DE19960450C1 - Scheibenelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Abstract

Bei einem Scheibenelement (1) mit mindestens einer vorgespannten Glasscheibe (2), auf deren Oberfläche eine elektrische Leiterstruktur (10) vorgesehen ist, deren elektrische Anschlußleitungen der Leiterstruktur zum Rand der Glasscheibe (2) geführt sind, wobei eine diese Anschlußleitungen elektrisch gegeneinander und zumindest auf ihrer von der Glasscheibe (2) abgewandten Oberfläche isolierende nicht leitende dünne Schutzschicht vorgesehen ist, besteht erfindungsgemäß die Schutzschicht (15; 19) aus einer nicht leitfähigen Kunststofffolie und wird nach dem Einbrennen der Anschlußleitungen auf der bereits vorgespannten Glasscheibe (2) kraft- oder stoffschlüssig festgelegt und mit den Anschlüssen (11; 20) verbunden. DOLLAR A Das Scheibenelement wird bevorzugt als Alarmglasscheibe mit einer eingebrannten, bei Bruch der Glasscheibe zerstörbaren Leiterstruktur ausgeführt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Scheibenelement, insbesondere auf eine Alarmglas­ scheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Bekannt ist aus EP 0 058 348 B1, zum Bilden einer Alarmglasscheibe aus wenigstens zwei über einen rahmenförmigen Abstandhalter zu einer Isolierglasscheibe miteinander verbundenen Glasscheiben auf wenigstens einer der Glasscheiben eine elektrische Leiterstruktur vorzusehen und diese Glasscheibe vorzuspannen. Durch Zerstörung der Leiterstruktur beim Bruch der Glasscheibe wird ein elektrischer Ruhestromkreis unterbro­ chen und Alarm ausgelöst. Elektrische Anschlußleitungen der Leiterstruktur müssen zwi­ schen dem Abstandhalter und der Glasscheibe aus dem Isolierglas-Zwischenraum nach außen geführt werden. Dabei müssen sie elektrisch isoliert bleiben. Auch darf die Abdich­ tung des Scheibenzwischenraums der Isolierglasscheibe nicht beeinträchtigt werden.

Beim genannten Stand der Technik wird die Leiterstruktur nebst ihren vom Abstandhalter überdeckten Leitungsabschnitten bevorzugt aus einer elektrisch leitfähigen Einbrennpaste mit hohem Silberanteil hergestellt, die durch Siebdrucken auf das Glas aufgetragen wird. Danach wird in zweiter Ebene eine emailartige Schutzschicht als Abdeckung zumindest über die vom Abstandhalter zu überdeckenden Leitungsabschnitte gedruckt. Beim Aufhei­ zen der Glasscheibe zum Vorspannen werden beide Schichten eingebrannt, wobei die Schutzschicht nach dem Einbrennen elektrisch isoliert. Damit sollen einerseits eine elek­ trische Isolation der Leiterstruktur gegen unbeabsichtigten Kontakt mit dem (metallischen) Abstandhalter sicher erreicht, andererseits die elektrischen Leitungen vor korrosiven Ein­ flüssen geschützt werden.

In der Praxis weisen jedoch die in Durchlaufanlagen eingebrannten Email-Schutzschich­ ten kleine Poren auf, die Wasser aufnehmen können. Damit können der Isolationswider­ stand und der Korrosionsschutz merklich reduziert werden. Außerdem muß vor dem Auf­ drucken der Schutzschicht zunächst die darunterliegende Schicht aus der leitfähigen Ein­ brennpaste vollständig getrocknet werden. Das erfordert eine relativ lange Zwischenlager­ zeit jeder einzelnen Glasscheibe, welche den Produktionsfluß stark hemmt und die Pro­ duktionszeitspanne insgesamt verlängert.

Man hat auch schon versucht, durch Auftragen einer mehrfachen Schutzschicht deren Eigenschaften zu verbessern. Das gewünschte Ergebnis wird jedoch auch so nicht erzielt, da auch das mehrfache Überdrucken das Bilden von Poren beim Einbrennen nicht zuver­ lässig ausschließt. Abgesehen davon nimmt dieses Verfahren noch mehr Zeit in Anspruch.

In DE 197 48 868 C1 wird vorgeschlagen, die Isolierung in dem betreffenden Bereich aus Glas auszuführen, welches entweder in Plättchenform aufgelegt oder als Paste aufge­ druckt werden soll. Die Glasisolierung soll beim Vorspannen aufgeschmolzen werden. Auch bei dieser Lösung muß also die leitfähige Silberpaste zunächst getrocknet werden. Es besteht ein gewisses Risiko einer mechanischen Beschädigung der abzudeckenden Leitungsabschnitte.

