JP2010514919A - 特に導体路を溶射する方法並びに装置、及び導体路を備えた電気的な構成部材及び調量装置 - Google Patents

Abstract

特に導体路（２）の基板（４）への穏やかなスプレー成形を可能にするために、スプレーランス（６）内において、３０００Ｋよりも低いプラズマ温度を備えた低温のプラズマ（２２）が製造され、キャリアガス（Ｔ）によってスプレーランス（６）内に粉末（Ｐ）を供給し、粉末（Ｐ）を端部側の流出開口（１６）に案内し、流出開口（１６）において流出し、基板（４）に衝突する。

Description

本発明は、通路、特に導体路を基板に溶射する方法並びに装置に関する。更に本発明は、導電性の導体路を備えた電気的な構成部材と、粉末を調量して供給する調量装置とに関する。

通路、特に導体路を、特に絶縁性の基板に製造するために、種々異なるスプレー方法の使用が公知になっている。従って、例えばＥＰ１３６３８１１Ｂ１には、フレーム溶射及び／又はコールドガススプレーによって基板に導体路を溶射する方法が記載されている。その他にスプレー方法として、例えばプラズマ溶射も使用される。ＤＥ１０３２０３７９Ａ１から、種々異なる使用のために、特にフレーム溶射による加熱導体の形成を見て取ることができる。

しかしながら、特に溶射された導体路を備えた電気的な構成部材を製造する廉価でフレキシブルな使用のための公知のスプレー方法は、部分的にコストがかかるので、もはや経済的ではないということが示された。

プリント配線板テクノロジでは、種々異なるスプレー方法が規則的に使用されるものの、一般的にスプレーマスクの使用下で使用される。スプレーマスクは形成したい導体路パターンを示す。この方法は個数の多い場合にのみ提供される。特にマスクサポートによる方法の場合には、フレキシブルな導体路経過は可能ではない。

溶射された粒子と基板との結合は部分的に不十分であるか、又は少なくとも選択された材料対偶に基づき著しい変動にさらされていることが判った。溶射された通路の品質も、基板の材料に著しく左右される。

スプレー方法において、被着させたい微粒子は加熱され、且つ／又は著しく加速される。微粒子の比較的大きな熱エネルギ及び／又は運動エネルギに基づき、特に１ｍｍより小さな範囲の極めて肉薄な基板の場合、基板の不都合な破損、少なくとも基板の破壊が部分的に引き起こされる。

更に基板と被着される粒子との確実で持続的な結合を保証するために、基板の前処理がしばしば必要である。部分的に、実際の通路の形成前に、発端層が形成されるようになってもいる。

本発明の課題は、通路、特に導体路の基板への溶射を可能にすることであり、溶射された通路の品質が可能な限り基板の使用される材料に左右されることなく、且つ導体路の経過を自由に選択することができることである。

上記課題は、本発明によれば請求項１記載の方法により解決される。本発明に係る方法によれば、特に、長手方向で延在しているスプレーランスによって導体路を基板に形成する。スプレーランスは相対速度をもって基板に対して相対的に移動し、これによってマスクフリーで且つ制限無しで導体路の経過を自由に選択することができる。スプレー方法は、大気中の低温のプラズマ噴射に基づく。低温のプラズマ噴射の場合、スプレーランスにイオン化可能なガスを供給する。イオン化可能なガスはスプレーランス内で製造されるアークによりイオン化される。低温のプラズマは、有利には２５００Ｋより低いプラズマ温度を持って発生する。これと同時にキャリアガス流によってスプレーランス内に粉末が供給される。粉末はプラズマによってスプレーランスの正面端部側の流出開口に向かって連行され、流出開口において流出し、続いて基板に衝突し、基板において導体路を形成する。

本発明に係る方法は、長手方向に延在するスプレーランスによって、基板に通路、特に導体路を溶射する方法において、スプレーランスを基板に対して相対的に相対速度をもって運動させ、スプレーランスに、大気中の条件下でイオン化可能なガスを供給し、該イオン化可能なガスをスプレーランス内で製造されるアークによりイオン化し、３０００Ｋより低い、特に２５００Ｋより低いプラズマ温度をもった低温プラズマを製造し、スプレーランス内にキャリアガスを用いて粉末を供給し、該粉末をプラズマによってスプレーランスの正面端部側の流出開口に向かって連行し、該流出開口において粉末は流出し、且つ基板に衝突することを特徴とする。

好ましくは、スプレーランスは流出開口を有するランスヘッドを有しており、該ランスヘッドは流出開口に向かって一回で先細りしていくノズルの形式で形成されており、その結果、キャリアガスは粉末と共に音速を下回る速度に最高で達する。

好ましくは、通路の幅を、特に専ら流出開口の寸法設定を介して、０，２から１０ｍｍの範囲で調節する。

好ましくは、ランスヘッドはガラスから成っており、流出開口を有する先端は規定の最終寸法にまで延ばされている。

好ましくは、ランスヘッドは交換可能に取り付けられている。

好ましくは、複数のランスヘッドが交換ユニットに貯えられており、複数のランスヘッドを所望の通路幅に基づき自動的に選択し且つ取り付ける。

好ましくは、３から３５ｍｍの範囲のスプレー距離を置いて、スプレーランスを基板上で移動させる。

好ましくは、スプレーランスは、長手方向に対して角度を成して傾いて配向されている供給短管を粉末のために有しており、角度と、イオン化可能なガス及びキャリアガスの流れとは、粉末が、スプレーランスの壁部又は装置に接触せずに、供給短管から弓形の軌道に沿って流出開口に達するように互いに調整されている。

好ましくは、角度はほぼ２から７０°の間にある。

好ましくは、供給短管は、長手方向において流出開口からほぼ１ｃｍ離間されている。

好ましくは、供給短管は長手方向で、スプレーランスの陰極から５から７ｃｍの範囲で離間されている。

好ましくは、複数、特に３から６個の供給短管が、スプレーランスの周面に分配されて配置されている。

好ましくは、イオン化可能なガス及びキャリアガスは、ほぼ同じ圧力下、特にほぼ１^＊１０^５−１０^＊１０^５Ｐａの範囲において、スプレーランス内に流入する。

好ましくは、全ガス体積流を、スプレーランスに供給されるガスのための体積流内及びキャリアガスのための体積流内に分岐することにより、イオン化可能なガス及びキャリアガスのために同じガス源を使用し、該ガス源を介してガス及びキャリアガスのために共通の圧力を規定する。

