EA037599B1 - Толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность - Google Patents
Толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность Download PDFInfo
- Publication number
- EA037599B1 EA037599B1 EA201790671A EA201790671A EA037599B1 EA 037599 B1 EA037599 B1 EA 037599B1 EA 201790671 A EA201790671 A EA 201790671A EA 201790671 A EA201790671 A EA 201790671A EA 037599 B1 EA037599 B1 EA 037599B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- thick film
- carrier
- thick
- denotes
- protective layer
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 80
- 239000007888 film coating Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000009501 film coating Methods 0.000 claims abstract description 63
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 56
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 22
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 22
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 11
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 11
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 6
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 6
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- 229920000715 Mucilage Polymers 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910003445 palladium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JQPTYAILLJKUCY-UHFFFAOYSA-N palladium(ii) oxide Chemical compound [O-2].[Pd+2] JQPTYAILLJKUCY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 64
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 43
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 2
- KZEVSDGEBAJOTK-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-2-[5-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]-1,3,4-oxadiazol-2-yl]ethanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)C(CC=1OC(=NN=1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)=O KZEVSDGEBAJOTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004164 analytical calibration Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- -1 micarex Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/02—Details
- H05B3/06—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/16—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor the conductor being mounted on an insulating base
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
- H05B3/265—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
- H05K1/167—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed resistors
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение раскрывает толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность, содержащий носитель, толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель, и защитный слой, нанесенный на покрытие; толстопленочное покрытие представляет собой нагревательный материал, и нагрев осуществляется путем электрического нагрева, причем носитель, толстопленочное покрытие и защитный слой выбирают из материалов, удовлетворяющих следующим неравенствам:где 10a104, 0<b106, 0<c103; подложка с нанесенным покрытием толстопленочного элемента по настоящему изобретению обладает высокой теплопроводностью, пригодной для использования в продуктах с нагревом подложки, имеющей нанесенное покрытие, тем самым улучшая эффективность теплопередачи и снижая потери тепла без нагрева обоих сторон (at each side); толстопленочный элемент может быть использован в продуктах, у которых только подложка с нанесенным покрытием должна иметь высокую теплопроводность.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к области толстых пленок и более конкретно к толстопленочному элементу с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность.
Известный уровень техники
Толстопленочные нагревательные элементы относятся к нагревательным элементам, в которых на подложку наносится толстая пленка экзотермического материала, и которые вырабатывает тепло при подаче питания. Обычные методы нагрева включают использование греющих трубок с электроподогревом и нагрев с положительным температурным коэффициентом (ПТК) (сопротивления). Нагревательный элемент типа греющей трубки с электроподогревом использует металлическую трубку в качестве наружного корпуса и имеет распределенную по металлической трубке нагревательную ленту спиральной формы из никеля-хрома или железа-хрома, и свободное пространство, заполненное магнезитовым оксидным клинкером (clinker oxide) с прекрасной теплопроводностью и изолирующими свойствами, и оба конца герметизированы с помощью силикагеля; метод нагрева с ПТК использует керамику в качестве экзотермического материала. При использовании как греющих трубок с электроподогревом, так и нагрева с ПТК, проводится непрямой нагрев с низким тепловым кпд, а конструкция громоздкая и имеет большие размеры. Кроме того, принимая во внимание вопросы охраны окружающей среды, эти два вида нагревателей легко загрязняются и сложны в очистке после многократного нагрева, а ПТК-нагреватели содержат опасные вещества, такие как свинец и т.д. и легко окисляются со снижением мощности и сокращением срока службы.
Заявка Китая CN 201310403454.9 раскрывает суспензию с высоким удельным сопротивлением, используемую для толстопленочной схемы, наносимую на (based on) керамическую плитку, и способ ее получения, который обеспечивает получение суспензии с высоким удельным сопротивлением, совместимой с керамической плиткой, и создает возможности получения расположенных под полом нагревательных элементов нового типа. Сырье для суспензии с высоким удельным сопротивлением включает твердофазные компоненты (стеклянный-керамический порошок, порошок серебра) и органическое связующее, весовая доля каждого материала будет составлять 70-85% для стеклянного-керамического порошка и 15-30% для органического связующего, сумма весовых процентов всех материалов должна составлять 100%; суспензия с высоким удельным сопротивлением преимущественно используется для нанесения методом печати на обратную сторону керамической плитки с образованием толстопленочной схемы.
Заявка Китая CN 201020622756.7 раскрывает устройство с толстопленочной схемой, которое включает керамическую подложку, толстопленочную пластину с интегральной схемой и электропроводку; толстопленочная пластина с интегральной схемой установлена на керамической подложке, которая снаружи герметизирована слоем эпоксидной смолы; к обоим сторонам керамической подложки присоединены два электрических провода, и места соединения электрического провода с керамической подложкой залиты слоем эпоксидной смолы.
Из приведенного выше описания технологии понятно, что технология толстых пленок постепенно развивается, однако в настоящее время исследования преимущественно сфокусированы на суспензии с высоким удельным сопротивлением, используемой в толстопленочных схемах, и редко - на сборных изделиях с толстопленочными компонентами. Техническое решение вышеуказанного устройства с толстопленочной схемой реализовано таким образом, что толстопленочная схема расположена между керамической подложкой и слоем эпоксидной смолы, а его теплопроводность недостаточно высока. Применение толстых пленок в продукте значительно расширяет возможности разработки нагревательных изделий. Существующие нагревательные устройства могут удовлетворять требованиям по нагреву, однако практически не существует нагревательных устройств с односторонним нагревом, или такие устройства не обеспечивают хорошей односторонней теплопередачи, и поэтому они не могут уменьшить потери тепла благодаря высокой способности к односторонней теплопроводности.
Сущность изобретения
Для решения вышеуказанных проблем, настоящее изобретение предлагает толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность, обладающий преимуществами малого объема, высокой эффективности, экологической безопасности, высоких характеристик безопасности и большого срока службы. Понятие толстой пленки в настоящем изобретении представляет собой термин, сравниваемый с тонкой пленкой. Толстая пленка представляет собой слой пленки толщиной от нескольких микрон до десятков микрон, сформованный методами печати и спекания на носителе, и материал, используемый для изготовления слоя пленки, представляет собой материал толстой пленки, а покрытие, изготовленное из толстой пленки, называется толстопленочным покрытием. Толстопленочный нагревательный элемент обладает преимуществами высокой плотности потока энергии, высокой скорости нагрева, высокой рабочей температуры, высокой скорости теплообразования, высокой механической прочности, малого объема, простоты установки, равномерного температурного поля нагрева, большого срока службы, экономии энергии и экологической безопасности, и прекрасных характеристик безопасности.
Толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопро
- 1 037599 водность по настоящему изобретению, включает носитель, толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель, и защитный слой, нанесенный на покрытие; толстопленочное покрытие представляет собой нагревательный материал, и нагрев осуществляется путем электрического нагрева, причем носитель, толстопленочное покрытие и защитный слой выбирают из материалов, удовлетворяющих следующим неравенствам:
> Л2Л^=СхЛ3Л^;
U3 и2 ^2 U3
10<а<104, СЙ/Ю6, 0<с<103;
Т2 < Тминимальной точки плавления защитного слоя,
Т2 В Тминимальной точки плавления носителя,
То < 25 °C;
Я где величина 1 di обозначает интенсивность теплопередачи защитного слоя;
величина 2 обозначает интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия;
величина обозначает интенсивность теплопередачи носителя;
λι обозначает коэффициент теплопроводности защитного слоя при температуре T 1;
λ2 обозначает коэффициент теплопроводности толстопленочного покрытия при температуре Т2;
λ3 обозначает коэффициент теплопроводности носителя при температуре Т3;
А обозначает площадь контакта толстопленочного покрытия и защитного слоя или носителя;
d1 обозначает толщину защитного слоя;
d2 обозначает толщину толстопленочного покрытия;
d3 обозначает толщину носителя;
Т0 обозначает начальную температуру толстопленочного нагревательного элемента;
T1 обозначает температуру поверхности защитного слоя;
Т2 обозначает температуру нагрева толстопленочного покрытия;
Т3 обозначает температуру поверхности носителя;
d2 < 50 мкм;
и d1> 10 мкм; 10 мкм<d3<20 см;
>25°C;
ТМинимальной точки плавления носителя λ3>λ1;
защитный слой обозначает диэлектрический слой, нанесенный на толстопленочное покрытие с помощью печати и/или спекания или связывания, и площадь защитного слоя больше площади толстопле ночного покрытия.
Носитель представляет собой диэлектрический слой с нанесенным толстопленочным покрытием, причем толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель путем печати, покрытия, напыления или спекания, является подложкой толстопленочного элемента, на которую наносят покрытие.
Коэффициент теплопроводности относится к теплопередаче материала толщиной один метр, при разнице температур на боковых поверхностях 1 кельвин (К, °С), через площадь, равную одному квадратному метру (1 м2), за одну секунду (1 с) в условиях стабильной теплопередачи, единицей измерения коэффициента теплопроводности является ватт/(метр-градус) (W/(m-K)), и кельвины могут быть заменены на °С).
Защитный слой, толстопленочное покрытие и носитель плотно прилегают друг к другу на участках электрического нагрева толстопленочных нагревательных элементов, и обе стороны толстопленочного покрытия присоединены к внешним электродам; при подаче питания на толстопленочное покрытие оно нагревается и становится горячим после превращения электрической энергии в тепловую энергию; интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия можно рассчитать как
по коэффициенту теплопроводности, площади контакта, начальной температуре, температуре нагрева и толщине толстопленочного покрытия, где Т2 обозначает температуру нагрева толстой пленки. Настоящее изобретение характеризуется тем, что толстопленочные нагревательные элементы имеют подложку с нанесенным покрытием с высокой теплопроводностью, причем интенсивность тепловыделения защитного слоя, толстопленочного покрытия и носителя должны удовлетворять следующим требованиям:
(1) интенсивность теплопередачи защитного слоя и толстопленочного покрытия должны соответствовать следующей формуле:
Л3Л^^=ах d3 d2 где 10<а<104; для толстопленочных элементов, удовлетворяющих вышеуказанному неравенству, эффективность теплопередачи их носителя выше, чем защитного слоя, что означает, что температура
- 2 037599 носителя возрастает быстро, а защитного слоя - медленно, или что существует большая разница температур между защитным слоем и носителем при стабильном тепловом балансе, поэтому толстопленочные элементы обычно демонстрируют технический эффект нагрева носителя;
(2) интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия и интенсивность теплопередачи защитного слоя должны соответствовать следующей формуле:
- . То—Tn j ί л 7*1 —Та 2 d2 1 * di где 0<b<106; если интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия значительно выше, чем интенсивность теплопередачи защитного слоя, то расчетное непрерывно вырабатываемое тепло толстопленочного покрытия не может быть отведено, так что температура толстопленочного покрытия будет непрерывно возрастать, и когда она поднимется выше минимальной точки плавления защитного слоя, защитный слой начинает плавиться или даже гореть, что разрушает структуру защитного слоя или носителя, тем самым разрушая толстопленочные нагревательные элементы;
(3) интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия и интенсивность теплопередачи носителя должны соответствовать следующей формуле:
я Д я Д Έ -То
Л?А-----схЛз А----.
2 d2 3 * * d3
0<с<103, если интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия значительно выше, чем интенсивность теплопередачи носителя, то расчетное непрерывно вырабатываемое тепло толстопленочного покрытия не может быть отведено, так что температура толстопленочного покрытия будет непрерывно возрастать, и когда она поднимется выше минимальной точки плавления носителя, носитель на чинает плавиться или даже гореть, что разрушает структуру носителя, тем самым разрушая толстопленочные нагревательные элементы;
(4) температура нагрева толстопленочного покрытия не может быть выше минимальной точки плавления защитного слоя или носителя, она должна удовлетворять требованиям: T2 < Тминимальной точки плавления защитного слоя и T2 < ТМинимальной точки плавления носителя, и необходимо избегать чрезмерно высокой темпе ратуры нагрева, которая может разрушить толстопленочные нагревательные элементы.
Когда вышеупомянутые требования выполняются, интенсивность теплопередачи защитного слоя и носителя определяется свойствами материала и толстопленочного нагревательного элемента.
Для расчета интенсивности теплопередачи носителя используется формула л3А^^ Έ где λ3 обозначает коэффициент теплопроводности носителя, измеряемый в Вт/(м-К), который определяется свойствами полученного материала носителя; d3 обозначает толщину носителя, которая определяется технологией изготовления и требованиями к толстопленочным нагревательным элементам; Т3 обозначает температуру поверхности носителя, которая определяется свойствами толстопленочных нагревательных элементов;
Для расчета интенсивности теплопередачи защитного слоя используется формула 1 di где λι обозначает коэффициент теплопроводности защитного слоя, измеряемый в Вт/(м-К), который определяется свойствами приготовленного материала защитного слоя; d1 обозначает толщину защитного слоя, которая определяется технологией изготовления и требованиями к толстопленочным нагревательным элементам; T1 обозначает температуру поверхности защитного слоя, которая определяется свойствами толстопленочных нагревательных элементов.
Предпочтительно коэффициент теплопроводности носителя λ3>3 Вт/(м-К),коэффициент теплопроводности носителя λ1<3 Вт/(м-К); где 10<а<104, 104<b<106, 10<с<103.
Предпочтительно носитель и толстопленочное покрытие соединены методами печати или спекания, толстопленочное покрытие и защитный слой соединены методами печати, покрытия, напыления или спекания, или с помощью клея с низкой адгезионной прочностью (mucilage glue).
