DE112020002915T5

DE112020002915T5 - In Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung und dazugehöriges Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112020002915T5
Application number: DE112020002915.8T
Authority: DE
Inventors: Yoon Jin Kim; Sang Hyun Jang; Hyung Jun Kim
Original assignee: Teraon Co Ltd
Current assignee: Teraon Co Ltd
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2022-04-28
Also published as: US20220217818A1; WO2020256267A1

Abstract

Vorgesehen sind eine in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung und ein dazugehöriges Herstellungsverfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung, die den Heizeffekt durch Minimierung von Totbereichen, in denen keine Wärme erzeugt wird, maximieren kann, wodurch anders als bei parallel geschalteten Heizeinrichtungen eine maximale Leistungsabgabe in einem begrenzten Bereich und eine hohe Temperaturgleichmäßigkeit in allen wärmeerzeugenden Oberflächen der planaren Heizeinrichtung erreicht wird, und die eine einfache Ausbildung zur Steuerung der Heizleistung ermöglicht und die kostengünstig hergestellt werden kann; sowie ein dazugehöriges Herstellungsverfahren.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung und ein dazugehöriges Herstellungsverfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung, die den Heizeffekt durch Minimierung von Totbereichen, in denen keine Wärme erzeugt wird, maximieren kann, wodurch anders als bei parallel geschalteten Heizeinrichtungen eine maximale Leistungsabgabe in einem begrenzten Bereich und eine hohe Temperaturgleichmäßigkeit in allen wärmeerzeugenden Oberflächen der planaren Heizeinrichtung erreicht wird, und die eine einfache Ausbildung zur Steuerung der Heizleistung ermöglicht und die kostengünstig hergestellt werden kann; sowie ein dazugehöriges Herstellungsverfahren.
[Stand der Technik]
Eine planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung ist eine kompakte Heizeinrichtung, bei der Elektroden, Heizelemente etc. auf eine planare Trägerplatte gedruckt sind, die für eine Vielzahl von Anwendungen einsetzbar ist, einschließlich elektrischer und elektronischer Ausrüstung, die eine geringere Größe und ein geringeres Gewicht haben soll, wie zum Beispiel Drucker, Kopierer, Heizvorrichtungen, (Back-)Öfen, Herde etc.
Eine beispielhafte Ausführungsform einer planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung aus dem Stand der Technik ist in 1 schematisch dargestellt. 2 ist eine schematische Querschnittsdarstellung entlang der Linie A-A' der 1.
Wie 1 und 2 zeigen, umfasst die aus dem Stand der Technik bekannte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung eine auf einer Oberfläche eines isolierenden Substrats vorgesehene Elektrode 20 und ein Elektrodenmusterpaar 21 und 22 mit unterschiedlicher Polarität, das elektrisch voneinander getrennt ist, und eine Vielzahl von parallelgeschalteten Heizelementen 30, die jeweils mit beiden Enden mit dem Elektrodenmusterpaar 21 und 22 verbunden sind.
Da bei der aus dem Stand der Technik bekannten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung die Vielzahl von Heizelementen 30 parallelgeschaltet sind, sind die Elektrodenmuster 21 und 22 mit unterschiedlicher Polarität jeweils mit beiden Enden jedes Heizelements 30 verbunden, wodurch der Aufbau der Elektrodenmuster 21 und 22 mit steigender Anzahl an Heizelementen 30 zwangsläufig verkompliziert wird. Folglich nimmt in der planaren Heizeinrichtung die Anzahl der Totbereiche, in denen kein Heizelement angeordnet ist und keine Wärme erzeugt wird, zu, wodurch der Heizeffekt verringert wird.
Eine Wärmeübertragung findet aufgrund einer Leitung zwischen dem Heizelement 30 und dem isolierenden Substrats 10 statt, wenn das Heizelement 30 und das isolierenden Substrat 10 miteinander kontaktiert sind. Das Heizelement 30 ist ein Leiter, durch den ein elektrischer Strom fließen kann und der aus einem Material mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist, wohingegen das isolierende Substrat 10 ein Nichtleiter ist, durch den kein elektrischer Strom fließt und der aus einem Material mit relativ niedriger Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist. Folglich kann es aufgrund der unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit des Heizelements 30 und des isolierenden Substrats 10 zu Temperaturungleichmäßigkeiten in allen wärmeerzeugenden Oberflächen der planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung kommen, wodurch Wärme auf eine wärmeerzeugende Oberfläche abgeleitet werden dürfte, die keine Wärme erzeugt, wodurch es zu einem Energieverlust kommt.
Deshalb besteht dringender Bedarf für eine planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung, die den Heizeffekt durch Minimierung von Totbereichen, in denen keine Wärme erzeugt wird, maximieren kann, die eine hohe Temperaturgleichmäßigkeit in allen wärmeerzeugenden Oberflächen der planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung erreichen kann, die eine einfache Ausbildung zur Steuerung der Heizleistung aufweist und die kostengünstig hergestellt werden kann; sowie für ein dazugehöriges Herstellungsverfahren.
[Offenbarungen]
[Technisches Problem]
Die vorliegende Erfindung stellt daher eine in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung, die den Heizeffekt durch Minimierung von Totbereichen, in denen keine Wärme erzeugt wird, maximieren kann und eine hohe Temperaturgleichmäßigkeit in allen wärmeerzeugenden Oberflächen der planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung erreichen kann, sowie ein dazugehöriges Herstellungsverfahren bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung, die eine einfache Ausbildung zur Steuerung der Heizleistung aufweist, sowie ein dazugehöriges Herstellungsverfahren bereit.
[Technische Lösung]
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung umfassend ein Basissubstrat, eine Elektrodenplatte, eine Isolierfolie und eine Heizschicht, welche sequentiell von unten nach oben geschichtet sind, vorgesehen, wobei die Elektrodenplatte eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Elektroden umfasst, in der Isolierfolie eine Vielzahl von Perforationslinien zur Erstreckung auf die Vielzahl der Elektrodenoberflächen ausgebildet ist, die Heizschicht eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Heizelementen umfasst, und jeweils beide Enden der Vielzahl von Heizelementen mit jeweils einem Paar benachbarter Elektroden über die Perforationslinien verbunden sind, wodurch sämtliche der Vielzahl von Heizelementen in Reihe miteinander verbunden sind.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei die Perforationslinien so geformt sind, dass deren Breiten, welche parallel zu einer Richtung des Stromflusses durch die Heizelemente ausgebildet sind, in Bezug auf alle von bestimmten Stellen an jedem der Heizelemente identisch sind.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei die Vielzahl von Elektroden und die Vielzahl von Heizelementen in Reihen oder Spalten angeordnet sind und die Vielzahl von Elektroden eine Elektrode umfasst, welche an einem Ende der angrenzenden Reihen oder Spalten angeordnet ist und so ausgebildet ist, dass diese in beiden angrenzenden Reihen oder Spalten integrierbar ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei eine Schutzfolie auf die Heizschicht geschichtet ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung, ferner umfassend eine unter dem Basissubstrat angeordnete untere Elektrodenplatte und ein unter der unteren Elektrodenplatte angeordnete unteres Substrat, vorgesehen, wobei das Basissubstrat eine mit einem leitendem Material gefüllte Durchkontaktierung umfasst, eine an einem Ende angeordnete Elektrode der Vielzahl von Elektroden, welche über die Heizelemente elektrisch miteinander verbunden sind, über die Durchkontaktierung mit der unteren Elektrodenplatte verbunden ist und die untere Elektrodenplatte eine hervorstehende Elektrode umfasst, welche benachbart einer an einem anderen Ende angeordneten Elektrode der Vielzahl von Elektroden angeordnet ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei das Basissubstrat eine Vielzahl von mit einem leitenden Material gefüllten Durchkontaktierungen umfasst, ein an gegenüberliegenden Enden angeordnetes Elektrodenpaar der Vielzahl von über die Heizelemente elektrisch miteinander verbundenen Elektroden über die Durchkontaktierung mit der unteren Elektrodenplatte verbunden ist und die untere Elektrodenplatte ein hervorstehendes Elektrodenpaar umfasst, welches jeweils mit dem an den gegenüberliegenden Enden angeordneten Elektrodenpaar verbunden ist, voneinander beabstandet ist und elektrisch voneinander durch eine Trennlinie getrennt ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei die Elektrode aus einem Metall mit einem spezifischen Widerstand von 2,82 × 10^-6 Ω · cm oder weniger, einer Hitzebeständigkeit von 260 °C oder mehr und einer Wärmeleitfähigkeit von 12 W/m · K ausgebildet ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei die Isolierfolie eine Isolierfolie umfasst, welche mindestens ein Polymerharz aufweist, welches aus der Gruppe bestehend aus Polyimid (PI), Polyphenylensulfid (PPS), Flüssigkristallpolymer (FKP), Polyethylensulfid (PES), Polyethylenimid (PEI), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamidimid (PAI) und Polysulfon (PSU) ausgewählt ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei die Heizelemente aus einer Heizelement-Zusammensetzung ausgebildet sind, die eine Bindemittelmischung und leitfähige Partikel aufweist, wobei die leitfähigen Partikel Metallpartikel und/oder Kohlenstoffpartikel umfassen.