本發(fā)明涉及一種電連接元件、帶電連接元件的玻璃窗、用于制造連接元件的方法及其使用。

背景技術(shù)：

本發(fā)明尤其涉及一種用于接觸電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)(例如用于機(jī)動車的玻璃窗上的加熱導(dǎo)體或天線導(dǎo)體)的電連接元件。電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)通過軟焊在電連接元件上而連接在車載電氣系統(tǒng)上。由于所用材料的不同的熱膨脹系數(shù)，在制造和操作期間發(fā)生機(jī)械應(yīng)力，其拉緊玻璃窗并可能造成玻璃窗破裂。

含鉛焊料具有高延展性，其可補(bǔ)償由于塑性變形而發(fā)生在電連接元件和玻璃窗之間的機(jī)械應(yīng)力。然而，由于車輛壽命終結(jié)指南2000/53/EC的原因，在EC中必須由無鉛焊料替換含鉛焊料?？偟卣f來，該指南被稱為首字母縮略詞ELV(車輛壽命終結(jié))。其目的是由于一次性電子器件方面極大的增加而禁止產(chǎn)品中極端有問題的構(gòu)件。受影響的物質(zhì)是鉛、汞和鎘。這尤其涉及在玻璃上的電氣應(yīng)用中的無鉛軟焊材料的實施和相對應(yīng)的置換產(chǎn)品的引入。

無鉛焊料通常顯著地減小了延展性，并因此不能在同含鉛焊料的相同程度上補(bǔ)償機(jī)械應(yīng)力。因此尤其在具有無鉛軟焊化合物的焊料的情況下，必須努力防止機(jī)械應(yīng)力，其通過例如合適的連接元件的材料選擇而是可能的。如果襯底(通常是鈉鈣玻璃)和連接元件的熱膨脹系數(shù)方面的差異很小，那么只有輕微的機(jī)械應(yīng)力發(fā)生。

在WO2012/152543A1中，例如，已經(jīng)提出含鉻鋼(或不銹鋼)作為特別合適的材料，而且其是經(jīng)濟(jì)有利的。作為進(jìn)一步的研究，多件式連接元件也是可能的。這種連接元件由多個實心子元件制成，其由不同的材料制成，其中一個子元件被提供來用于接觸玻璃窗，并且另一子元件被提供來用于接觸連接電纜。這樣，用于接觸玻璃窗的子元件的材料可主要考慮合適的熱膨脹系數(shù)而進(jìn)行選擇。相反，用于接觸連接電纜的子元件的材料可考慮其它原則進(jìn)行選擇，例如最佳的電導(dǎo)率或良好的可成形性。

子元件必須彼此持久穩(wěn)定地連接在一起。在這種情況下，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員首先考慮子元件的焊接。然而，如果子元件由于其不同的材料而具有非常不同的熔化溫度，那么無問題的焊接是不可能的。有時在必然熔化一個子元件的溫度下，另一子元件可能已經(jīng)受損。

本發(fā)明的目的是提供一種多件式電連接元件以及具有這個連接元件的玻璃窗，多件式電連接元件的子元件以改善的方式彼此連接在一起。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的目的通過根據(jù)獨立權(quán)利要求1的具有電連接元件的玻璃窗來實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中公開了優(yōu)選實施例。

根據(jù)本發(fā)明用于與襯底上的電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行電接觸的電連接元件包括至少兩個由不同材料(或不同的材料成分)制成的實心子元件，其中第一子元件被提供來軟焊到電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)上，并且第二子元件被提供來連接到連接電纜上。第一子元件和第二子元件根據(jù)本發(fā)明通過至少一個鉚釘而彼此連接在一起。

通過鉚釘?shù)倪B接是持久穩(wěn)定的，并且對于實心子元件沒有進(jìn)一步的要求。子元件的材料因而可在不考慮其彼此連接的條件下進(jìn)行選擇。因而，具體地說，對于第一子元件，可選擇其熱膨脹系數(shù)與襯底餓熱膨脹系數(shù)具有可能最小差異的材料，而對于第二子元件，可選擇具有可能最高導(dǎo)電率和/或良好的可彎曲性的材料。其它原則無需加以考慮，例如發(fā)生在焊接連接的情況下的相似的熔點。這是本發(fā)明的主要優(yōu)點。

連接元件的子元件根據(jù)本發(fā)明是實心的。這意味著剛性設(shè)計，雖然可能具有相當(dāng)?shù)难诱剐?，但非柔性設(shè)計。子元件在成形之后保持在所需的形狀和位置。在本發(fā)明的情況下，非實心的柔性形式，例如傳統(tǒng)的電纜或扁平導(dǎo)體不必作為連接元件的子元件加以考慮。

在一個優(yōu)勢的實施例中，在第一子元件的材料熔化溫度和第二子元件的材料熔化溫度之間的差異大于200℃，優(yōu)選大于300℃，尤其優(yōu)選大于400℃。對于這種連接元件，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)點是特別顯著的，因為對于這種熔化溫度的差異，明顯通過焊接的各種連接不再是令人滿意可行的。

