MX2015002351A - Cristal con elemento de conexion electrica. - Google Patents

Abstract

Un cristal (I) con un elemento de conexión (3) que comprende al menos - un sustrato con una estructura eléctricamente conductora sobre al menos una subregión del sustrato, - al menos un elemento de conexión eléctrica sobre al menos una subregión de la estructura eléctricamente conductora, y - un compuesto de soldadura sin plomo, el cual conecta el elemento de conexión eléctrica a la estructura eléctricamente conductora en al menos una subregión, donde el compuesto de soldadura sin plomo comprende 58% en peso a 62% en peso en indio, de 35% en peso a 38% en peso de estaño, 1% en peso a 3.5% en peso de plata, y de 0.5% en peso a 2% en peso de cobre.

Description

CRISTAL CON ELEMENTO DE CONEXIÓN ELÉCTRICA CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un cristal con un elemento de conexión eléctrica, un método económico y ambientalmente amigable para su producción, y su uso.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona además con un cristal con un elemento de conexión eléctrica para vehículos de motor como estructuras eléctricamente conductoras como, por ejemplo, conductores de calentamiento o conductores de antena. Las estructuras eléctricamente conductoras comúnmente son conectadas al sistema eléctrico a bordo vía elementos de conexión eléctrica soldados. Debido a los diferentes coeficientes de expansión térmica de los materiales usados, ocurren esfuerzos mecánicos durante la producción y operación que someten a esfuerzo a los cristales y pueden causar ruptura del cristal.

Las soldaduras que contienen plomo tienen una alta ductilidad que puede compensar los esfuerzos mecánicos que ocurren entre un elemento de conexión eléctrica y el cristal por deformación plástica. Sin embargo, debido a la Directriz de Fin de Vida de Vehículos 2000/53/EC, las soldaduras que contienen plomo tienen que ser reemplazadas por soldaduras sin plomo dentro de la comunidad Europea. La Directriz es conocida, en resumen, por el acrónimo ELV (Fin de Vida de Vehículos por sus siglas en inglés). Su objetivo es, como resultado del incremento masivo de dispositivos electrónicos desechables, prohibir componentes extremadamente problemáticos de los productos. Las sustancias afectadas son plomo, mercurio, cadmio y bromo. Estas se relacionan, entre otras cosas, con la implementación de materiales de soldadura sin plomo en aplicaciones eléctricas sobre vidrio y la introducción de productos de reemplazo correspondientes.

Las composiciones de soldadura sin plomo conocidas de aplicaciones electrónicas son inadecuadas para su aplicación sobre vidrio. Por un lado, es necesaria una fuerza adhesiva mayor, la cual no es obtenida con otras composiciones de soladura sobre vidrio. Por el otro, las soldaduras flexibles usadas para sustratos electrónicos tienen un coeficiente de expansión térmica relativamente alto, como resultado de lo cual ocurre rotura del vidrio muy fácilmente con fluctuaciones de temperatura relativamente grandes.

Por ejemplo, las aleaciones de metal sin plomo que contienen plata, estaño, zinc, indio, bismuto y/o galio son descritas para su uso sobre vidrio. La EP 2339 894 Al describe el uso de aleaciones de bismuto para soldar una capa conductora sobre un cristal con un elemento de conexión. Sin embargo, puesto que esas aleaciones de bismuto son muy frágiles, no son adecuadas para soldar en combinaciones con sustratos de vidrio y ocurren esfuerzos por tensión relativamente altos en el punto de soldadura.

Otra posibilidad para reducir los esfuerzos por tracción en el punto de soldadura es la adición de aditivos de grano grueso. La US 2006/0147337 Al describe, por ejemplo, una aleación de estaño-plata, a la cual se agregó una aleación granular de níquel-hierro. De este modo, el coeficiente de expansión térmica de la soldadura puede ser reducido significativamente.

Además, se conoce el uso de una amplia variedad de aleaciones de indio para el contacto con el vidrio. El indio ha probado ser un material particularmente adecuado puesto que, gracias a su baja dureza, reduce los esfuerzos por tracción en el punto de soldadura. La WO 2000058051 describe una aleación que contiene 65% en peso de indio, 30% en peso de estaño, 4.5% en peso de plata así como 0.5% en peso de cobre. La composición de soldadura descrita tiene, debido a su alto contenido de indio, una temperatura de fusión comparativamente baja de ca.121°C como resultado de lo cual puede ser evitada una transferencia de calor excesiva al sustrato de vidrio durante la operación de soldadura. Al mismo tiempo, sin embargo, esa baja temperatura de fusión degrada la resistencia al envejecimiento del compuesto para soldar, de modo que, con un calentamiento fuerte del punto de soldadura, por ejemplo, con la luz solar incidente de y el uso simultáneo de la función de calentamiento del cristal, puede ocurrir daño al punto de soldadura. Además, pueden ser observadas zonas no homogéneas en el compuesto de soldadura, como, por ejemplo, encapsulaciones del flujo, las cuales, dependiendo de su extensión, podrían causar una falla estructural de la unión soldada. Además, esta composición de soladura tiene un comportamiento humectante desfavorable por lo que tiene como resultado una homogeneidad pobre del compuesto de soldadura así como formación de cavidades.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objetivo de la presente invención es proporcionar un cristal mejorado con un elemento de conexión, el cual no tenga las desventajas de la téenica anterior, y un método ambientalmente amigable para su producción.

