KR20190016615A - 전기 전도성 코팅 및 디스크 상에 납땜된 금속 스트립을 갖는 디스크를 제조하는 방법； 및 상응하는 디스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 전도성 코팅 및 그 위에 납땜된 금속 스트립(3)을 갖는 디스크(1)를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 적어도
(a) 전기 전도성 코팅(2)을 갖는 기판(1)을 제공하는 단계,
(b) 하나 이상의 관통홀(4)을 갖는 금속 스트립(3)을 제공하는 단계,
(c) 금속 스트립(3)을 전기 전도성 코팅(2) 상에 위치설정하는 단계로서, 홀(4)은 전기 전도성 코팅(2) 상에 배열되는, 상기 위치설정 단계, 및
(d) 초음파 납땜 팁을 사용하여 납땜 화합물(5)을 통해 금속 스트립(3)을 전기 전도성 코팅(2)에 납땜하는 단계
를 포함한다.

Description

전기 전도성 코팅 및 디스크 상에 납땜된 금속 스트립을 갖는 디스크를 제조하는 방법； 및 상응하는 디스크{METHOD FOR PRODUCING A DISK WITH AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE COATING AND A METAL STRIP WHICH IS SOLDERED ONTO THE DISK； AND CORRESPONDING DISK}
본 발명은 전기 전도성 코팅 및 그 위에 납땜된(soldered) 금속 스트립(strip)을 갖는 페인(pane)을 제조하는 방법, 상기 방법에 의해 제조 가능한 페인, 및 그 용도에 관한 것이다.
전기 접촉된 전기 전도성 코팅을 갖는 페인은 공지되어있다. 일반적으로, 전기 전도성 코팅은 소위 전류 수집 레일 또는 모선(busbar)으로서 기능하는 스트립 형태의 프린티드온 은 페이스트(printed-on silver paste)로서 구현된다. 전류 수집 레일은 예를 들어, 페인 상에 도포된 전도성 박막에 전압을 인가하도록 기능하여, 가능한 한 균일한 전류 흐름을 발생시키도록 한다. 전도성 박막은 예를 들어, 가열 가능한 코팅 또는 평평한 전극이다.
그러한 페인의 예는 가열 가능한 자동차 창(window), 더욱 상세하게는 바람막이(windshield), 박막 태양광 모듈, 또는 예를 들어 전기변색 글레이징(electochromic glazing)과 같은 전기적으로 전환가능한(electrically switchable) 광학 특성을 갖는 글레이징이다. 페인은 일반적으로 열가소성 중간층을 통해 또 다른 페인에 적층되어 복합 유리를 형성하며, 전기 전도성 코팅은 복합체의 내부에 배열된다. 전도성 코팅의 전기 접촉(즉, 외부 전압원과의 연결)은 통상적으로 전도성 코팅 상에 납땜되고 복합 유리의 측부 에지를 지나 연장되는 금속 스트립, 예를 들어 소위 "플랫 밴드 도체(flat-band conductor)" 또는 "포일(foil) 도체"에 의해 수행된다. 복합 유리 외측에서, 금속 스트립은 전압원으로의 연결 케이블에 연결될 수 있다.
초음파 납땜(US 납땜) 방법은 전기 전도성 코팅과 금속 스트립 사이의 연결을 생성하는 것으로 알려졌다. 초음파 진동은 납땜 팁(tip)을 통해 금속 스트립으로 전달된다. 초음파 진동에 의해, 납땜 화합물과 표면 사이의 향상된 접착이 달성되며, 특정 기계적 연결을 확실히 유도한다. 그러나 이는 종종 페인의 실제 사용에 대해 충분히 안정적이지 않다. 따라서, US 납땜은 선행 기술에서 종종 단지 예비적 단계이며, 더욱 상세하게는 산화물이 초음파 진동에 의해 납땜 화합물의 표면으로부터 제거된다. 실제 납땜은 납땜 화합물이 녹음으로 인한 다른 납땜 방법을 사용하여 순차적으로 수행된다. 따라서, US 납땜은 특히 플럭스 프리(flux-free) 납땜 화합물의 사용을 가능하게 한다. US 납땜은 예를 들어 DE19829151C1, DE4432402A1, DE4032192A1, 및 EP2359973A2에 개시되어 있다.
선행기술 US 납땜은 양호한 납땜 결과를 가져오는 반면, 2개의 상이한 납땜 단계에 대한 요구는 페인의 제조에 요구되는 시간을 증가시키고, 이는 더 높은 주기 시간으로 인해 산업 대량 생산에 바람직하지 않는 상황이다.
따라서 본 발명의 목적은 전기 전도성 코팅 및 그 위에 납땜된 금속 스트립을 갖는 페인을 제조하는 향상된 방법을 제공하는 것이다. 더욱 상세하게는, 전도성 코팅과 금속 스트립 사이의 납땜 연결은 단일 초음파 납땜 단계에서 수행되어야 한다.
본 발명의 목적은 제1항에 있어서, 전기 전도성 코팅 및 그 위에 납땜된 금속 스트립을 갖는 페인을 제조하는 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 바람직한 실시예는 종속항으로부터 나타난다.
전기 전도성 코팅 및 그 위에 납땜된 금속 스트립을 갖는 페인을 제조하는 본 발명에 따른 방법은 적어도 하기 공정 단계를 포함한다;
(a) 전기 전도성 코팅을 갖는 기판을 제공하는 단계
(b) 하나 이상의 관통홀(through-hole)을 갖는 금속 스트립을 제공하는 단계
(c) 전기 전도성 코팅 상에 금속 스트립을 위치설정(positioning)하는 단계(홀은 전기 전도성 코팅 상에 배열됨) 및
(d) 초음파 납땜 팁을 사용하여 납땜 화합물을 통해 금속 스트립을 전기 전도성 코팅에 납땜하는 단계.
