WO2006016588A1 - 車両用窓ガラス - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle window glass configured by electrically connecting a conductor formed on a glass plate and an electronic member by lead-free solder.
  • a defogger that removes fogging of the window glass, a glass antenna having the function of an antenna such as AM, FM, TV, etc.
  • the defogger heats the glass by removing the fogging of the glass by firing Ag paste containing Ag as a main component on the surface of the glass plate and passing an electric current through the fired body of the Ag paste.
  • Glass antennas are formed by firing an Ag paste on the surface of a glass plate, which can receive radio waves of various frequencies such as AM, FM, TV, etc., and the antenna patterns are connected to radio and television amplifiers, etc. To do.
  • solder containing Pb it takes time and effort to dispose of solder containing Pb at the time of disposal, as well as solder containing Pb in various countries, such as the ELV (Discarded Vehicle) Directive and the WEEE & RoHS (Disposable Electrical and Electronic Equipment) Directive in Europe.
  • ELV Discarded Vehicle
  • WEEE & RoHS Disposable Electrical and Electronic Equipment
  • solder having a composition containing Ti, A1 and Cu in solder containing Sn and Zn as main components is disclosed (for example, see Patent Document 2).
  • solder with a composition containing Al, In, Ag, Cu and Zn in the solder containing Sn as the main component see, for example, Patent Document 2
  • solder containing Sn and Bi as the main components for example, patents
  • Reference 3 Teru. Is disclosed.
  • These lead-free solders do not contain Pb and can strongly bond oxide materials such as glass and ceramics with a solder, and are unlikely to peel off after soldering. It is said to have an effect.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-326088
  • Patent Document 2 JP 2000-141078
  • Patent Document 3 International Publication No. 2004Z068643 Pamphlet
  • solder disclosed in Patent Document 3 considers the reduction of the initial stress, but because of its large Young's modulus, cracks occur in the glass when used in cold regions where the stress generated in the cold is large. There is a possibility that the strength of the glass is reduced.
  • solder disclosed in Patent Document 3 considers the reduction of bow I tension stress on the glass surface generated by soldering the sintered body of Ag paste formed on the glass surface as described above and electronic components. It has been improved. However, because the Young's modulus is still large, the solder shrinks further when used in cold places such as cold regions, and the strength of the glass decreases. There is a risk of cracks on the surface of the glass plate.
  • an object of the present invention is to provide a vehicle window glass in which a conductor formed on a glass plate and an electronic member, which have sufficient adhesive strength and glass strength, are bonded using lead-free solder. There is a lot to offer lath.
  • the present invention solves the above problems and has the following gist.
  • the brazing material is lead
  • a window glass for a vehicle comprising: a conductive component that does not contain a buffer component; and a volume ratio of the conductive component to a volume of the entire solder is 58 to 93%.
  • solder contains lead.
  • a vehicle window glass comprising a conductive component and a buffer component, and a ratio of the specific gravity of the entire solder to the specific gravity of the conductive component is 70 to 93%.
  • solder is generated by cream solder including the conductive component that is a lead-free powder solder and the buffer component that is a paste-like flux. Window glass.
  • the powder solder substantially contains 96.0 to 99.0% by mass of Sn and 1.0 to 4.0% by mass of Ag. (3), (4) or (5) The vehicle window glass as described.
  • the vehicle window glass according to (6) further including 1.2% by mass or less of Cu.
  • the solder constituting the present invention includes a conductive component and a buffer component that do not contain lead in a state of being thermally fused to a conductor formed on a glass plate and an electronic component.
  • the proportion of the volume of the conductive component occupied is 58-93%.
  • a large number of gaps are formed in the conductive component in the heat-sealed solder, and a buffer component is interposed in the gap.
  • the proportion of the volume of the conductive component in the total volume of the solder is preferably 90% or less, and more preferably 87% or less. If the volume ratio of the conductive component is less than 58%, the conductive component and the conductor cannot be sufficiently bonded at the solder Z conductor interface, so that the adhesive strength may be insufficient. Similarly, the adhesive strength may be insufficient at the electronic component Z solder interface. From the viewpoint of adhesive strength, the proportion of the volume of the conductive component in the total volume of the solder is preferably 63% or more, and more preferably 67% or more.
  • the solder constituting the present invention includes a lead-free conductive component and a buffer component in a state of being thermally fused to a conductor formed on a glass plate and an electronic component,
  • the specific gravity of the entire solder is 70% to 93% with respect to the specific gravity of the conductive component.
  • the specific gravity of the conductive component is preferably about 7.0 to about 8.0
  • the specific gravity of the buffer component is preferably about 0 to about 2.0.
  • the specific gravity of the entire solder is 70% to 93% with respect to the specific gravity of the conductive component. Means the same as the above volume ratio.
  • the stress generated by the shrinkage during cooling after soldering is dispersed, and the tensile stress generated on the surface of the glass plate can be reduced. As a result, the strength of the glass plate is prevented from decreasing.
  • the ratio of the specific gravity of the entire solder to the specific gravity of the conductive component is preferably 92% or less, and more preferably 90% or less.
