CN112417806B - 一种tcm元件平面电路图设计方法 - Google Patents
一种tcm元件平面电路图设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112417806B CN112417806B CN202011253221.1A CN202011253221A CN112417806B CN 112417806 B CN112417806 B CN 112417806B CN 202011253221 A CN202011253221 A CN 202011253221A CN 112417806 B CN112417806 B CN 112417806B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tcm
- design
- resistor
- resistance
- ohms
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 160
- 238000010586 diagram Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 47
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 30
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 16
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 14
- 238000012552 review Methods 0.000 claims description 7
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 3
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 24
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 17
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 15
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 11
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 5
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 208000002193 Pain Diseases 0.000 description 3
- 208000037976 chronic inflammation Diseases 0.000 description 3
- 230000006020 chronic inflammation Effects 0.000 description 3
- 230000036407 pain Effects 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 206010001497 Agitation Diseases 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 208000007101 Muscle Cramp Diseases 0.000 description 1
- 201000002481 Myositis Diseases 0.000 description 1
- 206010029240 Neuritis Diseases 0.000 description 1
- 208000005392 Spasm Diseases 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 208000004296 neuralgia Diseases 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 230000000242 pagocytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000001835 viscera Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/30—Circuit design
- G06F30/36—Circuit design at the analogue level
- G06F30/367—Design verification, e.g. using simulation, simulation program with integrated circuit emphasis [SPICE], direct methods or relaxation methods
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/08—Thermal analysis or thermal optimisation
Abstract
本发明公开了一种TCM元件平面电路图设计方法，属于电路图设计技术领域。基于此方法的设计，TCM元件可以更好的生产，设计人员可以合理有效地设计出TCM元件；通过方法步骤中对应工艺边界的进一步限定，减少了设计实施验证过程中所消耗的时间，使TCM元件可以更加准确高效地进行生产，提高生产工艺的效率；采用EXCEL编制嵌套公式，输入变量后自动推演、输出数据，通过人工判断输出数据在合理范围内，并提交最终丝印图，更进一步提高设计效率，减少测试周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种电路图设计，特别是涉及一种TCM元件平面电路图设计方法，属于电路图设计技术领域。
背景技术
