KR101711314B1 - 전기 연결 소자 및 보상판을 갖는 디스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판(1)의 적어도 한 부분 상에 전기 전도성 구조(2)를 갖는 적어도 하나의 기판(1), 전도성 구조(2)의 적어도 한 부분영역 상의 적어도 하나의 보상판(3), 적어도 하나의 보상판(3)의 적어도 한 부분영역 상의 적어도 하나의 전기 연결 소자(4), 보상판(3)을 적어도 하나의 접촉 표면(7)을 통해 전기 전도성 구조(2)의 적어도 한 부분영역에 연결하는 무연 납땜 컴파운드(5)를 포함하고, 여기서, 기판(1)과 보상판(3)의 열 팽창 계수의 차이가 5 x 10-6/℃ 미만이고, 여기서 연결 소자(4)가 구리를 포함하는 것인, 보상판(3)을 갖는 적어도 하나의 연결 소자(4)를 갖는 판유리에 관한 것이다.
Description
본 발명은 전기 연결 소자를 갖는 판유리, 그의 경제적 및 환경친화적 제조 방법, 및 그의 용도에 관한 것이다.
추가로, 본 발명은 전기 전도성 구조, 예컨대, 예를 들어 가열 전도체 또는 안테나 전도체를 갖는 자동차를 위한 전기 연결 소자를 갖는 판유리에 관한 것이다. 통례적으로 전기 전도성 구조는 납땜된 전기 연결 소자를 통해 탑재형 전기 시스템에 연결된다. 이용되는 물질들의 상이한 열 팽창 계수 때문에, 판유리에 응력을 가하는 제조 및 작업 동안에 기계적 응력이 발생하고, 판유리의 파단을 야기할 수 있다.
납 함유 땜납은 소성 변형에 의해 전기 연결 소자와 판유리 사이에 발생하는 기계적 응력을 보상할 수 있는 높은 연성을 갖는다. 그러나, 폐차 처리 지침(End of Life Vehicles Directive 2000/53/EC) 때문에, EC 내에서 납 함유 땜납은 무연 땜납으로 대체되어야 한다. 요약하면, 이 지침은 두문자어 ELV (End of Life Vehicles)로 불린다. 그 지침의 목적은 일회용 전자제품의 막대한 증가의 결과로, 극히 문제가 되는 성분을 제품에서 금지하는 것이다. 영향을 받는 물질은 납, 수은, 카드뮴 및 크로뮴이다. 그 중에서도, 이것은 유리 상에서의 전기적 적용에 무연 납땜 물질의 이용 및 상응하는 대체 제품의 도입과 관련있다.
그러나, 예를 들어 EP 2 339 894 A1 및 WO 2000058051에 게재된 바와 같은 지금까지 알려진 무연 땜납 컴파운드는 그의 낮은 연성 때문에 기계적 응력을 납과 동일한 정도로 보상할 수 없다. 그러나, 통례적인 구리 함유 연결 소자는 유리보다 높은 열 팽창 계수 (CTE(구리) = 16.8 x 10-6/℃)를 가지고, 그 결과로, 구리의 열팽창시 유리에 손상이 발생한다. 이 이유 때문에, 바람직하게는, 낮은, 바람직하게는 소다 석회 유리 (0℃ - 320℃에서 8.3 x 10-6/℃)의 크기 정도의 열 팽창 계수를 갖는 연결 소자가 무연 땜납 컴파운드와 함께 이용된다. 이러한 연결 소자는 가열시 거의 팽창하지 않고, 발달하는 응력을 보상한다.
EP 1 942 703 A2는 자동차의 판유리 상의 전기 연결 소자를 게재하고, 여기서 판유리와 전기 연결 소자의 열 팽창 계수의 차이는 < 5 x 10-6/℃이고, 연결 소자는 주로 티타늄을 함유한다. 충분한 기계적 안정성 및 가공성을 가능하게 하기 위해, 과량의 납땜 컴파운드를 이용하는 것이 제안된다. 과량의 납땜 컴파운드는 연결 소자와 전기 전도성 구조 사이의 중간 공간으로부터 흘러나온다. 과량의 납땜 컴파운드는 유리 판유리에 높은 기계적 응력을 야기한다. 이 기계적 응력은 궁극적으로 판유리의 파단을 초래한다. 추가로, 티타늄은 불량한 납땜성을 갖는다. 이것은 판유리 상에서 연결 소자의 불량한 접착을 초래한다. 게다가, 연결 소자는 전기 전도성 물질, 예를 들어 구리를 통해 아마도 용접에 의해서 탑재형 전기 시스템에 연결되어야 한다. 티타늄은 불량한 용접성을 갖는다.
EP 2 408 260 A1은 낮은 열 팽창 계수 (CTE)를 갖는 철-니켈 또는 철-니켈-코발트 합금, 예컨대 코바르(Kovar) 또는 인바르(Invar)의 이용을 기술한다. 코바르 (CTE = 5 x 10-6/℃) 및 인바르 (CTE는 조성에 의존하여 0.55 x 10-6/℃ 이하임) 둘 모두가 소다 석회 유리보다 낮은 CTE를 가지고, 기계적 응력을 보상한다. 인바르는 이 기계적 응력의 과도보상이 발생할 정도로 낮은 열 팽창 계수를 갖는다. 이것은 유리에 압축 응력 또는 합금에 인장 응력을 초래하지만, 이것은 비임계적인 것으로 여겨진다.
납 함유 납땜 컴파운드와 함께 이용되는 구리로 제조된 통상적인 연결 소자는 그의 높은 팽창계수 때문에 유리 상에서 공지의 무연 납땜 컴파운드로 납땜하기에 부적합하다. 사실상, 철 또는 티타늄으로 제조된 연결 소자는 더 낮은 팽창계수를 가지고, 무연 납땜 컴파운드와 상용성이 있지만; 이 물질들은 실질적으로 성형하기가 더 어렵다. 이렇게 해서, 연결 소자의 제조에 필요한 도구의 유효수명이 감소하고, 이는 제조 비용 증가를 초래한다. 게다가, 연결 소자의 물질 및 모양을 변화시킬 경우, 납땜 절차의 기본 조건을 계속해서 변화시켜야 한다. 또한, 상이한 연결 소자는 당기는 힘에 대해 상이한 기계적 강인성을 갖는다. 이렇게 해서, 일관된 기계적 안정성 및 균일한 납땜 거동을 보장하기 위해서는 표준화가 바람직할 것이다.
본 발명의 목적은 판유리에서 임계 기계적 응력이 방지될 수 있고 제조 방법이 연결 소자의 물질 및 모양과 무관하게 납땜 절차의 표준화에 의해 단순화되는, 전기 연결 소자를 갖는 판유리 뿐만 아니라 그의 경제적 및 환경친화적 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 본 발명에 따라서 독립 청구항 1, 13 및 14에 따른 연결 소자를 갖는 판유리, 그의 제조 방법 및 그의 용도에 의해 달성된다. 바람직한 실시양태는 종속항으로부터 명백하다.
본 발명의 목적은 본 발명에 따라서 보상판을 갖는 적어도 하나의 연결 소자를 갖는 판유리에 의해 달성된다. 이 판유리는 기판의 적어도 한 부분 상에 전기 전도성 구조를 갖는 적어도 하나의 기판, 전도성 구조의 적어도 한 부분 상의 적어도 하나의 보상판, 보상판의 적어도 한 부분 상의 적어도 하나의 전기 연결 소자, 뿐만 아니라 보상판을 적어도 하나의 접촉 표면을 통해 전기 전도성 구조의 적어도 한 부분에 연결하는 무연 납땜 컴파운드를 포함한다. 기판과 보상판의 열 팽창 계수의 차이는 5 x 10-6/℃ 미만이고, 연결 소자는 구리를 함유한다.
