(57)【要約】グレイジングに使用するための改善した電気コネクタを開示する。本発明のグレイジングは、このグレイジング材に取り付けられる第１導電コンポーネントと、この第１導電コンポーネントにはんだによって結合される第２導電コンポーネントとを有するグレイジング材のプライを備えるのが好適である。第２コンポーネントはブリッジ部分によって連結された第１コネクタ脚と第２コネクタ脚とを備えており、ブリッジ部分は各コネクタ脚の上方に、高さｈの位置にあり、各コネクタ脚は高さｄの少なくとも１つの突起を備える。ｈ及びｄのうちの少なくとも一方は、第２導電コンポーネントと第１導電コンポーネントとの間の接合力を最大にするように選定されている。このグレイジングは自動車用グレイジングとするのが好適である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グレイジング材のプライに取り付けられた第１導電コンポーネントと、はんだによって前記第１導電コンポーネントに結合された第２導電コンポーネントとを有するグレイジング材のプライを備えるグレイジングであって、前記第２導電コンポーネントは、ブリッジ部分によって連結された第１コネクタ脚と第２コネクタ脚とを備え、前記ブリッジ部分は、各コネクタ脚の上方に高さｈの位置にあり、各コネクタ脚は、高さｄを有する少なくとも１つの突起を備え、前記ｈ及び前記ｄのうちの少なくとも一方は、前記第２導電コンポーネントと前記第１導電コンポーネントとの間の接合力を最大にするように選定されていることを特徴とするグレイジング。
【請求項２】
前記ｈは、１．０ｍｍから５．０ｍｍ以下の範囲内にあることを特徴とする請求項１のグレイジング。
【請求項３】
前記ｄは、０．００ｍｍから１．０ｍｍまでの範囲内にあることを特徴とする、請求項１又は２に記載のグレイジング。
【請求項４】
前記ｄは、０．３ｍｍから０．７５ｍｍの範囲内にあることを特徴とする、請求項１又は２に記載のグレイジング。
【請求項５】
前記第１導電コンポーネントを平坦なフロートガラスに設置して、前記第２導電コンポーネントを前記第１導電コンポーネントにはんだ付けする場合に、前記ｈ及び前記ｄのうちの少なくとも一方は、前記第２導電コンポーネントを除去するのに必要とする平均荷重が２０ｋｇより大きくなるように選定されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のグレイジング。
【請求項６】
前記ｈ及び前記ｄの双方は、前記第２導電コンポーネントと前記第１導電コンポーネントとの間の接合力を向上させるように選定されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のグレイジング。
【請求項７】
前記ｈ及び前記ｄの双方は、温度５０℃及び相対湿度９５％にて１４日経過した後に、前記第２導電コンポーネントと前記第１導電コンポーネントとの間の接合力を向上させるように選定されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のグレイジング。
【請求項８】
前記第２導電コンポーネントは、銅からなることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のグレイジング。
【請求項９】
前記第１導電コンポーネントをバスバーとしたことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のグレイジング。
【請求項１０】
グレイジング材の前記プライの表面のその周縁の周りに、焼成インキバンドを印刷したことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のグレイジング。
【請求項１１】
前記第１導電コンポーネントの少なくとも一部は、前記焼成インキバンドに設けられていることを特徴とする、請求項１０に記載のグレイジング。
【請求項１２】
前記第２導電コンポーネントをＴピースコネクタとしたことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のグレイジング。
【請求項１３】
前記はんだを鉛フリーはんだとしたことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のグレイジング。
【請求項１４】
前記グレイジングを自動車用グレイジングとしたことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のグレイジング。
