专利名称：具有焊接电端子接线的玻璃板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种优选地用于机动车辆的玻璃板，该玻璃板具有至 少一个电功能元件，其中，该电功能元件包括至少一个电导体和至少 一个形成在电导体的端部处的端子区，其中，该电导体和端子区由沉 积在玻璃板表面上的导电层构成，并且端子接线通过焊接接头连接到 端子区。此外，本发明涉及一种生产电端子接线的方法。
背景技术：
功能元件在此应当被理解为包括利用厚膜技术或者薄膜技术在玻 璃板上沉积至少一层导电层的功能元件。这种功能元件的例子是电阻
加热导体、告警导体(alarm conductor)和天线导体。具有开始提到 的这种类型的功能元件的玻璃板用作例如机动车辆的风挡玻璃中的可 加热板，其中电导体布置为风挡玻璃的下部区域的风挡刷加热场中加 热元件。这里可加热板包括层压的玻璃板，该层压的玻璃板包括至少 两个弯曲的浮法玻璃板，在该两个浮法玻璃板之间插入至少 一个塑料 膜(如由PVB制成的)。这些玻璃板和膜通过热处理而牢固地连接到 一起。导电层沉积在内玻璃表面或者外玻璃表面中的一个上，并构造 成形成至少一个加热导体和位于该加热导体的两端处的至少两个端子 区。通常在端子区之间形成并联的多个加热导体。为了生产加热导体 和端子区，例如通过丝网印刷工艺在玻璃表面上印刷含银骨，然后烧 结。当导电层沉积在层压板的外表面上时，端子区布置成可自由地到 达，并通常位于层压的玻璃板的边缘处。如果导电层沉积在玻璃板中 的一个的内玻璃表面上，则相应的另一玻璃板通常在端子区的区域中 设置有凹部，使得端子区保持可自由地到达。
在很多种情况下，端子线焊接到端子区上。端子线通常包括一束细的金属芯(所谓的弯曲线(flex wire)),该金属芯被塑料绝缘体包 围，并增加端子线的机械柔韧性。端子区通常预先镀锡，并且为了在 端子线和端子区之间产生焊接的接头，去除端子线的端部处的塑料绝 缘体(在端子线经过预先镀锡后，视情况而定)，然后端子线的端部被 焊接到端子区上。这通常手动地进行。
为了避免层压的玻璃板例如风挡玻璃的更多处理中的缺陷，端子 线和加热元件的端子区之间的机械连接必须能够抵抗机械负载。特别 地，在出现正常的机械负载的情况下，必须不发生端子线的扯落或者 导电层的破裂。例如对于加热场端子，要求最小30N的分离力。已经 发现，对于端子区的通常尺寸和玻璃厚度，在端子线和加热元件的端 子区之间通过上述方式生产的焊接接头不总是能够抵抗这些负载。特 别地，不总是能实现所需的最小30N的分离力。
为了改进焊接接头的质量，已经提出把端子线固定(例如焊接) 到金属箔或者薄金属板上，然后把这个相对较大面积的合成物(由端 子线和金属箔或者薄金属板构成)焊接到加热元件的端子区上。但是 这个结构同样不是总能够表现出所需的扯落强度。此外，这种类型的 端子设计是耗时(并且昂贵)的，而且需要大尺寸的端子区，而对该 大尺寸的端子区，不总是有充足的空间。
发明内容
因此，本发明的问题在于以经济有效的方式改进电端子的机械强 度，特别是提高扯落强度。
根据本发明，通过一种具有至少一个电功能元件的玻璃板和一种 生产电端子接线的方法解决这个问题，该电功能元件具有权利要求1 的特征，该方法具有权利要求23的特征。
根据本发明，具有开始提到的类型的电功能元件的玻璃板的特征 在于，至少一个端子线固定到具有平坦接触区的金属块，并且该平坦 接触区焊接到端子区上。
