具有电气连接元件的窗板的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种具有至少一个电气连接元件的窗板，包括：基板(1)，位于基板(1)的区域上的导电结构(2)，连接元件(3)，其中连接元件(3)至少包含含铬钢，以及一层焊料材料(4)，其将连接元件(3)电气连接到导电结构(2)的子区域。
【专利说明】具有电气连接元件的窗板
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有电气连接元件的窗板(pane)。
[0002]本发明进一步涉及用于具有举例来讲诸如为加热导体或天线导体等导电结构的汽车的具有电气连接元件的窗板。导电结构通常经由焊接式电气连接元件连接至车载电气系统。由于所用材料的不同热膨胀系数，出现使窗板变形并且可能引起窗板在制造和操作过程中破裂的机械应力。
【背景技术】
[0003]含铅的焊料具有高的延展性，其可以补偿在电气连接元件与窗板之间由于塑性变形而发生的机械应力。然而，由于汽车寿命终止指令2000/53/EC，在EC内含铅焊料不得不被无铅焊料所替代。该指令总体来说被称为缩写ELV(汽车寿命终止)。目标是禁止产生由于一次性电子设备的大量增加而导致来自于产品的极度有问题的组件。受影响的物质是铅、汞、镉。这除了别的以外还涉及在玻璃上电气应用中无铅焊接材料的实现和相应替代产品的引入。
[0004]EP1942703A2公开了一种汽车窗板上的电气连接元件，其中窗板与电气连接元件的热膨胀系数之差< 5xlO_6/°C并且连接元件主要包含钛。为了实现适当的机械稳定性和可加工性，提出了使用过度的焊料材料。过度的焊料材料从连接元件与导电结构之间的中间空间流出。过度的焊料材料在玻璃窗板中引起高机械应力。这些机械应力最终导致窗板的破裂。另外，钛的可焊接性不良。这导致连接元件到窗板的不良粘附。连接元件此外必须经由例如为铜的导电材料举例来讲通过熔接而连接至车载电子设备。钛不太好熔接。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种具有电气连接元件的窗板和用于其制造的经济又环保的方法，由此避免窗板中的临界的机械应力。
[0006]本发明的目的进一步是提供相比于现有技术用于连接元件的改进材料，其具有较好的可用度和较好的加工性，诸如可焊接性、可熔接性以及冷成型性。
[0007]通过根据独立权利要求1的装置依照本发明来实现本发明的目的。优选实施例从附属权利要求显现。
[0008]具有至少一个连接元件的根据本发明的窗板包括以下特征:
[0009]-基板，
[0010]-位于基板的区域上的导电结构，
[0011]-连接元件，其中连接元件至少包含铬，优选至少包含含铬钢，以及
[0012]-一层焊料材料，其将连接元件与导电结构的子区域电气连接。
[0013]基板优选含有玻璃，特别优选为平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、钠钙玻璃。在选择性的优选实施例中，基板含有聚合物，特别优选为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和/或其混合物。[0014]基板具有第一热膨胀系数。连接元件具有第二热膨胀系数。在本发明的有利实施例中，第一热膨胀系数与第二热膨胀系数之差< 5X10_6/°C。由于此，获得较好的粘附。
[0015]在窗板上施加导电结构。电气连接元件通过子区域上的焊接材料电气连接至导电结构。焊料材料从连接元件与导电结构之间的中间空间流出且流出宽度< 1mm。
[0016]在优选实施例中，最大流出宽度优选小于0.5_，且特别地粗略地为0_。这关于减小窗板中机械应力、连接元件的粘附以及焊料量的减少而言特别有利。
[0017]将最大流出宽度定义为连接元件的外边缘与焊料材料交叉点之间的距离，在焊料材料交叉点处焊料材料下降到50 μ m的层厚以下。在焊接过程之后在固化的焊料材料上测量最大流出宽度。