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren der in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung vorgesehen, umfassend: a) Bilden einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Elektroden durch Bildung einer Vielzahl von Abständen auf der auf dem Basissubstrat angeordneten Elektrodenplatte; b) Laminieren einer Isolierfolie mit einer Vielzahl von Perforationslinien auf die Elektrodenplatte; c) Verbinden eines auf Oberflächen eines benachbarten Elektrodenpaars angeordneten Perforationslinienpaars der Vielzahl von Perforationslinien zum Aufdrucken einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Heizelementen, deren beide Enden jeweils mit dem Elektrodenpaar verbunden sind, und d) Laminieren einer Schutzfolie auf die Heizelemente, wobei die Schritte a) bis d) sequentiell ausgeführt werden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, bei der zumindest einige Kanten gekrümmt sind, umfassend ein Basissubstrat, eine obere Elektrodenplatte umfassend eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Elektroden, eine Isolierfolie umfassend eine Vielzahl von sich auf Oberflächen der Vielzahl von Elektroden erstreckenden Perforationslöcher und eine Heizschicht umfassend eine Vielzahl von voneinander beabstandeten, sequentiell von unten nach oben geschichteten Heizelementen, wobei mindestens ein in Serie geschalteter Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, bei dem jeweils beide Enden der Heizelemente der Vielzahl von Heizelementen mit einem benachbarten Elektrodenpaar über die Perforationslöcher verbunden sind, wodurch die gesamte Vielzahl von Heizelementen in Reihe miteinander verbunden ist, eine Oberfläche von jeweils einer Elektrode und einem Heizelement benachbart einer gekrümmten Kante der in Serie geschalteten und gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung zwischen den Elektroden angeordnet ist und die Heizelemente einen der gekrümmten Kante entsprechenden gekrümmten Abschnitt aufweisen, wobei die Oberfläche benachbart der gekrümmten Kante angeordnet ist, und gegenüberliegende Innenseiten von zwei benachbarten Perforationslöchern der Vielzahl von Perforationslöchern parallel zueinander ausgebildet sind.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei Wiederstände an bestimmten Stellen so gesteuert werden, dass sie gleich sind, wenn ein Strom durch ein Heizelement fließt, bei dem beide Enden jeweils mit einem benachbarten Elektrodenpaar über die zwei benachbarten Perforationslöcher verbunden sind.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei eine Vielzahl von Elektroden und mindestens ein in dem zumindest einen in Serie geschalteten Verbindungsabschnitt angeordneten Heizelement jeweils eine gekrümmte Trapezform mit einer Oberseite, die länger ist als eine Unterseite, aufweisen, wobei die Oberseite und die Unterseite eine gekrümmte Form aufweisen, die der gekrümmten Kante entspricht, und parallel zueinander verlaufen.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei eine untere Elektrodenplatte unterhalb des Basissubstrats angeordnet ist, eine untere Schutzfolie unterhalb der unteren Elektrodenplatte angeordnet ist, eine mit leitendem Material gefüllte Durchkontaktierung auf dem Basissubstrat ausgebildet ist, ein gemäß einem Stromfluss an gegenüberliegenden Enden angeordnetes Elektrodenpaar der in dem zumindest einen in Serie geschalteten Verbindungsabschnitt angeordneten Elektroden jeweils mit einem Verbindungsflächenpaar der unteren Elektrodenplatte über die Durchkontaktierung verbunden ist, die untere Elektrodenplatte ein hervorstehendes Elektrodenpaar umfasst, welches durch eine Trennlinie elektrisch voneinander getrennt ist und benachbart zueinander angeordnet ist, und das Verbindungsflächenpaar jeweils elektrisch mit dem hervorstehenden Elektrodenpaar verbunden ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei eine Vielzahl von in dem mindestens einen in Serie geschalteten Verbindungsabschnitt angeordneten Elektroden zumindest teilweise in Reihen oder Spalten anordenbar ist und mindestens eine Elektrode eine Form aufweist, die in benachbarten Reihen oder Spalten integrierbar ist, um in den Reihen und Spalten angeordnete Elektroden elektrisch miteinander zu verbinden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei der mindestens eine in Serie geschaltete Verbindungsabschnitt eine Vielzahl von in Serie geschalteten Verbindungsabschnitten umfasst, ein halbrundes Elektrodenpaar in einem Mittelbereich eines innersten in Serie geschalteten Verbindungsabschnitts der Vielzahl von in Serie geschalteten Verbindungsabschnitten angeordnet ist, wobei das halbrunde Elektrodenpaar voneinander beabstandet ist und eine Anordnung der Elektroden in dem Mittelbereich nicht zulässig ist und das voneinander beabstandete halbrunde Elektrodenpaar über ein darüber angeordnetes Heizelement elektrisch miteinander verbindbar ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, ferner umfassend eine obere Schutzfolie, welche auf der Heizschicht angeordnet ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei die Elektrode aus einem Metall mit einem spezifischen Widerstand von 1,72 × 10^-6 Ω · cm oder mehr, einer Hitzebeständigkeit von 260 °C oder mehr, und einer Wärmeleitfähigkeit von 12 W/m · K ausgebildet ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei die Isolierfolie eine Isolierfolie umfasst, welche mindestens ein Polymerharz aufweist, welches aus der Gruppe bestehend aus Polyimid (PI), Polyphenylensulfid (PPS), Flüssigkristallpolymer (FKP), Polyethylensulfid (PES), Polyethylenimid (PEI), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamidimid (PAI) und Polysulfon (PSU) ausgewählt ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung vorgesehen, wobei die Heizelemente aus einer Heizelement-Zusammensetzung ausgebildet sind, die eine Bindemittelmischung und leitfähige Partikel aufweist, wobei die leitfähigen Partikel mindestens ein Metalpartikel und ein Kohlenstoffpartikel umfassen.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren der in Serie geschalteten und gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung vorgesehen, umfassend a) Bilden eines hervorstehenden Elektrodenpaars, welches durch die Bildung einer Trennlinie in Bezug auf eine auf eine untere Schutzfolie geschichtete untere Elektrodenplatte elektrisch voneinander getrennt ist; b) Laminieren eines Basissubstrats umfassend eine mit einem leitenden Material gefüllte Durchkontaktierung auf die untere Elektrodenplatte; c) Bilden einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Elektroden durch Bildung einer Vielzahl von Abständen in Bezug auf eine obere Elektrodenplatte, und Laminieren der Vielzahl von Elektroden auf das Basissubstrat; d) Laminieren einer Isolierfolie mit einer Vielzahl von Perforationslöchern auf die obere Elektrodenplatte; e) Verbinden eines Paares von Perforationslöchern der Vielzahl von Perforationslöchern, welches auf Oberflächen eines benachbarten Elektrodenpaars angeordnet ist, zum Aufdrucken einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Heizelementen, deren beide Enden jeweils mit dem Elektrodenpaar verbunden sind, und f) Laminieren einer oberen Schutzfolie auf die Heizschicht einschließlich der Heizelemente, wobei die Schritte a) bis f) sequentiell ausgeführt werden.
[Vorteilhafte Wirkung]
Bei einer in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vielzahl von Heizelementen in Serie miteinander verbunden um Totbereiche, in denen kein Heizelement angeordnet ist und so keine Wärme erzeugt wird, zu minimieren und eine hohe Temperaturgleichmäßigkeit kann in sämtlichen wärmeerzeugenden Oberflächen der planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung erzielt werden, indem die wärmeerzeugenden Oberflächen mit Elektroden abgedeckt werden, die zum Abgeben einer Spannung an die Heizelemente konfiguriert und aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit ausgebildet sind.