好ましくは、粉末を収容するために、特に分岐されたキャリアガスを調量装置を通じて導く。

好ましくは、調量装置は粉末貯蔵容器と調量室とを有しており、粉末を粉末貯蔵容器から重力を利用し調量管を介して、特に回転する調量皿に調量し、キャリアガスを調量室内に導入し、キャリアガスが粉末を連行しつつサクションランス内に流入することにより、粉末を調量皿からサクションランスによって収容する。

好ましくは、粉末貯蔵容器をキャリアガスの圧力で負荷する。

好ましくは、連続的な運転のために粉末貯蔵容器に自動的に粉末を供給する。

好ましくは、種々異なる粉末で満たされた複数の粉末貯蔵容器が設けられており、種々異なる粉末を規定された混合比においてスプレーランスに供給する。

好ましくは、粉末として、金属製の粉末、特にスズ粉末、スズ合金粉末、又は銅粉末、銅合金粉末、又はプラスチック、ガラス又は塩から成る非金属製の粉末を使用する。

好ましくは、スプレーランスを基板に対して、１０から９０ｃｍ／ｍｉｎの範囲の相対速度で移動させる。

好ましくは、特に鏡の電気的な加熱のために働くメアンダ形状の加熱導体路を製造する。

好ましくは、スプレーパラメータを変更せずに、種々異なる材料の互いに隣接している基板に通路を連続して形成する。

本発明に係る装置は、通路、特に導体路を基板に溶射する装置において、長手方向に延びているスプレーランスを有しており、該スプレーランスは基板に対して相対的に相対速度をもって移動可能であり、スプレーランスにイオン化可能なガスを供給可能であり、該イオン化可能なガスはスプレーランス内で製造可能なアークによりイオン化可能であるので、３０００Ｋより低い、特に２５００Ｋより低いプラズマ温度を有する低温のプラズマを製造可能であり、スプレーランス内にキャリアガスを使って粉末を供給可能であり、該粉末は運転中に、プラズマによってスプレーランスの正面端部側の流出開口に向かって連行され、流出開口において流出し、基板に衝突することを特徴とする。

好ましくは、スプレーランスはプラズマ管を有しており、該プラズマ管に供給短管を有するランスヘッドが交換可能に取り付けられている。

好ましくは、種々異なって形成されたランスヘッドは交換ユニット内に配置されている。

好ましくは、導電性の導体路を備えた電気的な構成部材において、導電性の導体路は、請求項１から２３までのいずれか一項記載の方法によって、構成部材の基板に被着されたことを特徴とする。

好ましくは、前記電気的な構成部材が加熱可能な鏡として形成されており、導体路がメアンダ形状の加熱通路として形成されている。

３０００Ｋ、有利には２５００Ｋ、特に２０００Ｋより低いプラズマ温度を備えた低温のプラズマの使用により、スプレー方法にとって技術的な手間は極めて僅かであり、ほんの僅かな資本コストしか伴わない。これと同時に低温のプラズマにより、被着しようとする材料への比較的僅かなエネルギ充填が行われるので、被着しようとする材料は基板に極めて穏やかに被着する。従って１ｍｍから僅かなμｍの肉薄な基板層ですら、スプレー方法において破壊されない。これにより前記方法は、特に通路を、特に導体路を極端な薄膜基板、又は一般的に感応性、例えば温度に敏感な基板に溶射（Ａｕｆｓｐｒｉｔｚｅｎ）することにも適している。

可能な限り単純な構成を考慮して、方法を大気中の制限下で実施するということは特に重要である。従ってカプセリング、真空状態等は必要ではない。有利には保護ガスの使用も省略される。むしろ製造されたプラズマは周辺の大気と接触する。

この種の方法によって、通路を種々異なる材料に比較的良好な品質で形成できる、ということが示された。基板材料として、例えばＰＥ，ＡＢＳ、充填されたポリマ又は充填されていないポリマといったプラスチック、雲母、厚紙、紙、磁器、ガラス、ＳｉＣといったセラミックスが適している。更に、織物、紡績素材といった紡績材料も、又は発泡材も適している。互いに隣り合っている種々異なる支持材料の再スプレーも問題なく可能である。

粉末として、特に金属粉末が使用される。しかしその他に、プラスチック、ガラス又は塩から成る粒子を有する粉末も適している。導体路を形成したい場合、粉末、有利にはスズ又はスズ合金、択一的には銅又は銅合金が使用される。スズ又はスズ合金は、特に薄層基板における方法に適している。なぜならばスズの僅かな軟化温度に基づき、極めて僅かなエネルギ充填しか必要とせず、ひいてはスズ粒子は材料磨耗せずに被着することができるからである。非金属性の基板の他に、基本的には金属製の基板も、例えばコーティング目的のために使用できる。基本的には任意の（金属製の）粉末を使用することができ、種々異なる材料、例えば熱効果の利用下で、熱電対又は熱電発生器の形成のために熱電的な電圧序列（Ｓｐａｎｎｕｎｇｓｒｅｉｈｅ）に応じた適切な材料対偶から成る２つの部分通路を互いに結合することができる。

上記方法は、基板の前処理を必要としないので、前処理は行われておらず、質的に良好な通路、特に導体路に繋がるという利点がある。マスクフリーの被着による高いフレキシビリティも、上記方法にとって特に経済的である。このことにとって、種々異なる基板材料に対してプロセスパラメータの適合は必要ではない、ということは重要である。このことは、スプレー装置の特別な機器構造に基づき、基板材料の選択とは関係なく、単にパラメータセットを調節するだけであり、パラメータセットによって種々異なる基板材料を処理することができる、ということを意味する。

有利には、スプレーランスは真っ直ぐなノズルの形式に基づき形成されたランスヘッドを有している。ランスヘッドは円錐状に先細りしていて、特に流出開口に向かって尖って延びて形成されている。つまりガスを高い速度、特に超音速にまで加速する特別なノズルを意図的に使用しない。速度はむしろ音速を下回ったままであり、その結果、僅かな運動エネルギと僅かなビーム拡幅とを伴った、束ねられ方向付けられたビームが流出する。従って流出開口は、予め規定された通路幅の範囲内にある直径を有してもいる。