  • the ratio of the specific gravity of the entire solder to the specific gravity of the conductive component is preferably 74% or more, and more preferably 76% or more.
  • the solder constituting the present invention is produced by cream solder including a conductive component that is a lead-free powder solder and a buffer component that is a paste-like flux. After soldering, numerous gaps are created between the heat-fused powder and solder. The space in the gap and the flux resin are deformed when the electronic material and the solder shrink in the cooling process after soldering, so that the stress generated by the shrinkage is dispersed and the tensile force generated on the surface of the glass plate. Stress is reduced. As a result, the strength of the glass plate is prevented from decreasing. Furthermore, the bonding between the powder solders in the cream solder and the solidification of the flux lead to a strong connection between the conductor formed on the glass plate and the electronic member, so that no adhesion failure occurs.
  • the average particle size of the powder solder is preferably 5 to 100 ⁇ m, particularly preferably 20 to 60 ⁇ m, the size of the gap formed between the heat-fused powder solder after soldering is large. However, it can be set to an appropriate size that can absorb the shrinkage of the cooling process after soldering. In addition, it is easy to process cream solder while suppressing the deterioration of solder acidity.
  • the solid line of the powder solder is preferably 150 to 240 ° C, it has heat resistance that is practically acceptable as a product and can be soldered at a low temperature. J, I can do it.
  • the inclusion of Cu has the effect of improving heat cycle resistance.
  • the vehicle window glass of the present invention is formed by forming a sintered body of Ag paste mainly composed of Ag such as a defogger for removing fogging, a glass antenna of AM, FM, TV, etc. on the window glass surface.
  • the paste body and the electronic member are soldered using lead-free solder, and connected to a radio or television amplifier or the like via the electronic member.
  • solder constituting the vehicle window glass of the present invention The composition of the solder constituting the vehicle window glass of the present invention will be described below.
  • solder constituting the present invention a known lead-free cream solder containing a lead-free powder solder and a paste-like flux can be used.
  • the flux may be liquid or paste at room temperature, and may be either rosin or non-rosin.
  • WW rosin As the base material of the flux, WW rosin, polymerized rosin, hydrogenated rosin, rosin ester, maleic acid modified, polyethylene glycol and the like can be used.
  • Flux solvents include: a terpineol, 13 tervineol, hexylendacol, butyl carbitol, benzyl alcohol, isopalmityl alcohol, isostearyl alcohol, lauryl alcohol and other alcohols, isobutyl adipate Esters such as jetyl phthalate, dibutyl phthalate, and butyl carbitol acetate can be used.
  • an amine salt of hydrochloric acid or hydrobromic acid, a water-soluble dicarboxylic acid or an amine salt thereof is preferably used.
  • Ammonium salts with relatively low carbon number such as hydrofluoric acid or hydrobromide, malonic acid, succinic acid, dartaric acid, maleic acid, fumaric acid, adipic acid, lactic acid, diglycolic acid or their ammine salts Can be mentioned.
  • the shape of the powder solder is not particularly limited, and examples thereof include a true sphere and an elliptic sphere.
  • a true sphere an average diameter of 5 to: LOO / z m can be exemplified.
  • those having an average diameter of 20 to 60 m are preferred from the viewpoint of oxidation prevention and workability.
  • Sn—Ag alloys and Sn—Ag—Cu alloys are preferable.
  • Sn—Ag alloy those having Sn force of 0-99.0 mass% and Ag of 1.0-4.0 mass% can be used.
  • Cu may be contained by 1.2% by mass or less.
  • the cream solder described above is applied to a fired body of Ag paste formed on a glass plate, and an electronic component, for example, a terminal for a connector of an electric wire connected to an electronic device inside a vehicle, is placed on the Ag paste. Place on applied cream solder. Then, hot air generator force hot air is blown toward the cream solder to melt the cream solder, and the sintered body of the Ag paste and the electronic material are fixed and electrically connected. Hot air is preferably blown for 5 to 40 seconds at a temperature of 300 to 500 ° C and a distance of 10 to 100 mm between the hot air outlet and the cream solder. By heating in this way, the cream solder itself does not reach a high temperature, and the glass itself does not need to reach a high temperature locally, so that a large thermal stress is not generated on the glass plate. It can also be prevented from being damaged by thermal shock.
  • a gap is formed in the fused paste and solder by heat-sealing the powder and solder.
  • the stress generated by the thermal contraction of the terminal, the solder and the solder is dispersed, and the tensile stress generated on the surface of the glass plate is reduced.
  • the cream solder used in the present invention is not limited to the above.
  • the ratio of the volume of the powder solder to the volume of the entire solder is 58 to 93%, that is, the specific gravity of the entire solder relative to the specific gravity of the powder solder. A force that makes the ratio 70-93%. This completely cures the above cream solder. You can achieve that!
  • cream solder may be cured with hot air, and the hot air may be stopped before complete curing! This is because the ratio of the specific gravity of the entire solder to the specific gravity of the powder solder is 70% to 93% by not completely curing the paste-like flux. If it is less than 70%, the solder is not sufficiently cured, and the terminal falls off at the solder ZAg interface. If it exceeds 93%, the effect of reducing the stress with respect to the fully cured state is insufficient, and the terminal falls off due to the destruction of the surface material of the glass.
