CN105247672B - 用于照射衬底的运行方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公知的用于运行用于通过用红外辐射进行照射来对衬底进行改性的装置的方法，该装置具有照射单元，在该照射单元中综合有多个具有彼此平行布置的纵轴的圆柱形红外辐射器，该方法包括下列方法步骤：a）根据衬底的要实现的改性预先给定总照射功率；（b）以相应的额定运行功率运行红外辐射器。为了由此出发说明一种有效的、使得能够以新的运行方式简单和快速地换装该装置并同时使得能够简单和成本适宜地运行该装置的运行方法，根据本发明提出：（c）根据衬底的要实现的改性预先给定额定辐射谱；（d）并且个别化地选择红外辐射器的相应的额定运行功率，使得由所述额定运行功率相加得出额定辐射谱和总照射功率；（e）所依照的准则是：红外辐射器是相同构造的，并且总照射功率与预先给定的额定值相差最大15%。

Description

用于照射衬底的运行方法和装置
本发明涉及用于运行用于通过用红外辐射进行照射来对衬底进行改性的装置的方法，该装置具有照射单元，在该照射单元中综合有多个具有彼此平行布置的纵轴的圆柱形红外辐射器，该方法包括下列方法步骤：
（a）根据衬底的要实现的改性预先给定总照射功率；
（b）以相应的额定运行功率运行红外辐射器。
此外，本发明还涉及用于通过用红外辐射进行照射来对衬底进行改性的装置，该装置具有照射单元，在该照射单元中综合有多个具有彼此平行布置的纵轴的圆柱形红外辐射器。
技术背景
在本发明的意义上的用于对衬底进行改性的装置是红外热装置；该装置例如被用于干燥和硬化涂层、粘结剂或颜料。
现有技术
公知的装置具有用于拍摄衬底的过程相机、以及多个用于照射衬底的红外辐射器。红外辐射器通常由两侧封闭的由石英玻璃制成的发光管构成，在该发光管中布置有例如碳带或钨丝形式的加热元件。红外辐射器的发光管被填充惰性气体。
这样的照射装置例如从DE 100 51 125A1中公知，该文献公开了用于半导体晶片的快速加热设备。该照射装置具有用于衬底的可旋转安放的容纳部、以及多个拥有线形的圆柱形地延长的辐射器管的红外辐射器，在该辐射器管中布置有由钨制成的灯丝。除此之外，设置有用于个别化地电激励红外辐射器的调节单元，通过该调节单元可以调整红外辐射器的照射功率。
照射功率的可调节性使得能够优化照射过程。当红外辐射器的照射功率被选择为尽可能高的使得高的能量输入到衬底中时，基本上实现了快速的照射过程。但是在照射过程中最大可使用的照射功率依赖于要照射的衬底。衬底常常是温度敏感的，使得过高的照射功率伴随着过强的升温以及衬底的损伤。除此之外，红外辐射器的辐射谱也影响照射过程。热敏感的衬底常常具有强地依赖于波长的吸收谱，使得为了有效地照射衬底需要具有确定波长范围中的高辐射份额的辐射。在此，从红外辐射器发射的频谱时常决定照射方法究竟是否能够被执行。
因此，为了能够将照射装置用于照射不同衬底，需要能够生成不同的发射谱。在此，通常将照射装置换装成其它红外辐射器。但是这一方面以成本密集地库存多个具有不同发射谱的红外辐射器为前提，另一方面为了换装红外辐射器需要一定的换装时间，由此可能在切换到照射另一衬底时妨害生产率。
根据本发明的照射装置的一个特别的应用领域是干燥和烧结含金属的墨汁，如其在制造印电子设备、例如电子开关元件、RFID、有机光伏、OLED或印刷电池时那样。在制造印制电子设备时，首先在第一方法步骤中借助于印刷方法将含金属的墨汁作为薄层涂敷到合适的衬底上、例如塑料膜、纸或玻璃上。墨汁层的厚度通常为0.3μm和3.0μm之间。为了涂敷墨汁层，可以使用多种不同的印刷方法。常常使用丝网印刷、辊到辊方法或喷墨印刷（墨汁喷射印刷）。
在制造印制电子设备时所使用的墨汁包含高份额的小金属颗粒，所述金属颗粒的颗粒大小常常处于纳米范围中。金属颗粒分散在含水或有机分散剂中。除此之外，墨汁可以包含有机添加物，譬如以用于更好的颗粒结网、可溶性、可润湿性或者用于防止结块，但是也可以包含含水添加物以用于墨汁的更好的可加工性。为了获得衬底的导电和持久的涂层，需要在第二方法步骤利用照射装置干燥并烧结墨汁涂层。