보상판의 열 팽창 계수는 0℃ 내지 300℃의 온도 범위에서 바람직하게는 9 x 10-6/℃ 내지 13 x 10-6/℃ , 특히 바람직하게는 10 x 10-6/℃ 내지 12 x 10-6/℃, 가장 특히 바람직하게는 10 x 10-6/℃ 내지 11 x 10-6/℃이다.
본 발명에 따라서 보상판을 이용함으로써, 구리로 제조된 통상적인 연결 소자조차도 무연 납땜 컴파운드와 함께 이용될 수 있다. 선행 기술에 따르면, 연결 소자는 보상판 없이 무연 납땜 화합물에 의해 기판의 전기 전도성 구조 상에 직접 납땜되고, 그 결과로, 온도 순환 시험에서 기판의 손상이 발생한다. 보상판이 발생하는 응력을 보상하기 때문에, 본 발명에 따른 판유리 상에서는 이러한 손상이 관찰되지 않는다. 보상판의 물질은 기판과 보상판의 열 팽창 계수의 차이가 5 x 10-6/℃ 미만이도록 선택된다. 이렇게 해서, 기판 및 보상판이 가열 동안에 동일한 정도로 팽창하고, 땜납 접합부의 손상이 방지된다. 과거에 통상적인 구리 함유 연결 소자가 여전히 이용될 수 있기 때문에, 도구 전환이 필요하지 않다. 게다가, 일반적으로, 구리 함유 물질은 쉽게 성형가능하다. 대조적으로, 무연 납땜 컴파운드와도 함께 이용될 수 있는 선행 기술에 따른 공지된 연결 소자는 성형성이 불량한 물질, 예컨대 강철 또는 티타늄으로 제조된다. 이 이유 때문에, 구리 함유 연결 소자의 성형의 경우 도구의 유효 수명이 상당히 더 높다. 이렇게 해서, 보상판의 본 발명에 따른 용도는 성형 공정과 관련해서 제조 비용의 감소를 초래한다.
게다가, 선행 기술에 따른 무연 납땜 컴파운드로 납땜가능한 강철 또는 티타늄으로 제조된 연결 소자는 통상적인 구리 함유 연결 소자에 비해 상당히 높은 전기 저항을 갖는다. 땜납 접합부의 좋은 열안정성을 보장하는 보상판과 높은 전기전도도를 갖는 구리 함유 연결 소자의 본 발명에 따른 조합에 의해, 다양한 물질의 이점이 최적으로 이용되고, 불리한 물질 성질이 나타나지 않는다. 따라서, 판유리의 동일한 온도 안정성을 보유하면서 높은 저항을 갖는 물질의 비율이 최소한도로 감소될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 보상판을 이용함으로써, 납땜 절차의 표준화가 달성된다. 보상판은 연결 소자 및 모든 유형의 다른 연결자의 접촉 기지(basis)를 형성하고, 이렇게 해서 보상판으로서 뿐만 아니라 어댑터로서 쓰인다. 항상 동일한 표준화된 보상판을 이용함으로써, 땜납 접합부에 대한 조건이 변함없이 일정하고, 연결 소자의 모양 및 물질이 변하는 경우조차도 납땜 절차를 조정할 필요가 없다. 추가로, 땜납 접합부에 대한 기계적 조건이 변함없이 일정하고, 이렇게 해서 당기는 힘이 연결 소자의 모양과 독립적이다.
이용되는 보상판의 수는 연결 소자의 기하학적 구조에 의존한다. 연결 소자가 전기 전도성 구조에 하나의 표면을 통해서만 연결되는 것을 의도하는 경우에는, 전기 전도성 구조에 연결될 연결 소자의 면 상에 하나의 보상판이면 충분하다.
바람직한 실시양태에서, 전기 연결 소자는 제1 보상판 및 제2 보상판을 통해 전기 전도성 구조에 전기 전도적으로 연결된다. 연결 소자는 예를 들어 다리(bridge) 형태로 구현될 수 있고, 여기서 연결 소자는 2 개의 발을 가지고, 발 사이에 전기 전도성 구조와 직접적인 표면 접촉을 하지 않는 융기된 구역이 있다. 연결 소자는 단순한 다리 형태 및 더 복잡한 다리 형태 둘 모두를 가질 수 있다. 연결 소자의 2 개의 발은 각각 하나의 보상판 위에 받쳐진다.
보상판은 그의 저부에 접촉 표면을 가지고, 보상판은 이 접촉 표면으로 전체 표면이 전기 전도성 구조 상에 적용된다. 바람직하게는, 보상판 및 접촉 표면은 모퉁이(corner)를 갖지 않는다. 이러한 디자인은 모퉁이에서 최대값을 갖지 않는 균일한 인장응력 분포 및 균일한 땜납 분포 둘 모두를 달성한다.
보상판은 티타늄, 철, 니켈, 코발트, 몰리브데넘, 구리, 아연, 주석, 망가니즈, 니오븀 및/또는 크로뮴 및/또는 그의 합금을 함유한다.
바람직하게는, 보상판은 10.5 중량% 이상의 크로뮴 함량을 갖는 크로뮴 함유 강철을 함유한다. 다른 합금 성분, 예컨대 몰리브데넘, 망가니즈 또는 니오븀은 개선된 내부식성 또는 변경된 기계적 성질, 예컨대 인장 강도 또는 냉간 성형성을 초래한다.
본 발명에 따른 보상판은 바람직하게는 적어도 66.5 중량% 내지 89.5 중량%의 철, 10.5 중량% 내지 20 중량%의 크로뮴, 0 중량% 내지 1 중량%의 탄소, 0 중량% 내지 5 중량%의 니켈, 0 중량% 내지 2 중량%의 망가니즈, 0 중량% 내지 2.5 중량%의 몰리브데넘, 0 중량% 내지 2 중량%의 니오븀, 및 0 중량% 내지 1 중량%의 티타늄을 함유한다. 추가로, 보상판은 바나듐, 알루미늄 및 질소를 포함해서 다른 원소들의 혼합물을 함유할 수 있다.
보상판은 특히 바람직하게는 적어도 73 중량% 내지 89.5 중량%의 철, 10.5 중량% 내지 20 중량%의 크로뮴, 0 중량% 내지 0.5 중량%의 탄소, 0 중량% 내지 2.5 중량%의 니켈, 0 중량% 내지 1 중량%의 망가니즈, 0 중량% 내지 1.5 중량%의 몰리브데넘, 0 중량% 내지 1 중량%의 니오븀, 및 0 중량% 내지 1 중량%의 티타늄을 함유한다. 게다가, 바나듐, 알루미늄 및 질소를 포함해서 다른 원소들의 혼합물이 함유될 수 있다.
보상판은 가장 특히 바람직하게는 적어도 77 중량% 내지 84 중량%의 철, 16 중량% 내지 18.5 중량%의 크로뮴, 0 중량% 내지 0.1 중량%의 탄소, 0 중량% 내지 1 중량%의 망가니즈, 0 중량% 내지 1 중량%의 니오븀, 0 중량% 내지 1.5 중량%의 몰리브데넘, 및 0 중량% 내지 1 중량%의 티타늄을 함유한다. 보상판은 바나듐, 알루미늄 및 질소를 포함해서 다른 원소들의 추가의 혼합물을 함유할 수 있다.