这里，金属块理解为指金属体，其可以是中空的，并具有金属通常具有的良好的导电性和导热性。金属块的外部尺寸在所有三个空间 维度中具有大致相同的数量级，即，没有一个尺寸达到正交方向上的 另一尺寸的十分之一或者更小。优选地，相互正交的方向上的尺寸的
差别不大于5倍。这里平坦接触区理解为指平坦度必须充分大的接触 区，并在其间布置有相对小的厚度的焊料层(例如小于0.2mm)，以 形成下面布置有端子区的接头，使得所述接头在整个区上延伸。
已经表明了的是，通过把具有平坦接触区的金属块固定到端子线 并通过在金属块的平坦接触区上焊接，可以实现大大超出100N的扯 落强度。这可以归因于金属块的热緩沖效应和由于热分布(降低了局 部温度峰值)产生的玻璃表面的减小的热负载。这些作用将大于现有 技术的薄箔中的作用。此外，如果选择相对较低的焊接温度，可以在 避免高(暂时的和局部的)温度梯度的情况下生产焊接接头。这减轻 了玻璃中的微裂紋，并增加了扯落强度。
在本发明的玻璃板的优选实施方式中，金属块是抗弯曲的金属块。 这里"抗弯曲的金属块"理解为这样的金属块，其在单侧施加的拉力 下，对于现有尺寸(宽度和长度为几个毫米的端子区)和端子线上出 现的大小量级达到100N的拉力，基本上不发生弯曲，从而可以在整 个接触区上分布作用在固定的端子线处的力。
这个优选实施方式基于这样的发现，通过在端子线的端部固定相
显著增大的扯落强度:这里金属块以以下几种方式有助于增:扯i强
度(i)它改变暂时和局部的热分布，从而改变了微裂紋形成；以及 (ii)它改变了当拉端子线时作用在焊接接头-含金属层-玻璃表面接触 面上的力分布。
在优选实施方式中，金属块的接触区的尺寸至少为10mm2。接触 区可以是例如椭圆形的，但在优选实施方式中，接触区是大致矩形形 状，并且至少3mm宽且至少4mm长。接触区的最大尺寸优选地约为 50mm2。
端子线可以焊接或者粘接到金属块的与接触区相反的表面上。在本发明的优选实施方式中，端子线在基本平行于接触区的平面(位于 金属块中或者金属块上)中引到金属块，并横向地离开金属块。端子 线优选地被金属块包围，例如粘接或者焊接到沟槽或者孔中。但是， 优选地，金属套管被巻曲到端子线上，使得由此形成金属块的所需形 状。
例如，弯曲线(即一束细的金属芯)用作端子线，壁厚优选为约
0.5-lmm的预先镀锡的金属套管被巻曲到该弯曲线上以形成大致矩形 横截面且至少lmm厚(优选至少1.5mm厚)的金属块。金属块的接 触区在端子线的纵向方向上的尺寸总计至少4mm，优选地至少5mm, 并且金属块的接触区与端子线的纵向方向成直角的尺寸总计至少 3mm，优选地至少4mm。已经证明，到端子区的特别抗扯的焊接接头 可以利用巻曲到铜制弯曲线上并由具有在上述尺寸范围内的镀锡表面 的铜合金制成的金属块生产。端子区的传导层优选地为在丝网印刷/ 烧结处理中生产的至少50 at.。/。比例的银的含金属层。
在生产到玻璃板电功能元件的电端子接线的发明方法中，其中， 功能元件包括至少一个电导体和至少一个位于该电导体的端部处的端 子区，并且该电导体和端子区由沉积在板表面上的导电层构成，首先 为每个端子区(将与其形成接触)设置至少一个端子线，并且将具有 平坦接触区的抗弯曲金属块固定到端子线的一个端部。然后把焊锡沉 积在功能元件的端子区和/或金属块的接触区。最后，放置并压紧金属 块，使它的接触区位于端子区上，并且由此焊锡被熔化，然后冷却， 从而在端子区和接触区之间形成具有薄焊料层的焊接接头。接触区和 端子区之间的焊料层厚度优选地小于0.2mm。
