ЖАЛО ДЛЯ ПАЯЛЬНИКА
SOLDERING IRON TIP

Изобретение относится к жалу для паяльника и к его применению при изготовлении стекла с электрическим соединительным элементом.
Оконные стекла, в частности стекла транспортных средств, часто снабжены электропроводящими структурами. Примерами таких проводящих структур являются напечатанные нагревательные проводники или антенны. Для соединения с требуемым источником напряжения или передающим или приемным блоком обычно припаиваются электрические соединительные элементы на зону проводящей структуры, которые соединены или предназначены для соединения с электрическим соединительным кабелем.
Известно множество различных видов соединительных элементов. В US 6249966 В1, US 2007/0224842 А1 и WO 2013/182394 А1 раскрыты соединительные элементы, которые выполнены в виде нажимной кнопки. Эти соединительные элементы имеют преимущество удобного и поворотного соединения с соединительным кабелем. Обычно выполненная в виде штыря нажимная кнопка припаяна на оконное стекло, а выполненная в виде гнезда нажимная кнопка снабжена соединительным кабелем. Обе нажимные кнопки могут быть соединены друг с другом в соответствии с предназначением для создания электрического контакта.
В WO 2014/040773 А1 раскрыт обжатый вокруг соединительного кабеля соединительный элемент, при этом обжим напаян непосредственно на проводящую структуру.
Припаивание соединительных элементов может осуществляться автоматически с помощью паяльных роботов. Однако в качестве альтернативного решения, пайка может проводиться также вручную, что экономически выгодно в странах с низкой заработной платой и при небольших количествах экземпляров. При пайке вручную используются регулируемые или не регулируемые паяльники, которые обычно снабжены сменным жалом паяльника. Жало паяльника обычно приводится в контакт с соединительным элементом, после чего оно передает создаваемое паяльником тепло через соединительный элемент на паяльную массу, которая за счет этого плавится. Для этого жало паяльника должно иметь высокую теплопроводность, и обычно изготовлено из меди. Обычные жала паяльника выполнены в виде зубила с удлиненным, остро сходящимся концевым участком для вхождения в контакт с соединительным элементом. Кроме того, в качестве жала паяльника применят стержневые электроды с плоским конечном участком, предназначенным для контактирования с соединительным элементом.
При пайке вручную следует следить за тем, что жало паяльника имеет хороший и возможно по большей поверхности контакт с соединительным элементом для обеспечения эффективного ввода энергии. Это предъявляет высокие требования к аккуратной работе техника. Дополнительно к этому, при сварке вручную часто требуется фиксация самого соединительного элемента для обеспечения его стабильного позиционирования. Причиной этому является локально очень ограниченный ввод энергии обычными жалами паяльника, которые требуют очень большого ввода энергии для плавления всего припоя. Поэтому паяльная масса должна сильно нагреваться, а затем затвердевает лишь очень медленно, так что соединительный элемент также всплывает на паяльной массе, и его положение может изменяться.
В основу данного изобретения положена задача создания улучшенного жала для паяльника, в частности ручного паяльника, и выполняемого с помощью его улучшенного способа для изготовления стекла с электрическим соединительным элементом. Жало паяльника должно обеспечивать, в частности, гомогенный ввод тепла, удобную пайку, а также возможность отказа от отдельной фиксации соединительного элемента во время процесса пайки.
Задача решена, согласно изобретению, с помощью жала паяльника, согласно независимому пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Жало паяльника, согласно изобретению, предусмотрено для пайки электрического соединительного элемента на электрически проводящую структуру на подложке, в частности, на листе оконного стекла, выполненном из стекла. Жало паяльника содержит концевой участок на противоположном паяльнику конце жала паяльника, который предусмотрен для контакта с подлежащим пайке изделием, в частности соединительным элементом, во время процесса пайки.
Согласно изобретению, указанный концевой участок выполнен по существу в форме полусферы. Это обеспечивает возможность эффективной и упрощенной пайки вручную подходящих соединительных элементов, в частности, соединительных элементов с центральным углублением. Концевой участок в форме полусферы можно вводить в углубление, так что зона с большой поверхностью соединительного элемента, а именно окружающая углубление зона, может вводиться с возможностью воспроизведения в контакт с жалом паяльника. Таким образом, достигается эффективный и гомогенный ввод энергии, что приводит к равномерному плавлению паяльной массы. Дополнительно к этому, полусферическая форма концевого участка жала паяльника облегчает пайку, поскольку требуется менее аккуратное удерживание паяльника. Паяльник можно удерживать перпендикулярно или же наклонно относительно подложки, так как полусферическая форма обеспечивает воспроизводимую контактную зону между жалом паяльника и соединительным элементом.
Паяльник снабжен нагревательными средствами для нагревания жала паяльника. Температура передается с жала паяльника на паяльную массу, которая за счет этого плавится. Этот вид паяльника называется также горячим паяльником.
