KR20140024418A

KR20140024418A - 전기 연결 요소를 구비한 디스크

Info

Publication number: KR20140024418A
Application number: KR20137032301A
Authority: KR
Inventors: 하랄트 콜레바; 크리스토프 데겐; 베른하르트 레울; 밋자 라테익작; 안드레아스 슐라릅; 로타르 레스마이스터
Original assignee: 쌩-고벵 글래스 프랑스
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2014-02-28
Also published as: DK2708091T4; US20140182932A1; CN103262646A; PL2708091T5; US20190288409A1; CA2835381A1; AU2012252671A1; US11217907B2; TW201302653A; KR20160086425A; HUE037054T2; ES2661957T3; CA2835381C; JP2016085993A; ZA201308334B; EA201391660A1; JP2014519149A; BR112013028049A2; EP2708091A1; TWI464129B

Abstract

본 발명은 기판(1)과, 기판(1)의 영역 상의 전기 도전성 구조물(2)과, 적어도 크롬 함유 강을 함유하는 연결 요소(3)와, 전기 도전성 구조물(2)의 서브영역에 연결 요소(3)를 전기적으로 연결하는 솔더링 화합물(4)층을 포함하는, 적어도 하나의 전기 연결 요소를 구비한 디스크에 관한 것이다.

Description

전기 연결 요소를 구비한 디스크 {DISK HAVING AN ELECTRIC CONNECTING ELEMENT}

본 발명은 전기 연결 요소를 구비한 창유리와 그의 경제적, 친환경적 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 예컨대 가열 도체 또는 안테나 도체와 같은 전기 도전성 구조물을 갖춘 차량용 전기 연결 요소를 구비한 창유리에 관한 것이다. 전기 도전성 구조물은 통상 솔더온(soldered-on) 전기 연결 요소를 통해 차내 전기 시스템에 연결된다. 사용되는 재료의 상이한 열팽창 계수로 인해 창유리를 변형시키는 기계적 응력이 발생하여 제조 및 작동 중에 창유리의 파손을 초래할 수 있다.

납 함유 솔더는 소성 변형에 의해 전기 연결 요소와 창유리 간에 발생하는 기계적 응력을 상쇄할 수 있는 높은 연성(ductility)을 가진다. 그러나 폐차처리지침(End of Life Vehicles Directive) 2000/53/EC 때문에 유럽 공동체 내에서는 납 함유 솔더는 무연 솔더로 대체되어야 한다. 해당 지침은 간단하게 약어 ELV(End of Life Vehicles)로 지칭된다. 해당 지침의 목적은 일회용 전자제품이 크게 증가함에 따라 제품에서 극히 문제가 되는 구성요소를 금지하는 것이다. 규제 대상 물질로는 납, 수은 및 카드뮴이 있다. 이는 무엇보다도 유리 상의 전기적 적용례에 무연 솔더링 재료의 구현 및 대응하는 대체재의 도입과 관련이 있다.

EP 1 942 703 A2는 차량의 창유리 상의 전기 연결 요소로서, 창유리와 전기 연결 요소 간의 열팽창계수 차가 5×10^-6/℃ 미만이고 연결 요소가 주로 티타늄을 함유하는 전기 연결 요소를 개시한다. 적절한 기계적 안정성과 공정성이 가능하도록 과량의 솔더 재료를 사용하는 방식이 제시된다. 과량의 솔더 재료는 연결 요소와 전기 도전성 구조물 사이의 중간 공간으로부터 외부로 유출된다. 과량의 솔더 재료는 창유리에 높은 기계적 응력을 초래한다. 이 기계적 응력으로 인해 결국에는 창유리가 파손된다. 또한 티타늄은 솔더링 특성이 불량하다. 이로 인해 연결 요소와 창유리 간의 접착력이 저하된다. 또한 연결 요소는 예컨대 용접에 의해 전기 도전성 재료, 예컨대 구리를 매개로 차내 전자제품에 연결되어야 한다. 티타늄은 용접성이 불량하다.

본 발명의 목적은 창유리의 임계 기계적 응력이 방지되는 것으로, 전기 연결 요소를 구비한 창유리와 그의 경제적, 친환경적 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 보다 용이하게 입수 가능하고 솔더링 특성, 용접성 및 냉간 성형성과 같은 공정성이 보다 우수한 것으로, 종래 기술에 비해 개선된 연결 요소용 재료를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 독립항 제1항에 따른 장치에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 바람직한 실시형태는 종속항에서 제시된다.

적어도 하나의 연결 요소를 구비한 본 발명에 따른 창유리는

- 기판과,

- 기판의 영역 상의 전기 도전성 구조물과,

- 적어도 크롬을 함유하며, 바람직하게는 적어도 크롬을 함유하는 강인 연결 요소와,

- 전기 도전성 구조물의 서브영역에 연결 요소를 전기적으로 연결하는 솔더 재료층을 포함한다.

기판은 바람직하게는 유리, 특히 바람직하게는 판 유리, 플로트 유리, 석영 유리, 붕규산염 유리, 소다 석회 유리를 함유한다. 대안적인 바람직한 실시형태에서, 기판은 폴리머, 특히 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트 및/또는 이들의 혼합물을 함유한다.

기판은 제1 열팽창계수를 가진다. 연결 요소는 제2 열팽창계수를 가진다. 본 발명의 유리한 실시형태에서, 제1 열팽창계수와 제2 열팽창계수 간의 차는 5×10^-6/℃ 미만이다. 이 때문에 보다 우수한 접착력이 획득된다.

전기 도전성 구조물은 창유리에 적용된다(applied on). 전기 연결 요소는 솔더링 재료에 의해 전기 도전성 구조물의 서브영역에 전기적으로 연결된다. 솔더 재료는 연결 요소와 전기 도전성 구조물 사이의 중간 공간으로부터 1 mm 미만의 유출폭으로 유출된다.

바람직한 실시형태에서, 최대 유출폭은 바람직하게는 0.5 mm 미만이며, 특히 거의 0 mm이다. 이는 창유리의 기계적 응력의 저감, 연결 요소의 접착력 및 솔더의 양의 저감과 관련하여 특히 유리하다.

최대 유출폭은 솔더 재료가 50 ㎛의 층 두께 미만으로 감소하는 솔더 재료의 크로스오버(crossover) 지점과 연결 요소의 외측 가장자리 사이의 거리로서 정의된다. 최대 유출폭은 솔더링 공정 후에 고화된 솔더 재료에 대해 측정된다.

바람직한 최대 유출폭은 연결 요소와 전기 도전성 구조물 사이의 수직 거리와 솔더 재료의 체적을 적절히 선택함으로써 획득되는데, 이는 간단한 실험을 통해 결정될 수 있다. 연결 요소와 전기 도전성 구조물 사이의 수직 거리는 적절한 프로세스 공구, 예컨대 이격자가 합체된 공구를 사용하여 사전에 지정될 수 있다.

최대 유출폭은 심지어 네거티브(negative)형일 수 있는데, 즉 연결 요소와 전기 도전성 구조물에 의해 형성되는 중간 공간 내로 후퇴할 수 있다.

본 발명에 따른 창유리의 유리한 실시형태에서, 최대 유출폭은 전기 연결 요소와 전기 도전성 구조물에 의해 형성되는 중간 공간 내로 오목한 초승달 모양(meniscus)으로 후퇴한다. 오목한 초승달 모양은 예컨대 솔더링 공정 중에 솔더가 아직 유체로 존재하는 동안 이격자와 도전성 구조물 사이의 수직 거리를 증가시킴으로써 생성된다.