所附权利要求描述本发明的优点和/或优选实施方式的特征。
下面借助于附图中所示的实施方式的优选实施例更详细地解释本 发明，在附图中
图1示出了具有根据本发明的电端子接线的可加热板的细节的示意性俯视图2示出了沿线A-A贯穿图1中所示的可加热板的截面的示意性 截面图3示出了根据本发明的可加热板的可选实施方式的细节的示意 性俯视图，其中端子区放置在层压的玻璃板的内玻璃板表面上；以及 图4示出了通过图3中所示的实施方式的示意性截面图。
具体实施例方式
图1示出了用于机动车辆的可加热板1的细节的示意性表示。可 加热板1可以是层压的安全玻璃板，例如特别地用作风挡玻璃，或者 可以是增韧安全玻璃板，例如特别地用作侧窗或者后窗。如图l所示， 布置在玻璃板的表面4上的是加热元件，该加热元件包括加热导体2 和端子区3，其中多个加热导体2可以并联到端子区3。加热导体2 和端子区3由沉积在玻璃板表面4上的导电层形成。这个层例如通过 丝网印刷/烧结处理生产。为此，具有介于50至80at.。/o的银含量的丝 网印刷骨例如以需要的厚度印刷到(经过清洁的)板表面4上。然后 使印刷上的含金属层干燥(例如在红外线或者热空气干燥器中)。含金 属层随后在介于600。C至700°C之间的温度烧结2至10分钟的时间 这个热处理也可以与其他热处理结合，例如在玻璃板的弯曲和/或韧化 处理期间。
如果层压的玻璃用作玻璃板，它包括例如连接到一起的两个浮法 玻璃板，在该两个浮法玻璃板之间插入至少 一个例如由PVB制成的塑 料膜。典型的风挡玻璃包括两个弯曲的浮法玻璃板，每个弯曲的浮法 玻璃板的玻璃厚度为1.5-2.1mm并且PVB膜厚度为0.76mm。
端子线5通过焊接接头连接到端子区3。图1中所示的端子线5 包括塑料绝缘的弯曲线，它的大量优选由铜构成的细金属芯通过标号 8表示。但是，弯曲线的金属芯8不直接焊接到端子区3，而是固定到 抗弯曲金属块6，然后该金属块6焊接到端子区3。
在优选实施方式中，固定到端子线5端部的金属块6包括金属套管，即由铜合金制成的厚度为0.5-lmm的电缆端套管，该套管以形成 面积约为6x7mn^厚度约为1.5mm的大致长方体形状的金属块6的 方式巻曲到端子线5的棵露出的端部上。约7x6mii^的侧面是平坦的。 此外，巻曲金属套管的表面镀锡。
图2示出了沿线A-A贯穿图1中所示的可加热板的细节的示意性 截面图。这里可以看到夹在金属套管中的端子线5的弯曲线的金属芯 8。由于金属套管巻曲到金属芯8上，因此在金属套管和弯曲线之间产 生良好的电和机械的可靠连接。
与内部的金属芯8 —起形成金属块6的巻曲金属套管在较大的面 积上焊接到端子区3上。为了在巻曲金属套管(电缆端套管)和加热 元件的端子区3之间产生焊接接头，应用下面的过程。手动放置传统 锡焊丝(例如62%Pb / 25%Mn / 10%Bi / 3%Ag )的重约0.3g的焊珠， 同时通过烙铁温度约为400°C的烙铁把焊剂添加至印刷到玻璃表面4 上的端子区3的含金属层上。在端子区3上熔化的焊珠相对平坦，并 具有约6mm的直径。在所有情况下，待固定的金属套管的较大的平 坦接触区7放置到该焊珠上，并利用烙铁在金属套管的相反面上施加 压力，直到位于下面的焊珠由于通过金属套管传递的热量而开始熔化。 这手动地发生，焊接时间总计约5至8秒。金属套管的相对清洁的(氧 化物较少)表面保证从烙铁到金属套管以及从金属套管到焊珠的良好 的热传递。由于上述原因，烙铁的温度调整为相对低的约400°C。由 金属套管和夹在其中的金属芯8形成的金属块6不仅形成自身稳定的 机械元件，它还提供了具有良好热传导特性的相对较高的热容。这有 助于减轻微裂紋的形成。
