DE10160451A1

DE10160451A1 - Method and device for producing an electrical conductor track on a substrate

Info

Publication number: DE10160451A1
Application number: DE2001160451
Authority: DE
Inventors: Karsten Wermbter; Chuanfei Li; Andreas Killinger; Rainer Gadow; Wolfgang Hinreiner
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: TTI-TECHNOLOGIE-TRANSFER-INITIATIVE GMBH AN DER UN
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-06-26
Also published as: WO2003049500A3; AU2002356680A8; WO2003049500A2; AU2002356680A1

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer elektrischen Leiterbahn (16, 17), insbesondere eines Flächenheizkörpers auf einem Substrat (14) angegeben, bei dem ein elektrisch leitfähiges Material durch thermisches Spritzen, vorzugsweise durch Plasmaspritzen, mittels eines Brenners (18) auf das Substrat (14) aufgespritzt wird, während Brenner (18) und Substrat (14) relativ zueinander bewegt werden. Durch eine gezielte Anpassung der Spritzparameter und/oder der Relativgeschwindigkeit oder -richtung zwischen Substrat (14) und Brenner (18) während des Spritzvorgangs wird eine örtliche Variation der geometrischen Form oder der Erstreckungsrichtung der erzeugten Leiterbahn (16, 17) und/oder der elektrischen Leitfähigkeit der erzeugten Leiterbahn (16, 17) erzielt.The invention relates to a method and a device for producing an electrical conductor track (16, 17), in particular a surface heating element on a substrate (14), in which an electrically conductive material is applied by thermal spraying, preferably by plasma spraying, by means of a burner (18) the substrate (14) is sprayed on while the burner (18) and substrate (14) are moved relative to one another. Through a targeted adaptation of the spray parameters and / or the relative speed or direction between the substrate (14) and the burner (18) during the spraying process, a local variation of the geometric shape or the direction of extension of the printed conductor (16, 17) and / or the electrical one Conductivity of the generated conductor track (16, 17) is achieved.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer elektrischen Leiterbahn, insbesondere eines Flächenheizleiters, auf einem Substrat, bei dem ein elektrisch leitfähiges Material durch thermisches Spritzen, vorzugsweise durch Plasmaspritzen, mittels eines Brenners auf das Substrat aufgespritzt wird, während Brenner und Substrat relativ zueinander bewegt werden. The invention relates to a method for generating a electrical conductor track, in particular a surface heating conductor, on a substrate using an electrically conductive material by thermal spraying, preferably by plasma spraying, is sprayed onto the substrate by means of a burner, while burner and substrate are moved relative to each other.

Die Erfindung betrifft ferner eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. The invention further relates to a suitable device for Implementation of the method according to the invention.

Bei der Entwicklung von Kochfeldern mit energiesparender Direktbeheizung stehen Kochsysteme im Vordergrund, bei denen die Heizleiter unmittelbar auf die Unterseite des Kochfeldes, gegebenenfalls unter Zwischenlage einer Isolierschicht, aufgebracht werden. Auf diese Weise werden die Verluste vermieden, die bei herkömmlichen Kochfeldern bisher mit der Beheizung durch im Abstand von der Kochplatte vorgesehenen Heizkörpern verbunden sind, bei denen die Energieübertragung auf die Kochplatte im wesentlichen durch Strahlungsenergie erfolgt. Die Ankochleistung und das Steuerverhalten können somit erheblich verbessert werden. When developing cooktops with energy saving Direct heating focuses on cooking systems in which the heating conductors directly on the underside of the hob, if necessary with the interposition of an insulating layer, be applied. In this way the losses are avoided that with conventional hobs so far with heating by radiators provided at a distance from the hotplate are connected in which the energy transfer to the Cooking plate is essentially done by radiation energy. The Parboiling performance and the control behavior can thus be considerable be improved.

Ein derartiges Kochsystem ist bspw. aus der EP 0 853 444 A2 bekannt. Such a cooking system is, for example, from EP 0 853 444 A2 known.

Hierbei besteht das Kochfeld aus einer Kontaktwärme übertragenden Elektrokochplatte, die aus einer nicht-oxidischen Keramik, insbesondere aus Siliciumnitrid, besteht, auf deren Unterseite ein Heizwiderstand aufgetragen ist. Der Heizwiderstand kann als aus einer aufgedruckten Paste gebildeter Dickschicht- Heizwiderstand oder als Dünnschicht-Heizwiderstand ausgebildet sein. Der Heizwiderstand kann durch ein thermisches Spritzverfahren wie Flamm- oder Plasmaspritzen aufgebracht sein, wobei zwischen Kochplattenkörper und Heizwiderstand eine elektrische Isolationsschicht, die etwa aus Aluminiumoxid besteht, aufgebracht sein kann. The hob consists of contact heat transferring electric hotplate, which is made of a non-oxide ceramic, in particular made of silicon nitride, on the underside a heating resistor is applied. The heating resistor can be used as thick-film formed from a printed paste Heating resistor or designed as a thin-film heating resistor his. The heating resistor can be replaced by a thermal Spraying methods such as flame or plasma spraying can be applied, wherein an electrical one between the hotplate body and the heating resistor Insulation layer, which consists of aluminum oxide, can be applied.

Die Herstellung derartiger Kochsysteme ist durch die Auftragung des Heizleiters durch thermisches Spritzen vereinfacht. The manufacture of such cooking systems is by application of the heating conductor simplified by thermal spraying.

Bei modernen Kochplattensystemen werden allerdings spezielle Anforderungen an die Verteilung der Heizleiter auf dem Kochfeld gestellt. So werden spezielle Flächengestaltungen für die zu beheizende Grundfläche, wie etwa kreisförmig, quadratisch, segmentiert usw. gefordert. Ferner ist ein variabler Leistungseintrag in unterschiedliche Segmente oder Bereiche einer Heizzone erwünscht. Verschiedene Segmente oder Zonen der zu beheizenden Fläche werden dabei mit unterschiedlichen Heizleistungen ausgestattet. However, modern hotplate systems are becoming special Requirements for the distribution of the heating conductors on the hob posed. So special surface designs for the heating base, such as circular, square, segmented etc. required. It is also a variable Service entry in different segments or areas of one Heating zone desired. Different segments or zones of the heating surface are different Heating outputs equipped.

Um derartige speziell angepaßte Heizleiter durch thermisches Spritzen auf einem Substrat zu erzeugen, muß mit aufwendigen Maskierungsverfahren gearbeitet werden. Ferner müssen teilweise unterschiedliche Heizleitermaterialien verwendet werden, um bestimmte Heizzonen mit höherem elektrischen Widerstand und andere Heizzonen mit geringerem elektrischen Widerstand zu erzeugen. Für die Anwendung bei Kochsystemen werden an die Heizkörper eine ganze Reihe von Anforderungen gestellt, wie eine Dauertemperaturfestigkeit bis etwa 600°C, Oxidationsbeständigkeit, hohe Leistungsdichten, homogene Leistungsdichten, ein hoher Flächenbelegungsgrad. Eine besondere Bedeutung kommt auch einer variablen Flächengestaltung des Heizleiters sowie einem variablen Leistungseintrag in unterschiedliche Segmente der Kochzone zu. To such specially adapted heating conductors by thermal Generating syringes on a substrate has to be laborious Masking process to be worked. Furthermore, some different heating conductor materials are used to certain heating zones with higher electrical resistance and other heating zones with lower electrical resistance produce. For use in cooking systems, the Radiators posed a whole range of requirements, such as a permanent temperature resistance up to about 600 ° C, Oxidation resistance, high power densities, homogeneous power densities, a high occupancy rate. A special meaning comes also a variable surface design of the heating conductor as well a variable performance entry in different segments the cooking zone.

