TWI586056B - 具有電性連接元件的玻璃板 - Google Patents

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法國聖戈本玻璃公司
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Description

具有電性連接元件的玻璃板
本發明有關具有電性連接元件的玻璃板、用於其生產之經濟與環保的方法、及其應用。
本發明尤其有關具有用於機動車輛之電性連接元件的玻璃板，該機動車輛例如具有諸如加熱導體或天線導體之導電結構。該等導電結構習慣上經由焊上電性連接元件被連接至該機載電性系統。由於所使用之材料的不同熱膨脹係數，機械應力發生於生產及操作期間，其拉緊該等玻璃板及能造成該玻璃板之破裂。
含鉛軟焊材料具有高延展性，其可藉由塑性變形補償發生在電性連接元件及該玻璃板間之機械應力。然而，因為廢車回收指令2000/53/EC，含鉛軟焊材料必需被在該EC內的無鉛軟焊材料所替換。該指令扼要地被稱為該縮寫字ELV(廢車回收指令)。其目的係由源自用完即丟電子元件中之巨大增加的產品禁止非常有問題之零組件。有影響之物質係鉛、汞、及鎘。除了別的以外，這有關無鉛 軟焊材料於玻璃上之電應用及對應替換產品的導入之實施。
用於無鉛軟焊至導電結構之許多電性連接元件已被提出。當作範例，參考該等文件US 20070224842 A1、EP 1942703 A2、WO 2007110610 A1、EP 1488972 A1、及EP 2365730 A1。一方面該連接元件之形狀、及在另一方面該連接元件的材料，相對於熱應力之避免承擔關鍵的重要性。
本發明之目的係提供一具有尤其適合用於使用無鉛軟焊材料來軟焊之電性連接元件的玻璃板，其中該玻璃板中之重要的機械應力被避免。再者，用於其生產之經濟及環保的方法被提供。
本發明之目的係根據本發明藉由具有至少一電性連接元件的玻璃板所完成，該玻璃板係根據申請專利範圍第1項之獨立項。較佳實施例由該等申請專利範圍附屬項顯現。
根據本發明之具有至少一電性連接元件的玻璃板至少包括以下特徵：-基板；-導電結構，在該基板的一區域上；-連接元件，在該導電結構的一區域上，其包括至少一含鉻的鋼； 其中該連接元件具有一環繞連接纜線摺邊的區域，且其中該連接元件之摺邊的區域係經由軟焊材料連接至該導電結構。
根據本發明，該電性連接元件係藉由摺邊連接至該連接纜線。該摺疊連接係簡單、經濟、及快速的，以生產及可被輕易地自動操作。昂貴之額外製程步驟、譬如軟焊或焊接該連接元件至該連接纜線能被避免。同時，該連接元件及該連接纜線間之很穩定的連接被提供。既然該連接元件之摺邊區域(該所謂之摺疊、亦即，藉由該摺邊程序所變形的區域)被直接地軟焊至該導電結構，且例如不是該連接元件被連接至該摺疊連接的一區段，該連接元件可被以有利地小尺寸施行，藉此該電接點之空間需求被減少。此外，在該等連接纜線的機械應力之下，尤其在該連接纜線上拉動，該連接元件僅只造成一極小的或沒有槓桿支臂，其導致該軟焊連接之有利的穩定性。再者，該摺邊的連接元件可具有一材料厚度，其清楚地係少於傳統連接元件之材料厚度。其結果是，在一方面，機械應力被減少，且在另一方面，於軟焊期間之較低的製程溫度被造成可能的，藉此機制，破裂之風險被減少，且該製程時間被縮短。
含鉻、尤其所謂之“不銹鋼”或“耐腐蝕鋼”的鋼鐵係經濟可用的。相較於很多傳統連接元件、譬如由銅所製成者，由含鉻的鋼所製成之連接元件亦具有高硬度，其導致摺邊連接之有利的穩定性。含鉻的鋼具有良好的冷成型 性，因此，其係尤其適合用於摺疊連接之生產。此外，比較於很多傳統連接元件，譬如，那些由鈦所製成者，由於較高的導熱性，含鉻的鋼已改善可焊性。
該連接纜線被提供來電性地連接該導電結構至外部功能性元件、譬如電源供給或接收器。用於此，該連接纜線被導引遠離該玻璃板，並由該連接元件開始、較佳地係超出該玻璃板之側面邊緣。該連接纜線原則上可為熟諳此技藝者所熟悉之任何連接纜線，用於導電結構之電性接觸，且係適合用於藉由摺邊而被連接至該連接元件(亦稱為“摺邊接觸”)。除了導電線芯(內部導體)以外，該連接纜線能包含一絕緣、較佳地係聚合物包皮，使該絕緣電包皮較佳地係在該連接纜線之端部區域中被移去，以在該連接元件及該內部導體之間能夠有一導電連接。