크로뮴 함유 강철, 특히, 이른바 스테인리스 강철은 경제적으로 입수가능하다. 또한, 크로뮴 함유 강철은 구리 및 구리 합금에 비해 높은 강직성을 가지고, 이것은 보상판의 유리한 안정성을 초래한다. 또한, 크로뮴 함유 강철로 제조된 보상판은 많은 통상적인 연결 소자, 예를 들어 티타늄으로 제조된 연결 소자에 비해 높은 열전도도 때문에 개선된 납땜성을 갖는다.
보상판으로 이용하기 위한 특히 적당한 물질은 EN 10 088-2에 따른 물질 번호 1.4016, 1.4113, 1.4509 및 1.4510의 크로뮴 함유 강철이다.
보상판은 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 1 ㎜, 특히 바람직하게는 0.4 ㎜ 내지 0.8 ㎜의 물질 두께를 갖는다. 이 범위 내에서, 충분한 기계적 안정성이 최적으로 보장된다. 보상판의 폭 및 길이는 이용되는 연결 소자 및 그의 발의 모양에 개별적으로 맞출 수 있다. 그러나, 보상판의 특히 유리한 표준화를 얻기 위해, 둥근형, 원형 또는 타원형 모양, 특히, 원형 모양이 특히 바람직하게 이용된다. 보상판의 가장 특히 바람직한 원형 실시양태에서, 그것은 2 ㎜ 내지 15 ㎜, 바람직하게는 4 ㎜ 내지 10 ㎜의 직경을 갖는다.
구리 외에도 추가로, 연결 소자는 바람직하게는 티타늄, 철, 니켈, 코발트, 몰리브데넘, 구리, 아연, 주석, 망가니즈, 니오븀 및/또는 크로뮴 및/또는 그의 합금을 함유한다. 적당한 물질 조성은 그의 전기 저항에 따라서 선택된다.
바람직한 실시양태에서, 연결 소자는 45.0 중량% 내지 99.9 중량%의 구리, 0 중량% 내지 45 중량%의 아연, 0 중량% 내지 15 중량%의 주석, 0 중량% 내지 30 중량%의 니켈 및 0 중량% 내지 5 중량%의 규소를 함유한다. 전해 구리 외에도, 폭넓고 다양한 황동 또는 청동 합금, 예를 들어 양은, 콘스탄탄이 물질로서 적당하다.
연결 소자는 특히 바람직하게는 58 중량% 내지 99.9 중량%의 구리 및 0 중량% 내지 37.0 중량%의 아연, 특히 60 중량% 내지 80 중량%의 구리 및 20 중량% 내지 40 중량%의 아연을 함유한다.
연결 소자의 물질의 특별한 예로서, 물질 번호 CW004A (이전에는 2.0065)를 갖는 전해 구리 및 물질 번호 CW505L (이전에는 2.0265)을 갖는 CuZn30이 언급되어야 한다.
바람직한 실시양태에서, 연결 소자의 물질은 1.0 μohm·㎝ 내지 15 μohm·㎝, 특히 바람직하게는 1.5 μohm·㎝ 내지 11 μohm·㎝의 전기 저항을 갖는다. 이것은 기판에 맞춘 CTE를 갖는 보상판 및 매우 좋은 전기전도도를 갖는 연결 소자의 특히 유리한 조합을 초래한다. 기판에 맞춘 열 팽창 계수를 또한 갖는 선행 기술의 연결 소자는 더 높은 전기 저항을 가지고, 이렇게 해서 불리하게 증가된 전압 강하가 발생한다.
연결 소자의 물질 두께는 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 2 ㎜, 특히 바람직하게는 0.2 ㎜ 내지 1 ㎜, 가장 특히 바람직하게는 0.3 ㎜ 내지 0.5 ㎜이다. 바람직한 실시양태에서, 연결 소자의 물질 두께는 그의 전체 면적에 걸쳐서 일정하다. 이것은 연결 소자의 간단한 제조와 관련해서 특히 유리하다.
연결 소자는 자동차의 탑재형 전자제품에 연결 케이블을 통해 연결된다. 연결 케이블에 연결 소자의 전기적 접촉은 납땜된, 용접된 또는 크림핑된 연결을 통해 행할 수 있다.
원칙적으로, 연결 소자의 접촉에 적당한 연결 케이블은 전기 전도성 구조의 전기적 접촉을 위한 관련 분야 기술자에게 알려진 모든 케이블이다. 연결 케이블은 전기 전도성 코어 (내부 전도체) 외에도 절연, 바람직하게는 중합체 외장재를 포함할 수 있고, 바람직하게는 연결 소자와 내부 전도체 사이의 전기적 연결을 가능하게 하기 위해 연결 케이블의 말단 영역에서는 절연 외장재가 제거된다.
연결 케이블의 전기 전도성 코어는 예를 들어 구리, 알루미늄, 및/또는 은 또는 그의 합금 또는 혼합물을 함유할 수 있다. 전기 전도성 코어는 예를 들어 연선(stranded wire) 전도체로서 또는 단선(solid wire) 전도체로서 구현될 수 있다. 연결 케이블의 전기 전도성 코어의 단면은 본 발명에 따른 판유리의 이용에 요구되는 전류 운반 용량에 따라서 결정되고, 관련 분야 기술자에 의해 적당히 선택될 수 있다. 단면은 예를 들어 0.3 ㎟ 내지 6 ㎟이다.
연결 소자는 보상판에 전기 전도적으로 연결되고, 소자의 연결은 다양한 납땜 또는 용접 기술에 의해서 가능하다. 보상판 및 연결 소자는 바람직하게는 전극 저항 용접, 초음파 용접 또는 마찰 용접에 의해 연결된다.
대안적 실시양태에서, 연결 소자는 또한 나사 연결 또는 플러그 연결을 통해 보상판 상에 적용될 수 있다. 이러한 접촉은 예를 들어 나사형 슬리브를 갖는 연결 소자가 나사식으로 고정되는 나사형 핀을 갖는 보상판에 의해 실현될 수 있다.
본 발명의 유리한 실시양태에서, 연결 소자는 보상판의 표면의 일부만 덮는다. 이렇게 해서, 보상판의 일부가 연결 소자 아래에서 횡방향으로 돌출하여, 연결 소자의 부착 후에도 보상판 상에 접근가능하다. 전기 전도성 구조 상에 보상판을 납땜하는 동안, 이 돌출부가 보상판의 접촉을 위해 쓰일 수 있다.
바람직하게는 은, 특히 바람직하게는 은 입자 및 유리 프릿을 함유하는 전기 전도성 구조는 판유리의 적어도 한 부분에 적용된다. 본 발명에 따른 전기 전도성 구조는 3 ㎛ 내지 40 ㎛, 특히 바람직하게는 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 가장 특히 바람직하게는 7 ㎛ 내지 15 ㎛ 및 특히, 8 ㎛ 내지 12 ㎛의 층 두께를 갖는다. 연결 소자가 위에 적용된 보상판은 전표면이 접촉 표면을 통해 전기 전도성 구조의 한 부분에 연결된다. 전기적 접촉은 무연 납땜 컴파운드에 의해 수행된다. 전기 전도성 구조는 예를 들어 판유리 상에 적용되는 와이어 또는 코팅의 접촉에 쓰일 수 있다. 전기 전도성 구조는 예를 들어 판유리의 대향하는 가장자리 상에 부스바 형태로 적용된다. 부스바 상에 적용되는 보상판을 갖는 연결 소자를 통해 전압이 적용될 수 있고, 그 수단에 의해서 전류가 전도성 와이어 또는 코팅을 통해 한 부스바에서 다른 부스바로 흘러서, 판유리를 가열한다. 이러한 가열 기능 대신에, 본 발명에 따른 판유리는 또한 안테나 전도체와 함께 이용할 수도 있거나, 또는 또한 판유리의 안정한 접촉이 필요한 어떠한 다른 배열도 생각해낼 수 있다.