이의 장점은 창유리, 특히 다량의 솔더 재료의 크로스오버가 존재하는 임계 영역에서 기계적 응력이 저감된다는 데 있다.

제1 열팽창계수는 바람직하게는 8×10^-6/℃ 내지 9×10^-6/℃이다. 기판은 바람직하게는 0℃ 내지 300℃ 범위의 온도에서 바람직하게는 8.3×10^-6/℃ 내지 9×10^-6/℃의 열팽창 계수를 가지는 유리이다.

제2 열팽창계수는 0℃ 내지 300℃ 범위의 온도에서 바람직하게는 9×10^-6/℃ 내지 13×10^-6/℃, 특히 바람직하게는 10×10^-6/℃ 내지 11.5×10^-6/℃이다.

본 발명에 따른 전기 도전성 구조물은 바람직하게는 5 ㎛ 내지 40 ㎛, 특히 바람직하게는 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 아주 특히 바람직하게는 8 ㎛ 내지 15 ㎛, 가장 바람직하게는 10 ㎛ 내지 12 ㎛의 층 두께를 가진다. 본 발명에 따른 전기 도전성 구조물은 바람직하게는 은, 특히 바람직하게는 은 입자와 유리 프릿을 함유한다.

본 발명에 따른 솔더의 층 두께는 3.0×10^-4 m 미만이다.

솔더 재료는 바람직하게는 무연, 즉 납을 함유하지 않는다. 이는 본 발명에 따른 전기 연결 요소를 구비한 창유리가 환경에 미치는 영향과 관련하여 유리하다. 무연 솔더 재료는 통상적으로 납 함유 솔더 재료보다 낮은 연성을 가지며, 따라서 연결 요소와 창유리 간의 기계적 응력이 양호하게 상쇄되지 못한다. 그러나 본 발명에 따른 연결 요소에 의해 임계 기계적 응력을 방지할 수 있다는 것이 입증되었다. 본 발명에 따른 솔더 재료는 바람직하게는 주석과 비스무트, 인듐, 아연, 구리, 은 또는 이들의 조성물을 함유한다. 본 발명에 따른 솔더 조성물에서 주석의 비율은 3 wt% 내지 99.5 wt%, 바람직하게는 10 wt% 내지 95.5 wt%, 특히 바람직하게는 15 wt% 내지 60 wt%이다. 본 발명에 따른 솔더 조성물에서 비스무트, 인듐, 아연, 구리, 은 또는 이들의 조성물의 비율은 바람직하게는 0.5 wt% 내지 97 wt%, 바람직하게는 10 wt% 내지 67 wt%이며, 비스무트, 인듐, 아연, 구리 또는 은의 비율은 0 wt%일 수 있다. 본 발명에 따른 솔더 조성물은 0 wt% 내지 5 wt%의 비율로 니켈, 게르마늄, 알루미늄 또는 인을 함유할 수 있다. 본 발명에 따른 솔더 조성물은 아주 특히 바람직하게는 Bi₄₀Sn₅₇Ag₃, Sn₄₀Bi₅₇Ag₃, Bi₅₉Sn₄₀Ag₁, Bi₅₇Sn₄₂Ag₁, In₉₇Ag₃, Sn₉₅ _.5Ag₃ _.8Cu₀ _.7, Bi₆₇In₃₃, Bi₃₃In₅₀Sn₁₇, Sn₇₇ _.2In₂₀Ag₂ _.8, Sn₉₅Ag₄Cu₁, Sn₉₉Cu₁, Sn_96.5Ag_3.5 또는 이들의 혼합물을 함유한다.

본 발명에 따른 연결 요소는 바람직하게는 50 wt% 내지 89.5 wt%의 철, 10.5 wt% 내지 20 wt%의 크롬, 0 wt% 내지 1 wt%의 탄소, 0 wt% 내지 5 wt%의 니켈, 0 wt% 내지 2 wt%의 망간, 0 wt% 내지 2.5 wt%의 몰리브덴 및/또는 0 wt% 내지 1 wt%의 티타늄을 적어도 함유한다. 또한 연결 요소는 바나듐, 알루미늄, 니오븀 및 질소를 포함하는 다른 원소의 혼합물을 함유할 수 있다.

본 발명에 따른 연결 요소는 66.5 wt% 내지 89.5 wt%의 철, 10.5 wt% 내지 20 wt%의 크롬, 0 wt% 내지 1 wt%의 탄소, 0 wt% 내지 5 wt%의 니켈, 0 wt% 내지 2 wt%의 망간, 0 wt% 내지 2.5 wt%의 몰리브덴, 0 wt% 내지 2 wt%의 니오븀 및/또는 0 wt% 내지 1 wt%의 티타늄을 적어도 함유할 수도 있다. 또한 연결 요소는 바나듐, 알루미늄 및 질소를 포함하는 다른 원소의 혼합물을 함유할 수 있다.

다른 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 연결 요소는 65 wt% 내지 89.5 wt%의 철, 10.5 wt% 내지 20 wt%의 크롬, 0 wt% 내지 0.5 wt%의 탄소, 0 wt% 내지 2.5 wt%의 니켈, 0 wt% 내지 1 wt%의 망간, 0 wt% 내지 1 wt%의 몰리브덴 및/또는 0 wt% 내지 1 wt%의 티타늄을 적어도 함유한다. 또한 연결 요소는 바나듐, 알루미늄, 니오븀 및 질소를 포함하는 다른 원소의 혼합물을 함유할 수 있다.

본 발명에 따른 연결 요소는 73 wt% 내지 89.5 wt%의 철, 10.5 wt% 내지 20 wt%의 크롬, 0 wt% 내지 0.5 wt%의 탄소, 0 wt% 내지 2.5 wt%의 니켈, 0 wt% 내지 1 wt%의 망간, 0 wt% 내지 1 wt%의 몰리브덴, 0 wt% 내지 1 wt%의 니오븀 및/또는 0 wt% 내지 1 wt%의 티타늄을 적어도 함유할 수도 있다. 또한 연결 요소는 바나듐, 알루미늄 및 질소를 포함하는 다른 원소의 혼합물을 함유할 수 있다.

다른 특히 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 연결 요소는 75 wt% 내지 84 wt%의 철, 16 wt% 내지 18.5 wt%의 크롬, 0 wt% 내지 0.1 wt%의 탄소, 0 wt% 내지 1 wt%의 망간 및/또는 0 wt% 내지 1 wt%의 티타늄을 적어도 함유한다. 또한 연결 요소는 바나듐, 알루미늄, 니오븀 및 질소를 포함하는 다른 원소의 혼합물을 함유할 수 있다.

본 발명에 따른 연결 요소는 78.5 wt% 내지 84 wt%의 철, 16 wt% 내지 18.5 wt%의 크롬, 0 wt% 내지 0.1 wt%의 탄소, 0 wt% 내지 1 wt%의 망간, 0 wt% 내지 1 wt%의 니오븀 및/또는 0 wt% 내지 1 wt%의 티타늄을 적어도 함유할 수도 있다. 또한 연결 요소는 바나듐, 알루미늄 및 질소를 포함하는 다른 원소의 혼합물을 함유할 수 있다.