該連接纜線之導電線芯可譬如包含銅、鋁、及/或銀或其合金或混合物。該導電線芯較佳地被施行為一絞線導體，但亦可被施行為譬如一實心電線導體。該連接纜線之導電線芯的截面視用於根據本發明的玻璃板之應用所需要的電流承載能力而定，並可被熟諳此技藝者所適當地選擇。該截面係譬如由0.3平方毫米至6平方毫米。
根據本發明至少包含一含鉻的鋼及較佳地係由該含鉻的鋼所製成之連接元件，較佳地係在該連接纜線之端部區域中摺邊環繞著該連接纜線的導電線芯，使得耐用穩定之電導電連接被發展於該連接元件及該連接纜線之間。該摺邊係以就本身而言為熟諳此技藝者所習知的合適摺邊工具 做成、譬如摺邊鉗或摺邊壓機。習慣上，該摺邊工具包括二活動點、譬如摺邊鉗之顎夾，該等顎夾被引導抵靠著彼此，藉由此機構，機械壓力被施加在該連接元件上。該連接元件係如此塑性變形及擠壓環繞著該連接元件。
該連接元件之材料厚度較佳地係由0.1毫米至2毫米，尤其較佳地係由0.2毫米至1毫米，極尤其較佳地係由0.3毫米至0.5毫米。在用於該材料厚度之此範圍中，該連接元件一方面具有用於該摺邊所需要之冷成型性。在另一方面，在用於該材料厚度之此範圍中，該摺邊連接之有利的穩定性及該導電結構及該連接纜線間之有利的電性連接被獲得。
根據本發明，該連接元件具有一環繞該連接纜線摺邊的區域。然而，該連接元件不需要在該摺邊區域旁邊的其他區域，但能包含該摺邊的區域。
於一有利實施例中，該連接元件係在其全長之上環繞該連接纜線之導電線芯摺邊。該連接元件接著以整體而言被施行當作一摺疊，且僅只由根據本發明之摺邊的區域所組成，其相對於材料之節省係有利的。然而，除了環繞該導電線芯摺邊的區段(該所謂之電線摺疊或導體摺疊)以外，該連接元件能具有其他區段之一或複數個。一個此其他區段可譬如被摺邊環繞該連接纜線的絕緣包皮(絕緣摺疊)，藉此，該連接元件及該連接纜線間之穩定連接能被獲得。該連接元件亦可譬如具有不受該摺邊影響的短端部區段。
根據本發明，該連接元件之摺邊的區域係經由該軟焊材料連接至該導電結構。在此，這意指該連接元件之摺邊的區域及該導電結構之間經由該軟焊材料的直接機械連接。這意指軟焊材料被設置在該摺疊及該導電結構之間，且藉由此機構，該摺邊部係耐用穩定地固定在該導電結構上。較佳地係，該連接元件之整個摺邊區域係經由該軟焊材料連接至該導電結構。這意指軟焊材料沿著該摺疊的全長被設置在該摺疊及該導電結構之間。藉由此機構，尤其該導電結構上之連接元件的穩定黏著被達成。然而，原則上，該軟焊材料亦可僅只被設置在該摺疊的一區段及該導電結構之間。
該軟焊材料將該連接元件之摺邊的區域連接至該基板上之導電結構。較佳地係，該軟焊材料係未與該連接纜線之導電線芯直接接觸。
該連接元件能被施行為一打開或封閉之摺疊。於打開摺疊之案例中，該連接元件被提供當作一小板件，平坦或預先彎曲成一摺疊爪。該連接元件之橫側邊緣接著被彎曲環繞該連接纜線。於一封閉之摺疊中，該連接元件被施行為四處封閉的套管(線端套圈)，該連接纜線被導入該套管且係接著藉由摺邊所變形。
摺疊連接在垂直於該連接纜線的長方向之截面中能具有大變化性的形狀。該摺邊之形狀係藉由該摺邊工具之選擇所決定。封閉之摺疊可例如具有橢圓形(橢圓形摺疊)或多邊形(譬如，正方形摺疊、六角形摺疊、或梯形摺 疊)截面。該摺邊工具之活動點的其中一者亦可產生一有特徵之摺疊結構，使該摺邊結構典型與該所謂之摺疊基底相反地設置。該摺邊之形狀典型根據該有特徵的摺疊結構被命名。用於封閉摺疊的形狀係熟諳此技藝者所已知，譬如，如W形摺疊或心軸摺疊。於打開摺疊之案例中，環繞該連接纜線彎曲的連接元件之二橫側邊緣係互相摺邊，而具有一有特徵之摺疊結構，並與該連接纜線摺邊。對於熟諳此技藝者，用於打開摺疊之形狀係已知的，譬如，如B形摺疊(或F形摺疊)、OVL摺疊、或O形摺疊。
本發明不被限制於該摺疊之特定形狀。該摺疊的形狀可藉由熟諳此技藝者基於該個別案例中之需求而由所論及之形狀或就本身而言習知的其他形狀被適當地選擇。
於本發明之較佳實施例中，該摺疊被施行為一打開摺疊。在該情況下，既然該連接纜線不需被插入四處封閉的線端套圈，此一摺疊連接係更易於生產，並可更輕易地被自動操作，且因此尤其適合用於大量生產。
於一特別較佳實施例中，該摺疊被設計為B形摺疊，尤其當該連接纜線的內部導體被施行為一絞線導體。該絞線導體之個別股線係藉由對於該接點的內部之兩側面為均勻之接點形狀的對稱性所偏向，其導致有利的穩定性及該摺疊接點之氣密性。然而，該摺疊另一選擇係能夠被設計為OVL摺疊或O形摺疊，尤其當該連接纜線的內部導體被施行為一實心電線導體時。這些摺疊形狀有利地解決該內部導體之輕微變形。在此被使用於該摺疊接點之成形的 術語一般本身而言為熟諳此技藝者所已知，且藉由該等圖面所進一步說明。