El objetivo de la presente invención es alcanzado de acuerdo con la invención por un cristal con un elemento de conexión, un método para su producción y su uso de acuerdo con las reivindicaciones independientes 1, 12 y 13. Las modalidades preferidas son evidentes de las subreivindicaciones.

El cristal de acuerdo con la invención comprende un sustrato con una estructura eléctricamente conductora en al menos una subregión del sustrato, un elemento de conexión eléctrica sobre al menos una subregión de la estructura eléctricamente conductora, y un compuesto de soldadura sin plomo, el cual conecta de manera eléctricamente conductora el elemento de conducción eléctrica a la estructura eléctricamente conductora en al menos una subregión. El compuesto de soladura sin plomo contiene 58% en peso (% p) a 62% en peso de indio y 35% en peso a 38% en peso de estaño. En particular, el compuesto de soladura de acuerdo con la invención comprende de 58.0% a 62.0% en peso de indio, y de 35.0% en peso a 38.0% en peso de estaño. El estaño sirve, debido a sus propiedades mecánicas y sus buenas propiedades humectantes como un componente esencial de la soldadura y es usado principalmente como una carga o relleno, con el contenido de estaño determinado por el contenido de los componentes restantes, de modo que todos los componentes totalicen 100%. La estricta observación del contenido de indio es, sin embargo, extremadamente importante puesto que aún pequeñas variaciones afectan la calidad del compuesto de soldadura y las propiedades particularmente ventajosas del compuesto de soladura ocurren en el intervalo indicado.

El compuesto de soladura sin plomo puede ser usado de acuerdo con la Directriz EC "2002/95/EC on the Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment" como una alternativa a soldaduras y contiene plomo, y contiene en cumplimiento con la directriz, un máximo del valor limite de 0.1% en peso de plomo, preferiblemente sin plomo. Esto es particularmente ventajoso con respecto al impacto ambiental del cristal de acuerdo con la invención. Los compuestos de soldadura sin plomo típicamente tienen menor ductilidad que los compuestos de soldadura que contienen plomo, de modo que los esfuerzos mecánicos entre el elemento de conexión y un cristal puedan ser compensados menos bien. Sin embargo, se ha demostrado que el compuesto de soldadura sin plomo de acuerdo con la invención es particularmente muy adecuado para el procesamiento con combinación con sustratos de vidrio.

En una modalidad particularmente preferida del cristal de acuerdo con la invención, el compuesto de soladura sin plomo contiene 59% en peso a 61% en peso de indio y de 35% en peso a 38% en peso de estaño.

Se agregan al compuesto de soladura sin plomo 1% en peso a 3.5% en peso de plata (en particular 1.0% en peso a 3.5% en peso de plata), preferiblemente de 1.5% en peso a 3% en peso de plata (en particular, de 1.5% en peso a 3.0% en peso de plata). Por un lado, la plata reduce la migración de los átomos de plata hacia fuera de los materiales adyacentes, como, por ejemplo, la estructura conductora, hacia la soldadura. Por otro, la adición de plata incrementa la resistencia mecánica del compuesto de soldadura sin plomo y ayuda a evitar el fenómeno de fatiga causado por fluctuaciones de temperatura.

Se agrega al compuesto de soladura sin plomo un contenido de 0.5% en peso a 2% en peso de cobre (en particular de 0.5% en peso a 2.0% en peso de cobre), preferiblemente de 0.8% en peso a 1.8% en peso de cobre, de manera particularmente preferible 1.2% en peso a 1.7% en peso de cobre, en particular de 1.4% en peso a 1.6% en peso de cobre. Este contenido de cobre produce una disminución de la temperatura de fusión, incrementa la resistencia al envejecimiento contra fluctuaciones de temperatura y mejora las propiedades humectantes de la soldadura. En el caso del uso de componente que contienen cobre que entren en contacto directo con el compuesto de soladura, el contenido de cobre, además, evita la migración de los átomos de cobre de aquellos componentes hacia la soladura.