Weiterhin weist die in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine einfache Ausbildung zur Steuerung der Heizleistung auf, da die Heizleistung durch Anpassen der Perforationspositionen an einer auf den Elektroden aufgebrachten Isolierfolie statt durch Anpassen des Abstands zwischen einem Elektrodenpaar gesteuert werden kann.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Struktur einer planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung aus dem Stand der Technik.
2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung entlang der Linie A-A' der 1.
3 zeigt eine schematische Darstellung von Schichten einer gestapelten Struktur einer in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung, in der die Schichten der 3 sequentiell aufgeschichtet sind.
5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung entlang der Linie B-B' der 4.
6 zeigt eine schematische Darstellung von Schichten der in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung der 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine schematische Darstellung von Schichten der in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung der 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung einer gestapelten Struktur einer in Serie geschalteten und gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine Draufsicht einer unteren Elektrodenplatte der 8.
10 zeigt eine Draufsicht eines Basissubstrats der 8.
11 zeigt eine Draufsicht einer oberen Elektrodenplatte der 8.
12 zeigt eine Draufsicht einer auf die obere Elektrodenplatte der 8 geschichteten Isolierfolie.
13 zeigt eine Draufsicht einer Heizschicht der 8.
14 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Teils der in Serie geschalteten und gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung der 8.
15 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung eines Teils der in Serie geschalteten und gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung der 8.
16 zeigt eine schematische Darstellung einer Richtung, in welche ein Strom durch die obere Elektrodenplatte der 8 fließt.
17 zeigt eine Wärmebild-Aufnahme bei der die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung der 8 Wärme erzeugt.
18 zeigt eine weitere Wärmebild-Aufnahme bei der die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung der 8 Wärme erzeugt.

[Ausführungsformen der Erfindung]
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann von vielen verschiedenen Ausführungsformen verkörpert werden. Die in dieser Offenlegung dargestellten Ausführungsformen dienen vielmehr dem umfassenden Verständnis und vermitteln den Geltungsbereich der Erfindung vollständig an Personen mit gewöhnlicher Fachkenntnis. In der gesamten Beschreibung beziehen sich dieselben Bezugszeichen auf dieselben Bestandteile.
3 zeigt eine schematische Darstellung von Schichten einer gestapelten Struktur einer in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung, in der die Schichten der 3 sequentiell aufgeschichtet sind. 5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung entlang der Linie B-B' der 4.
Wie die 3 bis 5 zeigen, kann die in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet sein durch das sequentielle Aufschichten eines Basissubstrats 100, einer Elektrodenplatte 200, einer Isolierfolie 300, einer Heizschicht 400, und einer Schutzfolie 500 von unten nach oben.
Das Basissubstrat 100 kann entsprechend der Form der daraufgeschichteten Elektrodenplatte 200 geformt sein und eine Dicke von ca. 15 bis 100 µm aufweisen.
Gemäß eines auf die in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung anwendbaren Anwendungsbereichs oder deren Gebrauchstemperatur kann das Basissubstrat 100 aus mindestens einem Kunststoffmaterial gebildet sein, welcher aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyimid (PI), Polyacrylnitril (PAN), Polyurethan (PU), Silizium, Polycarbonat (PC), Teflon, Flüssigkristallpolymer (FKP), Polyetheretherketon (PEEK), Polyethylensulfid (PES), Polyacrylat (PAR), Polyethylenimid (PEI), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyphenylensulfid (PPS), Polyallylat, Cellulosetriacetat (CTA), Celluloseacetatpropionat (CAP) etc. ausgewählt ist.
Die Elektrodenplatte 200 kann eine Vielzahl von Elektroden 210 umfassen, die durch Abätzung mittels Fotolithographie oder dergleichen in einem Abstand 220 von ca. 0,05 bis 10 mm in einer Querrichtung voneinander beabstandet ausgebildet sind, und die Vielzahl von voneinander beabstandeten Elektroden 210, die nicht elektrisch miteinander verbunden werden sollen, ist über eine in der Heizschicht 400 integrierte Vielzahl von Heizelementen 410 elektrisch verbunden.
Wie im Speziellen in 5 dargestellt, ist insbesondere eine Vielzahl von Perforationslinien 310 auf der auf die Elektrodenplatte 200 geschichteten Isolierfolie 300 ausgebildet, um eine Erstreckung auf Oberflächen der Elektroden 210 der Elektrodenplatte 200 durch Ätzen unter Verwendung eines Lasergeräts oder dergleichen zu ermöglichen, und beide Enden sämtlicher in der Heizschicht 400 integrierter Heizelemente 410 sind jeweils mit einem Paar benachbarter Elektroden 210 über die Perforationslinien 310 verbunden, wodurch sämtliche der Vielzahl von Elektroden 210 elektrisch miteinander verbunden werden.
Weiterhin kann die Vielzahl von in der Elektrodenplatte 200 integrierten Elektroden 210 in Reihen und Spalten angeordnet sein und an den Enden von benachbarten Reihen oder Spalten in eine Richtung angeordnete Elektroden 213 und 214 können so geformt sein, dass sie sowohl in die benachbarten Reihen als auch in die benachbarten Spalten integriert werden können, wodurch sämtliche der Vielzahl von Elektroden 210 auch bei einer Anordnung in Reihen oder Spalten elektrisch miteinander verbunden werden.
Dadurch sind sämtliche der Vielzahl von Heizelementen 410 in Serie miteinander verbunden und gemäß dem in 4 und 5 gezeigten „Stromfluss“ von einem Strom durchflossen, wenn ein an gegenüberliegenden Enden angeordnetes Elektrodenpaar 211 und 212 der Vielzahl von Elektroden 210, welche über die Vielzahl von Heizelementen 410 elektrisch miteinander verbunden sind, unterschiedliche Polaritäten aufweist und mit einer Spannung beaufschlagt wird.
Die Elektroden 210 können dann aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium, Stahl oder Kupfer ausgebildet sein und das Metall kann eine spezifische Dichte von 2,7 g/cm³ oder mehr, beispielsweise 2,7 bis 8,9 g/cm³, einen spezifischen Widerstand von 2,82 × 10^-6 Ω · cm oder weniger, beispielsweise 1,72 × 10^-6 bis 2,82 × 10^-6 Ω · cm, eine Hitzebeständigkeit von 260 °C oder mehr, beispielsweise 260 bis 500 °C, und eine Wärmeleitfähigkeit von 12 W/m · K oder mehr, beispielsweise 12 bis 400 W/m · K aufweisen. Eine Gesamtgröße der Elektrodenplatte 200 kann je nach Verwendung der in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung variieren.
Die auf der Elektrodenplatte 200 aufgebrachte Isolierfolie 300 kann mit einer Vielzahl von sich auf die Oberflächen der Elektrodenplatte 200 erstreckenden Perforationslinien 310 versehen sein und eine Breite von Heizelementen 410, die jeweils an ihren Enden über ein mit Oberflächen eines benachbarten Elektrodenplattenpaars 210 verbundenes Perforationslinienpaar 310 der Vielzahl von Perforationslinien 310 mit dem benachbarten Elektrodenpaar 210 verbunden sind, ist durch die Länge eines Abstands zwischen dem Perforationslinienpaar 310 bemessen, wodurch die Heizleistung durch Anpassung der Länge des Abstands zwischen dem Perforationslinienpaar 310 gesteuert wird.
Insbesondere kann das Perforationslinienpaar 310 so geformt sein, dass Breiten der Heizelemente 410, deren beide Enden in dem Perforationslinienpaar 310, welches parallel zu einer Stromrichtung verläuft, eingeführt sind, an allen Positionen gleich sind. Dementsprechend können die Heizelemente 410 in allen Stromflussrichtungen den gleichen Widerstand aufweisen und somit die Menge der erzeugten Wärme einheitlich sein, wodurch Temperaturgleichmäßigkeit erreicht wird.
Die Isolierfolie 300 kann eine Polymerharzfolie mit hoher Isolierfähigkeit und Hitzebeständigkeit umfassen und umfasst vorzugsweise eine Folie, die ein Polymerharz wie beispielsweise Polyimid (PI), Polyphenylensulfid (PPS), Flüssigkristallpolymer (FKP), Polyethylensulfid (PES), Polyethylenimid (PEI), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamidimid (PAI) oder Polysulfon (PSU) aufweist, die eine Langzeit-Hitzebeständigkeit bei 230 °C oder mehr und eine Kurzzeit-Hitzebeständigkeit bei 400 °C oder mehr aufweist, die selbst bei einer Wärmefortbeständigkeitstemperatur (HDT/A) von 470 °C oder mehr oder 230 °C oder mehr eine hohe Festigkeit, Elastizität und Steifigkeit aufweist, eine hohe Reinheit aufweist und im Vakuum Niedertemperaturgase emittiert und eine hohe Verarbeitungsfähigkeit und Flammfestigkeit aufweist.