Bei einer bekannten heizbaren Isolierglasscheibe (DE 29 14 061 A1) bestehen die elektri­ schen Außenanschlüsse für die Heizdrähte aus isolierten Drähten, welche durch Bohrun­ gen des Abstandhalters geführt sind. Diese Bohrungen müssen nach dem Durchziehen der Drähte in einem gesonderten Arbeitsgang abgedichtet werden.

Gleiches ist auch für eine Alarmglasscheibe bekannt (DE-PS 12 78 292), wo ferner in einer Variante die Anschlüsse durch eine Bohrung einer der Glasscheiben nach außen geführt sind.

Es ist auch bekannt (EP 0 593 940 A1), bei Verbundglasscheiben innerhalb des Laminats angeordnete elektrische Funktionselemente mittels Flachleitern nach außen hin elektrisch zu kontaktieren, wobei die Flachleiter aus leitfähigen Metallstreifen mit diese umhüllenden dünnen Kunststoffschichten, z. B. aus Polyimid, bestehen können. Die elektrischen Ver­ bindungen zwischen den Metallstreifen und den Funktionselementen werden in der Regel durch Löten hergestellt, während die Außenseiten der Kunststoffschichten auf eine Glas­ scheibenoberfläche aufgeklebt und/oder mit der Klebefolie des Verbundes fixiert sein kön­ nen. Bei solchen Scheiben stellt sich im Gegensatz zu Isolierglasscheiben nicht das Pro­ blem einer lokalen Isolierung der Anschlußleitungen gegen mechanischen und/oder kurz­ schließenden Kontakt mit anderen Bauteilen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacher herstellbares Scheibenelement mit sicherer elektrischer Isolierung zu schaffen. Es soll auch ein Verfahren zum Herstellen solcher Scheibenelemente angegeben werden.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Scheibenelements erfindungsgemäß mit den Merk­ malen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Merkmale der Patentansprüche 7 und 8 geben entsprechende Herstellverfahren an. Die Merkmale der den unabhängigen Ansprüchen jeweils nachgeordneten Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen dieser Gegenstände an.

Anstelle der bekannten aufdruckbaren Schutzschichten wird eine Schicht aus Kunststoff mindestens über die zu isolierenden Anschlüsse der Leiterstruktur gelegt. Diese Schicht kann z. B. aus einer dünnen Folie bestehen. Damit kann sich an das Aufdrucken der Lei­ terstruktur und ihrer Anschlüsse unmittelbar das Vorspannen der Glasscheibe anschlie­ ßen, wobei die Siebdruckpaste eingebrannt wird. Die Schutzschicht oder -folie wird erst nach dem Vorspannen/Einbrennen bevorzugt mit einem Kleber auf dem Glas befestigt. Sie kann zu diesem Zweck bereits mit einer Klebeschicht vorgerüstet sein, welche zunächst mit einer abziehbaren Schutzfolie abgedeckt ist.

In einer bevorzugten Weiterbildung sind die elektrischen Anschlußleitungen mit der Kunst­ stoffschicht schon vor deren Auflegen auf die Glasoberfläche fest verbunden, wobei die elektrischen Leiter in Form von dünnen Metallstreifen ausgeführt sind und die Kunststoff­ schicht als Trägerfolie für diese Metallstreifen dient. In dieser Ausführung wird die Leiter­ struktur an ihren beiden Enden z. B. mit Anschlußflächen bzw. Lötpunkten versehen, an welche die freiliegenden und ggf. vorverzinnten Enden der Metallstreifen nach dem Ein­ brennen angelötet werden können. Diese Anschlußflächen können innerhalb der von dem Abstandhalter umschriebenen Fläche auf der Glasscheibenhauptfläche angeordnet sein, so daß nur die angelöteten Anschlußleitungen nach außen zu führen sind.

Auch hier ist vorzugsweise zumindest die Kunststoffschicht und sind bei Bedarf auch die Leitungen selbst auf ihrer zum Glas hin weisenden Oberfläche mit einer Klebeschicht vor­ gerüstet, die zum Abdichten des Spaltes zwischen der Glasoberfläche und der Kunststoff­ schicht geeignet ist.