금속 스트립은 특히 전도성 코팅의 전기 접촉, 즉 외부 전압원에 대한 연결을 위해 기능한다. 바람직하게는 평평한 도체로 구현되는 금속 스트립은 전도성 코팅으로부터 시작하여 기판의 측부 에지를 넘어 연장된다. 그러나, 원칙적으로 금속 스트립은 또한 예를 들어 전도성 코팅의 전기 전도도를 증가시키는 것과 같은 다른 기능을 수행할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 금속 스트립은 평평한 도체(바람직하게는 선택적인 절연 피복(sheathing)을 갖는 금속 포일의 스트립)이고, 바람직하게는 전도성 코팅을 외부 전기 구성요소(예를 들어, 전압원)에 연결하는 기능을 수행한다. 평평한 도체는 복합 페인의 측부 에지를 넘어선다.
금속 스트립은 일반적으로 스트립의 형태, 더욱 상세하게는 금속 포일의 스트립으로 구현된다. 금속 스트립은 금속 또는 금속 합금으로 이루어지거나 그를 포함하고 전기 전도성이다. 전형적인 금속 스트립은 구리 포일의 스트립이다.
금속 스트립은 상부 및 하부를 갖는다. 본 발명과 관련하여, "하부"는 납땜 상태에서 기판을 향하도록 제공되는 금속 스트립의 측면을 나타낸다. 이에 따라, "상부"는 납땜 상태에서 기판으로부터 멀리 향하도록 제공된 금속 스트립의 측면을 나타낸다.
초음파 진동은 초음파 납땜 팁이 금속 스트립 및 홀 위로 이동될 때 본 발명에 따른 금속 스트립 내의 홀을 통해 아래의 전기 전도성 코팅으로 전달된다. 따라서, 한편으로는 납땜 화합물과 코팅 사이의 연결이 생성되고, 다른 한편으로는 납땜 화합물 및 스트립이 생성되어, 코팅 및 스트립이 납땜 화합물을 통해 서로 연결된다. 용융된 납땜 화합물은 금속 스트립을 관통하여 스트립의 상부로 팽창할 수 있다. 상부의 납땜 화합물에 의해, 스트립은 이를 테면 페인에 대해 압축되어(정(positive) 연결) 매우 안정한 기계적 연결을 만든다. 이들은 본 발명의 주요 이점이다.
바람직한 실시예에서, 공정 단계 (b)에서, 금속 스트립은 적어도 하부 상에 배열된 납땜 화합물로 제조된다. 공정 단계 (c)에서, 하부는 기판과 대면하고, 하부 상에 배열된 납땜 화합물은 금속 스트립과 전기 전도성 코팅 사이에 배열된다. 납땜 화합물이 제공된 조립식 금속 스트립은 대량 생산에 유리하다. 납땜 이전에 홀 근처의 전도성 코팅과 금속 스트립 사이에 이상적으로 배열된 납땜 화합물에 의해, 효과적이고 안정한 납땜 연결이 보장된다. 또한, 그러나, 납땜 화합물은 또한 전도성 코팅과 금속 스트립 사이에 개별적으로 삽입될 수 있다. 또한, 납땜 화합물은 또한 스트립의 상부로부터 예를 들어 납땜 팁 상에 배열된 홀을 통해 도입될 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 납땜 화합물은 하부 상 및 상부 상 모두에 배열된다. 이는 특히 납땜 연결의 안정성과 관련하여 유리하다.
납땜 화합물은 납땜 화합물부(soldering compound portion)로서 홀 근처에 배열될 수 있다. 이는 용융된 납땜 화합물이 홀에 도달하고 그를 관통할 수 있는, 홀로부터의 거리에 납땜 화합물이 배열된다는 것을 의미한다. 복수의 납땜 화합물부는 심지어 스트립의 하부 상에, 또한 선택적으로는 스트립의 상부 상에, 예를 들어 각각의 경우에 홀의 대향면 상에 2개의 납땜 화합물부가 배열될 수 있다.
납땜 화합물은 또한 납땜 화합물 평판(platelet)으로서 스트립의 하부 상에, 또한 선택적으로는 스트립의 상부 상에 배열될 수 있어 홀이 덮일 수 있다.
납땜 화합물은 또한 홀 내부로 부분적으로 압축될 수 있다.
또한 금속 스트립 상에 납땜 화합물의 다른 가능한 배치가 고려될 수 있고, 당업자가 개별 경우의 요구에 따라 선택할 것이다.
본 발명에 따른 초음파 납땜은 충분히 안정한 기계적 연결을 보장한다. 바람직하게는, 최종 연결은 초음파 납땜으로 이루어지며 다른 납땜 방법을 사용한 후속 납땜 단계는 발생하지 않는다.
바람직한 실시예에서, 기판은 유리, 더욱 상세하게는 소다 석회 유리를 함유한다. 그러나 기판은 또한 다른 유형의 유리, 예를 들어 붕규산 유리 또는 석영 유리를 함유할 수 있다. 기판은 바람직하게는 유리 페인이다. 기판은 또한 플라스틱, 더욱 상세하게는 폴리카보네이트 또는 폴리메틸메타크릴레이트를 함유할 수 있고 바람직하게는 강성의 중합체성 페인으로 구현될 수 있다.
기판의 두께는 광범위하게 변할 수 있으므로 개별 경우에 요구 사항에 이상적으로 적용될 수 있다. 바람직하게는, 기판의 두께는 0.5 mm 내지 10 mm 이고, 바람직하게는 1 mm 내지 5 mm 이다.
기판은 투명하고 무색일 수 있지만 또한 착색되거나(tinted), 흐려지거나(clouded), 또는 채색(colored)될 수 있다. 기판은 또한 비-프리스트레스(non-prestressed), 부분-프리스트레스, 또는 프리스트레스 유리로 제조될 수 있다.