Указанный паяльник предпочтительно является ручным паяльником. Жало паяльника, согласно изобретению, проявляет преимущества, в частности, при пайке вручную. Здесь точное удерживание паяльника не является полностью воспроизводимым, что компенсируется независимой от угла установки контактной зоны. Однако в противоположность этому, жало паяльника требует очень точного локального позиционирования относительно соединительного элемента, с целью установления полного контакта с контактной зоной. Допуски относительно позиционирования соединительного элемента могут быть легко компенсированы при ручной пайке, так что жало паяльника можно просто позиционировать с требуемой точностью относительно соединительного элемента. При автоматической пайке положение жала паяльника, как правило, не изменяется, так что требуемое согласование с соответствующим положением соединительного элемента возможно менее просто в рамках допусков на изготовление.
Жало паяльника является предпочтительно сменным жалом для паяльника. Такое жало паяльника может быть мысленно разделено на три участка:
- концевой участок для контактирования с подлежащим  пайке изделием,
- соединительный участок для соединения жала паяльника с паяльником,
- средний участок, который проходит между концевым участком и соединительным участком.
Форма соединительного участка задается по существу видом паяльника, с которым применяется жало паяльника, и поэтому должно быть совместимым. В принципе возможны различные соединительные системы. Например, для этого используются штекерные соединения, в которых концевой участок вставляется в отверстие паяльника и фиксируется там, например, с помощью магнитов, штыковых соединений и винтовых соединений, при которых концевой участок снабжен резьбой или отверстиями, через которые могут проходить крепежные винты.
В одном предпочтительном варианте выполнения соединительный участок расширен относительно среднего участка, так что жало паяльника может быть закреплено на паяльнике с помощью накидной гайки. Накидная гайка навинчивается на паяльник, который для этого, естественно, должен быть снабжен резьбой, и прижимает расширенный соединительный участок к паяльнику, за счет чего жало паяльника надежно фиксируется. Соединительный участок предпочтительно имеет плоскую соединительную поверхность на противоположной среднему участку стороне, которая приводится в контакт с соответствующей плоской соединительной поверхностью паяльника. Соединительные поверхности соединительного участка жала паяльника и паяльника предпочтительно конгруэнтны и располагаются с перекрытием друг друга. Однако при применении подходящей накидной гайки в принципе возможно также выполнять соединительную поверхность жала паяльника меньше соединительной поверхности паяльника. Расширение соединительного участка относительно среднего участка составляет предпочтительно по меньшей мере 1 мм, особенно предпочтительно по меньшей мере 2 мм, с целью обеспечения стабильного соединения с паяльником.
В другом предпочтительно варианте выполнения концевой участок жала паяльника пригоден для введения (вставки) в паяльник. Жало паяльника может фиксироваться в паяльнике, например, с помощью вводимого сбоку винта. В предпочтительном варианте выполнения концевой участок имеет ту же ширину, что и средний участок.
Средний участок предпочтительно выполнен в форме вертикального кругового цилиндра, поскольку эта форма, с одной стороны, является обычной для жала паяльника и, с другой стороны, соответствует поперечному сечению имеющего полусферическую форму концевого участка, за счет чего формы оптимально согласованы друг с другом, в частности, когда круговой цилиндр имеет радиус, одинаковый с радиусом имеющего полусферическую форму концевого участка. Однако в принципе возможны также другие формы среднего участка, например, с квадратным, прямоугольным, треугольным или многоугольным поперечным сечением.
Средний участок может быть прямым или же согнутым под углом.
Жало паяльника должно иметь высокую теплопроводность. Жало паяльника предпочтительно содержит медь и особенно предпочтительно выполнено из меди или из содержащего медь сплава, такого как латунные или бронзовые сплавы, например, нейзильбера или константана. Медь имеет высокую проводимость и является сравнительно дешевой. Однако в принципе пригодны также другие металлы или сплавы в качестве материала для жала паяльника.
Жало паяльника может быть снабжено покрытием для оптимизации его свойств. За счет этого в контакт с подлежащим пайке изделием приходит не материал сердечника жала паяльника, предпочтительно медь, а покрытие, которое поэтому может называться также контактным слоем или смачивающим слоем. Контактная поверхность образует наружную поверхность жала паяльника.
В одном предпочтительном варианте выполнения жало паяльника никелировано, т.е. имеет контактный слой на базе никеля, предпочтительно состоит из никеля. Никелевое контактное покрытие тормозит перенос тепла с жала паяльника на подлежащее пайке изделие. За счет этого может предотвращаться образование окалины на жале паяльника, которая может возникать, в частности, при применении меди. Толщина слоя никеля составляет предпочтительно от 5 мкм до 30 мкм, особенно предпочтительно от 10 мкм до 15 мкм.
В альтернативном варианте выполнения жало паяльника твердо хромировано. Под твердым хромированием в смысле данного изобретения понимается контактный слой на базе хрома, предпочтительно из хрома, с толщиной по меньшей мере 1 мкм. Хромовый контактный слой предпочтительно имеет толщину от 10 мкм до 80 мкм, особенно предпочтительно от 20 мкм до 50 мкм. Под хромовым контактным слоем может быть расположен другой слой, например слой никеля с толщиной от 5 мкм до 15 мкм. Твердое хромирование повышает твердость поверхности и, в частности, поверхностное напряжение жала паяльника так, что предотвращается не желательное смачивание жала паяльника не контролируемо выходящей паяльной массой.