粉末は、付加的にはスプレーランスの内側に付与されるので、極めて制御された方法が可能になっている。特に流出開口のサイズの選択により、制限された、十分に薄いスプレービームを調節できるので、厳格な制限を持った通路を製造するためにマスク等は必要ではなく、且つ設けられていない。むしろ有利には高い通路幅精度を持った１ｍｍ未満から例えば数十ｍｍまでの範囲の通路幅が調節される。有利には、０，２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の通路幅が調節され、とりわけ有利には専ら流出開口の寸法（直径）の選択により調節される。

例えば１ｍｍ未満の通路幅にとって、有利にはガラスから成る延ばされたノズル（ランスヘッド）が使用される。延ばすことにより、ピペット等のように、極めて小さな開口を高い精度を伴って調節することができる。

通路を製造するために、スプレーランスは目的に応じて、基板から１ｍｍ又は３ｍｍ〜３５ｍｍの範囲のスプレー間隔を持って離間されている。大気中の低温のプラズマに関して短いスプレー間隔は、種々異なる支持基板上での種々異なる材料から成る質的に価値の高い通路の製造を可能にする。支持基板に対してプラズマが直ぐ近くにあることにより、基板は、いわば表面活性を起こすので、個々の粉末粒子は良好に付着する。比較的低いプラズマ温度に基づき、熱的な負荷は極めて僅かである。更に僅かなスプレー間隔は、厳密で且つ均一な制限を持った僅かな通路幅に積極的に作用もする。

経済的な使用のために、上記方法を確実に連続的なプロセスに組み込むことができる、ということは不可欠である。このことは、方法を、例えば製造ラインの枠内で搬送ベルトにおいて使用することで初めて可能になる。従って、前記方法もしくは方法を実施する適切な装置によって、数時間にわたり、有利には数日にわたる運転も、メインテナンス作業及び中断することなく可能になるはずである。しかしながら、スプレーランスへの粉末の直の供給、及びスプレーランスにおいて実行されるプラズマを形成するプロセスに基づき、スプレーランス内部における供給された粉末の堆積により、連続的な運転が危うくなる、という危険性がある。

従って、有利な構成によれば、長手方向に対して傾いた角度を成して、粉末のための供給短管がスプレーランスに設けられている。角度、ガス流、つまり実質的にイオン化されたガスの流れ及びキャリアガス流は、供給短管からの粉末が弓形の軌道に沿って、粉末がスプレーランスの装置又は壁部と接触することなく、流出開口に達するように互いに調整されている。プロセスパラメータのこの特別な調節により、前記条件及び場合によっては別の条件に基づき、例えば流出開口の領域においてケーキングの形成は起こらないことが保証されている。ケーキングの形成は流出開口を徐々に塞ぐことになる。上記手段により、個々の粒子が、例えばスプレーランスの内壁に、又はアークを製造する陰極にも堆積するということも防がれている。角度は、有利には、１０又は２０〜７０°、特に２０〜３０°の間の範囲にある。上記角度を成して、特に僅かな偏向が同時にコンパクトな構成においてもたらされるので、粉末はほぼ真っ直ぐな経路で流出開口に達する。

連続的で且つ障害のない運転を確実に実施するために、流出開口は供給短管から、有利には単に僅かなセンチメートル、有利にはほぼ１ｃｍだけ離間されている。基準点は供給短管の中心線である。これと同時に又は択一的には、供給短管は陰極に対して、ほぼ５〜７ｃｍの範囲で離間されている。この間隔は粉末に使用される材料に基づき調節される。材料が低い融点であればあるほど、陰極に対する間隔は小さい。従ってスズを使用する場合には、間隔は下側の範囲にあり、これに対して、スズと比べて高い融点を有する銅を使用する場合には、間隔は上側の範囲にある。

有利には、複数の供給短管がスプレーランスの周面に分配されて配置されている。このことはとりわけ可能な限り軸平行的なビームの形成のために働く。特に周面に均等に３〜６個の供給管路が分配されて配置されている。

更に目的に合った構成による連続的な運転のために、イオン化可能なガス及びキャリアガスは、ほぼ同じ圧力下でスプレーランス内に流入するようになっている。従って可能な限り均一な条件がスプレーランス内部を占めていて、余計な乱流は発生しない。この種の乱流は、不都合には、供給された粉末が目的通りに流出開口に到達できない、ということに繋がる。圧力は、有利には０，５もしくは１〜１０ｂａｒ（１^＊１０^５〜１０^＊１０^５Ｐａ）の範囲にある。特に圧力は２^＊１０^５Ｐａの範囲にある。

有利には、更に、イオン化可能なガスもキャリアガスも、同じガス源から発生するようになっている。従って、全ガス体積流は、イオン化可能なガスのための体積流及びキャリアガスのための体積流に分岐する。これにより両体積流はほぼ同じ圧力レベルを有している。従って、両ガス流は手間のかかる圧力制御は必要としない。有利には、全ガス体積流におけるキャリアガスの割合は、ほぼ５〜１５％、特にほぼ８％にある。キャリアガスの体積流は、有利には１０〜２５ｌ／分、特に１５〜１９ｌ／分の範囲にある。ガス流の速度は、有利には２００ｍ／秒未満にあるので、装置は低騒音で作動し、且つ防音手段を必要としない。

粉末を備えたキャリアガスがスプレーランスに供給される前に、キャリアガスは粉末を収容するために調量装置により導かれる。調量装置は有利な構成において粉末貯蔵容器と調量室とを有している。調量室内へと粉末は粉末貯蔵容器から重力を利用して調量管を介して、有利には回転する調量皿に調量される。調量皿から粉末はサクションランスによって収容される。このことを達成するために、キャリアガスは入口を介して調量室内に導入され、その結果、キャリアガス流の圧力が調量室内をほぼ占めている。キャリアガスは調量室をサクションランスを介して再び離れる。サクションランスの開口内への流入時に、開口の直ぐ近くにある粉末は引きさらわれ、次いで調量ガス流により連行される。

