて成形されている。コンタクト隆起部は、有利には０．１ｍｍ〜２ｍｍ、特に有利には０．２ｍｍ〜１ｍｍの高さを有している。コンタクト隆起部の長さおよび幅は有利には０．１ｍｍ〜５ｍｍ、極めて特に有利には０．４ｍｍ〜３ｍｍである。コンタクト隆起部は有利にはたとえば型押しまたは深絞りにより接続エレメントと一体的に形成されている。はんだ付けのためには、電極が使用され得る。この電極のコンタクト面は平坦に成形されている。電極面が、コンタクト隆起部にコンタクトさせられる。電極面は、この場合、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、はんだ付け箇所を形成する。はんだ付け箇所の位置は、この場合、コンタクト隆起部の凸状の表面上の、基板の表面に対して最大の垂直方向の間隔を有している点により規定される。はんだ付け箇所の位置は、接続エレメント上のはんだ付け電極の位置とは関係ない。このことは、はんだ付けプロセス中の再現可能で均一な熱分配に関して特に有利である。はんだ付け工程中の熱分配は、コンタクト隆起部の位置、サイズ、配置および幾何学形状により規定される。
接続エレメントは、コーティング（湿れ層）を有していてよい。このコーティングは、たとえばニッケル、銅、亜鉛、錫、銀、金またはこれらの合金または層を含んでいて、有利には銀を含んでいる。これにより、はんだ材料と接続エレメントとの改善された濡れと、接続エレメントの改善された接着とが達成される。さらに、このようなコーティングにより接続エレメントの導電性が高められ得る。
有利な態様では、接続エレメントが、有利にはニッケルおよび／または銅から成る接着促進層と、付加的に銀を含む層とを備えている。本発明による接続エレメントは極めて特に有利には、０．１μｍ〜０．３μｍのニッケルと、その上の３μｍ〜２０μｍの銀とによりコーティングされている。
電気的な接続エレメントの形状は、接続エレメントと導電性の構造体との中間室内に１つまたは複数のはんだ溜まり（Lotdepots）を形成することができる。接続エレメントにおけるはんだのはんだ溜まりと濡れ特性とは、中間室からのはんだ材料のはみ出しを阻止する。はんだ溜まりは、四角形に、丸み付けされて、または多角形に構成されていてもよい。
本発明はさらに、少なくとも１つの電気的な接続エレメントを備えた本発明に係る板ガラスを製造する方法を含み、この場合、
（ａ）−接続ケーブルに、補剛エレメントおよび収縮チューブを備付け、接続エレメントに結合させ、
−はんだ材料を接続エレメントに設け、
（ｂ）接続エレメントを基板上の導電性の構造体上に配置し、
（ｃ）接続エレメントをはんだ材料を介して導電性の構造体にエネルギ導入しながら結合させる。
方法ステップ（ａ）は、個別のステップの規定された順番に固定されていない。はんだ材料を設けることは、接続ケーブルを設けることの前後に、かつ原理的には接続ケーブルを設けることと同時に行われ得る。接続ケーブルを接続エレメントに結合し、補剛エレメントを接続ケーブルに設け、収縮チューブを設けることは、任意の順番で行うことができる。したがって、接続ケーブルがたとえば補剛エレメントを備えられ、次いで接続エレメントに設けられ、次いで収縮チューブを備えられてよい。択一的にはたとえば接続ケーブルを接続エレメントに取り付け、次いで補剛エレメントを接続ケーブルに設け、その後に収縮チューブを取り付けることができる。
接続ケーブルと収縮チューブとの結合は、典型的には加熱ステップを含み、このことは、収縮チューブの収縮、ひいては持続的に安定した結合部をもたらす。
はんだ材料は、有利には小型プレートまたは平らにされた液滴として規定された層厚、容積、形状および接続エレメント上での配置で設けられている。はんだ材料小型プレートの層厚は、有利には０．６ｍｍ以下である。はんだ材料小型プレートの形状は、有利には接続エレメントのはんだ付け面の形状にしたがい、たとえば方形、円形、楕円形または丸み付けされたコーナを有する方形または対峙する２つの側で方形に接続する半円を備えた方形あってよい。
電気的な接続エレメントと導電性の構造体との電気的な結合時のエネルギの導入は、有利には、スタンピングろう接、熱極ろう接、ピストンろう接、レーザろう接、熱風ろう接、誘導ろう接、抵抗加熱ろう接および／または超音波を用いて行われる。
導電性の構造体は、自体公知の方法で、たとえばスクリーン印刷法により基板上に被着され得る。
