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MX2013000023A - Disco con un elemento de conexion electrica. - Google Patents

Disco con un elemento de conexion electrica.

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MX2013000023A
MX2013000023A MX2013000023A MX2013000023A MX2013000023A MX 2013000023 A MX2013000023 A MX 2013000023A MX 2013000023 A MX2013000023 A MX 2013000023A MX 2013000023 A MX2013000023 A MX 2013000023A MX 2013000023 A MX2013000023 A MX 2013000023A
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MX
Mexico
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weight
connecting element
electrically conductive
conductive structure
connection element
Prior art date
Application number
MX2013000023A
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English (en)
Inventor
Lothar Schmidt
Bernhard Reul
Mitja Rateiczak
Andreas Schlarb
Harald Cholewa
Lothar Lesmeister
Original Assignee
Saint Gobain
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Publication date
Application filed by Saint Gobain filed Critical Saint Gobain
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Abstract

La presente invención se refiere a un disco con un elemento de conexión eléctrica, que comprende: - un sustrato hecho de vidrio (1), - una estructura eléctricamente conductiva (2) con un espesor de capa de 5 µm a 40 µm en una región del sustrato (1), - un elemento de conexión (3), y - una capa de un material de soldadura (4), la cual conecta eléctricamente el elemento de conexión (3) a una porción (12) de la estructura eléctricamente conductiva (2), en donde - el elemento de conexión (3) contiene al menos una aleación de hierro-níquel o una aleación de hierro-níquel cobalto, - el elemento de conexión (3) es conectado a la porción (12) de la estructura eléctricamente conductiva (2) por medio de una superficie de contacto (11) sobre su superficie completa, y - la superficie de contacto (11) no tiene esquinas.

Description

DISCO CON UN ELEMENTO DE -CONEXIÓN ELÉCTRICA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un disco con un elemento de conexión eléctrica y un método económico y ambientalmente amigable para su producción.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La invención además se refiere a un disco con un elemento de conexión eléctrica para vehículos de motor con estructuras eléctricamente conductivas tales como, por ejemplo, conductores de calentamiento o conductores de antena. Las estructuras eléctricamente conductivas son habitúaIntente conectadas al sistema eléctrico en tablero por medio de elementos de conexión eléctrica soldados en este. Debido a diferentes coeficientes de expansión térmica de los materiales usados, ocurre estrés mecánico durante la producción y operación que tensa los discos y puede causar rotura del disco.
Las soldaduras que contienen plomo tienen alta conductividad que puede compensar el estrés mecánico que ocurre entre un elemento de conexión eléctrico y el disco por deformación plástica. Sin embargo, debido a la Directiva sobre Vehículos al Final de su Vida Útil 2005/53/EC, las soldaduras que contienen plomo tienen que ser remplazadas por soldaduras libres de plomo dentro de la CE. La directiva es referida a, en resumen, por el acrónimo ELV por sus siglas en inglés, {Vehículos al Final de su Vida Útil) . El objetivo es prohibir componentes extremadamente problemáticos de productos resultantes del incremento masivo en electrónicos desechables. Las sustancias afectadas son plomo, mercurio, cadmio y cromo. Esto se refiere, entre otras cosas, a la implementación de materiales de soldadura libres de plomo en aplicaciones eléctricas en vidrio y la introducción de productos de reemplazo correspondientes.
El documento EP 1 942 703 A2 describe un elemento de conexión eléctrica en discos de vehículos de motor, en donde la diferencia en el coeficiente de expansión térmica de un disco y un elemento de conexión eléctrica es <5xlO~6/°C. Para permitir la adecuada estabilidad y capacidad de proceso mecánica, se propone usar un exceso de material de soldadura. El exceso de material de soldadura fluye fuera del espacio intermedio entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductiva. El exceso de material de soldadura causa alto estrés mecánico en el disco. Este estrés mecánico al final resulta en rotura del disco.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objetivo de la presente invención es proporcionar un disco con un elemento de conexión eléctrica y un método económico y ambientalmente amigable para su producción, con ello el estrés mecánico crítico en el disco es evitado.
El objetivo de la presente invención es lograr un disco con un elemento de conexión que comprende las siguientes características: - un sustrato hecho de vidrio, - una estructura eléctricamente conductiva con un espesor de capa de 5 µp? a 40 µp? en una región del sustrato, - un elemento de conexión, y - una capa de un material de soldadura el cual conecta eléctricamente el elemento de conexión a una porción de la estructura eléctricamente conductiva, en donde - el elemento de conexión contiene al menos una aleación hierro-níquel o una aleación hierro-níquel-cobalto, - el elemento de conexión es conectado a la porción de la estructura eléctricamente conductiva por medio de una superficie de contacto sobre su superficie completa, y - la superficie de contacto no tiene esquinas.