調量皿への粉末の可能な限り均一で連続的な供給を保証するために、粉末貯蔵容器は、有利には圧力、特にキャリアガスの圧力で負荷される。これにより構造的に簡単且つ簡単な形式で、粉末は調量管に向かって押圧されるので、調量管の前方に中空室は形成されない。これに対して補完的又は択一的に、粉末は少なくとも調量管への粉末の進入の領域において振動させられる。このために粉末貯蔵容器は適切なバイブレータを備えて形成されている。例えば容器はその下側の領域において振動するか、又は振動エレメントが粉末ストック内に直に侵入している。

有利には、調量皿は環状の溝を有している。溝内に調量管とサクションランスとが、有利には、ほぼ相対する位置において沈んでいる。溝の幅は単に僅かであり、例えば数十分の一ミリメートルの僅かな公差寸法又はギャップ寸法だけ、特にサクションランスの外径よりも大きい。これにより全体として、溝内にあるサクションランスの開口の領域において、高い流入速度が達成されるので、粉末は確実に引きさらわれる。

有利には、調量は、粉末被着率が、１〜２０ｇ／分の範囲、特にほぼ５ｇ／分の範囲において調節されるように調節される。特にスズを使用する際の５ｇ／分の粉末被着率の場合、キャリアガスの体積流はほぼ１７ｌ／分に調節される。

例えば一日２４時間運転（３シフト運転）している製造装置における中断の無い連続的な運転のために、粉末は貯蔵容器に全自動で供給管路を介して供給される。このために粉末は供給管路を介して容器内に吹き込まれる。従って貯蔵容器は、手動で交換する必要があるか、又は手動で充填する必要がある閉鎖された容器ではない。

更に有利な構成によれば、種々異なる粉末で充填されている複数の貯蔵容器が設けられている。種々異なる粉末は、つまり特に種々異なる粉末材料は、規定された混合比率においてスプレーランスに供給される。この手段により導体路は、精確に規定された特性プロフィルを備えた所望の材料組成において、問題なく製造することができる。

更に、スプレーランスは基板に対して１０〜９０ｃｍ／分の範囲の相対速度で移動するようになっている。基本的に、基板を動かし、スプレーランスを定置に保持するということも可能である。

導体路の中断は、相対速度の向上によってのみ達成することができる。これにより、電気的に互いに接触していない種々異なる電気的な導体路を、スプレー運転を調節する必要なく、連続的なスプレー方法において製造するという有利な手段がある。中断するために、相対速度を短時間で、特に毎分１００ｃｍよりも大きい値に高める。

有利には、形成される導電性の通路は加熱導体路として働く。加熱導体路は、特にメアンダ形状に形成される。有利には加熱導体路は、鏡、特に自動車の鏡の加熱のために設けられている。

その他に、導電性の通路を加熱目的のために又は特別な構成部材の加熱のために使用するために、基本的に複数の更に別の使用手段が提供されている。

一般的に導体路は、導電性を利用する電気的な構成部材のために使用される。特に構成部材、特に自動車構成部材への導体路の直接的な形成は、搭載電源網の枠内の電流供給のために働く。導体路はその伝導性に基づき、遮蔽部として、電気的なコンタクトとして、アンテナ等として形成されていてもよい。アンテナの形成は、特にいわゆるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）使用の枠内で行われている。種々異なる広さの導体路部分の形成により、ヒューズエレメント等を形成することもできる。

その他に上記方法によって、基本的にコーティング等を行うことも可能である。

有利には、製造する通路を一貫して互いに隣接する種々異なる材料の基板に被着するために、上記方法を使用する。有利には、付着はほぼ材料に左右されない、ということを利用する。従って材料移行部は問題なく再スプレーできる。このことは、特に、種々異なる材料が互いに結合されているハイブリッド構成部材の場合には有利である。

特に、上記方法は、例えば出力電子機器における、プリント配線板の貫通接触接続のためにも適している。このために出力電子機器のための、プリント配線板における貫通孔には導電性のコーティング部が備えられている。この場合、相対速度がゼロであるようになっていてよい。

更に上記課題は、本発明によれば、請求項２４の特徴部を備えた、通路、特に導体路を溶射する装置により解決される。

有利には、スプレーランスは２つの部分から形成されていて、プラズマ管を有している。プラズマ管にランスヘッドが交換可能に取り付けられている。ランスヘッドは供給短管及び流出開口を有している。交換可能性により、種々異なって形成されたランスヘッドにより種々異なる通路を製造することができる。種々異なる通路は、例えば通路の通路幅を考慮して区別される。種々異なって形成されたランスヘッドにより、ランスヘッドを種々異なる種の粉末に適合させることができる。種々異なって形成されたランスヘッドの場合、例えば供給短管の位置及び配向は種々異なっている。有利には、種々異なって形成されたランスヘッドが交換ユニット、例えばタレットヘッド内に保管されていることにより、種々異なって形成されたランスヘッドは、自動的に且つ簡単に交換可能である。

更に上記課題は、請求項２５による、スプレーランスへのキャリアガス流に粉末を調量して供給するための調量装置、及び請求項２６による電気的な構成部材により解決される。電気的な構成部材は、特に加熱可能な鏡である。

有利には、上記方法を考慮してもたらされた利点と有利な構成とは、装置、調量装置及び／又は電気的な構成部材にも転用可能である。

スプレー方法を説明するためのスプレーランスの横断面図である。 調量装置の横断面図である。 調量皿の平面図である。 全プロセスを説明するための概略的な図である。 加熱可能な鏡の断面図である。 加熱可能な鏡の平面図である。

以下に、発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図面はそれぞれ概略的で、且つ部分的に極めて簡略化されている。

図面では同様に作用する部分には同じ符号を用いた。

特に絶縁材料から成る基板４に、通路、特に導体路２を被着して形成するために、図１に記載したスプレーランス６が使用される。導体路２を形成するために、スプレーランス６は基板に対して相対的に移動する。スプレーランス６は、特に調整装置に取り付けられる。調整装置は３つの軸線に沿って、つまり基板４により規定されたＸ−Ｙ平面の内、及びスプレーランスの長手方向８により規定されたＺ方向の内でも調整することができる。調整装置は、例えばリニア駆動装置を備えて形成された多軸式の装置である。これに対して択一的には、調整装置は、多軸式、特に六軸式の産業用ロボットである。この実施の形態では、スプレーランス６は産業用ロボットのロボットハンドに取り付けられている。