Der letzteren Anforderung kann man durch unterschiedliche spezifische Flächenwiderstände oder unterschiedliche Geometrien der Heizschichten (Verhältnis von Länge zu Querschnitt des Leiters) Rechnung tragen. Hierzu werden bei gedruckten Dickschichtheizungen mit Silberleitpasten mäanderförmige Leiterbahnen aufgedruckt. Der Widerstand und damit die Leistung der mäanderförmigen Bahnen läßt sich durch die Leiter- bzw. Mäanderlänge, den Leiterquerschnitt und den Anteil der leitfähigen Komponente in der Leitpaste beeinflussen. The latter requirement can be met through different specific surface resistances or different geometries of the heating layers (ratio of length to cross section of the Conductor). For this, in printed Thick film heaters with silver conductive pastes meandering Printed conductor tracks. The resistance and therefore the performance of the meandering tracks can be Meander length, the conductor cross section and the proportion of the conductive Affect component in the conductive paste.

Gemäß der EP-A-0 861 014 wird ein Heizsystem mit mehreren Teilsegmenten offenbart, bei dem der Heizleiter aus einem Email besteht, das mittels einer Siebdrucktechnik auf das Substrat aufgebracht wird. According to EP-A-0 861 014 a heating system with several Sub-segments disclosed, in which the heat conductor from an enamel consists of a screen printing technique on the substrate is applied.

Als nachteilig hat sich hierbei die mangelnde thermische Stabilität bei Betriebstemperaturen zwischen 400 und 500°C gezeigt. Die durch Siebdruck aufgebrachten Schichten beinhalten neben dem metallischen Leiter einen glasigen Anteil, damit die Fließtemperaturen beim Schichteneinbrand gesenkt werden können. Die niedrigschmelzenden Glaslote im Gemisch der Paste sorgen dafür, daß bei Einbrenntemperaturen um 650°C eine dichte geschlossene Leiterschicht entsteht. Die Betriebstemperatur und die Einbrandtemperatur liegen hierbei jedoch nahe beieinander, so daß die Glasanteile im Betrieb nahe des Erweichungspunktes liegen, wodurch die Stabilität beeinträchtigt wird. Das Vorhandensein der Glasfritte reduziert ferner den metallischen, leitenden Anteil. Teilsegmente der Leiterbahn, die lokal einen erhöhten Glasanteil haben, sind Bereiche mit höherem Widerstand. Bei Stromdurchfluß kann es gegebenenfalls zu Überhitzung und zu Materialversagen kommen. Außerdem kann bei derartigen Heizleitern eine Rißbildung beim Einbrand der Leiterpasten auftreten. A disadvantage here is the lack of thermal Stability at operating temperatures between 400 and 500 ° C shown. The layers applied by screen printing include next to the metallic conductor a glassy part, so that the Flow temperatures during layer penetration can be reduced. Ensure the low-melting glass solders in the mixture of the paste for the fact that at baking temperatures around 650 ° C a dense closed conductor layer is created. The operating temperature and however, the penetration temperature is close to each other, so that the glass parts in operation close to the softening point lie, which affects the stability. The The presence of the glass frit further reduces the metallic, leading portion. Sub-segments of the conductor track that locally a have higher glass content, are areas with higher Resistance. If current flows through it may cause overheating and material failure. In addition, such Heating conductors cracking when the conductor pastes burn in occur.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer elektrischen Leiterbahn, insbesondere eines Flächenheizleiters, auf einem Substrat zu schaffen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Insbesondere sollen die Geometrie und der elektrische Widerstand der erzeugten Leiterbahn den jeweiligen Systemspezifikationen in möglichst weiten Grenzen entsprechend anpaßbar sein. Dabei soll die Herstellung so einfach und kostengünstig wie möglich gestaltet werden. Against this background, the object of the invention based on a method and an apparatus for generating a electrical conductor track, in particular a surface heating conductor, to create on a substrate with the disadvantages of State of the art can be avoided. In particular, the Geometry and the electrical resistance of the generated Conduct the respective system specifications as far as possible Limits can be adjusted accordingly. The production should be made as simple and inexpensive as possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Erzeugung einer elektrischen Leiterbahn, insbesondere eines Flächenheizleiters, auf einem Substrat gelöst, bei dem ein elektrisch leitfähiges Material durch thermisches Spritzen, vorzugsweise durch Plasmaspritzen, mittels eines Brenners auf das Substrat aufgespritzt wird, während Brenner und Substrat relativ zueinander bewegt werden, wobei durch eine gezielte Anpassung der Spritzparameter und/oder der Relativgeschwindigkeit oder -richtung zwischen Substrat und Brenner während des Spritzvorgangs eine örtliche Variation der geometrischen Form oder der Erstreckungsrichtung der erzeugten Leiterbahn und/oder der elektrischen Leitfähigkeit der erzeugten Leiterbahn erzielt wird. This object is achieved by a method for Generation of an electrical conductor track, in particular one Flat heating element, solved on a substrate, in which a electrically conductive material by thermal spraying, preferably by plasma spraying, using a torch the substrate is sprayed on while burner and substrate be moved relative to each other, with a targeted Adjustment of the spray parameters and / or the Relative speed or direction between substrate and burner during the Spraying a local variation of the geometric shape or the direction of extension of the conductor track generated and / or the electrical conductivity of the conductor track generated becomes.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst. The object of the invention is thus accomplished solved.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine elektrische Leiterbahn durch thermisches Spritzen auf einem Substrat erzeugt werden, wobei es sich um ein besonders kostengünstiges und zuverlässiges Verfahren handelt. Die erzeugte Leiterbahn ist bei Verwendung eines geeigneten elektrisch leitfähigen Materials ausreichend oxidationsbeständig und hochtemperaturbeständig, um auch bei Betriebstemperaturen von bis zu 500°C oder mehr, wie sie etwa bei Kochfeldern auftreten können, verwendbar zu sein. Ohne daß verschiedene elektrisch leitfähige Materialien oder spezielle Maskierungsverfahren notwendig sind, können die gewünschten geometrischen Variationen der Form, des Querschnitts und der Erstreckungsrichtung der erzeugten Leiterbahn sowie gegebenenfalls der elektrischen Leitfähigkeit der erzeugten Leiterbahn während der Herstellung durch thermisches Spritzen unmittelbar erzielt werden. An electrical Conductor track by thermal spraying on a substrate are generated, which is a particularly inexpensive and reliable procedure. The trace created is when using a suitable electrically conductive Sufficiently resistant to oxidation and resistant to high temperatures, even at operating temperatures of up to 500 ° C or more, as they can occur with hobs, can be used to be. Without different electrically conductive Materials or special masking procedures may be necessary the desired geometric variations of the shape, the Cross-section and the direction of extension of the conductor track generated as well as the electrical conductivity of the generated conductor track during the production by thermal Syringes can be achieved immediately.