금속 스트립은 본 발명에 따라, 전기 전도성 코팅 상에 납땜된다. 전기 전도성 코팅은 바람직한 실시예에서 프린티드온 및 부분적으로 소성된 전도성 페이스트에 의해 구현되는 은함유 프린트(silver-containing print), 더욱 상세하게는 스크린프린트(screenprint)이다. 전도성 페이스트는 바람직하게는 은 입자 및 유리 프릿(frit)을 함유한다. 전기 전도성 코팅은 바람직하게는 전류 수집 레일(모선)이다.
전류 수집 레일은 외부 전압원에 연결되도록 제공되어 수집 레일 사이에 배열된 기능 요소를 통해, 예를 들어 수집 레일 사이로 연장되는 프린티드온 가열 도체 또는 수집 레일 사이에 배열된 전도성 박막 시스템을 통해 전류가 흐를 수 있다. 수집 레일은 균일한 전류 흐름을 보장한다.
바람직한 실시예에서, 기판에는 전기 전도성 코팅이 전류 수집 레일로서 적용되는 전기 전도성 박막 시스템이 제공된다. 박막 시스템은 예를 들어 가열 가능한 코팅 또는 표면 전극일 수 있다. 박막 시스템은 하나 또는 복수의 박막을 포함할 수 있다. "박막" 또는 "박-막"이라는 표현은 일반적으로 1 ㎛ 이하의 두께를 갖는 필름을 의미한다. 전기 전도성 박막 시스템은 하나 이상의 전기 전도성 층을 포함하고, 예를 들어 은 또는 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 전기 전도성 산화물(투명한 전도성 산화물, TCO)을 함유한다. 박막 시스템은 또한 예를 들어 층 저항의 조절, 부식 방지, 또는 반사 감소를 위해 기능하는 유전체 층을 가질 수 있다. 전형적인 유전체 층은 산화물 또는 질화물, 예를 들어 질화 규소, 산화 규소, 질화 알루미늄, 산화 알루미늄, 산화 아연, 또는 산화 티타늄을 함유한다. 박막 시스템은 당업자에게 공지된 방법 자체, 예를 들어 물리 증착법 (physical vapor deposition, PVD), 증착법, 자기장 강화 캐소드 스퍼터링(magnetic field enhanced cathodic sputtering), 화학 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 플라즈마 강화 화학 증착법(PECVD), 또는 습식 화학법(wet chemical method)에 의해 기판 상에 도포된다.
박막 시스템은 바람직하게는 기판보다 더 작은 구역을 가져 바람직하게는 0.5 mm 내지 10 mm 너비를 갖는 주변 에지 영역에는 박막 시스템이 제공되지 않는다. 따라서 박막 시스템은 기판이 또 다른 페인에 적층되어 복합 유리를 형성할 때 주변 분위기와의 접촉으로부터 보호된다.
그러나, 원칙적으로 그러한 전기 전도성 박막 시스템을 직접적으로, 즉 추가 전류 수집 레일 없이 접촉시키는 것 또한 가능하다. 이를 위해, 금속 스트립은 직접적으로 박막 시스템 상에 납땜된다. 이 경우, 박막 시스템은 본 발명과 관련한 전기 전도성 코팅이다.
금속 스트립은 바람직하게는 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 특히 바람직하게는 30 ㎛ 내지 200 ㎛, 예를 들어 50 ㎛ 또는 100 ㎛ 의 두께를 갖는다. 금속 스트립은 바람직하게는 금속 포일의 스트립으로 구현된다. 이들 두께를 갖는 전도성 포일은 기술적으로 구현하기 쉽고 유리한 허용 전류(current carrying capacity)를 갖는다. 금속 스트립의 길이 및 너비는 광범위하게 달라질 수 있고 개별 경우의 요구사항에 적용될 수 있다. 전형적인 너비는 2 mm 내지 20 mm 이다.
금속 스트립은 적어도 금속 또는 금속 합금을 함유한다. 금속 스트립은 바람직하게는 알루미늄, 구리, 주석도금 또는 은도금 구리, 금, 은, 아연, 텅스텐, 및/또는 주석 또는 상기 물질들의, 특히 바람직하게는 구리 또는 은의 합금을 함유한다. 금속 스트립에는 예를 들어 전도성을 증가시키고 부식 방지를 위해 코팅이 제공될 수 있다. 금속 스트립은 바람직한 실시예에서 주석도금 또는 은도금 구리 스트립이다.
복수의 금속 스트립은 또한 전기 전도성 코팅 상에 납땜될 수 있다. 금속 스트립 또는 복수의 금속 스트립에는 소위 "플랫 밴드 도체" 또는 "포일 도체"로서 전기 절연의, 중합체성 피복을 갖는 사전조립체(pre-assembled)가 제공될 수 있다. 피복은 예를 들어 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 또는 폴리에스테르를 함유하고, 예를 들어 25 ㎛ 내지 100 ㎛의 두께를 갖는다.
상부 및 하부 상에서 홀을 둘러싸는 금속 스트립 영역은 바람직하게는 중합체성 피복에 의해 덮이지 않는다. 이를 위해, 중합체성 피복은 각 면에 개방 구역으로서 스트립 프리 영역을 남기는 리세스(recess)를 갖는다. 피복에 의해 덮이지 않은 영역의 넓이는 바람직하게는 3 mm2 내지 130 mm2이다. 따라서, 납땜 화합물이 납땜 이전에 배열될 수 있고 납땜 화합물이 금속 스트립에 안정하게 연결될 수 있는 납땜 표면은 하부 상에 제공된다. 상부에서, 납땜 팁은 피복 내 리세스를 통해 금속 스트립과 직접적으로 접촉하게 될 수 있고 스트립 위로 이동될 수 있다. 따라서 초음파 진동의 전달은 특히 효과적이다.