Además, también puede estar contenido el níquel en el compuesto de soladura sin plomo. Preferiblemente, el níquel es usado a un contenido máximo de 1% en peso. El níquel sirve para evitar fases intermetálicas como, por ejemplo AggSn y Ag3Sn, lo cual hará la soldadura más dura y más frágil. Por tal motivo, aún un contenido de níquel de 0.1% en peso a 0.2% es suficiente. Sin embargo, el contenido de níquel también puede ser de 0% en peso.

Además, puede estar contenido bismuto, zinc, antimonio, boro, aluminio, arsénico, cadmio, cromo, carbono, manganeso, niobio, titanio, germanio, hierro, y/o fósforo en el compuesto de soldadura sin plomo, con un contenido máximo de cadmio y cromo cumpliendo con los valores limitantes de acuerdo con la directriz EC 2002/95/EC.

La composición del compuesto de soladura de acuerdo con la invención contiene de manera más particular preferiblemente In60Sn36.5Ag2.OCul.5, In60Sn36.4Ag2.OCul.5NiO.1, In59Sn36.5Ag3.5Cul.0, In61Sn35.5Ag2.OCul.5, In61Sn37.5Agí.OCuO.5, In60Sn37.4Ag2.5Ni0.1, en particular In60Sn36.5Ag2.OCul.5.

El intervalo de fluctuación relacionado con el producto de la composición de soldadura es de 1 % sobre la base de las cantidades respectivas de los componentes individuales usados.

El sustrato preferiblemente contiene vidrio, de manera particularmente preferible vidrio plano, vidrio flotado, vidrio de cuarzo, vidrio de borosilicato y/o vidrio de sosa y cal. De manera alternativa, el sustrato puede contener polímeros polietileno, polipropileno, policarbonato, metacrilato de polimetilo y/o mezclas de los mismos .

El elemento de conexión preferiblemente incluye cobre, zinc, titanio, hierro, níquel, cobalto, molibdeno, estaño, manganeso, y/o cromo y/o aleaciones de los mismos, como, por ejemplo, latón, bronce, acero, níquel, plata, Constantan, Invar, Kovar. De manera particularmente preferible, el elemento de conexión contiene acero, en particular acero inoxidable, por ejemplo, el acero inoxidable sin óxido comercializado bajo el nombre comercial "Nirosta". En una modalidad alternativa, el elemento de conexión contiene de 58.0% en peso a 99.1% en peso de cobre y de 0% en peso a 37% en peso de zinc. La aleación de latón Cu70Zn30 es mencionada aquí como un ejemplo, sin embargo, la composición particularmente ventajosa del compuesto de soldadura sin plomo permite el uso de una amplia variedad de materiales como el elemento de conexión. Dependiendo del material del elemento de conexión, la composición del compuesto de soldadura, de acuerdo con la invención también se adapta, por un lado, para asegurar la adhesión óptima del elemento de conexión y, por el otro para mantener los costos de material tan bajos como sea posible. En el caso de elementos de conexión con un alto contenido de cobre, deben ser usadas composiciones de soldadura altas en indio; mientras que, por ejemplo, en el caso de elementos de conexión de acero inoxidable, pueden usadas composiciones de soldadura aún más bajas en indio. Una soldadura baja en indio en el contexto de la composición del compuesto de soldadura de acuerdo con la invención da de este modo como resultado, en conjunto con un elemento de conexión hecho de acero inoxidable, una reducción significativa en los costos de material, puesto que el contenido de indio caro puede ser reducido. Ese efecto es enérgico entre el elemento de conexión y la soldadura puede ser obtenido únicamente a través de la coordinación precisa de los materiales del elemento de conexión y la composición de soldadura. El compuesto de soldadura tiene, en el caso del uso con un elemento de conexión de acero inoxidable, muy buena procesabilidad y estabilidad.

Para obtener la resistencia más alta posible de la unión soldada a las altas fluctuaciones de temperatura, los coeficientes de expansión térmica de los participantes de la soldadora implicados y de la soldadura deberán ser del mismo orden de magnitud. Por esta razón, el uso de elementos de conexión de acero inoxidable es recomendado puesto que se sostienen coeficientes de expansión térmica similares al compuesto de soldadura de acuerdo con la invención. Un cristal que incluye un sustrato hecho de vidrio de sosa y cal, un elemento de conexión hecho de acero inoxidable, y la composición del compuesto de soldadura de acuerdo con la invención es de este modo particularmente ventajoso con respecto a la estabilidad de la unión soldada en el caso de fluctuaciones de temperatura.

El elemento de conexión preferiblemente tiene un recubrimiento, de manera particularmente preferible un recubrimiento que contiene plata o un recubrimiento que contiene níquel. El recubrimiento preferiblemente tiene un espesor de 2 mm a 5 pm. En particular, son usados elementos de conexión revestidos con plata o revestidos con níquel, con el revestimiento de plata o revestimiento de níquel mejorando la calidad de la superficie, la conductividad, y la humectabilidad de la superficie. En particular, los elementos de conexión hechos de acero inoxidable son preferiblemente revestidos con plata o revestidos con níquel.

