红外面板辐射器及制造红外面板辐射器的方法与流程

本发明涉及一种用于制造红外面板辐射器的方法，该红外面板辐射器具有由电绝缘材料制成的基板，由电阻材料制成的导体线路被施加到基板的表面上，电阻材料是导电的且在电流流过时发热，该方法包含以下方法步骤：

(a)提供基板，

(b)将导体线路施加到基板的表面上。

此外，本发明还涉及一种红外面板辐射器，其具有由电绝缘材料制成的基板，在基板的表面上施加有由电阻材料制成的导体线路，该电阻材料能导电且在电流流过时发热。

背景技术：

在本发明范畴中的红外面板辐射器呈现出平面延展的二维或三维辐射特性；其例如用于聚合塑料材料或硬化漆或干燥加热物品上的颜料，也可以在半导体工业或光电工业中对半导体晶片进行热处理。

由于其特殊的，特别是平面的辐射特性，根据本发明的红外辐射器可以简单地与待加热的加热物品的表面的几何形状相适应，使得二维或三维构造的加热物品表面能被均匀地照射到。

与其中通过由电阻材料制成的电阻元件形成红外面板辐射器原本的加热元件的红外面板辐射器不同，在根据本发明的红外面板辐射器中，电阻元件用于加热另一组件，该另一组件在此被称为“基板”。从该电阻元件至基板的热传输可基于热传递、对流和/或热辐射实现。

背景技术

已知的红外面板辐射器常包括多个红外辐射器，这些红外辐射器具有由石英玻璃制成的柱形辐射管。在这种面板辐射器中，辐射管被布置为，使得其纵轴线在同一个平面中彼此平行地延伸，由此获得了平面的照射装置/照明装置/灯具装置，该照射装置的几何形状能与待被辐射的加热物品的几何形状相适应。通常，螺旋状的电阻丝位在辐射管的内部，该电阻丝不接触辐射管或基本上不接触该辐射管。从电阻丝至辐射管的热传输基本上通过热辐射进行。

此外已知有红外面板辐射器，其中加热元件被直接施加到载体(基板)上。基板可具有各种各样的空间形状；基板例如可以设计为板状、瓷砖状、平坦的、管状或多面体状。这种辐射器的加热元件与载体直接接触，使得从导体线路至该载体的热传输主要通过热传递实现。

由wo1999/025154a1已知这种类型的红外面板辐射器，其中电阻元件与由石英玻璃制成的基板直接接触。该电阻元件具有例如弯折形状，且通过箔印技术、丝网印刷技术或薄层印刷技术被施加到基板表面上，以及接着将该电阻元件烧入到基板表面中。在此，导体线路与石英玻璃基板直接平面地接触，使得从电阻元件至石英玻璃基板的热传输主要通过热传递及对流进行，这会对功率效率有正面影响。

由石英玻璃制成的基板拥有良好的抗腐蚀性、耐高温性及耐温度变化性，且可获得高纯度的基板。因此，即便在对纯度及惰性有高要求的高温加热过程中，由石英玻璃制成的基板也适合作为红外辐射器的基板材料。然而，石英玻璃基本上呈现出相对较低的导热能力，且其甚至被用作隔热体。因此，若基板壁较薄，则存在热分布不均匀的风险，在极端情况下，作为电阻元件形状的反映在基板的对置侧上出现不均匀的热分布。这只能通过高布设密度的导体线路来克服，但这费用昂贵。若基板壁较厚，则功率效率及响应时间会受到损害(也就是说，由于快速的温度变化需要快速地加热和冷却基板，所以在这种情况下快速温度变化是不可能的)。

施加到基板上的导体线路通常具有较小的横截面积，使得其制造昂贵且对机械应力的抵抗能力较低。因此可能会在制造期间将有故障的导体线路施加到基板。将包含故障的导体线路施加到基板上会导致大量的废品以及高的制造成本。

对于通过印刷技术(例如通过丝网印刷或喷墨印刷)制造的导体线路尤其是这种情况，因为在印刷技术中，只有在完成印刷程序之后并因此在施加到基板之后，才能发现加热元件中可能的故障。此外，由于用于印刷之油墨通常含有高份额的贵金属(例如铂、金或银)，导体线路的制造是成本昂贵的。

通常将导体线路施加到塑料薄膜上。然而，被施加到塑料材料的导体线路对红外面板辐射器的制造是不利的，因为塑料薄膜通常仅具有有限的耐高温性，所以这种导体线路只能在较窄的温度范围内使用。特别是对于形成加热元件的电阻元件的导体线路，已证明使用导体线路薄膜是不利的。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种用于制造红外面板辐射器的简单且廉价的方法，该红外面板辐射器能在单位面积上实现高辐射功率的同时实现均匀的辐射发射。