기판은 바람직하게는 유리, 특히 바람직하게는 편평 유리, 플로트 유리, 석영 유리, 보로실리케이트 유리 및/또는 소다 석회 유리를 함유한다. 그러나, 기판은 중합체, 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리부타디엔, 폴리니트릴, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및/또는 그의 공중합체 또는 혼합물을 함유할 수 있다. 기판은 바람직하게는 투명하다. 기판은 바람직하게는 0.5 ㎜ 내지 25 ㎜, 특히 바람직하게는 1 ㎜ 내지 10 ㎜, 및 가장 특히 바람직하게는 1.5 ㎜ 내지 5 ㎜의 두께를 갖는다.
기판의 열 팽창 계수는 바람직하게는 8 x 10-6/℃ 내지 9 x 10-6/℃이다. 기판은 바람직하게는 0℃ 내지 300℃의 온도 범위에서 8.3 x 10-6/℃ 내지 9 x 10-6/℃의 열 팽창 계수를 갖는 유리를 함유한다.
임의로, 판유리의 설치된 상태에서 판유리의 접촉을 은폐하는 스크린인쇄가 기판 상에 적용되고, 이렇게 하여 보상판을 갖는 연결 소자는 외부에서는 식별할 수 없다.
전기 전도성 구조는 보상판에 무연 납땜 컴파운드를 통해 전기 전도적으로 연결된다. 무연 납땜 컴파운드는 연결 소자의 저부에 위치하는 접촉 표면 상에 배열된다.
무연 납땜 컴파운드의 층 두께는 바람직하게는 600 ㎛ 이하, 특히 바람직하게는 150 ㎛ 내지 600 ㎛, 특히 300 ㎛ 미만이다.
바람직하게는, 무연 납땜 컴파운드에는 납이 없다. 이것은 전기 연결 소자를 갖는 본 발명에 따른 판유리의 환경 영향과 관련해서 특히 유리하다. 본 발명과 관련해서, "무연 납땜 컴파운드"는 EC 지침 ["2002/95/EC on the Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment"]에 따라서 0.1 중량% 이하의 납 함량을 갖는, 바람직하게는 납을 갖지 않는 납땜 컴파운드를 의미한다.
무연 납땜 컴파운드는 대표적으로 납 함유 납땜 컴파운드보다 낮은 연성을 가지고, 이렇게 하여 연결 소자와 판유리 사이의 기계적 응력이 그다지 잘 보상되지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 보상판을 갖는 연결 소자에 의해 임계 기계적 응력이 방지될 수 있다는 것을 발견하였다. 납땜 컴파운드는 바람직하게는 주석 및 비스무트, 인듐, 아연, 구리, 은 또는 그의 조성물을 함유한다. 본 발명에 따른 납땜 컴파운드의 주석 함량은 3 중량% 내지 99.5 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 95.5 중량%, 특히 바람직하게는 15 중량% 내지 60 중량%이다. 비스무트, 인듐, 아연, 구리, 은 또는 그의 조성물의 함량은 본 발명에 따른 땜납 조성물에서 0.5 중량% 내지 97 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 67 중량%이고, 여기서 비스무트, 인듐, 아연, 구리 또는 은의 함량은 0 중량%일 수 있다. 땜납 조성물은 0 중량% 내지 5 중량%의 함량으로 니켈, 게르마늄, 알루미늄 또는 인을 함유할 수 있다. 본 발명에 따른 땜납 조성물은 가장 특히 바람직하게는 Bi40Sn57Ag3, Sn40Bi57Ag3, Bi59Sn40Ag1, Bi57Sn42Ag1, In97Ag3, In60Sn36.5Ag2Cu1.5, Sn95.5Ag3,8Cu0.7, Bi67In33, Bi33In50Sn17, Sn77,2In20Ag2.8, Sn95Ag4Cu1, Sn99Cu1, Sn96.5Ag3.5, Sn96.5Ag3Cu0.5, Sn97Ag3, 또는 그의 혼합물을 함유한다.
유리한 실시양태에서, 납땜 컴파운드는 비스무트를 함유한다. 비스무트 함유 납땜 컴파운드는 판유리 상에 본 발명에 따른 연결 소자의 특히 좋은 접착을 초래하고, 동시에, 판유리의 손상이 방지될 수 있다는 것을 발견하였다. 땜납 조성물의 비스무트 함량은 바람직하게는 0.5 중량% 내지 97 중량%, 특히 바람직하게는 10 중량% 내지 67 중량% 및 가장 특히 바람직하게는 33 중량% 내지 67 중량%, 특히 50 중량% 내지 60 중량%이다. 납땜 컴파운드는 바람직하게는 비스무트 외에도 주석 및 은 또는 주석, 은 및 구리를 함유한다. 특히 바람직한 실시양태에서, 납땜 컴파운드는 적어도 35 중량% 내지 69 중량%의 비스무트, 30 중량% 내지 50 중량%의 주석, 1 중량% 내지 10 중량%의 은, 및 0 중량% 내지 5 중량%의 구리를 함유한다. 가장 특히 바람직한 실시양태에서, 납땜 컴파운드는 적어도 49 중량% 내지 60 중량%의 비스무트, 39 중량% 내지 42 중량%의 주석, 1 중량% 내지 4 중량%의 은 및 0 중량% 내지 3 중량%의 구리를 함유한다.
또 다른 유리한 실시양태에서, 납땜 컴파운드는 90 중량% 내지 99.5 중량%, 바람직하게는 93 중량% 내지 99 중량%, 특히 바람직하게는 95 중량% 내지 98 중량%의 주석을 함유한다. 납땜 컴파운드는 바람직하게는 주석 외에도 0.5 중량% 내지 5 중량%의 은 및 0 중량% 내지 5 중량%의 구리를 함유한다.
납땜 컴파운드는 보상판의 땜납 영역과 전기 전도성 구조 사이의 중간 공간으로부터 바람직하게는 1 ㎜ 미만의 유출 폭으로 흘러나온다. 바람직한 실시양태에서, 최대 유출 폭은 0.5 ㎜ 미만 및 특히, 약 0 ㎜이다. 이것은 판유리에서 기계적 응력 감소, 연결 소자의 접착 및 땜납 양 감소와 관련해서 특히 유리하다. 최대 유출 폭은 땜납 영역의 바깥 가장자리와 납땜 컴파운드 크로스오버(crossover) 지점 사이의 거리로 정의되고, 납땜 컴파운드 크로스오버 지점에서는 납땜 컴파운드가 50 ㎛의 층 두께 미만으로 감소한다. 최대 유출 폭은 납땜 절차 후 고화된 납땜 컴파운드에 대해 측정된다. 요망되는 최대 유출 폭은 간단한 실험에 의해 결정될 수 있는 납땜 컴파운드 부피 및 압축판과 전기 전도성 구조 사이의 수직 거리의 적당한 선택을 통해 얻어진다. 보상판과 전기 전도성 구조 사이의 수직 거리는 적당한 공정 도구, 예를 들어 통합된 스페이서를 갖는 도구에 의해 미리 정할 수 있다. 최대 유출 폭은 심지어 음일 수 있고, 즉, 보상판의 납땜 영역 및 전기 전도성 구조에 의해 형성된 중간 공간 안으로 후퇴할 수 있다. 본 발명에 따른 판유리의 유리한 실시양태에서, 최대 유출 폭은 보상판의 납땜 영역 및 전기 전도성 구조에 의해 형성된 중간 공간 안으로 오목한 메니스커스로 후퇴한다. 오목한 메니스커스는 예를 들어 땜납이 여전히 유체인 동안에 납땜 절차 시에 스페이서와 전도성 구조 사이의 수직 거리를 증가시킴으로써 생성된다. 이점은 판유리에서, 특히, 큰 납땜 컴파운드 크로스오버와 함께 존재하는 임계 영역에서의 기계적 응력 감소이다.