[0018]通过适当选择可以通过简单实验确定的连接元件与导电结构之间的焊料材料体积和竖直距离获得期望的最大流出宽度。可以通过适当的处理工具，例如具有一体化间隔件的工具预定义连接元件与导电结构之间的竖直距离。
[0019]最大流出宽度可以甚至为负的，即，缩回到由电气连接元件与导电结构形成的中间空间内。
[0020]在根据本发明的窗板的有利实施例中，最大流出宽度以凹的弯月面缩回到由电气连接元件与导电结构形成的中间空间内。例如通过在焊接过程中增加间隔件与导电结构之间的竖直距离同时焊料仍然流动来产生凹的弯月面。
[0021]优点在于窗板中机械应力的减小，特别是在以大焊料材料交叉呈现的临界区域中亦是如此。
[0022]第一热膨胀系数优选从8xlO_6/°C至9x10_6/°C。基板优选为玻璃，其优选在从0°C到300°C的温度范围内具有从8.3X10_6/°C至9X10_7°C的热膨胀系数。
[0023]第二热膨胀系数在从(TC到300°C的温度范围内优选从9xlO_6/°C到13xlO_6/°C，特别优选从 10xl(T6/°C 至Ij 11.5x1 O^V0C O
[0024]根据本发明的导电结构优选具有5 μ m到40 μ m,特别优选从5 μ m到20 μ m,非常特别优选从8 μ m到15 μ m,并且最特别地从10 μ m至12 μ m的层厚。根据本发明的导电结构优选包含银，特别优选包含银颗粒和玻璃粉。
[0025]根据本发明的焊料的层厚< 3.0xl0_4m。
[0026]焊料材料优选是无铅的，即不含铅。这关于根据本发明的具有电气连接元件的窗板的环境影响而言特别有利。无铅焊料材料典型地具有比含铅焊料材料更低的延展性，使得连接元件与窗板之间的机械应力可能被稍逊地补偿。然而，已证明临界机械应力可以借助于根据本发明的连接元件被避免。根据本发明的焊料材料优选包含锡和铋、铟、锌、铜、银或其合成物。根据本发明锡在焊料合成物中的比例是从3wt.到99.5wt.-%，优选从IOwt.到95.5wt.特别优选从15wt.到60wt.-% ?根据本发明秘、铟、锌、铜、银或其合成物在焊料合成物中的比例是从0.5wt.到97wt.优选IOwt.到67wt.由此铋、铟、锌、铜或银的比例可以是Owt.-%。根据本发明的焊料合成物可以包含占Owt.-% t05wt.-%的比例的镍、锗、铝或磷。根据本发明的焊料合成物非常特别优选地包含 Bi40Sn57Ag3、Sn40Bi57Ag3、Bi59Sn40Agl、Bi57Sn42Agl、In97Ag3、Sn95.5Ag3.8Cu0.7、Bi67In33、Bi33In50Snl7、Sn77.2In20Ag2.8、Sn95Ag4Cul、Sn99Cul、Sn96.5Ag3.5 或其混合物。[0027]根据本发明的连接元件优选至少包含50wt.至89.5wt.铁、10.5wt.至20wt.络、Owt.至 Iwt.碳、Owt.至 5wt.镇、Owt.至 2wt.猛、Owt.-%至2.5wt.钥和/或Owt.至Iwt.钛。另外,连接元件可以包含其他元素的掺合物，包括钒、铝、铌和氮。
[0028]根据本发明的连接元件还可以至少包含66.5wt.- %至89.5wt.- %铁、10.5wt.- % 至 20wt.- % 络、Owt.- % 至 Iwt.- % 碳、Owt.- % 至 5wt.- % 镇、Owt.- % 至2wt.猛、Owt.-%M 2.5wt.钥、Owt.-%M 2wt.-%银和 / 或 Owt.-%M lwt.-%钛。另外，连接元件可以包含其他元素的掺合物，包括钒、铝和氮。
[0029]在另一优选实施例中，根据本发明的连接元件至少包含65wt.- %至89.5wt.-%铁、10.5wt.-%M 20wt.络、Owt.-%M 0.5wt.-%碳、Owt.-%M 2.5wt.-%镇、Owt.-%至lwt.-%猛、Owt.-%至lwt.-%钥和/或Owt.-%至lwt.-%钛。另外,连接元件可以包含其他元素的掺合物，包括钒、铝、铌和氮。