スプレーランス６は、スプレーランス６の運動により規定される導体路パターンを形成するために、基板４上を移動する。マスキング手段は使用されない。導体路パターンは、スプレーランス６に対する基板４の相対運動によってのみ規定される。基板４の前処理も行われていない。むしろ導体路２は基板４の表面に直接被着される。

必要な場合には、スプレーランス６にサクションハウジング１０が取り付けられていてよい。サクションハウジング１０は図１では点線で記載されている。サクションハウジングにはサクション接続部（図示せず）が配置されている。サクション接続部によって、サクションハウジング１０内の負圧は調節される。これにより過剰な材料を吸引し、場合によっては再利用部に供給することができる。この種のサクションハウジングの使用は、例えばＷＯ０２／０５８８８７Ａ１に記載されているコーティング方法において公知になっている。有利には、導体路２の被着による形成はサクションハウジング１０を用いずに行われる。このことは、特に三次元に規定されている基板４の場合に利点をもたらす。なぜならばサクションハウジング１０内で負圧を形成するためのシーリングは、この場合には不可能であるか、又は容易に可能ではないからである。むしろサクションハウジング１０を用いずに、スプレーランス６を自由に且つ任意に基板４の複雑な表面構造上を案内することもできる。

スプレーランス６自体はほぼ管状の構造物である。管状の構造物は長手方向８に延びている。スプレーランス６は２つのモジュール部分に、すなわち下側のランスヘッド６Ａと、上側のプラズマ管６Ｂとに分けられている。両構成部分は互いに解離可能に取り付けられている。プラズマ管６Ｂの内側でプラズマが運転中に製造される。ランスヘッド６Ａ内で、スプレーランス６内への粉末の供給が行われる。特にランスヘッド６Ａはプラズマ管６Ｂにネジで取り付けられているか、又は迅速結合手段、例えばバヨネット結合部によりプラズマ管６Ｂに取り付けられている。解離可能な取付けにより、ランスヘッド６Ａは問題なく交換することができ、別のランスヘッドと交換できる。特に前記手段により、例えば種々異なる導体路幅を有する導体路２を製造するために、簡単な「工具交換」を行うことができる。

プラズマ管６Ｂ内もしくはプラズマ管６Ｂに、陰極１２と、イオン化可能なガス、特に窒素Ｎのための供給部１４とが設けられている。プラズマ管６Ｂの上側において、スプレーランス６は絶縁性のカバーにより閉鎖されている。相対する他の端面側の端部において、スプレーランス６は流出開口１６を有している。陰極１２の下方の下側の領域にランスヘッド６Ａの部分として、供給短管１８が側面に配置されている。少なくとも陰極の下方の下側の領域におけるスプレーランス６は、約１ｃｍ、例えば８ｍｍの範囲の内径ｄ１を有している。流出開口１６の直径ｄ２は、実施の形態において僅かなミリメートル、例えば３ｍｍの範囲にある。内径ｄ１は通常、流出開口１６の直径ｄ２のほぼ２〜５倍である。根本的に、流出開口は、例えば０，２〜１０ｍｍ又はそれより上の大きさの範囲において変更することができる。比較的大きな直径の場合には、適切に大きな内径ｄ１が選択される。

供給短管１８は流出開口１６から流出開口１６に対する間隔ａ１だけ離間されている。同時に、供給短管１８は陰極１２に対して間隔ａ２だけ離間されている。間隔は、それぞれ供給短管１８の進入開口の中心から出発して測定される。間隔ａ１は、特にスプレー材料としてスズを使用した場合には約１ｃｍである。これに対して間隔ａ２は５〜７ｃｍの範囲にあり、スズの場合には約５ｃｍの間隔に調節される。種々異なる間隔ａ１，ａ２は、種々異なって形成されたランスヘッド６Ａの選択により調節される。従って種々異なるスプレー材料に基づき、有利には種々異なるランスヘッド６Ａを使用する。

流出開口１６はまた、基板４の表面からスプレー間隔ａ３だけ離間されている。この間隔は１〜３５ｍｍの範囲にある。比較的極めて短いスプレー間隔ａ３により、不連続の、精確に画成された導体路２を問題なく製造することができる。

運転中に、陰極１２に電圧、特に交流電圧が印加される。実施の形態では、交流電圧は数ｋＨｚ、特に１４ｋＨｚの周波数で印加される。この高い電圧により、陰極と陽極として作用する円筒状のスプレーランス６の壁部との間に、定常ではないアーク２０が発生する。スプレーランス６を運転する電気的な出力は、実施の形態では、有利には数百ワット、例えば３００〜５００Ｗの範囲にある。

同時に上方から供給部１４を介してイオン化可能なガスＧ、実施の形態では窒素が数ｂａｒ、有利には２ｂａｒの範囲の圧力下で供給される。ガスＧはアーク２０に基づきイオン化され、プラズマ２２を形成する。プラズマ２２は図１では概略的にプラズマ雲により記載されている。プラズマ２２は流出開口１６に向かって、矢印で示されているように拡散する。もたらされる単に僅かな電気的な出力に基づき、プラズマ２２は明らかに３０００Ｋ未満の温度を有する低温のプラズマである。

更に供給短管１８を介して粒子流Ｔ_Ｐが、ランスヘッド６Ａの領域においてスプレーランス６の内室に供給される。粒子流Ｔ_ＰはキャリアガスＴ、実施の形態では窒素、及びスプレー材料として使用される粉末Ｐの個々の粒子の体積流により形成されている。実施の形態では、粉末Ｐとして、例えば１〜１００μｍの粒子直径の範囲の粒子サイズを備えたスズ粉末が使用される。キャリアガスＴの体積流は、例えば毎分１７リットルに調節されている。それと同時に粉末Ｐの粒子流は毎分５グラムに調節されている。キャリアガスＴは同様に数バール、有利にはガスＧと同じ圧力下、つまり本実施の形態では２ｂａｒの圧力下で供給される。粒子流Ｔ_Ｐはスプレーランス６の中心回転軸線に対して、ひいては長手方向８に対して角度αを成してスプレーランス６内に進入する。角度αは供給短管１８が長手方向８に対して傾けられている角度に相当する。角度αは２０〜３０°の範囲にある。