본 발명의 유리한 실시양태에서, 보상판의 접촉 표면은 스페이서, 바람직하게는 적어도 2 개의 스페이서, 특히 바람직하게는 적어도 3 개의 스페이서를 갖는다. 스페이서는 바람직하게는 예를 들어 스탬핑 또는 딥 드로잉에 의해 보상판과 1-피스(one piece)로 형성된다. 스페이서는 바람직하게는 0.5 x 10-4 m 내지 10 x 10-4 m의 폭 및 0.5 x 10 - 4 m 내지 5 x 10-4 m, 특히 바람직하게는 1 x 10-4 m 내지 3 x 10- 4 m의 높이를 갖는다. 스페이서에 의해, 납땜 컴파운드의 균질하고 균일한 두께를 가지고 균일하게 용융된 층이 얻어진다. 이렇게 해서, 보상판과 판유리 사이의 기계적 응력이 감소될 수 있고, 보상판의 접착이 개선될 수 있다. 특히, 이것은 납 함유 납땜 컴파운드에 비해 낮은 연성 때문에 기계적 응력을 그다지 잘 보상할 수 없는 무연 납땜 컴파운드를 이용하는 경우에 특히 유리하다.
본 발명의 유리한 실시양태에서, 보상판 및/또는 연결 소자에는 납땜 절차 동안에 납땜 도구와 접촉하는 데 쓰이는 접촉 범프가 구비된다. 접촉 범프는 접촉 표면 반대쪽에 기판으로부터 먼 쪽으로 향하는 보상판의 표면 상에 또는 보상판 위에 위치하는 영역에서 기판으로부터 먼 쪽으로 향하는 연결 소자의 표면 상에 배열된다. 접촉 범프는 바람직하게는 적어도 납땜 도구와의 접촉 영역에서 볼록하게 굽어서 형성된다. 접촉 범프는 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 2 ㎜, 특히 바람직하게는 0.2 ㎜ 내지 1 ㎜의 높이를 갖는다. 접촉 범프의 길이 및 폭은 바람직하게는 0.1 내지 5 ㎜, 가장 특히 바람직하게는 0.4 ㎜ 내지 3 ㎜이다. 접촉 범프는 바람직하게는 예를 들어 스탬핑 또는 딥 드로잉에 의해 보상판 또는 연결 소자와 1-피스로 형성된다. 납땜을 위해서는, 접촉면이 편평한 모양을 갖는 전극이 이용될 수 있다. 전극 표면은 접촉 범프와 접촉한다. 이 과정 동안에, 전극 표면은 기판의 표면에 평행하게 배열된다. 전극 표면과 접촉 범프 사이의 접촉 영역이 땜납 접합부를 형성한다. 땜납 접합부의 위치는 기판의 표면으로부터 가장 큰 수직 거리를 갖는 접촉 범프의 볼록한 표면 상의 지점에 의해 결정된다. 땜납 접합부의 위치는 보상판 또는 연결 소자 상의 납땜 전극의 위치와 독립적이다. 이것은 납땜 절차 동안에 재현가능한 균일한 열 분포와 관련해서 특히 유리하다. 납땜 절차 동안의 열 분포는 접촉 범프의 위치, 크기, 배열 및 기하학적 구조에 의해 결정된다.
보상판은 바람직하게는 적어도 납땜 컴파운드 쪽으로 배향되는 접촉 표면 상에 니켈, 구리, 아연, 주석, 은, 금 또는 그의 합금 또는 층, 바람직하게는 은을 함유하는 코팅 (적심층)을 갖는다. 이렇게 해서, 납땜 컴파운드에 의한 보상판의 개선된 적심 및 보상판의 개선된 접착이 얻어진다.
본 발명에 따른 보상판은 바람직하게는 니켈, 주석, 구리 및/또는 은으로 코팅된다. 특히 바람직하게는, 보상판에 바람직하게는 니켈 및/또는 구리로 제조된 접착증진층, 및 추가로, 바람직하게는 은으로 제조된 납땜가능한 층이 제공된다. 본 발명에 따른 보상판은 가장 특히 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 0.3 ㎛의 니켈 및/또는 3 ㎛ 내지 20 ㎛의 은으로 코팅된다. 보상판은 니켈, 주석, 구리 및/또는 은으로 도금될 수 있다. 니켈 및 은은 보상판의 전류 운반 용량 및 부식 안정성 및 납땜 컴파운드에 의한 적심을 개선한다.
연결 소자는 임의로 또한 코팅을 가질 수 있다. 그러나, 연결 소자와 납땜 컴파운드 사이에 직접적인 접촉이 없기 때문에 연결 소자의 코팅은 꼭 필요하지는 않다. 이렇게 해서, 연결 소자의 적심 성질의 최적화가 요구되지 않는다. 이렇게 해서, 연결 소자의 큰 면적 코팅이 필요 없을 수 있고 보상판의 보통 상당히 더 작은 표면만 코팅되기 때문에, 연결 소자 및 보상판을 갖는 본 발명에 따른 판유리의 제조 비용이 감소된다.
대안적 실시양태에서, 연결 소자는 니켈, 구리, 아연, 주석, 은, 금, 또는 그의 합금 또는 층, 바람직하게는 은을 함유하는 코팅을 갖는다. 바람직하게는, 연결 소자는 니켈, 주석, 구리 및/또는 은으로 코팅된다. 가장 특히 바람직하게는, 연결 소자는 0.1 ㎛ 내지 0.3 ㎛의 니켈 및/또는 3 ㎛ 내지 20 ㎛의 은으로 코팅된다. 연결 소자는 니켈, 주석, 구리 및/또는 은으로 도금될 수 있다.
보상판의 모양은 보상판 및 전기 전도성 구조의 중간 공간에서 하나의 또는 다수의 땜납 저장소(depot)를 형성할 수 있다. 땜납 저장소 및 보상판 상의 땜납의 적심 성질이 그 공간으로부터 납땜 컴파운드의 유출을 방지한다. 땜납 저장소는 직사각형, 둥근형, 또는 다각형으로 구현될 수 있다.
추가로, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 연결 소자 및 하나의 또는 다수의 보상판을 갖는 판유리의 제조 방법을 포함한다:
a) 연결 소자를 하나의 또는 다수의 보상판의 상부에 전기 전도적으로 부착시키는 단계,
b) 무연 납땜 컴파운드를 하나의 또는 다수의 보상판 저부의 적어도 하나의 접촉 표면 상에 적용하는 단계,
c) 보상판을 무연 납땜 컴파운드가 기판 상의 전기 전도성 구조 상에 있게 되도록 배열하는 단계, 및
d) 보상판을 전기 전도성 구조에 납땜하는 단계.