El cristal de acuerdo con la invención, puede incluir elementos de conexión de una variedad de formas, por ejemplo, elementos de conexión en forma de puente, los cuales entran en contacto con la estructura eléctricamente conductora sobre dos o más superficies, o también elementos de conexión en forma de placa, los cuales se conectan a la estructura eléctricamente conductora vía una superficie de soporte continua.

El elemento de conexión tiene al menos una superficie de contacto, vía la cual el elemento de conexión es conectado sobre toda su área con una subregión de la estructura eléctricamente conductora por medio del compuesto de soldadura sin plomo.

En al menos una subregión del cristal, la estructura eléctricamente conductora es aplicada, la cual preferiblemente contiene plata, de manera particularmente preferible partículas de plata y fritas de vidrio. La estructura eléctricamente conductora de acuerdo con la invención preferiblemente tiene un espesor de capa de 3 ym a 40 ym, de manera particularmente preferible de 5 ym a 20 ym, de manera más particularmente preferible de 7 ym a 15 ym, y en particular de 8 ym a 12 ym. El elemento de conexión es conectado sobre toda su área a una subregión de la estructura eléctricamente conductora vía una superficie de contacto. El contacto eléctrico es efectuado por medio del compuesto de soldadura sin plomo. La estructura eléctricamente conductora puede, por ejemplo, servir para el contacto de alambres montados sobre el cristal sobre un recubrimiento. La estructura eléctricamente conductora es montada por ejemplo, en forma de barras conductoras sobre los bordes opuestos del cristal. Un voltaje puede ser aplicado vía los elementos de conexión montados a las barras conductoras, con lo cual fluye una corriente de una barra conductora a la otra a través de los alambres conductores o el recubrimiento y calienta el cristal. De manera alternativa a esa función de calentamiento, el cristal de acuerdo con la invención también puede ser usado en combinación con conductores de antena o también es concebible en cualquiera de otras configuraciones en las cuales se requiera un contacto estable del cristal.

El compuesto de soldadura de plomo fluye hacia fuera despacio intermedio entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora con la soldadura describiendo un menisco cóncavo y formando de este modo un filete soldadura homogéneo. Ese filete de soldadura homogéneo puede ser atribuido principalmente a las propiedades de humectación extraordinariamente buenos de composición de la soldadura de acuerdo con la invención. La formación de filetes homogéneos representa un criterio de calidad para la unión soldada, puesto que en este caso, puede asumirse la distribución homogénea de una soldadura en el espacio entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora. Si la soldadura fluye de manera no uniforme despacio fuera del espacio en forma de perlas de soldadura, la perlas de soldadura pueden dar como resultado daño a la superficie de la estructura eléctricamente conductora. Para asegurar una buena unión soldada aún en el caso de soldaduras con propiedades humectantes pobres, estas son usadas con frecuencia en cantidades grandes, de modo que se produce un espesor de soldadura alto. Sin embargo, el riesgo de impulso de soldadura también es grande. No únicamente aparecen las perlas de soldadura descritas, sino que el compuesto de soldadura puede, además, tumbarse hacia arriba sobre las superficies laterales de los elementos de conexión todo en camino hacia su superficie superior, de modo que los lados de los elementos de conexión sean rodeados completamente por el compuesto de soldadura. Sin embargo, esas juntas soldadas son extremadamente inestables durante fluctuaciones de temperatura. Las buenas propiedades de humectación de la soldadura de acuerdo con la invención son extremadamente ventajosas con respecto a la estabilidad y calidad de la unión soldada y también con respecto a escasez de recursos y el uso de materias primas baratas.

La forma del elemento de conexión eléctrica puede formar depósitos de soldadura en el espacio intermedio del elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora. Los depósitos de soldadura y la propiedad humectante de las soldaduras sobre el elemento de conexión evitan el flujo hacia fuera del compuesto de soldadura del espacio intermedio. Los depósitos de soldadura pueden ser implementados de forma rectangular, redondeada o poligonal.

Para obtener un espesor de capa uniforme del compuesto de soldadura sin plomo, el elemento de conexión puede tener separadores sobre su superficie de contacto. Uno o una pluralidad de separadores, preferiblemente al menos dos separadores, de manera particular preferible al menos tres separadores pueden ser montados sobre la superficie de contacto. Los separadores preferiblemente tienen un ancho de 0.1 a 3 y una altura de 0.05 mm a un 1 mm, de manera particularmente preferible un ancho de 0.3 mm a 1 mm y una altura de 0.2 mm a 0.4 mm. Los separadores preferiblemente, corresponden en su composición a la composición del elemento de conexión en sí y pueden ser implementados en una amplia variedad de formas, por ejemplo, como cubos, pirámides, o aun como segmentos esféricos o segmentos elipsoidales. Los separadores son implementados preferiblemente en una pieza con el elemento de conexión, por ejemplo, deformando un elemento de conexión con una superficie de contacto originalmente plana, por ejemplo, por estampado o estirado profundo.