红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，波长在760纳米至1毫米之间，是波长比红光长的非可见光。其中波长在700纳米-1.5微米、2微米-4微米和8微米-14微米这三个波段的红外线对人类的生存和植物的生长极为重要，被称之为生命光波，人体表面接收远红外线，并由表及里传导渗透，被吸收产生温热效应，与体内组织细胞产生共振、共鸣、促进了细胞的活性，温热效应也能使血管扩张，自律性加强，血液循环加快，加速了细胞与血液的物质交换，从而促进了基体的新陈代谢。同时生命光波能够提高细胞的吞噬能力，有利于慢性炎症的消散，适用于治疗各种类型的慢性炎症，如神经炎、肌炎及内脏的一些慢性炎症。热能可降低感觉神经的兴奋性，并通过缓解肌肉痉挛、消肿消炎和改善血液循环而治疗各种疼痛，如神经痛及痉挛痛、炎症性和缺血性疼痛等。
随着陶瓷膜功能性的开发，人们发现当电流进入陶瓷膜(TCM平面电阻膜)时，会发生电热效应，产生电热转化，当达到一定温度后，陶瓷膜会发生大量生命光波；因此，如何运用该特性，进行产品发开利用，如何进行批量化生产，对弥补市场远红外线产品的不足、提高公民身体素质有着极大的推动作用因此在生产中构成了相应的生产工艺，而对此生产工艺还存在其参数限定范围过大而导致效率低的问题，进一步限定参数而凸显出高效的生产效率是非常有必须的，为此设计一种TCM元件平面电路图设计方法来优化上述问题。
发明内容
基于此方法的设计，TCM元件可以更好的生产，设计人员可以合理有效地设计出TCM元件；通过方法步骤中对应工艺边界的进一步限定，减少了设计实施验证过程中所消耗的时间，使TCM元件可以更加准确高效地进行生产，提高生产工艺的效率；采用EXCEL编制嵌套公式，输入变量后自动推演、输出数据，通过人工判断输出数据在合理范围内，并提交最终丝印图，更进一步提高设计效率，减少测试周期。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种TCM元件平面电路图设计方法，包括如下步骤：
步骤1：锁定应用端的设计目标：限定电阻满足整机功率和电压选择，对于TCM元件外形尺寸限定满足结构设计要求即功能要求；
步骤2：根据TCM元件外形尺寸，边界安全距离要求，锁定作为基材(包括但不限于云母板)设计尺寸；根据应用端的耐压等级要求，结合电气设计规范，选择对应的爬电距离、电气间隙标准限值；结合现有TCM配方与膜厚对应的方阻限值，封装材料和工艺对应的功率密度限值，应用端产品对温度均匀性的要求(布点、稳态时温度差异上限)；采用EXCEL嵌套建模，推演整体功率密度、方阻、温度均匀性、爬电距离、电气间隙的预估值；
步骤3：输入不同电路设计概念，快速输出对应的方阻值、功率密度值，快速验证其是否落在当前工艺能力模型中，快速否定不良电路设计概念，保留优选设计方案；
步骤4：针对优选设计方案，进行人工评审，依照评审原则进行系统判定，锁定值得制作样品以验证可行性的设计方案，输出电路图丝印概念图；
步骤5：将电路图丝印概念图输出为丝印电路图，安排网版制作；
步骤6：依照既定的设计指标，包括方阻、功率密度、电压、功率，采用新制作的银浆网版、TCM网版进行丝印固化封装；
步骤7：测试试样数据，对比设计输入，发现异同，优化设计规范；选定最优化设计方案。
优选的，其中步骤2包括对TCM元件外形尺寸限定、方阻限定、功率密度限定、爬电距离限定、电气间隙限定、温度均匀性限定、工作寿命限定，该限定采用EXCEL编制嵌套公式，输入变量后自动推演并输出数据；其中步骤4，通过人工判断输出数据在合理范围内，输出电路图丝印概念图；其中步骤5，基于电路图丝印概念图输出为最终丝印图。
优选的，其中步骤2中对确定TCM元件目标设计外形尺寸，找一片近似尺寸成熟应用的TCM元件放置在类似目标设计结构内，通过调整电压来调整功率，让标准室温提升到目标温度所需时间≤5分钟，评估摸底测试细节、测试结果数据，锁定目标电阻值来进行确定。
优选的，二次丝印偏差不大于1mm；银浆宽度不大于5mm，与TCM搭接不小于4mm；大面积银浆/TCM与基材云母板电气安全边距不小于5mm；环氧封边(220V交流供电)不小于6mm，环氧封边(24V直流供电)不小于4mm；电气间隙(串联的电阻膜间距，24V直流供电)不小于4mm，电气间隙(220V交流供电)不小于5mm；爬电距离(并联的电阻膜间距)不小于2mm。
优选的，设计在308㎜方向上构成四个并联TCM电阻(其中一个电阻均匀分拆为两个，中心对称分布时，中心点上有TCM膜覆盖)，在220mm方向上构成一个串联导电电阻，整体设计功率为60W，整体目标设计导电电阻为9.6欧姆，根据两个导电电阻并联设计可以推理出单个导电TCM应是9.6*4＝38.4Ω，设计形成的单TCM电阻长度181mm，高度65mm，因此方阻RS＝38.4*65/181＝13.79Ω/□。
优选的，设计在308㎜方向上构成两个并联TCM电阻，在220mm方向上构成一个串联导电电阻，整体设计功率为60W，整体目标设计导电电阻为9.6欧姆，根据两个导电电阻并联设计可以推理出单个导电TCM应是9.6*2＝19.2欧姆，设计形成的单导电电阻长度131.5mm，宽度178mm，因此方阻RS＝19.2*178/131.5＝25.99。
优选的，308mm方向上三个串联TCM电阻，220mm方向上串联四个TCM电阻；整体设计功率为60W，推演出来的整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据电路图推演，单个导电TCM阻值应该是9.6/3*4＝12.8欧姆；设计形成的单TCM电阻长度43.25mm，宽度82mm，因此方阻RS＝12.8*82/43.25＝24.27。
优选的，308mm方向上三个串联TCM电阻，220mm方向上五个串联TCM电阻；整体设计功率为60W，推演出来的整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据电路图推演，单个导电TCM阻值应该是9.6/3*5＝16欧姆；设计形成的单TCM电阻长度33.6mm，宽度82mm，因此方阻RS＝12.8*82/33.6＝39。
优选的，308mm方向上三个并联TCM电阻，220mm方向上一个串联TCM电阻。整体设计功率为60W，推演出来的整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据三个TCM电阻并联设计可以推理出单个导电TCM阻值应该是9.6*3＝28.8欧姆；设计形成的单TCM电阻长度94mm，宽度178mm，因此方阻RS＝28.8*178/94＝54.5。