图3和图4示出了一个实施方式，其中加热导体2和端子区3放 置在层压的玻璃结构1的玻璃板IO的内表面4上。在这个实施方式的 实施例中，层压的玻璃结构1包括连接到一起的两个玻璃板10和11， 在该两个玻璃板10和11之间插入有至少一个塑料膜。在层压的玻璃 结构1的布置有端子区3的边缘区域中，玻璃板ll (其不是加热元件 的载体)具有凹部12，通过该凹部12保证可以自由地接近另一个玻璃板10的端子区3，以允许产生电端子接线。在这个实施方式中，电 端子接线的整个组件的厚度不超过玻璃板11，使得端子接线不会突出 到玻璃板11的上侧平面之上。考虑到加热元件的传导层的厚度以及金 属块6和端子区3之间的焊料层9的厚度，这意味着金属块6的厚度 选择为使得金属块6的上侧不突出到玻璃板11的上侧之上。
在发明性概念的范围内，可以想到无数个可选的实施方式。玻璃 板可以是增韧安全玻璃或者两个或者更多个玻璃板或者塑料板的层压 玻璃。加热导体2和端子区3的含金属层可以沉积在玻璃板的内或者 外表面4上。此外，多个板表面4可以设置有加热元件。加热元件可 以设置有两个或者更多个端子区3。端子区3可以具有矩形或者任何 其他形状。多个加热导体2可以在每对端子区3之间并联。
加热导体2也可以沉积为透明薄层系统的两维延伸的导体。
不借助于烙铁手动地放置焊珠，端子区3也可以以另一种方式设 置有焊料或者锡层。例如，锡层可以印刷上，然后熔化。加热导体层 优选地包含高比例的银，但是也可以想到其他的成分。
端子线优选地包括弯曲线。但是也可以想到其他的电缆设计。金 属块优选地通过把金属套管巻曲到弯曲线上生产。但是，金属套管也 可以借助于高温熔化的焊料焊接到端子线的端部上。
权利要求
1、一种具有至少一个电功能元件的玻璃板，其中所述功能元件包括至少一个电导体(2)和至少一个位于所述电导体(2)的端部处的端子区(3)，其中所述电导体(2)和所述端子区(3)由沉积在所述玻璃板的表面(4)上的导电层形成；其中，端子线(5)通过焊接接头连接到所述至少一个端子区(3)，其特征在于，所述端子线(5)固定到具有平坦接触区(7)的金属块(6)，所述平坦接触区(7)焊接到对应的端子区(3)上。
2、 根据权利要求1所述的玻璃板，其特征在于，所述金属块是抗 弯曲的金属块(6)。
3、 根据权利要求1或2所述的玻璃板，其特征在于，所述金属块 (6)的所述接触区(7)的尺寸至少为10mm2。
4、 根据权利要求3所述的玻璃板，其特征在于，所述接触区(7) 的最大尺寸为50mm2。
5、 根据权利要求3或4所述的玻璃板，其特征在于，所述金属块 (6)的接触区(7)不大于所述功能元件(2， 3)的端子区(3)。
6、 根据权利要求1至5中任一项所述的具有至少一个电功能元件 (2, 3)的玻璃板，其特征在于，所述端子线(5)在基本平行于所述接触区(7)的平面中引到金属块(6),并横向地离开所述金属块(6).