本実施の形態において選択されるプロセスパラメータにより、角度αに関連して、粉末Ｐの個々の粒子が陰極１２又は流出開口１６おける壁領域に接触することなく、粒子流Ｔ_Ｐは弓状に流出開口１６に到達する。従って連続的な運転の障害となる堆積等は形成されない。全体としてここで記載するプロセスパラメータは、粉末Ｐとしてスズを使用する場合、特に有利であることが明らかになった。動的なプロセスパラメータと、ガスＧ及びキャリアガスＴの体積流と、粉末Ｐの質量流とは、安定した持続的な運転を達成するために特に有利であることが判った。粒子流Ｔ_Ｐの供給量は、持続的な運転を保証するために、特に重要である。

従って、特に粒子流Ｔ_Ｐの追加調量も、必要な連続的な運転のために極めて重要である。今や粒子流Ｔ_Ｐの提供は図２，３と関連させて詳細に記載されている。図２では調量装置２４の概略的な横断面図が示されている。調量装置２４は、調量室２８に載置されている粉末貯蔵容器２６を有している。粉末貯蔵容器２６内に粉末Ｐが貯蔵される。供給管路３０を介して充填レベルセンサ３２に関連して、常に十分な量の粉末Ｐを自動的に提供することができる。調量室２８の下側の端部で調量室２８は漏斗形に形成されていて、調量室２８内に侵入する調量管３４に合流する。調量管３４はその合流開口で、電動モータ３８を介して回転可能な調量皿４０の環状溝３６において終わる。調量皿４０の回転速度は、所望の塗布率に基づき可変であり、例えば毎分５〜４５回転であり、環状溝３６の直径はほぼ２５ｍｍである。調量管３４に相対して、サクションランス４２の進入開口が環状溝３６内に侵入している。サクションランス４２と調量管３４とは、僅かなｍｍ、例えばほぼ２ｍｍの同じ内径を有している。これに対応して、環状溝３６はサクションランス４２もしくは調量管３４の外径のほぼ外側に位置する幅を有している。従って本実施の形態では、環状溝３６はほぼ２ｍｍの幅を有している。これと同時に環状溝３６は僅かなミリメートル、例えばほぼ１ｍｍの深さを有している。

運転時に流入管路４４を介してキャリアガスは調量室２８内に導入される。これと同時に分岐管路４６を介して、粉末貯蔵容器２６もキャリアガスＴの圧力で負荷される。供給管路３０は通常、弁（図示せず）を介して遮断されるので、キャリアガスＴは供給管路を介して漏出することはない。この手段により粉末貯蔵容器２６は圧力下にさらされるので、粉末Ｐは漏斗形部に向かって押圧される。付加的に振動エレメント（図示せず）が設けられている。振動エレメントは、粉末Ｐが均一に調量管３４を介して追従されるようにするために提供される。粉末Ｐは調量管３４を介して環状溝３６内に達する。調量皿４０の回転により、環状溝３６は少なくとも部分的に調量管３４を介して粉末で満たされる。

サクションランス４２を介してキャリアガスＴは調量室２８を再び離れる。このためにキャリアガスＴは環状溝３６内に配置された、サクションランス４２の開口を介してサクションランス４２内に流入する。この構成では、環状溝３６内に存在する粉末Ｐは連行され、共に完全に吸引される。その結果、粒子流Ｔ_Ｐはサクションランス４２を介して、調量装置２４から漏出し、スプレーランス６の供給短管１８へと供給される。

全方法を図４に基づき再度記載する。

中央のガス供給部４８（希ガス、特に窒素）から全ガス流Ｇ_Ｇが供給される。全ガス流Ｇ_Ｇは高精度の圧力制御機器５０を介して案内され、本実施の形態において２ｂａｒの所望の運転圧に絞られる。圧力制御機器５０に関連して、全ガス流Ｇ_Ｇはガス流Ｇとキャリアガス流Ｔとに分配される。ガス流Ｇはスプレーランス６の供給部１４に供給される。キャリアガスＴは調量装置２４に供給され、図２に記載されているように調量装置において再度分配される。調量装置３４では、キャリアガスＴは粉末Ｐに混合され、粒子流Ｔ_Ｐとして供給短管１８に供給される。中央のガス供給部４８により提供された圧力は別として、他の搬送装置は設けられていない。全プロセスは、特に制御装置５２によって自動的に制御及び統制される。従って制御装置５２は、スプレーランス６、調量装置２４、圧力制御機器５０及び粉末供給ユニット５４のような個別の構成要素を制御し且つ調整する。粉末供給ユニット５４のために場合によっては、粉末搬送装置が設けられていてよい。特に制御ユニット５２はスプレーランス６のエネルギ供給も制御し、例えばスプレーランス６を移動させる産業用ロボットの制御も担う。制御ユニット５２は複数の個別構成要素に分けられていてもよい。

更に図４には、交換ユニット５６が例示的に記載されている。交換ユニット５６は複数の種々異なるランスヘッド６Ａのための停止位置を提供する。交換ユニットは、例えば特に調整装置（ロボットハンド）に直接配置されている（回転）マガジン（タレットヘッド）である。こうしてランスヘッド６Ａの迅速且つ自動的な交換が可能になる。従って単に１つの調整装置によって、種々異なる導体路２を製造することができる。

ここから図５Ａ，５Ｂに基づき、加熱可能な鏡６０を例にして、電気的な構成部材に導体路２を被着する使用事例を記載する。鏡６０は、図５Ａから見て取ることができるように、ガラス層６１を有している。ガラス層６１にクロムから成る反射層６２が形成されている。反射層６２にはまた、特にトップコートから成る基層６４が接続している。トップコートにおいて導体路２はメアンダ形状に形成されている。導体路２の端部には電気的なコンタクト６６が備え付けられている。電気的なコンタクト６６は、線路６８の、例えばコネクタ７０を介した接続のために働く。メアンダ形状の導体路２上にスプリッタ保護層７２が設けられている。スプリッタ保護層７２にはまた支持板７４が配置されている。反射層６２は僅かなμｍの厚さを有している。基層６４もμｍの範囲の厚さを有していて、１ｍｍより薄い。