Dies stellt eine erhebliche Verbesserung zu herkömmlichen Verfahren dar. Insbesondere durch die Relativgeschwindigkeit zwischen Brenner und Substrat kann die Schichtdicke und -breite eingestellt werden, so daß der elektrische Widerstand der erzielten Leiterbahn örtlich variiert werden kann. Hierbei können ferner geradlinige, abgewinkelte oder gekrümmte Leiterbahnen hergestellt werden. This represents a significant improvement over traditional ones Process represents. In particular by the relative speed The layer thickness and width can vary between the burner and the substrate can be set so that the electrical resistance of the achieved conductor track can be varied locally. in this connection can also be straight, angled or curved Conductor tracks are made.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischen Leiterbahnen, insbesondere von Heizleiterbahnen auf einem Substrat gelöst, mit einer Substrataufnahme zur Aufnahme des Substrates mit einem Brenner zum Auftragen von elektrisch leitfähigem Material durch thermisches Spritzen, vorzugsweise durch Plasmaspritzen, auf das Substrat, mit einer Brenneraufnahme, an der der Brenner gehalten ist, wobei mindestens eine der beiden Aufnahmen Antriebsmittel zur Bewegung der Aufnahme relativ zur anderen Aufnahme aufweist, und mit einer Steuereinrichtung, die Mittel zur Eingabe und Speicherung eines Programms aufweist, und wobei die Steuereinrichtung zumindest mit dem Brenner oder den Antriebsmitteln gekoppelt ist, um zumindest die Bewegung der Antriebsmittel oder die Einstellung von Spritzparametern, wie etwa der Zufuhrrate von elektrisch leitfähigem Material zum Brenner, den Abstand des Brenners vom Substrat oder das Gasflußverhältnis von dem Brenner zugeführten Gasen programmgesteuert zu verändern. The object of the invention is further achieved by a device for the production of electrical conductor tracks, in particular of Heating conductor tracks solved on a substrate, with a Substrate holder for holding the substrate with a burner to apply electrically conductive material thermal spraying, preferably by plasma spraying, onto the Substrate, with a burner holder on which the burner is held, with at least one of the two recordings Drive means for moving the receptacle relative to the other receptacle has, and with a control device, the means for Has input and storage of a program, and wherein the Control device at least with the burner or Drive means is coupled to at least the movement of the Drive means or the setting of spray parameters, such as the Feed rate of electrically conductive material to the burner, the Distance of the burner from the substrate or the gas flow ratio gases supplied by the burner under program control change.

Bei Verwendung einer derartigen Vorrichtung können die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens in der verschiedenartigsten Weise genutzt werden. When using such a device, the advantages of the method according to the invention in the most varied Be used wisely.

Hier kann bspw. der Brenner an einem Roboter aufgenommen sein, mittels dem der Brenner relativ zum Substrat gesteuert bewegt werden kann. Here, for example, the burner can be mounted on a robot, by means of which the burner moves in a controlled manner relative to the substrate can be.

Alternativ wäre es grundsätzlich auch denkbar, das Substrat relativ zum Brenner mittels einer automatischen Steuerung in mindestens einer Achse in bezug auf den Brenner zu bewegen. Alternatively, it would in principle also be conceivable for the substrate relative to the burner by means of an automatic control in move at least one axis with respect to the burner.

Als einfacher und vorteilhafter wird jedoch die Verwendung eines Robotersystems zum gesteuerten Verfahren des Brenners angesehen. Es versteht sich, daß statt der Verwendung eines Robotersystems auch beliebige andere Antriebssysteme verwendet werden können, sofern diese gesteuerte Bewegungen in mindestens einer Achse ermöglichen. So können bspw. eine oder mehrere gesteuerte antreibbare Linearachsen miteinander gekoppelt werden, um die gewünschte Bewegung des Brenners zu erzielen. However, the use becomes simpler and more advantageous of a robot system for the controlled movement of the burner considered. It is understood that instead of using a Robot system also uses any other drive systems can be provided that these controlled movements in at least enable an axis. For example, one or more controlled driven linear axes coupled together to achieve the desired movement of the torch.

Wird die Relativgeschwindigkeit zwischen Brenner und Substrat verändert, so lassen sich die Schichtdicke und die Schichtbreite der erzeugten Leiterbahn beeinflussen. The relative speed between the burner and the substrate changed, so the layer thickness and the Influence the layer width of the trace created.

Gegebenenfalls kann zusätzlich in gewissen Grenzen der Abstand zwischen Brenner und Substrat verändert werden, wodurch die Breite der erzeugten Leiterbahn beeinflußt wird. If necessary, the distance can also be within certain limits be changed between the burner and the substrate, whereby the Width of the conductor track generated is influenced.

Des weiteren läßt sich durch eine Veränderung der Zufuhrrate des elektrisch leitfähigen Materials zum Brenner während des Spritzvorgangs die Schichtdicke bzw. Schichtbreite der erzeugten Leiterbahn beeinflussen. Furthermore, by changing the feed rate of the electrically conductive material to the burner during the Spraying the layer thickness or layer width of the affect the generated trace.

Sofern eine größere Breite oder Höhe einer Leiterbahn erzeugt werden muß, als mit einem einzigen Spritzauftrag erzielbar ist, so kann die Leiterbahn zumindest teilweise mehrfach überfahren werden, um elektrisch leitfähiges Material aufzuspritzen. Auf diese Weise lassen sich größere Schichtdicken und -breiten erzeugen. If a larger width or height of a conductor track is created than can be achieved with a single spray application, this way, the conductor track can at least partially be run over several times to spray on electrically conductive material. On this way, larger layer thicknesses and widths can be achieved produce.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zumindest zwei benachbarte Leiterbahnen ohne Maskierung des dazwischen liegenden Substrates gespritzt. According to a further embodiment of the invention At least two adjacent conductor tracks are removed without Masking of the intermediate substrate is sprayed.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß der überlappende Sprühnebel zwischen benachbarten Leiterbahnen nicht elektrisch leitend ist, falls der Abstand zwischen den Leiterbahnen groß genug gewählt wird. Surprisingly, it has been shown that the overlapping Spray mist between adjacent conductor tracks is not electrical is conductive if the distance between the conductor tracks is large enough is chosen.

Verfährt der Brenner ausreichend schnell zwischen benachbarten Leiterbahnen, die nicht miteinander in Kontakt gelangen sollen, so muß der Spritzvorgang nicht einmal unterbrochen werden, um an unterschiedlichen Stellen des Substrates in einem Arbeitsgang Leiterbahnen zu erzeugen, die nicht miteinander in Kontakt stehen. Dies stellt eine erhebliche Vereinfachung des Herstellverfahrens dar. The burner moves sufficiently quickly between neighboring ones Conductor tracks that should not come into contact with each other, the spraying process does not even have to be interrupted in order to at different locations on the substrate in one Operation to create traces that are not in contact with each other stand. This represents a significant simplification of the Manufacturing process.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the above and the Features of the invention not yet explained below in the specified combination, but also in others Combinations or alone can be used without the To leave the scope of the present invention.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen: Further advantages and features of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figure 1 is a schematic representation of a device according to the invention.