这样的用于制造印制电子设备的照射装置例如从US 2010/0003021 A1中公知。该装置具有辐射源，该辐射源适于发射具有可见、红外和/或紫外范围内的波长的辐射。除此之外，该装置包括用于根据硬化的涂层的光学特性来调节照射的调节单元。该调节单元以光学方式检测涂层的硬化的程度，并且据此调节总共由辐射源发射的照射功率。
即使在该装置的情况下，当红外辐射器应当被用于照射不同衬底时，也经常需要换装红外辐射器。
技术任务
因此，本发明所基于的任务是，说明一种有效的运行方法，该运行方法能够以新的运行方式实现装置的简单和快速的换装并且同时能够简单和成本适宜地运行该装置。
此外，本发明所基于的任务是，提供一种装置，该装置可以以新的运行方式简单并且快速被换装并且此外可以简单和成本适宜地运行。
发明内容
关于该运行方法，根据本发明，该任务从开头所述类型的一种用于对衬底进行改性的装置的运行方法出发来解决，其方式是：
（c）根据衬底的要实现的改性预先给定额定辐射谱；
（d）并且个别化地选择红外辐射器的相应的额定运行功率，使得由所述额定运行功率相加得出额定辐射谱和总照射功率；
（e）所依照的准则是：红外辐射器是相同构造的，并且总照射功率与预先给定的额定值相差最大15%。
被用于对衬底进行改性的装置具有用红外辐射照射衬底的照射单元。在所述装置中，照射单元和衬底可以规律地相对于彼此移动。从照射单元发射的辐射一方面由其照射功率、并且另一方面由其辐射谱来表征。
总照射功率影响衬底在照射期间的升温；总照射功率确定衬底在照射期间所具有的温度最大值。过高的总照射功率原则上可能伴随着衬底的损伤。
而辐射谱影响照射过程的效率。有效的照射过程常常需要具有预先给定波长范围内的高辐射份额的辐射。尤其是在具有高度依赖于温度的吸收谱或者由多个具有不同频谱特性的组分组成的热敏感衬底的情况下，发射谱可能影响照射方法的效率；所实现的发射谱时常决定照射方法究竟是否能够被执行。
因此，对于许多照射过程所期望的是，既能够调整总照射功率、又能够调整辐射谱。
为了在用于照射衬底的装置中既能够调整总照射功率、又能够调整由红外辐射器发射的辐射谱，根据本发明首先设置多个红外辐射器，所述红外辐射器分别可以以个别化的额定运行功率运行。
红外辐射器属于热辐射器，所述热辐射器的发射谱基本上依赖于其加热元件的温度。该发射谱在所述辐射器的情况下在确定的波长处具有最大能量密度；所属波长被称为主发射线。
主发射线的位置由红外辐射器的温度来确定。红辐射器越冷，则主发射线的波长越大。因此，通过合适地选择红外辐射器的温度，可以调整主发射线。同时伴随着温度的改变而来是的波长分布、即总频谱的改变。由红外辐射器发射的频谱的波长分布可以近似地通过普朗克辐射定律来描述。于是，可以通过如下公式来描述材料的发射谱功率：
其中Ε (λ, Τ)：发射谱功率，C1、C2：常数，A：波长，T：温度，并且(λ, T)是表面的频谱发射率。
辐射谱的这种匹配对于紫外辐射器基本上是公知的。因此，从DE 101 45 648 A1中公知一种紫外照射装置，其辐射谱一方面可以通过多个具有不同发射谱的辐射源来调整，并且另一方面可以通过匹配紫外辐射器的运行功率来调整。但是在紫外辐射器的情况下，通过改变功率输送，仅能提高或降低全部输送的能量量。而能量关于波长的分布仅仅轻微地改变。因此，在这样的照射装置的情况下变得非常重要的是设置不同的辐射源。
虽然紫外辐射器在以减小的运行功率运行时同样显示出较小的辐射器温度。但是频谱的匹配在此所基于的是，通过温度变化，紫外辐射器的放电室中的气体组成被改变，其方式例如是，填充气体的金属添加物在放电室中冷凝；因此其不能容易地被传输到红外辐射器上。
虽然在红外辐射器的情况下发光管也常常被填充惰性气体，使得实现加热元件的高的温度并由此实现红外辐射器的高功率。但是惰性气体不显著地促进红外光谱范围中的发射，并且在红外辐射器冷却时未观察到气体组成的改变。
在照射单元中布置的红外辐射器分别具有个别化的发射谱和个别化的照射功率。关于整个照射单元，红外辐射器的个别化的辐射谱在形成混合谱的情况下彼此重叠。总照射功率是关于辐射器装置的发射面的以瓦特为单位的积分照射功率。因为照射单元的总照射功率是通过单体照射功率之和得出，所以可以通过改变辐射器数目来调整总照射功率。在此，红外辐射器既可以以相同的运行功率运行，又可以以不同的运行功率运行，使得衬底由频谱的重合决定地而用与预先给定的辐射谱相对应的混合谱来照射。
