[0001] 本
发明涉及用于制造具有电连接元件的玻璃板的方法,以及在该方法中用于传递热的适配器元件(Adapterelement)。
[0002] 本发明另外涉及根据该方法制造的玻璃板以及所述适配器元件的用途。这种具有电连接元件的玻璃板用于交通工具中并具有导电结构,例如热导体或天线导体。这些导电结构通常通过
焊接的电连接元件与电源
电压和车载
电子器件(Bordelektronik)连接。
[0003] 所述玻璃板可以用连接元件预制制造。在安装在交通工具
车身中时,则可以用连接
电缆将连接元件非常容易且节省时间地连接到
电源电压和车载电子器件,特别是借助于插塞连接。
[0004] 所述连接元件可以是刚性元件。由EP 1488972 A2已知一个具有插头连接的刚性连接元件的实例。刚性连接元件的缺点在于,在插入连接电缆时,可能出现剪切
力或杠杆力,这会给连接元件和玻璃板之间的焊接连接加上负荷。为了在插上连接电缆时最小化机械负荷,使用柔性连接元件。柔性(biegsamen)或柔性(flexiblen)连接元件在一端配备有插塞连接,并且可以由此与交通工具侧的连接电缆连接。
[0005] 连接元件的焊接用所谓的
冲压-(Stempel-)、热模-、感应-、
电阻-或热空
气焊接法进行。在热模焊接时通
过热模传导
电流。如此设计热模,使得其在工作区域中具有小的横截面,并且在此
位置处具有高电阻。这导致在该区域中强烈加热。由于热物质(thermische Masse)少,该区域又还可以快速冷却。在这种情况下,热模与焊点直接
接触,这会导致污染和磨损。由于制造具有柔性连接元件的玻璃板需要增加的生产工艺的循环时间,因此寻求过程的标准化。
[0006] 由DE 10 2004 057630 B3已知一种用于焊接多个电连接的方法,在该方法中将接触元件与布置在非金属玻璃板上的焊接连接面焊接。在这种情况下,使用用于
辐射磁场至焊点的焊接工具,以通过感应将它们加热。
[0007] 本发明的目的在于,提供用于制造具有电连接元件的玻璃板的方法,该方法不依赖于所使用的焊接方法。
[0008] 根据本发明,本发明的目的通过根据
权利要求1所述的用于制造具有连接元件的玻璃板的方法来实现。优选的实施方案由
从属权利要求中获悉。
[0009] 本发明包括用于制造具有至少一个电连接元件的玻璃板的方法,其中a) 在基底的区域上提供具有导电结构的基底,b) 连接元件在其朝向基底的下侧上具有接触面,并且将
焊料布置在连接元件的接触面上
c) 将连接元件以其朝向基底的下侧布置在导电结构的区域上,
d) 将适配器元件布置在连接元件的背离基底的上侧上并且在焊料上方,
e) 借助于焊料在热输入的情况下将连接元件与导电结构连接,其中在焊接期间通过加热适配器元件使焊料熔融。
[0010] 本发明源于加热适配器元件和位于其下的焊料的基本知识。通过在焊接过程中使用适配器元件,可以在连接元件处,特别是在接触面的区域中存在局部加热的可能性。这使热量能够传递到焊料上。
[0011] 适配器元件位于焊接装置和焊料之间。因此,不依赖于所使用的焊接方法或所使用的焊接装置,适配器元件原则上提供了有针对性地加热焊料的优点。
[0012] 所述焊接连接通过熔融焊料来实现,这在随后的冷却或
凝固时在连接元件和导电结构之间建立导电连接。在这种情况下,只要适配器元件接触连接元件,适配器元件就加热焊料。用适配器元件可以不依赖于所使用的焊接方法进行热输入,直到焊料
液化并且在连接元件和导电结构之间建立电接触。
[0013] 在热输入之后,可以将适配器元件又从连接元件移除。适配器元件的形状可以与待加热的焊料或连接元件的接触面的形状相匹配。
[0014] 应将适配器元件理解为是指任意的,优选匹配焊点的几何形状的每个元件。在一个特别优选的实施方案中,适配器元件形成为导电板。
[0015] 在电连接元件和电结构电连接时,在方法步骤(e)中的
能量的引入优选地用电阻或感应焊接方法或热空气焊接方法进行。由于各自焊接方法的热源不与焊料直接接触,因此保护焊料和/或接触面免于由于
