DE2851130C2

DE2851130C2 -

Info

Publication number: DE2851130C2
Application number: DE19782851130
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. 7146 Tamm De Mueller; Karl-Hermann Dipl.-Phys. Dr. 7250 Leonberg De Friese; Gerhard Dipl.-Phys. Dr. 7257 Ditzingen De Holfelder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-11-25
Filing date: 1978-11-25
Publication date: 1987-10-08
Also published as: DE2851130A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach der Gattung des Hauptan spruchs.The invention relates to a method according to the genus Hauptan saying.

Aus der DE-OS 22 05 509 ist bereits ein Verfahren dieser Art be kannt, bei dem ein elektrisch leitender, metallhaltiger Belag im pastenartigen Zustand in Dickschichttechnik auf das Keramikplättchen aufgebracht und anschließed durch Erwärmung in das Plättchen ein gebrannt wird. Das fertige Bauelement bildet dann einen elektrischen Widerstand, der mehrere Teilwiderstände enthält.From DE-OS 22 05 509 a method of this type is already knows, in which an electrically conductive, metal-containing coating in paste-like condition in thick-film technique on the ceramic plate applied and then by heating in the plate is burned. The finished component then forms an electrical one Resistor that contains several partial resistors.

Darüber hinaus ist es auch bekannt, den elektrisch leitenden Belag als Metallbelag, beispielsweise in Dünnschichttechnik, auf das Keramikplättchen aufzubringen. Hierbei kann der Einbrennvorgang unter Umständen entfallen.In addition, it is also known to be the electrically conductive covering as a metal covering, for example in thin-film technology, on the Apply ceramic tiles. This can be the burn-in process may not apply.

Es hat sich nun gezeigt, daß auf solche Weise hergestellte Wider stände als Heizleiter verwendet werden können, z. B. anstelle eines Hitzdrahtes in einem Blinkgeber oder zur Aufheizung eines tempera turabhängigen Widerstandes, der beim Erreichen einer voreinge stellten Temperatur einen Schaltvorgang auslöst und auf diese Weise beispielsweise in einer elektrisch gesteuerten Einspritzanlage die Kraftstoff-Mehrmenge beim Start zeit- und/oder außentemperaturab hängig steuert. It has now been shown that contradictions produced in this way Stands can be used as a heat conductor, for. B. instead of one Hot wire in a flasher unit or for heating a tempera dependent resistance, which when reaching a pre set temperature triggers a switching process and in this way for example in an electrically controlled injection system Excess fuel quantity at start time and / or outside temperature pending controls.

Für derartige Anwendungszwecke ist es oft erwünscht, eine Strahlungskonzentration zur Fremdbeheizung zu erzielen, die durch eine Wölbung der strahlenden Fläche des Trägerkörpers erreicht werden kann, wenn der als Heizwiderstand dienende elektrisch lei tende Belag auf der konkaven Seite des Trägers angebracht ist. Andererseits soll die Möglichkeit geschaffen werden, eine Dispersion der Wärmestrahlung dadurch zu erreichen, daß die Heizfläche auf der konvexen Seite des Trägers angebracht wird.For such applications, it is often desirable to have one To achieve radiation concentration for external heating by a curvature of the radiating surface of the carrier body is achieved can be if the serving as heating resistor electrically lei end covering is attached to the concave side of the carrier. On the other hand, the possibility of a dispersion should be created to achieve the heat radiation in that the heating surface on the convex side of the carrier is attached.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs eine Wölbung des im Ausgangszustand ebenen Keramikplättchens zu erreichen, damit der elektrisch leitende Belag des durch das Verfahren hergestellten elektrischen Bauelements im Betrieb die gewünschte Strahlungskonzentration oder -dispersion bewirkt.The invention has for its object in a method the genus of the main claim a curvature of the in the initial state level ceramic plate to reach the electrically conductive Covering of the electrical component produced by the method the desired radiation concentration or dispersion during operation causes.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merk male des Hauptanspruchs gelöst. Weiterbildungen des erfindungs gemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 12. Die gewünschte Wölbung läßt sich bei Sintertemperaturen um etwa 1500°C dann erreichen, wenn der Trägerkörper aus vollstabilisiertem oder teilstabilisiertem Zirkonium-Oxid (ZrO₂) und die Überzugsschicht aus Aluminium-Oxid (Al₂O₃) hergestellt wird. Im Anspruch 13 wid eine besonders vorteilhafte Verwendung des nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellten elektrischen Bau elements angegeben.According to the invention this object is achieved by the characterizing features of the main claim. Further developments of the method according to the invention result from subclaims 2 to 12. The desired curvature can be achieved at sintering temperatures of around 1500 ° C. if the carrier body is made of fully stabilized or partially stabilized zirconium oxide (ZrO ₂ ) and the coating layer is made of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) is produced. Claim 13 specifies a particularly advantageous use of the electrical construction element produced by the method according to one of Claims 1 to 12.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 ein rechteckiges Keramikplättchen, auf dessen eine Haupt oberfläche zur Erzielung einer Wölbung eine aus vier Streifen be stehende Überzugsschicht aufgebracht ist, Fig. 1 is a rectangular ceramic plate, on the one major surface to obtain a curvature from a be four strips standing coating layer is applied,