Die Heizschicht 400 kann die Vielzahl von voneinander beabstandeten Heizelementen 410 aufweisen, wobei die Vielzahl von Heizelementen 410 ähnlich der in der Elektrodenplatte 200 integrierten Vielzahl von Elektroden 210 in Reihen und Spalten angeordnet sein kann und beide Enden jeder der Vielzahl von Heizelementen 410 jeweils mit einem voneinander beabstandeten Elektrodenpaar 210 der Elektrodenplatte 200 über die Perforationslinien 310 der Isolierfolie 300 verbunden sind, wie vorstehend beschrieben.
Die Heizelemente 410 können durch Aufdrucken und Trocknen einer eine Bindemittelmischung und leitfähige Partikel aufweisenden Heizelement-Zusammensetzung ausgebildet sein und eine Dicke von ca. 1 bis 20 µm aufweisen.
Die Bindemittelmischung kann zwei oder mehr Materialien aus der Gruppe bestehend aus einem Phenolharz, einem Acetalharz, einem Isocyanatharz, einem Epoxidharz etc. aufweisen, um selbst bei einer Temperatur von ca. 300 °C hitzebeständig zu sein und die leitfähige Partikel können Kohlenstoffpartikel zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit der Heizelemente 410 und zusätzlich Metallpulver aufweisen.
Die Kohlenstoffpartikel können Ruß, Kohlenstoffnanoröhren, Graphit, Aktivkohle oder dergleichen und vorzugsweise Kohlenstoffnanoröhren und Graphit aufweisen, wobei Kohlenstoffnanoröhren, die Kohlenstoffpartikel sind, ein großes Seitenverhältnis aufweisen und bei Verwendung einer geringen Menge ein ausreichendes elektrisches Netz bilden können und eine Glasübergangstemperatur und Hitzebeständigkeit der Heizelement-Zusammensetzung erhöhen können und wobei Graphit das Erreichen eines geringen Widerstands ermöglichen kann, der unter Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren nicht erreicht werden kann.
Die Schutzfolie 500 kann zusätzlich auf die Heizschicht 400 geschichtet sein, um die Heizschicht 400 gegen äußere Einflüsse zu schützen und kann eine Form aufweisen, die der Gesamtform der Heizschicht 400 entspricht und eine Dicke von ca. 15 bis 100 µm aufweisen. Die Schutzfolie 500 kann aus einem Material bestehen, das dem Material der Isolierfolie 300 entspricht oder nicht entspricht und besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material.
Die in Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch die sequentielle Ausführung der folgenden Schritte (a) bis (d) hergestellt werden:

a) Bilden der Vielzahl von voneinander beabstandeten Elektroden 210 durch Bildung einer Vielzahl von Abständen durch Abätzung der auf das Basissubstrat 100 geschichteten Elektrodenplatte 200 durch Fotolithographie oder dergleichen,
b) Laminieren einer Isolierfolie mit einer Vielzahl von durch Ätzen unter Verwendung eines Lasergeräts oder dergleichen ausgebildeten Perforationslinien 310 auf die Elektrodenplatte 200,
c) Verbinden eines auf Oberflächen eines benachbarten Elektrodenpaars 210 angeordneten Perforationslinienpaars 310 der Vielzahl von Perforationslinien 310 zum Aufdrucken einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Heizelementen, deren beide Enden jeweils mit dem Elektrodenpaar 210 verbunden sind, und
d) Laminieren einer Schutzfolie auf die Heizelemente.

Bei der in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugende Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung können Totbereiche aufgrund der oben beschrieben Struktur minimiert werden, insbesondere bei einer Struktur bei der die Isolierfolie 300 auf der die Vielzahl von voneinander beabstandeten Elektroden 210 umfassende Elektrodenplatte 200 aufgebracht ist und bei der die Vielzahl von Elektroden 210 über die Vielzahl von Heizelementen 410 elektrisch miteinander verbunden ist, wobei die Vielzahl von Heizelementen 410 jeweils zwei Enden aufweist, die mit einem benachbarten Elektrodenpaar 210 über die Vielzahl von Perforationslinien 310 auf der Isolierfolie 300 verbunden sind, wodurch die Vielzahl von Heizelementen 410 im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die Vielzahl von Heizelementen parallel miteinander verbunden sind und bei dem sich der Aufbau eines Elektrodenmusters zum Verbinden von Elektroden unterschiedlicher Polaritäten mit beiden Enden jedes Heizelements kompliziert gestaltet, in Serie miteinander verbunden sind, wodurch Totbereiche zunehmen, in denen ein Heizelement nicht auf wärmeerzeugenden Oberflächen angeordnet ist und folglich keine Wärme erzeugt wird; und eine hohe Temperaturgleichmäßigkeit kann durch schnelle Wärmeübertragung in allen wärmeerzeugenden Oberflächen der planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung erzielt werden, indem alle wärmeerzeugenden Oberflächen der planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung mit Elektroden aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit abgedeckt werden.
Weiter ist, wie oben bei der in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung beschrieben, die Heizleistung durch Ausgestaltung der Perforationslinien 310 auf der auf der Elektrodenplatte 200 aufgebrachten Isolierfolie 300 statt auf der Elektrodenplatte 200 steuerbar und dadurch kann das Steuern der Heizleistung einfacher gestaltet werden als bei einer planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung aus dem Stand der Technik bei der die Ausgestaltung einer Elektrodenplatte gemäß der Heizleistung verändert werden sollte.
6 zeigt eine schematische Darstellung von Schichten der in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung der 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 6 dargestellt kann eine untere Elektrodenplatte 600 zusätzlich unterhalb eines Basissubstrats 100' vorgesehen sein und ein unteres Substrat 700 kann unterhalb der unteren Elektrodenplatte 60 aufgebracht sein. Das untere Substrate 700 kann die untere Elektrodenplatte 600 stützen und isolieren, eine Form aufweisen, die der Gesamtform der unteren Elektrodenplatte 600 entspricht und die gleiche Dicke und das gleiche Material aufweisen wie das oben beschriebene Basissubstrat 100.
Die untere Elektrodenplatte 600 ist über eine im Basissubstrat 100' ausgebildete, auf der unteren Elektrodenplatte 600 aufgebrachte und mit leitendem Material gefüllte Durchkontaktierung 110' mit einer Elektrode 212' verbunden, die an einem Ende zwischen einer Vielzahl von voneinander auf einer Elektrodenplatte 200' beabstandeten und elektrisch miteinander über eine Vielzahl von Heizelementen 410 verbundene Elektroden 210' angeordnet ist.
Eine Elektrode 610 kann von einer Position auf der untere Elektrodenplatte 600 hervorstehen, zum Beispiel unterhalb einer an einem anderen Ende angeordneten Elektrode 210' der Elektrodenplatte 200' der Vielzahl von elektrisch miteinander verbundenen Elektroden 210', und kann eine von der Polarität der Elektrode 211' abweichende Polarität aufweisen, wodurch ein Elektrodenpaar 211' und 610 mit unterschiedlichen Polaritäten einander benachbart angeordnet sein kann und eine Anordnung von damit verbunden Klemmen einfach ausgestaltet werden kann.
7 zeigt eine schematische Darstellung von Schichten der in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung der 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 7 dargestellt kann eine untere Elektrodenplatte 600' zusätzlich unterhalb eines Basissubstrats 100" vorgesehen sein und ein unteres Substrat 700' kann unterhalb der untere Elektrodenplatte 600' aufgebracht sein. Das untere Substrat 700' kann die untere Elektrodenplatte 600' stützen und isolieren, eine Form aufweisen, die der Gesamtform der unteren Elektrodenplatte 600' entspricht und die gleiche Dicke und das gleiche Material aufweisen wie das oben beschriebene Basissubstrat 100.
Die untere Elektrodenplatte 600' ist über eine im Basissubstrat 100" ausgebildete, auf der unteren Elektrodenplatte 600' aufgebrachte und mit leitendem Material gefüllte Durchkontaktierung 110" und 120" mit Elektroden 211" und 212" verbunden, die an gegenüberliegenden Enden zwischen einer Vielzahl von voneinander auf einer Elektrodenplatte 200" beabstandeten und miteinander über eine Vielzahl von Heizelementen 410 elektrisch verbundenen Elektroden 210" angeordnet sind.