Una estructura eléctricamente conductiva es aplicada en el disco. Un elemento de conexión eléctrica es eléctricamente conectado a la estructura eléctricamente conductiva por un material de soldadura en porciones. El material de soldadura fluye con una amplitud de flujo de salida de < 1 m a partir del espacio intermedio entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductiva.
En una modalidad preferida, la amplitud del flujo de salida máxima es menos de 0.5 rom y, en particular, aproximadamente 0 rara. La amplitud del flujo de salida máxima puede aún ser negativa, es decir, recogida en el espacio intermedio formado por un elemento de conexión eléctrica y una estructura eléctricamente conductiva, preferiblemente en un menisco cóncavo.
La amplitud del flujo de salida máxima se define como la distancia entre los bordes externos del elemento de conexión y el punto de cruce del material de soldadura, en el cual el material de soldadura cae por debajo d-e un espesor de capa de 50 m.
La ventaja reside en la reducción de los estreses mecánicos en el disco, en particular, en la región critica presente con un amplio cruce de material de soldadura.
El primer coeficiente de la expansión térmica es preferiblemente de 8 x 10"6/°C a 9 x 10"/°C. El sustrato es preferiblemente vidrio que tiene, preferiblemente, un coeficiente de expansión térmica de 8.3xlO"6/°C en un intervalo de temperatura de 0°C a 300°C.
El segundo coeficiente de expansión térmica es preferiblemente de 8 x 10"6/°C a 9 x 10"6/°C, particularmente preferible de 8.3xl0"6/°C a 9xl0"6/°C en un intervalo de temperatura de 0°C a 300°C.
El coeficiente de expansión térmica del elemento de conexión puede ser => 4 x 10~6/°C.
La estructura eléctricamente conductiva de conformidad con la invención tiene, preferiblemente, un espesor de capa de 8 pm a 15 pm, particularmente de manera preferible de 10 pm a 12 pm. La estructura eléctricamente conductiva de conformidad con la invención contiene, preferiblemente, plata, particularmente de preferencia, partículas de plata y fritas de vidrio.
El espesor de capa de la soldadura de conformidad con la invención es preferiblemente <7.0 x 10~4 m, particularmente de manera preferible <3.0 x 10~4 m y, en particular, <0.5 x 10~4 m. El material de soldadura de conformidad con la invención contiene, preferiblemente, estaño y bismuto, indio, zinc, cobre, plata o composiciones de los mismos. La proporción de estaño en la composición de soldadura de conformidad con la invención es de 3% en peso a 99.5% en peso, preferiblemente de 10% en peso a 95.5% en peso, particularmente preferible de 15% en peso a 60% en peso. La proporción de bismuto, indio, zinc, cobre, plata o composiciones de los mismos en la composición de soldadura de conformidad con la invención es de 0.5% en peso a 97% en peso, preferiblemente 10% en peso a 67% en peso, con ello la proporción de estaño, bismuto, indio, zinc, cobre o plata puede ser 0% en peso. La composición de soldadura de conformidad con la invención puede contener níquel, germanio, aluminio o fósforo a una proporción de 0% en peso a 5% en peso. La composición de soldadura de conformidad con la invención contiene muy particularmente de manera preferible, Bi57Sn42Agl, Bi59Sn40Agl, In97Ag3, Sn95.5Ag3.8CuO .7 , Bi€7ln33, Bi33ln50Snl7, Sn77.2ln20Ag2.8, Sn95Ag4Cul, Sn99Cul, Sn96.5Ag3.5, o mezclas de los mismos. El material de soldadura de conformidad con la invención es preferiblemente libre de plomo y no contiene plomo o solamente mezclas relacionadas con la producción de plomo.
El elemento de conexión de conformidad con la invención contiene preferiblemente al menos 50% en peso a 75% en peso de hierro, 25% en peso a 50% en peso de níquel, 0% en peso a 20% en peso de cobalto, 0% en peso a 1.5% en peso de magnesio, 0% en peso a 1% en peso de silicio, 0% en peso a 1% en peso de carbono, ó 0% en peso a 1% en peso de manganeso.
El elemento de conexión de conformidad con la invención contiene preferiblemente cromo, niobio, aluminio, vanadio, tungsteno, y titanio a una proporción de 0% en peso a 1% en peso de molibdeno a una proporción de 0% en peso a 5% en peso, así como también mezclas relacionadas con la producción.
El elemento de conexión de conformidad con la invención contiene preferiblemente al menos 55% en peso a 70% en peso de hierro, 30% en peso a 45% en peso de níquel, 0% en peso a 5% en peso de cobalto, 0% en peso a 1% en peso de magnesio, 0% en peso a 1% en peso de silicio, ó 0% en peso a 1% en peso de carbono.