본 발명에 따른 연결 요소는 바람직하게는 니켈, 주석, 구리 및/또는 은으로 코팅된다. 본 발명에 따른 연결 요소에는 특히 바람직하게는 니켈 및/또는 구리로 제조되는 접착 촉진층이 마련되고, 바람직하게는 은으로 제조되는 솔더링 가능층이 추가로 마련된다. 본 발명에 따른 연결 요소는 아주 특히 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 0.3 ㎛의 니켈 및/또는 3 ㎛ 내지 20 ㎛의 은으로 코팅된다. 연결 요소는 니켈, 구리 및/또는 은으로 도금될 수 있다. 니켈과 은은 연결 요소의 전류 전송 용량 및 부식 안정성과 솔더 재료에 의한 습윤성을 향상시킨다.

본 발명에 따른 연결 요소는 바람직하게는 크롬의 비율이 10.5 wt% 이상이고 9×10^-6/℃ 내지 13×10^-6/℃의 열 팽창계수를 갖는 크롬 함유 강을 함유한다. 몰리브덴, 망간 또는 니오븀과 같은 추가 합금 성분으로 인해 부식 안정성이 향상되거나 인장 강도나 냉간 성형성과 같은 기계적 물성이 변경된다.

티타늄으로 제조되는 종래 기술에 따른 연결 요소와 비교하여 크롬 함유 강으로 제조되는 연결 요소의 장점은 솔더링 특성이 보다 우수하다는 데 있다. 이는 22 W/mK인 티타늄의 열전도도에 비해 25 W/mK 내지 30 W/mK로 열전도도가 보다 높기 때문이다. 보다 높은 열전도도로 인해 솔더링 공정 중에 연결 요소가 보다 균일하게 가열되며, 이로써 특히 뜨거운 장소("열점")가 점형태로 형성되는 것이 방지된다. 이들 장소는 기계적 응력 및 후속 창유리 손상의 시발점이다. 창유리에 대한 연결 요소의 접착력이 향상됨으로써, 특히 납 함유 솔더 재료보다 낮은 연성으로 인해 기계적 응력을 양호하게 상쇄하지 못하는 무연 솔더 재료를 사용할 수 있게 된다. 또한 크롬 함유 강은 용접성이 우수하다. 이로써 용접에 의해 전기 도전성 재료, 예컨대 구리를 매개로 차내 전자제품과 연결 요소 간의 보다 우수한 연결이 가능하다. 보다 우수한 냉간 성형성으로 인해 연결 요소는 전기 도전성 재료와 보다 양호하게 크림핑될 수도 있다. 또한 크롬 함유 강은 보다 용이하게 입수할 수 있다.

크롬 함유 강으로 제조되는 연결 요소의 추가적인 장점은 많은 종래의 연결 요소에 비해 고강성(high rigidity)이라는 데 있다. 이 때문에 연결 요소는 예컨대 연결 요소에 연결되는 와이어의 인장에 기인하는 부하를 받을 때 용이하게 변형되지 않는다. 이런 변형은 솔더 재료를 통한 연결 요소와 전기 도전성 구조물 간의 연결부에 부하를 초래한다. 특히 무연 솔더 재료를 사용하는 경우에는 이런 부하를 방지해야 한다. 납 함유 솔더 재료에 비해 무연 솔더 재료의 연성이 낮기 때문에 부하의 상쇄가 양호하게 이루어지지 않으며, 이는 창유리의 손상으로 이어질 수 있다.

크롬 함유 강은 예컨대 강, 알루미늄, 티타늄, 구리로 제조되는 연결 요소 상에 상쇄판(compensation plate)으로서 용접되거나 크림핑되거나 접착될 수도 있다. 바이메탈로서, 유리의 팽창에 대한 연결 요소의 유리한 팽창 거동이 획득될 수 있다. 상쇄판은 바람직하게는 모자 형상이다.

전기 연결 요소는 솔더 재료에 대면하는 표면에 구리, 아연, 주석, 은, 금 또는 이들의 합금 혹은 층, 바람직하게는 은을 함유하는 코팅을 포함할 수 있다. 이는 솔더 재료가 코팅 너머로 확산되는 것을 방지하고 유출폭을 제한한다.

전기 연결 요소는 접촉면이 적어도 두 개인 브리지 형태로 구성될 수 있으나 접촉면이 하나인 연결 요소로서 구성될 수도 있다.

예컨대 평면도에서 연결 요소는 바람직하게는 1 mm 내지 50 mm의 길이 및 폭, 바람직하게는 3 mm 내지 30 mm의 길이 및 폭을 가지며, 아주 특히 바람직하게는 2 mm 내지 5 mm의 폭과 12 mm 내지 24 mm의 길이를 가진다.

전기 연결 요소의 형상은 연결 요소와 전기 도전성 구조물 사이에 솔더 데포(depot)를 형성할 수 있다. 솔더 데포와 연결 요소 상의 솔더의 습윤성으로 인해 솔더 재료가 중간 공간으로부터 유출되는 것이 방지된다. 솔더 데포는 직사각형, 라운드형 또는 다각형 구성일 수 있다.

솔더링 공정 중의 솔더링 열의 분배 및 이에 따른 솔더 재료의 분배는 연결 요소의 형상에 의해 한정될 수 있다. 솔더 재료는 가장 뜨거운 지점으로 유동한다. 솔더링 공정 중에 연결 요소에 유리하게 열을 분배하기 위해 예컨대 브리지는 단일 모자 또는 이중 모자 형상을 가질 수 있다.

연결 요소와 전기 도전성 구조물의 전기적 연결 중에 에너지의 도입은 바람직하게는 펀치, 열패드(thermode), 피스톤 솔더링, 바람직하게는 레이저 솔더링, 열풍 솔더링, 인덕션 솔더링, 저항 솔더링 및/또는 초음파에 의해 이루어진다.

또한 본 발명의 목적은 적어도 하나의 연결 요소를 갖춘 창유리의 제조 방법이며,

a) 솔더 재료를 일정한 층 두께, 체적, 형상 및 배열을 갖는 소판(platelet)으로서 연결 요소의 접촉면에 도포하고,

b) 기판에 전기 도전성 구조물을 적용하고,

c) 연결 요소를 전기 도전성 구조물 상에 솔더 재료와 함께 배열하고,

d) 전기 도전성 구조물에 연결 요소를 솔더링하는 것을 포함하는 창유리의 제조 방법에 의해 달성된다.

솔더 재료는 바람직하게는 일정한 층 두께, 체적, 형상 및 배열을 갖는 연결 요소 상의 소판으로서 바람직하게는 미리 연결 요소에 도포된다.

연결 요소는 예컨대 구리로 제조되는 시트, 편조선, 메쉬에 용접되거나 크림핑되어 차내 전기 시스템에 연결될 수 있다.

연결 요소는 바람직하게는 건물, 특히 자동차, 철도, 항공기 또는 선박의 가열 창유리나 안테나를 갖춘 창유리에 사용된다. 연결 요소는 창유리 외부에 배열되는 전기 시스템에 창유리의 도전성 구조물을 연결하는 역할을 한다. 전기 시스템은 증폭기, 제어 유닛 또는 전압원이다.

본 발명의 바람직한 실시형태는 연결 요소를 갖춘 창유리로서, 연결 요소의 접촉면이 모서리를 갖지 않는 창유리이다. 전기 연결 요소는 하나의 접촉면을 통해 전기 도전성 구조물의 서브영역에 그 전면에 걸쳐 연결된다. 접촉면은 계란형, 바람직하게는 타원형, 특히 원형 구조물이다. 대안으로서 접촉면은 볼록한 다각형 형상, 바람직하게는 모서리가 라운드형인 직사각형 형상을 가질 수 있다. 라운드형 모서리는 r>0.5 mm, 바람직하게는 r>1 mm의 곡률 반경을 가진다.