Геометрические размеры жала паяльника зависят, в частности, от конструкции применяемого паяльника и желаемой температуры жала паяльника и могут выбираться специалистом в данной области техники в зависимости от требований цели использования. Общая длина жала паяльника составляет, например, от 10 мм до 120 мм, предпочтительно от 15 мм до 90 мм, в частности, от 15 мм до 60 мм. Такое жало паяльника просто в обращении, а также достаточно быстро и эффективно нагревается также в концевом участке.
Радиус полусферического концевого участка (соответствует также длине и ширине концевого участка) составляет, например, от 1 мм до 20 мм, предпочтительно от 3 мм до 15 мм, особенно предпочтительно от 4 мм до 10 мм. Ширина среднего участка лежит предпочтительно в тех же диапазонах и особенно предпочтительно равна радиусу концевого участка. Длина среднего участка в принципе ограничена лишь возможностью обращения и теплопроводностью материала жала паяльника. Она составляет, например, от 1 мм до 100 мм, предпочтительно от 5 мм до 80 мм. Ширина соединительного участка зависит от применяемого паяльника и составляет, например, от 1 мм до 30 мм, предпочтительно от 4 мм до 20 мм. В одном предпочтительном варианте выполнения ширина соединительного участка соответствует ширине соединительной поверхности паяльника. Длина соединительного участка составляет, например, от 1 мм до 10 мм, в частности, от 1 мм до 5 мм в варианте соединения в виде фланца с расширенным соединительным участком. Длина соединительного участка составляет предпочтительно от 10 мм до 100 мм, в частности, от 20 мм до 80 мм в варианте соединения с подлежащим вставлению соединительным участком.
Изобретение относится также к паяльнику, в частности ручному паяльнику, который снабжен жалом паяльника, согласно изобретению, и предназначен для соединения с источником напряжения. Изобретение относится, в частности, также к участку пайки, содержащему снабженный жалом паяльника, согласно изобретению, паяльник, соединенный с ним через кабель управляющий блок, который предназначен для соединения с источником напряжения.
Кроме того, изобретение относится к способу изготовления стекла с электрическим соединительным элементом, содержащему
а) подготовку подложки,
b) нанесение электрически проводящей структуры на зону подложки,
с) расположение паяльной массы на зоне электрически проводящей структуры и электрического соединительного элемента на паяльной массе,
d) припаивание соединительного элемента с помощью паяльника с жалом паяльника, согласно изобретению.
Паяльник является, в частности, ручным паяльником, с помощью которого вручную припаивается соединительный элемент.
Большое преимущество жала паяльника, согласно изобретению, состоит в очень гомогенном вводе энергии, который обеспечивается с помощью надежного контакта с окружающими углубление зонами соединительного элемента. Это приводит к тому, что в целом необходим меньший ввод энергии для плавления всей паяльной массы. За счет этого паяльная масса имеет меньшую температуру и быстрее охлаждается до температуры затвердевания. За счет этого может предотвращаться сдвиг соединительного элемента на жидкой паяльной массе, так что нет необходимости в дополнительных мерах для фиксации соединительного элемента, которые необходимы в обычных способах пайки, например, неподвижное обжимание или неподвижное приклеивание. В одном предпочтительном варианте выполнения такие дополнительные меры фиксации отсутствуют, и кроме давления прижимания жала паяльника не принимаются меры для фиксации соединительного элемента. За счет этого способ пайки значительно упрощается и поэтому является более экономичным. Кроме того, могут предотвращаться так называемые холодные места пайки, без достаточного соединения между материалами.
Изготовленное стекло предпочтительно является стеклянным окном, в частности, стеклом транспортного средства.
Соединительный элемент должен быть соединен также с соединительным кабелем, что может происходить перед, во время или после способа, согласно изобретению. Соединительный кабель предусмотрен для электрического соединения электрически проводящей структуры с внешним функциональным элементом, например, источником напряжения или приемным прибором. Для этого соединительный кабель, исходя от соединительного элемента, предпочтительно проходит над боковыми кромками оконного стекла прочь от оконного стекла. Соединительный кабель может быть в принципе любым соединительным кабелем, который известен специалистам в данной области техники для электрического контактирования электрически проводящей структуры. Соединительный кабель может содержать, наряду с электрически проводящим сердечником (внутренним проводником), изолирующую, предпочтительно полимерную оболочку, при этом изолирующая оболочка предпочтительно удалена в концевой зоне соединительного кабеля, с целью обеспечения электрически проводящего соединения между соединительным элементом и внутренним проводником.
Подложка предпочтительно содержит стекло, особенно предпочтительно натриево-кальциевое стекло, как обычно для оконных стекол. Однако в принципе подложка может содержать также другие виды стекла, например, кварцевое стекло или боросиликатное стекло, или полимеры, в частности прозрачные полимеры, например, поликарбонат или полиметилметакрилат.
Подложка предпочтительно является прозрачной или просвечивающей. Подложка имеет толщину предпочтительно от 0,5 мм до 25 мм, особенно предпочтительно от 1 мм до 10 мм и совсем предпочтительно от 1,5 мм до 5 мм.
