DE68909067T2 - Heizeinheit. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinheit mit elektrischen Anschlußteilen, die eine Verbindung mit Dickfilm- Leiterbahnen herstellen, die auf einem isolierenden Substrat angebracht sind. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, bezieht sich die Erfindung auf solche Heizeinheiten, bei denen die elektrischen Anschlußteile eine hohe Stromführungskapazität haben müssen, damit sie in der Lage sind, die hohen Leistungen zu übertragen, die für das Heizelement benötigt werden.
• Es ist bekannt, z.B. aus "Hybrid Circuits", Nr. 15, Januar 1988, Verbindungen zu Dickfilm-Leiterbahnen herzustellen, die einen Gold- oder Aluminiumdraht verwenden, der einen Durchmesser in der Größenordnung von einigen zehn Mikrometern hat. Der Draht wird auf die Bahn durch Ultraschallschweißung aufgeschweißt. Es ist auch die Verwendung von Kupferdraht, der ebenfalls einen Durchmesser in der Größenordnung von einigen zehn Mikrometern hat, vorgeschlagen worden. Solche Anschlußteile sind jedoch teuer und haben keine ausreichend hohe stromführende Fähigkeit und Temperaturstabilität.
• Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Heizeinheit vorzusehen, bei der wenigstens einige der zuvor genannten Probleme vermindert werden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Heizeinheit mit einer Dickfilmbahn vorgesehen, die auf einem elektrisch isolierenden Substrat angebracht ist, und mit einem elektrischen Anschlußteil, der mit der Dickfilmbahn durch einen Kleber verbunden ist, wobei der Anschlußteil aus einer Vielzahl von zusammengeflochtenen leitenden Fasern besteht, deren Durchmesser im Bereich zwischen 10 um und 300 um liegt.
• Der Erfinder hat herausgefunden, daß gemäß der Erfindung ausgebildete Anschlußteile mit einer Dickfilm-Heizbahn unter Verwendung eines geeigneten Klebers verbunden werden können und eine feste Haftung hergestellt werden kann. Es wird angenommen, daß diese hohe Haftfestigkeit auf der großen Oberfläche des Anschlußteils beruht, die durch die Vielzahl von Fasern gebildet wird und zu einer ausgezeichneten Benetzung durch den Kleber führt.
• Ferner sorgt die Vielzahl von Fasern für eine Struktur mit ausreichend großer Querschnittsfläche für eine erforderliche Fähigkeit zur Stromführung bei einem Maß an Flexibilität für die Wirksamkeit als Anschlußteil. Die Querschnittsfläche des Anschlußteils ist vorzugsweise größer als die Querschnittsfläche der Bahn. Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Anschlußteils werden durch die Zahl der Fasern, die in der Größenordnung von Tausenden sein können, den Durchmesser der Fasern und das Material, aus dem sie bestehen, bestimmt.
• Für den Anschlußteil können verschiedene Metalle verwendet werden, wobei das am meisten geeignete Metall für eine bestimmte Anwendung teilweise von dem Material der Dickfilmbahn abhängt, an der der Anschlußteil befestigt werden soll. Geeignete Metalle sind rostfreier Stahl, Nickel und Kupfer. Ein Vorteil von rostfreiem Stahl besteht darin, daß er nicht leicht oxidiert, was ein wichtiger Gesichtspunkt für die Feinheit der einzelnen Fasern ist. Die Temperaturstabilität des Anschlußteils wird durch den Widerstand gegen Oxidation des Anschlußteilmaterials bestimmt - wobei ein geflochtener Anschlußteil aus nicht-rostendem Stahl (mit der Klasse 430) bis wenigstens 750º C stabil ist.
• Das Stromführungsvermögen einer elektrisch leitenden Struktur ist zumindest teilweise durch ihre Querschnittsfläche bestimmt. Dadurch ist in einer Heizeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung das Stromführungsvermögen des Anschlußteils weniger wahrscheinlich ein begrenzender Faktor.
• Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend nur beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 ein Ende eines Anschlußteils, das in der Heizeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist; und
• Fig. 2 einen Teil einer einen solchen Verbindungsteil verkörpenden Heizeinheit.
• Bei einer Ausführungsform besteht der Anschlußteil aus nicht-rostendem Stahl und wird aus tausend einzelnen Fasern gebildet, wobei jede Faser einen Durchmesser von 12 um hat. Ein solcher Anschlußteil hat einen sehr niedrigen Widerstand und ist in der Lage, einen Strom von mehreren zehn Ampere bei 240 V Wechselspannung zu führen. Fig. 1 zeigt ein Ende eines Anschlußteils 2 und veranschaulicht, wie die Fasern 3 miteinander verflochten sind.
• Ein Glas/Metall-Kleber kann verwendet werden, um den Anschlußteil mit der Dickfilmbahn zu verkleben. Vorteilhafterweise kann der Kleber dieselbe leitende Tinte sein, die zur Bildung der Dickfilmbahn verwendet wird. Dies erlaubt die Verwendung desselben Brennverfahrens zur Aushärtung des Klebers und zur Bildung der Bahn. Ein Beispiel für einen geeigneten Kleber für eine Nickel-Dickfilmbahn besteht aus Nickel und Glas bei Anteilen von 80 zu 20 Gewichtsprozent.
• Ein geeignetes aber nicht begrenzendes Verfahren zur Bildung eines Verbundes zwischen einem Anschlußteil und einer Dickfilm-Heizbahn wird nachfolgend beschrieben.
• Es wird eine leitende Tinte gebildet, die aus Nickel und Glas in dem Verhältnis von 80 zu 20 Gewichtsprozent und einem geeigneten Siebdruckmedium, z.B. ESL 400, besteht. Diese Tinte wird in dem gewünschten Muster auf das Substrat im Siebdruck aufgedruckt. Ein geflochtener Anschlußteil, der aus einer Vielzahl von nicht-rostenden Stahlfasern besteht, von denen jede einen Durchmesser von 12 um hat, besitzt ein abgeflachtes Ende. Dieses Ende wird in die erwähnte leitende Tinte getaucht, um durch die Tinte benetzt zu werden und wird dann durch Verwendung geeigneter Positionierungsmittel, z.B. durch eine Lehre, auf dem Bahnmuster in Position gehalten. Das ganze wird dann bei 150º C getrocknet und bei einer Temperatur im Bereich zwischen 750º C bis 1100º C gebrannt, um ein Verbindungsteil herzustellen, das mit einer Dickfilmbahn verbunden ist. Das Brennverfahren wird vorzugsweise in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt, um eine Oxidation des Metalls zu verhindern.
• Die Lehre kann während des Herstellungsverfahrens eine Anzahl von Verbindungsteilen in Position auf dem Bahnmuster halten.
• Weitere elektrische Verbindungen können mit dem Anschlußteil durch Bördeln, Löten oder Schweißen eines anderen Drahtteiles auf das andere Ende hergestellt werden. Der Anschlußteil kann unter Verwendung einer Glas- oder Keramikhülse isoliert werden.

Claims (4)

1. Heizeinheit mit einer Dickfilmbahn (8), die auf einem elektrisch isolierenden Substrat (10) angebracht ist, und mit einem elektrischen Anschlußteil (2; 4), der mit der Dickfilmbahn durch einen Kleber (6) verbunden ist, wobei der Anschlußteil aus einer Vielzahl von zusammengeflochtenen leitenden Fasern (3) besteht, deren Durchmesser im Bereich zwischen 10 um und 300 um liegt.

2. Heizeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Anschlußteils größer ist als die Querschnittsfläche der Bahn.

3. Heizeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser jeder Faser 12 um beträgt.

4. Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußteil aus nicht-rostendem Stahl besteht.