  • a semi-cured cream solder may be disposed between the terminal and the fired body of the Ag paste, and hot air may be blown and fused.
  • the formwork is filled with cream solder, the formwork is placed in a drying oven and dried, and the cream solder is semi-cured. After drying, it is cut into an appropriate shape according to the shape of the base portion of the terminal.
  • the shape of the semi-cured cream solder is not particularly limited, but it is preferable to form a flat shape corresponding to the shape of the terminal for uniform curing.
  • the drying temperature is appropriately determined depending on the size of the mold and the drying time as long as the temperature is below the temperature at which the powder and the solder are dissolved and the solvent in the cream solder is vaporized. About 10 ° C lower than the melting temperature of the powder solder, the temperature is efficient and preferred.
  • the semi-cured cream solder is cured, and is then attached to the base portion of the terminal via the cream solder, and this terminal is placed on the sintered body of the Ag paste on the glass surface and fixed by hot air.
  • the adhesive strength with the terminal is improved.
  • a glass plate (soda lime glass) having a size of 100 mm ⁇ 100 mm and a thickness of 3.5 mm was used.
  • Ag paste was printed on the peripheral surface of the glass plate and heated to 700 ° C. The glass plate was allowed to stand until the temperature dropped to room temperature to form an Ag paste fired body on the glass plate surface.
  • 0.3g of lead-free cream solder RX203 (-Hong Solder Co., Ltd.) with a metal content of 96.5% Sn-3. 5% Ag alloy.
  • a glass plate with a terminal was prepared in the same manner as in Example 1 except that the hot air heating time was 25 seconds.
  • a glass plate with a terminal was prepared in the same manner as in Example 1 except that the hot air heating time was 30 seconds.
  • a glass plate with a terminal was prepared in the same manner as in Example 1 except that the hot air heating time was 15 seconds.
  • a glass plate with a terminal was prepared in the same manner as in Example 1 except that the hot air heating time was set to 35 seconds.
  • the terminal was pulled in the direction perpendicular to the glass plate 24 hours after soldering, and the strength when the terminal was peeled off with a push-pull gauge was measured.
  • the specific gravity of the entire solder was determined by measuring the volume using a graduated cylinder filled with water after cutting the solder part and measuring the weight. And the ratio with the specific gravity of the metal content of the cream solder measured beforehand was calculated.
  • Example 1 is the same as Example 1 above.
  • Example 1 except that 0.3 g of lead-free cream solder PF30 5 (Nihonno, Dan Co., Ltd.) of 96.5% Sn- 3% Ag-0. 5% Cu alloy was applied. Similarly, the glass plate with a terminal was produced.
  • lead-free cream solder PF30 5 Nihonno, Dan Co., Ltd.
  • a glass plate with a terminal was prepared in the same manner as in Example 1 except that a soldering iron set at 290 ° C was directly brought into contact with the terminal and heated for 10 seconds.
  • Lead-free thread solder # 221 (made by Nihon Solder Co., Ltd.) of 96.5% Sn-3.5% Ag alloy with a metal content is pre-assembled on the back of the terminal and 400 ° as in Example 1. Heated with hot air of C for 15 seconds, the sintered body of Ag paste and the terminal were joined, and a glass plate with a terminal was produced. The rest is the same as in Example 1.
  • a glass plate with a terminal was prepared in the same manner as in Comparative Example 3 except that the soldering iron set at 290 ° C was directly brought into contact with the terminal and heated for 5 seconds.
  • the terminal was pulled in the direction perpendicular to the glass plate, and the strength when the terminal was peeled off with a push-pull gauge was measured.