El espesor de capa del compuesto de soldadura sin plomo es preferiblemente menor o igual a 6 mm, de manera particularmente preferible menor de 300 pm.

La introducción de energía durante la conexión eléctrica de un elemento de conexión eléctrica y una estructura eléctricamente conductora se separa preferiblemente por punzones, termodos, soldadura con pistón, soldadura con microllama, preferiblemente soldadura láser, soldadura con aire caliente, soldadura de inducción, soldadura de resistencia y/o con ultrasonido.

La invención comprende además un método para producir el cristal de acuerdo con la invención, donde el compuesto de soldadura sin plomo es aplicado primero sobre las superficies de contacto sobre el contacto de conexión. Preferiblemente el compuesto de soldadura sin plomo es usado como plaquetas, esferas, conos, cilindros, o elipsoides o aun un segmento de esos cuerpos con espesor, volumen y formas fijas, con la cantidad de soldadura designada de modo que el flujo hacia fuera del compuesto de soldadura con la operación de soldadura sea evitado tanto como sea posible. Después de eso, es aplicada una estructura eléctricamente conductora sobre una región del sustrato y el elemento de conexión es arreglado junto el compuesto de soldadura sin plomo sobre la estructura eléctricamente conductora. Entonces, el elemento de conexión es conectado a la estructura eléctricamente conductora por soldadura. En la operación de soldadura, son usados flujos sin halógeno (flujo no limpio) en la forma acostumbrada. El flujo puede, por ejemplo, estar contenido en el interior de un soldador o ser aplicado directamente sobre las superficies de contacto entre el compuesto de soldadura y el elemento de conexión con la estructura eléctricamente conductora.

Preferiblemente, antes de la aplicación de la estructura eléctricamente conductora se aplica impresión negra sobre la región del borde del cristal, de modo que después de que la instalación del cristal, oculte los elementos de conexión.

Después de la instalación del cristal, el elemento de conexión es soldado o prensado a una hoja, un alambre trenzado, o un filamento, por ejemplo, hecho de cobre, y conectado a los dispositivos electrónicos a bordo.

La invención incluye además el uso del cristal de acuerdo con la invención con estructuras eléctricamente conductoras en vehículos de motor, acristalamientos arquitectónicos, o acristalamiento estructural, en particular en automóviles, vehículos ferroviarios, aeronaves o embarcaciones marítimas. Un elemento de conexión es usado para la conexión de las estructuras eléctricamente conductoras del cristal, como, por ejemplo, conductores de calentamiento o conductores de antena, a sistemas eléctricos externos, como, por ejemplo, amplificadores, unidades de control, o fuentes de voltaje.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS En lo siguiente, la invención es explicada con detalle con referencia a las Figuras. Las Figuras no restringen de ninguna manera la invención.

Ellas describen: La Figura 1 una modalidad del cristal de acuerdo la invención con un elemento de conexión.

La Figura 2 un corte transversal A-A' a través del cristal de acuerdo con la invención con un elemento de conexión de la Figura 1.

La Figura 3 un corte transversal A-A' a través de un cristal con un elemento de conexión de acuerdo con la téenica anterior.

La Figura 4 una modalidad alternativa del cristal de acuerdo con la invención.

La Figura 5 una composición de soladura sin plomo de acuerdo con la invención.