Предпочтительно носитель и защитный слой в области без толстопленочного покрытия соединены методами печати, покрытия, напыления или спекания, или с помощью клея с низкой адгезионной прочностью (mucilage glue).
Предпочтительно носитель включает полиимид, органический изолирующий материал, неорганический изолирующий материал, керамику, стеклокерамику, кварц, камень, ткань и волокно.
Предпочтительно толстопленочное покрытие представляет собой один или несколько материалов, выбранных из серебра, платины, палладия (Pd), оксида палладия, золота или редкоземельного материала.
Предпочтительно защитный слой получают из одного или нескольких материалов, выбранных из полиэфира, полиимида или полиэтиленимида (PEI), керамики, силикагеля, асбеста, материала микарекс (micarex), ткани или волокна.
Предпочтительно площадь толстопленочного покрытия меньше или равна площади защитного слоя
- 3 037599 или носителя.
Настоящее изобретение также предлагает использование толстопленочных элементов, которые используются в продуктах с нагревом подложки с нанесенным покрытием.
Настоящее изобретение обеспечивает следующие положительные результаты:
(1) Имеющая нанесенное покрытие подложка толстопленочного элемента, раскрытого в настоящем изобретении, обладает высокой теплопроводностью, что делает ее пригодной для продуктов с нагревом подложки с нанесенным покрытием, тем самым улучшая эффективность теплопередачи и снижая потери тепла без нагрева с каждой стороны;
(2) Трехслойная структура толстопленочного элемента, раскрытого в настоящем изобретении, может быть соединена напрямую методами печати или спекания, и толстопленочное покрытие будет нагревать носитель непосредственно, без какой-либо промежуточной стадии, так что тепло может проводиться прямо к носителю, тем самым улучшая эффективность теплопроводности; и защитный слой по настоящему изобретению накрывает толстопленочное покрытие, что позволяет избежать утечки тока из толстопленочного покрытия после подачи на него питания и улучшает характеристики безопасности;
Толстопленочный элемент по настоящему изобретению генерирует тепло с помощью толстопленочного покрытия, толщина которого находится в микронном диапазоне значений, с равномерной интенсивностью тепловыделения и большим сроком службы.
Детальное описание предпочтительных вариантов реализации
Настоящее изобретение будет далее описано более конкретно со ссылками на следующие варианты реализации. Следует отметить, что приведенное далее описание предпочтительных вариантов реализации данного изобретения представлено тут только в целях иллюстрации и описания. Оно не должно рассматриваться как исчерпывающее или ограниченное конкретной раскрытой формой.
Настоящее изобретение раскрывает толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность, который включает носитель, толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель, и защитный слой, нанесенный на покрытие; толстопленочное покрытие представляет собой нагревательный материал, и нагрев осуществляется путем электрического нагрева, причем носитель, толстопленочное покрытие и защитный слой выбирают из материалов, удовлетворяющих следующим неравенствам:
L ~То__„л л Тз ~То л л Λ -То 1 . Т2-Т0 - . Т3 -То
----ахЛ3Д---- ’ Л2А--ЬХЛ-1Д---- ’ Л2А--схЛ3Д----; ^3 ^2 ^2 ^3
10<а<104, 0<Ь<106, 0<с<103;
Т2 < Тминимальнои точки плавления защитного слоя·,
Т2 Тмит1малыюй точки плавления носителя?
То < 25 °C;
d2 < 50 мкм;
и di > 10 мкм; 10 мкм < d3 < 20 см;
Тминимальной точки плавления носителя >25 С, λ3>λι.
В приведенных ниже вариантах реализации перечислены 20 толстопленочных элементов, изготов ленных заявителем, и все приготовленные материалы защитного слоя, толстопленочного покрытия и носителя 20 перечисленных толстопленочных элементов удовлетворяют вышеуказанным неравенствам, причем конкретные способы получения и рецептуры приведены ниже:
Пример.
Выбирают серебряную пасту с коэффициентом теплопроводности λ2 для получения толстопленочного покрытия, выбирают полиимид с коэффициентом теплопроводности λ3 для получения носителя и выбирают полиимид с коэффициентом теплопроводности λ1 для получения защитного слоя, такие трехслойные структуры связывают путем спекания; площадь полученного толстопленочного покрытия равна А2, толщина составляет d2; площадь защитного слоя равна Аь толщина составляет d1; площадь носителя равна А3, толщина составляет d3. Подключают питание от внешнего источника постоянного тока и подают питание на толстопленочное покрытие, толстая пленка начинает нагреваться; когда нагрев стабили зируется, измеряют температуру поверхности защитного слоя и носителя и температуру нагрева толстопленочного покрытия в состоянии стабильного нагрева; рассчитывают интенсивность теплопередачи защитного слоя и носителя и интенсивность тепловыделения толстопленочногопокрытия по следующей формуле:
В табл. 1 -4 описаны 20 толстопленочных элементов, изготовленных заявителем, которые подвергают омическому нагреву в течение 2 мин, а затем измеряют и получают перечисленные рабочие характе- 4 037599 ристики (коэффициент теплопроводности, температура поверхности) в соответствии с национальными стандартами, в то время как толщина, площадь контакта, начальная температура должны быть измерены до нагрева.
Способы измерения коэффициента теплопроводности защитного слоя, толстопленочного покрытия и носителя описаны ниже:
(1) Включают питание и устанавливают заданное значение напряжения нагрева, затем устанавливают силовой переключатель устройства на 6 В и проводят предварительный нагрев в течение 20 мин;
(2) Проводят коррекцию положения нуля гальванометра со световым указателем;
(3) С учетом стандартного рабочего напряжения с поправкой на комнатную температуру потенциометра UJ31 переключатель потенциометра устанавливают в стандартное положение и регулируют рабочий ток потенциометра;
поскольку напряжение стандартной батареи меняется с температурой, поправку на комнатную температуру рассчитывают по следующей формуле: Et=E0-[39,94(t-20)+0,929(t-20)2], где Е0=1,0186В.
(4) Помещают нагревательные пластины и нижние термопары на нижнюю часть тонкого образца для испытаний, верхние термопары на верхнюю часть тонкого образца для испытаний. Следует отметить, что термопары должны быть размещены по центру образца для испытаний, и холодный спай термопар должен быть помещен в бутылку со льдом.
(5) Переключатель потенциометра устанавливают в положение 1, измеряют начальную температуру верхней части и нижней части образца для испытаний, причем испытания можно проводить только при разнице температур верхней части и нижней части менее 0,004 мВ (0,1°С).
(6) Начальное значение термоэлектрического потенциала верхней термопары устанавливают равным 0,08 мВ, включают нагрев с помощью выключателя нагрева и определяют время с помощью секундомера; когда световой указатель гальванометра со световым указателем вернется к нулю, выключают источник нагрева и определяют избыточную температуру и время нагрева верхней части.