금속 스트립의 홀은 연속홀 또는 관통홀, 즉 금속 스트립의 상부로부터 하부까지 시종 연장되는 개구부(opening)이다. 홀은 원칙적으로 임의의 형상을 가질 수 있고, 예를 들어 원형 또는 타원형이다. 금속 스트립은 또한 하나보다 많은 홀, 예를 들어 서로 근처에 정렬된 두 개의 홀을 가질 수 있다. 홀의 크기는 적어도 하나의 치수가 1 mm 이상이어야 한다.
바람직한 실시예에서 홀은 슬릿(slit) 형태로 구현된다. "슬릿"이라는 용어는 홀의 뚜렷하게 세장된(elongated) 형태를 의미하며, 길이는 너비의 적어도 3배이다. 슬릿은 바람직하게는 1 mm 내지 20 mm, 특히 바람직하게는 2 mm 내지 10 mm 의 길이를 갖는다.
홀의 크기는 바람직하게는 사용된 납땜 팁의 직경에 맞게 조정된다. 바람직하게는, 홀의 크기는 적어도 하나의 치수가 납땜 팁의 직경보다 크다. 홀이 슬릿의 형태로 구현되는 경우, 적어도 슬릿의 길이는 납땜 팁의 직경보다 커야 하고, 예를 들어 약 2배 크기이다. 따라서, 양호한 납땜 결과가 얻어진다. 슬릿의 너비는 심지어 납땜 팁의 직경보다 작아질 수 있으며, 예를 들어 약 절반 크기이다.
홀은 임의의 방법, 예를 들어 기계적 절단 또는 레이저 절단에 의해 금속 스트립에 생성될 수 있다.
초음파 납땜(US 납땜)은 적절한 초음파 납땜 도구, 바람직하게는 초음파 납땜 팁을 사용하여 수행된다. 납땜 팁은 초음파 진동을 전기 전도성 코팅뿐만 아니라 금속 스트립 및 납땜 화합물에도 전달한다. 이를 위해, 납땜 팁은 금속 스트립의 상부와 접촉하게 된다. 납땜하는 동안, 납땜 팁은 바람직하게는 금속 스트립 위로, 더욱 상세하게는 스트립의 홀 및 주변 영역 위로 이동된다. 납땜 팁의 이동은 수동으로 또는 예를 들어 로봇 팔을 사용하여 자동으로 수행될 수 있다. 납땜 팁의 이동으로 인해, 전체 납땜 구역을 따른 초음파 진동이 효과적으로 전달됨에 따라, 더욱 상세하게는 안정한 납땜 연결이 된다.
초음파 진동의 주파수는 바람직하게는 10 kHz 내지 100 kHz, 예를 들어 약 40 kHz이다.
납땜 화합물을 납땜 동안 바람직하게는 그 녹는점보다 높은 온도로 가열하여 납땜 화합물을 녹인다. 이는 금속 스트립을 납땜 영역에서 가열하는 가열 가능한 납땜 팁을 사용하여 바람직하게 수행된다. 열이 금속 스트립에 의해 아래의 납땜 화합물로 전달된 후 납땜 화합물이 녹는다. 녹는점은 사용된 납땜 화합물에 의존한다. 가열은 또한 금속 스트립의 흡열에 의존한다. 금속 스트립 또는 납땜 화합물이 가열되는 일반적인 온도는 120 ℃ 내지 450 ℃, 바람직하게는 180 ℃ 내지 320 ℃이다.
US 납땜(US 납땜 화합물)에 적합한 납땜 화합물은 당업자에게 익숙하고 예를 들어 CERASOLZER라는 상품명으로 MBR ELECTRONICS GmbH사로부터 상업적으로 이용가능하다. US 납땜 동안, 산화물은 초음파 진동에 의해 납땜 화합물의 표면으로부터 제거되고, 그 결과 플럭스 사용은 불필요하다. 따라서, 납땜 화합물은 바람직하게는 플럭스를 함유하지 않는다.
납땜 이전에 금속 스트립의 하부 상에 배열된 납땜 화합물부는 바람직하게는 50 ㎛ 내지 150 ㎛의 두께를 갖는다. 납땜 화합물의 총량은 개별 경우의 환경에 의존하고 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다. 일반적 적용에 있어서 납땜 화합물 양은 0.1 mm3 내지 20 mm3 범위이다.
바람직한 실시예에서, 금속 스트립에는 하부 상에 접착제가 제공된다. 접착제에 의해, 금속 스트립은 납땜 이전에 전기 전도성 코팅 상에 고정될 수 있다. 이는 금속 스트립의 정확한 위치설정을 단순화한다. 접착제는 바람직하게는 접착 테이프, 특히 바람직하게는 양면 접착 테이프이다. 접착제의 두께는 바람직하게는 20 ㎛ 내지 500 ㎛, 특히 바람직하게는 25 ㎛ 내지 100 ㎛이다. 따라서, 특히 양호한 결과가 얻어진다.
바람직한 실시예에서, 접착제는 금속 스트립의 하부 상에 배열된 홀 및 납땜 화합물을 (접착제 면에서) 완전히 둘러싼다. 금속 스트립이 납땜을 위해 전기 전도성 코팅 상에 배열되는 경우, 금속 스트립, 전기 전도성 코팅, 접착제, 및 절연 피복(선택적)에 의해 공동(cavity)이 형성된다. 한 예로, 공동은 납땜 작업 도중 용융된 납땜 화합물의 제어되지 않은 유출을 방지하여 더 나은 납땜 연결이 얻어진다. 다른 예로, 공동은 초음파 진동에 의해 납땜 화합물 또는 납땜되는 표면으로부터 방출되는 산화물 또는 다른 불순물이 기판 상에 제어되지 않게 분포되는 것을 방지한다. 기판에 전류 전달 코팅이 제공된 경우, 이는 기능불량을 초래할 수 있다. 그 대신, 산화물 및 불순물은 공동에 유지된다.