도면과 예시적인 실시형태를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 창유리의 제1 실시형태의 사시도이다.
도 1a는 본 발명에 따른 창유리의 대안적인 실시형태의 사시도이다.
도 2는 도 1의 창유리의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 대안적인 창유리의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 대안적인 창유리의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다른 대안적인 창유리의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 창유리의 대안적인 실시형태의 사시도이다.
도 7은 도 6의 창유리의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 8은 도 1의 창유리의 C-C'에 따른 단면도이다.
도 9는 도 1a의 창유리의 D-D'에 따른 단면도이다
도 9a는 본 발명에 따른 창유리의 대안적인 실시형태의 단면도이다.
도 9b는 연결 요소의 대안적인 실시형태의 평면도이다.
도 10은 타원형 연결 요소를 구비한 본 발명에 따른 창유리의 대안적인 실시형태의 평면도이다.
도 11은 도 10의 창유리의 E-E'에 따른 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 대안적인 창유리의 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 다른 대안적인 창유리의 단면도이다.
도 14는 연결 요소의 대안적인 실시형태의 평면도이다.
도 15는 연결 요소의 다른 대안적인 실시형태의 평면도이다.
도 16은 연결 요소의 다른 대안적인 실시형태의 평면도이다.
도 17은 도 16의 연결 요소의 측면도이다.
도 18은 만곡형 연결 요소를 구비한 본 발명에 따른 다른 대안적인 실시형태의 단면도이다.
도 19는 연결 요소의 다른 대안적인 실시형태의 사시도이다.
도 20은 본 발명에 따른 방법의 상세 흐름도이다.

도 1, 도 2 및 도 8은 전기 연결 요소(3)의 영역에서 본 발명에 따른 가열 가능 창유리(1)의 상세도를 각각 도시한다. 창유리(1)는 소다 석회 유리로 제조되는 3 mm 두께의 열적 프리스트레스트(prestressed) 단일창 안전 유리이다. 창유리(1)의 폭은 150 cm이고 높이는 80 cm이다. 가열 도체 구조물(2) 형태의 전기 도전성 구조물(2)이 창유리(1)에 인쇄된다. 전기 도전성 구조물(2)은 은 입자와 유리 프릿을 함유한다. 창유리(1)의 가장자리 영역에서, 전기 도전성 구조물(2)은 10 mm의 폭까지 확장되어 전기 연결 요소(3)에 대한 접촉면을 형성한다. 창유리(1)의 가장자리 영역에는 피복 세리그래프(미도시)도 존재한다. 전기 연결 요소(3)와 전기 도전성 구조물(2) 간의 접촉면(8)의 영역에는 전기 연결 요소(3)와 전기 도전성 구조물(2) 간의 내구성 있는 전기적, 기계적 연결이 이루어지도록 하는 솔더 재료(4)가 도포된다. 솔더 재료(4)는 57 wt%의 비스무트, 40 wt%의 주석 및 3 wt%의 은을 함유한다. 솔더 재료(4)는 전적으로 전기 연결 요소(3)와 전기 도전성 구조물(2) 사이에 미리 정해진 체적과 형상을 통해 배열된다. 솔더 재료(4)는 250 ㎛의 두께를 가진다. 전기 연결 요소(3)는 10.0×10^-6/℃의 열팽창계수를 갖는 것으로 EN 10 088-2에 따른 재료 번호 1.4509의 강(ThyssenKrupp Nirosta® 4509)으로 제조된다. 전기 연결 요소(3)는 브리지 형태로 구성되며 4 mm의 폭과 24 mm의 길이를 가진다.

EN 10 088-2에 따른 재료 번호 1.4509의 강은 우수한 냉간 성형성을 가지며, 가스 용접을 제외한 모든 방식에서 우수한 용접성을 가진다. 해당 강은 소음 억제 시스템과 배기 가스 제독 시스템의 제작에 사용되는데, 950℃를 초과하는 온도까지 박리 저항성을 가지고 배기 가스 시스템에서 발생하는 응력에 대한 내식성을 가지기 때문에 해당 용도에 특히 적합하다. 그러나 다른 크롬 함유 강이 연결 요소(3)용으로 사용될 수 있다. 특히 적절한 다른 대안적인 강의 예로는 EN 10 088-2에 따른 재료 번호 1.4016의 강이 있다.

도 1a와 도 9는 전기 연결 요소(3)의 영역에서 본 발명에 따른 가열 가능 창유리(1)의 대안적인 실시형태의 상세도를 각각 도시한다. 브리지 형태의 연결 요소(3)의 영역(7)이 창유리의 표면에 대해 소정 각도로 형성된다. 이 수단을 사용함으로써 모세관 효과에 기인하여 보다 두꺼운 솔더 재료(4)층이 전기 도전성 구조물(2)과 연결 요소의 영역(7)에 의해 한정되는 체적으로 획득된다. 따라서 연결 요소의 외측 가장자리에서 솔더 재료의 유출이 감소하여 창유리의 기계적 응력이 저감되는 유리한 결과를 낳는다. 이는 납 함유 솔더 재료에 비해 낮은 연성으로 인해 화학적 응력을 양호하게 상쇄할 수 없는 무연 솔더 재료를 사용하는 경우에 특히 유리하다. 브리지 형태의 연결 요소(3)의 높이 적합화 영역(7)은 반드시 편평한 세그먼트로 구성될 필요는 없으며 대신에 만곡될 수도 있다. 기판(1)의 표면과 기판(1)에 대면하는 영역(7)의 표면의 각각의 접평면(tangential plane) 간의 각도는 바람직하게는 90°미만, 특히 바람직하게는 2° 내지 75°, 아주 특히 바람직하게는 5° 내지 50°이다.

도 3은 도 1과 도 2의 예시적인 실시형태에 이어 본 발명에 따른 연결 요소(3)의 대안적인 실시형태를 도시한다. 전기 연결 요소(3)에는 솔더 재료(4)에 대면하는 표면에 은 함유 코팅(5)이 마련된다. 이는 솔더 재료가 코팅(5) 너머로 확산되는 것을 방지하고 유출폭(b)을 제한한다. 다른 실시형태에서는 예컨대 니켈 및/또는 구리로 제조되는 접착 촉진층이 연결 요소(3)와 은 함유층(5) 사이에 배치될 수 있다. 솔더 재료(4)의 유출폭(b)은 1 mm 미만이다. 솔더 재료(4)의 배열로 인해 창유리(1)에는 임계 기계적 응력이 관찰되지 않는다. 전기 도전성 구조물(2)을 통한 창유리(1)와 전기 연결 요소(3) 간의 연결은 내구적으로 안정적이다.

도 4는 도 1과 도 2의 예시적인 실시형태에 이어 본 발명에 따른 연결 요소(3)의 다른 대안적인 실시형태를 도시한다. 전기 연결 요소(3)는 솔더 재료(4)에 대면하는 표면에, 솔더 재료(4)용 솔더 데포를 형성하는 250 ㎛ 깊이의 리세스를 포함한다. 솔더 재료(4)가 중간 공간으로부터 유출되는 것을 완벽하게 방지하는 것이 가능하다. 창유리(1)의 열 응력은 비임계적이며, 전기 도전성 구조물(2)을 통한 연결 요소(3)와 창유리(1) 간의 내구성 있는 전기적, 기계적 연결이 이루어진다.

