PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE UN ELEMENTO CALENTADOR MEDIANTE EL DEPÓSITO DE FINAS CAPAS SOBRE UN SUSTRATO AISLANTE, ELEMENTO OBTENIDO Y SU UTILIZACIÓN.

Procedimiento de fabricación de un elemento calentador mediante el depósito de finas capas sobre un sustrato aislante, elemento obtenido y su utilización. La presente invención se refiere al campo técnico del depósito de finas capas para realizar unos elementos calentadores sobre el sustrato aislante. La invención encuentra una aplicación ventajosa en el campo del desempañado o del deshielo de superficies, en unos sectores tales como por ejemplo unas superficies reflectantes en el sector automóvil o el borde de ataque de alas en el sector aeronáutico. De manera conocida para el experto en la materia, un elemento calentador está constituido por una zona caracterizada por una resistencia eléctrica baja denominada zona fría y por una zona de resistencia eléctrica mucho más elevada para constituir la parte calentadora en sí. En una concepción de los elementos calentadores, dos zonas frías están asociadas a la zona calentadora mediante un montaje en serie, de tal manera que la intensidad eléctrica que atraviesa cada una de las zonas es la misma. Las zonas frías tienen por función conectar las llegadas eléctricas que proceden de una fuente exterior y distribuir la corriente, de manera homogénea, a los bornes de la parte calentadora. Como la potencia es igual al producto de la resistencia eléctrica por el cuadrado de la intensidad, el paso de la corriente produce así un calentamiento importante en la zona de resistencia eléctrica elevada denominada zona caliente. A la inversa, puesto que las zonas frías presentan una resistencia eléctrica lo más baja posible, resulta una liberación de potencia térmica mínima a nivel de las conexiones eléctricas. Además, siendo el valor de la resistencia eléctrica igual al producto de la resistividad por la longitud del conductor dividida por su sección, es posible modificar los valores de la resistencia haciendo variar el valor de cualquiera de los parámetros citados: resistividad, longitud, sección. En una forma de realización de elementos calentadores en capa fina, utilizando por ejemplo la técnica del depósito al vacío, se puede hacer intervenir por lo menos dos materiales de resistividad diferente, siendo cada uno depositado a través de las máscaras específicas para constituir sucesivamente una (zona caliente) parte calentadora en forma de pista y uno o varios colectores o tubos de drenaje. Los dos materiales se seleccionan en función de sus resistividades intrínsecas, mientras que sus secciones se determinan en función de los valores de conductancia necesaria para las zonas frías y del valor de resistencia necesaria para la parte calentadora. Cuando el revestimiento calentador no permite obtener una resistencia eléctrica suficientemente elevada ajustando el grosor de dicho revestimiento, resulta necesario ajustar la longitud de la resistencia depositada en forma de pistas, con el fin, por consiguiente, de aumentar la longitud recorrida por la corriente. Tal como se ha indicado anteriormente, un segundo material, muy conductor, se deposita en los extremos de las resistencias para actuar como tubo de drenaje. Se puede citar, por ejemplo, la enseñanza de las patentes JP 7226301 y JP 8124707. En otra forma de realización, cuando el depósito resistivo no está en forma de pista, las conexiones eléctricas pueden ser tomadas por ambas partes del revestimiento resistivo por medio de un revestimiento conductor realizado en forma de bandas conocidas con el nombre de tubos de drenaje. Dicha solución se desprende de la enseñanza de los documentos WO 015821, WO 03095251 y US nº 4.543.466. Según la enseñanza del documento WO015821 la capa calentadora está realizada en un material transparente conductor y está asociada a una capa de plata de alta conductividad eléctrica, con el fin de asegurar la función de tubo de drenaje, sin calentamiento. Resulta de este estado de la técnica que la elaboración de un elemento calentador, mediante el depósito de finas capas, necesita dos etapas: - una primera etapa para el depósito de la resistencia eléctrica a través de una máscara en el caso de una resistencia en forma de pistas o, directamente, sobre la totalidad de la superficie del sustrato. Se debe observar que la fabricación de las pistas se puede realizar