該摺疊寬度可被熟諳此技藝者所適當地選擇，並考慮該連接纜線之直徑以及可適用之標準，且係譬如由1毫米至5毫米、或由2毫米至3毫米、尤其2.5毫米。由於該連接元件的小空間需求及該連接元件與該連接纜線間之穩定連接，這是尤其有利的。
該摺疊之長度可被熟諳此技藝者所適當地選擇，並考慮該連接纜線之直徑以及可適用的標準，且係譬如由2毫米至8毫米、或由4毫米至5毫米、尤其4.3毫米至4.7毫米、極尤其較佳地係4.5毫米。由於該連接元件的小空間需求及該連接元件與該連接纜線間之穩定連接，這是尤其有利的。
該摺疊高度視該連接纜線之直徑而定，並可被熟諳此技藝者所適當地選擇，而考慮可適用的標準。
該基板具有第一熱膨脹係數。該連接元件具有第二熱膨脹係數。於本發明之有利實施例中，該第一及該第二熱膨脹係數間之差異係少於5×10-6/℃、尤其較佳地係少於3×10-6/℃。以此，該玻璃板中之熱應力被減少，且較佳之黏著被獲得。
該基板較佳地係包含玻璃、尤其較佳地係平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、矽硼玻璃、及/或鹼石灰玻璃。然而，該基板亦可包含聚合物、較佳地係聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚 腈、聚酯、聚胺酯、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚醯胺、聚對苯二甲酸乙二酯、及/或其共聚物或混合物。該基板較佳地係透明的。該基板較佳地係具有由0.5毫米至25毫米、尤其較佳地係由1毫米至10毫米、和極尤其較佳地係由1.5毫米至5毫米的厚度。
該第一熱膨脹係數較佳地係由8×10-6/℃至9×10-6/℃。該基板較佳地係包含玻璃，其在由0℃至300℃之溫度範圍中較佳地係具有8.3×10-6/℃至9×10-6/℃的熱膨脹係數。
在由0℃至300℃之溫度範圍中，該第二熱膨脹係數較佳地係由9×10-6/℃至13×10-6/℃、尤其較佳地係由10×10-6/℃至11.5×10-6/℃、極尤其較佳地係由10×10-6/℃至11×10-6/℃、與尤其由10×10-6/℃至10.5×10-6/℃。
根據本發明之連接元件較佳地係包含一含鉻的鋼，具有大於或等於10.5wt.-%之鉻比率。諸如鉬、錳、或鈮之其他合金成份導致一改良之耐腐蝕性或變更的機械性質、諸如張力強度或冷成型性。
根據本發明之連接元件較佳地係包含至少66.5wt.-%至89.5wt.-%鐵、10.5wt.-%至20wt.-%鉻、0wt.-%至1wt.-%碳、0wt.-%至5wt.-%鎳、0wt.-%至2wt.-%錳、0wt.-%至2.5wt.-%鉬、0wt.-%至2wt.-%鈮、及0wt.-%至1wt.-%鈦。該連接元件亦可包含其他元素、包含釩、鋁、及氮的混合物。
根據本發明之連接元件尤其較佳地係包含至少73 wt.-%至89.5wt.-%鐵、10.5wt.-%至20wt.-%鉻、0wt.-%至0.5wt.-%碳、0wt.-%至2.5wt.-%鎳、0wt.-%至1wt.-%錳、0wt.-%至1.5wt.-%鉬、0wt.-%至1wt.-%鈮、及0wt.-%至1wt.-%鈦。該連接元件亦可包含其他元素、包含釩、鋁、及氮的混合物。
根據本發明之連接元件極尤其較佳地係包含至少77wt.-%至84wt.-%鐵、16wt.-%至18.5wt.-%鉻、0wt.-%至0.1wt.-%碳、0wt.-%至1wt.-%錳、0wt.-%至1wt.-%鈮、0wt.-%至1.5wt.-%鉬、及0wt.-%至1wt.-%鈦。該連接元件亦可包含其他元素、包含釩、鋁、及氮的混合物。
尤其合適之含鉻的鋼係按照EN 10 088-2之材料編號1.4016、1.4113、1.4509及1.4510的鋼。
根據本發明之導電結構較佳地係具有由5微米至40微米之層厚度、尤其較佳地係由5微米至20微米、極尤其較佳地係由8微米至15微米、且尤其由10微米至12微米。根據本發明的導電結構較佳地係包含銀、尤其較佳地係銀微粒及玻璃熔料。
該軟焊材料之層厚度較佳地係少於或等於6.0×10-4米、尤其較佳地係少於3.0×10-4米。