Schließlich können die Anschlußleitungen für die Leiterstruktur auch durch ein Flachband­ kabel mit dünnen Metallstreifen gebildet werden, welche von zwei dünnen Kunststoff­ schichten oder -folien umhüllt sind und nur an den mit der Leiterstruktur zu verbindenden Enden freigelegt und ggf. vorverzinnt sind. In diesem Fall ist die auf das Glas zu legende äußere Kunststoffschicht mit einer zum Abdichten des Spaltes zwischen der Glasober­ fläche und der Kunststoffschicht geeigneten Klebeschicht zu versehen. Auch in dieser Ausführung kann das Flachbandkabel unter dem Abstandhalter durchgeführt werden, nachdem die Metallstreifen in geeigneter Weise mit den Anschlußflächen der Leiterstruk­ tur verbunden, z. B. verlötet worden sind. Das für die Kunststoffschicht oder -folie bevor­ zugte Material Polyimid ist genügend hitzefest, um auch ein Durchlöten der von der Kunststoffschicht abgedeckten Lötpunkte zu ertragen.

Die Erfindung bezieht sich auch auf Verfahren zum Herstellen derartiger Scheibenele­ mente. Diese Verfahren zeichnen sich insbesondere aus durch die gegenüber dem Stand der Technik veränderten Abläufe beim Einbrennen der aufgedruckten Leiterstruktur und dem nachfolgenden Aufbringen der Schutzschicht, ggf. auch dem nachfolgenden Verbin­ den von nach außen zu führenden Anschlußleitungen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung gehen aus der Zeich­ nung eines Ausführungsbeispiels und deren sich im folgenden anschließender eingehen­ der Beschreibung hervor.

Es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Scheibenelements in Gestalt einer Isolier- Alarmglasscheibe im Schnitt, bei der im vom Abstandhalter überdeckten Bereich eine Kunststoff-Schutzfolie über die bis zum Rand der Isolierglas­ scheibe aufgedruckten Anschlußleitungen geklebt ist,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 entlang der Linie II-II,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform im Schnitt, bei der die Anschlußleitungen mittels eines dünnen Flachbandkabels unter dem Abstandhalter durchgeführt sind,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 3 entlang der Linie IV-IV.

Gemäß Fig. 1 ist die Alarmglasscheibe 1 in bekannter Weise als zweischeibige Isolier­ glasscheibe aufgebaut und umfaßt eine Glasscheibe 2 aus vorgespanntem Silikatglas und eine Glasscheibe 3 aus normalem, nicht vorgespanntem Silikatglas (Floatglas). Die bei­ den Glasscheiben 2 und 3 sind unter Zwischenlage eines rahmenförmigen Abstandhalters 4, der aus einem mit Trockenmittel 5 gefüllten Hohlprofil besteht, miteinander verbunden. Das Hohlprofil kann aus Metall (z. B. Aluminium) oder Kunststoff bestehen. Alternativ kann der Abstandhalter abweichend von der Darstellung auch ein extrudierter Kunststoff­ strang mit beigemischtem Trockenmittel sein. Zur dichten klebenden Verbindung der Scheiben und des Abstandhalters 4 dienen die Klebeschichten 6 aus Butylkautschuk und die Dichtmasse 7, wobei letztere nach dem Zusammenlegen der Glasscheiben 2 und 3 mit dem mit den Klebeschichten 6 beschichteten Abstandhalter in die von letzterem und den auskragenden Randflächen der Glasscheiben gebildete Hohlkehle eingebracht wird. Sie kann je nach Bedarf aus Thiokol, Polysulfid, Silikon oder Polyurethan bestehen.

In mindestens einem Eckbereich der vorgespannten Glasscheibe 2 ist innerhalb der vom Abstandhalter 4 umschriebenen Fläche eine Leiterstruktur 10 ausgebildet. Anschlußlei­ tungen 11 der Leiterstruktur 10 enden an der Scheibenkante in Lötstellen 12, mit denen die freien Enden 13 von isolierten Drähten 14 elektrisch leitend verbunden sind. Diese verbinden die Leiterstruktur mit einer nicht gezeigten externen Schaltung.

Die gesamte Leiterstruktur nebst Anschlußleitungen und Lötstellen wird vorzugsweise durch Siebdrucken einer keramischen Einbrennpaste aus einem lötfähiges Material mit hohem Silberanteil in einer Dicke von etwa 0,01 Millimeter aufgetragen. Durch das zum Vorspannen der Glasscheibe 2 erforderliche Aufheizen wird diese Paste eingebrannt.