일반적으로, 금속 스트립의 납땜 이후, 본 발명에 따른 페인은 또 다른 페인에 결합되어 복합 페인을 형성한다. 이를 위해, 본 발명에 따른 페인, 하나 이상의 열가소성 필름, 및 또 다른 페인은 이 순서대로 겹겹이 알맞게 배열되고 공지된 방법, 예를 들어 오토클레이브법(autoclave methods), 진공 포장법(vacuum bag methods), 진공 고리법(vacuum ring methods), 캘린더법(calender methods), 진공 적층기, 또는 상기 방법들의 조합을 사용하여 서로 적층된다. 페인의 결합은 통상적으로 열, 진공, 및/또는 압력의 작용 하에 수행된다. 솔더온(soldered-on) 금속 스트립을 갖는 전기 전도성 코팅은 열가소성 필름을 대면하는 기판의 표면 상에 배열된다.
여기서, 금속 스트립은 바람직하게는 평평한 도체(바람직하게는 선택적인 절연 피복을 갖는 금속 포일의 스트립)이고, 바람직하게는 전도성 코팅을 외부 전기 구성요소(예를 들면, 전압원)에 연결하는 역할을 한다. 이를 위해, 평평한 도체는 전도성 코팅으로부터 시작하여 기판의 측부 에지를 넘어 및 복합 페인의 측부 에지를 넘어 연장된다.
전기 전도성 코팅은 바람직하게는 스크린프린팅에 의해 기판 상에 도포된다.
본 발명은 본 발명에 따른 방법으로 얻을 수 있는 페인을 더 포함한다.
전기 전도성 코팅 및 그 위에 납땜된 금속 스트립을 갖는 본 발명에 따른 페인은 적어도
- 전기 전도성 코팅을 갖는 기판
- 기판에 대면하는 하부 및 기판으로부터 먼 쪽을 방향을 향하는 상부를 갖는 금속 스트립으로서, 스트립은 납땜 화합물에 의해 전기 전도성 코팅 상에 장착된 상기 금속 스트립
을 포함하고
상기 금속 스트립에는 관통홀이 제공되고 상기 납땜 화합물은 홀을 둘러싸는 하부 영역, 홀의 내부, 및 홀을 둘러싸는 상부 영역 상에 배열된다.
특히 바람직한 실시예에서, 접착제, 더욱 상세하게는 양면 접착 테이프는 기판과 금속 스트립 사이에 배열되고 접착제는 홀 및 스트립의 하부 상에 배열된 납땜 화합물부를 둘러싼다. 접착제 평면에서, 금속 스트립의 하부 상에 배열된 납땜 화합물부 및 홀은 바람직하게는 접착제에 의해 완전히 둘러싸인다.
특히 바람직한 실시예에서, 전기 전도성 박막 시스템은 기판 상에 도포된다. 전기 에너지를 박막 시스템 내부로 도입하기 위한 두 개의 전류 수집 레일을 형성하고 프린티드온 전기 전도성 페이스트, 더욱 상세하게는 은 함유 페이스트를 함유하는 전기 전도성 코팅은 박막 시스템 상에 도포된다. 전류 수집 레일의 두께는 바람직하게는 5 ㎛ 내지 50 ㎛ 이다. 금속 스트립은 본 발명에 따라 각각의 전류 수집 레일 상에 납땜된다. 금속 스트립은 바람직하게는 평평한 도체, 더욱 상세하게는 금속 포일의 스트립으로서, 전도성 코팅/전류 수집 레일을 외부 전압원에 연결하는 기능을 한다.
본 발명에 따른 페인은 특히 또 다른 페인에 적층되어 복합 페인을 형성하도록 제공된다.
복합 페인은 적어도 전기 전도성 코팅 및 그 위에 납땜된 금속 스트립을 갖는 본 발명에 따른 페인, 또 다른 페인, 및 본 발명에 따른 페인과 다른 페인을 서로 결합시키는 열가소성 중간층을 포함한다. 전기 전도성 코팅 및 솔더온 금속 스트립은 열가소성 중간층에 대면하는 기판의 표면 상에 배열된다. 따라서 전기 전도성 코팅뿐만 아니라 존재하는 임의의 다른 코팅도 적층의 내부에서 부식 및 손상에 대해 유리하게 보호된다. 금속 스트립은 바람직하게는 전도성 코팅과 외부 전기 구성요소(예를 들면, 전압원)의 전기 접촉을 위한 평평한 도체이고, 이를 위해 전도성 코팅으로부터 시작되어 복합 페인의 측부 에지를 넘어 연장된다.
열가소성 중간층은 바람직하게는 하나 이상의 열가소성 필름에 의해 구현된다. 열가소성 중간층은 하나 이상의 열가소성 중합체, 바람직하게는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐 부티랄(PVB), 또는 폴리우레탄(PU) 또는 상기 물질들의, 특히 바람직하게는 PVB의 혼합물 또는 공중합체 또는 유도체를 함유한다. 열가소성 중간층의 두께는 바람직하게는 0.2 mm 내지 2 mm, 더욱 바람직하게는 0.3 mm 내지 1 mm, 예를 들어 0.38 mm 또는 0.76 mm이다.
복합 페인은 예를 들어,
- 가열 가능한 복합 페인, 더욱 상세하게는 가열 가능한 바람막이,
- 전기적으로 전환가능한 광학 특성을 갖는 글레이징, 예를 들어 전기변색(electrochromic) 글레이징, SPD(suspended particle device) 글레이징, 또는 PDLC(polymer dispersed liquid crystal) 글레이징, 또는
- 박막 태양광 모듈
이다.