Электрически проводящая структура в одном предпочтительно варианте выполнения выполнена в виде воженной печатной пасты. Печатная паста содержит предпочтительно металлические твердые частицы, в частности частицы серебра, и стеклянные фритты. Печатная паста может наноситься с помощью различных способов печати, предпочтительно трафаретной печати, в желаемой форме на подложку и там вжигаться. Нанесенные посредством печати проводящие структуры являются обычными для стекол транспортных средств, например, в качестве нагревательных проводников или антенн или сборных токовых шин. Сборная токовая шина находится в контакте с другой проводящей структурой, например, прозрачным нагревательным покрытием, нагревательными проводниками или тонкопленочными поверхностными электродами, и предусмотрены для снабжения их электрическим током или отвода тока от них. Толщина слоя напечатанной структуры составляет предпочтительно от 5 мкм до 40 мкм.
Электрически проводящая структура выполнена в альтернативном варианте выполнения в виде электрически проводящей фольги, предпочтительно в виде медной фольги или содержащей медь фольги. Проводящие структуры в виде полос фольги обычны в области стекол транспортных средств и зданий, а также в области фотогальванических энергетических установок, в частности, в качестве сборных шин тока, или же в качестве так называемых фольговых проводников или плоских проводников. Обычно, нагревательные провода, прозрачные нагревательные покрытия или тонкопленочные поверхностные электроды электрически контактируются с помощью фольги. Фольга может быть снабжена покрытием, например, серебряным или цинковым. Фольга имеет предпочтительно толщину от 10 мкм до 500 мкм, особенно предпочтительно от 30 мкм до 200 мкм.
Жало паяльника, согласно изобретению, проявляет свои преимущества, в частности, при припаивании определенных соединительных элементов. Эти соединительные элементы имеют общим то, что они имеют углубление. При этом имеется ввиду углубление на противоположной подложке стороне соединительного элемента, которое расположено на виде сверху примерно посередине. Углубление может проходить также от середины к боковым кромкам, например к двум противоположно лежащим боковым кромкам, соединительного элемента.
Углубление окружено возвышенными относительно него зонами соединительного элемента, либо полностью по окружности, либо лишь частично, при этом, например, возвышенные части граничат на двух противоположно лежащих сторонах углубления. В любом случае возвышенные части или участки или зоны соединительного элемента граничат с центральным углублением. Полусферический концевой участок может быть частично вдавлен в углубление. Это означает, что зона концевого участка вводится в углубление, в то время как остальная зона концевого участка остается снаружи углубления. Таким образом, жало паяльника приводится в контакт с окружающими углубление возвышенными частями соединительного элемента. Для этого ширина жала паяльника должна, естественно, быть больше латерального прохождения углубления, с целью обеспечения возможности соприкосновения с окружающими частями. Кроме того, углубление должно иметь минимальную глубину, для того чтобы концевой участок мог быть введен достаточно в углубление и не упираться в дно углубления, прежде чем возвышенные зоны соединительного элемента входят в контакт. Минимальная глубина зависит от радиуса концевого участка жала паяльника. Требуемая минимальная глубина может просто определяться в смысле изобретения специалистом в данной области техники. В соответствии с этим, жало паяльника может выбираться согласно подлежащим пайке соединительным элементам, или наоборот, соединительные элементы можно выполнять в зависимости от жала паяльника.
За счет выполнения жала паяльника в виде полусферы, окружающие углубление части соединительного элемента всегда надежно контактируются, независимо от угла, под которым паяльник удерживается относительно подложки. Это предпочтительно, в частности, при пайке вручную, когда естественным образом имеются значительные допуски относительно этого угла.
В одном предпочтительно варианте выполнения соединительный элемент выполнен в виде штыревой нажимной кнопки. Такая нажимная кнопка в виде штыря имеет центральное углубление, которое обычно полностью окружено по окружности возвышенной зоной. Углубление и окружающая зона обычно выполнены на виде сверху круглыми, однако в принципе возможны также другие формы. Возможно также, что окружающая возвышенная зона прервана.
Выполнение соединительного элемента в виде нажимной кнопки обеспечивает возможность удобного соединения проводящей структуры с электричеством в месте использования: требуемый соединительный кабель можно соединять с совместимой нажимной кнопкой в виде гнезда, которую затем в месте использования можно просто насаживать на нажимную кнопку в виде штыря.
В другом предпочтительном варианте выполнения соединительный элемент выполнен в виде В-образного обжима вокруг соединительного кабеля. Соединительный элемент обычно является металлической полосой или листом, который обжат вокруг соединительного кабеля. Обжимное соединение является простым, дешевым и быстро выполняемым и легко автоматизируемым. Сложные дополнительные стадии процесса, например пайки или сварки соединительного элемента с соединительным кабелем, могут быть упразднены. Одновременно обеспечивается очень стабильное соединение между соединительным элементом и соединительным кабелем.