本發(fā)明還包括具有至少一個電連接元件的玻璃窗，其至少包括：

- 襯底，

- 在襯底的區(qū)域上的電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，和

- 至少一個根據(jù)本發(fā)明的連接元件，其中第一子元件通過軟焊化合物連接在電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的區(qū)域上。

第二子元件優(yōu)選設(shè)置在背離襯底的第一子元件的表面上。其是為接觸連接電纜而提供的。連接電纜將襯底上的電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)連接到外部功能元件上，例如，電源或接收器。為此，連接電纜從連接元件開始被引導(dǎo)遠(yuǎn)離玻璃窗，優(yōu)選超出玻璃窗的側(cè)邊緣之外。連接電纜原則上可以是本領(lǐng)域中已知的用于與任何電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行電接觸的任何連接電纜，例如扁平導(dǎo)體、多股絞合線導(dǎo)體或?qū)嵭木€導(dǎo)體。在連接元件的第二子元件和連接電纜之間的連接可按照本領(lǐng)域中的技術(shù)人員所熟悉的任何方式完成，例如通過軟焊、焊接、螺紋、通過電傳導(dǎo)粘接劑或插頭連接。

襯底優(yōu)選包含玻璃，尤其優(yōu)選鈉鈣玻璃。襯底優(yōu)選是玻璃的玻璃窗，尤其窗戶玻璃窗。然而，襯底原則上還可包含其它類型的玻璃，例如石英玻璃、硼硅玻璃或聚合物，優(yōu)選聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚腈、聚脂、聚氨基甲酸脂、聚氯乙烯、聚丙烯酸鹽、聚酰胺、聚酯合成纖維、和/或其共聚物或混合物。

襯底優(yōu)選是透明或半透明的。襯底優(yōu)選具有0.5mm至25mm，特別優(yōu)選1mm至10mm，且最特別優(yōu)選1.5mm至5mm的厚度。

在一個優(yōu)選實施例中，在襯底的熱膨脹系數(shù)和第一子元件的熱膨脹系數(shù)之間的差異小于5×10^-6/℃，優(yōu)選小于3×10^-6/℃。通過這種小的差異，可有利地避免由于軟焊程序引起的關(guān)鍵的溫度應(yīng)力，并且實現(xiàn)更好的粘接。

襯底的熱膨脹系數(shù)優(yōu)選是8×10^-6/℃至9×10^-6/℃。襯底優(yōu)選包含玻璃，尤其鈉鈣玻璃，其在0℃至300℃的溫度范圍內(nèi)優(yōu)選具有8.3×10^-6/℃至9×10^-6/℃的熱膨脹系數(shù)。

在一個有利的實施例中，根據(jù)本發(fā)明的連接元件的第一子元件的熱膨脹系數(shù)在0℃至300℃的溫度范圍內(nèi)是4×10^-6/℃至15×10^-6/℃，優(yōu)選9×10^-6/℃至13×10^-6/℃，尤其優(yōu)選10×10^-6/℃至11.5×10^-6/℃，最尤其優(yōu)選10×10^-6/℃至11×10^-6/℃，并且尤其10×10^-6/℃至10.5×10^-6/℃。

根據(jù)本發(fā)明的連接元件的第一子元件優(yōu)選包含至少一種含鐵合金。第一子元件特別優(yōu)選包含至少50重量%至89.5重量%的鐵、0重量%至50重量%的鎳、0重量%至20重量%的鉻、0重量%至20重量%的鈷、0重量%至1.5重量%的鎂、0重量%至1重量%的硅、0重量%至1重量%的碳、0重量%至2重量%的錳、0重量%至5重量%的鉬、0重量%至1重量%的鈦、0重量%至1重量%的鈮、0重量%至1重量%的釩、0重量%至1重量%的鋁和/或0重量%至1重量%的鎢。

例如，第一子元件可包含鐵-鎳鈷合金，例如科伐爾(FeCoNi)，其具有通常大約為5×10^-6/℃的熱膨脹系數(shù)?？品柕某煞质抢?4重量%的鐵、29重量%的鎳和17重量%的鈷。

在一個特別優(yōu)選的實施例中，連接元件的第一子元件包含含鉻的鋼。含鉻的鋼，尤其所謂的“不銹鋼”或“耐蝕鋼”是經(jīng)濟(jì)可用的。另外，同許多傳統(tǒng)的由例如銅制成的連接元件相比，由含鉻鋼制成的連接元件還具有高的硬度，其導(dǎo)致有利的連接元件的穩(wěn)定性。因而，在第二子元件的成形過程中可避免例如扭轉(zhuǎn)。另外，同許多傳統(tǒng)的連接元件相比，含鉻鋼例如由鈦制成的連接元件由于較高的熱導(dǎo)率而具有改善的可軟焊性。