本発明はさらに、少なくとも１つの電気的な接続エレメントを備える本発明に係る板ガラスの、建物または陸空水の交通用の移動手段における、特にレール車両または自動車における、有利にはフロントガラス、リアガラス、サイドガラスおよび／またはルーフガラスとしての、特に加熱可能な板ガラスまたはアンテナ機能を備えた板ガラスとしての使用を含む。
本発明を図面および実施の形態につき詳しく説明する。図面は概略図であり、縮尺は正確ではない。図面は本発明をいかなる形式でも制限しない。
電気的な接続エレメントと可撓性の接続ケーブルとを備えた本発明に係る板ガラスの実施の形態を示す斜視図である。 接続ケーブルの延在方向に沿った、図１に示した板ガラスの横断面である。 本発明に係る板ガラスの別の構成の横断面である。 本発明の４つの構成における、延在方向に対して垂直方向での接続ケーブルの横断面である。 本発明に係る板ガラスを製造する本発明に係る方法の実施の形態のフローチャートである。 本発明に係る板ガラスを製造する本発明に係る方法の別の実施の形態のフローチャートである。
図１および図２は、本発明に係る板ガラスの詳細を電気的な接続エレメント３の領域においてそれぞれ示している。板ガラスは、ソーダ石灰ガラスから成る、熱により予荷重を加えられた３ｍｍの厚さの単板セーフティガラスである基板１を有している。基板１は、たとえば１５０ｃｍの幅と、８０ｃｍの高さとを有しており、乗用車のリアガラスとして設けられている。基板１上には、導電性の構造体２が加熱導体構造体の形式で印刷されており、該加熱導体構造体は銀粒子およびガラスフリットを含んでいる。板ガラスの縁部領域において、導電性の構造体２は、たとえば１０ｍｍの幅に拡幅され、電気的な接続エレメント３のための接触面を形成する。基板１の縁部領域において、さらに遮蔽スクリーン印刷部（図示せず）が位置している。
接続エレメント３は、ブリッジ状に形成されている。接続エレメント３は２つの基部領域を有しており、これらの基部領域の、基板１に面した表面には、はんだ付け面が配置されている。これらのはんだ付け面は、はんだ材料４を介して導電性の構造体２に結合されている。２つの基部領域の間に、架橋領域が配置されており、この架橋領域は、高められた中間の区分を含んでいる。この中間の区分は、基部領域に対して平行に配置されている。架橋領域は、はんだ材料を介して導電性の構造体２に直接に結合されていない。接続エレメント３は、たとえば２４ｍｍの長さ、４ｍｍの幅、０．８ｍｍの材料厚さを有している。接続エレメントは、２０℃〜３００℃の温度範囲において１０．５ｘ１０−６／℃の熱膨張係数を有する、ＥＮ１０ ０８８−２による材料番号１．４５０９のクロム含有の鋼（ＴｈｙｓｓｅｎＫｒｕｐｐ社Ｎｉｒｏｓｔａ登録商標４５０９）から成っている。基板１のソーダ石灰ガラスは、約９ｘ１０−６／℃の熱膨張係数を有している。膨脹係数の小さな差により、はんだ付け時の臨界的な熱応力は回避され得る。
はんだ材料４は、持続的な電気的かつ機械的な結合部を電気的な接続エレメント３と導電性の構造体２との間で生ぜしめる。はんだ材料４は無鉛であり、５７質量％のビスマスと、４０質量％の錫と、３質量％の銀とから成っている。はんだ材料４は２５０μｍの厚さを有している。
接続エレメント３の架橋領域には、可撓性の接続ケーブル５が取り付けられている。接続ケーブル５は、銅撚り線を含む丸形ケーブルである。接続ケーブルは、ＰＥから成る絶縁スリーブ７を備えている。接続ケーブルの、接続エレメント３に結合される端部は、絶縁体を除去されており、圧着された金属小型プレート９（Ｂ形圧着端子）を備えている。圧着端子９は、接続エレメント３に溶接結合されている。
接続ケーブル５は、外部の電圧供給部へのコネクトケーブル（図示せず）に結合させるために設けられている。このためには、接続ケーブル５は、接続エレメント３とは反対の側の端部にコネクタ１０を有している。コネクタ１０は規格化された自動車用フラットコネクタとして形成されている。接続ケーブル５の長さはたとえば６ｃｍである。
接続エレメント３と接続ケーブル５とを備えた予備製造された板ガラスを車両車体へと組み込んだ後に、コネクトケーブルをコネクタ１０に被せ嵌めることによって、電気的なコンタクトが行われ得る。この被せ嵌めは、工員によって好ましくは片手で行われることが望ましく、このことは時間節約的である。このような片手での被せ嵌めを可能にするために、それ自体は極めて可撓性である接続ケーブル５が本発明により補剛されている。この補剛はまず、補剛エレメントとして役立つ絶縁スリーブ７によって行われる。補剛は他方では、収縮チューブ６によって行われる。この収縮チューブ６は、絶縁スリーブ７を含む接続ケーブル５の周囲に配置されている。収縮チューブ６は、たとえばＰＶＣから成っており、約０．５ｍｍの厚さを有している。