전기 전도성 구조는 그 자체가 알려진 방법을 이용하여 예를 들어 스크린인쇄 방법에 의해 기판 상에 적용될 수 있다. 전기 전도성 구조의 적용은 방법 단계 (a) 및 (b) 전에, 그 동안에 또는 그 후에 행할 수 있다.
납땜 컴파운드는 바람직하게는 보상판 상에 일정한 층 두께, 부피, 모양 및 배열을 갖는 소판 또는 납작한 방울로서 적용된다. 납땜 컴파운드 소판의 층 두께는 바람직하게는 0.6 ㎜ 이하이다. 납땜 컴파운드 소판의 모양은 바람직하게는 접촉 표면의 모양에 상응한다. 접촉 표면이 예를 들어 직사각형으로서 구현되는 경우에는, 납땜 컴파운드 소판은 바람직하게는 직사각형 모양을 갖는다.
보상판 및 전기 전도성 구조의 전기적 연결 동안의 에너지 도입은 바람직하게는 펀치, 써모드(thermode), 피스톤 납땜, 마이크로플레임 납땜, 바람직하게는 레이저 납땜, 고온 공기 납땜, 유도 납땜, 저항 납땜 및/또는 초음파로 행한다.
바람직하게는, 연결 소자는 보상판의 상부에 나사 연결 또는 플러그 연결에 의해 용접되거나 또는 납땜되거나 또는 부착된다. 특히 바람직하게는, 연결 소자는 전극 저항 용접, 초음파 용접, 또는 마찰 용접에 의해 부착된다.
자동차에 판유리 설치 후, 연결 소자는 예를 들어 구리로 제조된 시트, 연선, 또는 편조선에 용접되거나 또는 크림핑되고, 탑재형 전자제품에 연결된다.
추가로, 본 발명은 자동차, 건축 글레이징 또는 구조 글레이징에서의, 특히, 자동차, 열차, 항공기 또는 해양 선박에서의, 전기 전도성 구조를 갖는 본 발명에 따른 판유리의 용도를 포함한다. 보상판을 갖는 연결 소자는 외부 전기 시스템, 예를 들어, 증폭기, 제어 유닛 또는 전압원에 판유리의 전기 전도성 구조, 예를 들어 가열 전도체 또는 안테나 전도체의 연결에 이용된다. 특히, 본 발명은 열차 또는 자동차에서 바람직하게는 앞유리창, 뒷쪽 창문, 옆쪽 창문 및/또는 지붕 패널로서의, 특히, 가열가능한 판유리로서의 또는 안테나 기능을 갖는 판유리로서의, 본 발명에 따른 판유리의 용도를 포함한다.
본 발명을 도면 및 예시 실시양태를 참고로 하여 상세히 설명한다. 도면은 개략적 표현이고 비율에 충실하지 않는다. 도면은 결코 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1a은 연결 소자 및 보상판을 갖는 본 발명에 따른 판유리의 상면도이다.
도 1b는 절단선 AA'를 따라서 절단된 도 1a에 따른 판유리의 단면도이다.
도 2a는 다리 모양 연결 소자 및 2 개의 보상판을 갖는 본 발명에 따른 판유리의 개략적 투시도이다.
도 2b는 절단선 BB'에 따라서 절단된 도 2a에 따른 판유리의 단면도이다.
도 2c는 도 2a에 따른 판유리의 상면도이다.
도 3은 추가로 보상판 상에 각각 하나의 접촉 범프가 적용된 도 2c에 따른 판유리의 상면도이다.
도 4는 추가로 연결 소자 상에 2 개의 접촉 범프가 적용된 도 2c에 따른 판유리의 상면도이다.
도 5a는 추가로 보상판 상에 각각 2 개의 접촉 범프가 적용된 도 2c에 따른 판유리의 상면도이다.
도 5b는 절단선 BB'을 따라서 절단된 도 5a에 따른 판유리의 단면도이다.
도 6은 연결 소자 및 보상판을 갖는 판유리를 제조하는 본 발명에 따른 방법의 흐름도이다.
도 1b는 절단선 AA'를 따라서 절단된 도 1a에 따른 판유리의 단면도이다.
도 2a는 다리 모양 연결 소자 및 2 개의 보상판을 갖는 본 발명에 따른 판유리의 개략적 투시도이다.
도 2b는 절단선 BB'에 따라서 절단된 도 2a에 따른 판유리의 단면도이다.
도 2c는 도 2a에 따른 판유리의 상면도이다.
도 3은 추가로 보상판 상에 각각 하나의 접촉 범프가 적용된 도 2c에 따른 판유리의 상면도이다.
도 4는 추가로 연결 소자 상에 2 개의 접촉 범프가 적용된 도 2c에 따른 판유리의 상면도이다.
도 5a는 추가로 보상판 상에 각각 2 개의 접촉 범프가 적용된 도 2c에 따른 판유리의 상면도이다.
도 5b는 절단선 BB'을 따라서 절단된 도 5a에 따른 판유리의 단면도이다.
도 6은 연결 소자 및 보상판을 갖는 판유리를 제조하는 본 발명에 따른 방법의 흐름도이다.
도 1a 및 1b는 연결 소자(4) 및 보상판(3)을 갖는 본 발명에 따른 판유리를 묘사한다. 도 1b는 절단선 AA'를 따라서 절단된 단면도를 묘사한다. 도 1b에서는 절단된 표면은 평행선을 그어서 나타낸다. 소다 석회 유리로 제조된 3 ㎜ 두께의 열에 의해 예비응력을 받은 단일의 판유리 안전 유리로 제조된 기판(1) 상에 차폐 스크린인쇄 (6)가 적용된다. 기판(1)은 150 ㎝의 폭 및 80 ㎝의 높이를 가지고, 보상판(3)을 갖는 연결 소자(4)는 더 짧은 옆 가장자리 상에서 차폐 스크린인쇄 (6)의 영역에 장착된다. 가열 전도체 구조 형태의 전기 전도성 구조(2)가 기판(1)의 표면 상에 적용된다. 전기 전도성 구조는 은 입자 및 유리 프릿을 함유하고, 은 함량은 90% 초과이다. 전기 전도성 구조(2)는 판유리의 가장자리 영역에서 10 ㎜로 넓어진다. 이 영역에서, 보상판(3) 저부의 접촉 표면(7)에 전기 전도성 구조(2)를 연결하는 무연 납땜 컴파운드(5)가 적용된다. 접촉 표면(7) 및 무연 납땜 컴파운드(5)는 도 1a의 상면도에서는 보상판(3)에 의해 은폐되지만, 단면도 (도 1b)에서는 식별할 수 있다. 자동차 차체에 설치 후에, 접촉은 차폐 스크린인쇄 (6)에 의해 은폐된다. 무연 납땜 컴파운드(5)는 보상판(3)에 전기 전도성 구조(2)의 내구성 있는 전기적 및 기계적 연결을 보장한다. 무연 납땜 컴파운드(5)는 57 중량%의 비스무트, 42 중량%의 주석 및 1 중량%의 은을 함유한다. 무연 납땜 컴파운드(5)는 250 ㎛의 두께를 갖는다. 연결 소자(4)는 발을 갖는 편평한 구부린 시트로 이루어지고, 발의 저부가 보상판(3)의 상부에 용접된다. 연결 소자의 구부림은 단면도 (도 1b)에서 식별할 수 있다. 전기 연결 소자(4)는 물질 번호 CW004A의 구리 (Cu-ETP)로 제조되고, 4 ㎜의 폭 및 6 ㎜의 길이를 갖는 접촉 표면을 갖는다. 이 물질은 낮은 전기 저항 (1.8 μohm·㎝)을 가지고, 그의 높은 전기전도도 때문에 연결 소자(4)로 특히 적당하다. 연결 소자(4)의 물질 두께는 0.8 ㎜이다. 보상판(3)은 원형 스탬핑된 시트로 이루어지고, 0.5 ㎜의 높이 (물질 두께) 및 4 ㎜의 직경을 갖는다. 보상판(3)은 EN 10 088-2에 따른 물질 번호 1.4509의 강철 (티센크루프 니로스타® 4509(ThyssenKrupp Nirosta® 4509))로 제조된다. 보상판(3)은 기계적 응력을 보상하고, 이렇게 해서, 구리로 제조된 연결 소자(4)와 무연 납땜 컴파운드(5)의 조합을 가능하게 한다. 이렇게 해서, 한편으로는 판유리에서 임계 기계적 응력이 방지되고, 한편으로는 그럼에도 불구하고 구리 또는 구리 합금으로 제조된 이전에 알려진 연결 소자(4)가 여전히 이용될 수 있다. 게다가, 납땜 절차의 매개변수가 이용되는 보상판(3)에만 의존하기 때문에, 제조 방법이 연결 소자(4)의 물질 및 모양과 독립적으로 납땜 절차의 표준화에 의해 단순화될 수 있다. 이 결과는 관련 분야의 기술자에게는 놀랍고 예상 밖이었다.