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Abstract

 充分な接着力、ガラス強度を確保した、ガラス板に形成された導体と電子材料とを鉛フレーのハンダをもch時いて固着した車輌用窓ガラスを提供する。  ガラス板と、該ガラス板に形成された導体と、該導体にハンダを介して電気的に接続された電子部品とを備えた車両用窓ガラスにおいて、前記ろう材は鉛を含まない導電成分と緩衝成分とを含んでなり、前記ハンダ全体の体積に対する前記導電成分の体積の比が58~93%、又は、前記導電成分の比重に対する前記ハンダ全体の比重の比が70~93%であることを特徴とする。

Description

車両用窓ガラス
技術分野
[0001] 本発明は、ガラス板に形成された導体と電子部材とを鉛フリーハンダによって電気 的に接続して構成した車両用窓ガラスに関する。
背景技術
[0002] 近年の車両用窓ガラス、特に自動車用窓ガラスには、様々な機能が付加されてい る。例えば、窓ガラスの曇りを取り除くデフォッガや、 AM、 FM、 TV等のアンテナの 機能を有するガラスアンテナ等が挙げられる。デフォッガは、 Agを主成分とする Agぺ 一ストをガラス板の表面に焼成させて、この Agペーストの焼成体に電流を流すことに よりガラスを温め、ガラスの曇りを除去する。ガラスアンテナは、 AM、 FM、 TV等の様 々な周波数の電波を受信できるアンテナパターンを、ガラス板の表面に Agペースト を焼成させることにより形成し、アンテナパターンをラジオやテレビの増幅器等に接続 する。
[0003] これらのデフォッガやガラスアンテナが、目的の機能を発揮するには、車内側に設 置された電子機器と結線するための電子部材、例えば端子等と Agペーストの焼成体 とをノヽンダを介して電気的に接続する必要がある。従来は、一般に Pbを含むハンダ 、例えば、 Pb— Sn—Bi—Ag系のハンダが用いられてきた。
[0004] しかし、廃棄処分時に Pbを含むハンダを処理するのに手間が力かることや、欧州で の ELV (廃棄自動車)指令、 WEEE&RoHS (廃棄電気電子機器)指令など各国で Pbを含んだハンダの使用に対する規制が検討され始めていることから、電気機器等 に用いられるハンダと同様に、自動車用窓ガラスに用いるハンダにも Pbを含まない鉛 フリーハンダが要望されて 、る。
[0005] この要望に応えるベぐ Snおよび Znを主成分とするハンダに Ti、 A1および Cuを含 有する組成としたノヽンダ (例えば、特許文献 2参照。)が開示されている。また、 Snを 主成分とするハンダに Al、 In、 Ag、 Cuおよび Znを含有する組成としたハンダ (例え ば、特許文献 2参照。)や Snおよび Biを主成分とするハンダ (例えば、特許文献 3参 照。)が開示されている。これらの鉛フリーハンダは、 Pbを含まずに、ガラス、セラミック スなどの酸ィ匕物材料同士をノヽンダで強固に接合することができ、ハンダ付け後に剥 離を生じにく 、と 、う効果を有するとされて 、る。
[0006] 特許文献 1:特開 2000— 326088号公報
特許文献 2 :特開 2000— 141078号公報
特許文献 3:国際公開第 2004Z068643号パンフレット
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] し力しながら、特許文献 1に開示されているハンダで自動車用窓ガラスの表面に形 成された Agペーストの焼成体と電子部材とをノ、ンダ付けすると、 Agペースト側の界 面との接着力を低下させることがあった。この接着力低下の原因は、銀食われ現象で ある。つまり、 Agペーストの焼成体中の Agとハンダ中の Snとが過剰に反応し、 Agぺ 一ストの焼成体中の Agがハンダ中に拡散溶解し、ハンダが広がらないため、接着面 積が小さくなつて、充分なハンダ接着強度が得られなくなる。
[0008] また、特許文献 2に開示されて ヽるハンダで自動車用窓ガラスの表面に形成された Agペーストの焼成体と電子部品とをノヽンダ付けすると、このハンダが固化したときに 、ガラスの強度を低下させることがあった。このガラス強度低下の原因は、ハンダ付け の際に電子部品とハンダとがいつたん高温となり、その後常温まで戻るという過程で、 ハンダ自身の体積が収縮することによるものである。このハンダの収縮量がガラスの 収縮量よりも大きいため、ガラス板の表面に引張応力が発生し、ガラスの強度やハン ダの接着強度が低下する。
また、特許文献 3に開示されているハンダでは初期発生応力の低減が考慮されて いるが、ヤング率が大きいため、冷間での発生応力が大きぐ寒冷地で使用するとガ ラスにクラックが入るおそれがあり、ガラスの強度が低下する。
また、特許文献 3に開示されているハンダは、上記のようなガラスの表面に形成され た Agペーストの焼成体と電子部品とのハンダ付けにより発生するガラス表面の弓 I張 応力の低減について考慮され改善されている。しかし、それでもヤング率が大きいた め、寒冷地などの冷間で使用するとハンダがさらに収縮し、ガラスの強度が低下して ガラス板の表面にクラックが入るおそれがある。