La Figura 6 un diagrama de flujo del método de acuerdo con la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 describe un cristal (I) de acuerdo con la invención con un elemento de conexión (3). Se aplica una impresión por serigrafia enmascarante (5) sobre un sustrato (1) hecho de vidrio de seguridad plano simple, sometido a esfuerzo térmico previamente de 3 mm de espesor hecho de vidrio de sosa y cal. El sustrato (1) tiene un ancho de 150 cm y una altura de 80 cm, con un elemento de conexión (3) montado sobre el borde del lado más corto en la región de las impresiones de serigrafia enmascarantes (5). Una estructura eléctricamente conductora (2) en forma de una estructura conductora de calentamiento es aplicada sobre la superficie del sustrato (1). La estructura eléctricamente conductora contiene partículas de plata y fritas de vidrio, con el contenido de plata mayor de 90%. La estructura eléctricamente conductora (2) se amplía a 10 mm en la región del borde del cristal (I). En esta región, se aplica un compuesto de soldadura sin plomo (4), el cual conecta la estructura eléctricamente conductora (2) a una superficie de contacto (6) del elemento de conexión (3). Después de la instalación en la carrocería del vehículo de motor, el contacto es ocultado por la impresión de serigrafía enmascarante (5). El compuesto de soldadura sin plomo (4) asegura una conexión eléctrica y mecánica durable de la estructura eléctricamente conductora (2) al elemento de conexión (3). El compuesto de soldadura sin plomo (4) es arreglado por un volumen predefinido y una forma predefinida completamente entre el elemento de conexión eléctrica (3) y la estructura eléctricamente conductora (2). El compuesto de soldadura sin plomo (4) contiene 60% en peso de indio, 36.5% en peso de estaño, 2.0% en peso de plata y 1.5% en peso de cobre. En el caso de este compuesto de soladura sin plomo ejemplar (4), se selecciona una composición tan precisa como sea posible de 60.00% en peso de indio, 36.50% en peso de estaño, 2.00% en peso de plata, y 1.50% en peso de cobre. El compuesto de soldadura sin plomo (4) tiene un espesor de 250 pm. El elemento de conexión eléctrica (3) está hecho de acero inoxidable. El elemento de conexión eléctrica (3) tiene un ancho de 4 mm y una longitud de 24 mm. De manera sorprendente, la combinación de un compuesto de soldadura sin plomo (4) de acuerdo con la invención y un elemento de conexión de acero inoxidable tiene buena estabilidad y calidad de la unión soldada. Se ha demostrado que las propiedades de soldaduras relativamente altas en indio (como, por ejemplo, In65Sn30Ag4.5CuO.5) con respecto a la estabilidad y calidad de la unión soldada también pueden ser obtenidas aún con una soldadura relativamente baja en indio (In60Sn36.5Ag2Cul.5). Las soldaduras relativamente bajas en indio son, sin embargo, ventajosas con respecto a la escasez de recursos y el uso de materias primas baratas. Además, el compuesto de soldadura de acuerdo con la invención demuestra mejor comportamiento humectante (véanse la Figura 2 y Figura 3). Una simple reducción del contenido de indio, con este siendo reemplazado por una carga o relleno como el estaño no es suficiente. Puesto que los componentes individuales del compuesto de soldadura reaccionan entre si, con la modificación de un compuesto, el contenido de los otros componentes también debe ser adaptado, o pueden ser necesarios componentes diferentes o adicionales para obtener propiedades similares. De este modo, en la búsqueda de nuevos compuestos de soldadura, existe un gran número de variables de modo que una serie simple de experimentos no son suficientes para resolver este problema. Las propiedades ventajosas mencionadas de la composición del compuesto de soldadura In60Sn36.5Ag2Cul.5 fueron sorprendentes e inesperadas para el experto en la téenica.

La Figura 2 describe un corte transversal A-A' a través del cristal (I) de acuerdo con la invención con un elemento de conexión (3) de acuerdo con la Figura 1. El compuesto de soldadura sin plomo (4) fluye hacia fuera lateralmente desde el espacio entre la estructura eléctricamente conductora (2) y el elemento de conexión (3). El compuesto de soldadura sin plomo (4) de acuerdo con la invención forma un menisco cóncavo debido a sus propiedades humectantes muy buenas. La formación de ese filete de soldadura homogéneo es una indicación del hecho de que la soldadura tiene buen flujo y propiedades de humectación, y de este modo una distribución homogénea sin formación de cavidades está presente aun en el espacio entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductora. Con los compuestos de soldadura con propiedades humectantes pobres con frecuencia se forman perlas de soldadura, los cuales puede dañar la estructura eléctricamente conductora; o existe un fuerte flujo hacia afuera del compuesto de soldadura tal que el compuesto de soldadura rodea completamente los bordes laterales del elemento de conexión, lo cual da como resultado debilitamiento de la unión soldada. Gracias a las excelentes características humectantes y comportamiento de flujo muy bueno del compuesto de soldadura sin plomo (4), esos efectos pueden ser completamente evitados, lo cual produce numerosas ventajas con respecto a la calidad y estabilidad de la unión soldada. Además, el compuesto de soldadura sin plomo (4) de acuerdo con la invención puede ser usado, debido a su comportamiento de flujo particularmente bueno, en un espesor de capa significativamente más delgado, mientras que los compuestos de soladura conocidos de la téenica anterior deben ser usados en espesores de capa altos (superiores a 600 mm) para garantizar una calidad adecuada de la unión soldada. En contraste, con un compuesto de soldadura sin plomo (4) de acuerdo con la invención, el espesor de capa óptimo para una geometría de conexión específica puede ser seleccionado libremente, siendo obtenida una estructura homogénea aún con espesores de capa delgados. Un ahorro de compuesto de soldadura también es útil con respecto a la escasez de recursos y el uso de materias primas baratas.