第一子元件優(yōu)選包含含鉻鋼，其具有大于或等于10.5重量%的鉻含量。其它合金成分，例如鉬、錳或鈮導(dǎo)致改善的耐腐蝕性或變更的機(jī)械特性，例如拉伸強(qiáng)度或冷成型性能。

連接元件的第一子元件尤其優(yōu)選包含至少66.5重量%至89.5重量%的鐵、10.5重量%至20重量%的鉻、0重量%至1重量%的碳、0重量%至5重量%的鎳、0重量%至2重量%的錳、0重量%至2.5重量%的鉬、0重量%至2重量%的鈮和0重量%至1重量%的鈦。連接元件還可包含其它元素的混合物，包括釩、鋁和氮。

第一子元件最特別優(yōu)選包含至少73重量%至89.5重量%的鐵、10.5重量%至20重量%的鉻、0重量%至1重量%的碳、0重量%至2.5重量%的鎳、0重量%至2重量%的錳、0重量%至1.5重量%的鉬、0重量%至1重量%的鈮和0重量%至1重量%的鈦。連接元件還可包含其它元素的混合物，包括釩、鋁和氮。

根據(jù)本發(fā)明的連接元件尤其包含至少77重量%至84重量%的鐵、16重量%至18.5重量%的鉻、0重量%至0.1重量%的碳、0重量%至1重量%的錳、0重量%至1重量%的鈮、0重量%至1.5重量%的鉬和0重量%至1重量%的鈦。連接元件還可包含其它元素的混合物，包括釩、鋁和氮。

特別合適的含鉻鋼是根據(jù)EN10088-2的材料號1.4016, 1.4113, 1.4509和1.4510的鋼。

在一個優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的連接元件的第二子元件包含銅，例如電解銅。這種第二子元件有利地具有高的電導(dǎo)率。此外，這種子元件有利地是可成形的，其對于連接電纜的連接可能是適宜的或必須的。因而，第二子元件可設(shè)有例如一個角度，由此連接電纜的連接方向是可調(diào)整的。

第二子元件還可包含含銅合金，例如黃銅或青銅合金，例如德銀或康銅。

第二子元件優(yōu)選具有0.5μOhm?cm至20μOhm?cm、特別優(yōu)選1.0μOhm?cm至15μOhm?cm、最特別優(yōu)選1.5μOhm?cm至11μOhm?cm的電阻。

第二子元件特別優(yōu)選包含45.0重量%至100重量%的銅、0重量%至45重量%的鋅、0重量%至15重量%的錫、0重量%至30重量%的鎳、以及0重量%至5重量%的硅。

特別合適的第二子元件的材料是材料號為CW004A(前2.0065)的電解銅和材料號為CW505L(前2.0265)的CuZn30。

根據(jù)本發(fā)明的鉚釘材料原則上可根據(jù)應(yīng)用要求由本領(lǐng)域中的技術(shù)人員自由地選擇。鉚釘可包含例如銅或含銅合金，例如黃銅或青銅，鐵或含鐵合金，例如鋼、含鉻鋼或不銹鋼，鋁或含鋁合金或鈦。

在一個優(yōu)選實施例中，鉚釘包含銅或含銅合金，尤其銅。這關(guān)于鉚接所需要的鉚釘?shù)碾妼?dǎo)率和可成形性是特別有利的。

然而，鉚釘還可與連接元件的第一子元件或第二子元件整體地實現(xiàn)。在這種情況下，鉚釘?shù)牟牧袭?dāng)然由相對應(yīng)的子元件的材料進(jìn)行控制。

鉚釘?shù)膸缀纬叽邕m度地由連接元件的尺寸進(jìn)行控制。在典型的連接元件的情況下，鉚釘具有例如0.2mm至12mm，優(yōu)選0.8mm至3mm的長度，以及0.5mm至5mm，優(yōu)選1mm至3mm的寬度。

本發(fā)明并不局限于連接元件的特定形狀。相反本發(fā)明可應(yīng)用于以實心子元件制成的多個部件來實現(xiàn)的任何連接元件。當(dāng)然，必須注意第一子元件的軟焊表面，即用作襯底接觸表面的表面不會受到突出鉚釘?shù)膿p害。

第一子元件和第二子元件的材料厚度優(yōu)選是0.1mm至4mm，特別優(yōu)選0.2mm至2mm，最特別優(yōu)選0.5mm和1mm。材料厚度優(yōu)選是恒定的，其對于子元件的簡單制造是特別有利的。

連接元件的尺寸可根據(jù)單個案例的要求由本領(lǐng)域中的技術(shù)人員進(jìn)行自由地選擇。例如，連接元件具有1mm至50mm的長度和寬度。連接元件的長度優(yōu)選，特別優(yōu)選。連接元件的寬度優(yōu)選10mm至30mm，特別優(yōu)選2mm至10mm。具有這些尺寸的連接元件特別容易操縱，并且特別適合于玻璃窗上的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的電接觸。