接続ケーブル５は、たとえば４５°の接続エレメント３のはんだ付け面もしくは基板表面に対する傾斜角αを有している。この傾斜角は、補剛された接続ケーブル５により自立式に安定して保持される。安定した傾斜角αならびに接続ケーブル５の補剛（高い曲げ力）は、車載電気設備へのコネクトケーブルの片手での被せ嵌めを可能にする。しかし同時に接続ケーブルは、臨界的な剪断力または梃子力がはんだ材料４を損傷するほど剛性ではない。このことは本発明の大きな利点である。
図３は、本発明に係る板ガラスの別の構成の横断面を電気的な接続エレメント３の領域で示している。基板１、導電性の構造体２、接続エレメント３およびはんだ材料４は、上述の実施の形態のように形成されている。
接続ケーブル５は、銅撚り線から成る平編線である。接続ケーブル５の長さは、たとえば１１ｃｍである。平編線の一方の端部は、接続エレメント３に導電性に結合されており、たとえば溶接結合されているか、接着されているか、またははんだ付けされている。平編線の他方の端部は、規格化された自動車用フラットコネクタ１０を備えている。
接続ケーブル５は、補剛エレメントとして補強レール８を備えている。補強レール８はたとえば、たとえば０．５ｍｍの材料厚さを備えるアルミニウム薄板から成っている。このアルミニウム薄板はＵ字形の異形材として成形されている。Ｕ字形の成形材は、該Ｕ字形の成形材内に挿入されている接続ケーブル５に相応して寸法設計されている。補強レール８の長さは、接続ケーブル５の長さのたとえば９５％である。
補強レール８自体は、収縮チューブ６により接続ケーブル５に位置固定されている。収縮チューブ６と補強レール８とは一緒に接続ケーブル５の本発明に係る補剛を生ぜしめる。
補強レール８は、択一的には、接続ケーブル５を取り囲んで圧着されていてもよく、これによりさらに安定的な結合部が製造され得るだろう。
図４は、本発明の４つの実施の形態における、接続ケーブル５の、その長手方向に対して垂直方向の横断面を示している。
部分図（ａ）は、接続ケーブル５としての丸形ケーブルと、補剛エレメントとしての絶縁スリーブ７とを備える図２に示した構成を示している。
部分図（ｂ）は、接続ケーブル５としての平編線と、補剛エレメントとしての補強レール８とを備える図３に示した構成を示している。
部分図（ｃ）は、本発明の別の構成を示している。接続ケーブル５は、補剛エレメントとしての絶縁スリーブ７を備えた部分図（ａ）に示したような丸形ケーブルである。接続ケーブル５はさらに、補強レール８の形態の第２の補剛エレメントを有している。補強レール８は、アルミニウム薄板の単純なストリップであり、該ストリップ上に絶縁スリーブ７を備えた接続ケーブル５が配置されている。絶縁スリーブ７を備えた接続ケーブル５と補強レール８とは、収縮チューブ６により取り囲まれており、互いに対して位置固定されている。絶縁スリーブ７と補強レール８との組み合わせにより高められた補剛作用は、特に１０ｃｍよりも大きな長さを備える接続ケーブルにおいて有意である。
部分図（ｄ）は、本発明の別の構成を示している。この場合、接続ケーブル５は平編線として形成されており、補剛エレメントは補強レール８として形成されている。補強レール８は、部分図（ｂ）のように接続ケーブル５に当て付けられているのではなく、接続ケーブル５内に挿入されている。
図５は、電気的な接続エレメント３と可撓性の接続ケーブル５とを備えた板ガラスを製造する本発明に係る方法の実施の形態を示している。この方法は、図１および図２に示した板ガラスをもたらす。
図６は、電気的な接続エレメント３と可撓性の接続ケーブル５とを備えた板ガラスを製造する本発明に係る別の方法の実施の形態を示している。この方法は、図３に示した板ガラスをもたらす。
（１）基板
（２）導電性の構造体
（３）電気的な接続エレメント
（４）はんだ材料
（５）接続ケーブル
（６）収縮チューブ
（７）絶縁スリーブ
（８）補強レール
（９）圧着端子
（１０）コネクタ
α ５の傾斜角

Claims (15)

  1. 少なくとも１つの電気的な接続エレメントと接続ケーブルとを備える板ガラスであって、該板ガラスは少なくとも
    −基板（１）と、
    −前記基板（１）の所定の領域上に設けられた導電性の構造体（２）と、
    −はんだ材料（４）を介して前記導電性の構造体（２）の所定の領域に結合されている接続エレメント（３）と、
