KR101821465B1

KR101821465B1 - 전기 연결 소자 및 연결 다리를 포함하는 디스크

Info

Publication number: KR101821465B1
Application number: KR1020157013292A
Authority: KR
Inventors: 클라우스 슈말부흐; 베른하르트 레울; 미트자 라테이크작; 로타르 레스마이스터
Original assignee: 쌩-고벵 글래스 프랑스
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2018-01-23
Anticipated expiration: 2033-07-16
Also published as: CA2890287C; MA38103A1; TW201427919A; DE202013006775U1; EP2923528B1; CN104798439A; US20150296615A1; ZA201503297B; PL2923528T3; MX2015006369A; CA2890287A1; WO2014079594A1; DK2923528T3; TWI542560B; US9635758B2; AU2013350058B2; BR112015010476A2; AR092592A1; KR20150073206A; MY181332A

Abstract

본 발명은 기판(1)의 적어도 하나의 부분영역 상에 전기 전도성 구조(2)를 갖는 적어도 하나의 기판(1), 전기 전도성 구조(2)의 적어도 하나의 부분영역 상의 적어도 하나의 전기 연결 소자(3), 연결 소자(3)의 적어도 하나의 부분영역 상의 연결 다리(4), 및 전기 연결 소자(3)를 적어도 하나의 부분영역에서 전기 전도성 구조(2)에 연결하는 무연 땜납 물질(5)을 포함하고, 여기서 기판(1)과 연결 소자(3)의 열 팽창 계수 사이의 차이가 5 x 10^-6/℃ 미만이고, 연결 다리(4)가 중실 방식으로 형성되고 구리를 함유하고, 연결 소자(3) 및 연결 다리(4)의 물질 조성이 상이한 것인, 연결 다리(4)를 갖는 적어도 하나의 연결 소자(3)를 포함하는 디스크에 관한 것이다.

Description

전기 연결 소자 및 연결 다리를 포함하는 디스크 {DISK COMPRISING ELECTRIC CONNECTING ELEMENT AND CONNECTING BRIDGE}

본 발명은 전기 연결 소자를 갖는 판유리, 그의 경제적 및 환경친화적 제조 방법, 및 그의 용도에 관한 것이다.

추가로, 본 발명은 전기 전도성 구조, 예컨대, 예를 들어 가열 전도체 또는 안테나 전도체를 갖는 자동차를 위한 전기 연결 소자를 갖는 판유리에 관한 것이다. 통례적으로 전기 전도성 구조는 납땜된 전기 연결 소자를 통해 탑재형 전기 시스템에 연결된다. 이용되는 물질들의 상이한 열 팽창 계수 때문에, 판유리에 응력을 가하는 제조 및 작업 동안에 기계적 응력이 발생하고, 판유리의 파단을 야기할 수 있다.

납 함유 땜납은 소성 변형에 의해 전기 연결 소자와 판유리 사이에 발생하는 기계적 응력을 보상할 수 있는 높은 연성을 갖는다. 그러나, 폐차 처리 지침(End of Life Vehicles Directive 2000/53/EC) 때문에, EC 내에서 납 함유 땜납은 무연 땜납으로 대체되어야 한다. 요약하면, 이 지침은 두문자어 ELV (End of Life Vehicles)로 불린다. 그 지침의 목적은 일회용 전자제품의 막대한 증가의 결과로, 극히 문제가 되는 성분을 제품에서 금지하는 것이다. 영향을 받는 물질은 납, 수은, 카드뮴 및 크로뮴이다. 그 중에서도, 이것은 유리 상에서의 전기적 적용에 무연 납땜 물질의 이용 및 상응하는 대체 제품의 도입과 관련있다.

그러나, 예를 들어 EP 2 339 894 A1 및 WO 2000058051에 게재된 바와 같은 이전에 알려진 무연 땜납 물질은 그의 낮은 연성 때문에 기계적 응력을 납과 동일한 정도로 보상할 수 없다. 그러나, 통상적인 구리 함유 연결 소자는 유리보다 큰 열 팽창 계수 (CTE(구리) = 16.8 x 10^-6/℃)를 가지고, 그 결과로, 구리의 열팽창시 유리에 손상이 발생한다. 이 이유 때문에, 바람직하게는, 낮은, 바람직하게는 소다 석회 유리 (0℃ - 320℃에서 8.3 x 10^-6/℃)의 크기 정도의 열 팽창 계수를 갖는 연결 소자가 무연 땜납 물질과 함께 이용된다. 이러한 연결 소자는 가열시 거의 팽창하지 않고, 발생하는 응력을 보상한다.

EP 1 942 703 A2는 자동차의 판유리 상의 전기 연결 소자를 게재하고, 여기서 판유리와 전기 연결 소자의 열 팽창 계수 사이의 차이는 < 5 x 10^-6/℃이고, 연결 소자는 주로 티타늄을 함유한다. 충분한 기계적 안정성 및 가공성을 가능하게 하기 위해, 과량의 땜납 물질을 이용하는 것이 제안된다. 과량의 땜납 물질은 연결 소자와 전기 전도성 구조 사이의 중간 공간으로부터 흘러나온다. 과량의 땜납 물질은 유리 판유리에 높은 기계적 응력을 야기한다. 이 기계적 응력은 궁극적으로 판유리의 파단을 초래한다. 또한, 티타늄은 납땜하기 어렵다. 이것은 판유리 상에서 연결 소자의 불량한 접착을 초래한다. 게다가, 연결 소자는 전기 전도성 물질, 예를 들어 구리를 통해 아마도 용접에 의해서 탑재형 전기 시스템에 연결되어야 한다. 티타늄은 용접이 어렵다.

EP 2 408 260 A1은 낮은 열 팽창 계수 (CTE)를 갖는 철-니켈 합금 또는 철-니켈-코발트 합금, 예컨대, 예를 들어 코바르(Kovar) 또는 인바르(Invar)의 이용을 기술한다. 코바르 (CTE = 5 x 10^-6/℃) 및 인바르 (CTE는 조성에 의존하여 0.55 x 10^-6/℃ 정도로 낮음) 둘 모두가 소다 석회 유리보다 낮은 CTE를 가지고, 기계적 응력을 보상한다. 인바르는 이 기계적 응력의 과도보상이 발생할 정도로 낮은 열 팽창 계수를 갖는다. 이것은 유리에 압축 응력 또는 합금에 인장 응력을 초래하지만, 이것은 비임계적인 것로 분류되어야 한다.

탑재형 전자제품에 연결 소자의 전기적 연결은 일반적으로 연결 다리를 통해 발생하고, 이 연결 다리 상에 탑재형 전압이 케이블 등을 통해 적용된다. 선행 기술에 따르면, 이 연결 다리는 연결 소자와 일체형(one piece)으로 형성되고, 연결 소자의 발에 평행하게 뻗는다. WO 2007/110610 A1에 기술된 바와 같이, 연결 다리를 갖는 일체형 연결 소자의 기하학적 구조는 땜납 접합부에서 가능한 최저 전압이 발생한다는 의미로 최적화되어야 한다.

종종, 글레이징 설치 후 연결 다리의 위치가 가까스로 접근가능하기 때문에, 빈번하게, 연결 다리를 그것이 수직으로 위쪽으로 향하도록 미리 구부린다. 1-피스로 형성된 연결 다리를 갖는 구리 함유 연결 소자의 경우, 이 재형상화는 그 물질의 가소성 때문에 매우 쉽게 수행될 수 있다. 그러나, 구리의 높은 열 팽창 계수 때문에, 이 연결 소자는 무연 땜납 물질로 유리 상에 납땜하기에는 거의 적당하지 않다. 무연 땜납 물질과 함께 이용하기에 더 적당한 물질, 예컨대 강철 합금 또는 티타늄은 예를 들어 구리보다 실질적으로 더 높은 경도를 가지고, 그 결과로, 연결 다리의 재형상화를 상당히 더 어렵게 한다.

본 발명의 목적은 판유리에서 임계 기계적 응력이 방지되고 나중에 다리 위치가 간단한 도구로 조정될 수 있는, 전기 연결 소자 및 연결 다리를 갖는 판유리 뿐만 아니라 그의 경제적 및 환경친화적 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 본 발명에 따라서 독립 청구항 1, 13 및 15에 따른 연결 소자를 갖는 판유리, 그의 제조 방법 및 그의 용도에 의해 달성된다. 바람직한 실시양태는 종속항으로부터 드러난다.