通过根据本发明设置多个红外灯，可以关断或接通各个红外辐射器，以便获得所期望的辐射谱并同时获得预先给定的总照射功率。红外辐射器尤其是可以以更小的运行功率来运行（调暗的运行）。红外辐射器可以个别化地被激励，并且以其相应的运行功率来运行。
根据本发明，红外辐射器的相应的额定运行功率个别化地被选择，使得由所述额定运行功率相加得出额定辐射谱和总照射功率，所依据的准则是，红外辐射器是相同构造的并且总照射功率与预先给定的额定值相差最大15%。在此，总照射功率的额定值和与其最大容许偏差被选择为，使得避免衬底的损伤。除此之外，总照射功率对照射过程的时长和速度具有显著影响。在总照射强度与预先给定的额定值相差最高15%的情况下，照射过程的速度仅仅被不显著地妨害。
除此之外，具有多个构造相同的红外辐射器的装置可以简单地制造；该装置使得能够简单地调节相应的红外辐射器运行功率，因为在这种情况下仅须考虑红外辐射器类型。通过不必库存不同的红外辐射器，将投资和运行成本保持得小。
优选地设置调节单元，该调节单元在预先给定要调整的辐射谱和要调整的总照射强度的预先给定的额定值的情况下确定各个红外辐射器的相应运行功率。
在根据本发明的运行方法的一个有利的扩展方案中规定：红外辐射器具有标称功率，并且相应额定运行功率要么为标称功率的0%、要么处于标称功率的15%至100%（含100%）的范围中。
红外辐射器的标称功率是红外辐射器在按规定的运行中在不显著妨害寿命的情况下可以持久运行的最大功率。相应红外辐射器实际运行的运行功率可以表达为标称功率的百分比份额。
红外辐射器的调暗的运行可能妨害红外辐射器的效率。为了保证该装置的有效运行，已经经受考验的是，红外辐射器要么以处于标称功率的15%至100%（含100%）范围内的运行功率运行，要么被关断，也就是说，以标称功率的0%运行。
当相应额定运行功率要么为标称功率的0%、要么处于标称功率的50%至100%（含100%）范围内时，保证了该装置的特别有效的运行。
在根据本发明的运行方法的另一有利的扩展方案中规定，红外辐射器分别发射如下辐射：所述辐射关于相应红外辐射器的总辐射功率具有至少25%的IR-A辐射份额和至少25%的IR-B辐射份额。
IR-A辐射具有0.78μm至1.4μm范围内的波长；IR-B辐射的波长处于1.4μm至3.0μm范围内，并且IR-C辐射的波长处于3μm至1000μm范围内。IR-A范围内的红外辐射与IR-B辐射相比具有更高的辐射能量。原则上有下列情况成立：辐射能量越大，则可以越短地选择照射过程。因此，IR-A辐射份额有助于有效的运行方法。IR-B辐射被许多衬底良好地吸收。因此，当红外辐射器具有拥有至少25%的IR-A辐射的辐射份额和至少25%的IR-B辐射的辐射份额的辐射时，实现了良好的照射结果。
已经经受考验的是，由调节单元确定红外辐射器的额定运行功率。
通过调节单元确定运行功率的额定值，可以将该额定值容易地与已改变的运行条件相匹配。运行功率的额定值直接可供运行功率的相应调节使用。
在根据本发明的运行方法的一个优选的修改方案中规定，该装置包括未照明的红外辐射器和照明的红外辐射器，其中相邻的照明的红外辐射器彼此具有照明间距，其中该装置的照明间距的平均值的方差采取最小值。
在具有多个红外辐射器的装置的情况下，不必为了调整总照射强度和辐射谱而使所有红外辐射器照明。在此，照明的红外辐射器照射衬底的表面上的照射域。相邻的照明的红外辐射器直接彼此相邻，或者被一个或多个未照明的红外辐射器彼此隔开。照射间距是相邻红外辐射器的辐射器管的最短间距。为了实现照射域的尽可能均匀的照射，照明的红外辐射器在该装置中被布置成，使得照明间距的平均值具有尽可能小的方差。
已经被证明有利的是，调节单元具有存储元件，在该存储元件中存放有红外辐射器的特征曲线，并且在确定红外辐射器的相应运行功率的额定值时考虑所述特征曲线中的至少一个。