Fig. 2 einen mäanderförmigen Heizkörper, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist; Fig. 2 is a meander-shaped heating element, which is produced with the inventive method;

Fig. 3 ein Kochfeld mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäß hergestellten Heizkörpern und Fig. 3 shows a hob with a plurality of radiators produced according to the invention and

Fig. 4 einen rohrförmigen Körper mit erfindungsgemäß hergestellten Heizkörpern. Fig. 4 shows a tubular body with radiators produced according to the invention.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung rein schematisch dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 weist eine Substrataufnahme 12 auf, bei der es sich bspw. um einen Tisch oder eine andere geeignete Unterlage handeln kann. Auf die Substrataufnahme 12 wird ein Substrat 14 aufgelegt, das mit einer oder mehreren elektrischen Leiterbahnen beschichtet werden soll. Beim bevorzugten Anwendungsbereich handelt es sich bei dem Substrat 14 um eine Platte aus Glaskeramik oder Glas für eine Keramik-Kochfeld, auf die elektrische Leiterbahnen, insbesondere Heizleiterschichten durch thermisches Spritzen aufgebracht werden sollen. Bei dem Substrat 14 kann es sich also bspw. um eine Glaskeramik wie etwa CERAN® handeln, auf die Heizleiterschichten aufgespritzt werden sollen. Bekanntlich besitzt eine solche Glaskeramik eine NTC-Charakteristik, d. h. daß bei ansteigenden Temperaturen die elektrische Leitfähigkeit merklich zunimmt. Somit ist es notwendig, vor der Auftragung von elektrischen Leiterbahnen bzw. Heizkörperflächen zunächst eine keramische Isolierschicht auf die Substratoberfläche aufzutragen, bspw. aus Aluminiumoxid, was gleichfalls durch thermisches Spritzen erfolgen kann. Im dargestellten Fall wird davon ausgegangen, daß vor der Auftragung von elektrischen Leiterbahnen an den diesbezüglichen Stellen bereits eine geeignete keramische Isolierschicht vorzugsweise durch thermisches Spritzen mit geeigneter Schichtdicke von bspw. 100 bis 500 µm aufgetragen wurde. In Fig. 1, a device according to the invention is shown purely schematically and generally designated by the number 10 . The device 10 has a substrate receptacle 12 , which can be, for example, a table or another suitable base. A substrate 14 is placed on the substrate receptacle 12 and is to be coated with one or more electrical conductor tracks. In the preferred area of application, the substrate 14 is a plate made of glass ceramic or glass for a ceramic hob, to which electrical conductor tracks, in particular heating conductor layers, are to be applied by thermal spraying. The substrate 14 can therefore be, for example, a glass ceramic, such as CERAN®, onto which the heating conductor layers are to be sprayed. As is known, such a glass ceramic has an NTC characteristic, ie the electrical conductivity increases noticeably as the temperature rises. It is therefore necessary to first apply a ceramic insulating layer, for example made of aluminum oxide, to the substrate surface before applying electrical conductor tracks or radiator surfaces, which can also be done by thermal spraying. In the case shown, it is assumed that, before the application of electrical conductor tracks, a suitable ceramic insulating layer has already been applied, preferably by thermal spraying, with a suitable layer thickness of, for example, 100 to 500 μm.

Im dargestellten Fall wird sowohl zur Auftragung von keramischen Isolierschichten oder Haftvermittlerschichten, etwa aus Al₂O₃, als auch zur Erzeugung von elektrischen Leiterbahnen auf der Oberfläche des Substrates das sogenannte atmosphärische Plasmaspritzen verwendet. Beim Plasmaspritzen brennt in einem Plasmabrenner in der Regel zwischen einer stabförmigen Wolframelektrode und einer wassergekühlten Kupferanode in einer Gasatmosphäre (Stickstoff/Wasserstoff; Argon/Wasserstoff; Argon/Helium) ein Lichtbogen mit hoher Energiedichte. Der Lichtbogen wird mit Hochfrequenz gezündet. Aufgrund der Wärmeenergie des Lichtbogens kommt es zur Ionisation des Plasmagases. Bei der Rekombination der Ionen zu neutralen Gasmolekülen wird Wärmeenergie frei, und ein elektrisch neutraler Plasmastrahl verläßt mit hoher Temperatur und Geschwindigkeit die Anode. Mit Hilfe eines Fördergases wird pulverisierter Spritzstoff in die Plasmaflamme eingeführt, geschmolzen, beschleunigt und mit hoher kinetischer Energie auf die zu beschichtende Oberfläche gespritzt. In the case shown, so-called atmospheric plasma spraying is used both for the application of ceramic insulating layers or adhesion promoter layers, for example made of Al ₂ O ₃ , and for the production of electrical conductor tracks on the surface of the substrate. In plasma spraying, an arc with a high energy density usually burns between a rod-shaped tungsten electrode and a water-cooled copper anode in a gas atmosphere (nitrogen / hydrogen; argon / hydrogen; argon / helium). The arc is ignited at high frequency. Due to the thermal energy of the arc, the plasma gas is ionized. When the ions recombine to form neutral gas molecules, heat energy is released and an electrically neutral plasma jet leaves the anode at high temperature and speed. With the help of a conveying gas, powdered spray is introduced into the plasma flame, melted, accelerated and sprayed onto the surface to be coated with high kinetic energy.

Ein derartiger Plasmabrenner für das Plasmaspritzverfahren ist in Fig. 1 lediglich rein schematisch mit der Ziffer 18 angedeutet. Der Brenner 18 ist an einem Roboterarm 22 eines Roboters 20 aufgenommen. Hierdurch wird eine Bewegung des Brenners 18 auf wahlweise gekrümmten oder linearen Bahnen in x-Richtung, y-Richtung und z-Richtung in numerisch gesteuerter Weise ermöglicht. Je nach den gewünschten Anforderungen kann es sich dabei um einen Knickarmroboter handeln, dessen Roboterarm 22 um mehrere Achsen gesteuert verschwenkbar ist, so daß sowohl Bewegungen auf gekrümmten Bahnen als auch Bewegungen auf linearen Bewegungsbahnen infolge der Überlagerung von mehreren Schwenkbewegungen erzielt werden können. Alternativ oder zusätzlich dazu können auch eine oder mehrere gesteuerte Linearachsen vorgesehen sein. Jedenfalls ist der Roboterarm 22 oder die so gebildete Brenneraufnahme derart ausgebildet, daß der Brenner 18 gesteuert zumindest in einer Ebene in x- und y- Richtung verfahrbar ist, vorzugsweise zusätzlich noch senkrecht dazu in z-Richtung. Such a plasma torch for the plasma spraying process is indicated purely schematically in FIG. 1 with the number 18 . The burner 18 is received on a robot arm 22 of a robot 20 . This enables the burner 18 to be moved in a numerically controlled manner on optionally curved or linear paths in the x direction, y direction and z direction. Depending on the desired requirements, it can be an articulated arm robot, the robot arm 22 of which can be pivoted in a controlled manner about several axes, so that both movements on curved paths and movements on linear movement paths can be achieved as a result of the superposition of several pivoting movements. Alternatively or in addition, one or more controlled linear axes can also be provided. In any case, the robot arm 22 or the burner receptacle formed in this way is designed such that the burner 18 can be moved in a controlled manner at least in one plane in the x and y directions, preferably additionally perpendicular to it in the z direction.