(7) Измеряют термоэлектрический потенциал нижней термопары через 4~5 мин и определяют избыточную температуру и время нагрева нижней части.
(8) Переключатель потенциометра устанавливают в положение 2, включают выключатель нагрева и измеряют ток нагрева.
(9) После завершения испытаний отключают питание и очищают инструменты и оборудование.
Температуру измеряют с помощью термопарного термометра следующим образом:
(1) Прикладывают термоэлектродную проволоку к поверхности толстопленочного покрытия, поверхности носителя, поверхности защитного слоя нагревательных элементов и наружному воздуху.
(2) Подают на нагревательное устройство номинальную мощность и измеряют температуру всех частей.
(3) Регистрируют температуру всех частей продуктов с заданными интервалами времени с помощью подключенного компьютера.
Измеряют толщину с помощью микрометра и затем накапливают и усредняют значения величин.
Точку плавления измеряют следующим способом:
Следящий прибор: дифференциальный сканирующий калориметр (ДСК) производства фирмы ТА Instruments (US), модель ДСК2920, инструмент представляет собой апробированный стандартный продукт (уровня А) в соответствии с Положением о поверке термического анализатора 014-1996.
(1) Температура окружающей среды: 20~25°С; относительная влажность: <80%;
(2) Стандартный материал для калибровки инструмента: стандартный материал для термического анализа - индий, точка плавления стандарта 429,7485 К (156,60°С).
(3) Метод измерений: процедура определения в соответствии со стандартом Китая GB/T19466.32004/ISO.
Перед испытаниями образца проводят не менее трех измерений, чтобы убедиться в нормальной работе инструмента: помещают образец весом (1~2) мг (nag), взвешенный с точностью до 0,01 мг, в алюминиевую чашечку для образцов; условия проведения испытаний: нагрев до 200°С со скоростью 10°С/мин и повторяют измерение десять раз; модель измерений (measurement model) собирает информацию о точках плавления с помощью компьютера и инструмента, определяет автоматически программу анализа регистрируемых собираемых данных и спектрограммы, и получает модель измерений непосредственно по начальной экстраполированной температуре эндотермического пика плавления; результаты измерений рассчитывают по формуле Бесселя.
В табл. 1 ниже приведены рабочие характеристики защитного слоя толстопленочного элемента, измеренные в примерах 1-20:
- 5 037599
Таблица 1
| Защитный слой | ||||||
| Коэффициент теплопроводности λ! (Βτ/(μ·Κ)) | Толщина di (мкм) | Температура поверхности Τι (°C) | Т Минимально й точки плавления защитного слоя (°C) | Начальная температура То (°C) | Интенсивность теплопередачи /106 | |
| Пример 1 | 2,3 | 4000 | 50 | 350 | 25 | 0,00023 |
| Пример 2 | 2,2 | 5000 | 45 | 350 | 25 | 0,0001584 |
| Пример 3 | 2,3 | 5000 | 50 | 350 | 25 | 0,000184 |
| Пример 4 | 4,6 | 5000 | 53 | 350 | 25 | 0,0005152 |
| Пример 5 | 2,2 | 6000 | 46 | 350 | 25 | 0,0001232 |
| Пример 6 | 2 | 6000 | 45 | 350 | 25 | 0,000106667 |
| Пример 7 | 1,8 | 6000 | 45 | 350 | 25 | 0,000096 |
| Пример 8 | 2,2 | 8000 | 48 | 350 | 25 | 0,000107525 |
| Пример 9 | 2,4 | 8000 | 45 | 350 | 25 | 0,000096 |
| Пример 10 | 1,85 | 10000 | 45 | 350 | 25 | 0,0000666 |
| Пример И | 2,1 | 10000 | 50 | 350 | 25 | 0,000084 |
| Пример 12 | 2,12 | 20000 | 50 | 350 | 25 | 0,000053 |
| Пример 13 | 2,2 | 20000 | 45 | 350 | 25 | 0,0000352 |
| Пример 14 | 2,23 | 2000 | 45 | 350 | 25 | 0,0005798 |
| Пример 15 | 2,2 | 2000 | 55 | 350 | 25 | 0,000594 |
| Пример 16 | 2,2 | 12000 | 55 | 350 | 25 | 0,000143 |
| Пример 17 | 2,23 | 12000 | 45 | 350 | 25 | 5,94667Е-05 |
| Пример 18 | 2,05 | 12000 | 45 | 350 | 25 | 6,83333Е-05 |
| Пример 19 | 2,2 | 7000 | 50 | 350 | 25 | 0,000125714 |
| Пример 20 | 2,2 | 7000 | 50 | 350 | 25 | 9,42857Е-05 |
В табл. 2 ниже приведены рабочие характеристики толстопленочного покрытия толстопленочного элемента, измеренные в примерах 1-20:
Таблица 2
| Толстопленочное покрытие | ||||||
| Коэффициент теплопроводности λ2(Βτ/(Μ·Κ)) | Толщина d2 (мкм) | Площадь А2 (м2) | Температура нагрева Т2(°С) | Начальная температура То (°C) | Интенсивность тепловыделения /106 | |
| Пример 1 | 380 | 50 | 0,016 | 116 | 25 | 11,0656 |
| Пример 2 | 320 | 50 | 0,018 | 110 | 25 | 9,792 |
| Пример 3 | 380 | 40 | 0,016 | 103 | 25 | 11,856 |
| Пример 4 | 380 | 40 | 0,02 | 112 | 25 | 16,53 |
| Пример 5 | 380 | 30 | 0,016 | 98 | 25 | 14,79466667 |
| Пример 6 | 381 | 30 | 0,016 | 97 | 25 | 14,6304 |
| Пример 7 | 381 | 30 | 0,016 | 95 | 25 | 14,224 |
| Пример 8 | 381 | 25 | 0,017 | 108 | 25 | 21,50364 |
| Пример 9 | 380 | 25 | 0,016 | 97 | 25 | 17,5104 |
| Пример 10 | 380 | 25 | 0,018 | 100 | 25 | 20,52 |
| Пример 11 | 380 | 30 | 0,016 | 100 | 25 | 15,2 |
| Пример 12 | 380 | 30 | 0,02 | 108 | 25 | 21,02666667 |
| Пример 13 | 381 | 20 | 0,016 | 95 | 25 | 21,336 |
| Пример 14 | 381 | 20 | 0,026 | 98 | 25 | 36,1569 |
| Пример 15 | 381 | 30 | 0,018 | 99 | 25 | 16,9164 |
| Пример 16 | 380,5 | 30 | 0,026 | 110 | 25 | 28,03016667 |
| Пример 17 | 380,5 | 35 | 0,016 | 103 | 25 | 13,56754286 |
| Пример 18 | 380,5 | 35 | 0,02 | 98 | 25 | 15,87228571 |
| Пример 19 | 380,5 | 25 | 0,016 | 94 | 25 | 16,80288 |
| Пример 20 | 380,5 | 25 | 0,012 | 102 | 25 | 14,06328 |
В табл. 3 ниже приведены рабочие характеристики носителя толстопленочного элемента, измеренные в примерах 1-20.