Fig. 2 die andere Hauptoberfläche des Keramikplättchens nach Fig. 1 mit einem darauf aufgebrachten mäanderförmigen elektrisch lei tenden Belag, Fig. 2, the other main surface of the ceramic plate of Fig. 1 having applied thereto a meandering electrically lei Tenden covering,

Fig. 3 das Keramikplättchen nach den Fig. 1 und 2 in dem durch das Sintern erreichten gewölbten Zustand, Fig. 3, the ceramic plate according to FIGS. 1 and 2 in the sintering reached by the curved state,

Fig. 4 ein kreisscheibenförmiges Keramikplättchen, auf dessen eine Hauptoberfläche zur Erzielung einer Wölbung eine aus vier Sektoren bestehende Überzugsschicht aufgebracht ist, Fig. 4 is a circular disk-shaped ceramic plates, on the one major surface to obtain a buckle a four sectors coating layer is applied,

Fig. 5 die andere Hauptoberfläche des Keramikplättchens nach Fig. 4 mit einem darauf aufgebrachten spiralförmigen elektrisch leitenden Belag, Fig. 5, the other main surface of the ceramic plate of Fig. 4 with a applied thereon spiral electrically conductive coating,

Fig. 6 das Keramikplättchen nach den Fig. 4 und 5 in dem durch das Sintern erreichten kalottenförmigen Zustand. Fig. 6, the ceramic sheets of Figs. 4 and 5 in the dome-shaped achieved by sintering condition.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 ist als Trägerkörper ein rechteckförmiges, in der Zeichnung stark vergrößert wiedergegebenes, in Wirklichkeit 0,5 bis 1,0 mm starkes Trägerplättchen aus gepreßtem vollstabili siertem oder teilstabilisiertem Zirkon-Oxid (ZrO₂) vorgesehen, welches an seiner Rückseite insgesamt vier parallel zueinander ver laufende, quer zur Längsrichtung des Trägerplättchens 1 gerichtete schichtförmige Überzugsstreifen 2 trägt. Diese bestehen aus Alu minium-Oxid (Al₂O₃) und haben ein wesentlich kleineres Schwind maß als das Zirkon-Oxid des Trägerplättchens 1. Bei der darge stellten Anordnung wird auf die aus Fig. 2 erkennbare Vorderseite des Trägerplättchens 1 durch eines der in der Dickschichttechnik üb lichen Verfahren, beispielsweise durch Drucken, Walzen, Rollen oder durch Sprühen oder Spritzen, ein dünner metallhaltiger Belag fest haftend aufgebracht, der aus zwei verstärkten Anschlußkontakten 3 und einem mäanderförmigen Leitungszug 4 besteht, welcher als Heiz leiter dient und sich stark erwärmen soll, wenn er bei dem vorge sehenen Betrieb in Kraftfahrzeugen zur Entwicklung von Wärme, die einem gegenüberstehenden Bauteil durch konzentrierte Strahlung zuge führt werden soll, von einem beträchtlichen elektrischen Strom durchflossen wird. Die vier Überzugsstreifen 2 befinden sich auf der Höhe der mäanderförmig aneinander sich anschließenden senkrechten und waagerechten Abschnitte des Leitungszuges 4.Referring to FIGS. 1 to 3 is provided as a support body rectangular, strong in the drawing enlarged reproduced, in fact 0.5 mm to 1.0 thick carrier plate of pressed vollstabili siertem or partially stabilized zirconium oxide provided a (ZrO _2), which at its Back a total of four parallel to each other ver, transversely to the longitudinal direction of the support plate 1 directed layered coating strip 2 carries. These consist of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) and have a much smaller shrinkage than the zirconium oxide of the carrier plate 1 . In the Darge arrangement is a thin metal-containing coating firmly adhered to the recognizable from Fig. 2 front of the carrier plate 1 by one of the usual in thick-film technology union processes, for example by printing, rolling, rolling or by spraying or spraying two reinforced connection contacts 3 and a meandering cable 4 , which serves as a heating conductor and should heat up considerably when it is used in the operation provided in motor vehicles for the development of heat which is to be supplied to an opposite component by concentrated radiation from one considerable electrical current is flowing through. The four covering strips 2 are located at the level of the vertical and horizontal sections of the cable run 4 adjoining one another in a meandering manner.