【請求項１５】
添付図面を参照して実質的に記載された電気コネクタをはんだ付けしているグレイジング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車用グレイジングの電気コネクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用グレイジング産業では種々の電気コネクタがあまねく使用されている。例えば、ガラスのプライの表面に印刷された回路のような導電回路、又は積層グレイジング内に固着されたワイヤ列を、車輌の配線ハーネスに接続するために、Ｔピースコネクタが使用されている。一般に、このような回路は曇りを除去し、氷結を除去するのを促進するための加熱回路として、又はアンテナ回路として使用されている。Ｔピースコネクタはバスバーとして知られている導電基板にはんだ付けされており、バスバーは１枚のガラスの表面に直接設けるか、又はガラス上の、掩蔽バンドとして知られる焼成して印刷したバンドに完全に、又は部分的に設けられている。バスバーは通常、銀含有インキを使用して印刷されている。バスバーとコネクタとを結合するのに使用されるはんだは伝統的に鉛を含んでいる。しかし、鉛は有害であることが知られており、例えば国際公開第ＷＯ２００４／０６８６４３号に記載されているように、自動車産業では鉛フリーはんだを使用する傾向が強くなっている。国際公開第ＷＯ２００４／０６８６４３号は（錫を重量で９０％まで含む）錫をベースとするはんだを開示しており、このはんだはビスマス、又はインジウムから選択された機械的応力変性剤を備えている。また、このはんだは銀、及び／又は銅を含んでいる。
【０００３】
しかし、鉛フリーはんだを使用する際の一つの欠点はコネクタとバスバーとの間の接合力が鉛を含有するはんだによって得られる接合力程は高くないことである。これに対する一つの解決策は欧州特許第１２５６２６１号にあるように、コネクタに加わる機械的荷重に耐えるよう接着剤を付加的に使用することである。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００４／０６８６４３号明細書
【特許文献２】欧州特許第１２５６２６１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、付加的な接着剤手段を使用しても、過酷な温度と湿度のような周囲条件に起因し、時間が経過すると、コネクタとバスバーとの間のはんだによる接合力が劣化する。コネクタとバスバーとの間の結合が一旦、劣化し始めると、接合力は減少し、コネクタはバスバーから緩み、完全に外れてしまう。更に、この結合部が劣化すると、達成されていた電気的接続の質が低下する。コネクタとバスバーとを結合している表面に、気泡、又は残片に起因する接合力低下の領域があると、この劣化は一層早くなる。従って、結合部の信頼性を向上させるためには、接着剤やはんだの選択のみでなく、処理技術や状況についても大きな注意が必要である。
【０００５】
従って、材料の選択や、特殊な処理技術に依存することなく、種々の周囲条件に遭遇した時でも、接合力と電気的接続性との両方の劣化の防止に役立つよう、コネクタとバスバーとの間の結合の信頼性を向上させるように、従来技術に代る手段を見出すことが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこれ等の問題を解決するため、グレイジング材のプライに取り付けられた第１導電コンポーネントと、はんだによって第１導電コンポーネントに結合された第２導電コンポーネントとを有するグレイジング材のプライを備えるグレイジングであって、第２導電コンポーネントは、ブリッジ部分によって連結された第１コネクタ脚と第２コネクタ脚とを備え、ブリッジ部分は、各コネクタ脚の上方に高さｈの位置にあり、各コネクタ脚は、高さｄを有する少なくとも１つの突起を備え、ｈ及びｄのうちの少なくとも一方は、第２導電コンポーネントと第１導電コンポーネントとの間の接合力を最大にするように選定されていることを特徴とするグレイジングを提供する。
【０００７】
コネクタの設計を最適にすることによって、付加的な接着剤を設ける必要なく、又は複雑なプロセス工程を実施する必要なく、第１コンポーネントと第２コンポーネントとの間の結合の信頼性を向上させることができる。
【０００８】
ｈの値を１．０ｍｍから５．０ｍｍ以下の範囲内にするのが好適である。ｄの値を０．００ｍｍから１．０ｍｍまでの範囲内にするのが好適であり、ｄの値を０．３ｍｍから０．７５ｍｍまでの範囲内にするのがより好適である。
