CN109246866A - 用于处理具有层结构的电气构件的方法 - Google Patents

Abstract

在用于处理具有层结构的电气构件、特别是包括厚膜加热元件的加热装置的方法，其中，至少一个功能层施加在载体上，所述至少一个功能层意图借助于分离激光器完全切断，首先，在意图切断功能层的位置处产生在载体的平面上方的功能层的高度轮廓。功能层的高度轮廓的信息传送到用于分离激光器的控制器，且分离激光器使用功能层的已知层参数来设定，使得所述分离激光器以适于高度轮廓的方式完全切断功能层，但是不以更深水平移除材料，特别是不切断绝缘或介电层。

Description

用于处理具有层结构的电气构件的方法

技术领域

本发明涉及用于处理具有层结构的电气构件的方法。在构件的情况下，特别地具有至少一个功能层的所述层结构然后至少部分地被切断。

背景技术

具有层结构、例如所谓的厚膜加热元件的电气构件在现有技术中是已知的。为了在处理时调节到特定电阻值，可行的是将切断部或切口引入层结构，使得电阻可确切地设定为精确地期望的范围。

从2016年7月21日提交的DE 102016211081 A1已知，为了在处理时对厚膜加热元件进行电气调节，实际上要分离或切断特别提供的区域。在那个情况下，意图主要切断由对应地具有良好导电性的材料构成的电连接件。

本发明解决的问题在于，提供在介绍中提到的用于处理具有层结构的电气构件的方法，借助于该方法，现有技术中的问题可被解决，且尤其可行的是能够处理这种构件或其层结构，以及能够符合预先规定或能够切断层结构。

发明内容

这个问题通过具有权利要求1的特征的方法来解决。本发明的有利的且优选的构造是另外的权利要求的主题，且在下面更详细解释。权利要求的语句通过引用而明确地结合在描述的内容中。

规定构件包括载体，在其上具有至少一个功能层。所述功能层意图借助于分离激光器被完全切断。虽然这种功能层在原理上可为任意形状，特别地，如果构件为加热装置，则其为加热导体层或加热元件。在方法中，作为第一步骤，在意图切断功能层的位置处产生在载体的平面或顶侧上方的功能层的高度轮廓。有利地，精确地沿着功能层的随后的切断部产生高度轮廓。应当在载体的表示载体的表面的那个平面上方产生高度轮廓。如果由金属构成的载体例如还在其顶侧上具有一个或多个层，特别是绝缘层或介电层，则高度轮廓可包括或忽略这至少一个层。这可针对相应的方法进行规定。这将在下面甚至更详细地解释。

在进一步步骤中，功能层的产生的高度轮廓的信息传送到分离激光器或其控制器。所述分离激光器使用功能层的已知层参数来设定(这在下面甚至更详细解释)，使得所述分离激光器以适于高度轮廓的方式完全切断功能层，但是在可行的情况下，不以不期望的方式切断更多得多的材料。本发明的要点是，功能层完全切断。如将在下面甚至更详细解释，位于功能层下方的层(其为载体的表面或至少一个绝缘层)在这个情况下可被免除或不被影响；备选地，其也可至少部分地被切断。取决于预先规定，这可针对方法单独地规定。

通过捕捉功能层的高度轮廓，也就是说，特别地，可捕捉功能层的表面的高度渐变、其厚度的变化且因而其高度的变化，且其实际上得到补偿。因而实际上可行的是，实现功能层完全切断的作用。但是，在许多情况下，可为有害或不利的是，分离激光器工作得比功能层更深，且特别是轰击构件的金属载体上的一个或多个绝缘层或介电层，且在这样做时，不可避免地伤害或损伤构件的金属载体上的一个或多个绝缘层或介电层。由此导致的电绝缘属性的可能伤害可具有不再通过高电压测试的作用。关于此，基于高度轮廓的信息，例如，可设定的是功能层完全切断，且下面的多个绝缘层中的最顶部层略微受损伤，但是仅仅达到使得功能层绝对没有任何材料再位于此处的程度。具体而言，所述材料仍然可为显著导电的，且然后又具有因此功能层实际上不完全切断的作用。提供多个绝缘或介电层在这里可具有的作用是，一个绝缘层或介电层实际上可被损伤，但是处理中，期望的绝缘属性通过没有被伤害或损伤的其它绝缘层足够地保持。