在一個優(yōu)選實施例中，第一子元件以橋的形狀來實現(xiàn)。橋形的連接元件對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員是熟悉的。它們通常包括2個腳部區(qū)域，在其面向襯底的表面上設(shè)置了接觸表面，由此將連接元件通過軟焊化合物連接到襯底上。在腳部區(qū)域之間設(shè)置了橋接區(qū)域，其通常包括平行于腳部區(qū)域而設(shè)置的升高的中心部分。橋接區(qū)域并不意圖通過軟焊化合物直接連接到傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)上。第二子元件優(yōu)選設(shè)置在背離腳部區(qū)域的橋接區(qū)域的表面上。第二子元件的形狀可同樣地由本領(lǐng)域中的技術(shù)人員進(jìn)行自由地選擇。第二子元件優(yōu)選具有伸長的形狀，尤其矩形的形狀，其具有用于最佳安裝第一子元件的平坦表面。

橋形連接元件已經(jīng)證明其用于接觸玻璃玻璃窗上的電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的價值。此外，它們在有待軟焊的腳部區(qū)域之間的橋接區(qū)域提供了用于鉚接第二子元件的有利能力。

第一子元件和第二子元件優(yōu)選分別具有至少一個，特別優(yōu)選只有一個孔，其與預(yù)期的鉚釘尺寸是匹配的。第一子元件和第二子元件的孔設(shè)置為重合，使得鉚釘可被引導(dǎo)穿過兩個孔，并因而可將子元件彼此持久穩(wěn)定地連接在一起。在襯底方向上突出第一子元件的表面之外的鉚釘?shù)牟糠衷谶@個實施例中是沒有問題的，因為第一子元件的橋接區(qū)域并不直接連接到襯底上；相反在橋接部分和襯底表面之間存在中間空間。

在一個特別有利的改進(jìn)中，第二子元件定制尺寸，使得具有0.8mm高度和4.8mm、6.3mm或9.5mm寬度的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)動車扁平接頭可附著在子元件的自由末端上。尤其優(yōu)選使用具有0.3mm寬度的第二子元件的實施例，因為這與用于這個部分的符合DIN 46244的機(jī)動車接頭相對應(yīng)。連接橋標(biāo)準(zhǔn)化以適合傳統(tǒng)機(jī)動車接頭的尺寸，其產(chǎn)生了一種簡單且還可反轉(zhuǎn)的能力，用于將襯底的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)連接到車載電壓上。然而，或者連接元件的電接觸還可通過軟焊連接、卷邊連接或?qū)щ娬澈蟿﹣硗瓿伞?/p>

在一個備選的優(yōu)選實施例中，連接元件的第二子元件以橋的形狀來實現(xiàn)，其具有兩個腳部區(qū)域和設(shè)置其之間的橋接區(qū)域。第一子元件以平板的形式來實現(xiàn)，例如具有矩形或弧形的外形，并設(shè)置在第二子元件的腳部區(qū)域的下側(cè)。第一子元件因而在第二子元件和襯底之間形成了補(bǔ)償板。第一子元件優(yōu)選是為各個腳部區(qū)域提供的，即，總共兩個第一子元件。

在這個實施例中，傳統(tǒng)的商業(yè)上經(jīng)濟(jì)可用的由例如銅制成的橋形連接元件可用作第二子元件。相反，可選擇第一子元件作為補(bǔ)償板，從而防止襯底上的溫度應(yīng)力。

因為第一子元件作為補(bǔ)償板通常通過軟焊化合物，憑借簡單的鉚接全表面直接粘接到襯底上，所以本身存在問題，即鉚釘?shù)囊徊糠謱⑼怀鲕浐副砻嬷?。因此在一個優(yōu)選實施例中，鉚釘與第一子元件整體地實現(xiàn)，并設(shè)置在與軟焊表面相反的第一子元件表面上。然后引導(dǎo)鉚釘穿過第二子元件中的合適的孔。

在一個備選的優(yōu)選實施例中，第一子元件作為補(bǔ)償器板在軟焊表面上具有優(yōu)選大概居中的凹部。在凹部附近，第一子元件具有引導(dǎo)鉚釘?shù)目?。在通過定制鉚釘制造子元件的強(qiáng)制鎖定連接之后，鉚釘?shù)耐怀霾糠衷O(shè)置在凹部的內(nèi)部，并且不會突出于其它扁平軟焊表面之外。

根據(jù)本發(fā)明的電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)優(yōu)選具有5μm至40μm，特別優(yōu)選5μm至20μm，最特別優(yōu)選8μm至15μm，且尤其10μm至12μm的層厚度。根據(jù)本發(fā)明的電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)優(yōu)選包含銀，特別優(yōu)選銀顆粒和玻璃粉。

在一個優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的軟焊化合物是無鉛的。這對于根據(jù)本發(fā)明具有電連接元件的玻璃窗的環(huán)境影響是特別有利的。在本發(fā)明的情況下，“無鉛的軟焊復(fù)合物”意味著一種軟焊復(fù)合物，其根據(jù)EC指南“2002/95/EC某些有害物質(zhì)在電氣和電子設(shè)備中的使用限制”，包括少于或等于0.1重量%的鉛含量，優(yōu)選無鉛。