In Fig. 1 ist eine Versorgungsleitung, die ein ganzes Bündel von Einzelleitungen für den Brenner 18 umfaßt, lediglich vereinfacht mit der Ziffer 26 dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine Gasleitung zur Zuführung von Argon oder einem anderen Inertgas, sowie um eine weitere Gasleitung zur Zuführung von Wasserstoff, sowie um eine Trägergasleitung zur gasgestützten Zuführung des pulverisierten Spritzstoffes zum Brenner 18. Die Einzelleitungen für die Plasmagaszuführung (Ar und H₂) sind schematisch mit den Ziffern 28 und 32 angedeutet und mit geeigneten steuerbaren Dosierventilen 30 bzw. 34 versehen. Auch ein entsprechender Leitungszweig der Trägergasleitung für die Zuführung des pulverisierten Spritzstoffes ist mit der Ziffer 40 angedeutet und mit einem geeigneten steuerbaren Dosierventil 42 versehen. In Fig. 1, a supply line, which comprises a whole bundle of individual lines for the burner 18 , is shown simply with the number 26 . This is a gas line for supplying argon or another inert gas, as well as a further gas line for supplying hydrogen, and a carrier gas line for gas-assisted supply of the pulverized spray material to the burner 18 . The individual lines for the plasma gas supply (Ar and H ₂ ) are indicated schematically with the numbers 28 and 32 and provided with suitable controllable metering valves 30 and 34 , respectively. A corresponding line branch of the carrier gas line for the supply of the powdered spray material is also indicated by the number 40 and provided with a suitable controllable metering valve 42 .

Die Vorrichtung 10 umfaßt ferner eine zentrale Steuereinrichtung 24, mit der die Bewegung des Brenners 18 relativ zur Oberfläche des Substrates 14 gesteuert werden kann und gleichzeitig die wichtigsten Spritzparameter des Brenners 18 gesteuert werden können. Hierzu gehören der Abstand des Brenners 18 von der Substratoberfläche 14, was bereits durch die Steuerung der Bewegung des Roboterarms 22 vorgegeben ist, das Gasflußverhältnis zwischen Argon und Wasserstoff, die Zufuhrrate für den Spritzstoff, d. h. die Pulverförderrate, und die Substrattemperatur, die gegebenenfalls durch Kühlung oder Heizung beeinflußt werden kann. Die zentrale Steuereinrichtung 24, bei der es sich bspw. um eine SPS-Steuerung handeln kann, steuert zumindest die Bewegung des Roboterarms 22 und gegebenenfalls zusätzlich einzelne der Spritzparameter. Die Steuereinrichtung 24 verfügt natürlich über geeignete Eingabe- und Speichermittel 25, eine geeignete Prozessoreinrichtung und Schnittstellen. Bei der Steuereinrichtung 24 kann es sich um einen in den Roboter 20 integrierte Steuerung handeln, jedoch auch um eine zusätzliche externe oder gegebenenfalls PC-gestützte Steuerung. In Fig. 1 sind lediglich rein schematisch Steuerleitungen 36, 38, 44 zur Steuerung der Dosierventile 30, 34, 42 für die beiden Plasmagasleitungen 28, 32 und Trägergasleitung 40 für die Pulverzuführung angedeutet. The device 10 further comprises a central control device 24 with which the movement of the burner 18 relative to the surface of the substrate 14 can be controlled and at the same time the most important spray parameters of the burner 18 can be controlled. These include the distance of the burner 18 from the substrate surface 14 , which is already predetermined by controlling the movement of the robot arm 22 , the gas flow ratio between argon and hydrogen, the feed rate for the spray material, ie the powder feed rate, and the substrate temperature, which may be by cooling or heating can be affected. The central control device 24 , which can be a PLC control, for example, controls at least the movement of the robot arm 22 and, if appropriate, additionally individual of the spray parameters. The control device 24 naturally has suitable input and storage means 25 , a suitable processor device and interfaces. The control device 24 can be a control integrated in the robot 20 , but also an additional external or possibly PC-based control. In FIG. 1, control lines 36 , 38 , 44 for controlling the metering valves 30 , 34 , 42 for the two plasma gas lines 28 , 32 and carrier gas line 40 for the powder supply are indicated purely schematically.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nunmehr die Bewegung des Brenners 18 während des Plasmaspritzvorgangs relativ zur Oberfläche des Substrates 14 programmgesteuert geführt, wobei gleichzeitig gegebenenfalls einzelne Spritzparameter geregelt werden können. Auf diese Weise können die erzeugten Leiterbahnen in ihrer Geometrie, d. h. insbesondere in Breite und Höhe, an gewünschte Vorgaben angepaßt werden, wobei gleichzeitig beliebige geradlinige, gekrümmte oder auch dreidimensional gekrümmte Leiterbahnen hergestellt werden können. According to the method according to the invention, the movement of the burner 18 during the plasma spraying process relative to the surface of the substrate 14 is now controlled in a program-controlled manner, it being possible for individual spray parameters to be regulated at the same time. In this way, the conductor tracks produced can be adapted in their geometry, that is to say in particular in width and height, to desired specifications, it being possible at the same time to produce any rectilinear, curved or even three-dimensionally curved conductor tracks.

Der elektrische Widerstand eines Leiters R ergibt sich bekanntlich nach der Formel R = (ρ × l)/A mit ρ = spezifischer Widerstand des Materials, l = Leiterlänge und A = Leiterbahnquerschnitt. Somit gilt R = (ρ × l)/(b × h), mit b = Leiterbreite und h = Leiterhöhe. The electrical resistance of a conductor R results As is known, according to the formula R = (ρ × l) / A with ρ = specific resistance of the material, l = conductor length and A = conductor cross-section. Hence R = (ρ × l) / (b × h), with b = conductor width and h = Ladder height.