在本发明的构造中，可行的是，提前选择分离激光器是否仅切断功能层而不切断下面的层，特别是不损伤下面的绝缘层或用于载体的其它保护层或载体本身或其载体材料。作为其备选方案，可设定的是，分离激光器略微切断得仅比功能层更深，也就是说，实际上切入下面的材料层中。其可额外地更深地切断例如1微米到100微米，特别优选5微米到20微米。取决于具有功能层、载体和其之间的可行的保护层或绝缘层的构件的类型和结构，对于完全切断功能层同时确保构件的功能，这两个可行方案中的一个可为特别有利的。

在原理上，存在多个可行方案来产生在载体的平面上方的功能层的高度轮廓。在此情况下，载体的前述平面可为所谓的零平面，超过该零平面，则产生高度轮廓。具有扫描针等的布置实际上也可行。有利地，实际上扫描高度轮廓的测量激光器用于此目的。高度轮廓的上面描述的产生应当尽可能深地确切执行在功能层随后被切断的位置处。这有利地沿着一个线或沿着多个线，特别是部分直线进行。

高度轮廓可有利地记录为位移-高度曲线。在此情况下，高度的精度应当依赖于是否实际上仅确切地功能层意图被切断或切断是否意图略微更深地执行而选择；但是，其应当在微米范围内。沿着位移的分辨率可略微更粗糙，因为功能层的高度的突然变化通常应当是不期望的。这种跳跃可仅在层过渡部和/或层的开始处或结束处出现。因此，沿着位移，分辨率也可处于微米范围，但是可能比高度的分辨率更高一个数量级，这主要在借助于测量激光器捕捉的情况下已经是可行的。

在本发明的一个有利的构造中，可行的是，沿着通过功能层的随后的分离线或切断部的高度轮廓在切断功能层开始之前首先完全记录。这个方法然后可尽可能深地执行，而没有伤害且非常精确。备选地，高度轮廓可实际上以略微延伸在分离激光器的前方的方式记录，使得分离激光器以较小的距离例如5毫米到10毫米跟随。这个方法导致节约时间。但是，因为以小距离进行的功能层的切断而导致的对高度轮廓的测量的伤害可为有问题的。

如之前所指示，可行的是，至少一个绝缘层设置在载体上或直接设置在载体顶侧上，特别是在其为金属的情况下，且直接设置在功能层下方。有利地，存在两个或三个绝缘层，但是也可存在甚至更多。它们可特别有利地实现为介电层。在这个情况下，至少一个绝缘层，特别是直接布置在载体上的绝缘层，不应当被分离激光器切断或损伤。关于此，可行的是保持绝缘功能，这无论如何都是非常重要的，且主要对于上面提到的高电压测试是重要的。

分离激光器的运行参数可选自前进速度、脉冲频率、脉冲功率、脉冲持续时间和焦距深度或焦点深度。因而可行的是设定进入功能层的功率的引入功率和(主要地)深度。但是，对于本领域技术人员在原理上已知是功能层(特别是厚膜加热元件的电阻层)的方法步骤，诸如描述的切断。

功能层的层参数可选自层的厚度、材料和反射率和/或吸收率。功能层可因而被表征；特别是，上面提到的运行参数可因而更好地确定。

在本发明的另一个构造中，构件上的功能层可为具有某个纵向方向的条形。整个构件可对应于以条形方式或矩形方式实现。所述纵向方向有利地相对于两个电连接件之间的方向横向地延伸，以便因而在功能层为电阻层或加热层的情况下，形成加热元件。分离激光器可然后相对于所述纵向方向横向地切断或完全切断功能层。在此情况下，可规定形成与加热元件的电连接件的接触路径或接触区域在切断功能层期间也切断。因此，以与从上面提到的DE102016211081A1已知的类似的方式，这种接触路径或接触区域也可切断。这些非常一般地由与加热元件不同的材料构成，特别是具有显著更高比例的金属，优选银，使得分离激光器还必须不同地运行。但是，所述接触路径或接触区域的确切位置可然后同样地借助于高度轮廓来捕捉；备选地，它们对于用于分离激光器的控制器可为已知的。关于此，在这里，仅这些接触路径或接触区域也尽可能深地切断，以便在可行的情况下，避免损伤下面的绝缘层，以及特别是载体。