【０００９】
第１導電コンポーネントを平坦なフロートガラスに設置して、第２導電コンポーネントを第１導電コンポーネントにはんだ付けする場合に、ｈ及びｄのうちの少なくとも一方は、第２導電コンポーネントを除去するのに必要とする平均荷重が２０ｋｇより大きい値になるように選定するのが好適である。
【００１０】
また、ｈ及びｄの双方は、第２導電コンポーネントと第１導電コンポーネントとの間の接合力を向上させるように選定するのがより好適である。ｈ及びｄの双方は、温度５０℃及び相対湿度９５％にて１４日経過した後に、第２導電コンポーネントと第１導電コンポーネントとの間の接合力を向上させるように選定することもできる。
【００１１】
第２導電コンポーネントは、銅からなるものとすることができる。第１導電コンポーネントは、バスバーにすることができる。グレイジング材のプライの表面のその周縁の周りに、焼成インキバンドを印刷することができる。この場合、第１導電コンポーネントの少なくとも一部を焼成インキバンドに設けることができる。
【００１２】
第２導電コンポーネントをＴピースコネクタにするのが好適である。はんだを鉛フリーはんだにするのが好適である。グレイジングを自動車用グレイジングにするのが好適である。
【００１３】
添付図面を参照して、ここに、一例としてのみ本発明を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
グレイジングパネルに、又はグレイジングパネル内に設けた回路を車輌の配線ハーネスに接続するため、種々の電気コネクタが自動車用グレイジング産業に使用されている。代表的なコネクタは一般に「Ｔ」字状であるＴピースとして、知られており、他のコネクタ、例えばＪ形コネクタ、及び条片状のコネクタが知られている。各形式のコネクタは隆起ブリッジ部によって結合された２個のコネクタ脚を備えていること、各コネクタ脚の底面の突起を備えていること、これ等の各コンポーネントを銅のような金属材料の薄い条片、又はシーとで形成していることの３つの特徴事項を共通に有している。しかし、コネクタ脚に突起を設けていないコネクタも通常、使用されている。次の例はＴピースに関して記載しているが、本発明の原理はこれ等の特徴事項を共有する全ての形式の電気コネクタに適用することができる。
【００１５】
図１は導電層１３にはんだ付けされた電気コネクタ１４を有する自動車用グレイジング１０の（寸法的には厳密でない）斜視図である。この自動車用グレイジング１０は焼成ブラックセラミックの掩蔽バンド１２を表面に有する強化ガラスのプライのようなグレイジング材シート１１を備えている。典型的には、掩蔽バンド１２の表面に導電性の銀含有インキを印刷することによって、バスバーとして知られる導電層１３を掩蔽バンド１２に設ける。掩蔽バンド１２は前面ガラス、バックライト、又は或るルーフライトを構成するグレイジングに設けるが、サイドライトを構成するグレイジングには設けない。この場合はバスバー１３をグレイジング材１１の表面に直接に設けるようにする。
【００１６】
電気コネクタ１４をバスバー１３に取り付ける。電気コネクタ１４は、バスバー１３へと取り付けるための一対のコネクタ脚１５と、このグレイジングを取り付ける車輌の配線ハーネスに取り付けるためのコネクタアーム１６とを備えている。コネクタ脚１５はブリッジ１７として知られる隆起部によって、互いに連結され、コネクタアーム１６に結合されている。各コネクタ脚１５とバスバー１３との間のはんだ層１８によって、各コネクタ脚１５はグレイジングに取り付けられる。
【００１７】
図２は一層詳細に電気コネクタ１４を示す斜視図（寸法的には厳密でない）である。この電気コネクタ１４は銅のような金属材料の薄い条片、又はシートから形成されている。ブリッジ１７は、コネクタ脚１５、及びコネクタアーム１６に対して固定位置にあるようにし、電気コネクタ１４を所定位置にはんだ付けした時、ブリッジ１７がコネクタ脚１５の底面の上方、高さｈの位置にあるようにする。
【００１８】
図３はグレイジング１０に取り付けられた単一のコネクタ脚１５の概略的な横断面図である。それぞれ高さｄの一対の突起、又は窪み１９をコネクタ脚１５の底面に設ける。突起１９は脚１５の本体をバスバー１３の上方の設定された高さに確実に維持するようにする。簡明のため、図３には示していないが、使用に当り、はんだ層１８は突起１９を完全に包囲して、コネクタ脚１５の底面に接触している。
【００１９】