- 6 037599
Таблица 3
| Носитель | ||||||
| Коэффициент теплопроводности λ3 (Βτ/(μ·Κ)) | Толщина d3 (мкм) | Температура поверхности Т3(°С) | ТМинималь ной точки плавления носителя ( С) | Начальная температура Т0(°С) | Интенсивность теплопередачи /106 | |
| Пример 1 | 7,15 | 20 | 105 | 350 | 25 | 0,4576 |
| Пример 2 | 7,15 | 80 | 100 | 350 | 25 | 0,12065625 |
| Пример 3 | 7,15 | 50 | 90 | 350 | 25 | 0,14872 |
| Пример 4 | 7,16 | 100 | 108 | 350 | 25 | 0,118856 |
| Пример 5 | 7,16 | 20 | 86 | 350 | 25 | 0,349408 |
| Пример 6 | 7,16 | 200 | 90 | 350 | 25 | 0,037232 |
| Пример 7 | 7,21 | 300 | 84 | 350 | 25 | 0,022687467 |
| Пример 8 | 7,21 | 80 | 90 | 350 | 25 | 0,099588125 |
| Пример 9 | 7,21 | 20 | 87 | 350 | 25 | 0,357616 |
| Пример 10 | 7,18 | 50 | 95 | 350 | 25 | 0,180936 |
| Пример И | 7,18 | 50 | 93 | 350 | 25 | 0,1562368 |
| Пример 12 | 7,18 | 50 | 105 | 350 | 25 | 0,22976 |
| Пример 13 | 7,15 | 30 | 85 | 350 | 25 | 0,2288 |
| Пример 14 | 7,15 | 30 | 88 | 350 | 25 | 0,39039 |
| Пример 15 | 7,15 | 25 | 85 | 350 | 25 | 0,30888 |
| Пример 16 | 7,17 | 25 | 100 | 350 | 25 | 0,55926 |
| Пример 17 | 7,17 | 50 | 94 | 350 | 25 | 0,1583136 |
| Пример 18 | 7,22 | 50 | 88 | 350 | 25 | 0,181944 |
| Пример 19 | 7,22 | 50 | 91 | 350 | 25 | 0,1524864 |
| Пример 20 | 7,22 | 45 | 92 | 350 | 25 | 0,128997333 |
В табл. 4 приведена интенсивность теплопередачи, рассчитанная по рабочим характеристикам, представленным в табл. 1, 2 и 3. Рассчитывают интенсивность теплопередачи защитного слоя, толстопленочного покрытия и носителя по соотношениям (by ratio) для получения граничных условий для материалов, удовлетворяющих следующим уравнениям:
η Л 74 -Tq η Λ Τΐ —Tq
AoA----=axAi /1---d3 dr где 10<а<104, 0<b<106, 0<с<103.
- 7 037599
Таблица 4
| Защитный слой | Толстопленочное покрытие | Носитель | а | b | с | Удовлетворяют неравенствам или нет | |
| Интенсив- ность теплопередачи | Интенсивность тепловыделения | Интенсив- ность тепло- передачи | |||||
| Пример 1 | 230 | 11065600 | 457600 | 1989,5652 | 48111,304 | 24,181818 | Да |
| Пример 2 | 158,4 | 9792000 | 120656,25 | 761,71875 | 61818,182 | 81,156177 | Да |
| Пример 3 | 184 | 11856000 | 148720 | 808,26087 | 64434,783 | 79,72028 | Да |
| Пример 4 | 515,2 | 16530000 | 118856 | 230,69876 | 32084,627 | 139,07586 | Да |
| Пример 5 | 123,2 | 14794666,67 | 349408 | 2836,1039 | 120086,58 | 42,342095 | Да |
| Пример 6 | 106,66666 67 | 14630400 | 37232 | 349,05 | 137160 | 392,9523 | Да |
| Пример 7 | 96 | 14224000 | 22687,46667 | 236,32778 | 148166,67 | 626,95409 | Да |
| Пример 8 | 107,525 | 21503640 | 99588,125 | 926,18577 | 199987,35 | 215,92574 | Да |
| Пример 9 | 96 | 17510400 | 357616 | 3725,1667 | 182400 | 48,964252 | Да |
| Пример 10 | 66,6 | 20520000 | 180936 | 2716,7568 | 308108,11 | 113,41027 | Да |
| Пример И | 84 | 15200000 | 156236,8 | 1859,9619 | 180952,38 | 97,288219 | Да |
| Пример 12 | 53 | 21026666,67 | 229760 | 4335,0943 | 396729,56 | 91,515785 | Да |
| Пример 13 | 35,2 | 21336000 | 228800 | 6500 | 606136,36 | 93,251748 | Да |
| Пример 14 | 579,8 | 36156900 | 390390 | 673,31839 | 62360,987 | 92,617383 | Да |
| Пример 15 | 594 | 16916400 | 308880 | 520 | 28478,788 | 54,7669 | Да |
| Пример 16 | 143 | 28030166,67 | 559260 | 3910,9091 | 196015,15 | 50,120099 | Да |
| Пример 17 | 59,466666 67 | 13567542,86 | 158313,6 | 2662,2242 | 228153,75 | 85,700425 | Да |
| Пример 18 | 68,333333 33 | 15872285,71 | 181944 | 2662,5951 | 232277,35 | 87,237203 | Да |
| Пример 19 | 125,71428 57 | 16802880 | 152486,4 | 1212,96 | 133659,27 | 110,19265 | Да |
| Пример 20 | 94,285714 29 | 14063280 | 128997,333 3 | 1368,1535 | 149156 | 109,01993 | Да |
Результаты, приведенные в табл. 4, показывают, что все толстые пленки, полученные в примерах 120, удовлетворяют неравенствам, и носитель, т.е. подложка с нанесенным покрытием, выполняет функцию генерирования тепла, и разница температур с двух сторон составляет более 40°С, для обеспечения выполнения функции генерирования тепла. При использовании продукта, он будет снижать потери тепла, когда только подложка с нанесенным покрытием толстопленочного элемента способна генерировать тепло, и его температура может быть поднята до более чем 100°С, что демонстрирует высокую эффективность тепловыделения толстопленочного нагревательного элемента по настоящему изобретению.
В табл. 5-8 приведены рабочие характеристики толстопленочного элемента, полученные в сравнительных примерах 1-10 по настоящему изобретению. Все рабочие характеристики определяют так же, как в табл. 1-4, и конкретные данные приведены ниже.