Nach dem Aufbringen des metallhaltigen Belages 3, 4 wird das Träger plättchen 1 einem Sintervorgang bei etwa 1500°C unterworfen, wobei der Belag in den Werkstoff des Trägerkörpers einbrennt und dieser im Bereich seiner Vorderseite in der aus Fig. 3 erkennbaren Weise ein stärkeres Schwindmaß erleidet als auf seiner die Überzugsstreifen 2 tragenden Rückseite. Die Überzugsstreifen haben ein kleineres Schwindmaß und bewirken, daß sich das Trägerplättchen 1 in der jenigen Richtung zylindrisch verformt, in der die Überzugsstreifen 2 deutlich länger als breit sind.After the metal-containing coating 3, 4 has been applied , the carrier plate 1 is subjected to a sintering process at approximately 1500 ° C., the coating burning into the material of the carrier body and the latter suffering a greater shrinkage in the region of its front in the manner shown in FIG. 3 than on the back of the cover strip 2 . The covering strips have a smaller shrinkage and cause the carrier plate 1 to deform cylindrically in the direction in which the covering strips 2 are significantly longer than they are wide.

Der Vorteil des erfindungsgemäße Verfahrens besteht einmal darin, daß ein gewölbter Keramikträger geschaffen werden kann, der im Halb zeugzustand eben ist und mit einem der bekannten, für ebene Teile üblichen Beschichtungsverfahren - beispielsweise durch Drucken - mit einer Heizung versehen werden kann, welche bei der durch diese Ver fahren erreichbaren geringen Breite und Schichtdicke des Leitungs zuges 4 auch auf kleiner Oberfläche des Trägerplättchens einen ver hältnismäßig großen elektrischen Widerstand ergibt. Auch die an der Rückseite des Trägerplättchens 1 angeordnete, streifenförmig aus gebildete "Verzugsschicht" 2 kann mit der gleichen Technik auf das Trägerplättchen aufgebracht werden.The advantage of the method according to the invention is that a curved ceramic carrier can be created, which is flat in the semi-finished state and can be provided with a heater using one of the known coating methods which are customary for flat parts - for example by printing - this Ver approach achievable small width and layer thickness of the cable train 4 gives a relatively large electrical resistance even on a small surface of the carrier plate. The “warping layer” 2 , which is arranged on the back of the carrier plate 1 and is formed in strips, can also be applied to the carrier plate using the same technique.