氧化、燃烧或污染而损耗。
[0016] 在一个有利的实施方案中,借助于焊接
机器人至少进行方法步骤(d)和/或(e)。这使得自动
化成为可能并且此外
加速了制造工艺。
[0017] 当适配器元件具有把手区域时,是有利的。以这种方式,可以快速且安全地,特别是机械地移除适配器元件。
[0018] 优选地,把手区域形成为 L形的。在另一有利的实施方案中,适配器元件是由
铜、含铜
合金或
钢制成的。
[0019] 提供连接元件用于玻璃板的导电结构与电源电压或车载电子器件之间的电接触。连接元件优选形成为柔性连接电缆。这种连接电缆也称为
扁平导体(Flachleiter)、
薄膜导体或带状导体(Flachbandleiter)。将薄膜导体理解为是指其宽度明显大于其厚度的电导体。这种薄膜导体例如是包含铜、
镀锡铜、
铝、
银、金或其合金或由其组成的条或带。所述薄膜导体具有例如2mm至16mm的宽度和0.03mm至0.1mm的厚度。所述薄膜导体可以具有绝缘的,优选
聚合物的外罩,例如基于聚酰亚胺的。适合于与玻璃板中的导电涂层或结构接触的薄膜导体仅具有例如0.3mm的总厚度。这种薄的薄膜导体可以容易且美观地布置在内侧表面上并例如粘合在其上。多个彼此电绝缘的导电层可以位于一个薄膜导体带中。
[0020] 所述连接元件也可以形成为所谓的“扁平柔性电缆”(FFC)。所述FFC具有施加了聚酯的金属轨道,其末端直接配备有某种插接器。或者,所述连接元件也可以形成为FPC连接器。FPC连接器是提供用于连接电子组件的柔性印刷
电路板。
[0021] 所述连接元件具有至少一个导体电路,该导体电路被薄膜包裹绝缘。连接元件的长度通过这样的事实来确定,即连接元件的一端经由基底的外边缘引出。
[0022] 在一个有利的实施方案中,所述连接元件在背离基底的端部处具有用于与电源电压连接的插头或电缆。在一个优选的实施方案中,所述插头是标准化的
机动车辆扁平插头。所述机动车辆扁平插头优选具有0.8mm的高度和4至9.5mm的宽度。特别优选宽度为6.3mm的实施方式,因为这对应于本领域中常用的根据DIN 46244的机动车辆扁平插头。由此产生电接触基底上的导电结构的简单且可逆的可能性。
[0023] 所述基底优选含有玻璃,特别优选钠
钙玻璃。所述基底优选是玻璃制玻璃板,特别是窗玻璃玻璃板。所述基底原则上也可以包含其它的玻璃类型,例如
石英玻璃或
硼硅酸盐玻璃。在另一个优选的实施方案中,所述基底含有聚合物,特别是聚
碳酸酯或聚甲基
丙烯酸甲酯。由于重量减轻,用于窗玻璃玻璃板的聚合物材料变得越来越令人感兴趣。所述基底也可含有其它聚合物,例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚腈、聚酯、聚
氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚酰胺或聚对苯二
甲酸乙二醇酯。
[0024] 所述基底优选是透明或半透明的。所述基底可以在其表面上另外具有不透明的非导电涂层。特别地,所述不透明(大都是黑色)的非导电涂层可以在基底的外边缘上以
框架状来形成。所述基底优选具有0.5mm至25mm,特别优选1mm至10mm,非常特别优选1.5mm至5mm的厚度。
[0025] 导电结构可以例如通过丝网印刷方法施加到基底上。根据本发明的导电结构优选具有5µm至40µm,特别优选5µm至20µm,非常特别优选8µm至15µm,特别是10µm至12µm的层厚度。根据本发明的导电结构优选含有银,特别优选银颗粒和玻璃料。
[0026] 在一个优选的实施方案中,所述焊料是无铅的。这在根据本发明的具有电连接元件的玻璃板的环境承载性方面是特别有利的。作为无铅焊料,在本发明意义上,应理解为是指符合EG-守则„2002/95/EG zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten“的含有小于或等于0.1重量%的铅含量,优选不含铅的焊料。