Ein Elektrodenpaar 610' und 620' kann von der unteren Elektrodenplatte 600', die mit den an gegenüberliegenden Enden angeordneten Elektroden 211" und 212" über die Durchkontaktierungen 110" und 120" des Basissubstrats 100" verbunden wird, hervorstehen und kann durch eine Trennlinie 630' elektrisch voneinander getrennt sein.
Folglich kann das Elektrodenpaar 610' und 620' mit unterschiedlichen Polaritäten nebeneinander angeordnet sein und eine Anordnung von damit verbundenen Klemmen einfach ausgestaltet werden.
8 zeigt eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung einer gestapelten Struktur einer in Serie geschalteten und gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9 bis 13 sind Draufsichten einer unteren Elektrodenplatte, eines Basissubstrats, an oberen Elektrodenplatte, einer Isolierfolie und einer Heizschicht.
Wie in 8 dargestellt, kann die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung durch das sequentielle Aufschichten einer unteren Schutzfolie 1000, einer unteren Elektrodenplatte 2000, eines Basissubstrats 3000, einer oberen Elektrodenplatte 4000, einer Isolierfolie 5000, einer Heizschicht 6000 und einer oberen Schutzfolie 7000 von unten nach oben ausgebildet sein.
Jedes geschichtete Element kann die gleiche oder eine ähnliche planare Form aufweisen und insbesondere zumindest ein Abschnitt einer jeden Kante kann gekrümmt sein. Beispielsweise kann ein Krümmungsradius des gekrümmten Abschnitts jeder Kante ca. 1 m oder weniger betragen und eine Länge des gekrümmten Abschnitts kann im Verhältnis zu einer Gesamtlänge der Kante ca. 5 % oder mehr betragen.
Dabei kann die untere Schutzfolie 1000 die untere Elektrodenplatte 2000 stützen und isolieren und deren Dicke und Material je nach Anwendungsbereich oder Gebrauchstemperatur der in Serie geschalteten gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung variieren. Beispielsweise kann die Dicke zwischen ca. 5 bis 20 µm betragen und das Material kann aus mindestens einem Kunststoffmaterial gebildet sein, welcher aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyimid (PI), Polyacrylnitril (PAN), Polyurethan (PU), Silizium, Polycarbonat (PC), Teflon, Flüssigkristallpolymer (FKP), Polyetheretherketon (PEEK), Polyethylensulfid (PES), Polyacrylat (PAR), Polyethylenimid (PEI), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyphenylensulfid (PPS), Polyallylat, Cellulosetriacetat (CTA), Celluloseacetatpropionat (CAP) etc. ausgewählt ist.
Die untere Elektrodenplatte 2000 umfasst Verbindungsflächen 2100a und 2100b, die mit Elektroden 4100a bzw. 4100b verbunden sind, wobei die Elektroden 4100a bzw. 4100b an gegenüberliegenden Enden zwischen einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Elektroden 410 auf der oberen Elektrodenplatte 4000, die auf dem Basissubstrat 3000 aufgebracht ist, angeordnet sind, und über mindestens ein Heizelement 6100 über die Durchkontaktierungen 3100a und 3100b in Serie miteinander verbunden sind, wobei die Durchkontaktierungen 3100a und 3100b in der auf der unteren Elektrodenplatte 2000 aufgebrachten Basisstation 3000 ausgebildet sind und mit einem leitenden Material gefüllt sind.
Weiterhin umfasst die untere Elektrodenplatte 2000 das hervorstehende Elektrodenpaar 2200a und 2200b, das mit dem Verbindungsflächenpaar 2100a und 2100b elektrisch verbunden ist und nach außen hervorsteht und das Verbindungsflächenpaar 2100a und 2100b und das hervorstehende Elektrodenpaar 2200a und 2200b kann über die Trennlinie 2300 elektrisch getrennt sein.
Damit kann das hervorstehende Elektrodenpaar 2200a und 2200b, das mit einer externen Stromversorgungsklemme mit unterschiedlichen Polaritäten verbunden ist, nebeneinander angeordnet werden und eine Anordnung der mit dem hervorstehenden Elektrodenpaar 2200a und 2200b verbundenen Stromversorgungsklemme kann einfach ausgestaltet werden. Gemäß der Ausbildung der Anordnung der Stromversorgungsklemme können die untere Schutzfolie 1000 und die untere Elektrodenplatte 2000 jedoch weggelassen werden und das Basissubstrat 3000 muss dann nicht mit einer Durchkontaktierung versehen sein und das Elektrodenpaar 4100a und 4100b der oberen Elektrodenplatte kann direkt mit der externen Stromversorgungsklemme verbunden sein.
Das Basissubstrat 3000 kann die obere Elektrodenplatte 4000 stützen, zwischen der oberen Elektrodenplatte 4000 und der unteren Elektrodenplatte 2000 angeordnet sein um die obere Elektrodenplatte 4000 und die untere Elektrodenplatte 2000 mit Ausnahme der Durchkontaktierungen 3100a und 3100b zu isolieren und unterschiedlich breit ausgebildet sein und je nach Anwendungsbereich oder Gebrauchstemperatur der in Serie geschalteten und gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Beispielsweise kann das Basissubstrat 3000 aus beispielsweise einem Material bestehen, das dem Material der unteren Schutzfolie 1000 entspricht oder nicht entspricht.
Die obere Elektrodenplatte 4000 kann eine Vielzahl von Elektroden 4100 umfassen, die durch Abätzung mittels Fotolithographie oder dergleichen in einem Abstand 4200 von ca. 0,5 bis 1 mm in einer Querrichtung voneinander beabstandet ausgebildet sind und insbesondere eine oder mehrere in Serie geschaltete Verbindungsabschnitte umfassen, bei der die Vielzahl von Elektroden 4100, die voneinander beabstandet ist, um nicht elektrisch miteinander verbunden zu sein, über mindestens ein in der Heizschicht 6000 integriertes Heizelement 6100 verbunden ist. Wenn eine Vielzahl von in Serie geschalteten Verbindungsabschnitten vorgesehen ist, kann jeder der in Serie geschalteten Verbindungsabschnitte kreisförmig sein.
Dabei umfassen die Elektrode 4100 und das in jedem der in Serie geschalteten Verbindungsabschnitte angeordnete Heizelement 6100 und insbesondere eine Oberfläche jeder der Elektroden 4100 und das benachbart einer gekrümmten Kante der in Serie geschalteten und planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung angeordnete Heizelement 6100 einen der gekrümmten Kante entsprechenden gekrümmten Abschnitt. Damit können, selbst wenn die Elektrode 4100 und das Heizelement 6100 benachbart der gekrümmten Kante angeordnet sind, Totbereiche minimiert werden, die zwischen den Oberflächen der Elektrode 4100 und des benachbart der gekrümmten Kante angeordneten Heizelements 6100 und der gekrümmten Kante angeordnet sind, also insbesondere Bereiche von wärmeerzeugenden Oberflächen, in denen keine Wärme erzeugt wird, und Totbereiche zwischen der Elektrode 4100 und dem Heizelement 6100, die benachbart zueinander angeordneten sind, ebenfalls minimiert werden.
Insbesondere die Elektrode 4100 und das Heizelement 6100 haben beispielsweise eine umgekehrte Trapezform mit einer Oberseite, die länger ist als eine Unterseite, und die Oberseite und die Unterseite haben eine gekrümmte Form, die der gekrümmten Kante entspricht, und verlaufen parallel zueinander. Ein halbrundes Elektrodenpaar kann jedoch in einem Mittelbereich eines innersten in Serie geschalteten Verbindungsabschnitts, in dem die Elektrode 4100 mit einer gekrümmten Trapezform nicht zwischen dem mindestens einen in Serie geschalteten Verbindungsabschnitt angeordnet sein kann, voneinander beabstandet angeordnet sein und kann über ein daraufgeschichtetes tetragonales Heizelement elektrisch verbunden sein.
14 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Teils der in Serie geschalteten und gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung der 8.
Wie in 14 dargestellt ist insbesondere eine Vielzahl von Perforationslöchern 5100 auf einer auf einer unteren Elektrodenplatte 4000 aufgebrachten Isolierfolie 5000 ausgebildet, um eine Erstreckung auf Oberflächen der Elektroden 4100 der oberen Elektrodenplatte 4000 durch Ätzen unter Verwendung eines Lasergeräts oder dergleichen zu ermöglichen, und beide Enden sämtlicher in einer Heizschicht 6000 integrierter Heizelemente 6100 sind jeweils mit einem Paar benachbarter Elektroden 4100 über die Perforationslöcher 5100 verbunden, wodurch sämtliche der Vielzahl von Elektroden 4100, die jeweils in dem in Serie geschalteten Verbindungsabschnitt angeordnet sein, elektrisch miteinander verbunden werden.