[0009] 本発明の目的は、上記課題に鑑み、充分な接着力、ガラス強度を確保した、ガラス 板に形成された導体と電子部材とを鉛フリーのハンダを用いて接着した車両用窓ガ ラスを提供すること〖こある。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明は前記課題を解決するものであり、以下の要旨を有するものである。
(1)ガラス板と、該ガラス板に形成された導体と、該導体にハンダを介して電気的に 接続された電子部品とを備えた車両用窓ガラスにお 、て、前記ろう材は鉛を含まな い導電成分と緩衝成分とを含んでなり、前記ハンダ全体の体積に対する前記導電成 分の体積の割合が 58〜93%であることを特徴とする車両用窓ガラス。
(2)ガラス板と、該ガラス板に形成された導体と、該導体にハンダを介して電気的に 接続された電子部品とを備えた車両用窓ガラスにお ヽて、前記ハンダは鉛を含まな Vヽ導電成分と緩衝成分とを含んでなり、前記導電成分の比重に対する前記ハンダ全 体の比重の割合が 70〜93%であることを特徴とする車両用窓ガラス。
(3)前記ハンダは、鉛フリーの粉末ハンダである前記導電成分と、ペースト状フラック スである前記緩衝成分とを含むクリームハンダにより生成された上記(1)または(2)に 記載された車両用窓ガラス。
(4)前記粉末ノヽンダは、粒径が 5〜: LOO mである上記(3)に記載の車両用窓ガラス
(5)前記粉末ハンダは、固相線が 150〜240°Cである上記(3)または (4)に記載の 車両用窓ガラス。
(6)前記粉末ハンダは、実質的に Snを 96. 0-99. 0質量%含み、かつ Agを 1. 0〜 4. 0質量%含む上記(3)、 (4)または(5)に記載の車両用窓ガラス。
(7)前記粉末ノ、ンダは、さらに 1. 2質量%以下の Cuを含む上記(6)に記載の車両 用窓ガラスを提供する。
発明の効果
[0011] 本発明によれば、以下の効果を奏する。
従来の鉛フリーはんだを用いた場合に問題であった接着強度不良やガラスの強度 低下を防止し、ガラス板に形成された導体と電子部材とを電気的に接続した車両用 ガラスを提供することができる。
[0012] 本発明を構成するハンダは、ガラス板に形成された導体と電子部品とに熱融着され た状態で鉛を含まない導電成分と緩衝成分とを含んでおり、ハンダ全体の体積に占 める導電成分の体積の割合が 58〜93%である。熱融着したハンダ中の導電成分に は多数の隙間が形成されており、その隙間部分に緩衝成分が介在している。ハンダ 付け後の冷却過程で電子部材ゃ導電成分が収縮した時に、この緩衝成分が変形す ることにより、冷却時の収縮により生じる応力が分散し、ガラス板の表面に発生する引 張応力が低減することができる。その結果、ガラス板の強度が低下することを防ぐ。ハ ンダ自体の接着強度はハンダ Z導体界面、電子部品 Zハンダ界面にぉ 、て導電成 分が導体、電子部品と強く結合しているため、接着不良も発生しない。
[0013] ハンダ全体の体積に対して導電成分の体積の割合が 93%を超えると、緩衝成分が 不足し、充分に応力が分散されず、ガラス板に発生する引張応力を低減できない。 ガラス板の強度の観点力 より好ましくは、ハンダ全体の体積に占める導電成分の体 積の割合が 90%以下であり、さらに好ましくは、 87%以下である。また、導電成分の 体積の割合が 58%未満であれば、ハンダ Z導体界面において、導電成分と導体と が充分に結合できないため接着強度が不足するおそれがある。電子部品 Zハンダ 界面においても、同様に接着強度が不足するおそれがある。接着強度の観点力もよ り好ましくは、ハンダ全体の体積に占める導電成分の体積の割合が 63%以上であり 、さらに好ましくは、 67%以上である。
[0014] また、本発明の構成するハンダは、ガラス板に形成された導体と電子部品とに熱融 着された状態で鉛を含まな!/ヽ導電成分と緩衝成分とを含んでなり、導電成分の比重 に対してハンダ全体の比重が 70%〜93%である。本発明が以下の比重に限定され るわけではないが、本発明では導電成分の比重は約 7. 0〜約 8. 0、緩衝成分の比 重は約 0〜約 2. 0が好ましい。よって、上記ハンダ全体の体積に占める導電成分の 体積の割合を導電成分と緩衝成分の比重で換算すると、導電成分の比重に対して ハンダ全体の比重が 70%〜93%となり、この比重の割合は上記体積の割合と同様 のことを意味している。 [0015] 本発明の車両用窓ガラスカゝらハンダ部分を切り出し、ハンダ全体の体積に対する導 電成分の体積の割合を測定するには緩衝成分を除去するなどの手間が力かるが、こ のように比較的容易に測定できるハンダ全体の比重と導電成分の比重とで表現する ことにより、本発明をより明確に表現することができる。よって、本発明の請求項 2の構 成においても、ハンダ付け後の冷却時の収縮により生じる応力が分散し、ガラス板の 表面に発生する引張応力が低減することができる。その結果、ガラス板の強度が低 下することを防ぐ。