- 8 037599
Таблица 5
| Защитный слой | ||||||
| Коэффициент теплопроводности Xi (Βτ/(μ·Κ)) | Толщина di (мкм) | Температура поверхности Ti(°c) | ТМинимальной точки плавления защитного слоя (°C) | Начальная температура То (°C) | Интенсив- ность теплопередачи /106 | |
| Сравнительный пример 1 | 7,18 | 25 | из | 350 | 25 | 0,4043776 |
| Сравнительный пример 2 | 2,2 | 25 | 55 | 350 | 25 | 0,14784 |
| Сравнительный пример 3 | 2,23 | 25 | 102 | 350 | 25 | 0,1098944 |
| Сравнительный пример 4 | 7,17 | 50 | 53 | 350 | 25 | 0,2248512 |
| Сравнительный пример 5 | 7,21 | 50 | 97 | 350 | 25 | 0,1661184 |
| Сравнительный пример 6 | 7,18 | 75 | 51 | 350 | 25 | 0,139387733 |
| Сравнительный пример 7 | 1,8 | 75 | 94 | 350 | 25 | 0,026496 |
| Сравнительный пример 8 | 2,2 | 75 | 47 | 350 | 25 | 0,036138667 |
| Сравнительный пример 9 | 2,4 | 100 | 93 | 350 | 25 | 0,026112 |
| Сравнительный пример 10 | 7,18 | 100 | 44 | 350 | 25 | 0,0763952 |
Таблица 6
| 4 | Толстопленочное покрытие | |||||
| Коэффициент теплопроводност и λ2 (Βτ/(μ·Κ)) | Толщин a d2 (мкм) | Площад ь А2 (м2) | Температур а нагрева Т2 (°C) | Начальная температур а То (°C) | Интенсивность тепловыделени я/106 | |
| Сравнительны й пример 1 | 382 | 50 | 0,016 | 116 | 25 | 11,12384 |
| Сравнительны й пример 2 | 382 | 50 | 0,056 | 56 | 25 | 13,26304 |
| Сравнительны й пример 3 | 382 | 40 | 0,016 | 103 | 25 | 11,9184 |
| Сравнительны й пример 4 | 382 | 40 | 0,056 | 55 | 25 | 16,044 |
| Сравнительны й пример 5 | 382 | 30 | 0,016 | 98 | 25 | 14,87253333 |
| Сравнительны й пример 6 | 382 | 30 | 0,056 | 52 | 25 | 19,2528 |
| Сравнительны й пример 7 | 382 | 30 | 0,016 | 95 | 25 | 14,26133333 |
| Сравнительны й пример 8 | 382 | 25 | 0,056 | 49 | 25 | 20,53632 |
| Сравнительны й пример 9 | 382 | 25 | 0,016 | 97 | 25 | 17,60256 |
| Сравнительны й пример 10 | 382 | 25 | 0,056 | 46 | 25 | 17,96928 |
- 9 037599
Таблица 7
| Носитель | ||||||
| Коэффициент теплопроводности λ3 (Βτ/(μ·Κ)) | Толщин a d3 (мт) | Температур а поверхност и Т3 (°C) | Тминимальн ой точки плавления носителя (°C) | Начальная температур а % (°C) | Интенсивность теплопередачи /103 | |
| Сравнительны й пример 1 | 7,16 | 1 | 105 | 350 | 25 | 9,1648 |
| Сравнительны й пример 2 | 7,16 | 2 | 42 | 350 | 25 | 3,40816 |
| Сравнительны й пример 3 | 7,16 | 4 | 87 | 350 | 25 | 1,77568 |
| Сравнительны й пример 4 | 7,18 | 1 | 43 | 350 | 25 | 7,23744 |
| Сравнительны й пример 5 | 7,18 | 2 | 86 | 350 | 25 | 3,50384 |
| Сравнительны й пример 6 | 7,18 | 1 | 40 | 350 | 25 | 6,0312 |
| Сравнительны й пример 7 | 7,21 | 2 | 84 | 350 | 25 | 3,40312 |
| Сравнительны й пример 8 | 7,21 | 3 | 38 | 350 | 25 | 1,749626667 |
| Сравнительны й пример 9 | 7,22 | 1 | 87 | 350 | 25 | 7,16224 |
| Сравнительны й пример 10 | 7,22 | 2 | 40 | 350 | 25 | 3,0324 |
Таблица 8
| Защитный слой | Т олстопленочно е покрытие | Носитель | а | b | с | Удовлет воряют неравенс твам или нет | |
| Интенсив- ность тепло- передачи | Интенсивность тепловыделения | Интенсив- ность тепло- передачи | |||||
| Сравнительны й пример 1 | 404377,6 | 11123840 | 9164,8 | 0,02266 4 | 27,5085 46 | 1213,75 7 | Нет |
| Сравнительны | 147840 | 13263040 | 3408,16 | 0,02305 | 89,7121 | 3891,55 | Нет |
| й пример 2 | 3 | 21 | 44 | ||||
| Сравнительны й пример 3 | 109894,4 | 11918400 | 1775,68 | 0,01615 81 | 108,453 21 | 6712,02 02 | Нет |
| Сравнительны й пример 4 | 224851,2 | 16044000 | 7237,44 | 0,03218 77 | 71,3538 55 | 2216,80 59 | Нет |
| Сравнительны й пример 5 | 166118,4 | 14872533,33 | 3503,84 | 0,02109 24 | 89,5297 17 | 4244,63 83 | Нет |
| Сравнительны й пример 6 | 139387,7333 | 19252800 | 6031,2 | 0,04326 92 | 138,124 06 | 3192,20 06 | Нет |
| Сравнительны й пример 7 | 26496 | 14261333,33 | 3403,12 | 0,12843 9 | 538,244 77 | 4190,66 43 | Нет |
| Сравнительны й пример 8 | 36138,66667 | 20536320 | 1749,626667 | 0,04841 43 | 568,264 46 | 11737,5 44 | Нет |
| Сравнительны й пример 9 | 26112 | 17602560 | 7162,24 | 0,27428 92 | 674,117 65 | 2457,68 92 | Нет |
| Сравнительны й пример 10 | 76395,2 | 17969280 | 3032,4 | 0,03969 36 | 235,214 78 | 5925,76 18 | Нет |
Толстопленочные элементы сравнительных примеров 1-10, приведенных в таблицах выше, не удов
- 10 037599 летворяют требованиям к материалу по настоящему изобретению при выборе материала и структуры, и не удовлетворяют неравенствам по настоящему изобретению. После подачи питания и начала вырабатывания тепла толстопленочными элементами сравнительных примеров 1-10, разница температур их двух сторон не очень значительна, и разница температур нагрева защитного слоя и носителя не превышает 15°С. Толстопленочный элемент, полученный из выбранного материала, не соответствует требованиям к толстопленочному элементу с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность по настоящему изобретению, и не соответствует требованиям к продукту по настоящему изобретению, демонстрирующему интенсивность теплопередачи по настоящему изобретению. В соответствии с раскрытием и приведенным выше описанием изобретения, квалифицированные специалисты в области техники, к которой относится данное изобретение, смогут вносить изменения и модификации в вышеописанный вариант реализации, таким образом, объем настоящего изобретения не ограничен раскрытыми и описанными выше конкретными вариантами реализации, и все такие модификации и изменения настоящего изобретения не выходят за пределы объема настоящего изобретения, определяемого приложенной формулой изобретения. Кроме того, хотя в описании используются некоторые специфические термины, они представляют собой пояснительные примеры и не должны рассматриваться как ограничивающие каким-либо образом объем настоящего изобретения.