根據(jù)本發(fā)明的多件式連接元件對于無鉛軟焊是特別有利的。與襯底上的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)直接軟焊的第一子元件的材料可與襯底材料相符，從而避免由于典型的無鉛軟焊化合物的低延展性而引起的關(guān)鍵的溫度應(yīng)力。

軟焊復(fù)合物優(yōu)選包含錫和鉍、銦、鋅、銅、銀或其組合。根據(jù)本發(fā)明的焊料成分中的錫含量是3重量%至99.5重量%，優(yōu)選10重量%至95.5重量%，尤其優(yōu)選15重量%至60重量%。根據(jù)本發(fā)明，焊料成分中的鉍、銦、鋅、銅、銀或其組合的含量是0.5重量%至97重量%，優(yōu)選10重量%至67重量%，其中鉍、銦、鋅、銅或銀的含量可能是0重量%。焊料成分可包含0重量%至5重量%含量的鎳、鍺、鋁或磷。根據(jù)本發(fā)明的焊料成分最特別優(yōu)選包含Bi40Sn57Ag3、Sn40Bi57Ag3、Bi59Sn40Ag1、Bi57Sn42Ag1、In97Ag3、Sn95.5Ag3.8Cu0.7、Bi67In33、Bi33In50Sn17、Sn77.2In20Ag2.8、Sn95Ag4Cu1、Sn99Cu1、Sn96.5Ag3.5、Sn96.5Ag3Cu0.5、Sn97Ag3或其混合物。

在一個有利的實施例中，軟焊復(fù)合物包含鉍。已經(jīng)論證了含鉍的軟焊復(fù)合物導(dǎo)致了根據(jù)本發(fā)明的連接元件對玻璃窗的特別良好的附著性，由此可避免對玻璃窗的損傷。軟焊復(fù)合物成分中的鉍的含量優(yōu)選是0.5重量%至97重量%，尤其優(yōu)選10重量%至67重量%，并且最特別優(yōu)選33重量%至67重量%，尤其50重量%至60重量%。除了鉍之外，軟焊復(fù)合物優(yōu)選包含錫和銀或錫、銀和銅。在一個特別優(yōu)選的實施例中，軟焊復(fù)合物包含至少35重量%至69重量%的鉍、30重量%至50重量%的錫、1重量%至10重量%的銀和0重量%至5重量%的銅。在一個最特別優(yōu)選的實施例中，軟焊復(fù)合物包含至少49重量%至60重量%的鉍、39重量%至42重量%的錫、1重量%至4重量%的銀和0重量%至3重量%的銅。

在另一有利的實施例中，軟焊復(fù)合物包含90重量%至99.5重量%的錫，優(yōu)選95重量%至99重量%，尤其優(yōu)選93重量%至98重量%。除了錫之外，軟焊復(fù)合物優(yōu)選包含0.5重量%至5重量%的銀和0重量%至5重量%的銅。

軟焊化合物的層厚度優(yōu)選小于或等于6.0×10^-4m，特別優(yōu)選小于3.0×10^-4m。

軟焊復(fù)合物從連接元件的軟焊區(qū)域和電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的中間空間流出，其具有優(yōu)選小于1mm的流出寬度。在一個優(yōu)選實施例中，最大流出寬度小于0.5mm，并且尤其大致0mm。這對于減少玻璃窗中的機(jī)械應(yīng)力、連接元件的附著性和焊料數(shù)量的節(jié)省是特別有利的。最大流出寬度被限定為在軟焊區(qū)域的外邊緣和軟焊復(fù)合物的交叉點之間的距離，在此處軟焊復(fù)合物下跌到50μm的層厚以下。最大流出寬度是在軟焊工藝之后，在固化的軟焊復(fù)合物上進(jìn)行測量的。所需的最大流出寬度通過恰當(dāng)?shù)剡x擇軟焊復(fù)合物體積以及在連接元件和電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的垂直距離來獲得，這可通過簡單的實驗來確定。在連接元件和電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的垂直距離可通過合適的工藝工具，例如具有集成墊片的工具進(jìn)行預(yù)先確定。最大流出寬度甚至可能是負(fù)的，即，被拉回到由電連接元件和電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的軟焊區(qū)域所形成的中間空間中。在根據(jù)本發(fā)明的玻璃窗的一個有利的實施例中，最大流出寬度以凹陷的彎月面形式拉回到由電連接元件和電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的軟焊區(qū)域形成的中間空間中。凹陷的彎月面通過例如在軟焊過程中，在焊料仍然是流體的同時增加在墊片和傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的垂直距離而產(chǎn)生。其優(yōu)勢在于減少玻璃窗中的機(jī)械應(yīng)力，尤其在與大的軟焊復(fù)合物交叉的關(guān)鍵區(qū)域。