도 5는 도 1과 도 2의 예시적인 실시형태에 이어 본 발명에 따른 연결 요소(3)의 다른 대안적인 실시형태를 도시한다. 전기 연결 요소(3)는 가장자리 영역에서 상향으로 절곡된다. 창유리(1)의 가장자리 영역의 상향 절곡부의 높이는 최대 400 ㎛이다. 이는 솔더 재료(4)용 공간을 형성한다. 소정의 솔더 재료(4)는 전기 연결 요소(3)와 전기 도전성 구조물(2) 사이에 오목한 초승달 모양을 형성한다. 솔더 재료(4)가 중간 공간으로부터 유출되는 것을 완벽하게 방지하는 것이 가능하다. 거의 0인 유출폭(b)은 0 미만이 되는데, 이는 주로 형성되는 초승달 모양으로 인한 것이다. 창유리(1)의 열 응력은 비임계적이며 전기 도전성 구조물(2)을 통한 연결 요소(3)와 창유리(1) 간의 내구성 있는 전기적, 기계적 연결이 이루어진다.

도 6과 도 7은 브리지 형태의 연결 요소(3)를 구비한 본 발명에 따른 창유리(1)의 다른 실시형태의 상세도를 각각 도시한다. 연결 요소(3)는 8×10^-6/℃의 열팽창계수를 갖는 철 함유 합금을 함유한다. 재료의 두께는 2 mm이다. 연결 요소(3)와 전기 도전성 구조물(2) 간의 접촉면(8)의 영역에는, EN 10 088-2에 따른 재료 번호 1.4509의 크롬 함유 강(ThyssenKrupp Nirosta® 4509)과 함께 모자 형상 상쇄 부재(6)가 적용된다. 모자 형상 상쇄 부재(6)의 최대 층 두께는 4 mm이다. 상쇄 부재에 의해, 연결 요소(3)의 열팽창계수를 창유리(1)와 솔더 재료(4)의 요건에 맞게 적합화하는 것이 가능하다. 모자 모양 상쇄 부재(6)로 인해 솔더 연결부(4)의 제조 중에 열 흐름이 향상된다. 가열은 주로 접촉면(8)의 중심에서 일어난다. 솔더 재료(4)의 유출폭(b)을 추가로 저감하는 것이 가능하다. 1 mm 미만의 작은 유출폭(b)과 적합화된 열팽창계수 때문에 창유리(1)의 열 응력을 추가로 저감하는 것이 가능하다. 창유리(1)의 열 응력은 비임계적이며, 전기 도전성 구조물(2)을 통한 연결 요소(3)와 창유리(1) 간의 내구성 있는 전기적, 기계적 연결이 이루어진다.

도 9a는 도 1a와 도 9의 예시적인 실시형태에 이어 본 발명에 따른 연결 요소(3)의 대안적인 실시형태를 도시한다. 접촉면(8) 반대측의 기판(1)에 대면하지 않는 연결 요소(3)의 편평한 기부(foot) 영역의 표면 각각에는 접촉 범프(12)가 배열된다. 도시된 실시형태에서 접촉 범프(12)는 반구체로서 형성되며 2.5×10^-4 m의 높이와 5×10^-4 m의 폭을 가진다. 접촉 범프(12)의 중심은 기판(1)에 대면하지 않는 연결 요소(3)의 편평한 기부 영역의 표면의 기하 중심에 대략 배열된다. 그 볼록한 표면 때문에 접촉 범프(12)는 전기 도전성 구조물(2)에 대한 연결 요소의 솔더링이 유리하게 향상될 수 있도록 한다. 솔더링을 위해 그 접촉면이 편평한 전극이 사용될 수 있다. 전극의 표면은 접촉 범프(12)와 접촉하며 전극 표면과 접촉 범프(12) 간의 접촉 영역은 솔더링 포인트를 형성한다. 따라서 솔더링 포인트의 위치는 바람직하게는 기판(1)의 표면으로부터의 수직 거리가 가장 큰 접촉 범프(12)의 볼록면 상의 포인트에 의해 결정된다. 솔더링 포인트의 위치는 연결 요소(3) 상의 솔더 전극의 위치와는 무관하다. 이는 솔더링 공정 중에 재현 가능하고 균일한 열 분배와 관련하여 특히 유리하다.

솔더링 공정 중의 열 분배는 접촉 범프(12)의 위치, 크기, 배열 및 기하구조에 의해 결정된다. 대안적인 실시형태에서, 접촉 범프(12)는 예컨대 회전 타원체의 세그먼트나 기판을 향하지 않는 표면이 볼록하게 만곡된 직육면체로 형성될 수 있다. 접촉 범프(12)는 바람직하게는 0.1 mm 내지 2 mm, 특히 바람직하게는 0.2 mm 내지 1 mm의 높이를 가진다. 접촉 범프(12)의 길이와 폭은 바람직하게는 0.1 mm 내지 5 mm, 아주 특히 바람직하게는 0.4 mm 내지 3 mm이다.

이격자(11)가 각각의 접촉면(8)에 배열된다. 예컨대 세 개의 이격자(11)가 각각의 접촉면(8)에 배열될 수 있는데, 도면에 도시된 단면에서는 이들 중 하나의 이격자(11)가 식별 가능하다. 이격자(11)는 반구체로 형성되며 2.5×10^-4 m의 높이와 5×10^-4 m의 폭을 가진다. 대안적인 실시형태에서 이격자(11)는 정육면체, 피라미드 또는 회전 타원체의 세그먼트로 구성될 수도 있으며 바람직하게는 0.5×10^-4 m 내지 10×10^-4 m의 폭과 0.5×10^-4 m 내지 5×10^-4 m의 높이, 특히 바람직하게는 1×10^-4 m 내지 3×10^-4 m의 높이를 가진다. 이격자(11)에 의해 균일한 솔더 재료(4)층의 형성이 촉진된다. 이는 연결 요소(3)의 접착력과 관련하여 특히 유리하다.

유리한 실시형태에서, 접촉 범프(12)와 이격자(11)는 연결 요소(3)와 일체로 형성될 수 있다. 접촉 범프(12)와 이격자(11)는 예컨대 스탬핑 또는 딥 드로잉에 의해 초기 상태의 편평한 표면을 갖는 연결 요소(3)를 표면에서 재성형함으로써 형성될 수 있다. 본 공정에서, 대응하는 함몰부가 접촉 범프(12)나 이격자(11) 대향측의 연결 요소(3)의 표면에 생성될 수 있다.

접촉 범프(12)와 이격자(11)에 의해, 균질하고 두께가 균일하며 균일하게 융합된 솔더 재료(4)층이 획득된다. 따라서 연결 요소(3)와 기판(1) 간의 기계적 응력이 저감될 수 있다. 이는 납 함유 솔더 재료에 비해 낮은 연성으로 인해 기계적 응력을 양호하게 상쇄하지 못하는 무연 솔더 재료를 사용할 경우에 특히 유리하다.

도 9b는 도 1a와 도 9의 예시적인 실시형태에 이어 본 발명에 따른 연결 요소(3)의 대안적인 실시형태의 평면도이다. 연결 요소(3)는 브리지 형태로 구성되며 도 9에 따른 단면을 가진다. 편평한 서브섹션 간의 경계는 평면도에 점선으로 표시되어 있다. 접촉면(8)이 배열되는 저부에서, 연결 요소(3)의 편평한 기부 영역은 8 mm의 폭을 가지는데 이는 기부 영역 간의 브리지 영역의 폭의 두 배이다. 놀랍게도 브리지 영역보다 넓은 폭으로 구성되는 기부 영역으로 인해 창유리(1)의 기계적 응력이 저감된다는 것이 입증되었다. 기부 영역의 폭은 바람직하게는 브리지 영역의 폭의 150% 내지 300%이다.