該軟焊材料較佳地係無鉛的。由於具有根據本發明之電性連接元件的玻璃板之環境衝擊，這是尤其有利的。就本發明之情況而言，“無鉛軟焊材料”意指一軟焊材料，其按照廢車回收指令“電性及電子設備中之某些危險物質的 使用之限制上的2002/95/EC”，包含少於或等於0.1wt.-%之鉛比率、較佳地係無鉛。
無鉛軟焊材料典型比含鉛軟焊材料具有更少之延展性，使得連接元件及玻璃板間之機械應力可為更少被很好地補償。然而，其已被示範該等重要的機械應力可清楚地藉著根據本發明之連接元件所防止。根據本發明之軟焊材料較佳地係包含錫及鉍、銦、鋅、銅、銀、或其成份。根據本發明的軟焊成份中之錫的比率係由3wt.-%至99.5wt.-%、較佳地係由10wt.-%至95.5wt.-%、尤其較佳地係由15wt.-%至60wt.-%。於根據本發明的軟焊成份中，鉍、銦、鋅、銅、銀、或其成份之比率係由0.5wt.-%至97wt.-%、較佳地係10wt.-%至67wt.-%，藉此鉍、銦、鋅、銅、或銀之比率可為0wt.-%。根據本發明的軟焊成份可含有在0wt.-%至5wt.-%的比率之鎳、鍺、鋁、或磷。根據本發明的軟焊成份極尤其較佳地係含有Bi40Sn57Ag3、Sn40Bi57Ag3、Bi59Sn40Ag1、Bi57Sn42Ag1、In97Ag3、Sn95.5Ag3.8Cu0.7、Bi67In33、Bi33In50Sn17、Sn77.2In20Ag2.8、Sn95Ag4Cu1、Sn99Cu1、Sn96.5Ag3.5、Sn96.5Ag3Cu0.5、Sn97Ag3或其混合物。
於一有利實施例中，該軟焊材料含有鉍。其已被示範含鉍的軟焊材料導致根據本發明的連接元件之尤其良好的黏著至該玻璃板，藉著此黏著力，對該玻璃板之損壞能被避免。該軟焊材料成份中之鉍的比率較佳地係由0.5wt.- %至97wt.-%、尤其較佳地係10wt.-%至67wt.-%、且極尤其較佳地係由33wt.-%至67wt.-%、尤其由50wt.-%至60wt.-%。除了鉍以外，該軟焊材料較佳地係含有錫及銀、或錫、銀、及銅。於一較佳實施例中，該軟焊材料包含至少35wt.-%至69wt.-%鉍、30wt.-%至50wt.-%錫、1wt.-%至10wt.-%銀、及0wt.-%至5wt.-%銅。於一極尤其較佳的實施例中，該軟焊材料含有至少49wt.-%至60wt.-%鉍、39wt.-%至42wt.-%錫、1wt.-%至4wt-%銀、及0wt.-%至3wt.-%銅。
於另一有利的實施例中，該軟焊材料含有由90wt.-%至99.5wt.-%錫、較佳地係由95wt.-%至99wt.-%、尤其較佳地係由93wt.-%至98wt.-%。除了錫以外，該軟焊材料較佳地係含有由0.5wt.-%至5wt.-%銀及由0wt.-%至5wt.-%銅。
該軟焊材料以少於1毫米之流出寬度由該連接元件及該導電結構之間的中介空間流出。於一較佳實施例中，該最大流出寬度係少於0.5毫米，且尤其約略為0毫米。相對於該玻璃板中之機械應力的減少、該連接元件之黏著、及該軟焊材料數量中之減少，這是尤其有利的。該最大流出寬度被界定為該連接元件的外部邊緣及該軟焊材料交越點間之距離，在此該軟焊材料掉落低於50微米之層厚度。該最大流出寬度係在該軟焊製程之後於該凝固的軟焊材料上被測量。想要之最大流出寬度係經過軟焊材料體積的合適選擇及該連接元件及該導電結構間之直立距離所獲 得，其能藉由簡單之實驗所決定。該連接元件及該導電結構間之直立距離可藉由適當之製程工具、譬如具有整合式間隔件的工具所預先定義。該最大流出寬度甚至可為負的、亦即拉回進入藉由電性連接元件及導電結構所形成的中介空間。於根據本發明的玻璃板之有利實施例中，該最大流出寬度係在凹入的新月形中被拉回進入藉由該電性連接元件及該導電結構所形成的中介空間。凹入的新月形被建立，譬如，藉由在該軟焊製程期間增加該間隔件及該導電結構間之直立距離，而該軟焊材料仍然為流體。該利益在於該玻璃板中之機械應力的減少、尤其在存有大軟焊材料交越之重要區域中。
於本發明之有利實施例中，該連接元件具有間隔件、較佳地係至少二間隔件、尤其較佳地係至少三間隔件。該等間隔件被設置在該連接元件及該軟焊材料間之接觸表面上，且較佳地係形成於具有該連接元件的單一元件中，譬如，藉由衝壓或深引伸。該等間隔件較佳地係具有0.5×10-4米至10×10-4米之寬度及0.5×10-4米至5×10-4米、尤其較佳地係1×10-4米至3×10-4米的高度。藉著該等間隔件，該軟焊材料之均質、一致厚、及均勻熔合層被獲得。如此，該連接元件及該玻璃板間之機械應力能被減少，且該連接元件的黏著能被改善。這是以無鉛軟焊材料之使用為尤其有利的，其可由於其比較於含鉛軟焊材料較低的延展性而更少地補償機械應力。