优选的，308mm方向上三个并联TCM电阻，220mm方向上二个串联TCM电阻；整体设计功率为60W，推演出来的整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据三个并联TCM电阻和二个串联TCM电阻并设计可以推理出单个导电TCM阻值应该是9.6*6＝57.6欧姆；设计形成的单TCM电阻长度91.5mm，宽度80mm，因此方阻RS＝57.6*80/91.5＝50.36。
本发明的有益技术效果：
基于此方法的设计，TCM元件可以更好的生产，设计人员可以合理有效地设计出TCM元件；通过方法步骤中对应工艺边界的进一步限定，减少了设计实施验证过程中所消耗的时间，使TCM元件可以更加准确高效地进行生产，提高生产工艺的效率；采用EXCEL编制嵌套公式，输入变量后自动推演、输出数据，通过人工判断输出数据在合理范围内，并提交最终丝印图，更进一步提高设计效率，减少测试周期。
附图说明
图1为按照本发明的一种TCM元件平面电路图设计方法的一优选实施例的方法流程图。
图2为按照本发明的一种TCM元件平面电路图设计方法的一优选实施例的第一应用陶瓷膜中TCM电阻分布结构示意图；
图3为按照本发明的一种TCM元件平面电路图设计方法的一优选实施例的第二应用陶瓷膜中TCM电阻分布结构示意图；
图4为按照本发明的一种TCM元件平面电路图设计方法的一优选实施例的第三应用陶瓷膜中TCM电阻分布结构示意图；
图5为按照本发明的一种TCM元件平面电路图设计方法的一优选实施例的第四应用陶瓷膜中TCM电阻分布结构示意图；
图6为按照本发明的一种TCM元件平面电路图设计方法的一优选实施例的第五应用陶瓷膜中TCM电阻分布结构示意图。
图7为按照本发明的一种TCM元件平面电路图设计方法的一优选实施例的第六应用陶瓷膜中TCM电阻分布结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
本实施例提供的一种TCM元件平面电路图设计方法，如图1，包括如下步骤：
步骤1：锁定应用端的设计目标：整机电压24V，额定功率60W，因此总电阻限定为9.6Ω。TCM外观尺寸控制在308mm长，220mm宽；
步骤2：根据TCM元件外形尺寸308*220，环氧封边取5mm(不小于4mm)，锁定基材设计尺寸298*210；根据应用端的耐压等级要求(24V直流)，结合电气设计规范，选择对应的爬电距离取3mm(不小于2mm)、电气间隙取5mm(不小于4mm)；结合现有TCM配方与膜厚对应的方阻限值25-50Ω/□，封装材料和工艺对应的功率密度限值取10-15W/dm2，应用端产品对温度均匀性的要求(308*220对角线取9点等分、稳态时温度不均匀度不大于20％)；采用EXCEL嵌套建模，推演整体功率密度、方阻、温度均匀性、爬电距离、电气间隙的预估值；
步骤3：输入不同电路设计概念(308mm方向上X1并或者Y1串,220mm方向上X2并或者Y2串)，快速输出对应的方阻值、功率密度值，快速验证其是否落在当前工艺能力模型中，快速否定不良电路设计概念，保留优选设计方案；
步骤4：针对优选设计方案，进行人工评审(稳态温度不均匀度不大于20％，无法自动推演)，依照评审原则进行系统判定，锁定值得制作样品以验证可行性的设计方案，输出电路图丝印概念图；
步骤5：将电路图丝印概念图输出为丝印电路图，安排网版制作；
步骤6：依照既定的设计指标，包括方阻、功率密度、电压、功率，采用新制作的银浆网版、TCM网版进行丝印固化封装；
步骤7：测试试样数据，对比设计输入，发现异同，优化设计规范；选定最优化设计方案。
在本实施例中，其中步骤2前还包括对TCM元件外形尺寸限定，该限定采用EXCEL编制嵌套公式，输入变量后自动推演并输出数据，通过人工判断输出数据在合理范围内并最终提交最终丝印图出图。
在本实施例中，对步骤1中方阻值为限定单位面积上的陶瓷膜层干重或单位陶瓷膜层干重对应的面积。
在本实施例中，其中步骤2中对确定TCM元件目标设计外形尺寸，找一片近似尺寸成熟TCM元件放置在类似目标设计结构内，通过调整电压来调整功率，让标准室温提升到目标温度所需时间≤5分钟，评估摸底测试细节、测试结果数据，锁定目标TCM电阻值来进行确定。
在本实施例中，对云母板限定为安全距离5mm，二次丝印偏差控制1mm；银浆标准宽度5mm，与TCM搭接不小于4mm；大面积银浆/TCM与基材云母板边距6mm。
本发明聚焦TCM元件应用，在TCM平面电路图设计方法进行了规范。
工艺能力摸底与建模
基于国家电气安全等方面的标准数据进行理论推导，并结合实验测试，得到如下关键技术能力指标限值，以设计规范的方式予以固化，然后建立平面电阻的边界设计模型。
平面电阻膜的功率密度限值，TCM电阻膜基材、外部封装材料的耐温稳定性，决定了功率密度限值。
平面电阻膜方阻限值。平面电阻膜材料配方、烧结工艺(烧结后的成膜状态)、丝印烧结厚度决定了方阻限值。过厚的平面电阻柔韧性差。过薄的平面电阻，方阻偏大，难以适应高功率密度设计。
法向全反射率，4-14μm波谱分布范围。平面电阻膜材料配方、烧结工艺、封装材料选型，对这些指标具有直接影响。
泄漏电流、电气强度。TCM电路图上爬电距离、电气间隙的选择、封装材料与封装工艺，直接导致了封装后产品的耐压能力。
设计需求定义与建模
TCM元件最终使用在产品上的关键功能要求，包括但不限于，外形尺寸、功率；
温度均匀性限值目标、温度均匀性考核的测试取点方法；
电功转化效率；
工作寿命
根据产品所适用的国家标准，有关功能和安全要求还包括法向全发射率、波谱分布、辐射面功率密度、电热转换效率等。
梳理出设计需求体系，推演功率密度、电压、总电阻、温度均匀性，结合工艺能力建模中的基础数据，建立设计模型，推演潜在的电路并串组合(N并M串)，推演单个电阻阻值及对应方阻。对比工艺能力摸底数据，形成一个或多个优选方案。在推演过程中，也可能发现，无法满足所有要求。基于消费者需求的重要度原则，有所取舍。
优选方案的最终确定。
对优选方案进行评审，精选最有潜在的方案制作样品，以最终实验数据确认合适的最终TCM元件平面电路图。
设计方法中，有关工艺能力摸底数据锁定，产品设计中与TCM元件相关的关键指标锁定，EXCEL编制的嵌套公式，人工评审原则，设计概念的输出以及设计概念转化为最终丝印图，均是指导设计人员展开有效电路图设计方法的重要组成部分。