本发明的目的还在于提供一种红外面板辐射器，其具有单位面积的高辐射功率，且尤其是在薄基板壁的情况下能实现均匀的加热。

就制造红外辐射器的方法而言，上述目的根据本发明通过前述类型的方法由此实现：按照方法步骤(a)，提供由包括无定形的基质组分及形式为半导体材料的附加组分的复合材料制成的基板，作为具有固定几何形状的成型件提供导体线路，按照方法步骤(b)，将导体线路施加到基板的表面上，使导体线路与基板持久地彼此连接。

本发明的构思在于，如果一方面由可热激发的材料制造红外面板辐射器，另一方面将导体线路作为半成品提供，可特别简单且廉价地制造具有高辐射功率，例如大于150000w/m²的辐射功率，的红外面板辐射器。

通过将导体线路提供为固定几何形状的预制成型件，使得能够较早地发现可能在制造导体线路期间出现的制造缺陷。与使用印刷技术制造的导体线路相比，特别是能够在将导体线路成型件与基板接合的方法步骤之前检查导体线路成型件的功能性(可靠性)。作为单独的组件，导体线路例如能轻易地被施加电压。由此可以剔除有缺陷的/有故障的导体线路，具体是在将有缺陷的导体线路连接到基板之前完成，使得废品的产生得以减少并由此可降低制造成本。

与印刷的导体线路相比，作为半成品提供的预制导体线路的另一优点在于，能够放弃使用昂贵的材料，例如昂贵的印刷油墨，这些印刷油墨一方面包括高份额的贵金属，例如铂；另一方面在其作为油墨的适合性方面对印刷油墨也有高要求。

可通过各种制造方法(例如冲裁、激光束切割或浇铸)来制造导体线路。优选在使用热分离方法的情况下或通过冲裁由片材制造成型件。热分离方法或冲裁过程的使用使得能大量制造导体线路，并因此有助于保持低的材料成本及制造成本。

由于可使用各种制造方法，也可以将通过印刷技术几乎不能或很费力才能加工的材料加工成导体线路。由于导体线路由能导电的并且在电流流过时发热的电阻材料制成，导体线路可以充当加热元件。然而，仅在导体线路与基板连接之后才能获得高辐射功率的红外辐射器，该红外辐射器平面地均匀辐射。根据本发明，将导体线路作为成型件施加到基板的表面上并且将其持久地/稳固地连接至基板。在此，印制导线既可以机械地，也可以在热力学方面与基板接合，或者通过非导电层连接。在最简单的情况下，导体线路以不紧密连接的方式与基板接合。

导体线路充当“局部的”加热元件，通过导体线路可局部加热基板的至少一个子区域。导体线路的尺寸确定为，使得其加热由复合材料制成的基板的一部分。在此，基板由导体线路加热的部分形成实际发出红外辐射的元件。由于与基板接触的导体线路与基板表面直接接触，因此获得了特别紧凑并因此能廉价制造的红外面板辐射器。

从电阻元件至支架的热传输主要通过热传递实现；但也可以基于对流和/或热辐射进行。

由于基板包括无定形的基质组分以及半导体材料形式的额外组分/添加组分，获得了一种能处于能量富集的激发状态的基板，在激发状态中特别是有利于发出高辐射功率的红外辐射。如此选择复合材料的组成，使得复合材料形成实际发出红外辐射的元件。在此，该复合材料包含以下组分：

●在重量及体积方面，无定形的基质组分占复合材料的最大份额。该基质组分在很大程度上决定复合材料的机械性质及化学性质，例如耐高温性、强度及抗腐蚀性。由于该基质组分是非定形的(其优选由玻璃组成)，因此与由结晶材料制成的基板相比，所述基板的几何形状更容易与按本发明的红外面板辐射器的特定应用下的需求相适配。

基质组分可包括未掺杂或经掺杂的石英玻璃，并且必要时除sio2之外，其可含有最大为10％的重量百分比的量的其它氧化组分、氮化组分或碳化组分。

●此外，根据本发明规定，半导体材料形式的额外组分嵌入到基质组分中。半导体材料形式的额外组分形成分散于无定形的基质组分中的固有的非结晶相或结晶相。

半导体包括价带及传导带，价带和传导带通过具有至多δe≈3ev的宽度的禁区/禁带来彼此分隔开。例如，在ge的情况下，该禁带的宽度为0.72ev；在si的情况下，该禁带的宽度为1.12ev；在insb的情况下，该禁带的宽度为0.26ev；在gasb的情况下，该禁带的宽度为0.8ev；在alsb的情况下，该禁带的宽度为1.6ev；在cds的情况下，该禁带的宽度为2.5ev。半导体的导电能力取决于多少来自价带的电子能够跨越禁带到达传导带。基本上，在室温下，仅少数电子可跨越禁带并到达传导带，因此半导体在室温下通常仅具有较低的导电能力。但半导体导电能力的大小主要取决于其温度。若半导体材料的温度升高，则存在足以将来自价带的电子提升至传导带的能量的概率亦增大。因此，半导体的导电能力随温度增大而增大。在足够高的温度下，半导体材料展现良好的导电能力。

该额外组分作为固有相均匀分布或针对性地不均匀分布。该额外组分在很大程度上决定基板的光学性质及热力学性质；更准确的说，该额外组分影响红外光谱范围(介于780nm与1mm之间的波长范围)中的吸收。该额外组分对于所述光谱范围中的辐射的至少一部分展现比基质组分更高的吸收。

该额外组分的相区域在基质中充当光学缺陷并例如引起复合材料在室温下呈现出可以看见的黑色或灰黑色(取决于层厚度)。此外，该缺陷本身也具有吸热效应。

存在于复合材料中的额外组分的类型及量优选为，其在600℃的温度下使得复合材料对2μm与8μm之间的波长产生至少0.6的光谱发射率ε。

若该额外组分作为额外组分相存在且包括具有小于20μm，但优选大于3μm的最大平均尺寸的非球形形态，则可获得尤其高的发射率。

在此，该额外组分相的非球形形态也有助于复合材料的高机械强度和较低的裂缝形成倾向。术语“最大尺寸”指该额外组分相在显微镜切片中可见的单独区域的最长延伸值。上文所提及的平均值是在显微镜照片中的所有最长延伸值的中位数。

根据基尔霍夫热辐射定律，热平衡中的实体的光谱吸收率αλ及光谱发射率ελ相等。

αλ＝ελ(1)

因此，该额外组分导致基板材料发射红外辐射。若已知光谱半球反射率rgh及透射率tgh，则可按下式计算发射率ελ：

ελ＝1-rgh–tgh(2)

在此，“光谱发射率”应理解为“正常的/标准的光谱发射率”。这可以通过j.manara,m.keller,d.kraus,m.arduini-schuster发表于“determiningthetransmittanceandemittanceoftransparentandsemitransparentmaterialsatelevatedtemperatures”《5theuropeanthermal-sciencesconference,thenetherlands(2008)》中的标题为“黑体边界条件(black-bodyboundaryconditions,bbc)”的文章中的测量原理来确定发射率。

与不存在额外组分的情况相比，在复合材料中(即，结合额外组分)的无定形的基质组分具有更高的热辐射吸收。由此获得了从导体线路至基板的改善的热传递、更快速地分散热量及朝基板更高的辐射率。由此能够提供更高的单位面积的辐射功率，和/或即便在较薄的基板壁和/或相对较低的导体线路布设密度下，也能提供较高的单位面积辐射功率且产生均匀的辐射及均匀的温度场。具有较小壁厚度的基板具有较低的热质量并且允许快速的温度变化。为此不需要冷却。

在根据本发明的方法的一种尤其优选的实施例中，存在额外组分的类型及量，其使得在1000℃的温度下，在复合材料中对介于2μm与8μm之间的波长产生至少0.75的光谱发射率ε。

因此，对于介于2μm与8μm之间(即，在红外辐射的波长范围中)的热辐射，该复合材料具有高吸收能力及发射能力/发射率。这减少了在复合材料表面的反射，使得在假定透射小到可以忽略的情况下，则在高于1000℃的温度下，对于介于2μm至8μm之间的波长的反射率最大为0.25，以及在600℃的温度下，反射率最大为0.4。因此避免了由经反射的热辐射引起的不可再现的加热，这有助于均匀的温度分布或所希望的不均匀的温度分布。

已证实通过接合方法，优选通过机械接合、粘结或焊接，来产生导体线路与基板的连接是适宜的。

接合方法使至少2个构件持久地连接。在此，可至少在各个接合位置处产生构件之间的连接。根据本发明，导体线路作为成型件存在，也就是说其具有固定的几何形状。在将导体线路与基板接合时，基板能以固定的几何形状存在或以不定形的物质存在。还优选地，基板呈现为固定的几何形状。由此，能够特别容易地将导体线路定位在基板上。

有利地，导体线路与基板可通过机械接合、粘结、焊接、熔焊来相互连接。就机械接合而言，已证明压入是特别适宜的。出于此目的，基板可具有与导体线路的形状相对应的凹陷部，例如具有导体线路能压入其中的槽。

备选地，可通过玻璃焊料来将玻璃基板连接至导体线路。玻璃焊料的特征在于具有尤其低的软化温度；该软化温度可用于制造/建立材料与玻璃之间的由热产生的连接。制造方法与金属的焊接相似，但玻璃焊料连接在体系上被划分为粘结连接。粘结连接是有利的，这是因为其特别易于产生。此外，可以协调/匹配粘结剂的性质与待连接材料的材料性质。例如，将粘结剂(玻璃焊料)的热膨胀系数选择为，使得其处于导体线路的热膨胀系数与基板的热膨胀系数之间。

通过将能量引入到导体线路及基板中来产生焊接连接。在此，导体线路与基板两者至少部分被熔化，并且在冷却熔化区域时，两者互相连接。

根据本发明的方法的一个优选的修改方案规定，通过非导电的层来将导体线路连接至基板的表面。

非导电层充当电绝缘体；非导电层可将导体线路产生的热传递至基板，但非导电层本身几乎不产生任何热。因此，该非导电层仅在有限的范围内对基板的加热起作用。主要能量输入通过导体线路发生，使得导体线路的几何形状一方面决定基板被热激发的区域；另一方面确定到基板中的热输入的大小/量值/规模。因此，该非导电层的层厚的偏差，以及特别是该非导电层(可能仅局部)不均匀地涂覆在基板上不会显著影响输入至基板中的热以及基板温度分布。

已证明使用由碳化硅(sic)、二硅化钼(mosi2)、钽(ta)或耐高温的钢制成的片材来制造成型件是有益的。

与贵金属，诸如金、铂或银相比，上文所提及的材料碳化硅(sic)、二硅化钼(mosi2)、钽(ta)或耐高温钢较为廉价。此外，尽管仅通过诸多努力才能以印刷方法处理上文所提及的材料，但这些材料能轻易地成型为成型体，这些成型体能在制造红外面板辐射器时用作半成品。此外，这些材料是有利的，因为其在空气中抗氧化，使得为了保护导体线路不必强制需要覆盖导体线路的额外层(覆盖层)。

然而，已证明设置由不透明的石英玻璃制成的覆盖层是有益的。这种类型的覆盖层充当漫反射器，同时保护且稳定导体线路。例如在wo2006/021416a1中描述了由不透明的石英玻璃制造这种类型的覆盖层。该覆盖层由含有液态的无定形的sio2颗粒的分散液产生。将该分散液施加到基板面向导体线路的表面，使其干燥以形成绿色层(greenlayer)，且在高温下烧结该绿色层。

有利地，该成型件包括具有螺旋状或曲折状的线图案的区段。由此，通过唯一一个导体线路就能实现基板表面的均匀布设。唯一的导体线路特别是能轻易地连接到电流源且易于驱控。

在根据本发明的方法的一种优选的修改方案中，在按照方法步骤(b)将导体线路施加到载体表面之前，在成型件的端部配设传导线路/导电线路，该传导线路的横截面积大于线图案的横截面积。

线图案/线路图案(linienmuster)优选在一平面中延伸。为了使导体线路的电接触变得容易，已证明有利的是，导体线路在其电接触的区域中的温度低于加热区域中的温度。为了实现这一点，导体线路可配设有传导线路，该传导线路具有比导体线路更大的横截面积。由于其横截面积较大，该传导线路具有较低电阻；因此，其被加热的程度显著弱于导体线路自身。

导体线路和传导线路可形成一个单元，该单元构成为单件式的或多件式的。可在唯一一个方法步骤(例如，通过自片材冲裁或通过激光束切割)中制造导体线路及传导线路的单件式的单元。在这种情况下，在预先给定片材厚度的情况下，该传导线路例如具有比导体线路更大的宽度。备选地，也可以在将导体线路及传导线路作为单元施用到基板的表面之前，在额外的方法步骤中使导体线路和传导线路相互连接。例如，可将传导线路与导体线路相互焊接在一起。

已证明有利的是，在导体线路端部处设置接触元件。接触元件用于简化导体线路的电接触；该接触元件优选形成插接连接器的插头元件。该插接连接器用于将接触元件可拆卸地连接至馈电装置。由此实现了导体线路尤其是与电流源/电压源简单的断开及连接。

在此，已证明有利的是，传导线路由与导体线路相同的材料制成。

如果两个构件由相同的材料制成，则可以特别容易地形成传导线路与导体线路的连接，例如通过焊接。

就红外面板辐射器而言，从开头所述类型的红外面板辐射器出发，上述技术问题根据本发明由此解决，基板由包括无定形的基质组分及形式为半导体材料的附加组分的复合材料制成，且将导体线路作为固定几何形状的成型件施加到基板的表面上，使得导体线路与基板持久地相互连接。

根据本发明的红外面板辐射器一方面包括由能在受热情况下使用的材料制成的基板，另一方面具有与基板连接的、几何形状固定的导体线路。

由于导体线路是具有固定几何形状的成型件，导体线路具有特别高的机械稳定性，另外，还能以高精度制造导体线路。

与印刷的导体线路相比，作为半成品提供的预制导体线路还具有这样的优点，即，可以放弃使用高成本的材料，例如，昂贵的印刷油墨，一方面这些印刷油墨大多包括高份额的贵金属(例如铂)，另一方面，其需要满足关于作为油墨的适合性的严格要求。

可通过各种制造方法，例如冲裁、激光束切割或浇铸来制造导体线路。导体线路与基板结合形成平面的且均匀辐射的红外辐射器；该红外辐射器充当“局部”加热元件，通过该加热元件能局部加热基板的至少一个子区域。导体线路的尺寸确定为，使得该导体线路加热由特殊材料(即包括无定形的基质组分及形式为半导体材料的附加组分的复合材料)制成的基板的一部分。该复合材料形成实际发出红外辐射的元件。由于基板包括无定形的基质组分及形式为半导体材料的附加组分，因此获得了能处于能量富集的经激发状态的基板，这种状态的基板特别有助于发射红外辐射。就复合材料的组成而言，参考上文关于根据本发明的方法的描述。

根据本发明的红外面板辐射器的一个优选构造设计为，在基板上施加多个固定几何形状的导体线路，这些导体线路能分别独立地电驱控。

设置多个导体线路使得能够单独驱控并调节通过该红外面板辐射器可达到的辐射强度。一方面，可通过恰当地选择相邻的导体线路区段的间距来调整基板的辐射功率。在此，不同程度地加热基板的区段，使得这些区段发射出不同辐照强度的红外辐射。

备选地，导体线路能单独地被电驱控，因此能以不同的运行电压或运行电流运行导体线路。显而易见，尤其是基板的边缘区域通常比基板的中间区域更弱地被加热。可能原因是，相对于其周围环境，在边缘区域中存在较大的温度梯度，使得该边缘区域比例如红外面板辐射器的中间区域更快地被冷却。施加在相应的导体线路上的运行电压和/或运行电流的变化使得能够轻易且快速地调整基板的温度分布。

已证明相宜的是，无定形的基质组分是石英玻璃，半导体材料以元素形式/基本形式存在，其中半导体材料的重量份额处于0.1％至5％之间的范围内。

在此已证明有利的是，无定形的基质组分及额外组分在低于600℃的温度下具有电绝缘的性质。

石英玻璃是电绝缘体，并且石英玻璃不仅具有高强度，还具有良好的抗腐蚀性、耐温度性及耐温度变化性能，且其还能以高纯度获得。因此，即使在温度高达1100℃的高温热处理过程中，石英玻璃也适合作为基质材料。不需要冷却。

一方面，半导体相的细颗粒区域在基质中充当光学缺陷且使得基板材料呈现出在室温下(取决于层厚度)可见的黑色或灰黑色。另一方面，该缺陷也在整体上对复合材料的热吸收有影响。这主要归因于由以元素形式存在的半导体形成的精细分布相的性质，由此一方面，价带与传导带之间的能量(带隙能量)随温度减少，另一方面，在活化能量足够高的情况下，电子从价带跃升到传导带，这伴随着吸收系数的明显增大。该传导带的热活化状态(thermallyactivatedoccupation)导致半导体材料在室温下对特定波长(如自1000nm起)在某种程度上是透明的，而在高温下变得不透明。

因此，随着复合材料的温度上升，吸收率和发射率会跳跃式地增大。该效应还与半导体的结构(无定形的/结晶态的)及掺杂有关。

优选地，该额外组分是元素硅。例如，从约600℃起，纯硅展现出显著的发射增加，这种发射自约1000℃起达到饱和。

因此，半导体材料，特别是优选使用的元素硅使玻璃基质材料变黑，也就是说在室温下，但在例如600℃以上的升高温度下也使玻璃基质材料变黑。因此，在高温下实现了在宽频、高发射方面而言的良好辐射特性。在此，半导体材料，优选为元素硅形成了分散于基质中原本的si相。si相可包含有多种半金属或金属(然而金属最高为50wt.％，优选不多于20wt.％；分别相对于额外组分的重量份额)，该复合材料没有开放孔隙率，而且在任何情况下闭孔孔隙率小于0.5％，并且复合材的比密度/比重为至少2.19g/cm3。因此，就制造支撑架的材料的纯度或气密性系而言，该复合材适合于支撑架。