El elemento de conexión de conformidad con la invención además contiene preferiblemente al menos 50% en peso a €0% en peso de hierro, 25% en peso a 35% en peso de níquel, 15% en peso a 20% en peso de cobalto, 0% en peso a 0.5% en peso de silicio, 0% en peso a 0.1% en peso de carbono, ó 0% en peso a 0.5% en peso de manganeso.
El elemento de conexión de conformidad con la invención es, particularmente de manera preferible, parcialmente recubierto, con níquel, estaño, cobre, y/o plata. El elemento de conexión de conformidad con la invención es, muy particularmente de manera preferible, recubierto con 0.1 m a 0.3 ]im de níquel y/o 3 µ?? a 10 µp? de plata. El elemento de conexión puede ser chapado con níquel, estaño, cobre, y/o plata. Ni y Ag mejoran la capacidad de llevar corriente y estabilidad de corrosión del elemento de conexión y la humectación con el material de soldadura.
El elemento de conexión de conformidad con la invención contiene preferiblemente kovar (FeCoNi) y/o invar (FeNi) con un coeficiente de expansión térmica de invar de 0.1 x 10"6/°C a 4 x 10~6/°C o una máxima diferencia de kovar de 5 x 10"6/°C al coeficiente de expansión del disco.
El Kovar es una aleación de hierro-níquel-cobalto que tiene un coeficiente de expansión térmica de usualmente aproximadamente 5 x 10~6/oC, el cual es menor que el coeficiente de metales típicos. La composición contiene, por ejemplo, 54% en peso de hierro, 29% en peso de níquel, y 17% en peso de cobalto. En el área de microelectrónica y tecnología de microsistema, el kovar es, consecuentemente, usado como un material de alojamiento o como una submontaje. Los submontajes descansan, de conformidad con el principio de intercalación, entre el material portador actual y la amplitud de material, para la mayor parte, un coeficiente de expansión claramente mayor. El kovar de este modo sirve como un elemento de compensación el cual absorbe y reduce el estrés termo-mecánico causado por los diferentes coeficientes de expansión térmica de los otros materiales. De manera similar, el kovar es usado para implementaciones de metal-vidrio de componentes electrónicos y materiales de transición en cámaras de vacío.
El invar es una aleación de hierro-níquel con un contenido de, por ejemplo, 36% en peso de níquel (FeNi36) . Existe un grupo de aleaciones y compuestos que tienen la propiedad de tener coeficientes de expansión térmica anormalmente pequeños o algunas veces negativos en ciertos intervalos de temperatura. El invar de Fe65Ni35 contiene 65% en peso de hierro y 35% en peso de níquel. Hasta 1% en peso de magnesio, silicio, y carbono son usualmente aleados para cambiar las propiedades mecánicas. Sometiendo a aleación 5% en peso de cobalto, el coeficiente de expansión térmica a puede ser además reducido. Un nombre para la aleación es Inovco, FeNi33Co4.5 con un coeficiente de expansión a (20 °C a 100 °C) de 0.55 x 10_6/°C.
Si una aleación tal como invar con un coeficiente de expansión térmica muy bajo absoluto de < 4 x 106/°C se usa, la sobrecompensación del estrés mecánico ocurre a través de estrés de presión no crítica en el vidrio o a través de estrés de tensión no crítico en la aleación.
El elemento de conexión de conformidad con la invención contiene preferiblemente aleaciones de hierro-níquel y/o aleaciones de hierro-níquel-cobalto post-tratadas térmicamente por recocido.
El kovar y/o invar también puede ser soldado, engarzado o pegado como una placa de compensación en un elemento de conexión hecho, por ejemplo, de acero, aluminio, titanio, cobre. Como un bimetal, se puede obtener el comportamiento de expansión favorable del elemento de conexión con relación a la expansión del vidrio. La placa de compensación es preferiblemente en forma de sombrero.
El elemento de conexión eléctrica contiene, en la superficie que encara el material de soldadura, un recubrimiento que contiene cobre, zinc, estaño, plata, oro, o una combinación de los mismos, preferiblemente plata. Esto previene una dispersión de material de soldadura más allá del recubrimiento y limita la amplitud del flujo de salida.
El elemento de conexión eléctrica es conectado sobre su superficie completa a una porción de la estructura eléctricamente -conductiva por medio de una superficie de contacto. Sin embargo, la superficie de contacto del elemento de conexión no tiene esquinas. La superficie de contacto puede tener una estructura ovalada, preferiblemente elíptica y, en particular, una circular. Alternativamente, la superficie de contacto puede tener una forma poligonal convexa, preferiblemente una forma rectangular, con esquinas redondeadas. Las esquinas redondeadas tienen un radio de curvatura de r > 0.5 mm, preferiblemente de r > 1 mm.