    −前記接続エレメント（３）に結合された可撓性の接続ケーブル（５）と
    を備え、
    前記接続ケーブル（５）が該接続ケーブル（５）の延在長さに沿って補剛エレメント（７，８）を備えており、前記接続ケーブル（５）が該補剛エレメント（７，８）と共に収縮チューブ（６）により取り囲まれており、
    前記接続ケーブル（５）は、前記補剛エレメント（７，８）により十分な剛性が与えられており、前記接続エレメント（３）のはんだ付け面に対する規定された角度にもたらされると、前記接続ケーブル（５）は前記角度を自立式に維持するようになっている、少なくとも１つの電気的な接続エレメントと接続ケーブルとを備える板ガラス。
  2. 前記補剛エレメント（７，８）は、前記接続ケーブル（５）の長さの少なくとも５０％、有利には少なくとも８０％の長さを有している、請求項１記載の板ガラス。
  3. 前記接続ケーブル（５）が、丸形ケーブルとして形成された撚り線導体であって、前記補剛エレメントが絶縁スリーブ（７）である、請求項１または２記載の板ガラス。
  4. 前記接続ケーブル（５）は、平編線であって、前記補剛エレメントは補強レール（８）である、請求項１または２記載の板ガラス。
  5. 前記補強レール（８）は、金属または金属合金、有利には鋼、特殊鋼、銅、アルミニウム、銀、金、タングステン、亜鉛または真鍮を含み、０．１ｍｍ〜２ｍｍ、有利には０．２ｍｍ〜１ｍｍの材料厚さを有している、請求項４記載の板ガラス。
  6. 前記接続ケーブル（５）は、２ｃｍよりも大きな、有利には３ｃｍよりも大きな、特に有利には４ｃｍよりも大きな、極めて特に有利には５ｃｍよりも大きな長さを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の板ガラス。
  7. 前記補剛エレメント（７，８）および前記収縮チューブ（６）を備えた前記接続ケーブル（５）は、前記接続エレメント（３）のはんだ付け面に対して、３０°〜６０°の範囲の傾斜角（α）を自立式に保持する、請求項１から６までのいずれか１項記載の板ガラス。
  8. 前記接続ケーブル（５）は、前記接続エレメント（３）とは反対の側の端部にコネクタ（１０）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の板ガラス。
  9. 前記基板（１）の熱膨張係数と、前記接続エレメント（３）の熱膨張係数との差は、５ｘ１０−６／℃よりも小さい、請求項１から８までのいずれか１項記載の板ガラス。
  10. 前記基板（１）がガラス、有利にはソーダ石灰ガラスを含む、請求項１から９までのいずれか１項記載の板ガラス。
  11. 前記接続エレメント（３）が、鉄含有の合金、有利にはクロム含有の鋼を含んでいる、請求項１から１０までのいずれか１項記載の板ガラス。
  12. 前記はんだ材料（４）が、無鉛である、請求項１から１１までのいずれか１項記載の板ガラス。
  13. 前記導電性の構造体（２）が、少なくとも銀、有利には銀粒子およびガラスフリットを含み、５μｍ〜４０μｍの層厚を有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の板ガラス。
  14. 少なくとも１つの電気的な接続エレメントを備えた請求項１から１３までのいずれか１項記載の板ガラスを製造する方法であって、
    （ａ）−前記接続ケーブル（５）に前記補剛エレメント（７，８）および前記収縮チューブ（６）を備付け、前記接続エレメント（３）に結合させ、
    −はんだ材料（４）を前記接続エレメント（３）に設け、
    （ｂ）前記接続エレメント（３）を、前記基板（１）上の前記導電性の構造体（２）上に配置し、
    （ｃ）前記接続エレメント（３）を前記はんだ材料（４）を介して前記導電性の構造体（２）にエネルギ導入しながら結合させる、電気的な接続エレメントを備えた板ガラスを製造する方法。
  15. 少なくとも１つの電気的な接続エレメントを備えた請求項１から１３までのいずれか１項記載の板ガラスの、建物または陸空海の交通用の移動手段における、特にレール車両または自動車における、有利にはフロントガラス、リアガラス、サイドガラスおよび／またはルーフガラスとしての、特に加熱可能な板ガラスとしての、またはアンテナ機能を備えた板ガラスとしての使用。
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