더욱 상세하게는 전도성 코팅이 표면 전극 또는 표면 전극의 전류 수집 레일, 예를 들어 광전지 레이어 시스템 또는 전기적으로 전환가능한 광학 특성을 갖는 레이어 시스템(예를 들어, 전기변색 레이어 시스템, PLDC 또는 SPD 레이어 시스템)으로서 기능할 때, 다른 요소가 페인 사이에 배열될 수 있다.
본 발명은 전기적으로 전환가능한 광학 특성을 갖는 가열 가능한 창유리 또는 글레이징에 있어서 본 발명에 따른 페인의 사용을 더 포함한다.
하기에, 도면 및 예시적 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도면은 개략적인 표현이며 일정한 비율로 도시된 것은 아니다. 도면은 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 페인의 일 실시예의 평면도이고,
도 2는 납땜 이전에 금속 스트립의 본 발명에 따른 실시예의 상부(O)의 평면도이고,
도 3은 도 2의 금속 스트립의 하부(U)의 평면도이고,
도 4는 도 2 및 3의 금속 스트립을 관통하는 B-B`를 따른 단면이고,
도 5는 솔더온 금속 스트립(3)의 영역에서 도 1의 페인을 관통하는 A-A`를 따른 단면이고,
도 6은 또 다른 실시예의 금속 스트립을 관통하는 B-B`를 따른 단면이고,
도 7은 또 다른 실시예의 금속 스트립을 관통하는 B-B`를 따른 단면이고,
도 8은 금속 스트립을 갖는 포일 도체의 평면도이고,
도 9는 도 6의 포일 도체를 관통하는 C-C`를 따른 단면이고,
도 10은 또 다른 실시예의 금속 스트립을 관통하는 단면이고,
도 11은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 순서도이다.
도 1 및 도 5는 각각의 경우에 본 발명에 따른 페인의 일 실시예의 세부사항을 도시한다. 페인은 예를 들어 소다 석회 유리로 제조된 2.1 mm 두께 유리 페인인 기판(1)을 포함한다. 기판(1)의 한 표면에는 전기 전도성 박막 시스템(7)이 제공된다. 박막 시스템(7)은 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO)에 기반한 하나 이상의 전기 전도성 층을 함유하고 전기변색 글레이징의 표면 전극으로서 제공된다. 기판(1)의 근방 에지 영역에는 박막 시스템(7)이 제공되지 않는다. 의도된 사용을 위해, 박막 시스템(7)은 외부 전압원과 연결되어 전기변색 글레이징의 전환 상태가 인가된 전압에 의해 변화될 수 있도록 한다. 이를 위해, 전기 전도성 코팅(2)은 박막 시스템(7) 상에 도포된다. 코팅(2)은 기판(1)의 두 대향 측부 에지를 따라 두 개의 전류 수집 레일을 형성한다. 코팅(2)은 은 입자 및 유리 프릿을 함유하는 프린티드온 및 소성된 스크린프린팅 페이스트이다. 전류 수집 레일을 외부 전압원에 연결하기 위해, 금속 스트립(3)은 각각의 전류 수집 레일 상에 납땜된다. 금속 스트립(3)은 50 ㎛의 두께를 갖는 구리 포일의 스트립이고 페인의 측부 에지를 넘어 코팅(2)으로부터 연장된다.
금속 스트립(3)은 초음파 납땜(US 납땜)을 사용하여 코팅(2) 상에 납땜된다. 금속 스트립(3)은 그 상부(O)로부터 그 하부(U)까지 이어지는 홀(4)을 갖는다. 여기서, 상부(O)는 기판(1)으로부터 먼 쪽을 향하는 스트립의 표면이고, 하부(U)는 기판(1)에 대면하는 스트립의 표면이다. US 납땜에 적합한 플럭스 프리 납땜 화합물(5)은 스트립(3)을 튼튼하게 안정적으로 코팅(2)에 연결한다. 납땜 화합물(5)은 기판(1)에 대면하는 스트립(3)의 하부(U)와 코팅(2) 사이, 및 확실하게는 홀(4)을 둘러싸는 하부(U)의 영역 상에 배열된다. 납땜 화합물은 홀(4)을 둘러싸는 스트립(3)의 상부(O) 영역뿐만 아니라 홀(4) 내부에도 더 배열된다. 납땜 화합물(5)의 이러한 "버섯 형태" 배열에 의해, 특히 안정한 납땜 연결이 얻어진다. 적절한 납땜 화합물(5)은 예를 들어, 플럭스 프리 In97Ag3 이다.
접착제(6), 즉 양면 접착 테이프는 스트립(3)의 하부(U) 상에 도포된다. 접착 테이프는 홀(4) 및 납땜 화합물(5)을 완전히 둘러싼다. 접착제(6), 스트립(3), 및 코팅(2)을 갖는 기판(1)은 홀(4)에 의해서만 개방되는 공동을 형성한다.
도 2, 도 3, 및 도 4는 각각의 경우에 납땜 이전의 적합한 금속 스트립(3)의 세부사항을 도시한다. 스트립(3)은 6 mm의 길이와 1.5 mm의 너비를 갖는 슬릿 형태의 홀(4)을 갖는다. 이러한 홀의 크기는 3 mm의 직경을 갖는 납땜 팁으로 납땜하는데 이상적으로 적합하다. 홀(4)을 둘러싸는 양면 접착 테이프는 접착제(6)로서 하부(U) 상에 도포된다. 홀(4)에 인접하고 접착제(6)에 의해 둘러싸인 영역 내에, 100 ㎛의 층 두께를 갖는 납땜 화합물(5)의 두 개의 저장소 또한 하부(U) 상에 도포된다. 납땜 화합물(5)의 층 두께는 바람직하게는 접착제(6)의 두께에 상응한다. 금속 스트립에 부가적으로 중합체성 피복이 제공되는 경우, 납땜 화합물(5)의 층 두께는 바람직하게는 접착제(6)의 두께와 피복의 두께의 합에 상응한다. 2 이상의 납땜 화합물부(5)가 상부(O) 상에 대향하여 도포된다.