在本实施例中，如图2所示。依据TCM元件平面电路图设计方法设计应用，308mm方向上并联四个同阻值的TCM电阻，其中2号电阻分剖为两个等高的TCM电阻(2-1和2-2)并联；整体设计功率为60W，推演出来的整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据四个并联TCM电阻设计，可以推理出单个导电TCM阻值R1应该是9.6*4＝38.4欧姆；设计形成的单TCM电阻长度181mm，高度65mm，因此方阻RS＝38.4*65/181＝13.79。
9点温差评估
采用《YY/T 0061-2007特定电磁波治疗仪》图二中方形加热器表面测试点(9点分布标准位)套用220*308区域分布可以检查出，外围4点在电阻1、电阻4上；中围4点在电阻2-1和电阻2-2上，中间1点在电阻3上。所有9点均在陶瓷膜上。特殊应对措施：针对外围点、中围点和中心点取特征测温点，反馈信号到电子控制板上，对电阻1、电阻2、电阻3、电阻4分开控温，通过优化控温算法，实现9个测温点(3类特征)的有效温度控制，从而达成《YY0061-2007特定电磁波治疗仪》标准5.3款要求。
安全边距检查
220mm方向上，云母板尺寸208mm，单边留6mm的封边距离。在云母板208mm上，留出6mm留白后，印刷银浆电极线。308mm方向上，云母板尺寸290mm(保持量产尺寸不变)，单边留9mm的封边距离。在云母板290mm上，留出5mm的留白，然后印制银浆电极线(如上电阻计算中，将银浆电极线宽度完全扣除)。中间银浆线的宽度也采用5mm。与铜箔粘结转移电极处扩大到10mm。
在封装时将采用10mm宽铜箔贴在银浆线5mm宽上覆盖，然后折弯到背侧，贴30mm。封装后采用这30mm段焊接引出线。左侧电极线上侧和下侧对接，成为公共“-”极；2-1和2-2右侧电极线对接，成为电极2；其余1、3、4右侧电极线单独引出，成为电极1、3、4非公共“+”极。
2020年8月26日，由武汉产品质量检验监督检验所完成的《(2020)WT-HW-00462检测报告》，对实施例一所设计的产品进行了系统性检测(法向全发射率，红外辐射波长范围，电-热辐射转换效率，辐射面功率密度，工作寿命5000小时后外观、功率偏差、泄漏电流、电气强度、电-热辐射转换效率)，全部数据合格。
实施例二
在本实施例中，如图3所示，依据TCM元件平面电路图设计方法设计应用，设计在陶瓷膜上308㎜方向上构成两个并联TCM电阻，在220mm方向上构成一个串联TCM电阻，整体设计功率为60W，整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据两个TCM电阻并联设计可以推理出单个导电TCM应是9.6*2＝19.2欧姆，设计形成的单TCM电阻长度131.5mm，宽度178mm，因此方阻RS＝19.2*178/131.5＝25.99。
9点温差评估
采用《YY/T 0061-2007特定电磁波治疗仪》图二中方形加热器表面测试点(9点分布标准位)套用220*308区域分布可以检查出，除中间点在银浆线上其余均在陶瓷膜上，且距边较远，理论温差将可以在《YY/T 0061-2007特定电磁波治疗仪》标准5.3款要求范围内。
特殊应对措施：在实样出来后，如果中间点温差难以满足，将在封装时，TCM侧两层环氧树脂之间中间点对应位置贴一块适当大小(例如30*30mm)的铜箔，解决温度均匀性问题。
安全边距检查
220mm方向上，云母板尺寸208mm，单边留6mm的封边距离，在云母板208mm上，留出3mm留白，10mm*10mm的银浆扩大区(用于接铜箔)，在其下留出2mm作为丝印工艺偏差容限。
308mm方向上，云母板尺寸290mm，单边留9mm的封边距离，与当前量产采用的尺寸一致。在云母板290mm上，留出6mm的留白，然后印制5mm宽银浆电极线(如上电阻计算中，将银浆电极线宽度完全扣除)，中间银浆线的宽度也采用5mm。
两个电极通过双导铜箔连接，折弯到背侧，在背侧形成30mm长的引出线。将外接引线焊接在此引出线段上，接入24V“+”、“-”电路中，形成单回路电路。
实施例三
在本实施例中，如图4所示，依据TCM元件平面电路图设计方法设计应用，308mm方向上三个串联TCM电阻，220mm方向上四个串联四个TCM电阻；
整体设计功率为60W，推演出来的整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据电路图推演，单个导电TCM阻值R1应该是9.6/3*4＝12.8欧姆；
设计形成的单TCM电阻长度43.25mm，宽度82mm，因此方阻RS＝12.8*82/43.25＝24.27。
9点温差评估
采用《YY/T 0061-2007特定电磁波治疗仪》图二中方形加热器表面测试点(9点分布标准位)套用220*308区域分布可以检查出，中间点在银浆线上，次外层4点在空隙处，外围4点在陶瓷膜上，在封装时，TCM侧两层环氧树脂之间中间点对应位置贴一块适当大小(例如30*30mm)的铜箔，另外在两段间隔处铺设20mm宽长150mm对称分布的铜箔，以解决问题均匀性问题。
理论温差将可以在《YY0061-2007特定电磁波治疗仪》标准5.3款要求范围内。
安全边距检查
220mm方向上，云母板尺寸208mm，单边留6mm的封边距离，在云母板208mm上，留出5mm留白，然后印制5mm银浆电极线，中间银浆线的宽度也采用5mm。
308mm方向上，云母板尺寸290mm，单边留9mm的封边距离，与当前量产采用的尺寸一致。在云母板290mm上，留出6mm的留白，然后印制5mm宽银浆电极线，在银浆线与陶瓷膜之间距离留6mm，在贴铜箔的银浆电极线处加宽延长作出10mm*10mm区域，在两段陶瓷膜之间留5mm的空隙。
两个电极通过双导铜箔连接，折弯到背侧，在背侧形成30mm长的引出线，将外接引线焊接在此引出线段上，接入24V“+”、“-”电路中，形成单回路电路。
实施例四
在本实施例中，如图5所示，依据TCM元件平面电路图设计方法设计应用，308mm方向上三个串联TCM电阻，220mm方向上五个串联TCM电阻；
整体设计功率为60W，推演出来的整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据电路图推演，单个导电TCM阻值R1应该是9.6/3*5＝16欧姆；