Um den elektrischen Widerstand insbesondere von elektrischen Leiterbahnen, die für Flächenheizkörper auf Kochfeldern verwendet werden, örtlich variieren zu können, wird somit insbesondere die Breite und die Höhe der jeweiligen erzeugten Leiterbahn entsprechend angepaßt. Die mit dem Spritzstrahl erzeugte Leiterbahnbreite ist einstellbar durch die Auswahl des Plasmabrennertyps und den Abstand zwischen Brenner und Substrat. Da der Abstand zwischen Brenner und Substrat in der Regel nicht verändert werden soll, um ein gewünschtes optimiertes Oxidationsverhalten bei der Herstellung der betreffenden Leiterbahn einzuhalten, wird insbesondere die Vorschubgeschwindigkeit und die Pulverförderrate gesteuert, um die Schichtdicke der erzeugten Leiterbahn gezielt einstellen zu können. Zusätzlich können natürlich beliebige Geometrien von Leiterbahnen gespritzt werden, etwa mäanderförmige Leiterbahnen, die insbesondere für Heizleiter auf Kochsystemen besonders bevorzugt sind. Als Beschichtungswerkstoffe für die Erzeugung von Heizleiterflächen, etwa auf Kochfeldern, sind insbesondere für Einsatztemperaturen bis ca. 1200°C sogenannte Heizleiterlegierungen bevorzugt. Hierbei handelt es vornehmlich um Nickel-Chrom- Basislegierungen (z. B. 2.4658) und Chrom-Aluminium- Basislegierungen (z. B. 1.4725) mit Zusätzen aus Aluminium, Kupfer, Eisen und Silicium. Diese Werkstoffe sind im Stahlschlüssel unter der Werkstoffgruppe 12 (hitzebeständige Stähle, Heizlegierungen) zusammengefaßt. Alle diese Legierungen können thermisch gespritzt werden. In order to be able to locally vary the electrical resistance, in particular of electrical conductor tracks which are used for panel radiators on cooktops, the width and the height of the respective conductor track produced are accordingly adapted accordingly. The trace width created with the spray jet can be adjusted by selecting the type of plasma torch and the distance between the torch and the substrate. Since the distance between the burner and the substrate is generally not to be changed in order to maintain a desired optimized oxidation behavior in the production of the conductor track in question, the feed rate and the powder conveying rate in particular are controlled in order to be able to specifically adjust the layer thickness of the conductor track produced. In addition, of course, any geometries of conductor tracks can be sprayed, for example meandering conductor tracks, which are particularly preferred in particular for heating conductors on cooking systems. So-called heating conductor alloys are preferred as coating materials for the production of heating conductor surfaces, for example on cooktops, in particular for operating temperatures up to approximately 1200 ° C. These are primarily nickel-chrome base alloys (e.g. 2.4658) and chrome-aluminum base alloys (e.g. 1.4725) with additives made of aluminum, copper, iron and silicon. These materials are summarized in the steel key under material group 12 (heat-resistant steels, heating alloys). All of these alloys can be thermally sprayed.

Für höchste Oxidationsbeständigkeitsanforderungen werden quaternäre Legierungen, sogenannte M-CrAlY-Werkstoffe thermisch gespritzt, mit M = Ni, Co, Cr, Fe oder Legierungen, wie FeCo; CoCr. Zur weiteren Steigerung der Oxidationsbeständigkeit können Refraktärmetalle wie Hf und Ta in Spuren zulegiert werden. For the highest oxidation resistance requirements quaternary alloys, so-called M-CrAlY materials, thermal sprayed with M = Ni, Co, Cr, Fe or alloys such as FeCo; CoCr. To further increase the resistance to oxidation can refractory metals such as Hf and Ta alloyed in traces become.

Im allgemeinen sind als Heizleiterwerkstoffe für den dargestellten Anwendungsfall auf Kochplatten oder Rohrheizern jedoch die vorstehend genannten Nickel-Chrom-Basislegierungen und Chrom-Aluminium-Basislegierungen ausreichend. Durch eine geeignete Verfahrensführung wird die beim atmosphärischen Plasmaspritzen immer in gewissem Maße auftretende Oxidation des aufgespritzten Metallwerkstoffes möglichst gering gehalten. Der Oxidationsvorgang kann in zwei Phasen eingeteilt werden, nämlich zum einen in die Oxidation während der Partikel- Flugphase und zum anderen in die Oxidation während der Erstarrungsphase auf dem Substrat. In general, as heating conductor materials for the illustrated application on hot plates or tube heaters, however the aforementioned nickel-chromium base alloys and Chromium-aluminum base alloys sufficient. By a a suitable procedure is that of atmospheric Plasma spraying always occurs to a certain extent sprayed metal material kept as low as possible. The Oxidation process can be divided into two phases namely on the one hand in the oxidation during the particle Flight phase and on the other hand in the oxidation during the Solidification phase on the substrate.

Die Partikeloxidation in der Flugphase wird wesentlich durch die Spritzparametereinstellung beeinflußt. Das Verhindern des Partikeldurchschmelzens (einstellbar z. B. über die Partikelgröße im Spritzpulver) sowie die Reduktion der Partikel-Flugzeit bzw. die Erhöhung der Partikelgeschwindigkeit bilden die wichtigsten Maßnahmen gegen Oxidation. Dies kann beim Plasmaspritzen durch die Einstellung des Gasflußverhältnisses zwischen Argon und Wasserstoff realisiert werden. Der Wasserstoffanteil bestimmt dabei auch wesentlich die Energiedichte im Gas und damit die in der Flugphase auf das Partikel übertragene thermische Energie. The particle oxidation in the flight phase is essentially due to affects the spray parameter setting. Preventing the Particle melting (adjustable e.g. via the Particle size in wettable powder) and the reduction in particle flight time or the increase in the particle speed form the most important measures against oxidation. This can be the case with Plasma spraying by adjusting the gas flow ratio between argon and hydrogen. The Hydrogen content also determines the energy density in the Gas and thus the one transferred to the particle in the flight phase thermal energy.

Weiterhin spielt der Spritzabstand eine große Rolle. Bei zu großem Spritzabstand nimmt die Partikeloxidation zu, da der durch Verwirbelungseffekte in die Plasmaflamme eingetragene Luftsauerstoff die Aufoxidation der heißen Schichtoberfläche begünstigt. Dagegen steigt bei zu großem Spritzabstand die Partikel-Flugzeit, die die Oxidation durch die verlängerte Aufenthaltszeit des Partikels in der heißen Plasmazone begünstigt. Im Vergleich zum Spritzabstand haben die Pulverförderrate und der Fördergasdurchfluß weniger Einfluß auf die Partikeloxidation. Eine steigende Pulverförderrate führt meistens zur Reduktion der Oxidation, aber auch zu einer deutlichen Erhöhung der Eigenspannung durch die hohe Auftragsrate. The spraying distance also plays an important role. In to The large spraying distance increases the particle oxidation, since the entered into the plasma flame by swirling effects Atmospheric oxygen the oxidation of the hot layer surface favored. In contrast, if the spraying distance is too large, the Particle flight time, which prolonged the oxidation by the Residence time of the particle in the hot plasma zone favored. Compared to the spraying distance, they have Powder feed rate and the feed gas flow have less influence on the Particle oxidation. An increasing powder delivery rate usually leads to reduce the oxidation, but also to a significant Increasing the internal stress due to the high application rate.

Die wichtigsten Einflußfaktoren für die Oxidation in der Erstarrungsphase sind Substrattemperatur und -kühlung. Bleibt die Substrattemperatur beim Beschichtungsprozeß niedrig, wird die Schicht weniger oxidiert. Weiterhin wird durch die Verwendung von Stickstoff als Begleitkühlung anstelle von Druckluft die Oxidation in der Schicht deutlich reduziert. The main influencing factors for oxidation in the Solidification phase are substrate temperature and cooling. Remains the substrate temperature in the coating process becomes low the layer oxidizes less. Furthermore, the Use of nitrogen as accompanying cooling instead of compressed air the oxidation in the layer is significantly reduced.