Обжатая зона соединительного элемента (так называемый обжим, т.е. деформированная в процессе обжатия зона) непосредственно спаивается с электрически проводящей структурой. Таким образом, соединительный элемент отличается от соединительных элементов, которые также соединены с соединительным кабелем посредством обжима, тем, что содержат, наряду с обжимом, другой, соединенный с ним участок, который предусмотрен собственно для пайки. За счет выполнения соединительного элемента в целом в виде обжима, соединительный элемент можно выполнять предпочтительно с меньшими размерами, за счет чего уменьшается необходимое для электрического контактирования конструктивное пространство.
В одном предпочтительном варианте выполнения соединительный элемент по всей своей длине обжат вокруг электрически проводящего сердечника соединительного кабеля. В этом случае соединительный элемент выполнен в целом в виде обжима и состоит лишь из обжатой зоны, что предпочтительно для экономии материала. Однако соединительный элемент может иметь, наряду с обжатым вокруг электрически проводящего сердечника участком (так называемым проволочным обжимом или обжимом сердечника), один или несколько других участков. Например, один из таких участков может быть обжат вокруг изолирующей оболочки соединительного кабеля (изоляционный обжим), за счет чего может достигаться более стабильное соединение между соединительным элементом и соединительным кабелем. Соединительный элемент может также иметь, например, короткие концевые участки, которые не обжаты.
Обжатая зона соединительного элемента соединена с помощью паяльной массы с электрически проводящей структурой. Под этим понимается непосредственное механическое соединение между обжатой зоной соединительного элемента и электрически проводящей структурой с помощью паяльной массы. Это означает, что паяльная масса расположена между обжимом и электрически проводящей структурой и за счет этого фиксирует долговременно стабильно обжим на электрически проводящей структуре.
Предпочтительно, паяльная масса не находится в непосредственном контакте с электрически проводящим сердечником соединительного кабеля.
Обжимные соединения обычно характеризуется тем, что их поперечное сечение перпендикулярно направлению прохождения соединительного кабеля. Форма обжима определяется выбором обжимного инструмента. Положение обжимного инструмента может приводить к созданию характерной обжимной структуры, при этом обжимная структура обычно расположена противоположно так называемому обжимному дну. Форма обжима называется в соответствии с характерной структурой обжима. Предпочтительной формой обжима в рамках данного изобретения является так называемый В-образный обжим. Обе загнутые вокруг боковые кромки вводятся одновременно в соединительный кабель, так что получается форма в виде двух дуг, которые лежат противоположно предпочтительно плоскому дну обжима, так что образуется определяющая название буква «В».
Геометрические размеры обжима (высота, ширина, длина обжима) можно выбирать подходящими с учетом диаметра соединительного кабеля, а также действующими стандартами.
Соединительный элемент припаивается обжимным дном на электрически проводящую структуру, так что характерная структура обжима расположена противоположно подложке и паяльной массе. За счет вжатых в соединительный кабель боковых кромок соединительного элемента образуется требуемое центральное углубление, в которое может частично вводиться жало паяльника. Дуги В-образной формы образуют окружающие возвышенные зоны, которые приходят в контакт с жалом паяльника. В этом случае среднее углубление проходит по всей длине обжима между двумя противоположно лежащими боковыми кромками соединительного элемента, в то время как они с обеих сторон окружены примыкающими возвышенными зонами.
-6
Изобретение не ограничено определенными материалами соединительного элемента. Обычные соединительные элементы состоят из меди, что обеспечивает высокую электрическую проводимость. Однако соединительный элемент может быть изготовлен также из других материалов, которые относительно их коэффициента теплового расширения лучше согласованы с подложкой, например титана или нержавеющей стали, когда подложка состоит из стекла. Таким образом, могут уменьшаться тепловые напряжения во время пайки. Различие коэффициентов теплового расширения подложки и соединительного элемента составляет в одном предпочтительном варианте выполнения менее 5·10/°С.
Типичная толщина материала соединительного элемента составляет от 0,1 мм до 4 мм, предпочтительно от 0,3 мм до 1 мм. Длина и ширина соединительного элемента составляет, например, от 5 мм до 30 мм.
Изобретение не ограничено применением определенной паяльной массы, а может осуществляться с помощью всех паяльных масс. Изобретение пригодно как для классических, содержащих свинец паяльных масс, так и для не содержащих свинец паяльных масс, которые приобретают все большее значение, в частности, также в области транспортных средств. Толщина слоя паяльной массы предпочтительно меньше или равна 0,6 мм.
Паяльная масса может располагаться на проводящей структуре, а затем на паяльной массе располагается соединительный элемент. Однако в одном предпочтительном варианте выполнения соединительный элемент сначала снабжается паяльной массой и вместе с паяльной массой располагается на проводящей структуре. Это имеет технологические преимущества, поскольку соединительные элементы можно подготавливать в больших количествах с дозированной паяльной массой. Паяльная масса предпочтительно наносится в виде пластинок или плоских капель с заданной толщиной слоя, объемом и формой на соединительный элемент. Толщина слоя пластинки паяльной массы предпочтительно меньше или равна 0,6 мм. Форма пластинки паяльной массы предпочтительно выбирается в зависимости от формы контактной поверхности соединительного элемента.