存储元件优选地是电子存储元件、例如EEPROM或闪存。在存储元件中存放有红外辐射器的为相应红外辐射器所特有的特征曲线。在这种意义上的特征曲线例如是电流-电压特征曲线、辐射功率-温度特征曲线、发射谱、吸收曲线、反射曲线。调节单元从特征曲线中确定相应红外辐射器的各个运行功率，并且据此确定预期的总照射功率以及混合辐射谱。
在该上下文中已经被证明有利的是，特征曲线包括至少一个电流-电压特征曲线，从所述电流-电压特征曲线中为相应红外辐射器确定运行电流Ii，使得在预先给定的运行电压Ui和运行多个红外辐射器n的情况下达到总照射功率。
总照射功率Pges从红外辐射器的相应运行功率Pi之和得出。有下式成立：
。
相应运行功率从运行电压Ui和运行电流Ii中得出：
。
如果预先给定运行电压Ui，则可以借助于电流-电压特征曲线为相应红外辐射器既确定运行电流Ii、又确定运行功率Pi。除此之外，能够确定针对预先给定的总照射功率所需的红外辐射器的数目n。在此，红外辐射器可以以相同的运行功率或者以不同的运行功率运行。
在根据本发明的运行方法的一个有利的扩展方案中，辐射器平面上的平均功率密度处于 20 kW/m2至250 kW/m2的范围内。
辐射器平面上的功率密度影响衬底上的照射密度。为了一方面实现照射过程尽可能高的过程速度并且另一方面避免由于过高照射密度对衬底造成的损伤，已经对于大多数衬底证明有利的是在辐射器平面上的上述范围内的功率密度。
在根据本发明的运行方法的另一同样有利的扩展方案中，用10 kW/m2 bis 200kW/m2范围内的平均照射密度来照射照射域。
关于照射域的平均照射密度对装置的能量效率和照射过程的速度具有影响；该平均照射密度应当关于整个照射域是尽可能均匀的。为了保证高的过程速度，原则上所期望的是尽可能高的照射密度。但是大于200 kW/m2的平均照射密度可能伴随着强烈的升温和衬底的损伤。小于10 kW/m2的照射密度妨害过程速度；其伴随着过程的低效率。除此之外，利用上述范围内的照射密度实现了在干燥、硬化和烧结涂层、粘结剂或颜料时、尤其是在干燥和烧结含金属的墨汁时的良好结果。
在该运行方法的一个优选的扩展方案中规定，衬底配备有含金属的墨汁并且为了干燥和烧结该墨汁而被照射。
常见观点是，当为了干燥和烧结含金属的墨汁使用生成可见或IR-A范围内的窄带或离散发射谱的光学辐射器时，在干燥和烧结含金属的墨汁时实现良好的方法结果（为此参见：）Z. Radivojevic等人:Optimised curing of silver ink jet based printedtraces，Proceedings of 12th International Workshop on Thermal Investigationsof ICs -Therminic 2006，Nice:法国（2006）；R. Cauchois等人：Impact of variablefrequency microwave and rapid thermal sintering on microstructure of inkjet-printed silver nanoparticles, J. Mat.Sci 47, (2012)，第20页；J. West 等人:Photonic Sintering of Silver Nanoparticles: Comparison of Experiment andTheory, in Volodymyr Shatokha [Ed.]:Sintering-Methods and Products。InTech:2012; A. Khan等人:Laser sintering of direct write silver nano-ink conductorsfor microelectronic applications. Proc.SPIE 6879 (2008))。
与此不同，该照射装置具有多个拥有窄带发射谱的红外辐射器。该发射谱优选地包括IR-B和IR-C范围内的主要的辐射份额。当红外辐射器分别发射如下辐射时：所述辐射关于相应红外辐射器的总辐射功率具有至少25%的IR-B辐射份额和最高13%的IR-C辐射份额，实现良好的结果。