於本發明之有利實施例中，在該軟焊製程期間具有用 於使該連接元件與該軟焊工具接觸之作用的一或複數接觸凸塊，被設置在該連接元件面朝遠離該基板之側面上。每一接觸凸塊較佳地係至少在與該軟焊工具接觸之區域中凸出地彎曲。該接觸凸塊較佳地係具有0.1毫米至2毫米、尤其較佳地係0.2毫米至1毫米的高度。該接觸凸塊之長度及寬度較佳地係於0.1及5毫米之間、極尤其較佳地係於0.4毫米及3毫米之間。該等接觸凸塊較佳地係在單一元件中被施行為具有該連接元件、譬如藉由衝壓或深引伸。用於該軟焊，其接觸側面為平坦之電極能被使用。該電極表面被帶入與該接觸凸塊接觸。用於此，該電極表面被設置平行於該基板的表面。該電極表面及該接觸凸塊間之接觸區域形成該軟焊點。該軟焊點之位置係藉由該接觸凸塊的凸出表面上之點所決定，該凸出表面具有離該基板之表面的最大直立距離。該軟焊點之位置係與該連接元件上之軟焊電極的位置無關。於該軟焊製程期間，這相對於可再現、均勻之熱分佈是尤其有利的。於該軟焊製程期間，該熱分佈係藉由該接觸凸塊之位置、尺寸、配置、及幾何形狀所決定。
該電性連接元件較佳地係至少在面朝該軟焊材料的表面上具有一含有銅、鋅、錫、銀、金、或其合金或層之塗層，較佳地係銀。藉由此機構，該連接元件以該軟焊材料之改善的潤濕及該連接元件之改良的黏著被達成。
根據本發明之連接元件較佳地係塗以鎳、錫、銅、及/或銀。根據本發明的連接元件尤其較佳地係設有一較佳 地係由鎳及/或銅所製成之增進黏著層，且另外設有一較佳地係由銀所製成的可軟焊層。根據本發明之連接元件極尤其較佳地係塗以0.1微米至0.3微米鎳及/或3微米至20微米銀。該連接元件可被以鎳、錫、銅、及/或銀電鍍。鎳及銀改善該連接元件之電流承載能力及腐蝕穩定性及以該軟焊材料潤濕。
於該連接元件及該導電結構的中介空間中，該電性連接元件之形狀能形成一或複數個軟焊材料貯存處。該等軟焊材料貯存處及該軟焊材料在該連接元件上之潤濕性質防止該軟焊材料由該中介空間流出。該等軟焊材料貯存處之設計可為長方形、圓形、或多邊形。
本發明之目的係進一步經過用於生產具有至少一電性連接元件的玻璃板之方法所完成，其中a)包含至少一含鉻之鋼的連接元件係藉由在一區域中摺邊而被連接至連接纜線；b)軟焊材料被施加在該連接元件之摺邊的區域之底部上；c)具有該軟焊材料的連接元件被設置在導電結構的一區域上，該導電結構被施加在基板的一區域上；及d)該連接元件係以能量輸入被連接至該導電結構。
該軟焊材料較佳地係當作一薄層施加至該連接元件，而具有一固定之層厚度、體積、形狀、及配置。該軟焊材料薄層之層厚度較佳地係少於或等於0.6毫米。該軟焊材料薄層較佳地係具有長方形之形狀。該摺邊的區域之底部 被提供至設置面朝該導電結構上之基板的側面。
於電性連接元件及導電結構的電性連接期間，該能量之導入較佳地係藉著衝頭、熱電極、活塞軟焊、較佳地係雷射軟焊、熱氣軟焊、電磁感應軟焊、電阻軟焊、及/或以超音波發生。
該導電結構可藉由就本身而言習知的方法、譬如藉由網版印刷方法被施加至該基板。該導電結構的施加能在該等製程步驟(a)及(b)之前、期間、或之後發生。
於建築物、尤其於汽車、鐵道、航空器、或船舶中，該連接元件較佳地係被使用於已加熱之玻璃板或具有天線的玻璃板中。該連接元件具有將該玻璃板之導電結構連接至被設置在該玻璃板外側的電性系統之作用。該電性系統係放大器、控制單元、或電壓源。
本發明另包含根據本發明的玻璃板於建築物或在用於陸地上、空中、或水上之行進的交通工具中、尤其於軌道車輛或機動車輛中之使用，較佳地係當作擋風玻璃、後窗、側窗、及/或玻璃屋頂，尤其當作可加熱的玻璃板或當作具有天線功能之玻璃板。
1‧‧‧基板
2‧‧‧導電結構
3‧‧‧電性連接元件
4‧‧‧軟焊材料
5‧‧‧連接纜線
6‧‧‧潤濕層
7‧‧‧間隔件
8‧‧‧該連接元件3及該導電結構2間之接觸表面
9‧‧‧接觸凸塊
H‧‧‧摺疊高度
B‧‧‧摺疊寬度
L‧‧‧摺疊長度
A-A'‧‧‧剖線
B-B'‧‧‧剖線