Кроме того, изобретение относится к применению жала паяльника, согласно изобретению, для припаивания электрического соединительного элемента на электрически проводящую структуру на подложке, предпочтительно оконном стекле, в частности, стекле транспортного средства с функцией нагревания и антенны.
Изобретение относится к применению изготовленного в соответствии с изобретением оконного стекла в зданиях и в средствах передвижения по суше, в воздухе и по воде, в частности, в рельсовых транспортных средствах и в нерельсовых транспортных средствах, предпочтительно в виде ветрового стекла, заднего стекла, бокового стекла и/или стекла крыши, в частности, в виде нагреваемого стекла или в виде стекла с функцией антенны.
Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основе примеров выполнения и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично и без соблюдения масштаба, без ограничения изобретения изображено:
фиг. 1 - вариант выполнения жала паяльника, согласно изобретению, в изометрической проекции;
фиг. 2 - разрез жала паяльника, согласно фиг. 1;
фиг. 3 - разрез другого варианта выполнения жала паяльника, согласно изобретению;
фиг. 4 - паяльный участок с применением жала паяльника, согласно фиг. 1;
фиг. 5 - разрез предпочтительного соединительного элемента для пайки с помощью жала паяльника, согласно изобретению;
фиг. 6 - разрез стекла с соединительным элементом, согласно фиг. 5, во время выполнения способа, согласно изобретению;
фиг. 7 - разрез стекла с другим соединительным элементом во время выполнения способа, согласно изобретению; и
фиг. 8 - блок-схема выполнения способа, согласно изобретению.
На фиг. 1 и 2 показана соответствующая деталь варианта выполнения жала 1, согласно изобретению, для паяльника, в частности ручного паяльника. Жало паяльника выполнено в виде одной части, однако может быть условно разделено на три участка: концевой участок 2, средний участок 3 и соединительный участок 4.
Концевой участок 2 служит для контактирования подлежащего пайке изделия во время пайки. Концевой участок 2 выполнен, согласно изобретению, в форме полусферы.
Средний участок 3 примыкает к концевому участку 2. Средний участок 3 выполнен в виде вертикального круглого цилиндра с тем же радиусом, что и полусферический концевой участок 2.
Соединительный участок 4 примыкает к среднему участку 3. Соединительный участок 4 также выполнен в виде вертикального круглого цилиндра. Однако соединительный участок 4 расширен относительно среднего участка 3, т.е. имеет больший радиус. Таким образом, соединительный участок образует своего рода выступ. Соединительный участок 4 служит для соединения жала 1 паяльника с применяемым паяльником. Противоположная среднему участку 3 поверхность соединительного участка 4 выполнена плоской и круглой и может быть соединена в виде фланца с соответствующей соединительной поверхностью паяльника. Соединительная поверхность паяльника имеет для этого предпочтительно ту же форму и величину, что и поверхность соединительного участка 4, т.е. выполнена по существу конгруэнтно. Соединение осуществляется предпочтительно с помощью накидной гайки, которая прижимает соединительный участок 4 к паяльнику и там фиксируется с помощью резьбы. В качестве альтернативного решения, например, возможно также крепление соединительного участка 4 на паяльнике с помощью проходящих через выступ винтов.
В этом варианте выполнения длина среднего участка 3 составляет предпочтительно от 5 мм до 80 мм, в частности, от 10 мм до 50 мм. Длина соединительного участка 4 составляет предпочтительно от 1 мм до 10 мм, в частности, от 1 мм до 5 мм.
Полусферическая форма концевого участка 2 имеет радиус, например, 4 мм, как и цилиндрический средний участок 3. Средний участок 3 имеет длину, например, 43 мм. Соединительный участок 4 имеет длину, например, 3 мм, и цилиндрический соединительный участок 4 имеет радиус, например, 6 мм. Таким образом, общая длина жала 1 паяльника составляет 50 мм.
Жало 1 паяльника состоит из меди, за счет чего обеспечивается хорошая теплопроводность. Жало 1 паяльника твердо хромировано - оно покрыто единственным слоем из хрома с толщиной примерно 30 мкм. За счет этого повышается твердость поверхности и уменьшается износ. Кроме того, паяльная масса не может прилипать к жалу 1 паяльника, как это имеет место не желаемым образом при не твердо хромированной меди. За счет этого при удалении жала 1 паяльника после пайки уменьшается опасность повреждения паяльного соединения за счет прилипшей паяльной массы.
В качестве альтернативного решения, жало 1 паяльника может быть также никелировано или иметь другие покрытия. За счет этого оказывается влияние на свойства прилипания.
На фиг. 3 показан другой вариант выполнения жала 1 паяльника, согласно изобретению, которое соединено с паяльником с помощью штекерного соединения. Для этого соединительный участок 4 вставляется в соответствующее гнездо паяльника и фиксируется, например, с помощью введенного сбоку винта. Соединительный участок 4 и средний участок 3 имеют одинаковые размеры и одинаковое поперечное сечение. Таким образом, средний участок 3 и соединительный участок 4 образуют непрерывную, цилиндрическую приставку к полусферическому концевому участку 2, которая за счет этого лишь мысленно разделяется на средний участок 3 и соединительный участок 4, при этом соединительный участок вводится в паяльник, и средний участок в смонтированном состоянии выступает из паяльника.