도 2a, 2b 및 2c는 다리 모양 연결 소자(4) 및 2 개의 보상판(3)을 갖는 본 발명에 따른 판유리의 상이한 도면을 묘사한다. 도 2a는 판유리의 투시도를 묘사하고, 도 2b는 절단선 BB'을 따라서 절단된 단면도를 묘사하고, 도 2c는 상면도를 묘사한다. 절단된 표면은 도 2b에서 평행선을 그어서 나타낸다. 소다 석회 유리로 제조된 3 ㎜ 두께의 열에 의해 예비응력을 받은 단일의 판유리 안전 유리로 제조된 기판(1) 상에 차폐 스크린인쇄 (6)가 적용된다. 기판(1)은 150 ㎝의 폭 및 80 ㎝의 높이를 가지고, 보상판(3)을 갖는 연결 소자(4)는 더 짧은 옆 가장자리 상에서 차폐 스크린인쇄 (6)의 영역에 장착된다. 가열 전도체 구조 형태의 전기 전도성 구조(2)가 기판(1)의 표면 상에 적용된다. 전기 전도성 구조는 은 입자 및 유리 프릿을 함유하고, 은 함량은 90% 초과이다. 전기 전도성 구조(2)는 판유리의 영역에서 10 ㎜로 넓어진다. 이 영역에서, 보상판(3) 저부의 접촉 표면(7.1, 7.2)에 전기 전도성 구조(2)를 연결하는 무연 납땜 컴파운드(5)가 적용된다. 자동차 차체에 설치 후, 접촉은 차폐 스크린인쇄 (6)에 의해 은폐된다. 무연 납땜 컴파운드(5)는 보상판(3) 및 연결 소자(4)에 전기 전도성 구조(2)의 내구성 있는 전기적 및 기계적 연결을 보장한다. 무연 납땜 컴파운드(5)는 57 중량%의 비스무트, 42 중량%의 주석 및 1 중량%의 은을 함유한다. 무연 납땜 컴파운드(5)는 250 ㎛의 두께를 갖는다. 연결 소자(4)는 다리 모양을 갖는다. 연결 소자(4)는 제1 보상판(3.1) 및 제2 보상판(3.2) 위에 받쳐지는 2 개의 발, 뿐만 아니라 그 발 사이에서 연장되는 다리 모양 구역을 포함한다. 다리 모양 구역에서는, 연결 소자(4)가 보상판(3) 위에 받쳐지지도 않고 전기 전도성 구조(2) 위에 받쳐지지도 않는다. 전기 연결 소자(4)는 4 ㎜의 폭 및 24 ㎜의 길이를 가지고, 물질 번호 CW004A의 구리 (Cu-ETP)로 제조된다. 이 물질은 낮은 전기 저항 (1.8 μohm·㎝)을 가지고, 그의 높은 전기전도도 때문에 연결 소자(4)로 특히 적당하다. 연결 소자(4)의 물질 두께는 0.4 ㎜이다. 보상판(3.1, 3.2)은 원형 스탬핑된 시트로 이루어지고, 각 경우에서 0.5 ㎜의 높이 (물질 두께) 및 6 ㎜의 직경을 갖는다. 보상판(3.1, 3.2)은 EN 10 088-2에 따른 물질 번호 1.4509의 강철 (티센크루프 니로스타® 4509)로 제조된다. 보상판(3.1, 3.2)은 기계적 응력을 보상하고, 이렇게 하여 구리로 제조된 연결 소자(4)와 무연 납땜 컴파운드(5)의 조합을 가능하게 한다.
도 3은 도 2c에 따른 판유리의 상면도를 묘사하고, 여기서, 추가로, 보상판(3) 상에 각각 1 개의 접촉 범프(9)가 적용된다. 접촉 범프(9)는 접촉 표면 반대쪽에 기판으로부터 먼 쪽으로 향하는 보상판(3)의 표면 상에 배열된다. 접촉 범프(9)는 보상판(3) 상에 스탬핑되고, 이렇게 해서, 보상판과 1-피스로 형성된다. 접촉 범프(9)는 구형 세그먼트로서 형성되고, 2.5 x 10-4 m의 높이 및 5 x 10-4 m의 폭을 갖는다. 접촉 범프(9)는 납땜 절차 동안에 보상판(3)과 납땜 도구를 접촉시키는 데 이용된다. 접촉 범프(9)에 의해서, 재현가능한 정해진 열 분포가 납땜 도구의 정확한 위치설정과 독립적으로 보장된다.
도 4는 도 2c에 따른 판유리의 상면도를 묘사하고, 여기서, 추가로, 연결 소자(4) 상에 2 개의 접촉 범프(9)가 적용된다. 접촉 범프(9)의 디자인은 도 3에 기술된 것에 상응하지만, 그와 대조적으로, 접촉 범프(9)는 보상판(3) 위에 위치하는 영역에서 연결 소자(4) 자체 상에 배열된다. 이 디자인은 납땜 절차 동안에 보상판(3)에서의 최적 열 분포와 관련해서 유리하다.
도 5a는 도 2c에 따른 판유리의 상면도를 묘사하고, 여기서, 추가로, 보상판(3) 상에 각각 2 개의 접촉 범프(9)가 적용된다. 접촉 범프(9)의 디자인은 도 3에 기술된 것에 상응하지만, 이와 대조적으로, 각 보상판(3.1, 3.2)이 2 개의 접촉 범프(9)를 갖는다. 접촉 범프(9)는 연결 소자(4)의 발의 양옆에 있고, 그에 대해 횡방향으로 배열된다.