Las dimensiones máximas de los elementos de conexión son, en la vista de plano, por ejemplo, preferiblemente 1 mm a 50 mm de longitud y amplitud y, particularmente de manera preferible 3 mm a 30 mm de longitud y amplitud y, muy particularmente de manera preferible 2 mm a 4 mm de amplitud y 12 mm a 24 mm de longitud.
La forma del elemento de conexión eléctrica puede formar puntos de soldadura en el espacio intermedio del elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductiva. Los puntos de soldadura y propiedades humectantes de la soldadura en el elemento de conexión previenen el flujo de salida del material de soldadura del espacio intermedio. Los puntos de soldadura pueden ser rectangulares, redondeados, o poligonales en diseño.
La distribución del calor de soldadura y, de este modo, la distribución del material de soldadura durante el proceso de soldadura puede ser definida por la forma del elemento de conexión. El material de soldadura fluye al punto más caliente. La introducción de energía durante la conexión eléctrica de una conexión eléctrica y una estructura eléctricamente conductiva ocurre preferiblemente por medio de soldadura con punzón, soldadura de termodo, soldadura por pistón, preferiblemente soldadura láser, soldadura con aire caliente, soldadura por inducción, soldadura de resistencia y/o con ultrasonido.
El objeto de la invención es además realizado a través de un método para producir un disco con un elemento de conexión, en donde a) el material de soldadura se dispone y aplica en el elemento de conexión como una plaqueta con un espesor, volumen, forma y arreglo de capa fijo, b) una estructura eléctricamente conductiva se aplica en un sustrato, c) el elemento de conexión con el material de soldadura es dispuesto en la estructura eléctricamente conductiva, y d) el elemento de conexión es soldado a la estructura eléctricamente conductiva.
El material de soldadura es preferiblemente aplicado con antelación a los elementos de conexión, preferiblemente como una plaqueta con un espesor, volumen, forma y arreglo de capa fijo en el elemento de conexión.
El elemento de conexión es soldado o engarzado a una lámina, alambre trenzado, malla (parcialmente no mostradas), hechos, por ejemplo, de cobre y conectados al sistema eléctrico en tablero (también no mostrado) .
El elemento de conexión es preferiblemente usado en discos calentados o en discos con antenas en edificios, en particular en automóviles, ferrocarriles, aeronaves o embarcaciones. El elemento de conexión sirve para conectar las estructuras de conexión del disco a sistemas eléctricos que son dispuestos fuera del disco. Los sistemas eléctricos son amplificadores, unidades de control o fuentes de voltaje.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La invención se explica en detalle con referencia a dibujos y modalidades ejemplares. Representan: Fig. 1 una vista de un disco de conformidad con la invención con un elemento de conexión elíptico, Fig. 2 una sección transversal A-A' a través del disco de la Fig. 1, Fig. 3 una sección transversal a través de un disco alternativo de conformidad con la invención, Fig. 4 una sección transversal a través de otro disco alternativo de conformidad con la invención, Fig. 5 una vista de plano de una modalidad alternativa del elemento de conexión, Fig. 6 una vista de plano de otra modalidad alternativa del elemento de conexión, Fig. 7 una vista de plano de otra modalidad alternativa del elemento de conexión, Fig. 8 una vista lateral del elemento de conexión de la Fig. 7, Fig. 9 una sección transversal a través de otro disco alternativo de conformidad con la invención con un elemento de conexión arqueado, Fig. 10 un diagrama de flujo detallado del método de conformidad con la invención, y Fig. 11 una representación espacial de un elemento de conexión en la forma de un puente.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Fig. 1 y Fig. 2 muestran, en cada caso, un detalle de un disco calentable 1 de conformidad con la invención en la región del elemento de conexión eléctrica 3. El disco 1 es un vidrio de seguridad de disco único térmicamente pre-tensado de 3 mm de espesor hecho de vidrio de cal sodada. El disco 1 tiene una amplitud de 150 cm y una altura de 80 cm. Una estructura eléctricamente conductiva 2 en la forma de una estructura conductora de calentamiento 2 se imprime en el disco 1. La estructura eléctricamente conductiva 2 contiene partículas de plata y fritas de vidrio. En la región de borde del disco 1, la estructura eléctricamente conductiva 2 es ampliada a una amplitud de 10 mm y forma una superficie de contacto por el elemento de conexión eléctrica 3. En la región de borde del disco 1, también se sitúa una impresión de pantalla o estampado de cubierta (no mostrada) . En la región de la superficie de contacto entre el elemento de conexión eléctrica 3 y la estructura eléctricamente conductiva 2, se aplica material de soldadura 4, el cual efectúa una conexión eléctrica y mecánica durable entre el elemento de conexión eléctrica 3 y la estructura eléctricamente conductiva 2. El material de soldadura 4 contiene 57% en peso de bismuto, 42% en peso de estaño, y 1% en peso de plata. El material de soldadura 4 es dispuesto a través de un volumen predefinido y forma completamente entre el elemento de conexión eléctrica 3 y la estructura eléctricamente conductiva 2. El material de soldadura 4 tiene un espesor de 250 ]i . Un flujo de salida del material de soldadura 4 a partir del espacio intermedio entre el elemento de conexión eléctrica 3 y la estructura eléctricamente conductiva 2, el cual excede un espesor de capa t de 50 pm, se observa a una amplitud máxima de flujo de salida de b = 0.5 mm. El elemento de conexión eléctrica 3 es una aleación que contiene 54% en peso de hierro, 29% en peso de níquel, y 17% en peso de cobalto. El elemento de conexión eléctrica 3 es diseñado con una superficie de base elíptica. La longitud del eje principal es 12 mm; la longitud del eje menor, 5 mm. El espesor del material del elemento de conexión 3 es 0.8 mm. No se observan estreses mecánicos críticos en el disco 1 debido al arreglo del material de soldadura 4, predefinido por el elemento de conexión 3 y la estructura eléctricamente conductiva 2. La conexión del disco 1 al elemento de conexión eléctrica 3 por medio de la estructura eléctricamente conductiva 2 es durablemente estable.