도 10과 도 11은 전기 연결 요소(3)의 영역에서 본 발명에 따른 가열 가능 창유리(1)의 다른 실시형태의 상세도를 각각 도시한다. 50 ㎛의 층 두께(t)를 초과하는, 전기 연결 요소(3)와 전기 도전성 구조물(2) 사이의 중간 공간으로부터의 솔더 재료(4)의 유출은 b=0.5 mm의 최대 유출폭까지 관찰된다. 전기 연결 요소(3)는 EN 10 088-2에 따른 재료 번호 1.4509의 강(ThyssenKrupp Nirosta® 4509)으로 제조된다. 전기 연결 요소(3)는 타원형 기부면을 갖도록 구성된다. 장축의 길이는 12 mm이고 단축의 길이는 5 mm이다. 연결 요소(3)의 재료의 두께는 0.8 mm이다. 연결 요소(3)와 전기 도전성 구조물(2)에 의해 미리 정해지는 솔더 재료(4)의 배열로 인해 창유리(1)에서 임계 기계적 응력이 관찰되지 않는다. 전기 도전성 구조물(2)을 통한 창유리(1)와 전기 연결 요소(3) 간의 연결은 내구적으로 안정적이다.

도 12는 도 10과 도 11의 예시적인 실시형태에 이어 본 발명에 따른 연결 요소(3)의 대안적인 실시형태를 도시한다. 전기 연결 요소(3)에는 솔더 재료(4)에 대면하는 표면에 은 함유 코팅(5)이 마련된다. 이는 솔더 재료(4)가 코팅(5) 너머로 확산되는 것을 방지하고 유출폭(b)을 제한한다. 솔더 재료(4)의 유출폭(b)은 1 mm 미만이다. 솔더 재료(4)의 배열로 인해 창유리(1)에 임계 기계적 응력이 관찰되지 않는다. 전기 도전성 구조물(2)을 통한 창유리(1)와 전기 연결 요소(3) 간의 연결은 내구적으로 안정적이다.

도 13은 도 10과 도 11의 예시적인 실시형태에 이어 타원형 기부면을 갖는 연결 요소(3)를 구비한 본 발명에 따른 창유리(1)의 다른 대안적인 실시형태를 도시한다. 연결 요소(3)는 8×10^-6/℃의 열팽창계수를 갖는 철 함유 합금을 함유한다. 재료의 두께는 2 mm이다. 전기 도전성 구조물(2)과 연결 요소(3) 간의 접촉면(8)의 영역에는, EN 10 088-2에 따른 재료 번호 1.4509의 크롬 함유 강(ThyssenKrupp Nirosta® 4509)과 함께 모자 형상 상쇄 부재(6)가 적용된다. 모자 형상 상쇄 부재(6)의 최대 층 두께는 4 mm이다. 상쇄 부재에 의해, 창유리(1)와 솔더 재료(4)의 요건에 맞게 연결 요소(3)의 열팽창계수를 적합화하는 것이 가능하다. 모자 형상 상쇄 부재(6)로 인해 솔더 연결부(4)의 제조 중에 열 흐름이 개선된다. 가열은 주로 접촉면(8)의 중심에서 일어난다. 솔더 재료(4)의 유출폭(b)을 추가로 저감하는 것이 가능하다. 1 mm 미만의 작은 유출폭(b)과 적합화된 열팽창계수 때문에 창유리(1)의 열 응력을 추가로 저감하는 것이 가능하다. 창유리(1)의 열 응력은 비임계적이며, 전기 도전성 구조물(2)을 통한 연결 요소(3)와 창유리(1) 간의 내구성 있는 전기적, 기계적 연결이 이루어진다.

도 14는 본 발명에 따른 연결 요소(3)의 대안적인 실시형태의 평면도를 도시한다. 연결 요소(3)는 직사각형으로 구성되며 5 mm의 폭과 14 mm의 길이를 가진다. 직사각형의 모서리는 예컨대 1 mm의 곡률 반경(r)을 갖는 원형 세그먼트로 각각 라운드처리된다. 또한 연결 케이블(18)은 용접 영역(17)을 통해 연결 요소(3)에 용접된다. 용접 영역(17)은 3 mm의 폭과 6 mm의 길이를 가진다. 연결 케이블(18)은 얇은 주석도금 구리선으로 제조되는 직조 케이블이다. 연선 케이블 또는 전선이 연결 케이블(18)로서 사용될 수도 있다. 대안으로서 금속 슬리브, 플러그 커넥터 또는 크림프 연결부가 연결 요소(3)에 전기 도전적으로 연결될 수도 있다. 특히 연결 요소(3)는 일부분 혹은 여러 부분 파지 슬리브 또는 크림프 요소로 구성될 수도 있다.

도 15는 본 발명에 따른 연결 요소(3)의 다른 대안적인 실시형태의 평면도를 도시한다. 연결 요소(3)는 직사각형으로 구성되며, 직사각형의 두 단변은 반원형으로 구성된다. 연결 요소는 5 mm의 폭과 14 mm의 길이를 가진다. 용접 영역(17)은 3 mm의 폭과 6 mm의 길이를 가진다.

도 16과 도 17은 연결 탭(19)을 갖춘 본 발명에 따른 연결 요소(3)의 다른 대안적인 실시형태를 도시한다. 연결 요소(3)의 접촉면(8)은 원으로 구성된다. 원의 반경은 4 mm이다. 연결 탭(19)은 용접 영역(17)을 통해 연결 케이블(18)에 연결된다. 대안으로서 연결 탭(19)은 평판 플러그는 물론 파지 슬리브나 크림프 커넥터로 구성될 수도 있다. 이 실시형태에서 연결 탭(19)은 두 개의 노치부(20, 20')를 가진다. 이들 노치부(20, 20')는 연결 탭(19)의 재료를 저감하는 역할을 한다. 이로 인해 스프링 효과가 초래되고, 따라서 연결 케이블(18)을 통해 솔더 접촉부로 전달되는 힘이 완화된다.

도 18은 본 발명에 따른 연결 요소(3)의 다른 대안적인 실시형태의 단면도를 도시한다. 연결 요소(3)는 중심에 곡선부(23)를 가진다. 곡선부(23)의 영역에서는 솔더 재료(4)의 두께가 확대된다.

도 19는 본 발명에 따른 연결 요소(3)의 대안적인 실시형태의 사시도를 도시한다. 연결 요소(3)는 브리지 형태로 구성되며, 두 개의 접촉면(8)이 배열되는 저부에 예컨대 7 mm의 길이와 5 mm의 폭을 갖는 제1 및 제2 편평한 기부 영역을 가진다. 편평한 기부 영역은 예컨대 12 mm의 길이와 10 mm의 폭을 갖는 편평한 섹션을 포함하는 브리지 영역을 통해 서로 연결된다. 브리지 영역의 편평한 섹션은 제조 관련 만입부(indentation)(10)를 가진다. 만입부(10)는 제1 기부 영역이 높이 조절 전이 영역(7)을 통해 연결되는 브리지 영역의 편평한 섹션의 가장자리까지 완전히 연장된다. 만입부(10)는 제1 기부 영역과 높이 조절 전이 영역(7)에서부터 그 형상과 크기가 연결 요소(3)의 섹션에 대응한다. 접촉면(8)은 브리지 영역을 향하지 않는 두 모서리가 각각 베벨링된(beveled) 직사각형 형상을 가진다. 베벨링에 의해 접촉면(8)의 주위 측면 가장자리를 따라 지나치게 작은 각도, 특히 90°의 각도가 형성되는 것이 방지된다. 이로써 창유리의 기계적 응력이 저감될 수 있다는 것이 입증되었다.