[0030]根据本发明的连接元件还可以至少包含73wt.- %至89.5wt.铁、10.5wt.-%至 20wt.络、Owt.至 0.5wt.碳、Owt.至 2.5wt.镇、Owt.-%M lwt.猛、Owt.-%M lwt.-%钥、Owt.-%M lwt.-%银和 / 或 Owt.-%M lwt.-%钛。另外，连接元件可以包含其他元素的掺合物，包括钒、铝和氮。
[0031]在另一特别优选的实施例中，根据本发明的连接元件至少包含75wt.-%至84wt.铁、16wt.-%M 18.5wt.络、Owt.-%M 0.lwt.-%碳、Owt.-%M lwt.-%猛和 /或Owt.-%至lwt.-%钛。另外，连接元件可以包含其他元素的掺合物，包括钒、铝、铌和氮。
[0032]根据本发明的连接元件还可以至少包含78.5wt.至84wt.铁、16wt.至18.5wt.络、Owt.至0.1wt.碳、Owt.-%M lwt.猛、Owt.-%M lwt.-%银和 /或Owt.至lwt.钛。另外，连接元件可以包含其他元素的掺合物，包括钒、铝和氮。
[0033]根据本发明的连接元件优选镀有镍、锡、铜和/或银。根据本发明的连接元件特别优选设置有粘附促进层，优选由镍和/或铜制成，并且另外设置有优选由银制成的可焊接层。根据本发明的连接元件非常特别地优选镀有0.1 μ m至0.3 μ m镍和/或3 μ m至20 μ m银。连接元件可以电镀镍、锡、铜和/或银。镍和银改善连接元件的载流量和腐蚀稳定性以及与焊料材料的润湿。
[0034]根据本发明的连接元件优选包含含铬钢，且铬的比例大于或等于10.5wt.且热膨胀系数为9xlO_6/°C至13x10_6/°C。诸如钥、锰或铌等其他合金成分导致改进的腐蚀稳定性或改变的机械性能，诸如抗拉强度或冷成型性。
[0035]由含铬钢制成的连接元件相比于根据现有技术由钛制成的连接元件而言的优点在于更好的可焊性。这是由于相比于22W/mK的钛的热导率而言更高的热导率25W/mK至30W/mK。较高的热导率导致在焊接过程中连接元件的更均匀的加热，通过这样可避免特别热的部位(“热点”)的逐点形成。这些部位是窗板的机械应力及随后损坏的开始点。导致连接元件到窗板的改进的粘附，特别使用无铅焊料材料而言存亦是如此，无铅焊料材料由于较之含铅焊料材料而言较低的延展性而可能稍逊地补偿机械应力。含铬钢此外是良好可熔接的。据此，实现通过熔接经由例如铜的导电材料的连接元件到车载电子设备的较好连接。由于较好的冷成型性，连接元件也可以更好地与导电材料皱缩(crimp)。此外含铬钢更加容易获得。[0036]由含铬钢制成的连接元件的又一优点在于相比于许多传统连接元件的高刚性。由于此，例如在连接至连接元件的线材的拉伸的负载下连接元件可不易于变形。这种变形导致对连接元件与导电结构之间经由焊料材料的连接的负载。特别地，利用无铅焊料材料，必须避免这种负载。由于无铅焊料材料较之含铅焊料材料而言较低的延展性，该负载可能被稍逊地补偿，这可能导致对窗板的损坏。
[0037]也可以将含铬钢作为补偿板熔接、皱缩或粘结到例如由钢、铝、钛、铜制成的连接元件上。作为双金属，可以获得连接元件相对于玻璃膨胀的良好的膨胀行为。补偿板优选为帽形的。
[0038]电气连接元件在面向焊料材料的表面上包含涂层，涂层包含铜、锌、锡、银、金或其合金或层，优选包含银。这防止焊料材料扩散超出涂层并且限制流出宽度。
[0039]电气连接元件可以被设计为具有至少两个接触表面的桥的形式，但也可以设计为具有一个接触表面的连接元件。
[0040]连接元件在俯视图中例如优选为Imm到50mm长和宽，并且特别优选的是3mm到30mm长和宽，并且非常特别优选的是2mm到5mm宽且12mm到24mm长。