Um nun die Widerstände der durch das thermische Spritzen aufgetragenen Leiterbahnen örtlich gezielt einstellen zu können, wird, wie vorstehend bereits erwähnt, insbesondere Breite und Höhe der erzeugten Leiterbahn insbesondere durch die Anpassung von Vorschubgeschwindigkeit und Vorschubrichtung, sowie gegebenenfalls durch die Anpassung der Pulverförderrate und des Brennerabstandes eingestellt. Hierbei kann der elektrische Widerstand der erzeugten Leiterbahn für verschiedene Schichtsegmente übergangslos unterschiedlich eingestellt werden. Ist das Ausmaß der Widerstandsänderung zu gering, so kann eine zusätzliche Widerstandsänderung gegebenenfalls durch Veränderung des Gasflußverhältnisses von dem Brenner zugeführten Gasen, also etwa durch Veränderung des Verhältnisses von Argon zu Wasserstoff, erzielt werden. Dadurch kann der Oxidanteil in der Schicht auf diese Weise verändert werden und somit der elektrische Widerstand lokal verändert werden. Now the resistances caused by thermal spraying adjust the applied conductor tracks locally can, as already mentioned above, in particular Width and height of the conductor track generated, in particular by the Adjustment of feed speed and feed direction, and, if necessary, by adjusting the powder feed rate and the burner distance. Here, the electrical resistance of the generated conductor track for various Layer segments seamlessly set differently become. If the extent of the change in resistance is too small, then an additional change in resistance if necessary Change in gas flow ratio from the burner supplied gases, for example by changing the ratio of Argon to hydrogen. This allows the Oxide content in the layer can be changed in this way and thus the electrical resistance can be changed locally.

Dreidimensionale Substrate können bei entsprechendem Bewegungsprogramm ebenfalls mit elektrischen Leiterbahnstrukturen mit homogenem Gefüge versehen werden. Three-dimensional substrates can with appropriate Movement program also with electrical conductor structures homogeneous structure.

Die Partikeldichte des aus dem Brenner austretenden Spritzstrahls nimmt beim Plasmaspritzen in der Randzone des Beschichtungskegels ab. Senkrecht zur Fortbewegungsrichtung entsteht bei der Schichtbildung ein Sprühnebel, der auch als Overspray bezeichnet wird. Untersuchungen haben ergeben, daß überraschenderweise dieser Overspray nicht elektrisch leitfähig ist, da er kein zusammenhängendes Leiterband erzeugt. Zur Herstellung etwa einer mäanderförmigen Heizleiterstruktur ist daher keine Verwendung einer Maske zur Separation der einzelnen Mäandersegmente notwendig, falls nebeneinander liegende Leiter, etwa in die Fig. 1 durch die Leiterbahnen 16 und 17 angedeutet, einen genügend großen Abstand haben. Bei entsprechend großer Vorschubgeschwindigkeit des Brenners entsteht statt einer Schicht eine Partikelverteilung mit großen intergranularen Abständen. Es wird somit bei hoher Vorschubgeschwindigkeit des Brenners kein zusammenhängendes Leiterband erzeugt, sondern lediglich voneinander isolierte Partikel. The particle density of the spray jet emerging from the burner decreases during plasma spraying in the edge zone of the coating cone. At right angles to the direction of travel, a layer of spray is created when the layer forms, which is also known as overspray. Investigations have shown that, surprisingly, this overspray is not electrically conductive since it does not produce a coherent conductor strip. It is therefore not necessary to use a mask for separating the individual meander segments to produce a meandering heating conductor structure, for example, if conductors lying next to one another, as indicated by conductor tracks 16 and 17 in FIG. 1, are at a sufficiently large distance. With a correspondingly high feed rate of the burner, a particle distribution with large intergranular distances is created instead of a layer. Thus, at a high feed rate of the burner, no coherent conductor strip is generated, but only particles isolated from one another.

Auf diese Weise können räumlich voneinander getrennte Heizzonen oder -flächen erzeugt werden, die nicht elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Somit braucht der Partikelfluß beim Beschichtungsprozeß nicht unterbrochen zu werden. Auf Maskierungen der nicht zu beschichtenden Bereiche der Substratfläche kann gegebenenfalls verzichtet werden. Dennoch kann für bestimmte Bereiche die Verwendung von Masken sinnvoll sein, sofern Heizleiter mit konstanterem Dickenprofil bezogen auf den Leitungsquerschnitt gewünscht sind. Die Stromdichte ist über den gesamten Querschnitt des Leiters konstanter als bei einem Schichtauftrag ohne Maske. Der Leiterbahnwiderstand kann hierbei über die Schichtdicke eingestellt werden. In this way, separate heating zones can be used or surfaces are generated that are not electrically conductive are interconnected. Thus, the particle flow needs Coating process not to be interrupted. On Masking of the areas of the substrate surface that are not to be coated can be omitted if necessary. Still can for certain areas the use of masks make sense if heating conductor with a constant thickness profile related to the Cable cross-section are desired. The current density is over the entire cross section of the conductor is more constant than one Layer application without a mask. The conductor resistance can can be adjusted via the layer thickness.

Sofern größere Schichtdicken erzeugt werden sollen, die bei einem einmaligen Überfahren nicht erreicht werden können, so können einzelne Leiterbahnen oder Leiterbahnabschnitte natürlich mehrfach überfahren werden. If greater layer thicknesses are to be generated, the at a single run over cannot be achieved, so can individual conductor tracks or conductor track sections of course be run over several times.

In Fig. 2 bis 4 sind beispielhaft einige Flächenheizkörper dargestellt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung übergangslos durch Plasmaspritzen hergestellt werden können. In Figs. 2 through 4, some surface heating element are exemplified, which can be prepared according to the inventive method and using the inventive device smoothly by plasma spraying.

In Fig. 2 ist ein mäanderförmiger Flächenheizkörper mit zwei kontaktierbaren Heizkreisen unterschiedlicher Leistung insgesamt mit der Ziffer 50 bezeichnet. Der Heizkörper 50 kann ohne Verwendung einer Maske im kontinuierlichen Plasmaspritzvorgang abgeschieden werden. Er weist zwei Heizkreise auf, einen ersten Heizkreis zwischen den Anschlüssen 51 und 52 mit einer ersten Leistung, sowie einen zweiten Heizkreis zwischen den Anschlüssen 52 und 53 mit einer zweiten Leistung. Der Flächenheizkörper 50 besteht durchgehend aus dem gleichen Heizleitermaterial und kann ohne Verwendung einer Schablone gespritzt werden. In Fig. 2, a meandering panel radiator with two contactable heating circuits of different performance is designated by the number 50 . The heater 50 can be deposited without using a mask in a continuous plasma spraying process. It has two heating circuits, a first heating circuit between the connections 51 and 52 with a first output, and a second heating circuit between the connections 52 and 53 with a second output. The surface heating element 50 consists of the same heating conductor material throughout and can be sprayed without using a template.