La Fig. 3 representa, en continuación de la modalidad ejemplar de la Fig. 1 y 2, una modalidad alternativa del elemento de conexión 3 de conformidad con la invención. El elemento de conexión eléctrica 3 se proporciona en la superficie que encara el material de soldadura 4 con un recubrimiento que contiene plata 5. Esto previene la dispersión del material de soldadura más allá del recubrimiento 5 y limita la amplitud del flujo de salida b. La amplitud del flujo de salida b del material de soldadura 4 es menos de 1 mm. No se observan estreses mecánicos críticos en el disco 1 debido al arreglo del material de soldadura 4.
La conexión del disco 1 al elemento de conexión eléctrica 3 por medio de la estructura eléctricamente conductiva 2 es durablemente estable.
La Fig. 4 representa otra modalidad del disco 1 de conformidad con la invención con un elemento de conexión 3 con una superficie de base elíptica. El elemento de conexión 3 contiene una aleación que contiene hierro con un coeficiente de expansión térmica de 8 x 10~6/°C. El espesor del material es 2 mm. En la región de la superficie de contacto del elemento de conexión 3 con el disco 1, se aplica un miembro de compensación en forma de sombrero 6 con una aleación de hierro-níquel-cobalto. El espesor de capa máximo del miembro de compensación en forma de sombrero 6 es 4 mm. Por medio del miembro de compensación, es posible adaptar los coeficientes de expansión térmica del elemento de conexión 3 a los requerimientos del disco 1 y del material de soldadura 4. El miembro de compensación en forma de sombrero 6 resulta en flujo de calor mejorado durante la producción de la conexión de soldadura 4. El calentamiento ocurre principalmente en el centro de la superficie de contacto. Es posible además reduce la amplitud del flujo de salida b del material de soldadura 4. Debido a la baja amplitud del flujo de salida b de < 1 mm y el coeficiente de expansión adaptado, es posible además reducir los estreses térmicos en el disco 1. Los estreses térmicos en el disco 1 no son críticos, y una conexión eléctrica y mecánica durable se proporciona entre el elemento de conexión 3 y el disco 1 por medio de la estructura eléctricamente conductiva 2.
La Fig. 5 representa una vista en plano de una modalidad alternativa del elemento de conexión 3 de conformidad con la invención. El elemento de conexión 3 es diseñado como un rectángulo y tiene una amplitud de 5 mm y una longitud de 14 mm. Las esquinas del rectángulo son en cada caso redondeadas con un segmento circular con un radio de curvatura r de 1 mm, por ejemplo. Además, un cable de conexión 8 es soldado vía una región de soldadura 7 al elemento de conexión 3. La región de soldadura 7 tiene una amplitud de 3 mm y una longitud de 6 mm. El cable de conexión 8 es un cable ondulado hecho de alambres de cobre chapados con estaño, delgados. Los cables de alambre trenzado o alambres pueden también ser usados como el cable de conexión 8. Alternativamente, manguitos de metal, conectores obturadores o conexiones de engarce también pueden ser eléctricamente conductivamente conectadas al elemento de conexión 3. En particular, el elemento de conexión 3 también puede ser diseñado como un manguito de engarce o elemento de engarce de una pieza o piezas múltiples.