[0016] ガラス板の強度の観点力 より好ましくは、導電成分の比重に対するハンダ全体の 比重の割合が 92%以下であり、さらに好ましくは、 90%以下である。また、接着強度 の観点力 より好ましくは、導電成分の比重に対するハンダ全体の比重の割合が 74 %以上であり、さらに好ましくは、 76%以上である。
[0017] また、本発明を構成するハンダは、鉛フリーの粉末ハンダである導電成分と、ぺー スト状フラックスである緩衝成分とを含むクリームハンダにより生成される。ハンダ付け 後には、熱融着した粉末ノ、ンダ間に多数の隙間ができる。その隙間部分にある空間 やフラックス榭脂が、ハンダ付け後の冷却過程で電子部材ゃノ、ンダが収縮した時に 変形することにより、収縮により生じる応力が分散し、ガラス板の表面に発生する引張 応力が低減する。その結果、ガラス板の強度が低下することを防ぐ。さらにクリームハ ンダ中の粉末ノヽンダ同士の結合とフラックスの固化とにより、ガラス板に形成された導 体と電子部材とが強固に結びつ 、て 、るため、接着不良も発生しな 、。
[0018] また、粉末ハンダの平均粒径を好ましくは 5〜 100 μ m、特に好ましくは 20〜60 μ mとすることにより、ハンダ付け後の熱融着した粉末ノヽンダ間にできる隙間の大きさが 、ハンダ付け後の冷却過程の収縮を吸収できる適当な大きさとすることができる。また 、ハンダの酸ィ匕劣化を抑制するとともに、加工しやすいクリームハンダとなる。
さらに、粉末ノヽンダの固相線を好ましくは 150〜240°Cとすることで、製品として実 用上問題無い耐熱性を有するとともに、低温でノ、ンダ付けできるため、発生応力その ものを/ J、さくできる。
[0019] また、 Snが主成分となる鉛フリーハンダを用いて電子部材をガラス板に形成された Agペーストの焼成体にハンダ付けすると、 Snが Agペーストの焼成体に含まれる Ag と過剰に反応するため、銀食われ現象により、接着強度が低下する。しかし、本発明 のように、 Sn— Ag系の粉末ハンダを使用することにより、ハンダ中に Agを含有する ため、銀食われ現象を防止することができる。
さらに、 Cuを含有することにより耐ヒートサイクル性が向上する効果を有する。
発明を実施するための最良の形態
[0020] 以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[0021] 本発明の車両用窓ガラスは、例えば曇りを取り除くデフォッガや AM、 FM、 TV等 のガラスアンテナ等の Agを主成分とする Agペーストの焼成体を窓ガラス表面に形成 し、この Agペーストの焼成体と電子部材とを鉛フリーハンダを用いてハンダ付けし、こ の電子部材を介してラジオやテレビの増幅器等に接続される。
本発明の車両用窓ガラスを構成するハンダの組成について以下に説明する。本発 明を構成しているハンダは、鉛フリーの粉末ノヽンダとペースト状フラックスとを含む公 知の鉛フリーのクリームハンダが使用可能である。
[0022] フラックスとしては、常温で液状でもペースト状でも良ぐまた、ロジン系、非ロジン系 のどちらでも良ぐ特に限定されない。
フラックスの基材としては WWロジン、重合ロジン、水添ロジンはもちろん、ロジンェ ステル、マレイン酸変性、ポリエチレングリコール等が使用できる。
[0023] また、フラックスの溶剤としては、 a テルビネオール、 13 テルビネオール、へキ シレンダリコール、ブチルカルビトール、ベンジルアルコール、イソパルミチルアルコ ール、イソステアリルアルコール、ラウリルアルコールなどのアルコール類、イソブチル アジペート、ジェチルフタレート、ジブチルフタレート、ブチルカルビトールアセテート などのエステル類が使用できる。
[0024] さらに、フラックスの活性剤としては、塩化水素酸若しくは臭化水素酸のアミン塩、 水溶性ジカルボン酸若しくはそのアミン塩等が好ましく使用される。例えば、メチルァ ミン、ジメチルァミン、トリメチルァミン、ェチルァミン、ジェチルァミン、トリェチルァミン 、 n—プロピルァミン、ジ一 n—プロピルァミン、トリ一 n—プロピルァミン、イソプロピル ァミン、ジイソプロピルァミン、トリイソプロピルァミン、ブチルァミン、ジブチルァミン、 モノエタノールァミン、ジエタノールァミン、トリエタノールァミン、環状アミン類等の比 較的炭素数の小さいァミンの塩ィ匕水素酸若しくは臭化水素酸塩、マロン酸、コハク酸 、ダルタル酸、マレイン酸、フマル酸、アジピン酸、乳酸、ジグリコール酸またはそれら のァミン塩等が挙げられる。
[0025] また、粉末ノヽンダとしては、形状は特に限定しな 、が、真球、楕円球のものを例示 できる。真球の場合は、平均直径 5〜: LOO /z mのものが例示できる。特に酸化防止と 加工性の点で平均直径が 20〜60 mのものが好ましい。さらに、粉末ハンダの組成 については、 Sn—Ag系合金、 Sn—Ag— Cu系合金が好ましい。 Sn—Ag系合金の 場合、 Sn力 0-99. 0質量%、 Agが 1. 0〜4. 0質量%のものが使用できる。ま た、耐ヒートサイクル性を向上させるために Cuを 1. 2質量%以下含有させても良い。