熱風、高温はんだごて、又は抵抗加熱を含む種々の技術を使用して、電気コネクタ１４をバスバーにはんだ付けする。代表的なはんだ時間は１〜３秒の間であり、冷却時間は２〜４秒である。コネクタ脚１５をバスバー１３にはんだ付けしている間、殆どはんだ付け温度まで加熱されるコネクタブリッジ１７と比較して、各コネクタ脚間のグレイジング材１１の領域は相対的に低い温度に留まっている。このため、コネクタブリッジ１７とグレイジング材１１との間で膨張差が生ずる。はんだ層１８が固化する際、コネクタブリッジ１７の冷却の際の温度変化はグレイジング材１１の温度変化より著しく大きいため、コネクタブリッジ１７とグレイジング材１１との間で収縮差が生ずる。この膨張、収縮の不整合によって、はんだ１８を適用した領域のグレイジング材の表面に応力が発生する。コネクタ脚１５の直ぐ下のグレイジング材１１の領域では、引張り応力が発生し、一方、コネクタブリッジ１７の下のグレイジング材１１の領域では圧縮応力が発生する。グレイジング材の表面に、何らかの欠陥があると、高い引張り応力の領域を発生させる。
【００２０】
本発明では電気コネクタと、自動車用グレイジング上のバスバーとの間のはんだ結合の信頼性を向上させるため、コネクタの設計を最適化して、先行技術の提案に対する実行可能な代替手段を提供する。特に、コネクタの設計の２つの特徴事項、即ち
ａ）コネクタブリッジの高さｈ、及び
ｂ）コネクタ脚の突起の高さｄ
を適切なものにして、コネクタとバスバーとの間の接合力を向上させる。以下のテストのそれぞれにおいて、使用する金属コネクタはＴピースの形式のものである。
【００２１】
［コネクタブリッジの高さ］
はんだ付けの直後に、コネクタのブリッジの高さが接合力に及ぼす影響を判断するため、テストを行なった。（ニュージーランド国、Ｆｒｅｇａｔｗｅｇ  ３８、６２２２  ＮＺ  ＭａａｓｔｒｉｃｈｔのＪｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ社から入手されるブラックセラミックインキＩＴ５７Ｍ２０２を使用して印刷された）焼成インキ掩蔽バンドを有する４ｍｍ厚さの平坦なフロートガラスから、及び（ドイツ国、Ｇｕｔｌｅｕｔｓｔｒａｓｓｅｓ  ２１５、  ＰＯ  Ｂｏｘ  １１０４０３、Ｄ６００３９、Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ−ａｍ−ＭａｉｎのＦｅｒｒｏ  ＡＧから入手される）銀含有インキＳＰ１８７６を使用して印刷されたバスバーから、試料を作成した。使用されたはんだは（Ｓａｘｏｎ  Ｂｕｓｉｎｅｓｓ  Ｐａｒｋ、Ｈａｎｂｕｒｙ  Ｒｏａｄ、Ｓｔｏｋｅ  Ｐｒｉｏｒ、  Ｂｒｏｍｓｇｒｏｖｅ、Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒｓｈｉｒｅ  Ｂ６０  ４ＡＤのＡｎｇｌｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓから入手可能な）鉛含有はんだであって、いずれも重量で２５％の錫、６２％の鉛、３％の銀、及び１０％のビスマスを含有する。このガラスは、印刷工程とはんだ付け工程との間に強化させた。コネクタをガラスの表面に対して垂直に引っ張る垂直引張り試験を使用して、バスバーからコネクタを引き外すのに必要な荷重を測定した。ブリッジ高さが０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、及び２．０ｍｍのコネクタを使用した。コネクタを除去するのに必要な平均荷重を表１に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
３つの破損のメカニズムを観察した。即ち、はんだ接合部の破損によって、コネクタが外れる場合、はんだ接合部とガラス面との両方に破損が生ずる場合、及びはんだ接合部が破損する前に、はんだ接合部の領域内のガラスが破砕する場合である。
【００２４】
表１から明らかなように、ブリッジの高さが増大すると、コネクタを除去するために加える平均荷重が増大する。従って、ブリッジの高さの増大につれて、コネクタの接合力が増大する。ブリッジの高さの望ましい範囲は１．０ｍｍ〜５．０ｍｍであり、この範囲の上限は、コネクタの供給やスペースの制約を含む因子によって制約されるに過ぎない。
【００２５】
［コネクタ脚の突起の高さ］