본 발명의 목적은 본 발명에 따라서 연결 소자 및 연결 다리의 물질 조성이 상이한 것인, 연결 다리를 갖는 적어도 하나의 연결 소자를 갖는 판유리에 의해 달성된다. 배열은 기판의 적어도 하나의 부분영역 상에 전기 전도성 구조를 갖는 적어도 하나의 기판, 전기 전도성 구조의 적어도 하나의 부분영역 상의 적어도 하나의 전기 연결 소자, 연결 소자의 적어도 하나의 부분영역 상의 연결 다리, 및 적어도 하나의 부분영역에서 전기 전도성 구조에 전기 연결 소자를 연결하는 무연 땜납 물질을 포함한다. 연결 소자의 물질 조성은 기판과 연결 소자의 열 팽창 계수 사이의 차이가 5 x 10^-6/℃ 미만이도록 선택된다. 이 수단에 의해, 판유리의 열 응력이 감소되고, 더 좋은 접착이 얻어진다. 그러나, 적당한 열 팽창 계수를 갖는 물질은 종종 높은 강직성 및/또는 높은 전기 저항을 갖는다. 그러나, 연결 다리의 높은 강직성은 재형상화를 더 어렵게 하고, 그 결과로, 나중에 연결 다리를 위쪽으로 구부림으로써 다리 위치를 조정할 가능성이 제한된다. 설치된 상태에서 전기 전도성 구조에 전압이 적용되어야 하고 동일한 전압에서 높은 전기 저항은 낮은 전류를 생성하기 때문에, 연결 다리의 높은 전기 저항도 마찬가지로 불리하다. 선행 기술에 따른 공지된, 연결 다리가 위에 직접 형성된 1-피스 연결 소자의 경우에는, 연결 소자 및 연결 다리가 반드시 동일한 물질로 제조되고, 이렇게 하여 연결 소자는 적당한 열 팽창 계수를 갖는 반면, 연결 다리는 지나치게 높은 강직성 및/또는 지나치게 낮은 전도도를 가지거나, 또는 그 역이다. 반대로, 본 발명에 따른 2-피스(two piece)로 형성된 연결 다리를 갖는 연결 소자는 상이한 물질들의 조합을 가능하게 하고, 이렇게 하여 연결 소자 그 자체는 적당한 열 팽창 계수(5 x 10^-6/℃ 미만의 기판의 CTE와 상이함)를 갖는 물질로부터 제조되고, 반면, 연결 다리는 충분히 좋은 재형상화능(reshapability)을 갖는 구리 함유 물질로 제조된다. 연결 소자 및 연결 다리의 물질 조성이 선택에 의해 상이하다는 사실 때문에, 두 성분의 물질을 상응하는 요건에 최적으로 맞출 수 있다. 본 발명에 따른 연결 다리는 구리를 함유하고, 중실체(solid)로서 구현된다. 그 결과로, 한편으로는 그것은 상당히 재형상화가능하고, 동시에 고가요성은 아니다. 쉽게 재형상화가능한 연결 다리는 거의 힘들이지 않고 요망되는 위치로 구부릴 수 있다. 그 결과로, 이 절차는 손으로 수행할 수 있다. 연결 다리의 중실체 구현은 그의 재형상화 후 그것이 또한 여전히 상응하는 위치에 있는 것을 보장한다. 이렇게 하여, 판유리의 설치 동안 또는 연결 다리의 접촉 동안 발생하는 상대적으로 작은 힘이 그의 위치를 변화시키는 것을 방지한다. 이것은 판유리의 설치된 상태에서조차도 쉽게 접근가능한 정밀하게 정해진 다리 위치를 초래한다. 게다가, 연결 다리로 이용하기에 전혀 부적당한 비-중실체 고가요성 형태, 예컨대 케이블 또는 편평한 전도체는 제외된다. 연결 다리의 전기 저항은 본 발명에 따라서 연결 다리에서 큰 전압 강하를 방지하도록 선택된다. 이렇게 하여, 본 발명에 따른 연결 다리를 갖는 연결 소자는 그의 2-피스 형태 때문에 상응하는 부위에 이용되는 물질의 유리한 성질을 최적으로 이용하고, 선행 기술에 따른 공지된 1-피스 연결 소자의 불리한 점을 방지한다.

연결 다리를 갖는 연결 소자는 다수의 피스(piece), 적어도 2-피스로 구현되고, 연결 소자 및 연결 다리가 각각 적어도 하나의 성분을 형성한다. 바람직한 실시양태에서, 연결 다리를 갖는 연결 소자는 2-피스로 구현되고, 이렇게 하여 연결 소자 및 연결 다리가 각각 한 성분으로 이루어진다. 별법으로, 또한, 연결 소자 및 연결 다리는 각각 몇 개이든 많은 개개의 피스로 이루어질 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 연결 다리의 구리 함유 물질 조성은 0.5 μOhm·㎝ 내지 20 μOhm·㎝, 바람직하게는 1.0 μOhm·㎝ 내지 15 μOhm·㎝, 특히 바람직하게는 1.5 μOhm·㎝ 내지 11 μOhm·㎝의 전기 저항을 갖는다. 이것은 기판에 맞춘 CTE를 갖는 연결 소자 및 개선된 전도도를 갖는 연결 다리의 특히 유리한 조합을 초래한다. 기판에 맞춘 열 팽창 계수를 또한 갖는 선행 기술에 따른 비교할 만한 1-피스 연결 소자는 연결 다리의 더 높은 전기 저항을 가지고, 이렇게 하여 불리하게 증가된 전압 강하가 발생한다.

연결 소자는 적어도 하나의 접촉 표면을 가지고, 연결 소자는 이 접촉 표면을 통해 그의 전체 표면에 걸쳐서 무연 땜납 물질에 의해 전기 전도성 구조의 부분영역에 연결된다. 바람직한 실시양태에서, 연결 소자는 다리 형태로 스탬핑되어서 연결 소자가 전기 전도성 구조와 접촉하기 위한 2 개의 발을 가지고, 이 발 사이에 전기 전도성 구조와 직접적인 표면 접촉을 하지 않는 융기 구역이 있다. 연결 다리는 바람직하게는 이 다리 모양 융기 구역 상에 적용된다. 연결 소자는 간단한 다리 모양 및 더 복잡한 다리 모양 둘 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 균일한 인장응력 분포를 달성하기도 하고 균일한 땜납 분포를 가능하게 하기도 하는 둥근 발을 갖는 아령 모양이 가능하다. 바람직하게는, 기다란 땜납 발을 갖는 연결 소자가 이용되고, 연결 소자의 발은 연결 소자 상에 적용된 연결 다리와 동일한 방향으로 향한다. 이러한 디자인은 당기는 힘(pull-off force)의 유리한 증가를 초래한다. 이 실시양태에서도, 접촉 표면의 영역에서 연결 소자의 모퉁이는 둥글 수 있고, 이렇게 하여 땜납의 균일한 분포가 발생하기도 하고 모퉁이 상에서의 최대값의 인장응력이 방지되기도 한다.

연결 소자의 열 팽창 계수는 0℃ 내지 300℃의 온도 범위에서 바람직하게는 9 x 10^-6/℃ 내지 13 x 10^-6/℃, 특히 바람직하게는 10 x 10^-6/℃ 내지 11.5 x 10^-6/℃, 매우 특히 바람직하게는 10 x 10^-6/℃ 내지 11 x 10^-6/℃, 및 특히, 10 x 10^-6/℃ 내지 10.5 x 10^-6/℃이다.

연결 다리와 대조적으로, 연결 소자는 높은 강직성을 가지고 재형상화하기 어렵다. 이것은 연결 다리를 구부릴 때 연결 소자의 변형을 방지한다. 특히, 다리 모양 연결 소자의 경우, 다리 영역의 뒤틀림이 연결 다리의 재형상화시에 발생하고, 이것은 또한 연결 소자와 전기 전도성 구조 사이의 땜납 연결에 손상을 초래한다. 연결 소자의 이러한 변형은 한편으로는 적당한 기하학적 구조의 선택에 의해서 및 다른 한편으로는 재형상화가 어려운 물질의 이용에 의해서 방지될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 연결 소자의 물질은 20℃에서 150 kN/㎟ 이상, 특히 바람직하게는 190 kN/㎟ 이상의 탄성계수를 갖는다.

본 발명에 따른 연결 소자는 티타늄, 철, 니켈, 코발트, 몰리브데넘, 구리, 아연, 주석, 망가니즈, 니오븀 및/또는 크로뮴 및/또는 그의 합금을 함유한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 연결 소자는 10.5 중량% 이상의 크로뮴의 비율을 갖는 크로뮴 함유 강철을 함유한다. 추가의 합금 성분, 예컨대 몰리브데넘, 망가니즈 또는 니오븀은 개선된 부식 안정성 또는 변경된 기계적 성질, 예컨대 인장 강도 또는 냉간 성형성을 초래한다.

