[发明专利]具有电连接元件的玻璃板

说明书

本发明涉及一种具有电连接元件的玻璃板，一种用于其制造的经济又环境友好的方法及其用途。

本发明进一步涉及用于具有导电结构（举例来说，诸如加热导体或天线导体）的机动车的具有电连接元件的玻璃板。导电结构通常经由焊接上的电连接元件与车载电气系统接合。由于所用材料的热膨胀系数不同，在制造和操作过程中出现使玻璃板变形并且可能引起玻璃板破裂的机械应力。

含铅的焊料具有高的延展性，其可以通过塑性变形来补偿在电连接元件与玻璃板之间产生的机械应力。然而，由于报废机动车规定2000/53/EG，在欧盟内含铅焊料不得不被无铅焊料所替代。简要来说，该规定被称为缩写ELV（End of Life Vehicles）。其目标是禁止由于一次性电子设备的大量增加而导致来自于产品的极其有问题的成分。受影响的物质是铅、汞、镉和铬。除了其它内容，这还涉及在玻璃上电应用中无铅焊接材料的实施和相应替代产品的引入。

已知的来自电子应用的无铅焊料组合物不适于应用在玻璃上。一方面，这些焊料组合物所不能获得的较高的粘合强度在玻璃上是必须的。另一方面，用于电子基材的柔性焊料具有相对高的热膨胀系数，其导致在相对大的温度波动下很容易发生玻璃破裂。

例如，含有银、锡、锌、铟、铋和/或镓的无铅金属合金被公开用于玻璃上。EP 2 339 894 A1描述了铋合金用于将导电层焊接到具有连接元件的玻璃板上的用途。然而，因为这种铋合金非常易碎，它们并非最佳地适于与玻璃基材结合的焊接，并且在焊点会产生过高的拉张应力。

用于降低在焊点的拉张应力的另一个可能性是加入粗粒度添加剂。例如，US 2006/0147337 A1公开了锡-银合金，其中加入了粒状的镍-铁合金。因此，该焊料的热膨胀系数可以显著降低。

此外，各种各样的铟合金在接触玻璃上的用途是已知的。铟已被证明为一种特别合适的材料，因为，由于其低硬度，其可减少在焊点的拉张应力。WO 2000058051公开了含有65重量%的铟、30重量%的锡、4.5重量%的银，以及0.5重量%的铜的合金。由于其铟含量高，所描述的焊料组合物具有大约121℃的相对低的熔点，其结果是在焊接操作过程中可以防止过多传热到玻璃基材上。然而，同时，这样的低熔点降低了焊料的抗老化性，因此在强加热焊点的情况下（例如，在入射阳光和同时使用玻璃板的加热功能的情况下），会发生对焊点的损坏。此外，可以观察到焊料的不均匀性（举例来说，诸如，助熔剂的包封），这取决于它们的膨胀，可以导致焊接接头的结构失效。另外，该焊料组合物具有不利的润湿行为，由此导致焊料的不良均匀性，以及空腔的形成。

本发明的目的是提供改进的具有连接元件的玻璃板，其不具有现有技术的缺点，以及用于其制造的环境友好的方法。

根据本发明，通过具有连接元件的玻璃板、用于其制造的方法及其用途来实现本发明的目的。

根据本发明的玻璃板包括具有位于基材的至少一个子区域上的导电结构的基材、位于导电结构的至少一个子区域上的电连接元件和无铅焊料，该焊料在至少一个子区域中导电地使电连接元件与导电结构接合。所述无铅焊料包含58 重量百分数（重量%）至62重量%的铟和35重量%至38重量%的锡。特别地，根据本发明的焊料包含58.0重量%至62.0重量%的铟和35.0重量%至38.0重量%的锡。由于其机械性质和其良好的润湿性质，锡作为该焊料的基本组分，并主要用作填料，其中锡含量由剩余组分的含量来决定，从而使所有组分总计100％。然而，铟含量的严格遵循是极其重要的，因为即使是小的改变也会影响焊料的质量，并且只有在所指导的范围内，焊料的特别有利的性质才会产生。

根据EG规定“2002/95/EG关于在电气和电子设备中使用某些有害物质的限制”，可以将无铅焊料用作含铅焊料的替代物，以及按照该规定，该焊料含有0.1重量%铅的最大限值，优选无铅。就根据本发明的玻璃板的环境影响而言，这是特别有利的。无铅焊料通常具有相比于含铅焊料较低的延展性，因此通常会稍逊地补偿在连接元件与玻璃板之间的机械应力。然而，已证明根据本发明的无铅焊料特别好地适于与玻璃基材结合的加工。

在根据本发明的玻璃板的一个特别优选的实施方案中，无铅焊料含有59重量%至61重量%的铟和35重量%至38重量%的锡。