在一個有利的改進(jìn)中，第一子元件的軟焊表面具有墊片。墊片優(yōu)選與第一子元件整體地，例如通過沖壓或深沖壓來實現(xiàn)。墊片優(yōu)選具有0.5×10^-4m至10×10^-4m的寬度和0.5×10^-4m至5×10^-4m，尤其優(yōu)選1×10^-4m至3×10^-4m的高度。通過墊片獲得了一致均勻厚度且均勻熔合的軟焊復(fù)合物層。因而，可減少在連接元件和玻璃窗之間的機(jī)械應(yīng)力，并可改善連接元件的附著性。這對于無鉛軟焊復(fù)合物的使用是特別有利的，其可較少地補(bǔ)償由于其同含鉛的軟焊復(fù)合物相比較低的延展性而引起的機(jī)械應(yīng)力。

在一個有利的改進(jìn)中，至少一個接觸焊盤設(shè)置在遠(yuǎn)離襯底的連接元件的表面上，其用于在軟焊過程中利用軟焊工具接觸連接元件。接觸焊盤至少在與軟焊工具接觸的區(qū)域中優(yōu)選是凸起彎曲的。接觸焊盤優(yōu)選具有0.1mm至2mm，尤其優(yōu)選0.2mm至1mm的高度。接觸焊盤的長度和寬度優(yōu)選在0.1至5mm之間，最特別優(yōu)選在0.4mm至3mm之間。接觸焊盤優(yōu)選與連接元件整體地通過例如沖壓或深沖壓來實現(xiàn)。對于軟焊，可使用其接觸側(cè)面是平坦的電極。電極表面與接觸焊盤發(fā)生接觸。電極表面設(shè)置為平行于襯底的表面。在電極表面和接觸焊盤之間的接觸區(qū)域形成了軟焊接頭。軟焊接頭的位置通過接觸焊盤的凸起表面上的具有離襯底表面最大的垂直距離的點來確定。軟焊接頭的位置相對連接元件上的軟焊電極的位置是獨立的。這在軟焊過程中對于可重復(fù)的均勻的熱分布是特別有利的。在軟焊過程中的熱分布通過接觸焊盤的位置、尺寸、排列和幾何形狀來確定。

接觸焊盤還可根據(jù)本發(fā)明通過突出連接元件之外的鉚釘部分成形，尤其當(dāng)鉚釘頭以截球形，例如半球來實現(xiàn)時。這樣在鉚接的時候有利地制造接觸焊盤，而沒有任何進(jìn)一步的工作或成本。

電連接元件的第一子元件和/或第二子元件可具有涂層(潤濕層)，其包含例如鎳、銅、鋅、錫、銀、金或其合金或?qū)樱瑑?yōu)選銀。這意味著利用軟焊復(fù)合物獲得了連接元件的改善的潤濕作用和改善的連接元件的附著性。此外，通過這種涂層，可增加連接元件的電導(dǎo)率。

在一個有利的實施例中，第一子元件和/或第二子元件設(shè)有促進(jìn)附著層，優(yōu)選由鎳和/或銅制成，并且還額外地設(shè)有含銀層。根據(jù)本發(fā)明的連接元件被覆最特別優(yōu)選0.1μm至0.3μm的鎳和/或3μm至20μm銀的涂層。

電連接元件的形狀可在連接元件和電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中間空間中形成一個或多個焊坑。連接元件上的軟焊的焊坑和潤濕性防止軟焊復(fù)合物從中間空間流出。焊坑在設(shè)計上可能是矩形、圓形或多邊形。

本發(fā)明的目的進(jìn)一步通過用于制造電連接元件的方法來完成，電連接元件用于與襯底上的電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行電接觸，其中

(a)準(zhǔn)備第一實心子元件和第二實心子元件，其中子元件由不同的材料制成，并且第一子元件被提供來軟焊到電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)上，且第二子元件被提供來連接到連接電纜上，

(b)彼此上下地設(shè)置第一子元件和第二子元件，和

(c)通過至少一個鉚釘而使第一子元件和第二子元件彼此連接在一起。

本發(fā)明的目的進(jìn)一步通過用于制造具有至少一個連接元件的玻璃窗的方法來實現(xiàn)，其中

a)將軟焊化合物根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用于連接元件的第一子元件的接觸表面上，

b)將具有軟焊化合物的連接元件設(shè)置于應(yīng)用于襯底的區(qū)域上的電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的區(qū)域上，和

d)使連接元件在能量應(yīng)用下而連接到電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)上。

軟焊復(fù)合物優(yōu)選作為具有固定的層厚、體積、形狀和布置的片晶或扁平的滴劑而應(yīng)用于連接元件上。軟焊化合物片晶的層厚度優(yōu)選小于或等于0.6mm。軟焊化合物片晶的形狀優(yōu)選通過連接元件的接觸表面的形狀來控制，并且是例如矩形、圓形、橢圓形或具有圓角的矩形或具有半圓的矩形，半圓定位在兩邊。