본 발명에 따른 연결 소자는 바람직하게는 적어도 66.5 중량% 내지 89.5 중량%의 철, 10.5 중량% 내지 20 중량%의 크로뮴, 0 중량% 내지 1 중량%의 탄소, 0 중량% 내지 5 중량%의 니켈, 0 중량% 내지 2 중량%의 망가니즈, 0 중량% 내지 2.5 중량%의 몰리브데넘, 0 중량% 내지 2 중량%의 니오븀, 및 0 중량% 내지 1 중량%의 티타늄을 함유한다. 추가로, 연결 소자는 바나듐, 알루미늄 및 질소를 포함해서 다른 원소들의 혼합물을 함유할 수 있다.

연결 소자는 특히 바람직하게는 적어도 73 중량% 내지 89.5 중량%의 철, 10.5 중량% 내지 20 중량%의 크로뮴, 0 중량% 내지 0.5 중량%의 탄소, 0 중량% 내지 2.5 중량%의 니켈, 0 중량% 내지 1 중량%의 망가니즈, 0 중량% 내지 1.5 중량%의 몰리브데넘, 0 중량% 내지 1 중량%의 니오븀, 및 0 중량% 내지 1 중량%의 티타늄을 함유한다. 게다가, 연결 소자는 바나듐, 알루미늄 및 질소를 포함해서 다른 원소들의 혼합물을 함유할 수 있다.

연결 소자는 매우 특히 바람직하게는 적어도 77 중량% 내지 84 중량%의 철, 16 중량% 내지 18.5 중량%의 크로뮴, 0 중량% 내지 0.1 중량%의 탄소, 0 중량% 내지 1 중량%의 망가니즈, 0 중량% 내지 1 중량%의 니오븀, 0 중량% 내지 1.5 중량%의 몰리브데넘, 및 0 중량% 내지 1 중량%의 티타늄을 함유한다. 추가로, 연결 소자는 바나듐, 알루미늄 및 질소를 포함해서 다른 원소들의 추가의 혼합물을 함유할 수 있다.

크로뮴 함유 강철, 특히, 이른바 "스테인리스 강철" 또는 "내부식성 강철"은 경제적으로 입수가능하다. 또한, 크로뮴 함유 강철로 제조된 연결 소자는 예를 들어 구리로 제조되는 많은 통상적인 연결 소자에 비해 높은 강직성을 가지고, 이것은 연결 소자의 유리한 안정성을 초래한다. 이렇게 해서, 특히, 바람직한 다리 모양 연결 소자의 경우에는, 연결 소자의 재형상화시에 연결 소자의 뒤틀림을 피할 수 있다. 추가로, 많은 통상적인 연결 소자, 예를 들어 티타늄으로 제조된 연결 소자에 비해, 크로뮴 함유 강철은 더 높은 열전도도 때문에 개선된 납땜성을 갖는다.

특히 적당한 크로뮴 함유 강철은 EN 10 088-2에 따른 물질 번호 1.4016, 1.4113, 1.4509 및 1.4510의 강철이다.

연결 소자의 물질 두께는 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 2 ㎜, 특히 바람직하게는 0.2 ㎜ 내지 1 ㎜, 매우 특히 바람직하게는 0.3 ㎜ 내지 0.5 ㎜이다. 바람직한 실시양태에서, 연결 소자의 물질 두께는 그의 전체 영역에서 일정하다. 이것은 연결 소자의 간단한 제조와 관련해서 특히 유리하다.

연결 다리는 구리 또는 구리 함유 합금을 함유한다. 게다가, 티타늄, 철, 니켈, 코발트, 몰리브데넘, 아연, 주석, 망가니즈, 니오븀, 규소 및/또는 크로뮴 및/또는 그의 합금이 함유될 수 있다. 적당한 물질 조성은 그의 전기 저항에 따라서 선택된다.

바람직한 실시양태에서, 연결 다리는 45.0 중량% 내지 99.9 중량%의 구리, 0 중량% 내지 45 중량%의 아연, 0 중량% 내지 15 중량%의 주석, 0 중량% 내지 30 중량%의 니켈 및 0 중량% 내지 5 중량%의 규소를 함유한다. 전해 구리 외에도, 폭넓고 다양한 황동 또는 청동 합금, 예를 들어 양은 또는 콘스탄탄이 물질로서 적당하다.

특히 바람직하게는, 연결 다리는 58 중량% 내지 99.9 중량%의 구리 및 0 중량% 내지 37.0 중량%의 아연, 특히 60 중량% 내지 80 중량%의 구리 및 20 중량% 내지 0 중량%의 아연을 함유한다.

연결 다리의 물질의 특별한 예로서, 물질 번호 CW004A (이전에는 2.0065)를 갖는 전해 구리 및 물질 번호 CW505L (이전에는 2.0265)을 갖는 CuZn30이 언급되어야 한다.

연결 다리는 바람직하게는 연결 소자의 다리 모양 스탬핑된 부분에 적용되고, 이 부분은 전기 전도성 구조와 직접적인 표면 접촉을 갖지 않는다. 연결 다리의 목적은 차량의 탑재형 전자제품에 연결 소자의 연결을 가능하게 하는 것이다. 전류의 흐름은 연결 소자의 발을 통해 연결 다리가 위에 배치된 연결 소자의 중앙부로 흐르고, 그 다음, 연결 다리로 흐른다. 이렇게 해서, 중앙에 적용되는 연결 다리는 다양한 서브전류(subcurrent)가 합쳐지는 노드(node)를 구성한다. 이 결과로, 이 노드에서 가능한 최고 전도도 및 이렇게 해서, 가능한 최소 전압 강하를 얻기 위해 연결 다리의 낮은 전기 저항이 특히 중요하다.

연결 다리는 폭넓고 다양한 기하학적 구조로 형상화될 수 있고, 바람직하게는 기다란 모양을 갖는다. 둥근 실시양태 및 편평한 실시양태 둘 모두가 가능하다. 연결 소자 상에 연결 다리의 최적 적용을 위한 편평한 표면을 가능하게 하는 기다란 직사각형 연결 다리가 바람직하다. 이러한 직사각형 연결 다리의 폭은 2 ㎜ 내지 8 ㎜, 바람직하게는 4 ㎜ 내지 7 ㎜, 특히 바람직하게는 4.5 ㎜ 내지 6.5 ㎜이고, 반면, 그의 높이는 0.2 ㎜ 내지 2 ㎜, 바람직하게는 0.5 ㎜ 내지 1.5 ㎜, 특히 바람직하게는 0.7 ㎜ 내지 0.9 ㎜이다. 연결 다리의 길이는 매우 가변적이다. 연결 다리의 최소 길이는 연결 다리를 전압원에 전기 전도적으로 연결하도록 선택되는 접촉에 의존한다. 따라서, 연결 다리의 자유 말단 상에 미끄러지듯 꽂히는 플러그 연결자는 예를 들어 연결 다리 상에 직접 납땜되는 케이블보다 더 큰 공간 요건을 갖는다. 연결 다리는 바람직하게는 그의 자유 말단이 더 이상 기판에 평행하게 뻗지 않고 기판으로부터 먼 쪽으로 향하도록 재형상화된다. 따라서, 연결 다리는 이 재형상화가 달성될 수 있을 정도로 충분히 길어야 한다. 대표적으로, 10 ㎜ 내지 150 ㎜, 바람직하게는 20 ㎜ 내지 80 ㎜의 길이를 갖는 연결 다리가 이용된다.

바람직한 실시양태에서, 연결 다리는 0.8 ㎜의 높이 및 4.8 ㎜, 6.3 ㎜ 또는 9.5 ㎜의 폭을 갖는 표준 자동차 블레이드 단자가 연결 다리의 자유 말단 상에 꽂힐 수 있도록 하는 치수를 갖는다. 6.3 ㎜의 폭을 갖는 연결 다리의 실시양태가 이 분야에서 통상적으로 이용되는 DIN 46244에 따른 편평한 자동차 플러그에 상응하기 때문에 특히 바람직하게 이용된다. 통상적인 편평한 자동차 플러그의 크기에 맞춰 연결 다리를 표준화하는 것은 탑재형 전압에 기판의 전도성 구조를 간단하게 및 또한 가역적으로 연결하는 능력을 초래한다. 파괴된 연결 케이블의 경우, 결함 부분을 교환하기 위해 납땜식 연결을 다시 할 필요가 없고; 대신, 대체 케이블을 연결 다리 상에 꽂기만 하면 된다. 그러나, 별법으로, 연결 다리의 전기적 접촉은 또한 납땜식 연결 또는 크림프 연결을 통해 발생할 수 있다.

원칙적으로, 연결 다리의 접촉에 이용할 수 있는 연결 케이블은 전기 전도성 구조의 전기적 접촉을 위한 관련 분야 기술자에게 알려진 모든 케이블이다. 연결 케이블은 전기 전도성 코어 (내부 전도체) 외에도 절연, 바람직하게는 중합체 외장재를 포함할 수 있고, 바람직하게는 연결 소자와 내부 전도체 사이의 전기 전도적으로 연결을 가능하게 하기 위해 연결 케이블의 말단 영역에서는 절연 외장재가 제거된다.