设计形成的单TCM电阻长度33.6mm，宽度82mm，因此方阻RS＝12.8*82/33.6＝39。
9点温差评估
采用《YY/T 0061-2007特定电磁波治疗仪》图二中方形加热器表面测试点(9点分布标准位)套用220*308区域分布可以检查出，中间点在银浆线上，次外层4点在空隙处，外围4点在陶瓷膜上。在封装时，TCM侧两层环氧树脂之间中间点对应位置贴一块适当大小(例如30*30mm)的铜箔，另外在两段间隔处铺设20mm宽长150mm对称分布的铜箔，以解决问题均匀性问题。
理论温差将可以在《YY0061-2007特定电磁波治疗仪》标准5.3款要求范围内。
安全边距检查
220mm方向上，云母板尺寸208mm，单边留6mm的封边距离。在云母板208mm上，留出5mm留白，然后印制5mm银浆电极线。中间银浆线的宽度也采用5mm。
308mm方向上，云母板尺寸290mm，单边留9mm的封边距离，与当前量产采用的尺寸一致。在云母板290mm上，留出6mm的留白，然后印制5mm宽银浆电极线，在银浆线与陶瓷膜之间距离留6mm。在贴铜箔的银浆电极线处加宽延长作出10mm*10mm区域。在两段陶瓷膜之间留5mm的空隙。
两个电极通过双导铜箔连接，折弯到背侧，在背侧形成30mm长的引出线。将外接引线焊接在此引出线段上，接入24V“+”、“-”电路中，形成单回路电路。
实施例五
在本实施例中，如图6所示，依据TCM元件平面电路图设计方法设计应用，308mm方向上三个并联TCM电阻，220mm方向上一个串联TCM电阻。
整体设计功率为60W，推演出来的整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据三个TCM电阻并联设计可以推理出单个导电TCM阻值R1应该是9.6*3＝28.8欧姆；
设计形成的单TCM电阻长度94mm，宽度178mm，因此方阻RS＝28.8*178/94＝54.5。
9点温差评估
采用《YY/T 0061-2007特定电磁波治疗仪》图二中方形加热器表面测试点(9点分布标准位)套用220*308区域分布可以检查出，9点均在陶瓷膜上；但2-3-4-5点温度可能会较低。理论温差将可以在《YY0061-2007特定电磁波治疗仪》标准5.3款要求范围内。
特殊应对措施：在封装时，TCM侧两层环氧树脂之间，对应中间两个银浆对应位置居中贴一条180mm长20mm宽的铜箔，解决问题2-3-4-5点温度均匀性问题。
安全边距检查
220mm方向上，云母板尺寸208mm，单边留6mm的封边距离。在云母板208mm上，留出15mm留白后，印刷陶瓷膜。
308mm方向上，云母板尺寸296mm，单边留6mm的封边距离(按极限尺寸制作)。在云母板296mm上，留出2mm的留白，然后印制5mm宽银浆电极线(如上电阻计算中，将银浆电极线宽度完全扣除)。中间银浆线的宽度也采用5mm。银浆线印刷到边缘。
在封装时将采用10mm宽铜箔贴在银浆线10mm宽上覆盖，然后折弯到背侧，贴30mm。封装后采用这30mm段焊接引出线。电极线上侧1和3、下侧1和3，四点对接。电极线上侧2和4、下侧2和4，四点对接。然后将这两极接入24V电路“+”、“-”极，形成单回路电路。
实施例六
在本实施例中，如图7所示，依据TCM元件平面电路图设计方法设计应用，308mm方向上三个并联TCM电阻，220mm方向上二个串联TCM电阻；
整体设计功率为60W，推演出来的整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据三个并联TCM电阻和二个串联TCM电阻并设计可以推理出单个导电TCM阻值R1应该是9.6*6＝57.6欧姆；
设计形成的单TCM电阻长度91.5mm，宽度80mm，因此方阻RS＝57.6*80/91.5＝50.36。
9点温差评估
采用《YY/T 0061-2007特定电磁波治疗仪》图二中方形加热器表面测试点(9点分布标准位)套用220*308区域分布可以检查出，中间5点是风险区(1点在银浆电极线上，2-3-4-5四点接近无陶瓷膜区域)，外围4点在陶瓷膜上。
特殊应对措施：在封装时，TCM侧两层环氧树脂之间，对应1-2-3-4-5五点贴铜箔，解决温度均匀性问题，同时不大幅降低法向全发射率。
安全边距检查
220mm方向上，云母板尺寸208mm，单边留6mm的封边距离。在云母板208mm上，留出5mm留白后，印刷银浆电极线。
308mm方向上，云母板尺寸290mm(保持量产尺寸不变)，单边留9mm的封边距离。在云母板290mm上，留出20mm的留白，然后印制银浆电极线(如上电阻计算中，将银浆电极线宽度完全扣除)。中间银浆线的宽度也采用5mm。与铜箔粘结转移电极处扩大到10mm。
在封装时将采用10mm宽铜箔贴在银浆线10mm宽上覆盖，然后折弯到背侧，贴30mm。封装后采用这30mm段焊接引出线。上下两根电电极线上侧1和3、下侧1和3，四点对接。电极线上侧2和4、下侧2和4，四点对接。然后将这两极接入24V电路“+”、“-”极，形成单回路电路。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种TCM元件平面电路图设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：锁定应用端的设计目标：限定电阻满足整机功率和电压选择，对于TCM元件外形尺寸限定满足结构设计要求即功能要求；
步骤2：根据TCM元件外形尺寸，边界安全距离要求，锁定作为基材设计尺寸；根据应用端的耐压等级要求，结合电气设计规范，选择对应的爬电距离、电气间隙标准限值；结合现有TCM配方与膜厚对应的方阻限值，封装材料和工艺对应的功率密度限值，应用端产品对温度均匀性的要求；采用EXCEL嵌套建模，推演整体功率密度、方阻、温度均匀性、爬电距离、电气间隙的预估值；
步骤3：输入不同电路设计概念，快速输出对应的方阻值、功率密度值，快速验证其是否落在当前工艺能力模型中，快速否定不良电路设计概念，保留优选设计方案；
步骤4：针对优选设计方案，进行人工评审，依照评审原则进行系统判定，锁定值得制作样品以验证可行性的设计方案，输出电路图丝印概念图；
步骤5：将电路图丝印概念图输出为丝印电路图，安排网版制作；