本發明參考圖面及示範實施例被詳細地說明。該等圖面係概要代表圖且未真實按照一定比例。該等圖面絕未限制本發明。它們描述：圖1係根據本發明的玻璃板之第一實施例的立體圖； 圖2係經過圖1之玻璃板的截面A-A'；圖3係經過圖1之玻璃板的截面B-B'；圖4係經過根據本發明之另一選擇玻璃板的截面A-A'；圖5係經過根據本發明之另一可替換的玻璃板之截面A-A'；圖6係經過根據本發明之另一可替換的玻璃板之截面A-A'；圖7係經過根據本發明之另一可替換的玻璃板之截面B-B'；圖8係經過根據本發明之另一可替換的玻璃板之截面B-B'；圖8a係經過根據本發明之另一可替換的玻璃板之截面B-B'；圖9係經過另一可替換的連接元件之截面B-B'；圖10係根據本發明的方法之詳細流程圖。
圖1、圖2及圖3在每一案例中描述根據本發明的玻璃板於該電性連接元件3之區域中的細節。該玻璃板包括基板1，其係由蘇打石灰鈉玻璃所製成之3毫米厚熱預應力的單一玻璃板安全玻璃。該基板1具有150公分之寬度及80公分的高度。呈加熱導體結構之形式的導電結構2被印刷在該基板1上。該導電結構2含有銀微粒及玻璃熔 料。於該玻璃板之邊緣區域中，該導電結構2被加寬至10毫米的寬度，且形成一用於該電性連接元件3之接觸表面。一掩蓋之絲網印刷(未示出)係亦位於該基板1之邊緣區域中。於該電性連接元件3及該導電結構2間之接觸表面8的區域中，軟焊材料4被施加，其在該電性連接元件3及該導電結構2之間施行一耐用的電性及機械連接。該軟焊材料4含有57wt.-%鉍、40wt.-%錫、及3wt.-%銀。該軟焊材料4具有250微米的厚度。
該電性連接元件3係由按照EN 10 088-2(ThyssenKrupp Nirosta® 4509)之材料編號1.4509的鋼所製成，且在由20℃至300℃之溫度範圍中具有10.5×10-6/℃之熱膨脹係數。該連接元件3係沿著其全長環繞連接纜線5之端部區域摺邊的。該連接元件3係如此以整體而言被施行為一摺疊。該連接纜線5包含導電線芯，其被施行為傳統股線式電線導體。該連接纜線5另包含聚合物絕緣包皮(未示出)，其係在該端部區域被移去，以能夠使該連接纜線5之導電線芯與該連接元件3電接觸。該剝裂區域之長度超過該摺疊之長度L達譬如0.5至3毫米，以確保該連接纜線5之可撓性。
該連接元件3被施行為一打開之摺疊。於該玻璃板之生產中，該連接元件3被提供用於此，而當作具有譬如0.4毫米的材料厚度之薄層，其藉著摺邊工具被彎曲環繞該連接纜線5，且係藉由擠壓(摺邊)而耐用穩定地連接至該連接纜線5。該連接元件3之長度對應於該摺疊的長 度L(摺疊長度)，且係約略4.5毫米；該連接元件3之寬度(摺疊寬度B)係約略2.5毫米。
該連接元件3具有B形摺疊的形狀。該連接元件3之橫側邊緣係環繞該連接纜線5彎曲，且藉由該摺邊工具之“穿刺”而埋入於該連接纜線5的導電線芯中，使該連接纜線5之電線股線(未分別描述)於該接點內部均勻地偏轉在兩側面上。於輪廓中，該有特徵的摺疊形狀呈現類似該字母“B”之二圓形結構。該有特徵之摺疊形狀被設置在該連接元件3面朝遠離該基板1的頂部上。該連接元件3及該軟焊材料4間之接觸表面8被設置成與該有特徵的摺疊形狀相反(亦即，在該摺疊基底上)。如此，該連接元件3以該軟焊材料4之有利的潤濕被獲得。
於所描述之實施例中，該摺疊基底具有一組成該接觸表面8之實質部份的平坦區段。然而，該摺疊基底亦可完全平坦或彎曲地被施行。該摺疊基底[sic：？可於德語中省略？)如所描述被平滑地施行。然而，該摺疊基底亦可具有去毛邊，如於摺邊技術中所慣常的。該等毛邊較佳地係在該摺疊基底之橫側邊緣區域中被對稱地施行。
圖4描述經過根據本發明之玻璃板的另一選擇實施例沿著A-A'之截面，使該連接元件3被施行為B形摺疊。該連接元件3係設在被翻轉朝該軟焊材料4之表面上，使含銀的潤濕層6譬如具有5微米之厚度。這改善該連接元件3之黏著。於另一實施例中，例如由鎳及/或銅所製成之黏著增進層可為位於該連接元件3及該潤濕層6之間。
圖5描述經過根據本發明之玻璃板的另一選擇實施例沿著A-A'之截面，使該連接元件3被施行為B形摺疊。間隔件7被設置在該連接元件3面朝該基板1的側面上之摺疊基底上。譬如，四個間隔件7能被設置在該接觸表面8上，其中二間隔件7能夠在所描述之區段中被看出。該等間隔件7被衝壓進入該連接元件3，且如此於單一元件施行有該連接元件3。該等間隔件之形狀被設計為球形片段，且具有2.5×10-4米之高度及5×10-4米的寬度。藉著該等間隔件7，該軟焊材料4之均勻層的形成被增進。這相對於該連接元件3之黏著是尤其有利的。