7、 根据权利要求6所述的玻璃板，其特征在于，所述端子线(5) 的端部被所述金属块(6)包围。
8、 根据权利要求6或7所述的玻璃板，其特征在于，所述金属块 (6)的所述接触区(7)的与所述端子线(5)的纵向方向成直角的宽度至少为3mm，优选地至少为4mm。
9、 根据权利要求6至8中的任一项所述的玻璃板，其特征在于， 所述金属块(6)具有与所述端子线(5)的所述纵向方向成直角的大 致矩形的横截面，所述金属块的厚度至少为lmm。
10、 根据权利要求6至9中的任一项所述的玻璃板，其特征在于， 所述金属块(6)在所述纵向方向上的尺寸共计至少4mm,优选地至 少5mm。
11、 根据权利要求1至10中的任一项所述的玻璃板，其特征在于， 所述端子线(5)包括一束细金属芯(8)。
12、 根据权利要求1至11中的任一项所迷的玻璃板，其特征在于， 所述导电层是含金属层。
13、 根据权利要求12所述的玻璃板，其特征在于，所述含金属层 包含至少50at.。/。的4艮。
14、 根据权利要求1至13中的任一项所述的玻璃板，其特征在于， 所述玻璃板表面(4)是层压的金属板(1)的表面。
15、 根据权利要求14所述的玻璃板，其特征在于，所述电功能元 件(2, 3)布置在层压玻璃板(1)的内玻璃板表面(4)上，所述层 压的金属板(1)由两个玻璃板(10， 11)和布置在所述两个玻璃板之 间的至少一个塑料膜构成。
16、 根据权利要求15所述的玻璃板，其特征在于，未设置有所述 功能元件(2， 3)的所述玻璃板(11)在至少一个端子区(3)沉积在 另一个玻璃板(10)上的区域中设置有凹部(12),通过所述凹部(12) 能到达所述端子区(3)。
17、 根据权利要求15或16所述的玻璃板，其特征在于，焊接上 的所述金属块(6)的厚度小于具有所述凹部(12)和所述塑料膜的玻 璃板(11)的总厚度。
18、 根据权利要求1至17中的任一项所述的玻璃板，其特征在于， 所述金属块(6)是巻曲到所述端子线(5)的端部上的金属套管。
19、 根据权利要求18所述的玻璃板，其特征在于，所述金属套管 的壁厚为0.5-lmm。
20、 根据权利要求19所述的玻璃板，其特征在于，所述金属套管 由铜合金制成，并被巻曲以使得由此形成的金属块(6)的厚度介于 1.3mm和1.7mm之间且宽度介于5和6mm之间。
21、 根据权利要求19或20所述的玻璃板，其特征在于，被巻曲 的所述金属块(6)具有镀锡的表面。
22、 根据权利要求1至21中的任一项所述的玻璃板，其特征在于， 所述功能元件(2， 3)是加热元件，所述电导体(2)是加热导体，其 中所述加热导体设置有至少两个端子区(3)。
23、 一种生产到玻璃板上电功能元件(2， 3)的电端子接线的方 法，其中，所述功能元件(2， 3)具有至少一个电导体(2)和至少一 个位于所述电导体(2)的端部上的端子区(3),所述电导体(2)和 所述端子区(3)由沉积在玻璃板表面上的导电层形成，所述方法包括 以下步骤为每个端子区(3)设置至少一个端子线(5); 把具有平坦接触区(7)的抗弯曲金属块(6)固定在所述端子线 (5)的端部；把焊锡沉积到所述功能元件(2， 3)的端子区(3)和/或所述金 属块(6)的所述接触区(7)上；以及把所述金属块(6)的所述接触区(7)放置并压紧到所述端子区 (3)上，从而使得所述焊锡熔化，然后允许焊锡冷却。
24、 根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述金属块(6) 固定到所述端子线(5)的端部，把金属套管推到所述端子线(5)的 端部，并使金属套管巻曲而形成具有所述平坦接触区(7)的所述金属 块(6)。
25、 根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述金属套管被 巻曲以使得抗弯曲金属块(6)形成有最小10mmZ且最大50mi^的接 触区(7)。
26、 根据权利要求24或25所述的方法，其特征在于，所述金属 套管被巻曲以使得金属块(6)形成有大致矩形横截面和至少lmm的 厚度。
27、 根据权利要求23至26中的任一项所述的方法，其特征在于， 在固定所述端子线(5)之前或者之后，所述金属块(6)的表面至少在所述接触区(7)的区域中镀锡。
28、根据权利要求23至27中的任一项所述的方法，其特征在于， 所述焊锡通过熔化焊珠沉积在所述功能元件(2， 3 )的所述端子区(3 ) 上。
全文摘要
提供一种具有至少一个电功能元件的玻璃板。所述功能元件包括至少一个电导体(2)和至少一个位于所述电导体(2)的端部处的端子区(3)，其中电导体(2)和端子区(3)由沉积在玻璃板的表面(4)上的导电层形成。端子线(5)通过由具有平坦接触区(7)的金属块(6)构成的焊接接头连接到所述至少一个端子区(3)，所述平坦接触区(7)焊接到对应的端子区(3)上。还公开了一种用于形成这种接线的方法。
文档编号H01R12/55GK101454943SQ200780017856
公开日2009年6月10日 申请日期2007年4月12日 优先权日2006年4月12日
发明者H·哈恩 申请人:皮尔金顿汽车德国有限公司