15 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung eines Teils der in Serie geschalteten und gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung der 8.
Wie in 15 dargestellt läuft das Heizelement 6100 mit einer gekrümmten Trapezform in eine Stromflussrichtung spitz zu, also von einer Unterseite zu einer Oberseite, wobei die Unter- und Oberseiten gekrümmte Seiten sind, die parallel zueinander sind. Demnach erhöht sich ein Widerstand des Heizelements 6100 von der Unterseite zur Oberseite und dadurch kann es aufgrund von unterschiedlichen Widerständen bei einer Verbindung von linken und rechten Enden des Heizelements 6100 mit Elektroden zu Temperaturungleichmäßigkeit im Heizelement 6100 kommen.
Demnach ist bei der in Serie geschalteten gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung die Vielzahl von auf der Isolierfolie 5000 ausgebildeten Perforationslöchern 5100 mit einer bestimmten Form so ausgebildet, dass ein Widerstand an einem bestimmten Punkt identisch sein kann, wenn ein Strom durch die Heizeinrichtung 6100 fließt.
Wie in 15 dargestellt können insbesondere gegenüberliegende Innenseiten von zwei benachbarten Perforationslöchern 5100 der Vielzahl von Perforationslöchern 5100, also Seiten davon, die an linken und rechten Seiten der Isolierfolie 5100 zwischen den zwei Perforationslöchern anliegen, parallel zueinander ausgebildet sein und dadurch läuft im mit den Elektroden 4100 unterhalb des Heizelements 6100 über die Perforationslöcher 5100 verbundenen Heizelement 6100 ein Bereich, in dem ein Strom fließt, nicht von unten nach oben spitz zu, sondern kann konstant gehalten werden, wodurch ein Widerstand konstant gehalten werden kann, was eine Verbesserung der Temperaturgleichmäßigkeit im Heizelement 6100 zur Folge hat.
16 zeigt eine schematische Darstellung einer Richtung, in welche ein Strom durch die obere Elektrodenplatte der 11 fließt.
15 zeigt, dass aufgrund der Tatsache, dass die obere Elektrodenplatte 4100 eine Vielzahl von in Serie geschalteten Verbindungsabschnitten aufweisen kann, eine Vielzahl von in Serie geschalteten Strömen vorliegen kann und eine Vielzahl von Elektroden 4100 kann zumindest teilweise in jedem der in Serie geschalteten Verbindungsabschnitte in Reihen oder Spalten angeordnet sein. Dabei können einige Elektroden 4100 eine in allen benachbarten Reihen oder Spalten integrierte Form aufweisen, so dass in benachbarten Reihen oder Spalten angeordnete Elektroden 4100 elektrisch verbunden werden können.
Demnach ist in jedem in Serie geschalteten Verbindungsabschnitt das im Stromfluss an gegenüberliegenden Enden angeordnete Elektrodenpaar 4100a und 4100b jeweils mit einem Verbindungsflächenpaar 2100a und 2100b der unteren Elektrodenplatte 2000 über die Durchkontaktierungen 3100a und 3100b des Basissubstrat 3000 verbunden und Strom fließt durch Heizelemente 6100, die in jedem in Serie geschalteten Verbindungsabschnitt angeordnet und in Serie miteinander verbunden sind, wenn eine Spannung an ein hervorstehendes Elektrodenpaar 2200a und 2200b angelegt wird, das elektrisch mit dem Verbindungsflächenpaar 2100a und 2100b verbunden ist und unterschiedliche Polaritäten aufweist, wodurch aufgrund eines spezifischen Widerstands des Heizelements 6100 Wärme erzeugt wird.
Die untere Elektrodenplatte 2000 und die obere Elektrodenplatte 4000 können aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium, Stahl oder Kupfer ausgebildet sein und das Metall kann eine spezifische Dichte von 2,7 g/cm³ oder mehr, beispielsweise 2,7 bis 8,9 g/cm³, einen spezifischen Widerstand 2,82 × 10^-6 Ω · cm oder weniger, beispielsweise 1,72 x 10^-6 bis 2,82 × 10^-6 Ω · cm, eine Hitzebeständigkeit von 260 °c oder mehr, beispielsweise 260 bis 500 °C und eine Wärmeleitfähigkeit von 12 W/m · K oder mehr, beispielsweise 12 bis 400 W/m · K aufweisen.
Beispielsweise können die Elektrodenplatten 2000 und 4000 eine Dicke von 5 bis 75 µm aufweisen. Bei einer Dicke der Elektrodenplatten 2000 und 4000 von weniger als 5 µm kann es zu einem Spannungsabfall gemäß einer Steuerspannung kommen und bei einer Dicke der Elektrodenplatten 2000 und 4000 von mehr als 75 µm kann es aufgrund eines Höhenunterschieds zwischen einem Elektrodenteil und einem Heizteil zu einem Fehler kommen.
Die Isolierfolie 5000 kann die oben beschriebene Vielzahl von Perforationslöchern 5100 umfassen, und eine Breite der Heizelemente 6100 ist abhängig von der Länge eines Abstands zwischen dem benachbarten Paar von Perforationslöchern 5100, wobei die Heizelemente 6100 jeweils ein Ende aufweisen, das mit einem benachbarten Elektrodenpaar 4100 über ein benachbartes Paar von Perforationslöcher 5100 verbunden ist, wobei das Paar von Perforationslöcher 5100 der Vielzahl von Perforationslöchern mit Oberflächen des benachbarten Elektrodenpaar 4100 verbunden ist und dadurch kann die Heizleistung durch Anpassen der Länge des Abstands zwischen dem Paar von Perforationslöchern 5100 gesteuert werden.
Die Isolierfolie 5000 kann eine Polymerharzfolie mit hoher Isolierfähigkeit und Hitzebeständigkeit umfassen und umfasst vorzugsweise eine Folie, die ein Polymerharz wie beispielsweise Polyimid (PI), Polyphenylensulfid (PPS), Flüssigkristallpolymer (FKP), Polyethylensulfid (PES), Polyethylenimid (PEI), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamidimid (PAI) oder Polysulfon (PSU) aufweist, die eine Langzeit-Hitzebeständigkeit bei 230 °C oder mehr und eine Kurzzeit-Hitzebeständigkeit bei 400 °C oder mehr aufweist, die selbst bei einer Wärmefortbeständigkeitstemperatur (HDT/A) von 470 °C oder mehr oder 230 °C oder mehr eine hohe Festigkeit, Elastizität und Steifigkeit aufweist, eine Kälteresistenz von -40 °C oder weniger aufweist, eine hohe Reinheit aufweist und im Vakuum Niedertemperaturgase emittiert und eine hohe Verarbeitungsfähigkeit und Flammfestigkeit aufweist.
Die Heizschicht 6000 kann die Vielzahl von voneinander beabstandeten Heizelementen 6100 aufweisen, wobei die Vielzahl von Heizelementen 6100 ähnlich der in der oberen Elektrodenplatte 4000 integrierten Vielzahl von Elektroden 4100 in Reihen und Spalten angeordnet sein kann und beide Enden jeder der Vielzahl von Heizelementen 6100 jeweils mit einem voneinander beabstandeten Elektrodenpaar 4100 der oberen Elektrodenplatte 400 über die Perforationslöcher 5100 der Isolierfolie 5000 verbunden sind, wie vorstehend beschrieben.
Die Heizelemente 6100 können durch Aufdrucken und Trocknen einer eine Bindemittelmischung und leitfähige Partikel aufweisenden Heizelement-Zusammensetzung ausgebildet sein und eine Dicke von ca. 3 bis 20 µm aufweisen.
Die Bindemittelmischung kann zwei oder mehr Materialien aus der Gruppe bestehend aus einem Phenolharz, einem Acetalharz, einem Isocyanatharz, einem Epoxidharz etc. aufweisen, um selbst bei einer Temperatur von ca. 300 °C hitzebeständig zu sein und die leitfähige Partikel können Kohlenstoffpartikel zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit der Heizelemente 410 und zusätzlich Metallpulver aufweisen.