在本发明的备选构造中，可行的是，分离激光器沿两个彼此间隔开的平行线，从功能层的边缘切断功能层。这两个线可为相等长度。它们也可通过第三线彼此连接，使得矩形区域因而实际上从功能层分离出。关于此，功能层、特别是电阻层的调节可同样地执行，其中，在此情况下，有利地，仅功能层的材料被移除或仅功能层被切断，但是不是上面提到的电连接件等。

在本发明的有利的构造中，载体为平面状且因此，功能层也较大程度上为平面状。备选地，载体也可曲弯或弯曲，其中所述载体的几何结构必须对于分离激光器的控制器精确地已知。仅以这种方式，然后可行的是，基于确定的高度轮廓，确切地仅切断功能层或功能层，且可能还切断一个或多个下面的绝缘层。

不仅根据权利要求而且还根据描述和附图，这些和另外的特征是显而易见的，其中，单独的特征在各个情况下可通过本身实现或在本发明的实施例中和在其它区域中以子组合的形式实现为多个，且可有利地且固有地构成本文要求保护的可保护的实施例。将本申请分为单独的部分和子标题不限制以下陈述的大体有效性。

附图说明

本发明的示例性实施例示意性地示出在附图中，且在下面更详细解释。在图中：

图1显示作为根据本发明的具有若干结构可行方案的构件的加热装置的平面图，

图2在侧视图中显示根据本发明的用于切断图1的加热装置的加热元件的一个可行方法的图，以及

图3显示作为相对于图2的改进的根据本发明的备选方法。

具体实施方式

图1以平面图示出根据本发明的作为上面描述的电气构件的加热装置11，该加热装置已经根据本发明被处理或加工。加热装置11为所谓的厚膜加热装置，且包括载体12，其有利地由金属构成。如图2和3中放大的侧向截面图示出，载体12在其顶侧上具有第一介电层14，其几乎在整个区域上或甚至完全在整个区域上覆盖所述载体。第二介电层15以基本相同或几乎相同的覆盖率施加在其上。介电层14和15用作绝缘层，用于电绝缘金属的且因此导电的载体12。它们还可设计为用于其它的功能，诸如，例如，借助于泄漏电流测量等进行的温度检测。但是，这对于本发明不重要。两个介电层14和15提供来用于载体12的可靠的电绝缘，主要是如果如下面解释的那样，在介电层可能被损伤或至少部分地向下移除到下面的表面的情况下。在原理上，也可存在仅一个介电层或更多个介电层，在适当的情况下，甚至三个到五个介电层。

作为在介绍中提到的功能层的加热元件17布置在载体12上或上部第二介电层15的顶部上。所述加热元件为宽的且为片状；同样，其也可为伸长的。其形成为由对应的糊材料制成为厚膜的通常的厚膜加热元件，其特别是借助于丝网印刷和烧制施加的，但是在这里未更详细地解释。加热元件17朝向其侧部与第一接触路径21和第二接触路径22重叠。第一接触路径21具有接触区域21'。第二接触路径22同样具有第二接触区域22'。这里，可配合、特别是焊接连接导体等。

如图2中截面图显示，一种类型的隆起18设置在加热元件17的区域上，所述隆起源自加热元件17朝向其侧部与第一接触路径21和第二接触路径22重叠的事实。其可与接触路径21和22部分地重叠，如这里示出，或完全重叠，其中，与承载件的广泛重叠对于良好的电气接触是足够的。其不需要超出这一点；这对于加热功能将没有益处。

为了加热装置11的加热元件17的电气调节，可以本质上已知的方式执行切断。在当前情况下，所述切断特别有利地使用激光器或分离激光器执行，使得形成一种类型的激光轨迹。在切断之前，检测在完成状态下，也就是说，在厚膜糊烧制之后的加热元件17的电阻。然后可行的是，据此确定实际上意图实现的确切的电阻值调谐，其中，取决于期望类型的切断，采用不同的过程。

在激光轨迹24a(这以短划线的方式示出)作为切断的第一可行方案的情况下，加热元件17实际上平行于接触路径21和22而完全切断。因此，这里可能没有电流且电阻值从有意选择为太低的电阻开始而可增大期望的量。在平行区段旁边，激光轨迹24a通向下且还应当切断下部第二接触路径22，备选地切断上部接触路径。关于此，切断更可靠，或因而非常可靠地实现的是，矩形区域不再参与加热功能。利用激光轨迹24a，因而需要切断载体12的介电层14和15上的纯加热元件17，而且额外地切断接触路径22。