도 5b는 절단선 CC'에 따라서 절단된 도 5a에 따른 판유리의 단면도를 묘사한다. 절단된 표면은 평행선을 그어서 나타낸다. 제1 보상판(3.1)의 제1 접촉 표면(7.1) 상에 3 개의 스페이서(8)가 배열되고, 그 중 2 개는 단면도의 평면에 있기 때문에 식별할 수 있다. 제2 보상판(3.2)(이 도면에는 나타나 있지 않음)에는 제1 보상판(3.1)과 유사하게 접촉 범프(9) 및 스페이서(8)가 구비된다. 스페이서(8)는 접촉 표면(7) 상에서 보상판(3) 안으로 스탬핑되고, 이렇게 해서, 보상판과 1-피스로 형성된다. 스페이서(8)는 구형 세그먼트로서 형성되고, 2.5 x 10-4 m의 높이 및 5 x 10-4 m의 폭을 갖는다. 스페이서(8)는 무연 납땜 컴파운드(5)의 균일한 층의 형성을 촉진한다. 이것은 보상판(3)의 접착과 관련해서 특히 유리하다. 접촉 범프(9)는 접촉 표면(7) 반대쪽에 기판(1)으로부터 먼 쪽으로 향하는 보상판(3)의 표면 상에 배열된다. 원칙적으로, 스페이서(8) 및 접촉 범프(9)는 서로 독립적으로 위치할 수 있지만, 소자들의 스탬핑 때문에 그것들은 서로 겹치지 않아야 한다. 또한, 도 3 및 4에 묘사된 접촉 범프(9)는 스페이서(8)와 함께 이용될 수 있다.
도 6은 연결 소자(4) 및 보상판(3)을 갖는 판유리를 제조하는 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 묘사한다. 먼저, 보상판(3)의 상부에 연결 소자(4)를 전기 전도적으로 부착한다. 그 다음, 보상판(3) 저부의 적어도 하나의 접촉 표면(7) 상에 무연 납땜 컴파운드(5)를 적용하고, 무연 납땜 컴파운드(5)를 갖는 보상판(3)을 전기 전도성 구조(2) 상에 배열한다. 그 다음, 보상판(3)을 전기 전도성 구조(2)에 납땜한다.
1: 투명 기판
2: 전도성 구조
3: 보상판
3.1: 제1 보상판
3.2: 제2 보상판
4: 연결 소자
5: 무연 납땜 컴파운드
6: 차폐 스크린인쇄
7: 접촉 표면
7.1: 제1 접촉 표면
7.2: 제2 접촉 표면
8: 스페이서
9: 접촉 범프
AA': 절단선
BB': 절단선
CC': 절단선
2: 전도성 구조
3: 보상판
3.1: 제1 보상판
3.2: 제2 보상판
4: 연결 소자
5: 무연 납땜 컴파운드
6: 차폐 스크린인쇄
7: 접촉 표면
7.1: 제1 접촉 표면
7.2: 제2 접촉 표면
8: 스페이서
9: 접촉 범프
AA': 절단선
BB': 절단선
CC': 절단선
Claims (18)
- 적어도
- 기판(1)의 적어도 한 부분 상에 전기 전도성 구조(2)를 갖는 기판(1),
- 적어도 66.5 중량% 내지 89.5 중량%의 철, 10.5 중량% 내지 20 중량%의 크로뮴, 0 중량% 내지 1 중량%의 탄소, 0 중량% 내지 5 중량%의 니켈, 0 중량% 내지 2 중량%의 망가니즈, 0 중량% 내지 2.5 중량%의 몰리브데넘, 0 중량% 내지 2 중량%의 니오븀, 및 0 중량% 내지 1 중량%의 티타늄을 함유하는, 전도성 구조(2)의 적어도 한 부분 상의 적어도 하나의 보상판(3),
- 적어도 하나의 보상판(3)의 적어도 한 부분 상의 적어도 하나의 전기 연결 소자(4),
- 보상판(3)을 적어도 하나의 접촉 표면(7)을 통해 전기 전도성 구조(2)의 적어도 한 부분에 연결하는 무연 납땜 컴파운드(5)
를 포함하고,
여기서 기판(1)과 보상판(3)의 열 팽창 계수의 차이가 5 x 10-6/℃ 미만이고, 연결 소자(4)가 구리를 함유하는 것인,
보상판(3)을 갖는 적어도 하나의 연결 소자(4)를 갖는 판유리. - 제1항에 있어서, 전기 연결 소자(4)가 제1 보상판(3.1) 및 제2 보상판(3.2)을 통해 전기 전도성 구조(2)에 전기 전도적으로 연결된 것인 판유리.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 보상판(3) 및 접촉 표면(7)이 코너를 갖지 않는 것인 판유리.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 보상판(3)이 티타늄, 철, 니켈, 코발트, 몰리브데넘, 구리, 아연, 주석, 망가니즈, 니오븀, 크로뮴, 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 함유하는 것인 판유리.
- 제1항에 있어서, 보상판(3)이 적어도 77 중량% 내지 84 중량%의 철, 16 중량% 내지 18.5 중량%의 크로뮴, 0 중량% 내지 0.1 중량%의 탄소, 0 중량% 내지 1 중량%의 망가니즈, 0 중량% 내지 1 중량%의 니오븀, 0 중량% 내지 1.5 중량%의 몰리브데넘, 및 0 중량% 내지 1 중량%의 티타늄을 함유하는 것인 판유리.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 연결 소자(4)가 45.0 중량% 내지 99.9 중량%의 구리, 0 중량% 내지 45 중량%의 아연, 0 중량% 내지 15 중량%의 주석, 0 중량% 내지 30 중량%의 니켈, 및 0 중량% 내지 5 중량%의 규소를 함유하는 것인 판유리.
- 제6항에 있어서, 연결 소자(4)가 58 중량% 내지 99.9 중량%의 구리 및 0 중량% 내지 37.0 중량%의 아연을 함유하는 것인 판유리.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 전도성 구조(2)가 적어도 은을 함유하고, 5 ㎛ 내지 40 ㎛의 층 두께를 갖는 것인 판유리.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판(1)이 유리를 함유하는 것인 판유리.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 무연 납땜 컴파운드(5)가 주석, 비스무트, 인듐, 아연, 구리, 은, 이들의 혼합물, 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 함유하는 것인 판유리.
- 제10항에 있어서, 무연 납땜 컴파운드(5)가 35 중량% 내지 69 중량%의 비스무트, 30 중량% 내지 50 중량%의 주석, 1 중량% 내지 10 중량%의 은, 및 0 중량% 내지 5 중량%의 구리를 함유하는 것인 판유리.
- a) 연결 소자(4)를 하나의 또는 다수의 보상판(3)의 상부에 전기 전도적으로 부착시키고,
b) 보상판(3) 저부의 적어도 하나의 접촉 표면(7) 상에 무연 납땜 컴파운드(5)를 적용하고,
c) 보상판(3)을 무연 납땜 컴파운드(5)가 기판(1) 상의 전기 전도성 구조(2) 상에 있게 되도록 배열하고,
d) 보상판(3)을 전기 전도성 구조(2)에 납땜하는 것인,
제1항 또는 제2항에 따른 판유리의 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 자동차, 항공기, 선박, 건축 글레이징 및 구조 글레이징에 대한, 전기 전도성 구조를 갖는 판유리로서 사용되는 것을 특징으로 하는 것인 판유리.
- 제4항에 있어서, 보상판(3)이 철 합금을 함유하는 것인 판유리.
- 제7항에 있어서, 연결 소자(4)가 60 중량% 내지 80 중량%의 구리 및 20 중량% 내지 40 중량%의 아연을 함유하는 것인 판유리.
- 제8항에 있어서, 전기 전도성 구조(2)가 은 입자 및 유리 프릿을 함유하는 것인 판유리.
- 제9항에 있어서, 기판(1)이 편평 유리, 플로트 유리, 석영 유리, 보로실리케이트 유리, 및 소다 석회 유리 중 적어도 하나를 함유하는 것인 판유리.
- 제13항에 있어서, 가열 전도체 및 안테나 전도체 중 적어도 하나를 갖는 판유리로서 사용되는 것을 특징으로 하는 것인 판유리.
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