In Fig. 3 ist ein Kochfeld insgesamt mit der Ziffer 64 schematisch dargestellt. Das Kochfeld 64 weist eine Glaskeramikplatte aus CERAN® auf, auf deren Unterseite unter Zwischenlage einer keramischen Isolierschicht, die etwa aus Aluminiumoxid bestehen kann, eine Mehrzahl von Heizkörpern durch Plasmaspritzen erzeugt ist. In Fig. 3 a hob is shown schematically with the number 64 . The hob 64 has a glass ceramic plate made of CERAN®, on the underside of which a plurality of radiators is produced by plasma spraying with the interposition of a ceramic insulating layer, which can be made of aluminum oxide, for example.

In Fig. 3 sind ein erster mäanderförmiger Heizkörper 54, eine zweiter mäanderförmiger Heizkörper 56 für einen größeren Kochgefäßdurchmesser und ein dritter mäanderförmiger Heizkörper 58 für einen kleineren Kochgefäßdurchmesser dargestellt. Zusätzlich sind zwei rechteckförmige Heizkörper 60, 62 dargestellt, die als Warmhaltezonen mit geringerer Leistung dienen. In Fig. 3, a first meander-shaped heating element 54, a second meander-shaped heating element 56 for a larger cooking vessel diameter, and a third meandering heating element 58 are shown for a smaller cooking vessel diameter. In addition, two rectangular radiators 60 , 62 are shown, which serve as warming zones with lower output.

Sämtliche der Heizkörper 54, 56, 58, 60, 62 können ohne Verwendung einer Maske und ohne Unterbrechung des Materialflusses gespritzt werden. Zwischen den einzelnen Zonen besteht keine elektrisch leitende Verbindung. Während bei der Erzeugung der einzelnen Leiterbahnen der Heizkörper der Brenner 18 mit geringer Geschwindigkeit verfährt, um zusammenhängende Leiterbahnen der gewünschten Breite und Höhe zu erzeugen, verfährt der Brenner 18 beim Übergang von einem Heizkörper zum nächsten, bspw. beim Übergang vom Heizkörper 54 zum Heizkörper 56 mit hoher Geschwindigkeit, wodurch im Zwischenraum auf dem Substrat keine zusammenhängende Leiterbahn erzeugt wird, sondern lediglich voneinander isolierte Partikel abgeschieden werden. All of the radiators 54 , 56 , 58 , 60 , 62 can be sprayed without using a mask and without interrupting the material flow. There is no electrically conductive connection between the individual zones. While the burner 18 moves at low speed when generating the individual conductor tracks, the burner 18 moves during the transition from one heater to the next, for example during the transition from the heater 54 to the heater 56 at high speed, as a result of which no coherent interconnect is produced in the intermediate space on the substrate, but rather only particles which are isolated from one another are deposited.

In Fig. 4 ist lediglich rein schematisch noch ein rohrförmiger Körper 66 etwa mit einer zylinderförmigen Oberfläche dargestellt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Ofenmuffel, einen Gastrockner oder einen Fluidheizer handeln, der aus Glas, Glaskeramik oder Keramik (z. B. Al₂O₃) besteht. Auch auf einem solchen rohrförmigen Körper 66 können Heizkörper 68, 70 der gewünschten Form und Struktur mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt werden, sofern eine geeignete dreidimensional gesteuerte Verfahrbarkeit und gegebenenfalls Verschwenkbarkeit des Brenners ermöglicht wird. In Fig. 4, a tubular body 66 is shown purely schematically, for example with a cylindrical surface. This can be, for example, an oven muffle, a gas dryer or a fluid heater, which consists of glass, glass ceramic or ceramic (e.g. Al ₂ O ₃ ). Radiators 68 , 70 of the desired shape and structure can also be produced on such a tubular body 66 with the method according to the invention, provided that a suitable three-dimensionally controlled displaceability and, if appropriate, pivotability of the burner is made possible.

Claims

1. A method for producing an electrical conductor track ( 16 , 17 ), in particular a surface heating conductor, on a substrate ( 14 ), in which an electrically conductive material by thermal spraying, preferably by plasma spraying, by means of a burner ( 18 ) onto the substrate ( 14 ) is sprayed on while the burner ( 18 ) and substrate ( 14 ) are moved relative to one another, a local variation being achieved by specifically adapting the spray parameters and / or the relative speed or direction between the substrate ( 14 ) and the burner ( 18 ) during the spraying process the geometric shape or the direction of extension of the generated conductor track ( 16 , 17 ) and / or the electrical conductivity of the generated conductor track ( 16 , 17 ) is achieved.

2. The method according to claim 1, wherein the burner ( 18 ) or the substrate ( 14 ) are moved relative to one another in at least one axis by means of an automatic control ( 24 ).

3. The method according to claim 1 or 2, wherein the relative speed between the burner ( 18 ) and the substrate ( 14 ) is changed in order to influence the layer thickness and layer width of the conductor track ( 16 , 17 ) generated.

4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the feed rate of the electrically conductive material to the burner ( 18 ) is changed during the spraying process in order to influence the layer thickness and layer width of the interconnect ( 16 , 17 ) generated.

5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the distance between the burner ( 18 ) and the substrate ( 14 ) is changed during the spraying process.

6. The method according to any one of the preceding claims, in which at least two adjacent conductor tracks ( 16 , 17 ) are injected without masking the intermediate substrate ( 14 ).

7. The method according to any one of the preceding claims, in which at least one conductor track ( 16 , 17 ) is passed over at least partially several times during the spraying process in order to spray on electrically conductive material.

8. The method according to any one of the preceding claims, in which on the surface of a substrate ( 14 ) a plurality of mutually insulated conductor tracks ( 16 , 17 ) is produced without masking the substrate ( 14 ), the burner ( 18 ) between the different, interconnects ( 16 , 17 ) insulated from one another travels at high speed without the spray jet of the burner ( 18 ) being interrupted.

9. Device for producing electrical conductor tracks ( 16 , 17 ), in particular heating conductor tracks, on a substrate ( 14 ), with a substrate holder ( 12 ) for receiving the substrate ( 14 ), with a burner ( 18 ) for applying electrically conductive Material by thermal spraying, preferably by plasma spraying, onto the substrate ( 14 ), with a burner holder ( 22 ) on which the burner ( 18 ) is held, at least one of the two holders ( 12 , 22 ) driving means for moving the holder ( 22 ) relative to the other receptacle ( 12 ), and with a control device ( 24 ) which has means ( 25 ) for entering and storing a program, and wherein the control device ( 24 ) is coupled at least to the burner ( 18 ) or the drive means is the distance of at least the movement of the drive means or the setting of spray parameters, such as the feed rate of electrically conductive material to the burner ( 18 ) Burner ( 18 ) of substrate ( 14 ) or the gas flow ratio of gases supplied to the burner ( 18 ), program-controlled change.

10. The device according to claim 9, with a robot ( 20 ) on which the burner ( 18 ) for controlled movement of the burner ( 18 ) relative to the substrate ( 14 ) is received.

11. Use of a device according to claim 9 or 10 for the production of panel radiators ( 50 ; 54 , 56 , 58 , 60 , 62 ; 68 , 70 ) on cooktops ( 64 ) or tubular bodies ( 66 ), such as tubular heaters for fluids or furnace muffles ,

12. A substrate with a surface on which at least one electrical conductor track ( 16 , 17 ) is provided, which is produced by a method according to one of claims 1 to 8.