[0026] 上記のクリームハンダをガラス板に形成された Agペーストの焼成体に塗布し、電子 部品、例えば、車内側の電子機器に結線された電線のコネクタ用の端子を、 Agぺー スト上に塗布したクリームハンダにのせる。そして、クリームハンダに向けて、熱風発 生器力 熱風を吹き付けて、クリームハンダと溶融し、 Agペーストの焼成体と電子部 材とを固着させ、電気的に接続する。熱風は、温度が 300〜500°C、熱風吹き出し口 とクリームハンダとの距離が 10〜 100mmの距離で、 5〜40秒間吹き付けることが好 ましい。このように加熱することにより、クリームハンダ自体が高温とならず、ガラス自 体にも局所的に高温とならずに済むため、ガラス板に大きな熱応力が発生することも なぐまた、ガラス板が熱衝撃で破損することも防止できる。
[0027] さらに、粉末ノ、ンダを熱融着させることにより、融着したノ、ンダに隙間ができる。その 隙間部分にある空間およびフラックス榭脂が変形することにより、端子およびノ、ンダ の熱収縮により発生する応力が分散することになり、ガラス板の表面に発生する引張 応力が低減する。
[0028] そのため、本発明で用いるクリームハンダは上述のものに限定されるものではない。
クリームハンダ中の粉末ハンダの平均粒径が 5〜100 μ mで、組成に Pbを含まず、 銀食われ現象を起こさな!/ヽものであれば使用できる。
また、本発明の車両用窓ガラスを構成しているハンダは、ハンダ全体の体積に対す る粉末ノヽンダの体積の割合が 58〜93%、すなわち粉末ノヽンダの比重に対するハン ダ全体の比重の割合が 70〜93%となる力 これは上記クリームハンダを完全に硬化 させな!/ヽことでち達成することができる。
[0029] 例えば、クリームハンダを熱風で硬化して、完全硬化の手前で熱風を止めてもよ!ヽ 。これは、ペースト状フラックスを完全硬化させないことで、粉末ノヽンダの比重に対す るハンダ全体の比重の割合が 70%〜93%とするものである。 70%未満ではハンダ の硬化が不充分であり、端子がハンダの材料破壊ゃノ、ンダ ZAg界面で脱落する。 また 93%を超えると、完全硬化の状態に対しての応力を低減させる効果が不充分で あり、端子がガラスの表層材料破壊により脱落する。
[0030] また、半硬化させたクリームハンダを端子と Agペーストの焼成体との間に配置して、 熱風を吹き付けて融着する方法でもよい。この場合、型枠にクリームハンダを充填さ せ、この型枠を乾燥用オーブンに入れて乾燥させ、クリームハンダを半硬化させる。 乾燥後、端子のベース部分の形状に合わせて適当な形状に切断する。半硬化させ たクリームハンダの形状は特に限定されないが、端子の形状に対応させて、平たく形 成するのが均一な硬化をさせるうえで好ましい。
乾燥温度は、粉末ノ、ンダが溶け出す程度の温度以下で、クリームハンダ中の溶剤 を気化させる温度であれば、型枠の大きさなどによって、乾燥時間ととに適宜決定さ れる。粉末ノヽンダの溶解温度より約 10°C低 、温度が効率的で好ま 、。
半硬化させたクリームハンダを硬化させて 、な 、クリームハンダを介して端子のベ ース部分に貼り付け、この端子をガラス面の Agペーストの焼成体上に配置し、熱風 により固着させる。この方法で本発明の車両用窓ガラスを製造すると、端子との接着 強度が向上する。
実施例
[0031] 以下に、本発明の実施例を示すが、本発明はこれに限定されない。
[0032] 実施例 1
被接合材として、 100mm X 100mmの大きさで板厚が 3. 5mmのガラス板(ソーダ ライムガラス)を使用した。このガラス板の周縁部の表面に Agペーストをプリントし、 7 00°Cまで加熱した。ガラス板の温度が常温に下がるまで放置して、ガラス板表面に A gペーストの焼成体を形成させた。この Agペーストの焼成体に、金属分が 96. 5%Sn -3. 5%Ag合金の鉛フリーのクリームハンダ RX203 (-ホンハンダ (株)製)を 0. 3g 塗布し、その上に接合面の面積が 25mm2、厚さが 0. 8mmの銅製の端子をのせ、 4 00°Cの熱風で熱風の吹き出し口とクリームハンダとの距離が 20mmとなるようにして 、 20秒間加熱し、 Agペーストの焼成体と端子とを接合し、端子付きガラス板を作製し た。
実施例 2
熱風加熱時間を 25秒とした以外は、実施例 1と同様にして、端子付きガラス板を作 成した。
実施例 3
熱風加熱時間を 30秒とした以外は、実施例 1と同様にして、端子付きガラス板を作 成した。
比較例 1
熱風加熱時間を 15秒とした以外は、実施例 1と同様にして、端子付きガラス板を作 成した。
比較例 2
熱風加熱時間を 35秒とした以外は、実施例 1と同様にして、端子付きガラス板を作 成した。
ハンダとガラス板との接着強度の評価は、ハンダ付けの 24時間後に、ガラス板の面 直方向に端子を引張り、プッシュプルゲージにより端子が剥がれたときの強度を測定 した。
また、ハンダ全体の比重は、ハンダ部分を切り取り重量測定した後、水を入れたメス シリンダーを用いて体積を測定することにより求めた。そして、あらかじめ測定してお いたクリームハンダの金属分の比重との割合を算出した。
これらの結果を表 1に示す。