Die dem Abstandhalter 4 benachbarten Teile der Leiterstruktur 10 verlaufen parallel zu diesem in einem hinreichend großen Abstand, um einen elektrisch leitenden Kontakt mit dem Abstandhalter sicher auszuschließen. In dem vom Abstandhalter zu überdeckenden Bereich 11' der Anschlußleitungen, der durch zwei parallele strichpunktierte Linien ange­ deutet ist, ist nach dem Einbrennen eine dünne Kunststoffschicht 15 mittels einer Klebe­ schicht (Fig. 2) so aufgeklebt, daß eine dauerhafte und flächige Verbindung zwischen dem Kunststoff und der Glasfläche erzielt wird. Es ist abweichend von der zeichnerischen Darstellung nicht unbedingt erforderlich, die Kunststoffschicht bis zum äußeren Scheiben­ rand zu führen, sondern es genügt, mit ihr die vom Abstandhalter 4 tatsächlich überdeck­ ten Partien der Anschlußleitungen 11 zu isolieren.

Die Schnittdarstellung in Fig. 2 verdeutlicht die Verklebung der Kunststoffschicht in dem Bereich 11'. Man erkennt die vorgespannte Glasscheibe 2 mit den darauf eingebrannten Anschlußleitungen 11, die letztere innig überdeckende Klebeschicht 16 unter der Kunst­ stoffschicht 15, die Butylklebeschicht 6 sowie das Profil des Abstandhalters 4. Die Klebe­ schicht 16 muß hinreichend dick und fließfähig sein, um auch die Übergänge von der glat­ ten Glasfläche zu den aufgedruckten Leitstreifen der Anschlüsse sicher zu umschließen sowie diese vor korrosiven Angriffen zu schützen. Als Material für die Klebeschicht 16 wird bevorzugt ein Butylkleber, z. B. dasselbe Material wie für die Klebeschichten 6, oder ein modifizierter Acrylatkleber verwendet, während die Kunststoffschicht bevorzugt aus Polyimid oder Polyethylen besteht.

In einer Variante gemäß Fig. 3 werden die aufgedruckten und eingebrannten Anschlüsse 11 der Leiterstruktur 10 bei ansonsten gegenüber Fig. 1 unveränderter Konfiguration nicht über den vom Abstandhalter 4 überdeckten Bereich 11' hinausgeführt, sondern enden schon vorher, d. h. innerhalb des Scheibenzwischenraums, oder auch gerade in diesem Bereich 11', in Lötstellen 12'. Ein sehr dünnes, handelsübliches Flachbandkabel 17 dient zum Durchführen der elektrischen Kontaktierung nach außen. Es besteht, wie in der auf­ gebrochenen Stelle angedeutet, aus zwei dünnen Folien 18 und 19, zwischen denen sei­ ne beiden elektrischen Leitbänder 20 als Anschlußleitungen eingebettet sind. Diese sind am inneren Ende des Flachbandkabels 17 freigelegt und mit den Lötstellen 12' verlötet. Optisch-ästhetisch läßt sich diese modifizierte Anschlußstelle so optimieren, dass nur ein ganz kurzer Endabschnitt des Flachbandkabels innerhalb des Scheibenzwischenraums sichtbar bleibt; ggf. kann das Flachbandkabel auch bündig mit dem inneren Rand der Bu­ tylklebeschicht 6 abschließen und damit im Scheibenzwischenraum praktisch unsichtbar bleiben. Es kommt nur darauf an, dass die Anschlüsse innerhalb des Bereichs 11' voll­ ständig von der (oberen) Folie 19 des Flachbandkabels überdeckt sind. Hierzu ist es zweckmäßig, diese Folie aus einem hitzefesten Kunststoff herzustellen, welcher den zum Verlöten der Leiterenden mit den Lötstellen 12' notwendigen kurzzeitigen Hitzeeintrag schadlos übersteht. Polyimid oder auch Polyethylen hat sich für diese Zwecke als geeignetes Material erwiesen.

Der in Fig. 4 gezeigte Schnitt verdeutlicht wiederum die Durchführung dieser elektrischen Verbindung unter dem Abstandhalter 4. Man erkennt die vorgespannte Glasscheibe 2, eine Klebeschicht 16', welche das Flachbandkabel 17 innig, flächig und gasdicht mit der Oberfläche der Glasscheibe verbindet, die beiden Folien 18 und 19 sowie die Leiter 20 des Flachbandkabels, die Butylklebeschicht 6 und den Abstandhalter 4. Auch in dieser Variante kann das Flachbandkabel auf seiner der Glasscheibe 2 zugewandten Seite mit der Klebeschicht vorgerüstet sein.