В этом варианте выполнения длина среднего участка 3 составляет предпочтительно от 1 мм до 50 мм, в частности, от 3 мм до 20 мм. Длина соединительного участка 4 составляет предпочтительно от 10 мм до 100 мм, в частности, от 20 мм до 80 мм.
На фиг. 4 показан паяльный участок с применением жала 1 паяльника, согласно изобретению. Жало 1 паяльника смонтировано на обычном ручном паяльнике 5. Для этого соединительный участок 4 расположен на конгруэнтной соединительной поверхности паяльника 5. Жало 1 паяльника фиксировано там с помощью накидной гайки 6, которая навинчена на резьбу паяльника 5. Паяльник 5 снабжен нагревательным патроном, с целью нагревания жала 1 паяльника до требуемой для пайки температуры. Паяльник 5 соединен через электрический кабель 8 с управляющим блоком 7, с помощью которого можно активировать и деактивировать нагревательную функцию, и с помощью которого можно регулировать нагревательную мощность. Управляющий блок 7 соединен, в свою очередь, не изображенным кабелем с источником напряжения.
Жало 1 паяльника, согласно изобретению, может применяться в принципе с любым имеющимся в распоряжении паяльником 5. Необходимо лишь согласование соединительного участка 4 жала 1 паяльника с соответствующим паяльником 5, для обеспечения возможности монтажа жала 1 на паяльнике 5.
В качестве альтернативного решения показанному регулируемому паяльному участку, можно применять жало 1 паяльника на не регулируемом паяльнике, нагревательная мощность которого не может устанавливаться пользователем.
На фиг. 5 показан в изометрической проекции разрез подлежащего пайке с помощью жала 1 паяльника, согласно изобретению, электрического соединительного элемента. Соединительный элемент выполнен в виде штыревой нажимной кнопки. Нажимная кнопка выполнена по существу в виде полого цилиндра, т.е. имеет на виде сверху центральное углубление, которое окружено вокруг круговой возвышенной зоной.
Соединительный элемент изготовлен, например, из меди или нержавеющей стали. Соединительный элемент может иметь покрытия, например, серебряное покрытие для улучшения электрической проводимости. Толщина материала составляет, например, примерно 0,3 мм. Круглая паяльная поверхность на нижней стороне соединительного элемента имеет диаметр, например, примерно 8 мм. Образующий собственно нажимную кнопку полый цилиндр имеет внутренний диаметр, например, примерно 3 мм, наружный диаметр примерно 5,7 мм и высоту примерно 3,5 мм.
Соединительный элемент предусмотрен и пригоден для соединения с не изображенной гнездовой нажимной кнопкой. С гнездовой нажимной кнопкой соединен соединительный кабель. Таким образом, в месте применения можно просто и удобно создавать электрическое соединение между соединительным элементом и внешним источником напряжения.
На фиг. 6 показан разрез оконного стекла с электрическим соединительным элементом 12 из фиг. 5 во время процесса пайки, согласно изобретению. Стекло является, например, задним стеклом легкового автомобиля и содержит подложку 10, которая является имеющим толщину 3 мм термически предварительно напряженным однослойным безопасным стеклом из натриево-кальциевого стекла. На подложке 10 напечатана электрически проводящая структура 11 в виде нагревательной структуры. Электрически проводящая структура 11 содержит частицы серебра и стеклянный фритт. В краевой зоне стекла электрически проводящая структура 11 расширена до ширины примерно 10 мм и образует контактную поверхность для электрического соединительного элемента 12. Соединительный элемент 12 служит для электрического контактирования электрически проводящей структуры 11 с внешним источником напряжения через не изображенный соединительный кабель. Электрическое контактирование сокрыто для наблюдателя снаружи легкового автомобиля с помощью покрывной печати между электрически проводящей структурой 11 и подложкой 10.
Соединительный элемент 12 должен соединяться с электрически проводящей структурой 11 с помощью паяльной массы 13. Для этого паяльная масса 13 располагается между проводящей структурой 11 и соединительным элементом 12 и плавится с помощью жала 1 паяльника. Для этого жало 1 паяльника приводится в контакт с соединительным элементом 12, через который требуемая тепловая энергия вводится в паяльную массу 13. Концевой участок 2 жала 1 паяльника частично введен в центральное углубление соединительного элемента 12. Поскольку жало 1 паяльника имеет больший диаметр, чем углубление, то жало 1 паяльника входит не полностью в углубление. Вместо этого краевая зона концевого участка 2 жала 1 паяльника находится в контакте с окружающими углубление зонами соединительного элемента, т.е. в данном случае с верхним краем образующего нажимную кнопку полого цилиндра. Естественно, что углубление должно иметь зависящую от радиуса концевого участка жала 1 паяльника минимальную глубину, с целью обеспечения возможности достаточного опускания жала паяльника для выполнения желаемого контакта между жалом 1 паяльника и соединительным элементом 12.