Die Kohlenstoffpartikel können Ruß, Kohlenstoffnanoröhren, Graphit, Aktivkohle oder dergleichen und vorzugsweise Kohlenstoffnanoröhren und Graphit aufweisen, wobei Kohlenstoffnanoröhren, die Kohlenstoffpartikel sind, ein großes Seitenverhältnis aufweisen und bei Verwendung einer geringen Menge ein ausreichendes elektrisches Netz bilden können und eine Glasübergangstemperatur und Hitzebeständigkeit der Heizelement-Zusammensetzung erhöhen können und wobei Graphit das Erreichen eines geringen Widerstands ermöglichen kann, der unter Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren nicht erreicht werden kann.
Die Schutzfolie 7000 kann zusätzlich auf die Heizschicht 6000 geschichtet sein um die Heizschicht 6000 gegen äußere Einflüsse zu schützen und kann eine Form aufweisen, die der Gesamtform der Heizschicht 6000 entspricht und eine Dicke von ca. 10 bis 100 µm aufweisen. Weiter kann die obere Schutzfolie 7000 aus dem gleichen Material bestehen wie die untere Schutzfolie 1000 oder die Isolierfolie 5000, oder aus einem anderen Material bestehen und besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material.
Die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch die sequentielle Ausführung der folgenden Schritte (a) bis (d) hergestellt werden:

a) Bilden des hervorstehenden Elektrodenpaars 2200a und 2200b, welches durch Bildung der durch Abätzung der auf die untere Schutzfolie 1000 geschichteten Elektrodenplatte 2000 durch Fotolithographie gebildeten Trennlinie 2300 elektrisch voneinander getrennt ist,
b) Laminieren des Basissubstrats 3000 mit den mit leitendem Material gefüllten Durchkontaktierungen 3100 auf die untere Elektrodenplatte 2000,
c) Bilden der Vielzahl von Elektroden 4100, die durch Bildung einer Vielzahl von Abständen 4200 durch Abätzung der oberen Elektrodenplatte 400 durch Fotolithographie voneinander beabstandet ist, und Laminieren der Vielzahl von Elektroden 4100 auf das Basissubstrat 3000,
d) Laminieren der Isolierfolie 4000 mit der Vielzahl von durch Abätzen unter Verwendung eines Lasergeräts ausgebildeten Perforationslöchern 5100 auf die obere Elektrodenplatte 4000,
e) Verbinden eines Paares von Perforationslöchern 5100 der Vielzahl von Perforationslöchern 310, welches auf Oberflächen eines benachbarten Elektrodenpaars angeordnet ist, zum Aufdrucken der Vielzahl von Heizelementen 61000, deren beide Enden jeweils mit dem Elektrodenpaar verbunden und voneinander beabstandet sind, und
f) Laminieren der oberen Schutzfolie 7000 auf die die Heizelemente 6100 umfassende Heizschicht 6100.

Bei der in Serie geschalteten und gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung können Totbereiche aufgrund der oben beschriebenen Struktur minimiert werden, insbesondere bei einer Struktur bei der die Isolierfolie 5000 auf der die Vielzahl von voneinander beabstandeten Elektroden 4100 umfassende oberen Elektrodenplatte 4000 aufgebracht ist und bei der die gesamte Vielzahl von Elektroden 4100 über die Vielzahl von Heizelementen 6100 elektrisch miteinander verbunden ist, wobei die Vielzahl von Heizelementen 6100 jeweils zwei Enden aufweist, die mit einem benachbarten Elektrodenpaar 4000 über die Vielzahl von Perforationslöchern 5100 auf der Isolierfolie 5000 verbunden sind, wodurch die Vielzahl von Heizelementen 6100 im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem eine Vielzahl von Heizelementen 6100 parallel miteinander verbunden sind und sich der Aufbau eines Elektrodenmusters zum Verbinden von Elektroden unterschiedlicher Polaritäten mit beiden Enden jedes Heizelements 6100 daher kompliziert gestaltet, in Serie miteinander verbunden sind, wodurch Totbereiche zunehmen, in denen ein Heizelement nicht auf wärmeerzeugenden Oberflächen angeordnet ist und folglich keine Wärme erzeugt wird; und eine hohe Temperaturgleichmäßigkeit kann durch schnelle Wärmeübertragung in allen wärmeerzeugenden Oberflächen der planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung erzielt werden, indem alle wärmeerzeugenden Oberflächen der planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung mit Elektroden aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit abgedeckt werden.
17 und 18 zeigen Beispiele einer Wärmebildaufnahme bei denen die in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung der 8 Wärme erzeugt.
Insbesondere zeigt 17 eine Wärmebildaufnahme bei der Wärme von einer in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung erzeugt wird, die Niedertemperaturwärme erzeugt. 18 zeigt eine Wärmebild-Aufnahme bei der Wärme von einer in Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung erzeugt wird, die Hochtemperaturwärme erzeugt.
Wie die 17 und 18 zeigen, kann bei einer in Serie geschalteten und gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Temperaturgleichmäßigkeit durch schnelle Wärmeübertragung erzielt werden, indem alle wärmeerzeugenden Oberflächen mit der oberen hoch wärmeleitfähigen Elektrodenplatte 4000 abgedeckt werden, sowie durch einen auf Minimierung von Totbereichen ausgelegten Aufbau von Elektroden und Heizelementen.
Weiterhin kann die Heizleistung, wie oben bei der gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung beschrieben, gesteuert werden, indem die Perforationslöcher 5100 auf der auf der oberen Elektrodenplatte 4000 aufgebrachten Isolierfolie 5000 aufgebracht sind, statt auf der oberen Elektrodenplatte 4000, und dadurch kann das Steuern der Heizleistung einfacher gestaltet werden als bei einer planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung aus dem Stand der Technik bei der die Ausgestaltung einer Elektrodenplatte gemäß der Heizleistung verändert werden sollte.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, können Personen mit gewöhnlicher Fachkenntnis die vorliegende Erfindung unterschiedlich modifizieren und ändern, ohne von der in den untenstehenden Patentansprüchen definierten technischen Konzeption oder dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzukommen. Damit ist klargestellt, dass so lange alle Bestandteile wie in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beansprucht umfasst werden, alle Modifikationen in den technischen Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims

In Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung umfassend ein Basissubstrat, eine Elektrodenplatte, eine Isolierfolie und eine Heizschicht, welche sequentiell von unten nach oben geschichtet sind, wobei die Elektrodenplatte eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Elektroden umfasst, in der Isolierfolie eine Vielzahl von Perforationslinien zur Erstreckung auf die Vielzahl der Elektrodenoberflächen ausgebildet ist, die Heizschicht eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Heizelementen umfasst und jeweils beide Enden der Vielzahl von Heizelementen mit einem Paar benachbarter Elektroden über die Perforationslinien verbunden sind, wodurch sämtliche der Vielzahl von Heizelementen in Reihe miteinander verbunden sind.
In Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Perforationslinien so ausgebildet sind, dass deren Breiten, welche parallel zu einer Richtung eines Stromflusses durch die Heizelemente ausgebildet sind, in Bezug auf alle von bestimmten Stellen an jedem der Heizelemente identisch sind.
In Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl von Elektroden und die Vielzahl von Heizelementen in Reihen oder Spalten angeordnet sind und die Vielzahl von Elektroden eine Elektrode umfasst, welche an einem Ende der angrenzenden Reihen oder Spalten angeordnet ist und so ausgebildet ist, dass diese in beiden angrenzenden Reihen oder Spalten integrierbar ist.
In Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Schutzfolie auf die Heizschicht geschichtet ist.
In Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine unter dem Basissubstrat angeordnete untere Elektrodenplatte und ein unter der unteren Elektrodenplatte angeordnetes unteres Substrat, wobei das Basissubstrat eine mit einem leitendem Material gefüllte Durchkontaktierung umfasst, eine an einem Ende angeordnete Elektrode der Vielzahl von Elektroden, welche über die Heizelemente elektrisch miteinander verbunden sind, über die Durchkontaktierung mit der unteren Elektrodenplatte verbunden ist und die untere Elektrodenplatte eine hervorstehende Elektrode umfasst, welche benachbart einer an einem anderen Ende angeordneten Elektrode der Vielzahl von Elektroden angeordnet ist.
In Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 5, wobei das Basissubstrat eine Vielzahl von mit einem leitenden Material gefüllten Durchkontaktierungen umfasst, ein sich gegenüberliegendes Elektrodenpaar der Vielzahl von über die Heizelemente elektrisch miteinander verbundenen Elektroden über die Durchkontaktierungen mit der unteren Elektrodenplatte verbunden ist und die untere Elektrodenplatte ein hervorstehendes Elektrodenpaar umfasst, welches jeweils mit dem an den gegenüberliegenden Enden angeordneten Elektrodenpaar verbunden ist, voneinander beabstandet ist und elektrisch voneinander durch eine Trennlinie getrennt ist.
In Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektrode aus einem Metall mit einem spezifischen Widerstand von 2,82 × 10^-6 Ω · cm oder weniger, einer Hitzebeständigkeit von 260 °C oder mehr und einer Wärmeleitfähigkeit von 12 W/m · K ausgebildet ist.
In Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Isolierfolie eine Isolierfolie umfasst, welche mindestens ein Polymerharz aufweist, welches aus der Gruppe bestehend aus Polyimid (PI), Polyphenylensulfid (PPS), Flüssigkristallpolymer (FKP), Polyethylensulfid (PES), Polyethylenimid (PEI), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamidimid (PAI) und Polysulfon (PSU) ausgewählt ist.
In Serie geschaltete planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Heizelemente aus einer Heizelement-Zusammensetzung ausgebildet sind, die eine Bindemittelmischung und leitfähige Partikel aufweist, wobei die leitfähigen Partikel Metallpartikel und/oder Kohlenstoffpartikel umfassen.
Herstellungsverfahren der in Serie geschalteten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung nach Anspruch 4, umfassend: a) Bilden einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Elektroden durch Bildung einer Vielzahl von Abständen auf der auf dem Basissubstrat angeordneten Elektrodenplatte; b) Laminieren einer Isolierfolie mit einer Vielzahl von Perforationslinien auf die Elektrodenplatte; c) Verbinden eines auf Oberflächen eines benachbarten Elektrodenpaars angeordneten Perforationslinienpaars der Vielzahl von Perforationslinien, um eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Heizelementen aufzudrucken, deren beide Enden jeweils mit dem Elektrodenpaar verbunden sind, und d) Laminieren einer Schutzfolie auf die Heizelemente, wobei die Schritte a) bis d) sequentiell ausgeführt werden.
In Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung, bei der zumindest einige Kanten gekrümmt sind, umfassend ein Basissubstrat, eine obere Elektrodenplatte umfassend eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Elektroden, eine Isolierfolie umfassend eine Vielzahl von sich auf Oberflächen der Vielzahl von Elektroden erstreckenden Perforationslöchern und eine Heizschicht umfassend eine Vielzahl von voneinander beabstandeten, sequentiell von unten nach oben geschichteten Heizelementen, wobei mindestens ein in Serie geschalteter Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, bei dem beide Enden sämtlicher Heizelemente der Vielzahl von Heizelementen jeweils mit einem benachbarten Elektrodenpaar über die Perforationslöcher verbunden sind, wodurch die gesamte Vielzahl von Heizelementen in Reihe miteinander verbunden ist, eine Oberfläche von jeweils einer Elektrode und einem Heizelement der Elektroden und der Heizelemente, die bzw. das einer gekrümmten Kante der in Serie geschalteten und gekrümmten planaren wärmeerzeugenden Heizeinrichtung benachbart angeordnet ist, einen der gekrümmten Kante entsprechenden gekrümmten Abschnitt aufweist, wobei die Oberfläche benachbart der gekrümmten Kante angeordnet ist, und gegenüberliegende Innenseiten von zwei benachbarten Perforationslöchern der Vielzahl von Perforationslöchern parallel zueinander ausgebildet sind.
In Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 11, wobei Widerstände an bestimmten Stellen so gesteuert werden, dass sie gleich sind, wenn ein Strom durch ein Heizelement fließt, bei dem beide Enden jeweils mit einem benachbarten Elektrodenpaar über die zwei benachbarten Perforationslöcher verbunden sind.
In Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei eine Vielzahl von Elektroden und mindestens ein in dem zumindest einen in Serie geschalteten Verbindungsabschnitt angeordnetes Heizelement jeweils eine gekrümmte Trapezform mit einer Oberseite, die länger ist als eine Unterseite, aufweisen, wobei die Oberseite und die Unterseite eine gekrümmte Form aufweisen, die der gekrümmten Kante entspricht, und parallel zueinander verlaufen.
In Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei eine untere Elektrodenplatte unterhalb des Basissubstrats angeordnet ist, eine untere Schutzfolie unterhalb der unteren Elektrodenplatte angeordnet ist, eine mit leitendem Material gefüllte Durchkontaktierung auf dem Basissubstrat ausgebildet ist, ein gemäß einem Stromfluss an gegenüberliegenden Enden angeordnetes Elektrodenpaar der in dem zumindest einen in Serie geschalteten Verbindungsabschnitt angeordneten Elektroden jeweils mit einem Verbindungsflächenpaar der unteren Elektrodenplatte über die Durchkontaktierung verbunden sind, die untere Elektrodenplatte ein hervorstehendes Elektrodenpaar umfasst, welches durch eine Trennlinie elektrisch voneinander getrennt ist und benachbart zueinander angeordnet ist, und das Verbindungsflächenpaar jeweils elektrisch mit dem hervorstehenden Elektrodenpaar verbunden ist.
In Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei eine Vielzahl von in dem mindestens einen in Serie geschalteten Verbindungsabschnitt angeordneten Elektroden zumindest teilweise in Reihen oder Spalten anordenbar ist und mindestens eine der Elektroden eine Form aufweist, die in benachbarten Reihen oder Spalten integrierbar ist, um in den Reihen und Spalten angeordnete Elektroden elektrisch miteinander zu verbinden.
In Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei der mindestens eine in Serie geschaltete Verbindungsabschnitt eine Vielzahl von in Serie geschalteten Verbindungsabschnitten umfasst, ein halbrundes Elektrodenpaar in einem Mittelbereich eines innersten in Serie geschalteten Verbindungsabschnitt der Vielzahl von in Serie geschalteten Verbindungsabschnitten angeordnet ist, wobei das halbrunde Elektrodenpaar voneinander beabstandet ist und eine Anordnung der Elektroden in dem Mittelbereich nicht zulässig ist, und das voneinander beabstandete halbrunde Elektrodenpaar über ein darüber angeordnetes Heizelement elektrisch miteinander verbindbar ist.
In Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 14, ferner umfassend eine obere Schutzfolie, welche auf der Heizschicht angeordnet ist.
In Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Elektrode aus einem Metall mit einem spezifischen Widerstand von 1,72 × 10^-6 Ω · cm oder mehr, einer Hitzebeständigkeit von 260 °C oder mehr, und einer Wärmeleitfähigkeit von 12 W/m · K ausgebildet ist.
In Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Isolierfolie eine Isolierfolie umfasst, welche mindestens ein Polymerharz aufweist, welches aus der Gruppe bestehend aus Polyimid (PI), Polyphenylensulfid (PPS), Flüssigkristallpolymer (FKP), Polyethylensulfid (PES), Polyethylenimid (PEI), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamidimid (PAI) und Polysulfon (PSU) ausgewählt ist.
In Serie geschaltete und gekrümmte planare wärmeerzeugende Heizeinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Heizelemente aus einer Heizelement-Zusammensetzung ausgebildet sind, die eine Bindemittelmischung und leitfähige Partikel aufweist, wobei die leitfähigen Partikel Metalpartikel und/oder Kohlenstoffpartikel umfassen.
Herstellungsverfahren der in Serie geschalteten und gekrümmten planaren wärmerzeugenden Heizeinrichtung nach Anspruch 17, umfassend: a) Bilden eines hervorstehenden Elektrodenpaars, welches durch Bildung einer Trennlinie in Bezug auf eine auf eine untere Schutzfolie geschichtete untere Elektrodenplatte elektrisch voneinander getrennt ist; b) Laminieren eines Basissubstrats umfassend eine mit einem leitenden Material gefüllten Durchkontaktierung auf die untere Elektrodenplatte; c) Bilden einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Elektroden durch Bildung einer Vielzahl von Abständen in Bezug auf eine obere Elektrodenplatte, und Laminieren der Vielzahl von Elektroden auf das Basissubstrat; d) Laminieren einer Isolierfolie mit einer Vielzahl von Perforationslöchern auf die obere Elektrodenplatte; e) Verbinden eines Paares von Perforationslöchern der Vielzahl von Perforationslöchern, welches auf Oberflächen eines benachbarten Elektrodenpaars angeordnet ist, zum Aufdrucken einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Heizelementen, deren beide Enden jeweils mit dem Elektrodenpaar verbunden sind, und f) Laminieren einer oberen Schutzfolie auf die Heizschicht einschließlich der Heizelemente, wobei die Schritte a) bis f) sequentiell ausgeführt werden.