Es ist indessen aber auch ohne weiteres möglich, den elektrisch leitenden Belag 3, 4 erst dann auf den keramischen Trägerkörper 1 aufzubringen, wenn der Trägerkörper bereits dem Sintervorgang unter worfen worden und dadurch in die gewünschte hohlzylindrische Form gebracht worden ist.However, it is also readily possible to apply the electrically conductive coating 3, 4 to the ceramic carrier body 1 only when the carrier body has already been subjected to the sintering process and has thereby been brought into the desired hollow cylindrical shape.

In den Fig. 4 bis 6 sind gleiche oder gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 3 versehen. Wie die Fig. 4 bis 6 erkennen lassen, ist hier ein vor dem Sintern ebenfalls ebener, jedoch kreisscheibenförmiger Trägerkörper 1 vorge sehen, welcher auf seiner in Fig. 4 dargestellten Rückseite vier sektorförmige, voneinander getrennte Überzugsflächen 2 aus Alu minium-Oxid (Al₂O₃) trägt. Diese Überzugsschicht bewirkt, daß sich infolge der unterschiedlich großen Schwindmaße beim Sintervor gang die Scheibe kalottenförmig zu der in Fig. 6 angedeuteten Ge stalt verformt und diese Gestalt nach dem Sintervorgang beibehält. Auf der konkaven Innenseite des Trägerkörpers befindet sich gemäß Fig. 5 eine spiralförmige Heizleiterschicht 4, welche am Rande des Trägerkörpers in zwei verstärkten Anschlußkontakten 3 endet und ent weder vor dem Sintervorgang auf das noch ebene Trägerplättchen 1 aufgedruckt, aufgewalzt oder mit einem anderen Verfahren aufgebracht wird oder nach dem Sintervorgang auf das bereits verformte Plättchen mit Hilfe einer eingelegten Maske aufgespritzt, aufgesprüht oder im Vakuum aufgedampft wird. In Figs. 4 to 6 identical or identically acting parts are provided with the same reference numerals as in FIGS. 1 to 3. As their Fig. 4 seen to 6, here is a before sintering also planar but circular disc-shaped carrier body 1 see provided which sector-shaped on its in FIG. Backside four shown in Figure 4, separate cover sheets 2 of alu minium oxide (Al ₂ O ₃ ). This coating layer causes that due to the different sizes of shrinkage during the sintering process, the disk is shaped like a dome to the shape indicated in FIG. 6 and remains in this shape after the sintering process. 5 on the concave inner side of the carrier body is shown in FIG. A helical heat-conducting layer 4, which ends at the edge of the support body in two reinforced connecting contacts 3, and is printed ent neither before the sintering process on the still planar carrier plate 1, rolled or applied with another method, or after the sintering process is sprayed onto the already deformed plate with the aid of an inserted mask, sprayed on or evaporated in vacuo.

Infolge der durch den Sintervorgang erzeugten hohen Formstabilität weisen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte, einen ge wölbten keramischen Träger aufweisende Heizbausteine auch über lange Betriebszeiträume gleichbleibende Strahlungseigenschaften auf und erlauben es daher, infolge der erreichten Strahlungskonzentration oder auch -dispersion bei kleinem elektrischem Leistungsbedarf in elektrischen Steuergeräten zuverlässige Wärmewirkungen hervorzurufen.As a result of the high dimensional stability generated by the sintering process have produced by the inventive method, a ge arched ceramic building blocks also over a long time Operating periods constant radiation properties on and therefore allow, due to the radiation concentration reached or also dispersion with a small electrical power requirement in electrical control units to produce reliable heat effects.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Bauelements, das aus einem Keramikplättchen (1) und einem auf mindestens eine seiner bei den Hauptoberflächen aufgebrachten elektrisch leitenden, metallischen oder metallhaltigen Belag (3, 4) besteht, dadurch ge kennzeichnet, daß auf mindestens eine der beiden Hauptoberflächen des im Ausgangszustand ebenen Keramikplättchens (1) eine Über zugsschicht (2) aufgebracht wird, deren Material ein vom Material des Keramikplättchens (1) verschiedenes Schwindmaß aufweist, und daß nach dem Aufbringen der Überzugsschicht (2) ein Sinterprozeß durch geführt wird.1. A method for producing an electrical component, which consists of a ceramic plate ( 1 ) and one on at least one of its applied to the main surfaces electrically conductive, metallic or metal-containing coating ( 3, 4 ), characterized in that at least one of the two major surfaces of the flat in the initial state ceramic wafer (1) a zugsschicht (2) is applied, whose material has a different from the material of the ceramic plate (1) of shrinkage, and that a sintering process is performed by, after application of the coating layer (2).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (3, 4) vor dem Sinterprozeß auf mindestens eine der beiden Haupt oberflächen des Keramikplättchens (1) aufgebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the coating ( 3, 4 ) before the sintering process is applied to at least one of the two main surfaces of the ceramic plate ( 1 ).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (3, 4) nach dem Sinterprozeß auf mindestens eine der beiden Haupt oberflächen des Keramikplättchens (1) aufgebracht wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the covering ( 3, 4 ) after the sintering process is applied to at least one of the two main surfaces of the ceramic plate ( 1 ).