연결 요소(3)는 브리지 영역에 배열되는 플러그 커넥터(9)를 포함한다. 플러그 커넥터(9)는 제1 기부 영역에 대면하는 브리지 영역의 편평한 섹션의 측면 가장자리에서 브리지 영역의 편평한 섹션에 연결된다. 플러그 커넥터(9)는 차내 전자제품에 대한 연결 케이블(미도시)의 커플링이 부착될 수 있는 표준화 탭 커넥터로 구성된다.

본 발명의 실시형태의 특별한 장점은 연결 요소(3)를 간단히 제조할 수 있고 동시에 편리한 전기 접촉용 인터페이스(플러그 커넥터(9))를 제공한다는 데 있다. 기부 영역, 브리지 영역 및 플러그 커넥터(9)는 일체로 형성된다. 연결 요소(3)는 편평한 초기 상태로 제공되는데, 이 상태에서는 제1 기부 영역과 높이 조절 전이 영역(7)으로서 제공되는 섹션은 만입부(10) 내부에 배열된다. 초기 상태에서, 플러그 커넥터(9)는 브리지 영역의 편평한 섹션과 동일한 평면에 배열된다. 제1 기부 영역과 높이 조절 전이 영역(7)으로서 제공되는 영역은 예컨대 펀칭, 레이저빔 가공, 워터젯 가공에 의해 브리지 영역의 편평한 섹션으로부터 분리될 수 있으며, 연결부의 가장자리를 통한 높이 조절 전이 영역(7)과 브리지 영역의 편평한 섹션 간의 연결은 그대로 유지된다. 플러그 커넥터(9)는 플러그 커넥터(9)와 브리지 영역의 편평한 섹션 간의 연결 라인을 중심으로 절곡되어 도시된 위치에 이르며, 초기 상태에서 상향을 향한 표면은 브리지 영역을 향한다. 제1 기부 영역과 높이 조절 전이 영역(7)은 높이 조절 전이 영역(7)과 브리지 영역의 편평한 섹션 간의 연결 라인 위로 절곡되어 도시된 위치에 이르며, 초기 상태에서 상향을 향한 표면은 제1 기부 영역과 높이 적합화 전이 구역(7)의 저면을 형성한다. 만입부(10)는 제1 기부 영역의 절곡에 의해 형성된다. 제2 기부 영역과, 이에 대응하는 높이 조절 전이 영역(7)도 편평한 초기 상태로부터 도시된 위치로 절곡된다.

도 20은 전기 연결 요소(3)를 구비한 창유리(1)의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법을 상세히 도시한다. 전기 연결 요소(3)를 구비한 창유리의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법의 예가 제시되어 있다. 제1 단계로서, 형상과 체적에 따라 솔더 재료(4)를 분배하는 것이 필요하다. 분배된 솔더 재료(4)는 전기 연결 요소(3)의 접촉면(8)에 배열된다. 전기 연결 요소(3)는 전기 도전성 구조물(2) 상에 솔더 재료(4)와 함께 배열된다. 전기 도전성 구조물(2) 및 창유리(1)에 대한 전기 연결 요소(3)의 내구성 있는 연결이 에너지의 입력을 통해 이루어진다.

실시예

창유리(1)(두께 3 mm, 폭 150 cm, 높이 80 cm), 가열 도체 구조물 형태의 전기 도전성 구조물(2), 도 1에 따른 전기 연결 요소(3), 연결 요소(3)의 접촉면(8) 상의 은층(5) 및 솔더 재료(4)에 의해 시험 샘플을 제조하였다. 연결 요소(3)의 재료 두께는 0.8 mm였다. 연결 요소(3)의 접촉면(8)의 폭은 4 mm이고 길이는 4 mm였다. 솔더 재료(4)를 일정한 층 두께, 체적 및 형상을 갖는 소판으로서 연결 요소(3)의 접촉면(8)에 미리 도포하였다. 연결 요소(3)를 전기 도전성 구조물(2) 상에 도포되는 솔더 재료(4)와 함께 부착하였다. 2초의 공정 시간 및 200℃의 온도에서 전기 도전성 구조물(2)에 연결 요소(3)를 솔더링하였다. 50 ㎛의 층 두께(t)를 초과한, 전기 연결 요소(3)와 전기 도전성 구조물(2) 사이의 중간 공간으로부터의 솔더 재료(4)의 유출은 단지 b=0.5 mm의 최대 유출폭까지만 관찰되었다. 전기 연결 요소(3), 연결 요소(3)의 접촉면(8) 상의 은층(5) 및 솔더 재료(4)의 치수와 조성은 표 1에서 확인할 수 있다. 연결 요소(3)와 전기 도전성 구조물(2)에 의해 미리 정해지는 솔더 재료(4)의 배열로 인해 창유리(1)에서 임계 기계적 응력이 관찰되지 않았다. 전기 도전성 구조물(2)을 통한 창유리(1)와 전기 연결 요소(3) 간의 연결은 내구적으로 안정적이었다.

모세관 효과로 인해 도 1a의 연결 요소(3)는 연결 요소(3)와 기판(1) 간의 접착력이 보다 우수한 것으로 나타났다. 솔더 재료(4)의 배열로 인해 창유리(1)에는 임계 기계적 응력이 관찰되지 않았다. 전기 도전성 구조물(2)을 통한 창유리(1)와 전기 연결 요소(3) 간의 연결은 내구적으로 안정적이었다.

모든 샘플의 경우, +80℃에서 -30℃에 이르는 온도 차에서 유리 기판(1)이 파손되거나 손상을 입지 않았다는 것을 관찰할 수 있었다. 솔더링 직후, 연결 요소(3)가 솔더링된 이들 창유리(1)는 급격한 온도 강하에 대해 안정적이라는 것을 입증할 수 있었다.

구성요소	재료	실시예
연결 요소(3)
	하기 조성을 갖는 EN 10 088-2에 따른 재료 번호 1.4509의 강
	철(wt%)	78.87
	탄소(wt%)	0.03
	크롬(wt%)	18.5
	티타늄(wt%)	0.6
	니오븀(wt%)	1
	망간(wt%)	1
	CTE(열팽창계수) (0℃ 내지 100℃에 대한 10^-6/℃)	10
	연결 요소와 기판 간의 CTE 차 (0℃ 내지 100℃에 대한 10^-6/℃)	1.7
	열전도도(20℃에 대한 W/mK)	25
	연결 요소의 두께(m)	8.0×10^-4
습윤층(5)
	은(wt%)	100
	층 두께(m)	7.0×10^-6
솔더 재료(4)
	주석(wt%)	40
	비스무트(wt%)	57
	은(wt%)	3
	솔더층의 두께(m)	250×10^-6
	습윤층과 솔더층의 두께(m)	257×10^-6
유리 기판(1)
(소다 석회 유리)
	CTE(0℃ 내지 320℃에 대한 10^-6/℃)	8.3