Claims (7)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Толстопленочный нагревательный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность, содержит носитель, толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель, и защитный слой, что нанесен на упомянутое покрытие, причем толстопленочное покрытие представляет собой нагревательный материал, выполненный с возможностью нагрева путем электрического нагрева, причем носитель, толстопленочное покрытие и защитный слой выполнены из материалов, удовлетворяющих следующим неравенствам:А3Л^^=ахЛ1Л^^ > > А2Л^^схА3Л^^ 3 d3 1 di 2 d2 1 di 2 d2 3 d310<а<104, 0<b<106, 0<с<103;T2 < ТМинимальной температуры плавления защитного слоя; T2 < ТМинимальной температуры плавления носителя;Т0 < 25°С;где величина 1 ао обозначает интенсивность теплопередачи защитного слоя;λ2Α^величина d2 величина обозначает интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия;обозначает интенсивность теплопередачи носителя;λι обозначает коэффициент теплопроводности защитного слоя при температуре T1;λ2 обозначает коэффициент теплопроводности толстопленочного покрытия при температуре Т2;λ3 обозначает коэффициент теплопроводности носителя при температуре Т3;А обозначает площадь контакта толстопленочного покрытия и защитного слоя или носителя;d1 обозначает толщину защитного слоя;d2 обозначает толщину толстопленочного покрытия;d3 обозначает толщину носителя;Т0 обозначает начальную температуру толстопленочного нагревательного элемента;T 1 обозначает температуру поверхности защитного слоя;Т2 обозначает температуру нагрева толстопленочного покрытия;Т3 обозначает температуру поверхности носителя;d2< 50 мкм;и d1>10 мкм; 10 мкм<d3< 20 см;ТМинимальной температуры плавления носителя >25 C;причем носитель и толстопленочное покрытие соединены с помощью печати или спекания, толстопленочное покрытие и защитный слой соединены с помощью печати, нанесения покрытия, напыления или спекания или с помощью клея с низкой адгезионной прочностью (mucilage glue).
- 2. Толстопленочный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что коэффициент теплопроводности носителя λ3>3 Вт/(м-К), коэффициент теплопроводности носителя λι<3 Вт/(м-К) и 10<а<104, 104<b<106, 10<с<103.
- 3. Толстопленочный нагревательный элемент по п.2, отличающийся тем, что носитель и защитный слой в области без толстопленочного покрытия соединены методами печати, нанесения покрытия, напыления или спекания или с помощью клея с низкой адгезионной прочностью (mucilage glue).
- 4. Толстопленочный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что носитель включает полиимид, органический изолирующий материал, неорганический изолирующий материал, керамику, стеклокерамику, кварц, камень, ткань и волокно.
- 5. Толстопленочный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что толстопленочное по- 11 037599 крытие представляет собой один или несколько материалов, выбранных из серебра, платины, палладия (Pd), оксида палладия, золота или редкоземельного материала.
- 6. Толстопленочный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что защитный слой получают из одного или нескольких материалов, выбранных из полиэфира, полиимида или полиэтиленимида (PEI), керамики, силикагеля, асбеста, материала микарекс (micarex), ткани или волокна.
- 7. Толстопленочный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что площадь толстопленочного покрытия меньше или равна площади защитного слоя или носителя.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610075017.2A CN106686770B (zh) | 2016-02-03 | 2016-02-03 | 一种涂覆基质具有高导热能力的厚膜元件 |
| PCT/CN2016/077439 WO2017133067A1 (zh) | 2016-02-03 | 2016-03-26 | 一种涂覆基质具有高导热能力的厚膜元件 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201790671A1 EA201790671A1 (ru) | 2019-05-31 |
| EA037599B1 true EA037599B1 (ru) | 2021-04-20 |
Family
ID=58839125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201790671A EA037599B1 (ru) | 2016-02-03 | 2016-03-26 | Толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11419186B2 (ru) |
| EP (1) | EP3253176B1 (ru) |
| JP (1) | JP6315643B1 (ru) |
| CN (1) | CN106686770B (ru) |
| DK (1) | DK3253176T3 (ru) |
| EA (1) | EA037599B1 (ru) |
| ES (1) | ES2767804T3 (ru) |
| PL (1) | PL3253176T3 (ru) |
| PT (1) | PT3253176T (ru) |
| WO (1) | WO2017133067A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109446623B (zh) * | 2018-10-19 | 2022-11-04 | 沈阳工业大学 | 一种基于传热速率平衡的固态蓄热加热特性匹配设计方法 |
| CN111048987B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-02-12 | 哈尔滨工业大学 | 基于激光管温度多点采集的高频率复现性激光稳频方法与装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5705793A (en) * | 1994-06-06 | 1998-01-06 | Daiho Industrial Co., Ltd. | Thin film electric heater, and method and apparatus for injection molding of plastics using the same |
| CN1320010A (zh) * | 2000-01-13 | 2001-10-31 | 住友电气工业株式会社 | 陶瓷加热器 |
| US20020158328A1 (en) * | 2000-04-24 | 2002-10-31 | Yasuji Hiramatsu | Ceramic substrate for semiconductor fabricating device |
| JP2004022485A (ja) * | 2002-06-20 | 2004-01-22 | Canon Inc | 加熱体、加熱装置および画像形成装置 |
| CN103546998A (zh) * | 2013-10-24 | 2014-01-29 | 东莞市国研电热材料有限公司 | 一种大功率陶瓷发热体 |
| CN104395143A (zh) * | 2012-05-23 | 2015-03-04 | Iee国际电子工程股份公司 | 聚合物厚膜装置 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5152531A (ja) * | 1974-10-31 | 1976-05-10 | Kyoto Ceramic | Hatsunetsusoshi |