납땜 화합물(5)의 상부(O) 상 및 하부(U) 상 양쪽 모두의 배열은 도 5에 도시된 바와 같이 납땜 작업 이후에 "버섯 형태" 납땜 화합물의 형성과 관련하여 바람직하다.
납땜을 위해, 스트립(3)은 전기 전도성 코팅(2) 상에 배치되어 하부(U)는 기판(1) 및 코팅(2)에 대면한다. US 납땜 도중, 납땜 팁은 상부(O)와 접촉하게 되고 납땜될 영역 위로 이동된다. 이동은 또한 홀(4) 위로도 수행된다. 산화물 및 불순물은 초음파 진동에 의해 납땜 화합물(5)로부터 제거된다. 그들은 기판(1) 위에서 제어되지 않은 방식으로 분산되는 것이 허용되지 않고 그 대신 접착제(6), 스트립(3), 및 코팅(2)에 의해 형성된 공동 내에 유지된다. 이는 코팅(2), 및 더욱 상세하게는 분산된 불순물에 의해 악영향을 받을 수 있는 박막 시스템(7)의 품질과 관련하여 바람직하다. 납땜 화합물은 또한 초음파 진동에 의해 스트립(3) 및 코팅(2)의 표면에 결합되어 기계적 결합이 생성된다. 온도를 상승시킴으로 인해 납땜 화합물(5)이 녹을 때, 접착제(6)는 또한 납땜 화합물(5)의 제어되지 않은 유출을 방지한다. 그 대신, 과도한 납땜 화합물(5)은 스트립(3)의 홀(4)을 통해 팽창하므로 도 5에서와 같이 양의 끼워맞춤(positive-fitting)인 "버섯 형태" 납땜 화합물 배열을 형성한다. 납땜 연결은 단일 US 납땜 단계로 생성될 수 있으며 종래의 터치업(touch-up) 납땜이 불필요하다. 이는 본 발명의 주요 이점이다.
도 5는 기판(1), 박막 시스템(7), 전도성 코팅(2), 홀(4)을 갖는 금속 스트립(3), 및 접착제(6)뿐만 아니라 "버섯 형태"로 배열된 납땜 화합물(5)을 갖는 도 1의 페인을 관통하는 단면을 도시한다.
도 6은 납땜 이전의 접착제(6) 및 납땜 화합물(5)을 갖는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 금속 스트립(3)을 관통하는 단면을 도시한다. 도 4의 실시예와 대조적으로, 납땜 화합물부는 홀(4) 근처가 아닌 곳에, 그러나 납땜 화합물 평판으로서 배열되어 홀(4)을 덮는다. 한 납땜 화합물 평판은 각각의 경우에 스트립(3)의 하부(U) 상에 및 상부(O) 상에 배열된다. 이러한 배열은 또한 납땜 작업 이후 도 5의 "버섯 형태" 납땜 화합물(5)의 형성을 촉진한다.
도 7은 납땜 이전의 접착제(6) 및 납땜 화합물(5)을 갖는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 금속 스트립(3)을 관통하는 단면을 도시한다. 납땜 화합물(5)은 홀(4) 내부로 압축되고 상부(O) 및 하부(U) 모두를 넘어 돌출된다. 이러한 배치는 또한 납땜 작업 이후 도 5의 "버섯 형태" 납땜 화합물(5)의 형성을 촉진한다. 납땜 화합물(5)의 압입(pressing-in)에 의해, 예를 들어 펜치를 사용하여, 스트립(3)과 납땜 화합물(5) 사이에 매우 안정한 연결이 보장된다.
도 8 및 도 9는 각각의 경우에 사전 조립된 플랫 밴드 도체의 세부사항을 도시한다. 플랫 밴드 도체는 플라스틱으로 제조된 절연 피복(10)에서 구리 포일의 스트립으로 구현되는 세 개의 금속 스트립(3)을 함유한다. 피복(10)은 예를 들어 폴리이미드로 제조되고, 예를 들어 50 ㎛의 두께를 갖는다. 각각의 스트립(3)에는 슬릿 형태의 홀(4)이 제공된다. 피복(10)은 각각의 경우에 양 측면, 즉 상부 및 하부 상에 홀(4) 각각의 영역에 원형 리세스(11)를 갖는다. 하부 상의 리세스(11)는 스트립(3)의 납땜 연결을 위해, 상부 상의 리세스(11)는 납땜 도중 납땜 팁과의 연결을 위해 기능한다. 접착제(6)는 바람직하게는 피복(10) 상에 배열되고 리세스(11)를 둘러싼다.
도 10은 납땜 이전의 홀(4)을 갖는 또 다른 실시예의 금속 스트립(3)을 관통하는 단면을 도시한다. 금속 스트립(3)은 홀(4) 주변 영역에서 제거되는 50 ㎛의 두께의 중합체성 피복(10)을 갖는다. 또한, 납땜 화합물(5)은 홀 근처에서 하부(U) 상 및 상부(O) 상에 도포된다. 하부(U) 상의 중합체성 피복(10)은 50 ㎛ 두께의 접착제(6)를 사용하여 기판(1) 상에 접착된다. 납땜 화합물(5)의 두께는 100 ㎛, 즉 접착제(6) 및 피복(10) 두께의 합이다. 명확성을 위해, 기판(1) 상의 전기 전도성 코팅은 도시되지 않는다.