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenzeichnet, daß der Belag (3, 4) durch Sprühen, Spritzen oder Aufdampfen auf mindestens eine der beiden Hauptoberflächen des Keramikplättchens (1) aufge bracht wird.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the covering ( 3, 4 ) is brought up by spraying, spraying or vapor deposition on at least one of the two main surfaces of the ceramic plate ( 1 ).

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (3, 4) durch Drucken, Walzen oder Rollen auf mindestens eine der beiden Hauptoberflächen des Keramikplättchens (1) aufgebracht wird. 5. The method according to claim 2, characterized in that the covering ( 3, 4 ) is applied by printing, rolling or rolling on at least one of the two main surfaces of the ceramic plate ( 1 ).

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Keramikplättchen (1) aus vollstabilisiertem oder teilstabilisiertem Zirkonium-Oxid (ZrO₂) und die Überzugsschicht (2) aus Aluminium-Oxid (Al₂O₃) hergestellt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the ceramic plate ( 1 ) made of fully stabilized or partially stabilized zirconium oxide (ZrO ₂ ) and the coating layer ( 2 ) made of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) .

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterprozeß bei Temperaturen um etwa 1500°C durchgeführt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the Sintering process is carried out at temperatures around 1500 ° C.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß ein im Ausgangszustand rechteckiges Keramikplättchen (1) verwendet wird und daß der Belag (3, 4) mäanderförmig ausge bildet wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a rectangular ceramic plate ( 1 ) is used in the initial state and that the covering ( 3, 4 ) is formed in a meandering shape.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Über zugsschicht (2) auf mindestens eine der beiden Hauptoberflächen des Keramikplättchens (1) streifenförmig aufgebracht wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the coating layer ( 2 ) on at least one of the two main surfaces of the ceramic plate ( 1 ) is applied in strips.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Über zugsschicht (2) in Form von Streifen aufgebracht wird, die quer zur Längsachse des im Ausgangszustand rechteckigen Keramikplättchens (1) verlaufen.10. The method according to claim 9, characterized in that the overlay layer ( 2 ) is applied in the form of strips which extend transversely to the longitudinal axis of the ceramic plate ( 1 ) which is rectangular in the initial state.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß ein im Ausgangszustand kreisscheibenförmiges Keramik plättchen (1) verwendet wird und daß der Belag (3, 4) spiralförmig ausgebildet wird.11. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a circular disk-shaped ceramic plate ( 1 ) is used in the initial state and that the covering ( 3, 4 ) is formed spirally.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht (2) auf mindestens eine der beiden Hauptoberflächen segment- oder senktorförmig aufgebracht wird. 12. The method according to claim 11, characterized in that the coating layer ( 2 ) is applied to at least one of the two main surfaces in the form of segments or segments.

13. Verwendung eines nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellten elektrischen Bauelements als Heizelement oder als Meßelement in einem insbesondere zum Betrieb eines Kraftfahr zeuges dienende elektrischen Steuergerät.13. Use of a by the method according to any one of claims 1 to 12 manufactured electrical component as a heating element or as a measuring element in a particularly for the operation of a motor vehicle witness serving electrical control unit.