ここで記載した方法によって、導体路２は加熱路として形成することができ、基層６４は過剰に負荷されず、特に損傷されることはない。従ってこの手段により、加熱路として構成された導体路２を効果的で迅速且つ運転確実に形成することを可能にする。

電気的に加熱可能な鏡６０の本実施例において記載された特別な使用分野の他に、本実施の形態において記載された方法によって、種々異なる電気的な構成部材に導体路２を備え付けることができる。これにより例えば完全なケーブルセットを溶射することにより１つの構成部材に直に生成することができる。基本的に導体路２を加熱導体として種々異なる基板に形成することができ、且つ種々異なる使用のために形成することができる。導体路２の特性を適切に調節することにより、導体路２と共に、電気的な機能エレメント、例えばアンテナ、抵抗、遮蔽部等を形成することもできる。最終的に前記方法はコンタクト及びコンタクトエレメントの形成のためにも提供され、例えば特にパワーエレクトロニクスにおけるプリント配線板の貫通接触接続のために、又は圧電素子の接触接続のためにも提供される。

全体として、本実施の形態において記載された方法は、その高いフレキシビリティ、種々異なる材料への普遍的な使用、持続的な運転性、及び単に僅かにしか供給されないエネルギに基づく穏やかな取扱いを特徴とする。２４時間３シフト運転での持続運転性を考慮しても、有利には組み合わせて使用する以下の手段が強調される：１つ又は複数の貯蔵容器（２６）内への連続的な粉末供給、特に自動的でロボット制御されたランスヘッドの交換可能性、及び交換ユニット（５６）における複数の種々異なるランスヘッド（６Ａ）の提供に関連して、ランスヘッド（６Ａ）の流出開口を介した通路幅の自動的な調節。更にランスヘッド（６Ａ）は迅速交換接続部を持って形成されている。迅速交換接続部は自動化されて操作可能である。供給短管（１８）に流入管路を取り付けるために、有利には自動化されて操作可能な迅速交換接続部も設けられている。

システム内部のガス速度は、比較的僅かであり、２００ｍ／秒未満であるので、騒音負荷は僅かであるということは、更に製造装置への統合にとって有利である。余分な粉末は基板から市販の吸引装置によって吸引することができる。

更なる特別な利点は、運転は極めて安定的であり、一度調節された、速度、粉末供給率等のスプレーパラメータを、例えば基板に関係なく保持することができるという点にある。

２ 導体路、 ４ 基板、 ６ スプレーランス、 ６Ａ ランスヘッド、 ６Ｂ プラズマ管、 ８ 長手方向、 １０ サクションハウジング、 １２ 陰極、 １４ 供給部、 １６ 流出開口、 １８ 供給短管、 ２０ アーク、 ２２ プラズマ、 ２４ 調量装置、 ２６ 粉末貯蔵容器、 ２８ 調量室、 ３０ 供給管路、 ３２ 充填レベルセンサ、 ３４ 調量管、 ３６ 環状溝、 ３８ 電動モータ、 ４０ 調量皿、 ４２ サクションランス、 ４４ 流入管路、 ４６ 分岐管路、 ４８ 中央のガス供給部、 ５０ 圧力制御装置、 ５２ 制御ユニット、 ５４ 粉末供給ユニット、 ５６ 交換ユニット、 ６０ 加熱可能な鏡、 ６１ ガラス層、 ６２ 反射層、 ６４ 基層、 ６６ コンタクト、 ６８ 線路、 ７０ コネクタ、 ７２ スプリッタ保護部、 ７４ 支持板、 ａ１ １８と１６との間隔、 ａ２ １８と２０との間隔、 ａ３ スプレー間隔、 ｄ１ スプレーランスの内径、 ｄ２ 流出開口の外径、 α 角度、 Ｇ イオン化可能なガス、 Ｐ 粉末、 Ｔ キャリアガス、 Ｔ_Ｐ 粒子流、 Ｔ_Ｇ 全ガス流

Claims (28)