圖6描述經過根據本發明之玻璃板的另一選擇實施例沿著A-A'之截面，使該連接元件3被施行為B形摺疊。在該摺疊基底面朝該軟焊材料4之表面上，該電性連接元件3包含具有250微米之深度的凹部，其形成一用於該軟焊材料4的焊料貯存處。軟焊材料4由該中介空間之流出可被完全地防止。藉由此機構，該玻璃板中之熱應力被進一步減少。該焊料貯存處亦可被衝壓進入該連接元件3。
圖7描述經過根據本發明之玻璃板的另一選擇實施例沿著B-B'之截面。該連接元件3被設計為一封閉之摺疊。該連接元件3被提供為四處封閉之套管(線端套圈)，該連接纜線5之剝裂的端部區域被插入該套管。該連接元件3接著係藉由擠壓(摺邊)為一橢圓形摺疊而耐用穩定地連接至該連接纜線5。
圖8描述經過根據本發明之玻璃板的另一選擇實施例 沿著B-B'之截面。該連接元件3被設計為一打開之B形摺疊，如於圖3中。對比於圖3之實施例，該連接元件3被設置在該玻璃板上，使得該摺疊基底被翻轉遠離該基板1，且該有特徵之摺疊結構被翻轉朝該基板1，及經由該軟焊材料4被連接至該導電結構2。該連接元件3之此配置的一優點係該有特徵之摺疊結構的圓形區域能具有間隔件之作用，藉由此作用，以一簡單之方式，該連接元件3及該導電結構2間之界定距離被獲得。此外，其已示範該等圓形區域導致該軟焊材料4之有利的分佈(有利焊料填角之形成)。
圖8a描述經過根據本發明之玻璃板的另一選擇實施例而具有該連接元件3之截面。該連接元件3被施行為一打開之B形摺疊，使該摺疊基底被設置成面朝遠離該基板1。接觸凸塊9能在該摺疊基底上被看出。該接觸凸塊9被衝壓進入該摺疊基底，且如此於單一元件施行有該連接元件3。該接觸凸塊9之形狀被設計為球形片段，且具有2.5×10-4米之高度及5×10-4米的寬度。該接觸凸塊9具有用於在該軟焊製程期間使該連接元件3與該軟焊工具接觸之作用。藉著該接觸凸塊9，可再現及界定的熱分佈被確保，而與該軟焊工具之正確定位無關。
圖9描述經過根據本發明之連接元件3的二其他示範實施例而具有該連接纜線5之截面。於每一案例中，該等連接元件3被施行為打開之摺疊。在部分(a)中，該連接元件3之形狀被設計為所謂之OVL摺疊。該連接元件3 環繞該連接纜線5彎曲之橫側邊緣彼此重疊。在部分(b)中，該連接元件3之形狀被設計為所謂之O形摺疊。該連接元件3環繞該連接纜線5彎曲之橫側邊緣係對接齊平地抵靠著彼此。
圖10詳細地描述一根據本發明之方法，用於生產一具有電性連接元件3的玻璃板。
測試樣品係以該基板1(厚度3毫米、寬度150公分、及高度80公分)、呈加熱導體結構之形式的導電結構2、根據圖1之電性連接元件3、及該軟焊材料4產生。該連接元件3係由按照EN 10 088-2之材料編號1.4509的鋼所製成，且在由20℃至200℃之溫度範圍中具有10.0×10-6/℃之熱膨脹係數，及在由20℃至300℃之溫度範圍中具有10.5×10-6/℃之熱膨脹係數。該基板1係由蘇打石灰鈉玻璃所製成，其在由20℃至300℃之溫度範圍中具有8.30×10-6/℃之熱膨脹係數。該軟焊材料4含有Sn40Bi57Ag3，且具有250微米之層厚度。該連接元件3在200℃之溫度被軟焊至該導電結構2上，且具有2秒之處理時間。在該玻璃板中沒有重要的機械應力被觀察到。該玻璃板經由該導電結構2之連接至該電性連接元件3係耐用穩定的。以所有樣品，以由+80℃至-30℃之溫差，其係可能觀察到沒有基板1破裂或被顯示為損壞。其係可能示範馬上在軟焊之後，具有該被軟焊的連接元件3之玻璃板頂抗一突然之溫度下降係穩定的。
於具有相同形狀及係由銅或黃銅所製成之連接元件、 而清楚地較大的機械應力發生並具有由+80℃至-30℃之突然的溫差之比較範例中，其被觀察到該玻璃板立即在軟焊之後具有主要損壞。其被示範根據本發明之玻璃板且具有根據本發明的玻璃基板1及電性連接元件3，具有頂抗突然之溫差的較佳穩定性。對於熟諳此技藝者，此結果係意外及令人驚訝的。
1‧‧‧基板
2‧‧‧導電結構
3‧‧‧電性連接元件
4‧‧‧軟焊材料
5‧‧‧連接纜線
A-A'‧‧‧剖線
B-B'‧‧‧剖線

Claims (14)

  1. 一種具有至少一電性連接元件的玻璃板，至少包括：基板(1)；導電結構(2)，在該基板(1)的一區域上；連接元件(3)，在該導電結構(2)的一區域上，該連接元件(3)包括至少一含鉻的鋼；其中該連接元件(3)具有一環繞連接纜線(5)而摺邊的區域，且其中該連接元件(3)之摺邊的區域係經由軟焊材料(4)連接至該導電結構(2)，其中該連接纜線(5)包括絞線導體，且其中該軟焊材料(4)未與該連接纜線(5)之導電線芯直接接觸。