[0027] 所述焊料优选含有锡和铟、锌、铜、银或其组合物。在根据本发明的焊料组合物中锡的含量为3重量%至99.5重量%,优选10重量%至95.5重量%,特别优选15重量%至60重量%。在根据本发明的焊料组合物中,铟、锌、铜、银或其组合物的含量为0.5重量%至97重量%,优选10重量%至67重量%,其中铟、锌、铜或银的含量可以为0重量%。该焊料组合物可以以0重量%-5重量%的含量含有镍、锗、铝或磷。根据本发明的焊料组合物非常特别优选含有In97Ag3、Sn95.5Ag3.8Cu0.7、Sn77.2In20Ag2.8、Sn95Ag4Cu1、Sn99Cu1、Sn96.5Ag3.5、Sn96.5Ag3Cu0.5、Sn97Ag3或其混合物。
[0028] 在一个有利的实施方案中,所述焊料含有90重量%至99.5重量%,优选95重量%至99重量%,特别优选93重量%至98重量%的锡。除锡之外,所述焊料优选含有0.5重量%至5重量%的银和0重量%至5重量%的铜。
[0029] 在焊接后,所述焊料的层厚度优选小于或等于6.0 x 10-4 m,特别优选小于2.0 x 10-4 m。
[0030] 此外,本发明包括用于在根据本发明的方法中传递热的适配器元件,其包括由导电材料制成的刚性板和用于抓住适配器元件的把手区域,其中所述板提供为加热电阻。把手区域可以由铜、含
铜合金或钢构成。由于适配器元件直接置于在接触面和焊料上方的连接元件上,因此热输入有效地传递到焊料上。换句话说,将连接元件与焊料相邻布置。
[0031] 在一个有利的实施方案中,形成在纵向方向上比在横向方向上宽的与连接元件相关的板。此外,把手区域可以形成为 L形的。该板可含有铜、含铜合金或钢。
[0032] 根据本发明的适配器元件具有优点,即热传递至焊料上在没有接触的情况下发生并且不会被污染不利地影响。
[0033] 此外,本发明包括通过根据本发明的方法制造的具有电连接元件的玻璃板,其至少包含:· 基底,
· 在基底的区域上的导电结构,
其中
· 所述连接元件是柔性形成的并且在朝向基底的下侧上具有接触区域,在该区域中连接元件的导体电路与导电结构的区域连接,并且在背离基底的端部处具有用于与电源电压连接的插头或电缆。
[0034] 本发明的另一方面包括适配器元件用于接触
建筑物中或用于陆地、空中或
水上交通的运输工具中,特别是机动车辆或轨道车辆中的玻璃板上的导电结构的用途,所述玻璃板优选作为挡
风玻璃、后窗玻璃、侧窗玻璃和/或顶玻璃,特别是作为可加热玻璃板或作为具有天线功能的玻璃板。
[0035] 应理解,在不脱离本发明的范围的情况下,上面提到的和下面更详细说明的特征不仅可以以给出的组合和配置使用,而且可以以其它组合和配置或单独地使用。
[0036] 本发明将借助于
附图和
实施例更详细地来解释。附图是示意图并且不是按比例绘制的。附图不以任何方式限制本发明。
[0037] 其中:图1示出具有适配器元件的连接元件的俯视图,
图2示出沿剖面线A-A'穿过具有适配器元件的连接元件的横截面图,
图3示出在焊接期间具有根据本发明的适配器元件的替代实施方案的连接元件的示意图,
图4示出根据本发明的方法的实施方式的
流程图。
[0038] 图1示出了根据本发明的适配器元件 1的俯视图。适配器元件1是一个板,并且其具有2.5mm至8mm的宽度和10mm至38mm的长度。该板具有两个对置的平坦面。适配器元件1优选含有铜或钢,特别是含铬钢。相对于其它连接元件,由铜或含铬钢制成的适配器元件1的优点在于更好的25W/mK至30 W/mK的导热率。较高的导热率导致在焊接过程期间适配器元件1均匀加热。由铜或钢制成的适配器元件1的另一个优点是高刚性。由此,适配器元件1可以不太容易
变形,并且由此可以在热传递时平坦地平放,特别是在其朝向焊料的表面上。
[0039] 此外,图1示出了具有适配器元件1的连接元件2的俯视图。连接元件2可以是具有多个导体电路的带状电缆,特别是扁平柔性电缆(FFC)。适配器元件1以板的形式布置在连接元件2上,平行于连接元件2的一侧,特别是上侧。由于直接平放适配器元件1,使得
热能够从适配器元件1传递到连接元件2上。
[0040] 提供连接元件2旨在与导电结构3接触并从玻璃板上表面引出。然后,配备有连接元件2的玻璃板可以特别容易地在使用地与电压源和
信号线连接,所述信号线例如在交通工具中通过CAN总线传递
开关信号。
[0041] 在一端部处,连接元件2具有插头4。插头4是标准化的机动车辆扁平插头。所述机动车辆扁平插头具有0.8 mm的高度和6.3 mm的宽度。在将配备有连接元件2玻璃板安装在机动车辆车身中之后,可以以简单的方式通过将连接电缆插入到插头4上使玻璃板电接触。
[0042] 图2示出了沿剖面线A-A'穿过图2的具有适配器元件 1的连接元件2的横截面图。
[0043] 为了接触,连接元件2在其下侧2.1上具有接触面5。在接触的情况下,连接元件2的下侧2.1朝向导电结构3。而适配器元件1位于连接元件2的上侧2.2上。因此,上侧2.2是连接元件2的背离导电结构3的一侧。适配器元件1的形状匹配于连接元件2的接触面5的尺寸和形状。
[0044] 焊料6位于连接元件2的接触面5上,连接元件2用焊料6安放在导电结构上。在焊接之前,焊料6可以具有圆形、矩形或多边形的形状。在此,焊料6与连接元件2的导体电路直接接触。
[0045] 图3示出了在焊接期间具有根据本发明的适配器元件1的替代实施方案的连接元件2。连接元件2布置在基底7上。基底7和导电结构3形成,例如,PKW的后窗玻璃,其中基底7是3mm厚的热预
应力单层安全玻璃或<= 1.6mm的非预应力的钠钙玻璃制
层压玻璃。基底7可以在其表面上另外具有不透明的非导电涂层。该不透明的非导电涂层在此沿着基底7的棱边以框架状延伸。在基底7上,以加热结构的形状印刷导电结构3,所述加热结构可以延伸至不透明的非导电涂层上。导电结构3含有银颗粒和玻璃料。在基底7的边缘区域中,导电结构3扩展至10mm的宽度并且形成用于连接元件2的接触面。
[0046]
粘合剂11位于连接元件2的下侧 2.1上。连接元件2的下侧2.1朝向基底7并通过粘合剂10与基底7牢固地粘合。粘合剂11是双面
胶带,其确保连接元件2和基底7之间的持久的粘附的连接。
[0047] 在电连接连接元件和导电结构的情况下的热能的引入在图4中用
电阻焊接进行。为此,提供两个
电极8、9,它们与适配器元件1电接触。将各一个电极8、9放置在适配器元件1的一个相对的端部上。在这种情况下,电流流过适配器元件1。适配器元件1加热。它如加热电阻般起作用,并将热传递到位于其下的连接元件2的接触面5和焊料6上。该加热导致焊料
6熔融,从而可以在连接元件2和导电结构3之间形成焊接接点。
[0048] 在切断电流或移除适配器元件1之后,焊料6冷却。为了更好地操作适配器元件1,提供了把手10。把手10居中地安装在适配器元件1的背离连接元件2的一侧上。把手10是特别形状稳定的,并且在机器人辅助焊接方法中用于可靠地抓住适配器元件1。
[0049] 图4借助于流程图示出了根据本发明的制造方法的实施例。该方法包括例如以下步骤:a) 在基底7的区域上提供具有导电结构3的基底7,
b) 连接元件2在其朝向基底7的下侧 2.1上具有接触面5,其中将焊料6布置在连接元件2的接触面5上,
c) 将连接元件2用在其朝向基底7的下侧 2.1上的焊料6布置在导电结构3的区域上,d) 将适配器元件1布置在焊料6上的连接元件2的背离基底7的上侧上,
e) 将连接元件2借助于焊料6在热输入的情况下与导电结构3连接。
[0050] 换句话说,在方法步骤(d)中,适配器元件与连接元件上的焊料6相邻放置。
[0051] 在热输入结束之后,可以将适配器元件1再次移除。在电连接连接元件2和导电结构3的情况下的热能的引入可以借助于电阻焊接、感应焊接或热空气焊接进行。
[0052] 附图标记列表:1 适配器元件
2 连接元件
2.1 连接元件的下侧
2.2 连接元件的上侧
3 导电结构
4 插头
5 连接元件的接触面
6 焊料
7 基底
8 第一电极
9 第二电极
10 把手
11 粘合剂
A-A' 剖面线