asimismo retirando selectivamente el depósito resistivo; - una segunda etapa, para el depósito a través de otra máscara de otro revestimiento, para la realización de los tubos de drenaje. Por lo tanto, es necesario utilizar dos materiales diferentes y una manipulación de máscara entre los dos depósitos. Este estado de la técnica se ilustra esquemáticamente en la figura 1 que muestra un elemento calentador realizado 2 en dos etapas. El elemento calentador está constituido por un sustrato (C) realizado en un material aislante eléctrico tal como cerámica, vidrio o material plástico, etc. Sobre la totalidad de la superficie el sustrato (C), se deposita un revestimiento (B) muy poco conductor. Se posiciona una máscara sobre el revestimiento (B) de manera, por ejemplo, que no recubra sus extremos para permitir el depósito de un segundo revestimiento de alta conductividad, con el fin de realizar los tubos de drenaje (A) para la conexión de una fuente de alimentación eléctrica tal como un generador (G). A partir de este estado de la técnica, el problema que se propone resolver la invención es realizar, en una sola etapa de depósito y con un solo material, unos elementos calentadores en capas finas. Para resolver dicho problema, se ha concebido y puesto a punto un procedimiento de fabricación de un elemento calentador mediante el depósito de capas finas sobre un sustrato aislante según el cual: - se modifica el estado de la superficie del sustrato para obtener por lo menos una zona lisa de baja rugosidad Ra. y por lo menos una zona de rugosidad más elevada Rax; - se aplica, sobre las diferentes zonas, un material muy conductor de la electricidad; - se conectan la o las zonas del material a nivel de la o de las zonas lisas del sustrato a una fuente de alimentación eléctrica. Resulta de este procedimiento que el elemento calentador puede ser obtenido en una sola etapa de depósito para realizar, al mismo tiempo, la resistencia eléctrica y los tubos de drenaje constituidos en este caso por las zonas lisas de baja rugosidad. Por lo tanto, ya no es necesario utilizar dos materiales diferentes, ni aplicar unas máscaras diferentes durante el procedimiento de elaboración de los revestimientos. Contrariamente a los conocimientos generales del experto en la materia, según la invención, el material altamente conductor se utiliza, para la parte calentadora, y no sólo para las partes frías o tubos de drenaje. A partir de esta concepción de base, - o bien se deposita la capa de material muy conductor sobre el conjunto del sustrato, de manera que recubra la totalidad de las zonas lisas y rugosas; - o bien se deposita la capa del material muy conductor, de manera que forme una pista que recubre una parte de las zonas lisas y una parte de la zona rugosa. En una forma de realización, se realiza la zona de rugosidad más elevada entre dos zonas lisas. La invención se refiere asimismo a un elemento calentador mediante el depósito de capas finas sobre un sustrato aislante que presenta por lo menos una parte calentadora por efecto Joule y por lo menos una parte de conexión eléctrica constituidas por al menos una zona de rugosidad más elevada Rax y al menos una zona lisa de baja rugosidad Ra, estando dichas zonas recubiertas de una capa fina de un material muy conductor, estando una fuente de alimentación eléctrica conectada a nivel de la o de las zonas del material a nivel de la zona o de las zonas lisa(s) del sustrato. Entre los materiales muy conductores susceptibles de ser utilizados se pueden citar, a título indicativo no limitativo, el aluminio, el cobre, la plata, el oro, y más generalmente cualquier material que presenta una conductividad eléctrica intrínseca superior a 30 x 106 S.m -1 a temperatura ambiente. Según otra característica, la rugosidad Ra de la o de las zona(s) lisa(s) es inferior a 0,5 µm. En una forma de realización, el sustrato presenta una zona lisa de baja rugosidad Ra dispuesta al lado de una zona de rugosidad más elevada Rax. En otra forma de realización, el sustrato presenta dos zonas lisas de baja rugosidad Ra dispuestas por ambos lados de una zona de rugosidad más elevada Rax. Tal como se desprende del procedimiento: ES 2 367 840 T3 - o bien la capa fina de material muy conductor se deposita sobre la totalidad de la superficie del sustrato de manera que recubra las diferentes zonas; - o bien la capa fina del material muy conductor se deposita en forma de una pista que recubre las diferentes 3 zonas. ES 2 367 840 T3 Unos resultados particularmente ventajosos se han obtenido cuando la relación de resistencia eléctrica R2/R1 es superior a la... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de fabricación de un elemento calentador mediante el depósito de capas finas sobre un sustrato aislante (1) según el cual: - se modifica el estado de la superficie del sustrato (1) para obtener por lo menos una zona lisa (1a, 1b) de baja rugosidad Ra y por lo menos una zona (1c) de rugosidad más elevada Rax; - se aplica, sobre diferentes zonas (1a), (1b), (1c) un material (2) muy conductor de electricidad; - se conecta la o las zonas (2a, 2b) del material (2) a nivel de la o de las zonas lisas (1a, 1b) del sustrato a una fuente de alimentación eléctrica (3). 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se deposita la capa de material muy conductor (2) sobre el conjunto del sustrato (1), de manera que recubra la totalidad de las zonas lisas (1a, 1b) y rugosas (1c). 3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se deposita la capa del material muy conductor (2), de manera que forme una pista que recubre una parte de las zonas lisas (1a, 1b) y una parte de las zonas rugosas (1c). 4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se realiza la zona de rugosidad más elevada (1c) entre dos zonas lisas (1a, 1b). 5. Elemento calentador mediante el depósito de capas finas sobre un sustrato aislante (1) que presenta por lo menos una parte calentadora eléctricamente y por lo menos una parte de conexión eléctrica, caracterizado porque dichas partes están constituidas por al menos una zona lisa (1a, 1b) de baja rugosidad Ra y al menos una zona (1c) de rugosidad más elevada Rax, estando dichas zonas (1a), (1b), (1c) recubiertas de una capa fina de un material muy conductor (2), estando una fuente de alimentación eléctrica (3) conectada a nivel de la o de las zonas (2a, 2b) del material (2) a nivel de la o de las zonas lisas (1a, 1b) del sustrato. 6. Elemento según la reivindicación 5, caracterizado porque la rugosidad Ra de la o de las zonas lisas es inferior a 0,5 µm. 7. Elemento según la reivindicación 5, caracterizado porque el sustrato (1) presenta una zona lisa de baja rugosidad Ra dispuesta al lado de una zona de rugosidad más elevada Rax. 8. Elemento según la reivindicación 5, caracterizado porque el sustrato presenta dos zonas lisas de baja rugosidad Ra dispuestas por ambos lados de una zona de rugosidad más elevada Rax. 9. Elemento según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque la capa fina de material muy conductor (2) se deposita sobre la totalidad de la superficie del sustrato de manera que recubra las diferentes zonas (1a), (1b), (1c). 10. Elemento según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque la capa fina de material muy conductor (2) se deposita en forma de una pista que recubre las diferentes zonas (1a), (1b), (1c). 11. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizado porque la conductividad del material muy conductor es superior a 30·10 6 S/m 2 a temperatura ambiente. 12. Elemento según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 11, caracterizado porque el material muy conductor (2) es cobre, o aluminio, o plata u oro. 13. Elemento según una de las reivindicaciones 5 a 11, caracterizado porque el sustrato (1) está realizado en un material aislante. 14. Elemento según una de las reivindicaciones 5 a 11, caracterizado porque el sustrato (1) está realizado en un material conductor revestido de una capa aislante. 15. Elemento según una de las reivindicaciones 5 a 14, caracterizado porque la relación de resistencia eléctrica R2/R1 es superior a la relación del cuadrado de los coeficientes 1 y 2, es decir R2/R1 > (2) 2 /(1) 2 , fórmula en la que: R1 = resistencia en ohm de la zona lisa de baja rugosidad (Ra); R2 = resistencia en ohm de la zona de rugosidad más elevada (Rax); 1 = longitud desarrollada de la zona lisa dividida por su longitud palpada por medio de un rugosímetro; 2 = longitud desarrollada de la zona de rugosidad más elevada dividida por su longitud palpada por medio de un 8 rugosímetro. ES 2 367 840 T3 16. Utilización del elemento calentador según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 15, para el desempañado o el deshielo de superficies reflectantes. 9 ES 2 367 840 T3 ES 2 367 840 T3 11