在以点划线方式示出为切断的第二可行方案的激光轨迹24b的情况下，加热元件17的区域以及接触路径21和22两者被切断且因而与加热元件的其余部分分开。关于此，从较低电阻值开始，可行的是将调谐确切地执行到期望的更高的电阻值。这里，还需要不仅切断加热元件17或对应的厚膜，而且要切断接触路径21和22两者。

在以点线示出为切断的第三可行方案的激光轨迹24c的情况下，对应于激光轨迹24b的实际上两个激光轨迹彼此平行地产生，且具有小的间隔，所述激光轨迹在上部区域中反转，其中，所述反转也可省略。因为具有小间隔的这个双切断，无论如何实现可靠的切断，且这排除了其中导电材料在此积聚在切断位置上，特别是在接触路径21或22中的一个处，且实际上在此产生加热功能的情况。

在激光轨迹24b和24c的情况下最重要的切断实际上是接触路径21和22的切断。如果加热元件17可能沿着激光轨迹不完全切断或移除，则其电阻在这个区域中大大增加，使得无论如何没有电流流入实际上要分离的区域中。如果接触路径的一部分仍然保留，则这将精确地不同，因为由于其非常好的导电性，接触路径的一部分可仍然导致加热元件17的实际上分离的区域执行加热功能。

如上面解释的那样，至少加热元件17意图被切断，有利地且在大多数情况下，接触路径21和22中的至少一个也意图被切断。图2中的侧向截面图显示，这在至少接触路径(在这里通过接触路径22示出)的区域中不是微不足道的。这是因为由于加热元件17的重叠而出现在这里的隆起18使得这更加困难。此外，与加热元件17相比，接触路径的材料通常显著更难移除。其具有更高比例的金属，且因而一般具有更高的熔点和更高的反射率，这又导致更难以在分离激光器的能量中耦合。

在加热装置11上方，测量激光器30配合到导轨31上，沿着导轨31可动。其可以对应于期望激光轨迹的方式在导轨31上移动。借助于对应的悬挂系统，导轨31本身又可沿垂直于图的平面的方向移动，使得激光轨迹24a和24c根据图1也可被测量或捕捉，且可在此之后被切断。

在左边开始的测量激光器30因而朝向右边行进，这对应于在右边示出的x-h曲线中的位移x。以已知方式，所述激光器实际上扫描加热装置11的表面或高度，且产生高度h-位移x的轮廓，如图2中右边示出。在这个情况下，高度h与载体12的顶侧相关。来自图2中的右边的曲线的这个高度轮廓传送到用于分离激光器34的控制器，分离激光器34同样设置在加热装置11上方，有利地与测量激光器30配合在同一导轨31上，且同样可动。关于此，用于分离激光器的控制器知道多少主要是加热元件17的材料存在或其高度，且因而必须移除多少材料。因而可行的是，以介绍中描述的方式设定分离激光器34的性能参数，特别是重复频率。此外，所述控制器关于在加热装置11上，要切断的接触路径21和22设置在哪里而精确地编程。仅从隆起18推断这一点在原理上实际上是可行的，但是被太多的不确定性困扰。尽管如此，作为用于分离激光器的运行的信息，隆起18的位置和类型是重要的。

在高度轮廓的情况下，可规定将载体的平面或其顶侧看做一种类型的零平面。备选地，可行的是，采用介电层14或15中的一个的平面，也就是说，在各个情况下，其顶侧。然后这里的问题就是，材料是否可移除到所述零平面中或分离激光器是否损伤材料。但是，这可设定；参见下面的示例。换句话说，不一定需要规定任何材料通过分离激光器移除到零平面，在这里，h=0。

图2在左下部示出，加热装置11在产生激光轨迹24的平面中从侧部看的样子。在这里示出的变型的情况下，加热元件17沿着激光轨迹24完全移除，也就是说，其材料在例如0.1毫米的宽度上移除。这也适用于上部第二介电层15。第二接触路径22在某些情况下在顶侧处部分地被损伤或移除，但是在所有情况下，不完全被损伤或移除。根据图1，这对于激光轨迹24a是可行的；在激光轨迹24后面的仍然部分地导电的接触路径22在那里无害。