Claims (9)

1. Scheibenelement (1) mit mindestens einer vorgespannten Glasscheibe (2), auf deren Oberfläche eine elektrische Leiterstruktur (10) vorgesehen ist, deren elektrische Anschlußleitungen zum Rand der Glasscheibe (2) geführt sind, wobei eine diese Anschlußleitungen elektrisch gegeneinander und zumindest auf ihrer von der Glasscheibe (2) abgewandten Oberfläche isolierende nicht leitende dünne Schutzschicht vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (15; 19) aus einem nicht leitfähigen Kunststoff besteht, welcher kraft- oder stoff­ schlüssig auf der vorgespannten Glasscheibe (2) festgelegt und mit den Anschlüs­ sen (11; 20) verbunden ist.

2. Scheibenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lei­ terstruktur (10) beim Aufheizen der als Alarmglasscheibe zu verwendenden Glas­ scheibe (2) vor dem Vorspannen eingebrannt und bei Bruch der vorgespannten Glasscheibe (2) zerstörbar ist.

3. Scheibenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheibe (2) Bestandteil eines aus mindestens zwei Glasscheiben (2, 3) und einem rahmenförmigen Abstandhalter (4) gebildeten Isolierglaselements ist, wobei der Abstandhalter (4) die elektrischen Anschlüsse (11; 20) in dem mittels der Schutzschicht (15; 19) isolierten Bereich (11') kreuzt.

4. Scheibenelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen (20) mit der Kunststoffschicht fest verbunden sind.

5. Scheibenelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ schlußleitungen (20) nebst der Kunststoffschicht (19) durch ein Flachbandkabel (17) gebildet sind, dessen elektrische Leiter (20) mit der Leiterstruktur (10) verbun­ den sind.

6. Scheibenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kunststoffschicht aus Polyimid oder Polyethylen besteht.

7. Verfahren zum Herstellen eines Scheibenelements, insbesondere einer Alarmglasscheibe, das mindestens eine vorgespannte Glasscheibe, eine darauf aufgedruckte Leiterstruktur und deren zum Rand der Glasscheibe geführte elek­ trische Anschlußleitungen sowie einen Abstandhalter und eine weitere Scheibe umfasst, wobei die Anschlußleitungen mindestens in ihrem von dem Abstandhalter überdeckten Randbereich von einer elektrisch nicht leitenden Schutzschicht abge­ deckt sind, gekennzeichnet durch die Schritte:

• - die Leiterstruktur und ihre Anschlußleitungen werden bei dem zum Vorspan­ nen der Glasscheibe notwendigen Erhitzen eingebrannt,
• - zumindest über den am Rand der Glasscheibe liegenden Bereich der An­ schlußleitungen wird eine dünne Schutzschicht aus elektrisch nicht leitfähigem Kunststoff gelegt und mit der Glasoberfläche und den Anschlüssen fest verbun­ den,
• - der Abstandhalter und die weitere Scheibe werden mit der vorgespannten Glasscheibe in der üblichen Weise zu einem Isolierglaselement auf deren mit der Leiterstruktur versehenen Seite verbunden.

8. Verfahren zum Herstellen eines Scheibenelements, insbesondere einer Alarmglasscheibe, das mindestens eine vorgespannte Glasscheibe, eine darauf aufgedruckte Leiterstruktur und deren zum Rand der Glasscheibe geführte elektri­ sche Anschlußleitungen sowie einen Abstandhalter und eine weitere Scheibe um­ fasst, wobei die Anschlußleitungen mindestens in ihrem von dem Abstandhalter überdeckten Randbereich von einer elektrisch nicht leitenden Schutzschicht abge­ deckt sind, gekennzeichnet durch die Schritte:

• - die Leiterstruktur wird mit innerhalb der von dem Abstandhalter umschriebe­ nen oder überdeckten Fläche der Glasscheibe aufgedruckten Anschlußflächen ausgeführt,
• - die Leiterstruktur und ihre Anschlußflächen werden bei dem zum Vorspannen der Glasscheibe notwendigen Erhitzen eingebrannt,
• - mit mindestens einer nicht leitfähigen Kunststoffschicht abgedeckte An­ schlußleitungen werden mit den Anschlußflächen elektrisch leitend verbunden und auf der Glasscheibe so befestigt, dass die Anschlußleitungen von der Kunststoff­ schicht abgedeckt sind,
• - der Abstandhalter und die weitere Scheibe werden mit der vorgespannten Glasscheibe in der üblichen Weise zu einem Isolierglaselement auf deren mit der Leiterstruktur versehenen Seite verbunden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die An­ schlußleitungen ein Flachbandkabel mit zwischen zwei Kunststoffschichten ein­ gebetteten Metallstreifen verwendet wird.