На чертеже тотчас видно преимущество жала 1 паяльника, согласно изобретению. На основании полусферической формы концевого участка 2, показанный контакт между жалом 1 паяльника и соединительным элементом 12 всегда достигается, независимо от угла установки жала 1 паяльника относительно подложки 10. При ручной пайке техник не должен следить за сохранением точного угла установки и удерживанием паяльника, например, всегда точно перпендикулярно подложке 10. Это значительно упрощает пайку вручную. Кроме того, энергия вводится очень гомогенно через круглую контактную поверхность в паяльную массу 13 для ее плавления. Соответственно, необходимо меньше энергии, чем при точечном, не центральном вводе энергии. Поэтому паяльная масса 13 в целом нагревается менее сильно и затвердевает быстрее после прекращения подвода энергии, так что может предотвращаться не желательный сдвиг соединительного элемента 12 на еще жидкой паяльной массе 13 также без дополнительных мер фиксации. Таким образом, может быть повышена точность позиционирования соединительного элемента 12 на подложке 10 и уменьшены допуски изготовления. Это является большим преимуществом данного изобретения.
На фиг. 7 показан разрез оконного стекла с альтернативным предпочтительным вариантом выполнения электрического соединительного элемента 12 во время процесса пайки, согласно изобретению. Соединительный элемент 12 выполнен в виде так называемого В-образного обжима - он состоит их металлической пластинки с толщиной материала, например, 0,4 мм, например, из медной пластинки или пластинки из нержавеющей стали, которая согнута вокруг концевого участка соединительного кабеля 14 и посредством расплющивания (обжатия) длительно стабильно соединена с соединительным кабелем 14. Обозначение В-образный обжим следует из характерной формы соединительного элемента 12, которая получается при вхождении загнутых боковых кромок соединительного элемента 12 в соединительный кабель 14. Характерная форма обжатия имеет в профиле две закругленные структуры (дуги) в виде буквы В. Соединительный кабель 14 выполнен в виде многопроволочного провода, отдельные проволоки которого равномерно отклоняются на обеих сторонах контактного внутреннего пространства, что приводит предпочтительно к стабильности и газонепроницаемости обжимного контакта. Дно обжима образует контактную поверхность с паяльной массой 13, в то время как характерная форма обжатия в виде двойной дуги противоположна подложке 10. Характерная структура обжатия образует центральное углубление, в которое частично вводится концевой участок 2 жала 1 паяльника. Таким образом, жало 1 паяльника приходит в контакт с окружающими углубление зонами на обеих дугах.
Углубление соединительного элемента 12 в этом варианте выполнения не окружено по окружности примыкающими зонами, а проходит по всей длине соединительного элемента 12. Углубление ограничено с двух сторон возвышенными дугами.
Длина соединительного элемента 12 составляет, например, 4,5 мм (длина обжатия), ширина (ширина обжатия) -примерно 2,5 мм и высота (высота обжатия) -примерно 1,5 мм.
На фиг. 8 показан пример выполнения способа, согласно изобретению, для изготовления оконного стекла с соединительным элементом 12 с применением жала 1 паяльника, согласно изобретению.
Примеры
Соединительные элементы в виде нажимных кнопок (см. фиг. 5, 6) припаивали с помощью ручного паяльника на оконное стекло с серебряной печатью, с одной стороны, с применением жала паяльника, согласно изобретению, и с другой стороны, с применением обычного жала паяльника. Припаянные в соответствии с изобретением соединительные элементы имели на 100% стабильное паяное соединение, в то время как припаянные обычным образом соединительные элементы не удерживались на серебряной печати (0% стабильное паяное соединение). Причина этому лежит в небольшой контактной поверхности между обычным жалом и нажимной кнопкой, за счет чего происходит небольшой ввод энергии. В противоположность этому полусферическое жало паяльника, согласно изобретению, вызывает эффективный ввод тепла, за счет чего паяльная масса эффективно плавится, и соединительный элемент стабильно припаивается.
Кроме того, припаивали соединительные элементы в форме В-образного обжима (см. фиг. 7) с помощью ручного паяльника на оконное стекло с серебряной печатью, с одной стороны, с применением жала паяльника, согласно изобретению, и с другой стороны, с применением обычного жала паяльника. Припаянные в соответствии с изобретением соединительные элементы имели на 100% стабильное паяное соединение. В противоположность этому, у припаянных обычным образом соединительных элементов наблюдалось в 50% случаев не контролируемое вытекание паяльной массы, за счет чего паяльная масса частично не желательно входила в контакт с проводящим сердечником соединительного кабеля внутри обжима. Это объясняется значительно более гомогенным вводом энергии с помощью жала паяльника, согласно изобретению, за счет чего паяльная масса плавится более контролируемым образом.
Перечень позиций
1 Жало паяльника
2 Концевой участок жала 1 паяльника
3 Средний участок жала 1 паяльника
4 Соединительный участок жала 1 паяльника
5 Ручной паяльник
6 Накидная гайка
7 Управляющий блок
8 Кабель между ручным паяльником 5 и управляющим блоком 6
10 Подложка
11 Электрически проводящая структура
12 Электрический соединительный элемент
13 Паяльная масса
14 Соединительный кабель соединительного элемента 14.