연결 케이블의 전기 전도성 코어는 예를 들어 구리, 알루미늄, 및/또는 은 또는 그의 합금 또는 혼합물을 함유할 수 있다. 전기 전도성 코어는 예를 들어 연선(stranded wire) 전도체로서 또는 단선(solid wire) 전도체로서 구현될 수 있다. 연결 케이블의 전기 전도성 코어의 단면은 본 발명에 따른 판유리의 응용에 요구되는 전류 운반 용량에 의존하고, 관련 분야 기술자에 의해 적당히 선택될 수 있다. 단면은 예를 들어 0.3 ㎟ 내지 6 ㎟이다.

연결 다리는 연결 소자에 전기 전도적으로 연결되고, 소자의 연결은 다양한 납땜 또는 용접 기술에 의해서 가능하다. 바람직하게는, 연결 다리 및 연결 소자는 전극 저항 용접, 초음파 용접 또는 마찰 용접을 이용하여 연결된다.

판유리의 적어도 하나의 부분영역에 바람직하게는 은, 특히 바람직하게는 은 입자 및 유리 프릿을 함유하는 전기 전도성 구조가 장착된다. 본 발명에 따른 전기 전도성 구조는 바람직하게는 3 ㎛ 내지 40 ㎛, 특히 바람직하게는 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 가장 특히 바람직하게는 7 ㎛ 내지 15 ㎛ 및 특히, 8 ㎛ 내지 12 ㎛의 층 두께를 갖는다. 연결 소자는 접촉 표면을 통해 그의 전표면에서 전기 전도성 구조의 부분영역에 연결된다. 전기적 접촉은 무연 땜납 물질에 의해 발생한다. 전기 전도성 구조는 예를 들어 판유리 상에 적용되는 와이어 또는 코팅과 접촉하는 데 쓰일 수 있다. 전기 전도성 구조는 예를 들어 판유리의 대향하는 가장자리 상에 부스바 형태로 적용된다. 부스바에 적용되는 연결 소자를 통해 전압이 적용될 수 있고, 그 결과로, 전류가 전도성 와이어 또는 코팅을 통해 한 부스바에서 다른 부스바로 흘러서 판유리를 가열한다. 생각할 수 있는 바로는, 이러한 가열 기능 대신에 본 발명에 따른 판유리는 또한 안테나 전도체와 함께 또는 판유리의 안정한 접촉이 요구되는 어떠한 다른 배열로도 이용될 수 있다.

기판은 바람직하게는 유리, 특히 바람직하게는 편평 유리, 플로트 유리, 석영 유리, 보로실리케이트 유리 및/또는 소다 석회 유리를 함유한다. 그러나, 기판은 중합체, 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리부타디엔, 폴리니트릴, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및/또는 그의 공중합체 또는 혼합물을 함유할 수 있다. 기판은 바람직하게는 투명하다. 기판은 바람직하게는 0.5 ㎜ 내지 25 ㎜, 특히 바람직하게는 1 ㎜ 내지 10 ㎜, 및 매우 특히 바람직하게는 1.5 ㎜ 내지 5 ㎜의 두께를 갖는다.

기판의 열 팽창 계수는 바람직하게는 8 x 10^-6/℃ 내지 9 x 10^-6/℃이다. 기판은 바람직하게는 0℃ 내지 300℃의 온도 범위에서 8.3 x 10^-6/℃ 내지 9 x 10^-6/℃의 열 팽창 계수를 갖는 유리를 함유한다.

전기 전도성 구조는 연결 소자에 무연 땜납 물질을 통해 전기 전도적으로 연결된다. 무연 땜납 물질은 연결 소자의 저부에 위치하는 접촉 표면 상에 배치된다.

무연 땜납 물질의 층 두께는 바람직하게는 600 ㎛ 이하, 특히 바람직하게는 150 ㎛ 내지 600 ㎛, 특히 300 ㎛ 미만이다.

바람직하게는, 무연 땜납 물질에는 납이 없다. 이것은 본 발명에 따른 전기 연결 소자를 갖는 판유리의 환경 영향을 고려하면 특히 유리하다. 본 발명과 관련해서, "무연 땜납 물질"은 EC 지침 ["2002/95/EC on the Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment"]에 따라서 0.1 중량% 이하의 납 비율을 포함하는, 바람직하게는 납을 포함하지 않는 땜납 물질을 의미한다.

무연 땜납 물질은 대표적으로 납 함유 땜납 물질보다 더 적은 연성을 가지고, 이렇게 하여 연결 소자와 판유리 사이의 기계적 응력이 그다지 잘 보상되지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 연결 소자에 의해 임계 기계적 응력이 방지될 수 있다는 것이 입증되었다. 땜납 물질은 바람직하게는 주석 및 비스무트, 인듐, 아연, 구리, 은 또는 그의 조성물을 함유한다. 본 발명에 따른 땜납 조성물에서 주석의 비율은 3 중량% 내지 99.5 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 95.5 중량%, 특히 바람직하게는 15 중량% 내지 60 중량%이다. 본 발명에 따른 땜납 조성물에서 비스무트, 인듐, 아연, 구리, 은 또는 그의 조성물의 비율은 0.5 중량% 내지 97 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 67 중량%이고, 여기서 비스무트, 인듐, 아연, 구리 또는 은의 비율은 0 중량%일 수 있다. 땜납 조성물은 니켈, 게르마늄, 알루미늄 또는 인을 0 중량% 내지 5 중량%의 비율로 함유할 수 있다. 본 발명에 따른 땜납 조성물은 매우 특히 바람직하게는 Bi40Sn57Ag3, Sn40Bi57Ag3, Bi59Sn40Ag1, Bi57Sn42Ag1, In97Ag3, In60Sn36.5Ag2Cu1.5, Sn95.5Ag3.8Cu0.7, Bi67In33, Bi33In50Sn17, Sn77.2In20Ag2.8, Sn95Ag4Cu1, Sn99Cu1, Sn96.5Ag3.5, Sn96.5Ag3Cu0.5, Sn97Ag3, 또는 그의 혼합물을 함유한다.

유리한 실시양태에서, 땜납 물질은 비스무트를 함유한다. 비스무트 함유 땜납 물질은 판유리 상에 본 발명에 따른 연결 소자의 특히 좋은 접착을 초래하고, 그에 의해서, 판유리의 손상이 방지될 수 있다는 것이 입증되었다. 땜납 물질 조성물에서 비스무트의 비율은 바람직하게는 0.5 중량% 내지 97 중량%, 특히 바람직하게는 10 중량% 내지 67 중량% 및 매우 특히 바람직하게는 33 중량% 내지 67 중량%, 특히 50 중량% 내지 60 중량%이다. 비스무트 외에도, 땜납 물질은 바람직하게는 주석 및 은 또는 주석, 은 및 구리를 함유한다. 특히 바람직한 실시양태에서, 땜납 물질은 적어도 35 중량% 내지 69 중량%의 비스무트, 30 중량% 내지 50 중량%의 주석, 1 중량% 내지 10 중량%의 은, 및 0 중량% 내지 5 중량%의 구리를 함유한다. 매우 특히 바람직한 실시양태에서, 땜납 물질은 적어도 49 중량% 내지 60 중량%의 비스무트, 39 중량% 내지 42 중량%의 주석, 1 중량% 내지 4 중량%의 은 및 0 중량% 내지 3 중량%의 구리를 함유한다.

또 다른 유리한 실시양태에서, 땜납 물질은 90 중량% 내지 99.5 중량%, 바람직하게는 95 중량% 내지 99 중량%, 특히 바람직하게는 93 중량% 내지 98 중량%의 주석을 함유한다. 주석 외에도, 땜납 물질은 바람직하게는 0.5 중량% 내지 5 중량%의 은 및 0 중량% 내지 5 중량%의 구리를 함유한다.