Esos resultados fueron sorprendentes e inesperado para el experto en la técnica.

La Figura 3 describe un corte transversal A-A' a través de un cristal (I) con un elemento de conexión (3) conocido de acuerdo con la téenica anterior. El compuesto de soldadura (8) de acuerdo con la técnica anterior contiene 65% en peso de indio, 30% en peso de estaño, 4.5% en peso de plata, y 0.5% en peso de cobre. La estructura general del cristal que consiste de un sustrato (1), una impresión de serigrafia enmascarante (5), una estructura eléctricamente conductora (2), un elemento de conexión (3), y el compuesto de soldadura (8) es análoga a la del cristal de acuerdo con la invención. El compuesto de soldadura (8) es aplicado sobre la estructura eléctricamente conductora (2) y se une a la superficie de contacto (6) del elemento de conexión (3). Debido a las propiedades humectantes pobres del compuesto de soldadura (8), esta rezuma en forma de gotas hacia fuera del espacio entre la estructura eléctricamente conductora (2) y el elemento de conexión (3), formando un menisco convexo. Las perlas de soldadura que pueden causar daño a la capa de plata se desarrollan y de este modo contribuyen a la falla de la unión soldada. Además de esta rezumación incontrolable desde el espacio, ese comportamiento humectante desfavorable del compuesto de soldadura (8) conlleva a una pobre homogeneidad.

La Figura 4 describe, en continuación de la modalidad ejemplar de las Figuras 1 y 2, una modalidad alternativa del cristal de acuerdo con la invención (I) con un elemento de conexión (3), donde el elemento de conexión (3) tiene separadores (7) sobre la superficie de contacto (6). El elemento de contacto (3) tiene una estructura en forma de puente análoga a la del elemento de conexión descrito en la Figura 1, donde dos superficies del elemento de conexión (3) son implementadas oblicuas a la superficie del sustrato. En esta modalidad, ambas secciones planas del elemento de contacto (3) y las superficies oblicuas son usadas como una superficie de contacto (6), la cual se encuentra en contacto directo con el compuesto de soldadura sin plomo (4). Los separadores (7) se arreglan en las secciones planas del elemento de conexión (3) y tocan la estructura eléctricamente conductora (2) directamente, de modo que el elemento de conexión (3) sea mantenido a una distancia uniforme de la misma. Esto favorece la formación de una capa de compuesto de soldadura uniforme. Los separadores semiesféricos (7) tienen una altura h de 0.25 mm y un ancho de 0.5 mm.

La Figura 5 describe la composición de soldadura sin plomo de acuerdo con la invención. El compuesto de soldadura sin plomo (4) de acuerdo con la invención contiene de 58% en peso a 62% en peso de indio, de 35% en peso a 38% en peso de estaño, de 1% a 3.5% en peso de plata, y de 0.5% a 2.0% en peso de cobre. D mayor el contenido de indio de la composición de soldadura, menor la temperatura de fusión y mayor la ductilidad de la soldadura. Para obtener las propiedades de flujo más óptimas posible con, al mismo tiempo, una resistencia a la temperatura alta, contenidos de indio de 58% en peso a 62% en peso, preferiblemente de 59% en peso a 61% en peso, son particularmente adecuados. De manera más particularmente preferible, el compuesto de soldadura sin plomo (4) contiene un contenido de indio de 59.5% en peso a 60.5% en peso. El estaño sirve, en el compuesto de soldadura sin plomo (4) de acuerdo con la invención, principalmente como una carga ventajosa con buenas propiedades de flujo. El contenido de plata del compuesto de soldadura de acuerdo con la invención sirve para evitar la migración de los átomos de plata hacia fuera de la estructura eléctricamente conductora (2) hacia el compuesto de soldadura y simultáneamente hace disminuir la temperatura de fusión. Sin embargo, el contenido de plata deberá ser mantenido tan bajo como sea posible a la luz de esta disminución indeseable de la temperatura de fusión y por razones de costo. Un contenido de plata de 1% en peso a 3.5% en peso, preferiblemente de 1.5% en peso a 3% en peso, ha probado ser particularmente adecuado. Mediante la adición de cobre al compuesto de soldadura sin plomo (4), la temperatura de fusión debe ser ajustada de manera concluyente. El cobre también proporciona una cierta maleabilidad a la soldadura y evita la elución del contenido de cobre de los participes de la soldadura. El compuesto de soldadura sin plomo (4) de acuerdo con la invención contiene entre 0.5% en peso y 2% en peso de cobre, preferiblemente entre 0.8% en peso y 1.8% en peso de cobre. Además, puede ser agregado un pequeño contenido de níquel, un máximo de 1% en peso, preferiblemente entre 0.1% en peso y 0.2% en peso de níquel al compuesto de soldadura. De este modo, la formación de fases intermetálicas entre el estaño y la plata es evitada. Una composición de soldadura más particularmente preferida es descrita en la Figura 5 en forma de barras y consiste de 60.0% en peso de indio, 36.5% en peso de estaño, 2.0% en peso de plata, y 1.5% en peso de cobre.