从图2还显而易见的是，加热元件17的高度h的高度轮廓是有利的，因为载体12上的层结构(其被看做平面状)的高度h精确地说是不恒定的。载体12的厚度可为恒定的，使得其顶侧可看做完全平面状。两个介电层14和15可为薄的，使得第二介电层15的顶侧在原理上也仍然是完全平面状。由于较大厚度，这不再一定适用于加热元件17。即使借助于丝网印刷方法来施加，也可导致若干厘米的厚度差异。

利用高度轮廓的信息以及第二接触路径22的确切位置信息，分离激光器34可在任何情况下产生在图2的左下部示出的激光轨迹24，其具有对应于预先规定和提前捕捉的高度轮廓的设定的宽度和(主要地)深度。下部第一介电层14在这里如预先规定的那样保持完整，这被认为是重要的。最终，其实际上构成导电载体12的朝向顶部的最后电气绝缘部。第二接触路径22也很大程度上保持完整。

在图3中，按照图2中的图，意图产生激光轨迹24b或24c，作为切断部。导轨31上的测量激光器30以及分离激光器34对应于图2，在原理上，加热装置111也一样。首先，再次记录高度轮廓h-位移x，其中，这里，隆起118也在这个高度轮廓中以对应于图2的方式是可辨别的。第二接触路径122的确切位置再次在用于这个加热装置111的控制器中是已知的，且可对应地针对分离激光器34进行考虑。最后，第二接触路径122意图在这里利用激光轨迹124切断。因而，虽然分离激光器34在图2的情况下仍然以没有非常大的改变的功率运行，但是在第二接触路径122的区域中，其现在不得不以显著更高的功率运行，以便能够切断第二接触路径122。最终，这里，最多上部第二介电层115也意图沿着激光轨迹124被移除。下部第一介电层114不应当被移除或破坏或伤害，但是，为了保持绝缘作用。精确地说因为第二接触路径122在切断期间被移除，因此，实际上可出现飞行的小的金属颗粒，这然后以非常干扰的方式可再次产生在接触路径的固有地切断端部之间的或直接与载体112的导电连接。这将导致干扰或甚至有害的短路。

Claims (22)

1.一种用于处理具有层结构的电气构件的方法，其中，至少一个功能层施加在载体上，其中，所述功能层意图借助于分离激光器完全切断，所述方法包括以下步骤：

-在意图切断所述功能层的位置处产生所述载体的平面上方的所述功能层的高度轮廓，

-所述功能层的所述高度轮廓的信息传送到用于分离激光器的控制器，

-所述分离激光器使用所述功能层的已知层参数设定，使得所述分离激光器以适于产生的高度轮廓的方式完全切断所述功能层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具有所述层结构的所述电气构件为包括厚膜加热元件的加热装置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离激光器仅切断所述功能层而不切断下面的层或不切断下面的载体。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分离激光器不损伤下面的载体或所述载体的材料。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离激光器完全切断所述功能层，且额外地在下面的层或下面的载体中移除材料达1微米到100微米的深度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分离激光器在下面的层或下面的载体中移除材料达5微米到20微米的深度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于测量激光器而产生在所述载体的平面上方的所述功能层的所述高度轮廓。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高度轮廓记录为位移-高度曲线。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿着通过所述功能层的随后的分离线的高度轮廓在所述功能层的切断开始之前首先完全记录。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个绝缘层设置在所述载体上且在所述功能层下方。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，两个或三个绝缘层设置在所述载体上且在所述功能层下方。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述至少一个绝缘层为介电层。

13.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述载体上的至少一个绝缘层不被所述分离激光器切断或不被所述分离激光器损伤。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离激光器的运行参数选自：前进速度、脉冲频率、脉冲功率、脉冲持续时间、焦距深度或焦点深度。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功能层的层参数选自：厚度、材料、反射率和/或吸收率。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功能层为具有纵向方向的条形，其中，所述分离激光器相对于所述纵向方向横向地切断所述功能层。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在功能层包括加热元件材料的情况下，所述功能层的所述纵向方向相对于作为加热元件的两个电连接件之间的方向为横向的。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述分离激光器相对于所述纵向方向横向地完全切断所述功能层。

19.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，在相对于所述加热元件的所述纵向方向横向地切断所述功能层期间，还切断作为与所述加热元件的电连接件的接触路径或接触区域。

20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离激光器沿彼此间隔开的两个平行线，从所述功能层的边缘切断所述功能层。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述两个线为相等长度，且通过第三线彼此连接，使得从所述功能层分离出矩形区域。

22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载体为平面状的。