땜납 물질은 연결 소자의 땜납 영역과 전기 전도성 구조 사이의 중간 공간으로부터 바람직하게는 1 ㎜ 미만의 유출 폭으로 흘러나온다. 바람직한 실시양태에서, 최대 유출 폭은 0.5 ㎜ 미만 및 특히, 약 0 ㎜이다. 이것은 판유리에서 기계적 응력 감소, 연결 소자의 접착 및 땜납 양 절감과 관련해서 특히 유리하다. 최대 유출 폭은 땜납 영역의 바깥 가장자리와 땜납 물질 크로스오버(crossover) 지점 사이의 거리로 정의되고, 땜납 물질 크로스오버 지점에서 땜납 물질은 50 ㎛의 층 두께 미만으로 감소한다. 최대 유출 폭은 납땜 공정 후 고화된 땜납 물질에 대해 측정된다. 요망되는 최대 유출 폭은 간단한 실험에 의해 결정될 수 있는 땜납 물질 부피 및 연결 소자와 전기 전도성 구조 사이의 수직 거리의 적당한 선택을 통해 얻어진다. 연결 소자와 전기 전도성 구조 사이의 수직 거리는 적당한 공정 도구, 예를 들어 통합된 스페이서를 갖는 도구에 의해 미리 정할 수 있다. 최대 유출 폭은 심지어 음일 수 있고, 즉, 전기 연결 소자의 땜납 영역 및 전기 전도성 구조에 의해 형성된 중간 공간 안으로 후퇴할 수 있다. 본 발명에 따른 판유리의 유리한 실시양태에서, 최대 유출 폭은 전기 연결 소자의 땜납 영역 및 전기 전도성 구조에 의해 형성된 중간 공간 안으로 오목한 메니스커스로 후퇴한다. 오목한 메니스커스는 예를 들어 땜납이 여전히 유체인 동안에 납땜 공정 시에 스페이서와 전도성 구조 사이의 수직 거리를 증가시킴으로써 생성된다. 이점은 판유리에서, 특히, 큰 땜납 물질 크로스오버와 함께 존재하는 임계 영역에서의 기계적 응력 감소이다.

본 발명의 유리한 실시양태에서, 연결 소자의 접촉 표면은 스페이서, 바람직하게는 적어도 2 개의 스페이서, 특히 바람직하게는 적어도 3 개의 스페이서를 갖는다. 스페이서는 바람직하게는 예를 들어 스탬핑 또는 딥 드로잉에 의해 연결 소자와 1-피스(one piece)로 구현된다. 스페이서는 바람직하게는 0.5 x 10^-4 m 내지 10 x 10^-4 m의 폭 및 0.5 x 10 ^- ⁴m 내지 5 x 10^-4 m, 특히 바람직하게는 1 x 10^-4m 내지 3 x 10^- ⁴ m의 높이를 갖는다. 스페이서에 의해, 땜납 물질의 균질하고 균일한 두께를 가지고 균일하게 용융된 층이 얻어진다. 이렇게 해서, 연결 소자와 판유리 사이의 기계적 응력이 감소될 수 있고, 연결 소자의 접착이 개선될 수 있다. 특히, 이것은 납 함유 땜납 물질에 비해 낮은 연성 때문에 기계적 응력을 그다지 잘 보상할 수 없는 무연 땜납 물질을 이용하는 경우에 특히 유리하다.

본 발명의 유리한 실시양태에서, 납땜 공정 동안에 연결 소자와 납땜 도구를 접촉시키는 데 쓰이는 적어도 하나의 접촉 범프가 기판으로부터 먼 쪽으로 향하는 연결 소자의 땜납 영역의 표면 상에 배치된다. 접촉 범프는 바람직하게는 적어도 납땜 도구와 접촉하는 영역에서 볼록하게 굽는다. 접촉 범프는 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 2 ㎜, 특히 바람직하게는 0.2 ㎜ 내지 1 ㎜의 높이를 갖는다. 접촉 범프의 길이 및 폭은 바람직하게는 0.1 내지 5 ㎜, 매우 특히 바람직하게는 0.4 ㎜ 내지 3 ㎜이다. 접촉 범프는 바람직하게는 예를 들어 스탬핑 또는 딥 드로잉에 의해 연결 소자와 1-피스로 구현된다. 납땜을 위해서는, 접촉면이 편평한 전극이 이용될 수 있다. 전극 표면은 접촉 범프와 접촉한다. 이 경우, 전극 표면은 기판의 표면에 평행하게 배치된다. 전극 표면과 접촉 범프 사이의 접촉 영역이 땜납 접합부를 형성한다. 땜납 접합부의 위치는 기판의 표면으로부터 가장 큰 수직 거리를 갖는 접촉 범프의 볼록한 표면 상의 지점에 의해 결정된다. 땜납 접합부의 위치는 연결 소자 상의 땜납 전극의 위치와 독립적이다. 이것은 납땜 절차 동안에 재현가능한 균일한 열 분포와 관련해서 특히 유리하다. 납땜 공정 동안의 열 분포는 접촉 범프의 위치, 크기, 배열 및 기하학적 구조에 의해 결정된다.

전기 연결 소자는 바람직하게는 적어도 땜납 물질 쪽으로 향하는 접촉 표면 상에 니켈, 구리, 아연, 주석, 은, 금 또는 그의 합금 또는 층, 바람직하게는 은을 함유하는 코팅 (적심층)을 갖는다. 이 수단에 의해서, 땜납 물질에 의한 연결 소자의 개선된 적심 및 연결 소자의 개선된 접착이 달성된다.

본 발명에 따른 연결 소자는 바람직하게는 니켈, 주석, 구리 및/또는 은으로 코팅된다. 특히 바람직하게는, 연결 소자에 바람직하게는 니켈 및/또는 구리로 제조된 접착증진층, 및 추가로, 바람직하게는 은으로 제조된 납땜가능한 층이 제공된다. 본 발명에 따른 연결 소자는 매우 특히 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 0.3 ㎛의 니켈 및/또는 3 ㎛ 내지 20 ㎛의 은으로 코팅된다. 연결 소자는 니켈, 주석, 구리 및/또는 은으로 도금될 수 있다. 니켈 및 은은 연결 소자의 전류 운반 용량 및 부식 안정성 및 땜납 물질에 의한 적심을 개선한다.

연결 다리는 임의로 또한 코팅을 가질 수 있다. 그러나, 연결 다리와 땜납 물질 사이에 직접적인 접촉이 존재하지 않기 때문에, 연결 다리의 코팅은 꼭 필요하지는 않다. 이렇게 해서, 연결 다리의 적심 성질의 최적화가 요구되지 않는다. 이것은 연결 다리의 코팅이 필요 없을 수 있고 연결 소자만 코팅되기 때문에 연결 소자 및 연결 다리를 갖는 본 발명에 따른 판유리의 제조 비용을 감소시킨다.

대안적 실시양태에서, 연결 다리는 니켈, 구리, 아연, 주석, 은, 금, 또는 그의 합금 또는 층, 바람직하게는 은을 함유하는 코팅을 갖는다. 바람직하게는, 연결 다리는 니켈, 주석, 구리 및/또는 은으로 코팅된다. 매우 특히 바람직하게는, 연결 다리는 0.1 ㎛ 내지 0.3 ㎛의 니켈 및/또는 3 ㎛ 내지 20 ㎛의 은으로 코팅된다. 연결 다리는 니켈, 주석, 구리 및/또는 은으로 도금될 수 있다.

전기 연결 소자의 모양은 연결 소자 및 전기 전도성 구조의 중간 공간에서 하나의 또는 다수의 땜납 저장소(depot)를 형성할 수 있다. 땜납 저장소 및 연결 소자 상의 땜납의 적심 성질이 중간 공간으로부터 땜납 물질의 유출을 방지한다. 땜납 저장소는 직사각형, 둥근형, 또는 다각형 디자인일 수 있다.

추가로, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 연결 다리를 갖는 2-피스 연결 소자를 갖는 판유리의 제조 방법을 포함한다:

a) 연결 다리를 연결 소자의 상부에 전기 전도적으로 부착시키는 단계,

b) 무연 땜납 물질을 연결 소자 저부의 적어도 하나의 접촉 표면 상에 적용하는 단계,

c) 무연 땜납 물질을 갖는 연결 소자를 전기 전도성 구조 상에 배열하는 단계, 및

d) 연결 소자를 전기 전도성 구조에 납땜하는 단계.

전기 전도성 구조는 그 자체가 알려진 방법을 이용하여 예를 들어 스크린인쇄 방법에 의해 기판에 적용될 수 있다. 전기 전도성 구조의 적용은 방법 단계 (a) 및 (b) 전에, 그 동안에 또는 그 후에 일어날 수 있다.

땜납 물질은 바람직하게는 연결 소자에 일정한 층 두께, 부피, 모양 및 배열을 갖는 소판 또는 납작한 방울로서 적용된다. 땜납 물질 소판의 층 두께는 바람직하게는 0.6 ㎜ 이하이다. 땜납 물질 소판의 모양은 바람직하게는 접촉 표면의 모양에 상응한다. 접촉 표면이 예를 들어 직사각형으로서 구현되는 경우에는, 땜납 물질 소판은 바람직하게는 직사각형 모양을 갖는다.

전기 연결 소자 및 전기 전도성 구조의 전기적 연결 동안의 에너지 도입은 바람직하게는 펀치, 써모드(thermode), 피스톤 납땜, 마이크로플레임 납땜, 바람직하게는 레이저 납땜, 고온 공기 납땜, 유도 납땜, 저항 납땜 및/또는 초음파로 일어난다.

바람직하게는, 연결 다리는 연결 소자의 상부에 용접되거나 또는 납땜된다. 특히 바람직하게는, 연결 다리는 전극 저항 용접, 초음파 용접, 또는 마찰 용접에 의해 연결 소자 상에 부착된다.

방법 단계 (d) 후, 연결 다리의 재형상화가 임의로 수행된다. 차량 차체에 판유리 설치 후에는 연결 다리의 자유 말단에 가까스로 닿을 수 있기 때문에, 연결 다리의 재형상화는 다리 위치의 실질적으로 개선된 접근성을 가능하게 한다. 게다가, 이 구부림에 의해서, 정밀하게 정해진 다리 위치를 얻을 수 있다. 재형상화 후, 연결 다리의 자유 말단은 기판으로부터 먼 쪽으로 향한다. 연결 다리의 자유 말단이 기판 표면에 대해 취하는 각도는 요건에 의존해서 자유롭게 선택가능하다. 본 발명에 따른 연결 다리는 쉽게 재형상화가능하기 때문에, 연결 다리의 구부림에는 악간의 힘만 적용되어야 한다. 연결 다리가 중실체 물질로 제조되고 고가요성이 아니기 때문에, 소성 재형상화가 발생하고, 연결 다리의 위치가 정밀하게 정해질 수 있다. 본 발명에 따른 연결 다리의 재형상화는 아무런 도구 없이 순전히 손으로 일어난다. 약간의 힘이 발생하기 때문에, 연결 다리에 비해 실질적으로 더 강성인 연결 소자의 뒤틀림이 방지된다. 이 방식으로는, 마찬가지로 땜납 접합부의 관련된 손상도 방지된다.

차량에 판유리 설치 및 가능한 재형상화 후, 연결 다리는 예를 들어 구리로 제조된 플러그 연결자, 금속판, 연선, 편조 전도체를 통해 탑재형 전자제품 시스템에 연결된다. 바람직하게는, 한편으로는 장기 안정성을 보장하고 접촉이 제위치에서 벗어나지 못하게 하지만, 다른 한편으로는 또한 가역적인 플러그 연결자가 선택된다. 그 결과로, 연결 다리와 탑재형 전자제품 시스템 사이의 연결 케이블이 손상되는 경우 간단한 방식으로 대체될 수 있다. 대조적으로, 언급된 다른 접촉 가능성은 접촉의 납땜 또는 용접을 요구한다.

추가로, 본 발명은 차량, 건축 글레이징 또는 건물 글레이징에서의, 특히, 자동차, 열차, 항공기 또는 선박에서의, 본 발명에 따른 전기 전도성 구조를 갖는 판유리의 용도를 포함한다. 연결 소자는 외부 전기 시스템, 예를 들어, 증폭기, 제어 유닛 또는 전압원에 판유리의 전기 전도성 구조, 예컨대, 예를 들어 가열 전도체 또는 안테나 전도체의 연결에 쓰인다. 특히, 본 발명은 열차 또는 자동차에서 바람직하게는 앞유리창, 뒷쪽 창문, 옆쪽 창문 및/또는 유리 지붕으로서의, 특히, 가열가능한 판유리로서의 또는 안테나 기능을 갖는 판유리로서의, 본 발명에 따른 판유리의 용도를 포함한다.

본 발명을 도면 및 예시 실시양태를 참고로 하여 상세히 설명한다. 도면은 개략적 표현이고 비율에 충실하지 않는다. 도면은 결코 본 발명을 제한하지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 연결 소자 및 연결 다리를 갖는 판유리의 개략적 투시도이다.
도 2는 절단선 AA'를 따라서 절단된 도 1에 따른 판유리의 단면도이다.
도 3은 도 1에 따른 판유리의 상면도이다.
도 4는 연결 소자 및 재형상화된 연결 다리를 갖는 도 1 및 2에 따른 본 발명에 따른 판유리를 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명에 따른 연결 소자 및 연결 다리 뿐만 아니라 추가의 접촉 범프 및 스페이서를 갖는 판유리의 또 다른 실시양태의 상면도이다.
도 5b는 절단선 BB'을 따라서 절단된 도 5a를 따른 판유리의 단면도이다.
도 6은 연결 소자 및 연결 다리를 갖는 판유리를 제조하는 본 발명에 따른 방법의 흐름도이다.

도 1은 본 발명에 따른 연결 소자(3) 및 연결 다리(4)를 갖는 판유리를 묘사한다. 소다 석회 유리로 제조된 3 ㎜ 두께의 열에 의해 예비응력을 받은 단일의 판유리 안전 유리로 제조된 기판(1) 상에 덮개 스크린인쇄(6)가 적용된다. 기판(1)은 150 ㎝의 폭 및 80 ㎝의 높이를 가지고, 연결 다리(4)를 갖는 연결 소자(3)는 더 짧은 옆 가장자리 상에서 덮개 스크린인쇄(6)의 영역에 장착된다. 가열 전도체 구조 형태의 전기 전도성 구조(2)가 기판(1)의 표면 상에 적용된다. 전기 전도성 구조는 은 입자 및 유리 프릿을 함유하고, 은 비율은 90% 초과이다. 판유리(I)의 가장자리 영역에서, 전기 전도성 구조(2)는 10 ㎜의 폭으로 넓어진다. 이 영역에서, 전기 전도성 구조(2)를 연결 소자(3)의 접촉 표면(7)에 연결하는 무연 땜납 물질(5)이 적용된다. 차량 차체에 설치 후, 접촉은 덮개 스크린인쇄(6)에 의해 가려진다. 무연 땜납 물질(5)은 연결 소자(3)에 전기 전도성 구조(2)의 장기적인 전기적 및 기계적 연결을 보장한다. 무연 땜납 물질(5)은 57 중량%의 비스무트, 42 중량%의 주석 및 1 중량%의 은을 함유한다. 무연 땜납 물질(5)은 250 ㎛의 두께를 갖는다. 연결 소자(3)는 다리 모양을 갖는다. 연결 소자는 각 발이 그의 저부에 접촉 표면(7.1,7.2)을 갖는 2 개의 발 및 그 발 사이에서 연장되는 다리 모양 구역을 포함한다. 다리 모양 구역에서, 연결 다리(4)가 연결 소자(3)의 표면 상에 용접된다. 연결 다리(4)는 연결 소자(3)의 바깥 가장자리와 끝이 가지런하게 놓이게 정렬되고, 대항하는 바깥 가장자리를 지나서 연결 소자(3)의 발의 방향으로 향하여, 연결 소자(3) 및 연결 다리(4)가 함께 E 모양 배열을 생성한다. 전기 연결 소자(3)는 4 ㎜의 폭 및 24 ㎜의 길이를 가지고, 20℃ 내지 300℃의 온도 범위에서 10.5 x 10^-6/℃의 열 팽창 계수를 갖는 EN 10 088-2에 따른 물질 번호 1.4509의 강철 (티센크루프 니로스타^® 4509(ThyssenKrupp Nirosta^® 4509))로 제조된다. 연결 소자(3)의 물질 두께는 0.8 ㎜이다. 연결 다리(4)는 0.8 ㎜의 높이, 6.3 ㎜의 폭 및 27 ㎜의 길이를 갖는다. 연결 다리(4)는 1.8 μOhm·㎝의 전기 저항을 갖는 물질 번호 CW004A의 구리 (Cu-ETP)로 제조된다.

도 2는 절단선 AA'을 따라서 절단된 도 1에 따른 판유리의 단면도를 묘사한다. 덮개 스크린인쇄(6)가 기판(1) 상에 적용되고, 덮개 스크린인쇄(6) 상에 전기 전도성 구조(2)가 위치한다. 절단선 AA'에 의해 절단된 연결 소자(3)의 다리 모양 부분은 평행선으로 묘사되고, 반면, 연결 소자(3)의 발은 점으로 묘사된다. 연결 다리(4)는 연결 소자(3)의 다리 모양 구역 상에 있고, 거기에 용접된다. 제2 접촉 표면(7.2)이 연결 소자(3)의 저부에 위치하고, 연결 소자(3)의 발이 제2 접촉 표면(7.2)에서 전기 전도성 구조(2)와 접촉한다. 연결 소자 및 전기 전도성 구조의 전기 전도성 및 기계적으로 안정한 연결을 위해 제2 접촉 표면(7.2) 상에 무연 땜납 물질(5)이 적용된다. 무연 땜납 물질(5)이 연결 소자(3)와 전기 전도성 구조(2) 사이의 틈으로부터 오목한 메니스커스로 흘러나온다. 제1 접촉 표면(7.1)(나타나 있지 않음)을 갖는 연결 소자(3)의 부분은 여기에서 기술된 연결 소자(3)의 부분과 유사하게 구성된다.

도 3은 도 1에 따른 판유리의 상면도를 묘사한다. 연결 소자(3) 및 연결 다리(4)는 함께 E 모양 배열을 형성하고, 여기서 연결 다리(4)는 연결 소자(3)의 발 사이에서 발에 평행하게 뻗고, 동일한 방향으로 향한다.

도 4는 절단선 AA'에 따라서 절단된 연결 소자(3) 및 재형상화된 연결 다리(4)를 갖는 도 1 및 2에 따른 본 발명에 따른 판유리를 묘사한다. 묘사된 본 발명에 따른 판유리의 일반적인 구조는 도 1 및 2에 기술된 것에 상응하고, 연결 다리(4)가 기판(1)으로부터 먼 쪽으로 위쪽으로 구부러진다. 연결 소자(3)에 직접 연결되지 않는 연결 다리(4)의 자유 말단은 기판(1)의 표면에 대해 90°의 각도를 취하고, 기판으로부터 먼 쪽으로 향한다. 이 방식으로는, 설치된 상태에서조차도 다리 위치가 실질적으로 더 잘 접근가능하고, 정밀하게 정해진다.

도 5a 및 5b는 연결 소자(3) 및 연결 다리(4) 뿐만 아니라 추가의 스페이서(8) 및 접촉 범프(9)를 갖는 본 발명에 따른 판유리의 또 다른 실시양태를 묘사한다. 도 5a에 묘사된 상면도에서, 스페이서(8)는 연결 소자(3)에 의해 가려진다. 도 5b는 절단선 BB'을 따라서 절단된 연결 소자(3)의 하나의 발을 관통하는 단면도를 묘사한다. 연결 소자의 절단된 표면은 평행선으로 묘사된다. 도 5b에 묘사된 도면은 연결 소자(3)의 제1 접촉 표면(7.1) 상의 2 개의 스페이서(8)를 식별할 수 있게 한다. 제2 접촉 표면(7.2)은 2 개의 유사하게 배열된 스페이서(8)(여기에 나타내지 않음)를 갖는다. 스페이서(8)는 연결 소자(3)의 발에서 접촉 표면(7) 상에 스탬핑되고, 이렇게 하여 그와 1-피스로 구현된다. 스페이서(8)는 구형 세그먼트로서 형상화되고, 2.5 x 10^-4 m의 높이 및 5 x 10^-4 m의 폭을 갖는다. 무연 땜납 물질(5)의 균일한 층의 형성이 스페이서(8)에 의해 촉진된다. 이것은 연결 소자(3)의 접착과 관련해서 특히 유리하다. 접촉 범프(9)는 접촉 표면(7) 반대쪽에 기판(1)으로부터 먼 쪽으로 향하는 연결 소자(3)의 표면 상에 배치된다. 접촉 범프(9)는 연결 소자(3)의 발에 스탬핑되고, 이렇게 해서 그와 1-피스로 구현된다. 접촉 범프(9)는 구형 세그먼트로서 형상화되고, 2.5 x 10^-4 m의 높이 및 5 x 10^-4 m의 폭을 갖는다. 접촉 범프(9)는 납땜 절차 동안 연결 소자(3)와 납땜 도구의 접촉에 쓰인다. 접촉 범프(9)에 의해서, 납땜 도구의 정확한 위치설정과 독립적으로, 재현가능한 정해진 열 분포가 보장된다.

도 6은 연결 소자(3) 및 연결 다리(4)를 갖는 판유리를 제조하는 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 묘사한다. 먼저, 연결 소자(3)의 상부에 연결 다리(4)를 전기 전도적으로 적용한다. 그 다음, 연결 소자(3) 저부의 적어도 하나의 접촉 표면(7) 상에 무연 땜납 물질(5)을 적용하고, 연결 소자(3)를 무연 땜납 물질(5)이 전기 전도성 구조(2) 상에 있게 되도록 배열한다. 그 후, 연결 소자(3)를 전기 전도성 구조(2)에 납땜한다. 바람직하게는, 그 다음, 연결 다리(4)의 더 좋은 접근성을 보장하기 위해 연결 다리의 바깥 자유 말단에서 일측 부하(one-sided loading)에 의해 연결 다리(4)를 재형상화한다. 연결 다리(4)의 재형상화는 전 단계 직후에 또는 차량 차체에 판유리 설치 후에야, 바람직하게는 판유리 설치 후에 일어날 수 있다.

다음에서, 본 발명은 각 경우에서 무연 땜납 물질과 함께, 선행 기술에 따른 1-피스 연결 소자를 갖는 판유리 및 2-피스 연결 소자 및 연결 다리를 갖는 본 발명에 따른 판유리의 일련의 시험을 이용해서 본 발명을 비교한다.

표 1은 선행 기술에 따른 공지된 연결 소자에서 및/또는 본 발명에 따른 연결 소자에서 이용될 수 있는 적은 선택 범위의 상이한 물질을 나타낸다. 마지막 열에 실린 참고문헌은 나타낸 물리적 성질의 자료 출처를 언급한다.

자료 출처 1: 독일 구리 연구소의 물질 데이터 시트

자료 출처 2: 티센크루프의 물질 데이터 시트

일련의 시험에서, 연결 다리(4)를 갖는 본 발명에 따른 연결 소자(3)를 선행 기술에 따른 3 개의 상이한 연결 소자와 비교하였다. 비교가능성을 보장하기 위해, 본 발명에 따른 연결 다리를 갖는 2-피스 연결 소자 및 선행 기술에 따른 공지된 1-피스로 형성된 연결 소자를 둘 모두 동일한 기하학적 구조로 이용하였다. 연결 소자의 기하학적 구조는 도 1에 묘사된 배열에 상응하였다. 기판(1)으로서, 덮개 스크린인쇄(6)를 갖는 소다 석회 유리로 제조된 3 ㎜ 두께의 열에 의해 예비응력을 받은 단일의 판유리 안전 유리를 적용하였다. 기판(1)은 150 ㎝의 폭 및 80 ㎝의 높이를 가졌고, 연결 다리(4)를 갖는 연결 소자는 더 짧은 옆 가장자리 상에서 스크린인쇄(6)의 영역에 장착하였다. 각 경우에서 이용되는 연결 소자는 각 발이 그의 저부에 하나의 접촉 표면(7.1, 7.2)을 갖는 2 개의 발을 포함하였다. 가열 전도체 구조 형태의 전기 전도성 구조(2)를 기판(1)의 표면 상에 적용하였다. 전기 전도성 구조는 은 입자 및 유리 프릿을 함유하였고, 선택된 은 비율은 90% 초과이다. 판유리(I)의 가장자리 영역에서, 전기 전도성 구조(2)는 10 ㎜로 넓어졌다. 상이한 연결 소자를 이 영역에 장착하였다. 이를 위해, 57 중량%의 비스무트, 42 중량%의 주석 및 1 중량%의 은으로 제조된 무연 땜납 물질(5)을 이용하였고, 이것을 연결 소자의 접촉 표면(7)과 전기 전도성 구조(2) 사이에 250 ㎛의 두께로 적용하였다. 이 실시예에서 및 비교 실시예에서 이용되는 연결 소자는 동일한 다리 모양을 가졌다. 각 경우에서, 연결 소자의 표면 상의 연결 다리를 연결 소자의 다리 모양 구역에 위치시켰다. 연결 다리가 연결 소자의 바깥 가장자리와 끝이 가지런하게 정렬되고, 대향하는 바깥 가장자리를 지나서 연결 소자의 발의 방향으로 향하여, 연결 소자 및 연결 다리가 함께 E 모양 배열을 생성한다. 이용된 연결 소자는 4 ㎜의 폭 및 24 ㎜의 길이를 가졌다. 연결 소자의 물질 두께는 0.8 ㎜였고, 연결 다리는 0.8 ㎜의 높이, 6.3 ㎜의 폭 및 27 ㎜의 길이를 가졌다. 비교 실시예에서는, 연결 다리를 연결 소자와 1-피스로 형성하였고, 이렇게 해서 동일 물질로 제조하였다. 본 발명에 따른 실시예에서는, 연결 다리(4)를 본 발명에 따른 연결 소자(3)의 표면 상에 용접하였다. 그 경우, 연결 다리(4) 및 연결 소자(3)를 2-피스로 형성하였고, 상이한 물질로 제조하였다.

표 2는 본 발명에 따른 실시예에서 및 비교 실시예에서 이용된 연결 소자 및 연결 다리의 물질 뿐만 아니라 연결 소자 및 연결 다리의 1-피스 또는 2-피스 수행을 나타낸다.

그 다음, 실시예 1 및 비교 실시예 2 내지 4로부터의 시편을 폭넓고 다양한 시험으로 시험하였다. 제1의 일련의 시험에서는, 시편들을 온도 변화 시험으로 그의 안정성에 관해서 조사하였고, 여기서 시편들은 +80℃부터 -30℃까지의 온도 변화를 겪었다. 제2의 일련의 시험에서는, 연결 다리를 도 4에 묘사된 바와 같이 90°각도로 기판(1)으로부터 먼 쪽으로 위쪽으로 구부렸다. 그 다음, 시편들을 땜납 접합부의 손상 및 연결 소자의 뒤틀림에 관해서 검사하였다. 또한, 각 연결 다리의 전기 저항을 비교하였다. 이것은 연결 다리의 전도도의 측정을 구성하고, 이것은 가능한 한 높아야 한다. 표 3은 실시예 1 뿐만 아니라 비교 실시예 2 내지 4의 일련의 시험의 결과를 나타낸다.

표 3에서 식별할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 및 비교 실시예 3에서만 온도 변화 시험에서 뿐만 아니라 연결 다리의 재형상화시에 시편에 손상이 발생하지 않았다. 비교 실시예 2에서는, 온도 변화 시험에서 시편에 손상이 있었다. 기판 및 연결 소자의 상이한 열 팽창 계수 때문에, 연결 소자의 접촉 표면의 영역에서 유리의 파쇄가 발생하였다. 게다가, 비교 실시예 2에서는 연결 다리의 재형상화시에 땜납 접합부가 손상되었다. 비교 실시예 2에서는 연결 소자가 쉽게 재형상화가능한 구리로 제조되었기 때문에, 연결 다리를 구부릴 때 다리 모양 연결 소자의 뒤틀림이 발생하였고, 그 때문에 손상이 초래되었다. 비교 실시예 4에서는 온도 변화 시험에서 시편의 손상이 발생하지 않았지만; 연결 소자의 불충분한 강직성 때문에, 재형상화 과정 동안에 땜납 접합부의 손상이 있었다. 또한, 비교 실시예 4에서 이용되는 티타늄 물질이 값비싸고 가까스로 납땜될 수 있다는 것도 언급되어야 한다. 이러한 시편 손상은 일상적인 제조에서 용인될 수 없고, 이렇게 하여 실시예 1 및 비교 실시예 3만 적당한 안정성을 갖는다. 비교 실시예 3에서는 연결 소자 및 연결 다리가 전도성이 불량한 강철로 제조되고, 그 결과로, 본 발명에 따른 실시예 1과 비교해서 상당히 더 큰 전압 강하가 연결 다리에서 발생한다. 그러나, 이것은 전류의 최적 흐름을 보장하기 위해서 가능한 한 낮게 유지되어야 한다. 이렇게 해서, 실시예 1에서의 해결책만 적당한 온도 안정성을 갖는 연결 소자 및 아주 경미한 전압 강하가 발생하는 마음대로 재형상화가능한 연결 다리를 제공한다. 이 결과는 관련 분야 기술자에게는 예상 밖이었고 놀라웠다.

1: 투명 기판
2: 전도성 구조
3: 연결 소자
4: 연결 다리
5: 무연 땜납 물질
6: 스크린인쇄
7: 접촉 표면
7.1: 제1 접촉 표면
7.2: 제2 접촉 표면
8: 스페이서
9: 접촉 범프
AA': 절단선
BB': 절단선

Claims

연결 다리(4)를 갖는 적어도 하나의 전기 연결 소자(3)를 갖는 판유리이며, 적어도
- 기판(1)의 적어도 하나의 부분영역 상에 전기 전도성 구조(2)를 갖는 기판(1)과,
- 전기 전도성 구조(2)의 적어도 하나의 부분영역 상의 적어도 하나의 전기 연결 소자(3)와,
- 연결 소자(3)의 적어도 하나의 부분영역 상의 연결 다리(4)와,
- 적어도 하나의 부분영역에서 전기 전도성 구조(2)에 전기 연결 소자(3)를 연결하는 무연 땜납 물질(5)을 포함하고,
기판(1)과 연결 소자(3)의 열 팽창 계수 사이의 차이가 5 x 10^-6/℃ 미만이고,
연결 다리(4)는, 중실체(solid)로서 구현되고, 구리를 함유하고,
연결 소자(3) 및 연결 다리(4)의 물질 조성이 상이하고,
연결 소자(3)는 10.5 중량% 이상의 크로뮴의 비율을 갖는 크로뮴 함유 강철을 함유하는,
판유리.
제1항에 있어서, 연결 다리(4)의 전기 저항이 0.5 μOhm·㎝ 내지 20 μOhm·㎝인 것인 판유리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 연결 소자(3)가 티타늄, 철, 니켈, 코발트, 몰리브데넘, 구리, 아연, 주석, 망가니즈, 니오븀 및 그의 합금 중의 적어도 하나를 함유하는 것인 판유리.
제3항에 있어서, 연결 소자(3)가 적어도 66.5 중량% 내지 89.5 중량%의 철, 10.5 중량% 내지 20 중량%의 크로뮴, 0 중량% 내지 1 중량%의 탄소, 0 중량% 내지 5 중량%의 니켈, 0 중량% 내지 2 중량%의 망가니즈, 0 중량% 내지 2.5 중량%의 몰리브데넘, 0 중량% 내지 2 중량%의 니오븀, 및 0 중량% 내지 1 중량%의 티타늄을 함유하는 것인 판유리.
제4항에 있어서, 연결 소자(3)가 적어도 77 중량% 내지 84 중량%의 철, 16 중량% 내지 18.5 중량%의 크로뮴, 0 중량% 내지 0.1 중량%의 탄소, 0 중량% 내지 1 중량%의 망가니즈, 0 중량% 내지 1 중량%의 니오븀, 0 중량% 내지 1.5 중량%의 몰리브데넘, 및 0 중량% 내지 1 중량%의 티타늄을 함유하는 것인 판유리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 연결 다리(4)가 티타늄, 철, 니켈, 코발트, 몰리브데넘, 아연, 주석, 망가니즈, 니오븀, 규소, 크로뮴 및 그의 합금 중의 적어도 하나를 함유하는 것인 판유리.
제6항에 있어서, 연결 다리(4)가 45.0 중량% 내지 99.9 중량%의 구리, 0 중량% 내지 45 중량%의 아연, 0 중량% 내지 15 중량%의 주석, 0 중량% 내지 30 중량%의 니켈, 및 0 중량% 내지 5 중량%의 규소를 함유하는 것인 판유리.
제7항에 있어서, 연결 다리(4)가 58 중량% 내지 99.9 중량%의 구리 및 0 중량% 내지 37.0 중량%의 아연을 함유하는 것인 판유리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 전도성 구조(2)가 적어도 은을 함유하고, 5 ㎛ 내지 40 ㎛의 층 두께를 갖는 것인 판유리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기판(1)이 유리를 함유하는 것인 판유리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 무연 땜납 물질(5)이 주석, 비스무트, 인듐, 아연, 구리, 은, 그의 혼합물 및 그의 합금 중의 적어도 하나를 함유하는 것인 판유리.
제11항에 있어서, 무연 땜납 물질(5)이 35 중량% 내지 69 중량%의 비스무트, 30 중량% 내지 50 중량%의 주석, 1 중량% 내지 10 중량%의 은, 및 0 중량% 내지 5 중량%의 구리를 함유하는 것인 판유리.
a) 연결 소자(3)의 상부에 연결 다리(4)를 전기 전도적으로 부착시키고,
b) 연결 소자(3) 저부의 적어도 하나의 접촉 표면(7) 상에 무연 땜납 물질(5)을 적용하고,
c) 무연 땜납 물질(5)을 갖는 연결 소자(3)를 기판(1) 상의 전기 전도성 구조(2) 상에 배열하고,
d) 연결 소자(3)를 전기 전도성 구조(2)에 납땜하는 것인,
제1항 또는 제2항에 따른 판유리의 제조 방법.
제13항에 있어서, 후속적으로 연결 다리(4)를 연결 다리(4)의 말단에서 일측 부하(one-sided loading)에 의해 소성 재형상화하는 것인 판유리의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 자동차, 항공기, 선박, 건축 글레이징 및 건물 글레이징용 전기 전도성 구조와 사용되는 판유리.
제2항에 있어서, 연결 다리(4)의 전기 저항이 1.0 μOhm·㎝ 내지 15 μOhm·㎝인 판유리.
제2항에 있어서, 연결 다리(4)의 전기 저항이 1.5 μOhm·㎝ 내지 11 μOhm·㎝인 판유리.
제3항에 있어서, 연결 소자(3)가 철 합금을 함유하는 것인 판유리.
삭제
제9항에 있어서, 전기 전도성 구조(2)가 은 입자 및 유리 프릿을 함유하는 것인 판유리.
제10항에 있어서, 기판(1)이 편평 유리, 플로트 유리, 석영 유리, 보로실리케이트 유리 또는 소다 석회 유리를 함유하는 것인 판유리.
제15항에 있어서, 가열 전도체 및 안테나 전도체 중의 하나 이상과 사용되는 판유리.