コネクタの各脚の突起の高さがバスバーへのコネクタの接合力にどのように影響するかを決定するため、はんだ付けの直後と、促進老化試験後との両方について、突起の高さがそれぞれ異なる４組のサンプルに引張り試験を行った。各コネクタ脚は２個の突起を有しており、それぞれの高さは０ｍｍ（即ち突起が無い場合）、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、及び０．７５ｍｍである。５．０ｍｍ厚さの平坦透明フロートガラスに、８０％の銀、及び５０％の銀混合物（全体の銀の含有量は７７％）であるペースト（イタリー国、Ｖｉａ  ｄｉ  Ｐｅｓｃａｉｏｌａ  ７４、５２０４０  Ｖｉｃｉｏｍａｇｇｉｏ（Ａｒｅｚｚｏ）から１７４９、及び１７５２として入手できる）を使用して印刷されたバスバーにこれ等のコネクタをはんだ付けした（試料寸法３００ｍｍ×３００ｍｍ）。印刷工程後であってはんだ付け工程前に、このグレイジングは強化させた。
【００２６】
表２ははんだ付けの直後に、それぞれの突起の高さが異なるコネクタをバスバーから引き外すのに必要とする荷重を示している。３種類の異なるはんだを使用した。即ち（６  Ｆｉｒｓｔ  Ａｖｅｎｕｅ、Ｇｌｏｂｅ  Ｐａｒｋ、Ｍａｒｌｏｗ、ＳＬ７  １ＹＡのＬｉｔｔｏｎ社から入手でき、いずれも重量で６２％の鉛、２５％の錫、３％の銀、及び１０％のビスマスを含む）鉛含有はんだと、（７  Ｎｅｗｍａｒｋｅｔ  Ｃｏｕｒｔ、Ｋｉｎｇｓｔｏｎ、Ｍｉｌｔｏｎ  Ｋｅｙｎｅｓ、ＭＫ１００ＡＧのＩｎｄｉｕｍ社（英国）から入手でき、いずれも重量で４２％の錫、５７％のビスマス、及び１％の銀を含む鉛フリーはんだ（１）と、（Ｋｅｌｓｅｙ  Ｈｏｕｓｅ、Ｗｏｏｄ  Ｌａｎｅ  Ｅｎｄ、Ｈｅｍｅｌ  Ｈｅｍｐｓｔｅａｄ、ＨＰ２  ４ＲＱのＭｕｌｔｉｃｏｒｅ  Ｓｏｌｄｅｒｓ  Ｌｔｄ．から入手でき、いずれも重量で９５．５％の錫、３．８％の銀、及び０．７％の銅を含む鉛フリーはんだ（２）とである。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
表３は促進老化試験後に、それぞれの突起の高さが異なるコネクタをバスバーから引き外すのに必要とする荷重を示している。サンプルは温度５０℃、相対湿度９５％の耐候試験用キャビネット内で１４日間、老化、即ち経時させた。ここでも３種類の異なる「はんだ」が使用された。即ち、（いずれも重量で６２％の鉛、２５％の錫、３％の銀、及び１０％のビスマスを含む）鉛含有はんだと、（いずれも重量で４２％の錫、５７％のビスマス、及び１％の銀を含む）鉛フリーはんだ（１）と、（いずれも重量で９５．５％の錫、３．８％の銀、及び０．７％の銅を含む）鉛フリーはんだ（２）とであり、前と同様いずれも入手可能である。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
鉛含有はんだに関しては、はんだ付けの直後、及び促進老化試験後の両方について、突起の高さが増大しても、コネクタとバスバーとの間の接合力にはあまり作用しないことを表２、及び表３が示している。しかし、組成に鉛を含まない両方のはんだの場合、はんだ付けの直後に、突起の高さを増大すると、接合力が増大する。組成に鉛を含まない両方のはんだの場合、促進老化試験後、最適な突起の高さが０．５０ｍｍであることがわかる。表２、及び表３の傾向から、突起の高さは上限として１．０ｍｍが望ましく、高さは０．３ｍｍから０．７５ｍｍの範囲が好適である。
【００３１】
電気コネクタの設計を最適なものにするためには、これ等の要因の少なくとも１つを使用して、コネクタとバスバーとの間の接合力を増大すればよい。両方を組み合わせるのが好適である。十分な接合力を得るためには、ｄ、及びｈが１．０ｍｍ≦ｈ≦５．０ｍｍ、及び０．００ｍｍ≦ｄ≦１．００ｍｍであるのが好適であり、コネクタをバスバーから除去するのに必要な平均荷重が２０ｋｇより大きいか、２０ｋｇに等しいのが好適である。ブリッジの高さ、及び突起の高さのそれぞれを変更し、最適にすることによって、コネクタと、このコネクタに加えるバスバーとの間の接合力を向上させるＴピースの設計を行なうことが可能である。鉛フリーはんだを使用する時、最適化された設計が特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】電気コネクタを取り付けたグレイジングの（寸法は厳密でない）斜視図である。
【図２】図１に使用された電気コネクタの（寸法は厳密でない）斜視図である。
【図３】図１のコネクタの一部の線図的横断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2009531822.tif 000009
2009531822.tif 000010
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