비교예

실시예와 동일하게 비교예를 수행하였다. 실시예와의 차이는 연결 요소(3)용으로 다른 재료를 사용했다는 데 있다. 연결 요소(3)는 100 wt%의 티타늄이었다. 따라서 연결 요소(3)는 낮은 열전도도와 낮은 열팽창계수를 가지며 연결 요소(3)와 기판(1) 간의 열팽창계수의 차가 보다 작았다. 전기 연결 요소(3), 연결 요소(3)의 접촉면(8) 상의 금속층 및 솔더 재료(4)의 치수와 조성은 표 2에서 확인할 수 있다. 솔더 재료(4)를 사용하여 종래의 방법에 따라 전기 도전성 구조물(2)에 연결 요소(3)를 솔더링하였다. 50 ㎛의 층 두께(t)를 초과한, 전기 연결 요소(3)와 전기 도전성 구조물(2) 사이의 중간 공간으로부터의 솔더 재료(4)의 유출에 있어 b=2 mm 내지 3 mm의 평균 유출폭이 관찰되었다. 비교예에서는 연결 요소용 재료의 낮은 열전도도로 인해 솔더링 공정 중에 연결 요소가 균일하게 가열되지 않았다.

+80℃에서 -30℃까지의 급격한 온도 차에서 유리 기판(1)은 솔더링 직후에 심각한 손상을 보였다.

구성요소	재료	비교예
연결 요소(3)
	티타늄(wt%)	100
	CTE(열팽창계수) (0℃ 내지 100℃에 대한 10^-6/℃)	8.80
	연결 요소와 기판 간의 CTE 차 (0℃ 내지 100℃에 대한 10^-6/℃)	0.5
	열전도도(20℃에 대한 W/mK)	22
	연결 요소의 두께(m)	8.0×10^-4
습윤층(5)
	은(wt%)	100
	층 두께(m)	7.0×10^-6
솔더 재료(4)
	주석(wt%)	40
	비스무트(wt%)	57
	은(wt%)	3
	솔더층의 두께(m)	250×10^-6
	습윤층과 솔더층의 두께(m)	257×10^-6
유리 기판(1)
(소다 석회 유리)
	CTE(0℃ 내지 320℃에 대한 10^-6/℃)	8.3

표 1과 표 2의 차이와 본 발명에 따른 연결 요소(3)의 장점은 표 3에서 확인할 수 있다.

	본 발명에 따른 실시형태, 실시예	비교예
재료	EN 10 088-2에 따른 재료 번호 1.4509의 강	티타늄
열전도도(20℃에 대한 W/mK)	25	22
연결 요소의 CTE(열팽창계수)(0℃ 내지 100℃에 대한 10^-6/℃)	10	8.8
연결 요소와 기판 간의 CTE 차(0℃ 내지 100℃에 대한 10^-6/℃)	1.7	0.5

본 발명에 따른 연결 요소(3)와 유리 기판(1)을 구비한 본 발명에 따른 창유리가 급격한 온도 차에 대해 보다 우수한 안정성을 가진다는 것이 입증되었다. 이 결과는 기술분야의 기술자에게는 예상 외의 놀라운 것이었다.

1: 창유리
2: 전기 도전성 구조물
3: 전기 연결 요소
4: 솔더 재료
5: 습윤층
6: 상쇄 부재
7: 전기 연결 요소(3)의 영역
8: 전기 도전성 구조물(2)과 연결 요소(3) 간의 접촉면
9: 플러그 커넥터
10: 만입부
11: 이격자
12: 접촉 범프
17: 용접 영역
18: 연결 케이블
19: 연결 탭
20: 노치부
20': 노치부
22: 2의 서브영역
23: 곡선부
b: 솔더 재료의 최대 유출폭
t: 솔더 재료의 제한 두께
r: 곡률반경
A-A: 단면선
B-B': 단면선
C-C': 단면선
D-D': 단면선
E-E': 단면선

Claims

- 기판(1)과,
- 기판(1)의 소정 영역 상의 전기 도전성 구조물(2)과,
- 적어도 크롬 함유 강을 함유하는 연결 요소(3)와,
- 전기 도전성 구조물(2)의 서브영역에 연결 요소(3)를 전기적으로 연결하는 솔더 재료(4)층
을 포함하는, 적어도 하나의 전기 연결 요소를 구비한 창유리.
제1항에 있어서, 기판(1)은 유리, 바람직하게는 판 유리, 플로트 유리, 석영 유리, 붕규산염 유리, 소다 석회 유리, 또는 폴리머, 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트 및/또는 이들의 혼합물을 함유하는 창유리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기판(1)의 열팽창계수와 연결 요소(3)의 열팽창계수 간의 차는 5×10^-6/℃ 미만인 창유리.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 요소(3)는 50 wt% 내지 89.5 wt%의 철, 10.5 wt% 내지 20 wt%의 크롬, 0 wt% 내지 1 wt%의 탄소, 0 wt% 내지 5 wt%의 니켈, 0 wt% 내지 2 wt%의 망간, 0 wt% 내지 2.5 wt%의 몰리브덴 또는 0 wt% 내지 1 wt% 티타늄을 적어도 함유하는 창유리.
제4항에 있어서, 연결 요소(3)는 75 wt% 내지 84 wt%의 철, 16 wt% 내지 18.5 wt%의 크롬, 0 wt% 내지 0.1 wt%의 카본, 0 wt% 내지 1 wt%의 망간 또는 0 wt% 내지 1 wt%의 티타늄을 적어도 함유하는 창유리.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 도전성 구조물(2)은 은을 함유하는 창유리.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 솔더 재료(4)의 층 두께는 3.0×10^-4 m 미만인 창유리.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 솔더 재료(4)는 주석 및 비스무트, 인듐, 아연, 구리, 은 또는 이들의 조성물을 함유하는 창유리.
제8항에 있어서, 솔더 조성물(4) 중 주석의 비율은 3 wt% 내지 99.5 wt%이고, 비스무트, 인듐, 아연, 구리, 은 또는 이들의 조성물의 비율은 0.5 wt% 내지 97 wt%인 창유리.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 요소(3)는 니켈, 주석, 구리 및/또는 은으로 코팅되는 창유리.
제10항에 있어서, 연결 요소(3)는 0.1 ㎛ 내지 0.3 ㎛의 니켈 및/또는 3 ㎛ 내지 20 ㎛의 은으로 코팅되는 창유리.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 요소(3)는 그의 전체 면에 걸쳐 적어도 하나의 접촉면(8)을 통해 전기 도전성 구조물(2)의 서브영역(22)에 연결되는 창유리.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 접촉면(8)은 모서리를 갖지 않는 창유리.
a) 솔더 재료(4)를 일정한 층 두께, 체적, 형상 및 배열을 갖는 소판으로서 연결 요소(3)의 적어도 하나의 접촉면(8)에 도포하고,
b) 기판(1)에 전기 도전성 구조물(2)을 적용하고,
c) 전기 도전성 구조물(2) 상에 연결 요소(3)를 솔더 재료(4)와 함께 배열하고,
d) 전기 도전성 구조물(2)에 연결 요소(3)를 솔더링하는 것을 포함하는, 적어도 하나의 전기 연결 요소(3)를 구비한 창유리의 제조 방법.
전기 도전성 구조물, 바람직하게는 가열 도체 및/또는 안테나 도체를 구비한 차량을 위한, 적어도 하나의 전기 연결 요소를 구비한 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 창유리의 용도.