复合材料的热吸收与额外组分的份额有关。因此，该额外组分的重量份额应优选至少0.1％。另一方面，额外组分的高体积份额会对基质的化学性质及机械性质产生有害影响。有鉴于此，额外组分的重量份额优选处于0.1％至5％之间的范围内。

已证明特别合适的是，无定形的基质组分是石英玻璃且优选具有至少99.99％的sio2及至多1％的方英石含量的化学纯度。该基质的方英石较低的含量(即，1％或1％以下)将确保反玻璃化倾向较低，并因此确保了在作为红外面板辐射器使用时形成裂缝的风险/开裂风险较低，这也满足了在半导体制造方法中通常存在的关于无颗粒、纯度及惰性的高要求。

附图说明

以下参照实施例及附图详细阐述本发明。在示意图中，

图1示出了根据本发明的红外面板辐射器的第一实施例，在其基板表面上施加有预制的导体线路成型件；

图2示出了根据本发明的用于制造红外面板辐射器的方法的一种实施形式，其中以成型件的形式提供预制导体线路，并将导体线路与基板的表面连接；

图3示出了根据本发明的红外面板辐射器的第二实施例的侧视图，其中在敷设有导体线路的表面上施加一玻璃层；

图4示出了根据本发明的红外面板辐射器的第三实施例的侧视图，其中通过玻璃焊料将导体线路连接至基板表面；以及

图5示出了根据本发明的红外面板辐射器的第四实施例的侧视图，其中通过压入方法使导体线路与基板彼此机械连接。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的红外面板辐射器的第一实施例，其整体用附图标记100表示。红外面板辐射器100包括板状的基板101、导体线路102及两个传导线路103a、103b，传导线路用于导体线路102的电接触。

板状壁板101包括形式为石英玻璃的无定形的基质组分。元素硅形成的相以非球形区域的形式均匀分布在该基质组分中。板状基板101具有100mm的长度l、100mm的宽度b及2mm的厚度。

导体线路102由单个部件制成；其形成水平的、平坦的、三维成型件，该成型件可轻易地被放置于板状基板101上。导体线路102由耐高温的钢(2.4816)制成，并且通过自钢板冲裁出而产生。在导体线路102的端部分别设置有传导线路103a、103b，传导线路与导体线路102一起自钢板冲裁而出。在根据本发明的红外辐射器的一个备选的构造方案(在图1中未示出)中，传导线路103a、103b焊接在导体线路102的端部上。在下文中参照图2更详细描述带有焊接于其上的传导线路的红外面板辐射器的制造方法。

如果在其它附图中示出的实施例中使用与图1中相同的附图标记，则表示与以上根据本发明的红外面板辐射器的第一实施例详细描述的结构相同或等同的构件及组件。

参照图2，在一实施例中详细说明用于制造红外面板辐射器100的按本发明的方法。

基板101(半成品1)的制造

根据如在专利文献wo2015/067688a1中所描述的流铸法/滑铸法/粉浆浇注法进行该制造。在热氯化过程中将无定形的石英玻璃颗粒提前纯化，从而确保方英石含量低于1重量％。通过去离子水湿式研磨颗粒大小处于250μm至650μm之间的范围内的石英玻璃颗粒，形成具有78％固体含量的均匀基础浆液。

接着，从基础浆液去除研磨球且添加硅粉直至达到83重量％的固体含量。该硅粉主要含有颗粒大小分布较窄的非球形粉末颗粒，其d97值为约10μm，并且颗粒大小小于2μm的细粒部分被提前去除。

将填充有硅粉的浆液再均质化12小时。硅粉占总固体含量的5％的重量份额。已均质化的浆液中的sio2颗粒的颗粒大小分布特征在于约8μm的d50值及约40μm的d90值。

该浆液在商用压铸机的压铸模中被浇铸并且通过多孔塑料薄膜在形成多孔基体的情况下被脱水。该基体具有矩形板的形状。为了去除结合水，在约90℃温度下，在通风炉/通风箱中将基体干燥5天。冷却之后，机械处理所获得的多孔毛坯到接近拟制造的石英玻璃板的最终尺寸，该石英玻璃板具有4mm的板厚度。为了烧结毛坯，在存在空气的情况下，在烧结炉中在1小时内将毛坯加热至1390℃的加热温度，并且维持此温度5小时。

如此获得的石英玻璃板形成基板101。石英玻璃板由密度为2.1958g/cm3的气密复合材料构成，其中在由不透明的石英玻璃制成的基质中均匀分布有彼此分隔开的、由元素si相形成的非球形区域，这些区域的大小和形态在很大程度上与所使用的si粉的大小及形态相对应。最大平均尺寸(中位数)处于约1μm至约10μm的范围中。在视觉上来看，基质是半透明至透明的。在显微观察时，基质显示无开放孔隙以及在任何时候都小于10μm的最大平均尺寸的封闭孔隙；基于密度计算的孔隙率为0.37％。该复合材料在高达约1150℃温度的空气中是稳定的。

导体线路102(半成品2)的制造

为制造导体线路102，从具有0.2mm厚度、500mm宽度及2000mm长度的钽片冲裁出形成导体线路的成型件。通过形式为冲头的冲裁工具/冲压模具来进行冲裁，其中平坦的底板用作配合件。冲裁出的导体线路102具有弯折的线走向，并且包括在平面中彼此相邻布置的两个弯折结构。图2-i示出了冲裁出的导体线路102。导体线路102的长度为60mm，宽度为60mm。

将导体线路102焊接至传导线路103a、103b

在完成的红外面板辐射器100中，导体线路102形成辐射器的所谓的“热”区。对于导体线路102的电接触而言需要“冷”区。如图2-ii中所示，为此传导线路103a、103b被焊接至导体线路102的端部。传导线路103a、103b相同地构造；其具有40mm的长度、5mm的宽度及0.4mm的厚度。

将具有传导线路103a、103b的导体线路102施加到基板101

图2-iii示出了如何将设有传导线路103a、103b的导体线路102施加到基板101上。首先，将导体线路102放置于基板101的上侧。施加玻璃焊料(glaslot)且接着将玻璃焊料加热至软化温度，使得流体态/液态的玻璃焊料封闭导体线路102和基板表面。在烧结玻璃焊料之后，在形成玻璃焊料连接的情况下，使导体线路2和基板101冷却。

施加反射器层(可选)

随后，将浆液层施加到基板101的上侧和已施加到基板上侧的导体线路102上。如上所述地，在不添加硅粉的情况下，通过将球形颗粒形式的无定形的sio2颗粒(颗粒大小为约5μm)混合至均匀稳定的基础浆液，直至达到84％固体含量来修改sio2基础浆液，从而获得所述浆液。在转速为25rpm的滚筒式磨机中将混合物均质化12小时。由此获得的浆液具有84％的固体含量及约2.0g/cm3的密度。研磨石英玻璃颗粒之后获得的浆液中的sio2颗粒的颗粒大小分布的特征在于约8μm的d50值及约40μm的d90值。

用浆液喷淋事先用酒精清洁的基板101上侧若干秒。因此，在基板101上形成了厚度为约2mm的均匀浆液层。干燥后的浆液层无裂纹且具有略小于2mm的平均厚度。

接着，在烧结炉中在空气氛围中烧结经干燥的浆液层。

图3示出了根据本发明的红外面板辐射器的第二实施例的侧视图，该红外面板辐射器整体用附图标记300表示。红外辐射器300包括板状基板301、导体线路302及覆盖层303。

板状基板301呈矩形形状以及具有2.5mm的板厚度。板状基板301由复合材料构成，该复合材料具有由石英玻璃制成的基质。在视觉上看，该基质为半透明至透明的。在显微观察下，该基质呈现出没有开孔孔隙及至在任何情况下小于10μm的最大平均尺寸的闭孔孔隙/封闭孔隙。元素硅形成的相以非球形区域的形式均匀分布于该基质中。硅相的重量份额为5％。硅相区域的最大平均尺寸(中位数)处于约1μm至10μm的范围中。该复合材料是气密的，其具有2.19g/cm³的密度，且其在高达约1150℃的温度下在空气中是稳定的。

嵌入的硅相一方面在整体上有助于/提高该复合材料的不透明度，该不透明度影响该复合材料的光学性质及热力学性质。在高温下，该复合材料展现出高热辐射吸收率及高发射率。

在室温下，使用乌布利希球(ulbrichtkugel)来测量复合材料的发射率。乌布利希球能测量光谱的定向半球反射率rgh以及光谱的定向半球透射率tgh，由此计算出正常的/标准的光谱发射率。在从2μm至18μm的波长范围中，根据上文提及的bbc测量原理，借助于ftir光谱仪(brukerifs66v，傅里叶变换红外光谱仪(ftir))来测量温度升高时的发射率，bbc-样品室通过辅助光学装置耦连在该ftir光谱仪上。在此，该样品室在样品保持架之前的半腔以及样品保持架之后的半腔中具有温度可调的黑体环境以及具有带有探测器的辐射出口。在单独的炉中将样品加热至预定的温度，并且为了测量，将样品置于样品室的辐射通道/辐射路径中，该辐射通道具有设定到预定温度的黑体环境。由探测器检测到的强度由发射部分、反射部分以及透射部分组成，即包括样品本身发射的强度、由前半腔入射到样品上并由样品反射的强度，以及从后半球入射到样品上并由样品透射的强度。需要执行三个测量来确定各个参数，即发射度、反射度及透射度。

在2μm至4μm的波长范围中测量到的复合材料的发射度与温度有关。温度越高，发射度越高。在600℃时，在2μm至4μm的波长范围中的正常/标准发射度高于0.6。在1000℃时，在2μm至8μm的整个波长范围中的正常/标准发射度高于0.75。

通过用激光束将钽片切割成成型件而由钽片制造出导体线路302。成型件具有固定几何形状；该成型件单件式地构造并且具有阿基米得螺旋线形状，其中导体线路302的相邻区段的间距a为2mm。在宽度为1mm，厚度为20μm的情况下，导体线路302的横截面积为至少0.02mm²。在螺旋线的两端在导体线路上焊接有由钽制成的接触件(未示出)。该接触件具有至少0.5mm²的横截面积。由于接触件具有比导体线路更大的横截面积，接触件呈现出比导体线路302更低的电阻；当电流流过接触件时，接触件被加热的程度弱于导体线路302。因此，接触件导致温度降低，使得通过接触件电接触导体线路302更为容易。

通过在基板301设有导体线路的表面304上敷设由玻璃制成的覆盖层303，导体线路302与基板301固定连接。覆盖层303由玻璃制成，该玻璃的热膨胀系数处于基板的热膨胀系数与导体线路的热膨胀系数之间的范围内。基板301的热膨胀系数为0.5410^-6k^-1；导体线路302的热膨胀系数为6.410^-6k^-1，而覆盖层303的热膨胀系数为0.5410^-6k^-1。覆盖层303具有1.8mm的平均层厚度。覆盖层303覆盖基板301的全部加热区域。覆盖层完全覆盖导体线路302并且因此保护导体线路302不受来自外部环境中的化学或机械影响。

图4示出了根据本发明的红外面板辐射器的第三实施例的侧视图，该红外面板辐射器整体用附图标记400表示。红外面板辐射器400包括如参照图3所描述的基板301、导体线路402以及覆盖层403。导体线路402通过玻璃焊料407与基板表面404连接。

导体线路402呈现出弯折的走向，导体线路如此紧密地覆盖基板301的加热表面，使得相邻的导体线路区段之间保持1.5mm的均匀间距。在所示出的横截面中，导体线路402具有0.05mm²的横截面积、1mm的宽度及50μm的厚度。

玻璃焊料是具有低软化温度的玻璃；玻璃焊料属于粘结剂类别。玻璃焊料的处理方法类似于金属焊料。由于玻璃焊料的低软化温度，玻璃焊料在处理温度下为流体态/液态。反之，基板在处理温度下为固态。

使用由玻璃粉及有机粘结剂制成的玻璃膏来作为玻璃焊料，例如，肖特股份有限公司(schottag,美因茨,德国)生产的编号为g018-385的玻璃焊料。该玻璃焊料具有8.4ppm/k的热膨胀系数α(20-300)、3.14g/cm³的密度、992℃的玻璃转化温度以及1000℃的熔化温度。

在制造红外面板辐射器400时，首先通过从由耐高温钢制成的片材冲裁出成型件来产生印制导线。随后，加热基板301的表面且施加玻璃焊料层。将导体线路402放置在玻璃焊料层上并且与玻璃焊料层一起加热，直到玻璃焊料层软化，使得在玻璃焊料层冷却时在玻璃焊料层与基板301之间以及在玻璃焊料层与导体线路402之间产生连接。为了免受机械应力及化学应力的影响，最后导体线路402和玻璃焊料层设有由过渡玻璃制成的覆盖层403，该过渡玻璃的热膨胀系数处于玻璃焊料的热膨胀系数与导体线路402的热膨胀系数之间。

图5示出了根据本发明的红外面板辐射器500的第四实施例的侧视图，其中通过压入方法使导体线路402与基板501彼此机械连接。

基板501由与图3所示的基板301相同的材料制成。与图3所示的基板301的不同之处在于，基板501的表面设有与导体线路402的几何形状相应的槽502。在基底处的槽宽为1.2mm，槽深度为0.04mm。槽502的侧面稍微倾斜地延伸；由此使得导体线路402与基板501的机械连接更容易。将由石英玻璃制成的覆盖层503施加到基板501的表面及导体线路402上。在一备选的实施形式(未示出)中，未设置覆盖层。覆盖层503的功能在于保护导体线路402不受化学及机械影响。特别是由耐高温钢或二硅化钼制成的导体线路本身具有耐高温性，因此可以舍弃覆盖层。