도 11은 본 발명에 따른 페인을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 예시적 실시예의 순서도를 도시한다. 납땜 도중 초음파 진동의 적합한 주파수는 예를 들어 40 kHz이다. 납땜 도중, 납땜 화합물(5)은 바람직하게는 예를 들어 315℃의 온도로 가열되고, 녹는다.
(1) 기판
(2) 전기 전도성 코팅
(3) 금속 스트립
(4) 금속 스트립(3)의 홀
(5) 납땜 화합물
(6) 접착제
(7) 전기 전도성 박막 시스템
(10) (3)의 절연 피복
(11) (10)의 리세스
O 금속 스트립(3)의 상부
U 금속 스트립(3)의 하부
A-A` 단면선
B-B` 단면선
C-C` 단면선

Claims (16)

  1. 전기 전도성 코팅 및 그 위에 납땜된 금속 스트립(strip)을 갖는 페인(pane)을 제조하는 방법으로서,
    (a) 전기 전도성 코팅(2)을 갖는 기판(1)을 제공하는 단계,
    (b) 하나 이상의 관통홀(through-hole, 4)을 가지며, 적어도 하부(U) 상에 배열된 납땜 화합물(5)을 갖는 금속 스트립(3)을 제공하는 단계,
    (c) 전기 전도성 코팅(2) 상에 금속 스트립(3)을 위치설정하는 단계로서, 홀(4)은 전기 전도성 코팅(2) 상에 배열되는, 상기 위치설정 단계, 및
    (d) 초음파 납땜 팁(tip)을 사용하여 납땜 화합물(5)을 통해 전기 전도성 코팅(2)에 금속 스트립(3)을 납땜하는 단계
    를 포함하고,
    초음파 납땜 팁은 금속 스트립(3)의 상부(O)와 접촉하게 되고 홀(4) 영역에서 금속 스트립(3) 위로 이동되고,
    납땜 화합물(5)은 납땜 도중 가열에 의해 녹고,
    금속 스트립(3)에는 하부(U) 상에 접착제(6)가 제공되고, 상기 접착제는 홀(4) 및 납땜 화합물(5)을 완전히 둘러싸는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 공정 단계(b)에서, 하부(U) 및 상부(O) 상에 배열된 납땜 화합물(5)을 갖는 금속 스트립(3)을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 접착제(6)는 양면 접착 테이프인 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금속 스트립은 전기 전도성 코팅(2)의 전기 접촉을 위한 평평한 도체이고, 전기 전도성 코팅(2)으로부터 시작되어 기판(1)의 측부 에지를 넘어 연장되는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 홀(4)은 슬릿(slit)의 형태로 구현되는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 전도성 코팅(2)은 프린티드온(printed-on) 전도성 페이스트(paste)를 함유하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 프린티드온 전도성 페이스트는 은 입자 및 유리 프릿(frit)을 포함하는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금속 스트립(3)은 10 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 갖는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 금속 스트립(3)은 30 ㎛ 내지 200 ㎛의 두께를 갖는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 금속 스트립(3)은 적어도 구리 또는 은을 함유하는 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판(1)은 유리를 함유하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 기판(1)은 소다 석회 유리를 함유하는 방법.
  13. 전기 전도성 코팅 및 그 위에 납땜된 금속 스트립을 갖는 페인으로서,
    - 전기 전도성 코팅(2)을 갖는 기판(1)
    - 기판(1)에 대면하는 하부(U) 및 기판(1)으로부터 먼 쪽을 향하는 상부(O)를 갖는 금속 스트립(3)으로서, 스트립은 납땜 화합물(5)에 의해 전기 전도성 코팅(2) 상에 장착되는 상기 금속 스트립
    을 포함하고,
    금속 스트립(3)에는 관통홀(4)이 제공되며 납땜 화합물(5)은 홀(4)을 둘러싸는 하부(U) 영역 상에, 홀(4) 내부에, 및 홀(4)을 둘러싸는 상부(O) 영역 상에 배열되고,
    하부(U) 상에 배열된 납땜 화합물(5) 부분을 둘러싸는 접착제(6)는 기판(1)과 금속 스트립(3) 사이에 배열되는 페인.
  14. 제13항에 있어서, 기판(1)은 열가소성 중간층을 통해 또 다른 페인에 적층되어 복합 페인을 형성하고, 전기 전도성 코팅(2) 및 금속 스트립(3)은 열가소성 중간층에 대면하는 기판(1)의 표면 상에 배열되며 금속 스트립(3)은 전기 전도성 코팅(2)으로부터 시작되어 복합 페인의 측부 에지를 넘어 연장되는 페인.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    - 기판(1)은 전기 전도성 박막 시스템(7)을 갖고,
    - 전기 전도성 코팅(2)은 박막 시스템(7) 상에 도포되어 두 개의 전류 수집 레일을 형성하며, 전기 전도성 코팅(2)은 프린티드온 전도성 페이스트를 함유하고,
    - 관통홀(4)을 갖는 금속 스트립(3)은 각각의 전류 수집 레일 상에 납땜되고, 스트립은 외부 전압원으로의 전기적 연결을 위한 평평한 도체이고,
    - 기판(1)은 열가소성 중간층을 통해 또 다른 페인에 적층되어 복합 페인을 형성하는
    페인.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    가열 가능한 창유리 또는 전기적으로 전환가능한(electrically switchable) 광학 특성을 갖는 글레이징(glazing)에 사용되는 페인.
KR1020197003856A 2014-10-07 2015-08-19 전기 전도성 코팅 및 디스크 상에 납땜된 금속 스트립을 갖는 디스크를 제조하는 방법； 및 상응하는 디스크 KR20190016615A (ko)

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