La Figura 6 describe un diagrama de flujo del método de acuerdo con la invención para producir el cristal de acuerdo con la invención (I) con un elemento de conexión (3). En un primer paso, el compuesto de soldadura sin plomo (4) es repartido y arreglado sobre la superficie de contacto (6) del elemento de conexión eléctrica (3). Una estructura eléctricamente conductora (2) es aplicada al sustrato (1), por ejemplo, en forma de alambres impresos. Una región de la estructura eléctricamente conductora (2) se forma más ancha de modo que la dimensión de esta región corresponda al menos a las dimensiones del elemento de conexión (3). Después de eso, el elemento de conexión eléctrica (3) con el compuesto de soldadura sin plomo (4) es colocado sobre la estructura eléctricamente conductora (2), preferiblemente en su región más ancha formada. El compuesto de soldadura sin plomo (4) entra en contacto con la estructura eléctricamente conductora (2). Mediante la alimentación de energía, el elemento de conexión eléctrica (3) es conectado eléctrica y mecánicamente de manera durable a la estructura eléctricamente conductora (2).

Lista de Caracteres de Referencia I cristal 1 sustrato 2 sustrato eléctricamente conductor 3 elemento de conexión 4 compuesto de soldadura sin plomo 5 impresión de serigrafía enmascarante 6 superficie de contacto 7 separador 8 compuesto de soldadura A-A' línea de corte h altura del separador 7 1 ancho del separador 7

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un cristal con al menos un elemento de conexión que comprende al menos - un sustrato con una estructura eléctricamente conductora sobre al menos una subregión del sustrato, - al menos un elemento de conexión eléctrica sobre al menos una subregión de la estructura eléctricamente conductora, y - un compuesto de soldadura sin plomo, el cual conecta el elemento de conexión eléctrica a la estructura eléctricamente conductora en al menos una subregión, caracterizado porque el compuesto de soldadura sin plomo comprende 58% en peso a 62% en peso en indio, de 35% en peso a 38% en peso de estaño, 1% en peso a 3.5% en peso de plata, y de 0.5% en peso a 2% en peso de cobre.

2. El cristal de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto de soldadura sin plomo contiene de 59% en peso a 61% en peso de indio, y de 35% en peso a 38% en peso de estaño.

3. El cristal de conformidad con la reivindicación 1 a 2, caracterizado porque el compuesto de soldadura sin plomo contiene de 1% en peso a 3% en peso de plata.

4. El cristal de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el compuesto de soldadura sin plomo contiene de 0.8% en peso a 1.8% en peso de cobre, preferiblemente de 1.2% en peso a 1.7% en peso de cobre, de manera particularmente preferible de 1.4% en peso a 1.6% en peso de cobre.

5. El cristal de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el compuesto de soldadura sin plomo contiene hasta 1% en peso de níquel, preferiblemente de 0.1% en peso a 0.2% en peso de níquel.

6. El cristal de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el sustrato contiene vidrio, preferiblemente vidrio plano, vidrio flotado, vidrio de cuarzo, vidrio de borosilicato, vidrio de sosa y cal, o polímeros, preferiblemente polietileno, polipropileno, policarbonato, metacrilato de polimetilo, y/o mezclas de los mismos.

7. El cristal de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el elemento de conexión contiene cobre, zinc, titanio, hierro, níquel, cobalto, molibdeno, estaño, manganeso, y/o cromo y/o aleaciones de los mismos.

8. El cristal de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el elemento de conexión contiene acero, preferiblemente acero inoxidable.

9. El cristal de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la estructura eléctricamente conductora contiene plata.

10. El cristal de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el elemento de conexión es conectado sobre toda su área a una subregión, de la estructura eléctricamente conductora via una superficie de contacto.

11. El cristal de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el espesor de la capa de compuesto de soldadura sin plomo es menor que o igual a 600 pm.

12. Un método para producir un cristal de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque a) el compuesto de soldadura sin plomo es aplicado al fondo del elemento de conexión, b) una estructura eléctricamente conductora es aplicada al sustrato, c) el elemento de conexión, el compuesto de soldadura es arreglado sobre la estructura eléctricamente conductora, y d) el elemento de conexión es soldado a la estructura eléctricamente conductora.

13. El uso de un cristal de conformidad con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, caracterizado porque es como un cristal con estructuras eléctricamente conductoras, preferiblemente con conductores de calentamiento y/o conductores de antena, para vehículos de motor, aeronaves, embarcaciones, acristalamiento arquitectónico y acristalamiento estructural.