[表 1] 八ンダの種類 熱風温度 熱風時間 比重の 接着 剥離モード
割合 強度
実施例 1 クリーム 400で 20秒 74¾ 160N ガラス材料破壊 実施例 2 クリーム 25秒 82¾ 190N ガラス材料破壊 実施例 3 クリーム 4001: 30秒 93¾ 150N ガラス材料破壊 比較例 1 クリーム 400 15秒 65¾ 柳 八ンダ材料破壊 比較例 2 クリーム 400 : 35秒 95% 70N ガラス材料破壊
[0034] 表 1から、本発明の実施例 1〜3のサンプルは、接着強度が良好であり、比重が本 発明の範囲内にあると、冷却過程においてペースト状フラックスが効果を発揮し、接 着強度の低下を防いでいることがわかる。一方、比較例 1、 2は、接着強度が実施例 に比べて劣ることがわかる。
本発明に用いるハンダは、糸ハンダよりもクリームハンダが好ましいことを以下に示 す。実施例 1は上記実施例 1と同じである。
[0035] 実施例 4
金属分が 96. 5%Sn- 3%Ag-0. 5%Cu合金の鉛フリーのクリームハンダ PF30 5 (二ホンノ、ンダ (株)製)を 0. 3g塗布した以外は、実施例 1と同様にして、端子付き ガラス板を作製した。
[0036] 実施例 5
熱風によりクリームハンダを加熱する代わりに、 290°Cに設定したノヽンダゴテを直接 端子に接触させ、 10秒間加熱した以外は、実施例 1と同様にして、端子付きガラス板 を作成した。
[0037] 比較例 3
金属分が 96. 5%Sn- 3. 5%Ag合金の鉛フリーの糸ハンダ # 221 (二ホンハンダ (株)製)をあら力じめ端子の裏に盛り付け、実施例 1と同様に 400°Cの熱風で 15秒 間加熱し、 Agペーストの焼成体と端子とを接合し、端子付きガラス板を作製した。そ の他は実施例 1と同じである。
[0038] 比較例 4
熱風により糸ハンダを加熱する代わりに、 290°Cに設定したハンダゴテを直接端子 に接触させ、 5秒間加熱した以外は、比較例 3と同様にして、端子付きガラス板を作 成した。 [0039] ハンダとガラス板との接着強度の評価は、ハンダ付けの 24時間後に、ガラス板の面 直方向に端子を引張り、プッシュプルゲージにより端子が剥がれたときの強度を測定 した。
また、ガラス破壊強度試験の評価は、ハンダ付けの 24時間後に、ガラス板の Agぺ 一ストの焼成体の印刷面側の中央を先端が直径 10mmの鋼球力 なる冶具で面直 方向に押込み、プッシュプルゲージによりガラスが割れたときの強度を測定した。 これらの結果を表 2に示す。
[0040] [表 2]
Figure imgf000012_0001
[0041] 表 2から、本発明の実施例 1、 4、 5のサンプルは、接着強度およびガラス破壊強度 ともに良好である。一方、固形タイプの糸ハンダを用いた比較例 3、 4は、ガラス破壊 強度が実施例に比べて劣ることがわかる。
産業上の利用可能性
[0042] 車両用窓ガラス、特に自動車用窓ガラスにおいて、従来、電子部材と自動車用窓 ガラスの表面に形成された導体とを鉛フリーのハンダを用いて固着することは、接着 強度、ガラスの強度低下の問題があり、実用化されていな力つた。それが、本発明に より、電子部材と導体との固着に用いられるハンダを鉛フリー化することができる。 なお、 2004年 8月 10曰に出願された曰本特許出願 2004— 233407号の明細書 、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開 示として、取り入れるものである。

Claims

請求の範囲
[1] ガラス板と、該ガラス板に形成された導体と、該導体にハンダを介して電気的に接 続された電子部品とを備えた車両用窓ガラスにお 、て、前記ハンダは鉛を含まな ヽ 導電成分と緩衝成分とを含んでなり、前記ハンダ全体の体積に対する前記導電成分 の体積の割合が 58〜93%であることを特徴とする車両用窓ガラス。
[2] ガラス板と、該ガラス板に形成された導体と、該導体にハンダを介して電気的に接 続された電子部品とを備えた車両用窓ガラスにお 、て、前記ハンダは鉛を含まな ヽ 導電成分と緩衝成分とを含んでなり、前記導電成分の比重に対する前記ハンダ全体 の比重の割合が 70〜93%であることを特徴とする車両用窓ガラス。
[3] 前記ハンダは、鉛フリーの粉末ハンダである前記導電成分と、ペースト状フラックス である前記緩衝成分とを含むクリームハンダにより生成された請求項 1または 2に記 載された車両用窓ガラス。
[4] 前記粉末ハンダは、粒径が 5〜: LOO μ mである請求項 3に記載の車両用窓ガラス。
[5] 前記粉末ハンダは、固相線が 150〜240°Cである請求項 3または 4に記載の車両 用窓ガラス。
[6] 前記粉末ハンダは、実質的に Snを 6. 0-99. 0質量%含み、かつ Agを 1. 0〜4.
0質量%含む請求項 3、 4または 5に記載の車両用窓ガラス。
[7] 前記粉末ハンダは、さらに 1. 2質量%以下の Cuを含む請求項 6に記載の車両用 窓ガラス。
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