步骤6：依照既定的设计指标，包括方阻、功率密度、电压、功率，采用新制作的银浆网版、TCM网版进行丝印固化封装；
步骤7：测试试样数据，对比设计输入，发现异同，优化设计规范；选定最优化设计方案；
其中步骤2包括对TCM元件外形尺寸限定、方阻限定、功率密度限定、爬电距离限定、电气间隙限定、温度均匀性限定、工作寿命限定，该限定采用EXCEL编制嵌套公式，输入变量后自动推演并输出数据；其中步骤4，通过人工判断输出数据在合理范围内，输出电路图丝印概念图；其中步骤5，基于电路图丝印概念图输出为最终丝印图；
其中步骤2中对确定TCM元件目标设计外形尺寸，找一片近似尺寸成熟应用的TCM元件放置在类似目标设计结构内，通过调整电压来调整功率，让标准室温提升到目标温度所需时间≤5分钟，评估摸底测试细节、测试结果数据，锁定目标电阻值来进行确定；
二次丝印偏差不大于1mm；银浆宽度不大于5mm，与TCM搭接不小于4mm；大面积银浆/TCM与基材云母板电气安全边距不小于5mm；环氧封边为220V交流供电不小于6mm，24V直流供电不小于4mm；电气间隙为串联的电阻膜间距，24V直流供电不小于4mm，电气间隙为220V交流供电不小于5mm；爬电距离为并联的电阻膜间距，不小于2mm。
2.根据权利要求1所述的一种TCM元件平面电路图设计方法，依据TCM元件平面电路图设计方法设计应用，其特征在于：设计在308㎜方向上构成四个并联TCM电阻其中一个电阻均匀分拆为两个，中心对称分布时，中心点上有TCM膜覆盖，在220mm方向上构成一个串联导电电阻，整体设计功率为60W，整体目标设计导电电阻为9.6欧姆，根据两个导电电阻并联设计可以推理出单个导电TCM阻值应是9.6*4=38.4Ω，设计形成的单TCM电阻长度181mm，高度65mm，因此方阻RS=38.4*65/181=13.79Ω/□。
3.根据权利要求1所述的一种TCM元件平面电路图设计方法，依据TCM元件平面电路图设计方法设计应用，其特征在于：设计在308㎜方向上构成两个并联TCM电阻，在220mm方向上构成一个串联导电电阻，整体设计功率为60W，整体目标设计导电电阻为9.6欧姆，根据两个导电电阻并联设计可以推理出单个导电TCM阻值应是9.6*2=19.2欧姆，设计形成的单导电电阻长度131.5mm，宽度178mm，因此方阻RS=19.2*178/131.5=25.99Ω/□。
4.根据权利要求1所述的一种TCM元件平面电路图设计方法，依据TCM元件平面电路图设计方法设计应用，其特征在于：308mm方向上三个串联TCM电阻，220mm方向上串联四个TCM电阻；整体设计功率为60W，推演出来的整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据电路图推演，单个导电TCM阻值应该是9.6/3*4=12.8欧姆；设计形成的单TCM电阻长度43.25mm，宽度82mm，因此方阻RS =12.8*82/43.25=24.27Ω/□。
5.根据权利要求1所述的一种TCM元件平面电路图设计方法，依据TCM元件平面电路图设计方法设计应用，其特征在于：308mm方向上三个串联TCM电阻，220mm方向上五个串联TCM电阻；整体设计功率为60W，推演出来的整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据电路图推演，单个导电TCM阻值应该是9.6/3*5=16欧姆；设计形成的单TCM电阻长度33.6mm，宽度82mm，因此方阻RS=12.8*82/33.6=39Ω/□。
6.根据权利要求1所述的一种TCM元件平面电路图设计方法，依据TCM元件平面电路图设计方法设计应用，其特征在于：308mm方向上三个并联TCM电阻，220mm方向上一个串联TCM电阻，整体设计功率为60W，推演出来的整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据三个TCM电阻并联设计可以推理出单个导电TCM阻值应该是9.6*3=28.8欧姆；设计形成的单TCM电阻长度94mm，宽度178mm，因此方阻RS=28.8*178/94=54.5Ω/□。
7.根据权利要求1所述的一种TCM元件平面电路图设计方法，依据TCM元件平面电路图设计方法设计应用，其特征在于：308mm方向上三个并联TCM电阻，220mm方向上二个串联TCM电阻；整体设计功率为60W，推演出来的整体目标设计TCM电阻为9.6欧姆，根据三个并联TCM电阻和二个串联TCM电阻并设计可以推理出单个导电TCM阻值应该是9.6*6=57.6欧姆；设计形成的单TCM电阻长度91.5mm，宽度80mm，因此方阻RS=57.6*80/91.5=50.36Ω/□。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011253221.1A CN112417806B (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 一种tcm元件平面电路图设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011253221.1A CN112417806B (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 一种tcm元件平面电路图设计方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112417806A CN112417806A (zh) | 2021-02-26 |
| CN112417806B true CN112417806B (zh) | 2023-12-19 |
Family
ID=74781575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011253221.1A Active CN112417806B (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 一种tcm元件平面电路图设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112417806B (zh) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4920805A (en) * | 1987-11-27 | 1990-05-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Pressure sensor having baffling means |