La Fig. 6 representa una vista en plano de otra modalidad del elemento de conexión 3 de conformidad con la invención. El elemento de conexión 3 es diseñado como un rectángulo, con los dos lados cortos del rectángulo diseñado como semicírculos. El elemento de conexión tiene una amplitud de 5 mm y una longitud de 14 mm. La región de soldadura 7 tiene una amplitud de 3 mm y una longitud de 6 mm.
Las Fig. 7 y Fig. 8 representan otra modalidad del elemento de conexión 3 de conformidad con la invención con una lengüeta de conexión 9. La superficie de contacto 11 del elemento de conexión 3 es diseñada como un circulo. El radio del círculo es 4 mm. La lengüeta de conexión 9 es conectada por medio de una región de soldadura 7 a un cable de conexión 8. Alternativamente, la lengüeta de conexión 9 también puede ser diseñada como un obturador plano así como también un manguito de engarce o conector de engarce. La lengüeta de conexión 9 tiene, en esta modalidad, dos muescas 10, 10' . Estas muescas 10, 10' sirven para reducir el material de la lengüeta de conexión 9. Esto resulta en un efecto de resorte y de este modo en la mitigación de fuerzas que son transferidas vía el cable de conexión 8 al contacto de soldadura .
La Fig. 9 representa una sección transversal a través de otra modalidad de un elemento de conexión 3 de conformidad con la invención. El elemento de conexión 3 tiene un arco 13 en el centro. En la región de la curva 13, el material de soldadura 4 es engrosado.
La Fig. 10 representa en detalle un ejemplo del método de conformidad con la invención para producir un disco con un elemento de conexión eléctrica 3. Como una primera etapa, es necesario a parte el material de soldadura 4 de conformidad con la forma y volumen. El material de soldadura en porciones 4 es dispuesto en el elemento de conexión eléctrica 3. El elemento de conexión eléctrica 3 es dispuesto con el material de soldadura 4 en la estructura eléctricamente conductiva 2. Una conexión durable del elemento de conexión eléctrica 3 a la estructura eléctricamente conductiva 2 y, de este modo, al disco 1 toma lugar a través de la entrada de energía.
E emplo Se produjeron especímenes de prueba con el disco 1 (espesor 3 mm, amplitud 150 cm, y altura 80 cm) , con la estructura eléctricamente conductiva 2 en la forma de una estructura conductora de calentamiento, el elemento de conexión eléctrica 3, la capa de plata en la superficie de contactos del elemento de conexión 3, y el material de soldadura . El material de soldadura 4 se aplicó por adelantado como una plaqueta con espesor, volumen y forma de capa fija en la superficie de contacto 11 del elemento de conexión 3. El elemento de conexión 3 se aplicó con el material de soldadura 4 aplicado en la estructura eléctricamente conductiva 2. El elemento de conexión se soldó sobre la estructura eléctricamente conductiva 2 a una temperatura de 200 °C y un tiempo de procesamiento de 2 segundos. El flujo de salida del material de soldadura 4 a partir del espacio intermedio entre el elemento de conexión eléctrica 3 y la estructura eléctricamente conductiva 2, el cual excede un espesor de capa t de 50 µp?, se observa solamente a una amplitud máxima de flujo de salida de b = 0.5 mm. Las dimensiones y composiciones de la estructura eléctricamente conductiva 2, el elemento de conexión eléctrica 3, la capa de plata en la superficie de contactos del elemento de conexión 3, y el material de soldadura 4 se encuentran en la Tabla 1 y Fig. 1 y 2 y la descripción de las figuras.
Con todos los especímenes, fue posible observar, con una diferencia de temperatura de +80 °C a -30 °C, que no se rompió o mostró daño el sustrato de vidrio 1. Fue posible demostrar que, prontamente después de soldar, estos discos 1 con el elemento de conexión soldado 3 fueron estables contra una caída súbita de temperatura.
Además, los especímenes de prueba se ejecutaron con una segunda composición del elemento de conexión eléctrica 3. Las dimensiones y composiciones de la estructura eléctricamente conductiva 2, valores detallados del elemento de conexión eléctrica 3, la capa de plata en la superficie de contactos del elemento de conexión 3, y el material de soldadura 4 se encuentran en la Tabla 2. Aquí también, fue posible observar que, con una diferencia de temperatura de +80 °C a -30 °C, no se rompió o tuvo daño el sustrato de vidrio 1. Fue posible demostrar que, prontamente después de soldar, estos discos 1 con el elemento de conexión soldada 3 fueron estables contra una caída súbita de temperatura.
Tabla 1 Tabla 2 Ejemplo Comparativo 1: El Ejemplo Comparativo 1 se llevó a cabo igual que como el Ejemplo con las siguientes diferencias: Las dimensiones y componentes de la estructura eléctricamente conductiva 2, el elemento de conexión eléctrica 3, la capa de metal en la superficie de contactos del elemento de conexión 3, y el material de soldadura 4 se encuentran en la Tabla 3. El material de soldadura 4, de conformidad con la técnica anterior, no fue aplicado por adelantado como una plaqueta en la superficie de contacto del elemento de conexión 3. El elemento de conexión 3 se soldó a la estructura eléctricamente conductiva 2 de conformidad con el método convencional. Con el flujo de salida del material de soldadura 4 a partir del espacio intermedio entre el elemento de conexión eléctrica 3 y la estructura eléctricamente conductiva 2, el cual excede un espesor de capa t de 50 µp?, se obtuvo una amplitud de flujo de salida promedio b = 2 mm a 3 mm.
Con una diferencia de temperatura súbita de +80 °C a -30 °C, se observa que los sustratos de vidrio 1 tienen mayor desventaja prontamente después de la soldadura.
Tabla 3 El Ejemplo Comparativo 2 se llevó a cabo igual que como el Ejemplo con las siguientes diferencias. Las dimensiones y componentes de la estructura eléctricamente conductiva 2, el elemento de conexión eléctrica 3, la capa de metal en la superficie de contactos del elemento de conexión 3, y el material de soldadura 4 se encuentran en la Tabla 4. El material de soldadura 4, de conformidad con la técnica anterior, no fue aplicado por adelantado como una plaqueta en la superficie de contacto del elemento de conexión 3. El elemento de conexión 3 se soldó a la estructura eléctricamente conductiva 2 de conformidad con el método convencional. Con el flujo de salida del material de soldadura 4 a partir del espacio intermedio entre el elemento de conexión eléctrica 3 y la estructura eléctricamente conductiva 2, el cual excede un espesor de capa t de 50 µ??, se obtuvo una amplitud de flujo de salida promedio b = l mm a l.5 mm.
Con una diferencia de temperatura súbita de +80 °C a -30 °C, se observa que los sustratos de vidrio 1 tienen mayor desventaja prontamente después de la soldadura.
Tabla 4 Usualmente, estreses de tensión superiores en el vidrio resultan en un riesgo incrementado de defectos de capa o descamación en el vidrio. Consecuentemente, la influencia de la superficie de contacto 11 entre el elemento de conexión 3 y la porción 12 de la estructura eléctricamente conductiva 2 se investigó por simulaciones de ordenador. Se calcularon los estreses de tensión durante el enfriamiento de discos con los elementos de conexión de diferentes geometrías. Los varios elementos de conexión fueron en forma de puente (B) y circular (K) .
La Fig. 11 representa una representación en perspectiva del elemento de conexión 3 (B) en la forma de un puente. El elemento de conexión (B) en la forma de un puente tiene una amplitud de 4 mm y una longitud de 24 mm. Las superficies de contacto 11 del elemento de conexión 3 (B) en la forma de un puente tiene, en casa caso, una amplitud de 4 mm y una longitud de 6 mm. El elemento de conexión circular (K) tiene un radio de 4 mm.
Una aleación de kovar con un coeficiente de expansión térmica a de 5.2 x 10~6/°C y una aleación invar con 1.7 x 10"6/°C se asumieron como material para los elementos de conexión. El espesor del material de los elementos de conexión fue, en cada caso, 0.8 mm. En cada caso, un disco de vidrio con un espesor de material de 2 mm se asumió como el sustrato. El espesor del material de la capa de soldadura 4 fue, en cada caso, 10 pm.
En la simulación por ordenador, los estreses de tensión en el disco de vidrio se calcularon con enfriamiento de +20 °C a - 40 °C. Los estreses de tensión máximos calculados son listados en la Tabla 5.
Tabla 5 Los estreses de tensión máxima dependen fuertemente de la forma del elemento de conexión. Como un resultado, los estreses de tensión máxima en el disco de vidrio con elementos de conexión circular (K) hechos de kovar o invar fueron, en cada caso, 46% menos que con los elementos de conexión en forma de puente (B) hechos de kovar o invar, cotéjese la Tabla 5.
Se demostró que los discos de conformidad con la invención con sustratos de vidrio 1 y elementos de conexión eléctrica 3 de conformidad con la invención tienen mejor estabilidad contra diferencias de temperatura súbitas.
Este resultado fue inesperado y sorprendente para la persona experta en la técnica.
LISTA DE CARACTERES DE REFERENCIA (1) disco/vidrio (2) estructura eléctricamente conductiva/estampado con Ag (3) elemento de conexión eléctrica/Kovar de aleación Fe-Ni (4) material de soldadura (Bi57Sn42Agl) (5) capa humectante/recubrimiento de Ag (6) miembro de compensación (7) región de soldadura (8) cable de conexión (9) lengüeta de conexión (10) muesca (11) superficie de contacto de (2) y (3) (12) porción de (2) (13) arco b flujo de salida máximo del material de soldadura r radio de curvatura t espesor limitante del material de soldadura A-A' linea de sección

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un disco con un elemento de conexión eléctrica, caracterizado porque comprende: - un sustrato hecho de vidrio, - una estructura eléctricamente conductiva con un espesor de capa de 5 µp? a 40 en una región del sustrato, - un elemento de conexión, y - una capa de un material de soldadura, la cual conecta eléctricamente el elemento de conexión a una porción de la estructura eléctricamente conductiva, en donde - el elemento de conexión contiene al menos una aleación de hierro-níquel o una aleación de hierro-níquel-cobalto, - el elemento de conexión es conectado a la porción de la estructura eléctricamente conductiva por medio de una superficie .de contacto sobre su superficie completa, y - la superficie de contacto no tiene esquinas.
2. Disco de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de conexión contiene al menos 50% en peso a 75% en peso de hierro, 25% en peso a 50% en peso de níquel, 0% en peso a 20% en peso de cobalto, 0% en peso a 1.5% en peso de magnesio, 0% en peso a 1% en peso de silicio, 0% en peso a 1% en peso de carbono, ó 0% en peso a 1% en peso de manganeso.
3. Disco de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la superficie de contacto tiene una estructura ovalada, preferiblemente elíptica y, en particular, una circular.
4. Disco de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la superficie de contacto tiene una forma poligonal convexa, preferiblemente una forma rectangular, con esquinas redondeadas, y las esquinas redondeadas tienen un radio de curvatura de r > 0.5 mm.
5. Disco de conformidad con una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado porque el elemento de conexión contiene al menos 55% en peso a 70% en peso de hierro, 30% en peso a 45% en peso de níquel, 0% en peso a 5% en peso de cobalto, 0% en peso a 1% en peso de magnesio, 0% en peso a 1% en peso de silicio, ó 0% en peso a 1% en peso de carbono .
6. Disco de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el sustrato hecho de vidrio tiene un primer coeficiente de expansión térmica, el elemento de conexión tiene un segundo coeficiente de expansión térmica, en donde la diferencia entre el primero y el segundo coeficiente de expansión térmica es > 5 x 10-6/°C.
7. Disco de conformidad con una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado porque el elemento de conexión contiene al menos 50% en peso a 60% en peso de hierro, 25% en peso a 35% en peso de níquel, 15% en peso a 20% en peso de cobalto, 0% en peso a 0.5% en peso de silicio, 0% en peso a 0.1% en peso de carbono, ó 0% en peso a 0.5% en peso de manganeso.
8. Disco de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el sustrato hecho de vidrio tiene un primer coeficiente de expansión térmica, el elemento de conexión tiene un segundo coeficiente de expansión térmica, y la diferencia entre el primero y el segundo coeficiente de expansión térmica es < 5 x 10"6/°C.
9. Disco de conformidad con una de las reivindicaciones 1 hasta 8, caracterizado porque el material de soldadura fluye a partir del espacio intermedio entre el elemento de conexión y la estructura eléctricamente conductiva con una amplitud de flujo de salida b de < 1 mm, preferiblemente < 0.5 mm, y, en particular, aproximadamente 0 mm.
10. Disco de conformidad con una de las reivindicaciones 1 hasta 9, caracterizado porque el material de soldadura contiene estaño y bismuto, indio, zinc, cobre, plata, o composiciones de los mismos.
11. Disco de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la proporción de estaño en la composición de soldadura es 3% en peso a 99.5% en peso, y la proporción de bismuto, indio, zinc, cobre, plata, o composiciones de los mismos es 0.5% en peso a 97% en peso.
12. Disco de conformidad con una de las reivindicaciones 1 hasta 11, caracterizado porque el elemento de conexión es recubierto con níquel, estaño, cobre, y/o plata.
13. Disco de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el elemento de conexión es recubierto con 0.1 µ?? a 0.3 µp? de níquel y/o 3 µp? a 10 µp? de plata.
14. Método para producir un disco con un elemento de conexión, caracterizado porque a) el material de soldadura es dispuesto y aplicado en el elemento de conexión como una plaqueta con un espesor, volumen, forma y arreglo de capa fijo, b) una estructura eléctricamente conductiva se aplica en un sustrato, c) el elemento de conexión con el material de soldadura es dispuesto en la estructura eléctricamente conductiva, y d) el elemento de conexión es soldado a la estructura eléctricamente conductiva.
15. Uso de un disco con un elemento de conexión eléctrica de conformidad con una de las reivindicaciones 1 hasta 13, como un disco de vehículo en medios de transportación para viajes en tierra, en aire, o en agua, en particular en vehículos de motor, por ejemplo, como un parabrisas, ventana trasera, ventana lateral y/o techo de vidrio.
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