在電連接元件和電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的電連接期間的能量引入優(yōu)選通過沖壓軟焊、熱電極軟焊、活塞軟焊、激光軟焊、熱空氣軟焊、感應(yīng)軟焊、電阻軟焊和/或利用超聲波而發(fā)生。

電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)可利用本質(zhì)上已知的方法，例如通過絲印方法而應(yīng)用于襯底上。

本發(fā)明還包括將根據(jù)本發(fā)明的電連接元件用于與襯底上的電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行電接觸，其中襯底(6)優(yōu)選是機(jī)動車窗玻璃窗，尤其擋風(fēng)玻璃、后窗、邊窗和/或機(jī)動車的頂部面板。

根據(jù)本發(fā)明的玻璃窗具有根據(jù)本發(fā)明的連接元件，其優(yōu)選用于建筑物或用于陸地、空中或水上移動的運輸工具在，尤其在軌道車或機(jī)動車中，優(yōu)選用作擋風(fēng)玻璃、后窗、邊窗和/或頂部面板，尤其用作可加熱的玻璃窗或用作帶天線功能的玻璃窗。

附圖說明

本發(fā)明將參照附圖和示例性的實施例進(jìn)行詳細(xì)地描述。附圖是示意圖并且沒有按真實比例繪制。附圖決非限制本發(fā)明。它們描繪了：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的電連接元件的一個實施例的透視圖，

圖2是穿過圖1的連接元件的截面圖A-A'，

圖3是根據(jù)本發(fā)明的玻璃窗的透視圖，其具有圖1的連接元件，

圖4是根據(jù)本發(fā)明的電連接元件的另一實施例的透視圖，

圖5是穿過圖4的連接元件的第一子元件的橫截面圖，

圖6是穿過第一子元件的備選實施例的橫截面，

圖7是根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施例的流程圖，其用于制造根據(jù)本發(fā)明的連接元件，且

圖8是根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施例的流程圖，其用于利用根據(jù)本發(fā)明的連接元件制造玻璃窗。

具體實施方式

圖1和圖2均描繪了根據(jù)本發(fā)明的電連接元件1的細(xì)節(jié)。連接元件1以多件形式來實現(xiàn)，并由第一子元件2和第二子元件3組成。提供第一子元件2用于軟焊到襯底上的電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)上，尤其由玻璃制成的機(jī)動車窗板上。提供第二子元件3用于接觸連接電纜，其意味著電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)可通過連接元件1而連接到外部電源上。

為了避免由于溫度變化引起的關(guān)鍵的機(jī)械應(yīng)力，第一子元件2的熱膨脹系數(shù)與第二子元件3的熱膨脹系數(shù)一致。第一子元件2由符合EN10088-2(ThyssenKrupp Nirosta?4509)的材料號為1.4509的含鉻鋼制成，其在20℃至300℃的溫度范圍內(nèi)具有10.5×10^-6/℃的熱膨脹系數(shù)。機(jī)動車窗板通常由鈉鈣玻璃制成，其具有大約9×10^-6/℃的熱膨脹系數(shù)。由于熱膨脹系數(shù)方面小的差異，從而可避免臨界的溫度應(yīng)力。

第一子元件2具有橋形狀。子元件2包括扁平的腳部區(qū)域，其在其下側(cè)各具有平坦的接觸表面。橋接區(qū)域設(shè)置在腳部區(qū)域之間。接觸表面被提供用來通過軟焊化合物而連接到傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)上，而橋接區(qū)域不會受到軟焊化合物的沖擊。子元件2在橋接區(qū)域具有24mm的長度和4mm的寬度，并且在腳部區(qū)域具有8mm的寬度。子元件2的材料厚度是0.8mm。

第二子元件3并不直接軟焊到電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)上，所以不需要考慮其熱膨脹系數(shù)。第二子元件3應(yīng)具有高的電導(dǎo)率和良好的可成形性，其對于連接電纜的接觸是有利的。因此，第二子元件3由材料號為CW004A(Cu-ETP)的銅制成，其具有1.8μOhm?cm的電阻。子元件3設(shè)有由銀制成的潤濕層，以進(jìn)一步提高電導(dǎo)率。

第二子元件3設(shè)置在橋接區(qū)域的第一子元件2的頂部。第二子元件3與第一子元件2的外邊緣齊平對準(zhǔn)，并在變寬的腳部區(qū)域的方向上突出到相反的外邊緣之外。第二子元件3具有0.8mm的材料厚度、6.3mm的寬度和27mm的長度。

為了將子元件2和3彼此連接在一起，對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員顯明的是將它們彼此軟焊在一起。然而，在本示例性實施例中，這沒有問題是不可能的。材料號為1.4509的鋼具有大約1505℃的熔化溫度；相反銅大概為1083℃。熔點上的大的差異對于焊接導(dǎo)致了極大的問題。因而，必須將連接元件1加熱到非常高的溫度，從而首先熔化其上面的第一子元件2。在該過程中，第二子元件3可能受損。例如，含銀的潤濕層可能受損。