| JPH11185940A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-09 | Kyocera Corp | 半導体素子製造用セラミックヒータ |
| CN1602119A (zh) * | 2003-09-23 | 2005-03-30 | 北京东方慧辰碳纤维科技有限公司 | 一种远红外辐射电热片及其制备方法 |
| CN1722360A (zh) * | 2004-12-22 | 2006-01-18 | 中国电子科技集团公司第二十四研究所 | 小比导通电阻的集成化大电流功率器件结构的设计方法 |
| CN1755668A (zh) * | 2004-09-30 | 2006-04-05 | 微软公司 | 对数据表格起作用的电子表格函数的设计 |
| JP2008066295A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-03-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発熱体回路パターン、それを搭載したサセプタ及び半導体製造装置 |
| CN101150893A (zh) * | 2007-11-13 | 2008-03-26 | 成都华西坝汽车电子有限责任公司 | 一种电热膜的制备方法 |
| TW201322117A (zh) * | 2011-11-28 | 2013-06-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 用於電路圖資料核對的電腦系統及電路圖資料核對方法 |
| KR101299578B1 (ko) * | 2012-07-03 | 2013-08-23 | 주식회사 와이즈오토모티브 | 배전반 평가 시스템 및 방법 |
| CN104869676A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-08-26 | 冯冠平 | 一种低电压透明电热膜及其制备工艺 |
| CN107122961A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-09-01 | 上海斐晟企业管理有限公司 | 基于SAP系统的excel嵌套报表数据处理方法 |
| CN110244215A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-17 | 蔚复来(浙江)科技股份有限公司 | 一种集成安全距离自动检查功能的pcb封装设计方法 |
| CN111400991A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-07-10 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种基于硬件电气接口关系的电路图快速设计方法 |
| CN111514465A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-08-11 | 无锡优波生命科技有限公司 | 一种基于陶瓷膜的红外光波发生组件及其制作方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2002043441A1 (ja) * | 2000-11-24 | 2004-04-02 | イビデン株式会社 | セラミックヒータ、および、セラミックヒータの製造方法 |
| US7132628B2 (en) * | 2004-03-10 | 2006-11-07 | Watlow Electric Manufacturing Company | Variable watt density layered heater |
| US20120266123A1 (en) * | 2011-04-12 | 2012-10-18 | Texas Instruments Incorporated | Coherent analysis of asymmetric aging and statistical process variation in electronic circuits |
| CN104093224A (zh) * | 2014-06-11 | 2014-10-08 | 浙江西德斯电气有限公司 | 基于大功率厚膜电阻电路的加热板及其并联丝网印刷方法 |
-
2020
- 2020-11-11 CN CN202011253221.1A patent/CN112417806B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4920805A (en) * | 1987-11-27 | 1990-05-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Pressure sensor having baffling means |
| JPH11185940A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-09 | Kyocera Corp | 半導体素子製造用セラミックヒータ |
| CN1602119A (zh) * | 2003-09-23 | 2005-03-30 | 北京东方慧辰碳纤维科技有限公司 | 一种远红外辐射电热片及其制备方法 |
| CN1755668A (zh) * | 2004-09-30 | 2006-04-05 | 微软公司 | 对数据表格起作用的电子表格函数的设计 |
| CN1722360A (zh) * | 2004-12-22 | 2006-01-18 | 中国电子科技集团公司第二十四研究所 | 小比导通电阻的集成化大电流功率器件结构的设计方法 |