  2. 如申請專利範圍第1項之具有至少一電性連接元件的玻璃板，其中該連接元件(3)之材料厚度係由0.1毫米至2毫米、較佳地係由0.2毫米至1毫米、特別較佳地係由0.3毫米至0.5毫米。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之具有至少一電性連接元件的玻璃板，其中該基板(1)之熱膨脹係數及該連接元件(3)的熱膨脹係數間之差異係少於5×10-6/℃。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之具有至少一電性連接元件的玻璃板，其中該連接元件(3)包括至少66.5wt.-%(重量百分比)至89.5wt.-%鐵、10.5wt.-%至20wt.-%鉻、0wt.-%至1wt.-%碳、0wt.-%至5wt.-%鎳、0wt.-%至2wt.-%錳、0wt.-%至2.5wt.-%鉬、0wt.-%至2wt.-% 鈮、及0wt.-%至1wt.-%鈦。
  5. 如申請專利範圍第4項之具有至少一電性連接元件的玻璃板，其中該連接元件(3)包括至少77wt.-%至84wt.-%鐵、16wt.-%至18.5wt.-%鉻、0wt.-%至0.1wt.-%碳、0wt.-%至1wt.-%錳、0wt.-%至1wt.-%鈮、0wt.-%至1.5wt.-%鉬、及0wt.-%至1wt.-%鈦。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之具有至少一電性連接元件的玻璃板，其中該基板(1)含有玻璃、較佳地係平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、矽硼玻璃、及/或鹼石灰玻璃。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之具有至少一電性連接元件的玻璃板，其中該導電結構(2)至少含有銀、較佳地係銀微粒及玻璃熔料，且具有5微米至40微米之層厚度。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之具有至少一電性連接元件的玻璃板，其中該軟焊材料(4)之層厚度係少於或等於6.0×10-4米。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之具有至少一電性連接元件的玻璃板，其中該軟焊材料(4)係無鉛的，且較佳地係含有錫及鉍、銦、鋅、銅、銀、或其成份。
  10. 如申請專利範圍第9項之具有至少一電性連接元件的玻璃板，其中該軟焊材料(4)含有35wt.-%至69wt.-%鉍、30wt.-%至50wt.-%錫、1wt.-%至10wt.-%銀、及0wt.-%至5wt.-%銅。
  11. 如申請專利範圍第9項之具有至少一電性連接元件的玻璃板，其中該軟焊材料(4)含有90wt.-%至99.5wt.-%錫、0.5wt.-%至5wt.-%銀、及0wt.-%至5wt.-%銅。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之具有至少一電性連接元件的玻璃板，其中該連接元件(3)被塗以鎳、錫、銅、及/或銀。
  13. 一種用於生產具有至少一電性連接元件的玻璃板之方法，其中a)含有至少一含鉻之鋼的連接元件(3)係藉由在一區域中摺邊而被連接至連接纜線(5)，該連接纜線(5)包括絞線導體；b)軟焊材料(4)被施加在該連接元件(3)之摺邊的區域之底部上，且該軟焊材料(4)未與該連接纜線(5)之導電線芯直接接觸；c)具有該軟焊材料(4)的連接元件(3)被設置在導電結構(2)的一區域上，該導電結構被施加在基板(1)的一區域上；及d)該連接元件(3)係以能量輸入而被連接至該導電結構(2)。
  14. 一種玻璃板之應用，該玻璃板具有如申請專利範圍第1至12項的其中一項之至少一電性連接元件，該玻璃板被應用於建築物或用於在陸地上、於空中、或在水上行進的交通工具、尤其於軌道車輛或機動車輛，較佳地係 當作擋風玻璃、後窗、側窗、及/或玻璃屋頂，尤其當作可加熱的玻璃板或當作具有天線功能之玻璃板。
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