第一子元件2和第二子元件3根據(jù)本發(fā)明通過鉚釘4而彼此連接在一起。通過鉚釘4，子元件2,3可持久穩(wěn)定地連接在一起，而不依賴于所用的材料。例如，鉚釘也由Cu-ETP制成。

第一子元件2和第二子元件3分別設(shè)有合適的孔，其設(shè)置為彼此重合，從而可引導(dǎo)鉚釘4穿過這兩個孔。通過后續(xù)鉚釘4的重整形，產(chǎn)生了子元件2,3的強(qiáng)制連接，鉚釘?shù)脑龊癫糠址謩e突出于頂部和底部之外。因為第一子區(qū)域2的橋接區(qū)域在所描繪的實施例中具有離襯底表面恰當(dāng)?shù)木嚯x，所以底部上的鉚釘4的突出部分是沒有問題的。

圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明的位于電連接元件3的區(qū)域中的玻璃窗的一個實施例。玻璃窗是汽車的后窗，并且包括襯底6，其是由鈉鈣玻璃制成的3mm厚的熱預(yù)應(yīng)力的單玻璃窗安全玻璃。襯底6具有150cm的寬度和80cm的高度。采用加熱導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形式的電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)5印制在襯底6上。電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)5包括銀顆粒和玻璃粉。在玻璃窗的邊緣區(qū)域中，電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)5加寬至大概10mm的寬度，并且形成了用于電連接元件1的接觸表面。連接元件1用于利用外部電源通過連接電纜(未顯示)與電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)5進(jìn)行電接觸。對于汽車外部的觀測員而言，電接觸通過在電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)5和襯底6之間的掩蔽絲印部8而被隱藏了。

連接元件1的第一子元件2的接觸表面通過軟焊化合物7而持久地電氣和機(jī)械地連接在電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)5上。軟焊化合物7是無鉛的，并包含57重量%的鉍、40重量%的錫和3重量%的銀。軟焊化合物4具有250μm的厚度。

圖4描繪了根據(jù)本發(fā)明1的連接元件的另一實施例。第二子元件3以橋的形狀來實現(xiàn)，并由銅制成。由材料號為1.4509的含鉻鋼制成的第一子元件2設(shè)置在第二子元件3的各個腳部區(qū)域的底部。第一子元件2形成了補(bǔ)償板，由此含銅的橋和玻璃襯底不會發(fā)生直接接觸，該情形將由于高的熱膨脹系數(shù)差異而是不利的。第一子元件是已經(jīng)預(yù)制好的，以支承軟焊化合物7。

如同鉚釘4穿過整個子元件2的圖1的示例性實施例中那樣，這些子元件2的鉚接在這里是不可能的，因為突出的鉚釘4將損害子元件2的軟焊表面(帶軟焊化合物的接觸表面)。

圖5描繪了根據(jù)圖4的穿過第一子元件2的橫截面。在這個實施例中，鉚釘4與子元件2整體地實現(xiàn)，并設(shè)置在與子元件2的軟焊表面相反的子元件2的一側(cè)。因而提供了平坦的軟焊表面。

圖6描繪了第一子元件2的另一備選實施例。子元件2如圖5中是基本平坦實現(xiàn)的，大概在中間將凹部引進(jìn)軟焊表面中。在這個凹部的區(qū)域中，設(shè)置了為鉚釘通路而提供的孔。鉚釘?shù)耐怀霾糠挚扇菁{在凹部中，使其不突出軟焊表面之外和干擾連接元件和襯底之間的連接。凹部還有利于在軟焊之前將軟焊化合物應(yīng)用于連接元件上。此外在軟焊期間，過量的軟焊化合物可容納在凹部中，從而可減少超出軟焊表面的側(cè)邊緣之外的軟焊化合物的溢流寬度。因而進(jìn)一步減少了機(jī)械應(yīng)力。

凹部的形狀可針對其它功能，例如軟焊化合物的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。在所描繪的實施例中，凹部的剖面具有輕微的縮減，其在軟焊化合物的冷注入期間導(dǎo)致更穩(wěn)定的連接。然而，其它形狀對于凹部也是可能的，例如具有圓形段或矩形形狀的剖面。

在圖4-6的連接元件的實施例中，突出背離襯底的表面之外的鉚釘4的部分可用作接觸焊盤。接觸焊盤限定了與軟焊電極的接觸點，并因而在軟焊期間造成可再生的能量引入。特別優(yōu)選的是，鉚釘?shù)耐怀霾糠譃榇司哂写蟾沤厍蛐蔚男螤睢?/p>

圖7描繪了根據(jù)本發(fā)明的用于制造電連接元件1的方法的一個示例性實施例。

圖8描繪了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個示例性實施例，其用于利用根據(jù)本發(fā)明的連接元件1而制造根據(jù)本發(fā)明的玻璃窗。

部件列表

(1)電連接元件

(2)1的第一子元件

(3)1的第二子元件

(4)鉚釘

(5)電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)

(6)襯底

(7)軟焊化合物

(8)掩蔽印刷部

A-A'剖面線。