1. 長手方向（８）に延在するスプレーランス（６）によって、基板（４）に通路、特に導体路（２）を溶射する方法において、スプレーランス（６）を基板（４）に対して相対的に相対速度をもって運動させ、スプレーランス（６）に、大気中の条件下でイオン化可能なガス（Ｇ）を供給し、該イオン化可能なガス（Ｇ）をスプレーランス（６）内で製造されるアーク（２０）によりイオン化し、その結果、３０００Ｋより低い、特に２５００Ｋより低いプラズマ温度をもった低温のプラズマ（２２）を製造し、スプレーランス（６）内にキャリアガス（Ｔ）を用いて粉末（Ｐ）を供給し、該粉末（Ｐ）をプラズマ（２２）によってスプレーランス（６）の正面端部側の流出開口（１６）に向かって連行し、該流出開口（１６）において粉末（Ｐ）は流出し、且つ基板（４）に衝突することを特徴とする、基板に通路、特に導体路を溶射する方法。
2. スプレーランス（６）は流出開口（１６）を有するランスヘッド（６Ａ）を有しており、該ランスヘッド（６Ａ）は流出開口（１６）に向かって先細りしていく真っ直ぐなノズルの形式で形成されており、その結果、キャリアガス（Ｔ）は粉末（Ｐ）と共に音速を下回る速度に最高で達する、請求項１記載の方法。
3. 通路（２）の幅を、特に専ら流出開口（１６）の寸法設定を介して、０，２から１０ｍｍの範囲で調節する、請求項１又は２記載の方法。
4. ランスヘッド（６Ａ）はガラスから成っており、流出開口（１６）を有する先端は規定の最終寸法にまで延ばされている、請求項２又は３記載の方法。
5. ランスヘッド（６Ａ）は交換可能に取り付けられている、請求項２から４までのいずれか一項記載の方法。
6. 複数のランスヘッド（６Ａ）が交換ユニット（５６）に保管されており、複数のランスヘッド（６Ａ）を所望の通路幅に基づき自動的に選択し且つ取り付ける、請求項５記載の方法。
7. ３から３５ｍｍの範囲のスプレー距離（ａ３）を置いて、スプレーランス（６）を基板（４）上で移動させる、請求項１から６までのいずれか一項記載の方法。
8. スプレーランス（６）は、長手方向（８）に対して角度（α）を成して傾いて配向されている供給短管（１８）を粉末（Ｐ）のために有しており、角度（α）と、イオン化可能なガス（Ｇ）及びキャリアガス（Ｔ）の流れとは、粉末（Ｐ）が、スプレーランス（６）の壁部又は装置（１２）に接触せずに、供給短管（１８）から弓形の軌道に沿って流出開口（１６）に達するように互いに調整されている、請求項１から７までのいずれか一項記載の方法。
9. 角度（α）はほぼ２から７０°の間にある、請求項８記載の方法。
10. 供給短管（１８）は、長手方向（８）において流出開口（１６）からほぼ１ｃｍ離間されている、請求項８又は９記載の方法。
11. 供給短管（１８）は長手方向（８）で、スプレーランス（６）の陰極（１２）から５から７ｃｍの範囲で離間されている、請求項８から１０までのいずれか一項記載の方法。
12. 複数、特に３から６個の供給短管（１８）が、スプレーランス（６）の周面に分配されて配置されている、請求項８から１１までのいずれか一項記載の方法。
13. イオン化可能なガス（Ｇ）及びキャリアガス（Ｔ）は、ほぼ同じ圧力下、特にほぼ１^＊１０^５−１０^＊１０^５Ｐａの範囲において、スプレーランス（６）内に流入する、請求項１から１２までのいずれか一項記載の方法。
14. 全ガス体積流（Ｇ_Ｇ）を、スプレーランス（６）に供給されるガス（Ｇ）のための体積流内及びキャリアガス（Ｔ）のための体積流内に分岐することにより、イオン化可能なガス（Ｇ）及びキャリアガス（Ｔ）のために同じガス源（４８）を使用し、該ガス源（４８）を介してガス（Ｇ）及びキャリアガス（Ｔ）のために共通の圧力を規定する、請求項１から１３までのいずれか一項記載の方法。
15. 粉末を収容するために、特に分岐されたキャリアガス（Ｔ）を調量装置（２４）を通じて導く、請求項１から１４までのいずれか一項記載、特に請求項１４記載の方法。
16. 調量装置（２４）は粉末貯蔵容器（２６）と調量室（２８）とを有しており、粉末（Ｐ）を粉末貯蔵容器（２６）から重力を利用し調量管（３４）を介して、特に回転する調量皿（４０）に調量し、キャリアガス（Ｔ）を調量室（２８）内に導入し、キャリアガス（Ｔ）が粉末（１０）を連行しつつサクションランス（４２）内に流入することにより、粉末（Ｐ）を調量皿（４２）からサクションランス（４２）によって収容する、請求項１５記載の方法。
17. 粉末貯蔵容器（２６）をキャリアガス（Ｔ）の圧力で負荷する、請求項１６記載の方法。
18. 連続的な運転のために粉末貯蔵容器（２６）に自動的に粉末（Ｐ）を供給する、請求項１５から１７までのいずれか一項記載の方法。
19. 種々異なる粉末（Ｐ）で満たされた複数の粉末貯蔵容器（２６）が設けられており、種々異なる粉末（Ｐ）を規定された混合比においてスプレーランス（６）に供給する、請求項１５から１８までのいずれか一項記載の方法。
20. 粉末（Ｐ）として、金属製の粉末、特にスズ粉末、スズ合金粉末、又は銅粉末、銅合金粉末、又はプラスチック、ガラス又は塩から成る非金属製の粉末を使用する、請求項１から１９までのいずれか一項記載の方法。
21. スプレーランス（６）を基板（４）に対して、１０から９０ｃｍ／ｍｉｎの範囲の相対速度で移動させる、請求項１から２０までのいずれか一項記載の方法。
22. 特に鏡（６０）の電気的な加熱のために働くメアンダ形状の加熱導体路（２）を製造する、請求項１から２１までのいずれか一項記載の方法。
23. スプレーパラメータを変更せずに、種々異なる材料の互いに隣接している基板（４）に通路（２）を連続して形成する、請求項１から２２までのいずれか一項記載の方法。
24. 通路、特に導体路（２）を基板（４）に溶射する装置において、長手方向（８）に延びているスプレーランス（６）を有しており、該スプレーランス（６）は基板（４）に対して相対的に相対速度をもって移動可能であり、スプレーランス（６）にイオン化可能なガス（Ｇ）を供給可能であり、該イオン化可能なガス（Ｇ）はスプレーランス（６）内で製造可能なアーク（２０）によりイオン化可能であるので、３０００Ｋより低い、特に２５００Ｋより低いプラズマ温度を有する低温のプラズマを製造可能であり、スプレーランス（６）内にキャリアガス（Ｔ）を使って粉末（Ｐ）を供給可能であり、該粉末（Ｐ）は運転中に、プラズマによってスプレーランス（６）の正面端部側の流出開口（１６）に向かって連行され、流出開口（１６）において流出し、基板（４）に衝突することを特徴とする、基板に通路、特に導体路を溶射するための装置。
25. スプレーランス（６）はプラズマ管（６Ｂ）を有しており、該プラズマ管（６Ｂ）に供給短管（１８）を有するランスヘッド（６Ａ）が交換可能に取り付けられている、請求項２４記載の装置。
26. 種々異なって形成されたランスヘッド（６Ａ）は交換ユニット（５６）内に配置されている、請求項２５記載の装置。
27. 導電性の導体路（２）を備えた電気的な構成部材（６０）において、導電性の導体路（２）は、請求項１から２３までのいずれか一項記載の方法によって、構成部材（６０）の基板（４）に被着されたことを特徴とする、導電性の導体路を備えた電気的な構成部材。
28. 前記電気的な構成部材は加熱可能な鏡（６０）として形成されており、導体路（２）はメアンダ形状の加熱通路として形成されている、請求項２７記載の電気的な構成部材。

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