| JP2008066295A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-03-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発熱体回路パターン、それを搭載したサセプタ及び半導体製造装置 |
| CN101150893A (zh) * | 2007-11-13 | 2008-03-26 | 成都华西坝汽车电子有限责任公司 | 一种电热膜的制备方法 |
| TW201322117A (zh) * | 2011-11-28 | 2013-06-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 用於電路圖資料核對的電腦系統及電路圖資料核對方法 |
| KR101299578B1 (ko) * | 2012-07-03 | 2013-08-23 | 주식회사 와이즈오토모티브 | 배전반 평가 시스템 및 방법 |
| CN104869676A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-08-26 | 冯冠平 | 一种低电压透明电热膜及其制备工艺 |
| CN107122961A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-09-01 | 上海斐晟企业管理有限公司 | 基于SAP系统的excel嵌套报表数据处理方法 |
| CN110244215A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-17 | 蔚复来(浙江)科技股份有限公司 | 一种集成安全距离自动检查功能的pcb封装设计方法 |
| CN111400991A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-07-10 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种基于硬件电气接口关系的电路图快速设计方法 |
| CN111514465A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-08-11 | 无锡优波生命科技有限公司 | 一种基于陶瓷膜的红外光波发生组件及其制作方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Rapid and Efficient Multiple Healing of Flexible Conductive Films by Near-Infrared Light Irradiation;Yang Li et al;《ACS Appl. Mater. Interfaces》;第16409-16415页 * |
| 生命光波理疗板（艾通宝）的性能与安全测试;陈明中等;《中国高新科技》;第64-66页 * |
| 线性电路的Excel 辅助求解.《天中学刊》.2008,第54-55页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112417806A (zh) | 2021-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW201714246A (zh) | 靜電夾具加熱器 | |
| CN107731696A (zh) | 一种功率芯片封装方法和结构 | |
| KR20110088934A (ko) | 전자파감소 면상발열체 및 그 제조방법 | |
| CN112417806B (zh) | 一种tcm元件平面电路图设计方法 | |
| CN105828535B (zh) | 一种具有控温电路的电路板焊接加热机台 | |
| CN107276426A (zh) | 一种积木式电能路由器功率单元结构 | |
| CN104699072A (zh) | 一种剩磁控制设计的展开式卫星太阳翼及试验验证方法 | |
| CN108109795B (zh) | 电阻器制造方法及电阻器 | |
| KR101514353B1 (ko) | 발열매트 | |
| WO2018115625A3 (fr) | Procédé d'intégration de puces de puissance et de bus barres formant dissipateurs thermiques | |
| CN109119718A (zh) | 电池散热板及其制造方法和使用电池散热板的电池包 | |
| CN107749399A (zh) | 一种功率芯片封装方法和结构 | |
| CN107799428A (zh) | 一种功率芯片封装方法和结构 | |
| CN106450581A (zh) | 一种用于圆柱形电池模组的加热系统及电池模组 | |
| CN205755091U (zh) | 一种具有控温电路的电路板焊接加热机台 | |
| CN106912166A (zh) | 一种具有控温电路的电路板焊接加热方法 | |
| CN108288655A (zh) | 太阳能电池组件的模拟组件和模拟电池芯片层的制作方法 | |
| CN207233851U (zh) | 动力电池用集成模块 | |
| CN206116561U (zh) | 一种用于圆柱形电池模组的加热系统及电池模组 | |
| CN211090008U (zh) | 一种新型结构的电加热玻璃 | |
| CN215647417U (zh) | 一种用于层压机的电加热板 | |
| KR20130085225A (ko) | 염료감응형 태양전지의 제조 방법 및 이를 위한 태양전지 조립 장치 | |
| CN112929998B (zh) | 一种加热板 | |
| CN110225673A (zh) | Pcba制作方法和pcba | |
| CN109979826A (zh) | 双面烧结卡具、压接式igbt模块烧结方法及其制得的子模组 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |