[发明专利]带有电连接元件和补偿器板的窗玻璃

说明书

本发明涉及带有电连接元件的窗玻璃、用于其制备的经济且环境友好的方法及其用途。

本发明进一步涉及带有导电结构例如加热导体或天线导体的用于机动车的带有电连接元件的窗玻璃。所述导电结构通过焊接上的电连接元件与车载电气系统常规连接。由于使用的材料的不同热膨胀系数，在制备和操作过程中发生机械应力使得窗玻璃应变和可造成窗玻璃断裂。

含铅的焊剂具有高延展性，其可补偿电连接元件和窗玻璃之间由塑性变形造成的机械应力。然而，由于End of Life Vehicles Directive 2000/53/EC，在EC中含铅焊剂必须被不含铅焊剂代替。概括而言，所述导则用缩写ELV(End of Life Vehicles)表示。其目的在于禁止来自可丢弃性电子设备大量增加产生的产品的非常有问题的组件。受影响的物质是铅、汞、镉和铬。特别地，这涉及无铅焊剂在玻璃上的电子应用中的实施和引入相应的替代产品。

然而，例如EP 2 339 894 A1和WO 2000058051中公开的先前已知的无铅焊料由于其低的延展性而不能将机械应力补偿到与铅一样的程度。然而，常规的含铜连接元件具有比玻璃更大的热膨胀系数 (CTE(铜) = 16.8 x 10^-6/℃)，由此在铜热膨胀时发生对玻璃的损害。为此，优选与无铅焊料结合使用具有低的热膨胀系数的，优选钠钙玻璃数量级的(对于0 ℃ - 320 ℃为8.3 x 10^-6/℃)连接元件。该类连接元件在加热时很难膨胀和补偿形成的应力。

EP 1 942 703 A2公开了机动车窗玻璃上的电连接元件，其中窗玻璃与电连接元件之间的热膨胀系数差为< 5 x 10^-6/℃和所述连接元件主要含有钛。为了能够具有足够的机械稳定性和可加工性，建议使用过量焊料。所述过量焊料由连接元件与导电结构之间的中间空间流出。所述过量焊料在所述玻璃窗玻璃中造成高的机械应力。这些机械应力最终导致窗玻璃断裂。而且，钛难以焊接。这导致连接元件在窗玻璃上较差的粘附性。另外，所述连接元件必须通过导电材料例如铜可能通过焊接与车载电气系统连接。钛难以焊接。

EP 2 408 260 A1描述了铁-镍合金或铁-镍-钴合金，例如Kovar 或Invar的用途，其具有低的热膨胀系数(CTE)。Kovar (CTE = 5 x 10^-6/℃)与Invar (取决于组成CTE低至0.55 x 10^-6/℃)都具有比钠钙玻璃更低的CTE和都可补偿机械应力。Invar具有如此低的热膨胀系数以至于发生这些机械应力的过度补偿。这在玻璃中导致压应力或在合金中导致拉伸应力，然而，其分类为非临界的（unkritisch）。

与含铅焊料一起使用的由铜制成的至今常规连接元件由于其高的膨胀系数所以不适合用于用已知的无铅焊料焊接在玻璃上。尽管由铁或钛制成的连接元件具有更低的膨胀系数和与无铅焊料相容；然而，这些材料基本上更加难以再成型。由此，用于制备所述连接元件必需的工具的使用寿命减少，这导致生产成本增加。另外，在改变所述连接元件的材料和形状的情况下，焊接过程的基础条件必须始终重新变化。不同的连接元件相对于牵拉力也具有不同的机械稳健性。由此将需要标准化以确保一致的机械稳定性和均一的焊接行为。

本发明的目的是提供带有电连接元件的窗玻璃以及用于其制备的经济且环境友好的方法，其中避免了所述窗玻璃中的临界机械应力和所述制造方法通过所述焊接过程的标准化而简化，使得与所述连接元件的材料和形状无关。

本发明的目的根据本发明通过带有连接元件的窗玻璃、其制备方法及根据独立权利要求1、13和14的其用途得以实现。优选的实施方案由从属权利要求显而易见。

本发明的目的根据本发明通过具有至少一个带有补偿器板的连接元件的窗玻璃得以实现。所述窗玻璃包含在所述基材的至少一个子区域上具有导电结构的至少一个基材、在所述导电结构的至少一个子区域上的至少一个补偿器板、在所述补偿器板的至少一个子区域上的至少一个电连接元件以及无铅焊料，该无铅焊料通过至少一个接触面将所述补偿器板连接到所述导电结构的至少一个子区域上。所述基材与所述补偿器板的热膨胀系数的差值小于5 x 10^-6/℃，和所述连接元件含有铜。