含金属的墨汁是固体金属颗粒在分散剂中的分散体。金属颗粒本身对入射的IR-B和IR-辐射具有高反射率。由红外辐射器发射的IR-B和IR-C辐射和由金属颗粒漫反射的辐射分布在要干燥的层内，并且因此主要可供用于照射含金属的墨汁的另外的组成部分。这些组成部分常常包括对具有该范围内的波长的辐射具有良好吸收特性的有机化合物。IR-B和IR-C辐射有规律地被分散剂和挥发性物质吸收，使得这些组成部分可以蒸发。因此，IR-B和IR-C辐射在金属颗粒在烧结过程中彼此连接以前有助于墨汁的良好干燥。
在该上下文中已经经受考验的是，红外辐射器还发射可见和IR-A范围内的辐射份额。具有该范围内的波长的辐射与IR-B和IR-C辐射相比具有更高的辐射能量并且尤其是适于烧结金属颗粒。
关于该装置，根据本发明，上述任务从开头提到类型的一种用于照射衬底的装置出发来解决，其方式是，为了个别化地调节相应红外辐射器的额定运行功率，设置调节单元，该调节单元从预先给定的额定辐射谱和预先给定的总照射功率个别化地确定红外辐射器的相应额定运行功率，使得由所述额定运行功率相加得出额定辐射谱和总运行功率，所依照的准则是，红外辐射器是构造相同的并且总照射功率与预先给定的额定值相差最大15%。
照射装置具有多个拥有圆柱形辐射器管和辐射器管纵轴的红外辐射器，所述红外辐射器被布置成，使得辐射器管纵轴彼此平行地延伸。为了在这样的装置中既能够调整总照射功率、又能够调整由红外辐射器发射的辐射谱，根据本发明设置多个红外辐射器和确定红外辐射器的相应额定运行功率的调节单元。
主发射线的位置进而红外辐射器的发射谱由红外辐射器的温度来确定。伴随着红外辐射器的温度的变化而来的是波长分布的变化。因为红外辐射器的温度依赖于其运行功率，所以可以通过合适地选择运行功率来调整预先给定的辐射谱。
通过根据本发明的装置包括多个红外灯，根据本发明规定，各个红外辐射器以个别化的额定运行功率运行，以便获得所期望的频谱。红外辐射器尤其是可以以较小的运行功率来运行（调暗的运行）。红外辐射器可以个别化地被激励。除此之外，因为总照射功率从红外辐射器的运行功率之和得出，所以规定,各个红外辐射器可以被调节单元关断或接通，以便调整总照射功率。通过合适地选择各个运行功率，实现了发射谱和总照射功率的调整。
红外辐射器布置在共同的照射单元中。与多个单独的辐射器不同，这样的照射单元仅仅需要用于红外辐射器的共同的壳体，并且因此有助于该装置的紧凑构造形式。红外辐射器以其辐射器管纵轴彼此平行的方式布置在照射单元内。通过辐射器管的平行布置，获得面辐射器，该面辐射器适于以高照射密度平面地照射衬底。
实施例
下面根据实施例和三个附图进一步描述本发明。其中以示意图：
图1以纵截面图示出了可根据本发明的运行方法运行的用于照射衬底的装置，该装置包括四个双管红外辐射器；
图2示出了用于根据图1的双管红外辐射器的加热丝的电路装置；以及
图3示出了根据本发明的运行方法的一个扩展方案的流程图。
图1示意性地示出了用于干燥和烧结衬底103上的含金属的墨汁的装置100的一个实施方式，该装置按照根据本发明的方法来运行。装置100尤其是被用于干燥和烧结以辊到辊方法制造的印刷电子组件中的墨汁。
装置100包括：辐射器模块101，其具有四个布置在其中的用于发射光学辐射105的红外辐射器102；反射器107；以及镜104，其用于将由辐射器模块101发射的辐射105的一部分反射到衬底103上。
红外辐射器102是构造相同的双管辐射器，其具有圆柱形辐射器管和辐射器管纵轴；红外辐射器在辐射器模块101中被布置为，使得其辐射器管纵轴彼此平行地并且垂直于传输方向108延伸。作为短波红外辐射器，所述红外辐射器具有大约2200°C的标称色温。所述辐射器102的发射最大值处于大约1.2μm的波长处。
红外辐射器102发射如下辐射：所述辐射具有大于25%的IR-B辐射的辐射份额以及在IR-C范围中具有相应总辐射器功率的最高13%。在IR-A范围中，红外辐射器分别发射总辐射器功率的大于25%。
相邻的红外辐射器102彼此具有55mm的间距111。红外辐射器102的辐射器下侧与衬底之间的间距a为60mm。调校单元（未示出）使得能够在35mm至185mm范围内简单地调整间距a。
辐射器模块101具有两侧弯曲的壳体106，该壳体106具有朝向红外辐射器102的侧。反射器107被施加到该侧上。通过反射器107包括基底反射器107a和两个侧面反射器107b、107c，大份额的由红外辐射器102发射的红外辐射被耦合输入在衬底103上。反射器107由铝制成，并且适于反射具有800nm至5000nm范围内的波长的红外辐射。在一个替代的实施方式（未示出）中，将由铝、银、金、铜、镍或铬构成的高反射性涂层施加到壳体上。
辐射器模块101照射衬底103的表面上的照射域。辐射器模块101被设计用于以大约150 kW/m2的平均照射密度来照射照射域。该照射域具有1800cm2的总面积。
衬底103是由PET制成、具有0.1mm膜强度的塑料膜，该塑料膜由传输装置（未示出）在传输方向108上相对于辐射器模块101移动。衬底103的移动以恒定的进给速度进行。
在壳体106内设置有用于冷却反射器107和红外辐射器102的冷却元件（未示出）。冷却元件是水冷装置。该水冷装置有助于该装置、尤其是辐射器和反射器层的高寿命。在一个替代的实施方式中，冷却元件是空气冷却装置。在此，该冷却元件被设计成，使得衬底103由于其小的热质量而不通过从辐射器模块101出发的空气流来冷却。这例如通过反射器107的空气再冷却装置、或者红外辐射器102和反射器107的具有特殊空气引导装置和侧面空气出口的空气冷却装置来实现。
图2示出了图1中的双管红外辐射器102的加热丝201-208的电路装置200。加热丝201-208被划分成具有四个加热丝205-208的第一组和布置在第一组之后的具有四个加热丝201-204的第二组。
加热丝201和205、202和206、203和207以及204和208并联。并联的加热丝以运行参数、运行电压、运行电流和运行功率的相同值运行。因此，加热丝照射由两个相同子域组成的照射域（未示出）。
示例1
照射装置包括四个具有总共八个丝的红外辐射器。每个红外辐射器针对2600°C标称温度下的230V标称电压、2620W标称功率来设计。加热的丝长度为350mm。
在预先给定的 5850 W的总照射强度的情况下，运行电压Ui和照明的辐射器的数目n的改变如表1中所示实现了辐射谱的匹配。在此，Pi表达丝的运行功率，Pges表达总照射功率，T表达丝温度，λmax表达主发射线的波长，并且Pi/Pnenn表达单体运行功率与标称功率的百分比率。
表1
变量 Ui Pi n P<sub>ges</sub> T λ<sub>max</sub> P<sub>i</sub>/P<sub>nenn</sub>
[V] [W] [W] [°C] [nm] [%]
1 100 710 8 5680 1830 1375 27.1
2 160 1480 4 5920 2250 1150 56.5
3 250 3000 2 6000 2700 1000 114.5
4 190 1930 3 5790 2415 1080 73.7
如表1所示，可以通过改变运行电压Ui和照明的丝的数目n来实现几乎恒定的大约5850 W ± 3 %的总照射功率。因此，照射装置的发射谱可以在任何时候都与新的衬底相匹配。取消了辐射器的高成本的换装。
在下面的表2中将相应辐射器温度与频谱范围VIS (380 nm - 780 nm)、IR-A(780 nm - 1400 nm)和IR-B (1400 nm - 3.000 nm)中的能量份额相对照。
表2
变量 T VIS IR-A IR-B
[°C] 380 - 780 nm 780 - 1400 nm 1400 - 3000 nm
1 1830 2.2 % 22.7 % 50.5 %
2 2250 6.0 % 31.6 % 45.5 %
3 2700 8.0 % 34.3 % 43.0 %
4 2415 12.0 % 37.6 % 38.7 %
示例2
用于干燥和烧结墨汁的照射装置包括红外辐射器模块，该红外辐射器模块具有拥有各2个丝的12个双管红外辐射器。丝的数目为总共24个。如下面的表3所示，可以利用辐射器模块通过不同地开关丝在近似恒定的 120 kW/m2功率密度的情况下实现不同的色温。
表3
变量 U<sub>i</sub> n T 功率密度　　　辐射器域
[V] [°C] [kW/m<sup>2</sup>]
1 230 8 2600 124
2 160 12 2250 111
3 110 22 1910 115
作为衬底，既使用由聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）制成的塑料膜、又使用由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制成的塑料膜，其分别具有100μm的膜厚。塑料膜是利用具有含银墨汁的喷墨印刷机（Dimatix DMP283；滴落空间 25/30μm）来印制。作为墨汁使用银纳米颗粒（20重量百分比）在有机溶剂中的分散体（Suntronic® Jet Silver U 5603）。
印制的塑料膜接着被照射装置干燥。为此，膜为了干燥和烧结墨汁层而在传输方向上以轨道速度相对于红外辐射器模块移动。在此，可以实现直至60m/min的轨道速度。
图3以示意图示出了根据本发明的运行方法的流程图，例如根据图1的用于照射衬底的装置基于该运行方法。但是为了简化，图3仅仅示出了照射装置，其具有三个可彼此独立运行的红外辐射器（辐射器1-3），下面按照所述照射装置进一步阐述该运行方法。辐射器1-3分别以恒定的运行功率运行。
首先，照射过程与要照射的衬底相协调。在此，衬底通常预先给定要选择的辐射谱以及要选择的总照射功率。因为应当以预先给定的总照射功率和预先给定的辐射谱进行照射，所以其额定值被预先给定并输入给调节单元。辐射谱基本上由主发射线的波长来表征，使得在此仅仅输入主发射线。在一个替代的实施方式（未示出）中，也可以考虑一个或多个预先给定的频谱范围。
从这些值出发，调节单元确定红外辐射器的相应运行功率P1、P2和P3、以及所属额定运行电流I1,soll、I2,soll、I3,soll以及额定运行电压U1,soll、U2,soll、U3,soll。调节单元具有存储元件，在该存储元件中保存有辐射器1-3的电流-电压特征曲线；调节单元在确定辐射器1-3的相应运行功率的额定值时考虑特征曲线。各个辐射器运行功率的额定值的确定依照如下准则进行：相应辐射器运行功率要么为红外辐射器的额定功率的0%、要么处于标称功率的50%至100%（含100%）的范围内。由此，例如可以关断辐射器1-3之一，而其它辐射器以上述范围中的运行功率运行。在一个替代的实施方式中，相应辐射器运行功率要么为红外辐射器的标称功率的0%、要么其处于标称功率的15至100%（含100%）范围内。
辐射器1-3由调节单元以一定电压和电流来运行。在此，辐射器1-3的运行功率被调节单元调节到之前确定的额定值上，使得辐射器1-3以与总照射功率的预先给定的额定值相差最大15%的总照射功率来照射表面上的照射域。
辐射器1-3的各个运行功率的调节偏差由调节单元来检测，其方式是，持续地监控辐射器1-3的运行电压和运行电流。所确定的调节偏差由调节单元通过如下方式来校正：辐射器1-3以经匹配的电压U1,KORR, U2,KORR, U3,KORR和经匹配的电流I1,KORR, I2,KORR, I3,KORR来运行。
辐射器1-3照射照射区。
在该运行方法的一个替代的扩展方案（未示出）中，衬底配备有含金属的墨汁并且为了干燥和烧结该墨汁而被照射。在该照射单元中，设置有照射第二照射区的三个附加的辐射器4-6、以及照射第三照射区的三个另外的辐射器7-9。调节单元调节辐射器1-9的相应运行功率，使得生成具有三个不同区、即第一照射区、第二照射区和第三照射区的照射域。第一照射区是用于干燥含金属墨汁的干燥区。第三照射区是烧结含金属墨汁的烧结区。干燥区和烧结区在照射密度方面不同。两个区的照射密度与含金属墨汁的特性相匹配。干燥区的照射密度小于烧结区的照射密度。第二照射区是过渡区，该过渡区布置在干燥区与烧结区之间并且该过渡区的照射密度处于干燥区的照射密度与烧结区的照射密度之间的范围中。

Claims (11)

1.用于运行用于通过用红外辐射进行照射来对衬底进行改性的装置的方法，所述装置具有照射单元，在所述照射单元中综合有多个具有彼此平行布置的纵轴的圆柱形红外辐射器，所述方法包括下列方法步骤：
（a）根据衬底的要实现的改性预先给定总照射功率；
（b）以相应的额定运行功率运行红外辐射器；
其特征在于，
（c）根据衬底的要实现的改性预先给定额定辐射谱；
（d）并且从对于所述红外辐射器可用的运行功率范围中针对每个红外辐射器个别化地选择相应的额定运行功率，使得由所述额定运行功率相加得出额定辐射谱和总照射功率，其中在所述照射单元中布置的红外辐射器分别具有个别化的发射谱，其中所述发射谱和其主发射线的位置由所述红外辐射器的温度来确定，并且其中关于整个照射单元，所述红外辐射器的个别化的辐射谱在形成混合谱的情况下重叠，所述混合谱与预先给定的辐射谱相对应；
（e）所依照的准则是：红外辐射器是相同构造的，使得所述红外辐射器具有相同的可用的运行功率范围，并且总照射功率与预先给定的额定值相差最大15 %。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，红外辐射器具有标称功率，并且相应额定运行功率要么为标称功率的0%、要么处于标称功率的15%至100%且含100%的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，红外辐射器分别发射如下辐射：所述辐射关于相应红外辐射器的总辐射功率具有至少25%的IR-A辐射份额和至少25%的IR-B辐射份额。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，红外辐射器的额定运行功率由调节单元来确定，其中所述调节单元具有存储元件，在所述存储元件中存放有红外辐射器的特征曲线，并且在确定红外辐射器的相应额定运行功率时考虑所述特征曲线中的至少一个。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述装置包括未照明的红外辐射器和照明的红外辐射器，其中相邻的照明的红外辐射器彼此具有照明间距，其中所述装置的照明间距的平均值的方差采取最小值。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述特征曲线包括至少一个辐射功率-温度特征曲线，其中所述红外辐射器的温度依赖于其运行功率，使得通过合适地选择运行功率来调整预先给定的辐射谱。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述特征曲线包括至少一个电流-电压特征曲线，从所述电流-电压特征曲线中为相应红外辐射器确定运行电流Ii，使得在预先给定的运行电压Ui和运行多个红外辐射器ni的情况下达到总照射功率。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，辐射器平面上的平均功率密度处于 20kW/m2至250 kW/m2的范围内。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以10 kW/m2至200 kW/m2范围内的平均照射密度照射照射域。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，衬底配备有含金属的墨汁并且为了干燥和烧结所述墨汁而被照射。
11.用于通过用红外辐射进行照射来对衬底进行改性的装置，具有照射单元，在所述照射单元中综合有多个具有彼此平行布置的纵轴的圆柱形红外辐射器，其特征在于，为了从对于所述红外辐射器可用的运行功率范围中针对每个红外辐射器个别化地选择额定运行功率，设置调节单元，所述调节单元从预先给定的额定辐射谱和预先给定的总照射功率个别化地确定红外辐射器的相应额定运行功率，使得由所述额定运行功率相加得出额定辐射谱和总运行功率，所依照的准则是，红外辐射器是构造相同的，使得所述红外辐射器具有相同的可用的运行功率范围，并且总照射功率与预先给定的额定值相差最大15%。
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