| EP0360418B1 (en) * | 1988-08-25 | 1995-02-15 | Toshiba Lighting & Technology Corporation | Strip heater |
| WO1995016414A1 (fr) * | 1993-12-14 | 1995-06-22 | Jury Iosifovich Zelenjuk | Element chauffant pour compresse chaude |
| CN1127976A (zh) * | 1994-12-27 | 1996-07-31 | 深圳桑普节能技术有限公司 | 一种中温陶瓷电热膜 |
| JPH1154245A (ja) * | 1997-08-07 | 1999-02-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | セラミックスヒーター |
| GB2351894B (en) * | 1999-05-04 | 2003-10-15 | Otter Controls Ltd | Improvements relating to heating elements |
| CN1697572A (zh) * | 2004-05-12 | 2005-11-16 | 环隆电气股份有限公司 | 电子加热元件 |
| KR101219897B1 (ko) * | 2005-01-27 | 2013-01-09 | 에스케 카켄 가부시키가이샤 | 축열체 형성용 조성물, 축열체 및 축열체의 제조 방법 |
| JPWO2007097249A1 (ja) * | 2006-02-20 | 2009-07-09 | ダイセル化学工業株式会社 | 多孔性フィルム及び多孔性フィルムを用いた積層体 |
| JP2007265647A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Harison Toshiba Lighting Corp | ヒータ、加熱装置、画像形成装置 |
| DE102009010437A1 (de) * | 2009-02-26 | 2010-09-02 | Tesa Se | Beheiztes Flächenelement |
| CN201936869U (zh) | 2010-11-23 | 2011-08-17 | 上海旌纬微电子科技有限公司 | 一种厚膜电路装置 |
| US9994195B2 (en) * | 2011-12-20 | 2018-06-12 | Saint-Gobain Glass France | Heatable luminaire cover |
| CN104425053A (zh) | 2013-09-06 | 2015-03-18 | 湖南利德电子浆料有限公司 | 基于瓷砖的厚膜电路用电阻浆料及其制备工艺 |
| KR101602880B1 (ko) * | 2014-06-18 | 2016-03-11 | (주)유니플라텍 | 고분자 수계 에멀전 전도성 조성물을 이용한 피티씨 소자의 제조 방법과, 그 제조 방법에 의해 제조된 피티씨 소자 및 그 피티씨 소자가 구비된 면상 발열체 |
| US20160249413A1 (en) * | 2015-02-23 | 2016-08-25 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Transparent planar heater |
| US9736888B2 (en) * | 2015-03-12 | 2017-08-15 | The Boeing Company | Composite panel with integrated heater and associated methods for manufacturing |
| CN106686773B (zh) * | 2016-01-06 | 2019-09-10 | 黄伟聪 | 一种双面高导热能力的厚膜发热元件 |
-
2016
- 2016-02-03 CN CN201610075017.2A patent/CN106686770B/zh active Active
- 2016-03-26 PL PL16888891T patent/PL3253176T3/pl unknown
- 2016-03-26 EA EA201790671A patent/EA037599B1/ru unknown
- 2016-03-26 JP JP2017525114A patent/JP6315643B1/ja active Active
- 2016-03-26 DK DK16888891.5T patent/DK3253176T3/da active
- 2016-03-26 PT PT168888915T patent/PT3253176T/pt unknown
- 2016-03-26 ES ES16888891T patent/ES2767804T3/es active Active
- 2016-03-26 WO PCT/CN2016/077439 patent/WO2017133067A1/zh active Application Filing
- 2016-03-26 US US15/529,086 patent/US11419186B2/en active Active
- 2016-03-26 EP EP16888891.5A patent/EP3253176B1/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5705793A (en) * | 1994-06-06 | 1998-01-06 | Daiho Industrial Co., Ltd. | Thin film electric heater, and method and apparatus for injection molding of plastics using the same |
| CN1320010A (zh) * | 2000-01-13 | 2001-10-31 | 住友电气工业株式会社 | 陶瓷加热器 |
| US20020158328A1 (en) * | 2000-04-24 | 2002-10-31 | Yasuji Hiramatsu | Ceramic substrate for semiconductor fabricating device |
| JP2004022485A (ja) * | 2002-06-20 | 2004-01-22 | Canon Inc | 加熱体、加熱装置および画像形成装置 |
| CN104395143A (zh) * | 2012-05-23 | 2015-03-04 | Iee国际电子工程股份公司 | 聚合物厚膜装置 |
| CN103546998A (zh) * | 2013-10-24 | 2014-01-29 | 东莞市国研电热材料有限公司 | 一种大功率陶瓷发热体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11419186B2 (en) | 2022-08-16 |
| JP2018513521A (ja) | 2018-05-24 |
| EP3253176B1 (en) | 2019-11-13 |
| EA201790671A1 (ru) | 2019-05-31 |
| WO2017133067A1 (zh) | 2017-08-10 |
| EP3253176A1 (en) | 2017-12-06 |
| PL3253176T3 (pl) | 2020-06-15 |
| CN106686770B (zh) | 2019-09-10 |
| ES2767804T3 (es) | 2020-06-18 |
| CN106686770A (zh) | 2017-05-17 |
| DK3253176T3 (da) | 2020-02-03 |
| PT3253176T (pt) | 2020-01-16 |
| EP3253176A4 (en) | 2018-07-25 |
| US20180332667A1 (en) | 2018-11-15 |
| JP6315643B1 (ja) | 2018-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2009210378A (ja) | 薄膜試料のゼーベック係数および／または熱伝導率を測定する方法および装置 | |
| CN205403951U (zh) | 一种激光能量计探头 | |
| EA037599B1 (ru) | Толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность | |
| EA039226B1 (ru) | Толстопленочный элемент с защитным слоем, имеющим высокую теплопроводность | |
| US10701763B2 (en) | Thick film element with high heat conductivity on two sides thereof | |
| CN108207041A (zh) | 一种新型直发器用陶瓷发热组件及其制作方法 | |
| US20110132896A1 (en) | Heater plate with embedded hyper-conductive thermal diffusion layer for increased temperature rating and uniformity | |
| CN110376240B (zh) | 一种纵向热流法微米线导热系数测试装置 | |
| JPH0718826B2 (ja) | 熱伝導率測定方法 | |
| CN108508264A (zh) | 功率传感器 | |
| CN109788588A (zh) | 一种温度可控的平板厚膜加热器及其制备工艺 | |
| CN110197749A (zh) | 一体化加热器及其温度传感方法 | |
| CN207180882U (zh) | 一种基于t型热电偶堆的耐高温辐射传感器 | |
| CN112782218B (zh) | 一种测量宽温域材料热导率的装置及方法 | |
| Lee et al. | Micro-machined resistive micro-heaters for high temperature gas sensing applications | |
| KR20100067766A (ko) | 고온에서의 미세 열용량 측정 장치 | |
| TW201242412A (en) | Nanometer ceramic electrothermal spraying device and manufacturing method thereof | |
| RU75526U1 (ru) | Электрический нагреватель | |
| CN114964485A (zh) | 电替代平面型辐射测量探测器及其制备方法 | |
| Dziedzic et al. | THICK-FILM INS OLATION S ENS OR | |
| Patel et al. | Fabrication of fully automated setup for high temperature thermal conductivity measurement | |
| JP2003121225A (ja) | 質量流体流量センサー及び流体流れ検出装置 | |
| JPS6231983A (ja) | 面状発熱体 |