[0041]电气连接元件的形状可以在连接元件与导电结构的中间空间中形成焊料仓库。焊料仓库和焊料在连接元件上的润湿性能防止焊料材料从中间空间流出。焊料仓库可以设计为矩形、圆形或多边形。
[0042]在焊接过程中焊接热量的分布进而是焊料材料的分布可以由连接元件的形状来限定。焊料材料流向最热点。例如，桥可以具有单帽或双帽形状以便在焊接过程中在连接元件中有利地分布热量。
[0043]优选借助于冲压、热电极、活塞焊接，优选为激光焊接、热空气焊接、感应焊接、电阻焊接和/或利用超声波来在电气连接元件与导电结构的电气连接过程中引入能量。
[0044]通过用于生产具有至少一个连接元件的窗板的方法进一步实现本发明的目的，其中
[0045]a)将焊料材料作为具有固定层厚、体积、形状和布置的小盘施加在连接元件的接触表面上，
[0046]b)将导电结构施加到基板上，
[0047]c)将具有焊料材料的连接元件布置在导电结构上，以及
[0048]d)将连接元件焊接到导电结构上。
[0049]优选预先将焊料材料施加到连接元件上，优选作为在连接元件上具有固定层厚、体积、形状和布局的小盘。
[0050]连接元件例如可以被熔接或皱缩到例如由铜制成的板材、编织线、丝网上并且连接到车载电气系统。
[0051]连接元件优选用在建筑物，特别为汽车、铁路、飞机或船只中的受热窗板或具有天线的窗板中。连接元件用于将窗板的导电结构连接至布置在窗板之外的电气系统。电气系统是放大器、控制单元或电压源。
[0052]本发明的优选实施例是具有连接元件的窗板，其中连接元件的接触表面不具有角部。电气连接元件在其整个表面上经由一个接触表面连接到导电结构的子区域。接触表面可以具有卵圆形，优选为椭圆形，并且特别地为圆形结构。选择性地，接触表面可以具有凸多边形形状，优选为具有圆倒角的矩形形状。圆倒角具有r > 0.5mm,优选为r > Imm的曲
率半径。
【专利附图】
【附图说明】
[0053]将参考附图和示例性实施例详细解释本发明。各图描绘了:
[0054]图1根据本发明的窗板的第一实施例的立体图，
[0055]图1a根据本发明的窗板的选择性实施例的立体图，
[0056]图2穿过图1的窗板的横截面A-A’，
[0057]图3穿过根据本发明的选择性窗板的横截面，
[0058]图4穿过根据本发明的另一选择性窗板的横截面，
[0059]图5穿过根据本发明的另一选择性窗板的横截面，
[0060]图6根据本发明的窗板的选择性实施例的立体图，
[0061]图7穿过图6的窗板的横截面B-B’，
[0062]图8穿过图1的窗板的横截面C-C’，
[0063]图9穿过图1a的窗板的横截面D_D’，
[0064]图9a穿过根据本发明的窗板的选择性实施例的横截面，
[0065]图9b连接元件的选择性实施例的俯视图，
[0066]图10具有椭圆形连接元件的根据本发明的窗板的选择性实施例的俯视图，
[0067]图11穿过图10的窗板的横截面E-E’，
[0068]图12穿过根据本发明的选择性窗板的横截面，
[0069]图13穿过根据本发明的另一选择性窗板的横截面，
[0070]图14连接元件的选择性实施例的俯视图，
[0071]图15连接元件的另一选择性实施例的俯视图，
[0072]图16连接元件的另一选择性实施例的俯视图，
[0073]图17图16的连接元件的侧视图，以及
[0074]图18穿过具有弯曲连接元件的根据本发明的另一选择性窗板的横截面，
[0075]图19连接元件的另一选择性实施例的俯视图。
【具体实施方式】
[0076]图1、图2以及图8在各自情况下示出了在电气连接元件3的区域中根据本发明的可加热窗板I的细节。窗板I是由钠钙玻璃制成的3mm厚的热预应力单窗格安全玻璃。窗板I具有150cm的宽度和80cm的高度。具有加热导体结构2的形式的导电结构2印刷在窗板I上。导电结构2包含银颗粒和玻璃粉。在窗板I的边缘区域中，导电结构2加宽至IOmm的宽度并且形成用于电气连接元件3的接触表面。在窗板I的边缘区域中，还存在覆盖絹网印花(未示出)。在电气连接元件3与导电结构2之间接触表面8的区域中施加焊料材料4，其在电气连接元件3与导电结构2之间引起耐用的电气和机械连接。焊料材料4包含57wt.铋、40wt.锡以及3wt.银。在电气连接元件3与导电结构2之间完全穿过预定体积和形状布置焊料材料4。焊料材料4具有250 μ m的厚度。电气连接元件3由根据EN 10088-2 (ThyssenKrupp Nirosta? 4509)的1.4509号的材料钢制成，其具有10.0xlO_6/°C的热膨胀系数。电气连接元件3设计为桥的形式并且具有4mm的宽度和24mm的长度。
[0077]根据EN10088-2的1.4509号材料钢具有良好的冷成型性能和利用除了气焊之外的所有方法的良好焊接性能。钢用于构造声音抑制器系统和排气脱毒系统，并且由于其对高于950°C的耐氧化性和对发生在排气系统中的应力的耐腐蚀性而特别适合于此。然而，其他含铬钢可以用于连接元件3。其他选择性的特别适合的钢例如为根据EN10088-2的1.4016号材料。
[0078]图1a和图9在各自情况下描绘了在电气连接元件3的区域中根据本发明的可加热窗板I的选择性实施例的细节。具有桥形式的连接兀件3的区域7相对于窗板表面以一定角度形成。据此，由于毛细管效应，在导电结构2与连接元件的区域7所界定的体积中获得较厚层的焊料材料4。于是减少从连接元件的外边缘流出的焊料材料，有利地导致窗板中机械应力的减小。这对于使用无铅焊料材料而言特别有利，无铅焊料材料由于较之含铅焊料材料而言较低的延展性而可能稍逊地补偿化学应力。具有桥的形式的连接元件3的高度适应区域7不必必须构造为平坦片段，而是也可以是弯曲的。基板I的表面与区域7面向基板I的表面的切平面的每一个之间的角度优选小于90°，特别优选处于2°与75°之间，非常特别优选地处于5°与50°之间。
[0079]图3延续图1和图2的示例性实施例描绘了根据本发明的连接元件3的选择性实施例。电气连接元件3设置在面向具有含银涂层5的焊料材料4的表面上。这防止焊料材料扩散在涂层5之外并且限制流出宽度b。在另一实施例中，例如由镍和/或铜制成的粘合促进层可位于连接元件3与含银层5之间。焊料材料4的流出宽度b小于1_。由于焊料材料4的布置在窗板I中未观察到临界机械应力。窗板I经由导电结构2到电气连接元件3的连接是牢固稳定的。
[0080]图4延续图1和图2的示例性实施例描绘了根据本发明的连接元件3的选择性实施例。电气连接元件3在面向焊料材料4的表面上包含深度为250 μ m的凹部，该凹部形成用于焊料材料4的焊料仓库。可以完全防止焊料材料4从中间空间流出。窗板I中的热应力是非临界的并且经由导电结构2在连接元件3与窗板I之间提供耐久的电气和机械连接。
[0081]图5延续图1和图2的示例性实施例描绘了根据本发明的连接元件3的另一选择性实施例。电气连接元件3在边缘区域向上弯曲。玻璃窗板I的边缘区域的向上弯曲的最大高度为400 μ m。这形成用于焊料材料4的空间。预定焊料材料4在电气连接元件3与导电结构2之间形成凹的弯月面。可以完全防止焊料材料4从中间空间流出。粗略为O的流出宽度b小于零，在很大程度上由于所形成的弯月面。窗板I中的热应力是非临界的并且经由导电结构2在连接元件3与窗板I之间提供耐久的电气和机械连接。
[0082]图6和图7在各自情况下描绘了具有桥的形式的连接元件3的根据本发明的窗板I的另一实施例的细节。连接元件3包含热膨胀系数为8x10_6/°C的含铁合金。材料厚度为2mm。在连接元件3与导电结构2的接触表面8的区域中，利用根据EN10088-2 (ThyssenKrupp Nirosta? 4509)的1.4509号材料的含铬钢施加帽子形状的补偿部件6。帽子形状的补偿部件6的最大层厚为4mm。借助于补偿部件，可以使连接元件3的热膨胀系数适应于窗板I和焊料材料4的要求。帽子形状的补偿部件6导致在焊料连接4的生产过程中改善的热流。加热主要发生在接触表面8的中心。可以进一步减小焊料材料4的流出宽度b。由于< I的低流出宽度b和相适应的膨胀系数，可以进一步减小窗板I中的热应力。窗板I中的热应力是非临界的并且经由导电结构2在连接元件3与窗板I之间提供耐久的电气和机械连接。
[0083]图9a延续图1a和图9的示例性实施例描绘了根据本发明的连接元件3的选择性实施例。在连接元件3的平坦脚区域背离基板I与接触表面8相对的表面的每一个上布置有接触隆起12。接触隆起12在所示实施例中形成为半球形且具有2.5xl0_4m的高度和5xl0_4m的宽度。接触隆起12的中心大致布置在连接元件3的平坦脚区域背离基板I的表面的几何中心。由于它们的凸出表面，接触隆起12使得能够有利地改善连接元件到导电结构2的焊接。为了焊接，可以使用其接触侧是平坦的电极。电极表面与接触隆起12接触，且电极表面与接触隆起12之间的接触区域形成焊接点。焊接点的位置于是优选由接触隆起12的凸表面与基板的表面相距最大竖直距离的点来确定。焊接点的位置与焊料电极在连接元件3上的位置无关。这关于在焊接过程中的可再现的均匀的热量分布特别有利。
[0084]通过接触隆起12的位置、尺寸、布置以及几何结构来确定焊接过程中的热量分布。在选择性实施例中，接触隆起12可以形状为例如旋转椭圆体或立方体的部分，立方体背离基板的表面凸出地弯曲。接触隆起12优选具有0.1mm到2mm的高度，特别优选具有0.2mm到Imm的高度。接触隆起12的长度和宽度优选处于0.1与5mm之间，非常特别优选地处于0.4mm与3mm之间。
[0085]间隔件11布置在接触表面8的每一个上。三个间隔件11可以布置在每个接触表面8上，例如其中一个间隔件11可在图中所绘制的横截面区分。间隔件11形状为半球形，并且具有2.5xl0_4m的高度和5xl0_4m的宽度。在选择性实施例中间隔件11也可以设计为立方体、椎体或旋转椭圆体的部分并且优选具有0.5xl0_4m到10xl0_4m的宽度和0.5xl0_4m到5xl0_4m的高度,特别优选具有lxl0_4m到3xl0_4m的高度。借助于间隔件11，有利于形成均匀层的焊料材料4。这关于连接元件3的粘附特别有利。
[0086]在有利实施例中，接触隆起12和间隔件11可以与连接元件3形成为一个部件。接触隆起12和间隔件11例如可以通过冲压或深拉在表面上对初始状态具有平坦表面的连接元件3重新成形来形成。在处理中，可以在连接元件3与接触隆起12或间隔件11相对的表面上产生相应的凹陷。
[0087]借助于接触隆起12和间隔件11，获得均质的、均匀薄厚且均匀熔化的一层焊料材料4。这样，可以减小连接元件3与窗板I之间的机械应力。这对于使用无铅焊料材料而言特别有利，无铅焊料材料由于较之含铅焊料材料而言较低的延展性而可能稍逊地补偿机械应力。
[0088]图9b延续图1a和图9的示例性实施例描绘了根据本发明的连接元件3的选择性实施例的俯视图。连接元件3设计为桥的形式并且具有根据图9的横截面。在俯视图中由虚线表示平坦子区域之间的边界。在底部布置有接触表面8的连接元件3的平坦脚区域具有8mm的宽度并且是脚区域之间桥区域的两倍宽。令人惊讶地证明被设计为宽于桥区域的脚区域导致窗板I中机械应力的减小。脚区域的宽度优选从桥区域的宽度的150%到300%。
[0089]图10和图11在各自情况下描绘了在电气连接元件3的区域中根据本发明的可加热窗板I的另一实施例的细节。焊料材料4从电气连接元件3与导电结构2之间的中间空间的流出，超过50 μ m的层厚t,被观察到最大流出宽度b = 0.5_。电气连接元件3由根据EN10088-2 (ThyssenKrupp Nirosta? 4509)的1.4509号材料钢制成。电气连接元件3设计为具有椭圆形基底表面。长轴的长度为12mm;短轴的长度为5mm。连接元件3的材料厚度为0.8_。由于焊料材料4的布置，由连接元件3和导电结构2预定义，在窗板I中没有观察到临界机械应力。窗板I经由导电结构2到电气连接元件3的连接是牢固稳定的。
[0090]图12延续图10和图11的示例性实施例示出了根据本发明的连接元件3的选择性实施例。电气连接元件3设置在面向焊料材料4的表面上且具有含银涂层5。这防止焊料材料扩散超出涂层5并且限制流出宽度b。焊料材料4的流出宽度b小于1_。由于焊料材料4的布置在窗板I中未观察到临界机械应力。窗板I经由导电结构2到电气连接元件3的连接是牢固稳定的。
[0091]图13延续图10和图11的示例性实施例示出了根据本发明的窗板I的另一选择性实施例，其具有带有椭圆形基底表面的连接元件3。连接元件3包含含铁合金，其热膨胀系数为8xlO-6/°C。材料厚度为2_。在连接元件3与导电结构2的接触表面8的区域中，利用根据EN10088-2 (ThyssenKrupp Nirosta? 4509)的1.4509号含铬材料钢施加帽形补偿部件6。帽形补偿部件6的最大层厚是4_。借助于补偿部件，可以使连接元件3的热膨胀系数适应于窗板I和焊料材料4的需求。帽形补偿部件6导致在生产焊料连接4过程中改善的热量流动。加热主要发生在接触表面8的中心。可以进一步减小焊料材料4的流出宽度b。由于< Imm的低流出宽度b和相适应的膨胀系数，可以进一步减小窗板I中的热应力。窗板I中的热应力是非临界的，并且在连接元件3与窗板I之间经由导电结构2设置耐用的电气和机械连接。
[0092]图14描绘了根据本发明的连接元件3的选择性实施例的俯视图。连接元件3设计为矩形并且具有5mm的宽度和14mm的长度。矩形的角部在各自情况下为具有圆形片段的圆角，且曲率半径r例如为1mm。此外，连接电缆18经由熔接区域17熔接到连接元件3。熔接区域17具有3mm的宽度和6mm的长度。连接电缆18是由细的镀锡铜线制成的编织电缆。标准的线缆或线材也可以被用作连接电缆18。选择性地，金属套筒、插塞连接器或压接连接也可以电气导电地连接至连接元件3。特别地，连接元件3也可以被设计为一部分或多部分压紧套筒或压接元件。
[0093]图15描绘了根据本发明的连接元件3的另一选择性实施例的俯视图。连接元件3被设计为矩形，且矩形的两个短边设计为半圆形。连接元件具有5_的宽度和14_的宽度。熔接区域17具有3mm的宽度和6mm的长度。
[0094]图16和图17描绘了具有连接翼片19的根据本发明的连接元件3的另一选择性实施例。连接元件3的接触表面8设计为圆。圆的半径为4_。连接翼片19经由熔接区域17连接至连接电缆18。选择性地，连接翼片19也可以被设计为平插头以及压紧套筒或压接连接器。连接翼片19在本实施例中具有两个切口 20、20’。这些切口 20、20’用于减少连接翼片19的材料。这导致弹簧效应进而导致经由连接电缆18传递到焊料触点的力的减轻。
[0095]图18描绘了穿过根据本发明的连接元件3的另一选择性实施例的横截面。连接元件3在中心具有曲线23。在曲线23的区域中，焊料材料4增厚。[0096]图19描绘了根据本发明的连接元件3的选择性实施例的立体图。连接元件3设计为桥的形式并且具有第一和第二平坦脚区域，其例如具有7_的长度和5_的宽度，在其底部布置有两个接触表面8。平坦脚区域经由桥区域彼此连接，桥区域包括例如具有12_的长度和IOmm的宽度的平坦部分。桥区域的平坦部分具有生产相关的压痕10。压痕10 —直行进到桥区域的平坦部分的边缘，第一脚区域经由高度适应过度区域7连接至压痕10。压痕10的形状和尺寸对应于连接元件3从第一脚区域到高度适应过度区域7的部分。接触表面8具有矩形形状，在每种情况下背离桥区域的两个角部有斜面。借助于斜面，过小的角度，特别是沿着接触表面8的周围侧边缘的90° -角可避免。已证明这样可以减小窗板中的机械应力。
[0097]连接元件3包括布置在桥区域上的插塞连接器9。插塞连接器9在桥区域的平坦区域面向第一脚区域的侧边缘连接至桥区域的平坦部分。插塞连接器9设计为标准的翼片连接器，连接电缆(未示出)到车载电子设备的耦接例如可以附接到翼片连接器上。
[0098]本发明的实施例的特定优点在于连接元件3的简单生产，同时提供用于电气接触(插塞连接器9)的便利接口。脚区域、桥区域以及插塞连接器9形成为一个整体部件。连接元件3设置为平坦初始状态，在这种状态下设置为第一脚区域和高度适应过度区域7的部分布置在压痕10内部。在初始状态下，插塞连接器9布置在与桥区域的平坦部分相同的平面中。设置为第一脚区域和高度适应过度区域7的部分可以例如通过冲压、激光束加工或水注加工而与桥区域的平坦部分分离，且在高度适应过度区域7与桥区域的平坦部分经由连接边缘保持连接。插塞连接器9围绕插塞连接器9与桥区域的平坦部分之间连接线弯曲至所描绘的位置，且初始状态面向上的表面然后面向桥区域。第一脚区域和高度适应过度区域7在高度适应过度区域7与桥区域的平坦部分之间连接线上方弯曲至所描绘的位置，且初始状态面向上的表面然后形成第一脚区域和高度适应过度区域7的底侧。通过弯曲第一脚区域形成压痕10。第二脚区域和相应的高度适应过度区域7也从平坦初始状态弯曲至所描绘的位置。
[0099]实例
[0100]生产具有窗板I (厚度3mm、宽度150cm以及高度80cm)、以加热导体结构形式的导电结构2、根据图1的电气连接元件3、位于连接元件3的接触表面8上的银层5以及焊料材料4的试样。连接元件3的材料厚度为0.8_。连接元件3的接触表面8具有4_的宽度和4_的长度。在连接元件3的接触表面8上预先将焊料材料4施加为具有固定层厚、体积和形状的小盘。利用在导电结构2上施加的焊料材料4施加连接元件3。以200°C的温度和2秒的处理时间将连接元件3焊接到导电结构2上。从电气连接元件3与导电结构2之间的中间空间的焊料材料4的流出，超过50 μ m的层厚t，仅被观察到具有最大流出宽度b = 0.5_。在表I中找到电气连接元件3、连接元件3的接触表面8上的银层5以及焊料材料4的尺寸和组成。由于由连接元件3和导电结构2预定的焊料材料4的布置在窗板I中未观察到临界机械应力。窗板I经由导电结构2到电气连接元件3的连接是牢固稳定的。
[0101]由于毛细管效应，图1a的连接元件3表现出连接元件3与基板I之间较好的粘附。由于焊料材料4的布置，在窗板I中未观察到临界机械应力。窗板I经由导电结构2到电气连接元件3的连接是牢固稳定的。[0102]根据所有试样，在从+80°C到_30°C的温差下可以观察到没有玻璃基板I破裂或显示出损坏。可以证明，在焊接后不久，这些具有焊接的连接元件3的窗格I相对于突然的温度下降而是稳定的。
[0103]表1
【权利要求】
1.一种具有至少一个电气连接元件的窗板，包括: -基板⑴， -位于基板(I)的区域上的导电结构(2)， -连接元件(3)，其中连接元件(3)至少包含含铬钢，以及 -一层焊料材料(4)，其将连接元件(3)电气连接到导电结构(2)的子区域。
2.根据权利要求1所述的窗板，其中，基板(I)的热膨胀系数与连接元件(3)的热膨胀系数之差<5xl0_6 / °C。
3.根据权利要求1所述的窗板，其中，焊料⑷的层厚〈3.0X10_4m。
4.根据权利要求1所述的窗板，其中，连接元件(3)镀有镍、锡、铜和/或银。
5.根据权利要求4所述的窗板，其中，连接元件(3)镀有Ο.?μπι至0.3μπι镍和/或3μηιΜ20μηι.5。
6.根据权利要求1所述的窗板，其中，连接元件(3)在其整个表面上经由至少一个接触表面(8)连接到导电结构(2)的子区域(22)。
7.根据权利要求 1至6中任一项所述的窗板，其中，接触表面(8)不具有角部。
【文档编号】H01R4/02GK203589225SQ201320318556
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年5月16日 优先权日:2013年5月16日
【发明者】B·罗伊尔, A·施拉布, H·肖莱瓦, M·拉泰恰克, C·德根 申请人:法国圣戈班玻璃厂