EA039226B1 - Толстопленочный элемент с защитным слоем, имеющим высокую теплопроводность - Google Patents
Толстопленочный элемент с защитным слоем, имеющим высокую теплопроводность Download PDFInfo
- Publication number
- EA039226B1 EA039226B1 EA201790666A EA201790666A EA039226B1 EA 039226 B1 EA039226 B1 EA 039226B1 EA 201790666 A EA201790666 A EA 201790666A EA 201790666 A EA201790666 A EA 201790666A EA 039226 B1 EA039226 B1 EA 039226B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- thick film
- protective layer
- carrier
- denotes
- film coating
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 87
- 239000007888 film coating Substances 0.000 claims abstract description 67
- 238000009501 film coating Methods 0.000 claims abstract description 67
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 90
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 22
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 11
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 10
- 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
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 229920000715 Mucilage Polymers 0.000 claims description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 claims description 2
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 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
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 76
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 44
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 2
- 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
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 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
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
-
- 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
-
- 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
- H05B3/20—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
-
- 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
- H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
-
- 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
- H05B2203/009—Heaters using conductive material in contact with opposing surfaces of the resistive element or resistive layer
- H05B2203/01—Heaters comprising a particular structure with multiple layers
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
В изобретении раскрыт толстопленочный элемент с защитным слоем, имеющим высокую теплопроводность, который включает носитель, толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель, и защитный слой, нанесенный на покрытие; толстопленочное покрытие представляет собой нагревательные материалы, и нагрев осуществляется путем электрического нагрева, причем защитный слой, толстопленочное покрытие и носитель выбирают из материалов, удовлетворяющих следующим неравенствам:где 200a104, 0<b1000, 0<c5105; защитный слой толстопленочного элемента по настоящему изобретению обладает высокой теплопроводностью, что делает его пригодным для продуктов с нагревом защитного слоя, тем самым улучшая эффективность теплопередачи и снижая потери тепла без нагрева с одной стороны; и толстопленочный элемент может быть использован в продуктах, в которых только защитный слой должен иметь высокую теплопроводность.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к области толстых пленок и более конкретно к толстопленочному элементу с защитным слоем, имеющим высокую теплопроводность.
Известный уровень техники
Технология толстых пленок была разработана в 1960-х гг. и широко используется во многих отраслях промышленности после нескольких десятилетий разработок, хотя ее история непродолжительна. Толстопленочные нагревательные элементы относятся к нагревательным элементам, в которых на подложку наносится толстая пленка экзотермического материала, вырабатывающего тепло при подаче питания. Обычные методы нагрева включают использование греющих трубок с электроподогревом и нагрев с положительным температурным коэффициентом (ПТК) (сопротивления). Оба метода представляют собой методы косвенного нагрева. Как в греющих трубках с электроподогревом, так и при нагреве с ПТК используют косвенный нагрев с низким тепловым КПД и с большой по размеру и громоздкой конструкцией. Кроме того, принимая во внимание проблемы охраны окружающей среды, эти два вида нагревателей легко загрязняются и с трудом поддаются очистке после повторных включений на нагрев. А ПТКнагреватель содержит опасные вещества, такие как свинец и т.д., и легко окисляется со снижением мощности и коротким сроком службы.
Заявка Китая CN 2011800393787 раскрывает комбинацию электрического нагревательного элемента и рассеивателя тепла, который должен им нагреваться; нагревательный элемент включает подложку, изолирующий слой, расположенный на подложке, и толстопленочный проводник, расположенный на изолирующем слое, причем вторая сторона металлической подложки находится в контакте с рассеивателем тепла, имеющим слой металлического материала на своей поверхности, обращенной к нагревателю, подложка припаяна к рассеивателю тепла, и поверхность нагревательного элемента с нанесенным толстопленочным проводником, по существу, равна поверхности рассеивателя тепла.
Из приведенного выше описания технологии понятно, что технология толстых пленок постепенно развивается, однако толстопленочные проводники вышеуказанного толстопленочного нагревательного элемента соединены с пластиной подложки с помощью изолирующего слоя, а не нанесены непосредственно на пластину подложки. Такой нагревательный элемент не может напрямую передавать тепло пластине подложки, когда на толстую пленку подают питание и она генерирует тепло, что будет влиять на интенсивность тепловыделения. Кроме того, вышеуказанное техническое решение решает проблему рассеяния тепла внешними устройствами, но не предлагает конструкции толстопленочных элементов из заданного материала для различных продуктов с целью решения проблемы сильного теплорассеяния вследствие чрезмерной температуры нагрева. Существует небольшое количество толстопленочных нагревательных продуктов, позволяющих реализовать эффекты прямого нагрева толстой пленкой, особенно при одностороннем нагреве. Способ, позволяющий воспрепятствовать теплопередаче через другую сторону во избежание потерь тепла, и использование в продуктах толстопленочных схем с защитным слоем, обеспечивающим одностороннюю теплопередачу, значительно расширяет возможности разработки нагревательных продуктов. Существующее нагревательнее устройство может удовлетворять требованиям к нагреву, однако практически не существует нагревательных устройств с односторонним нагревом, или устройства имеют плохую одностороннюю теплопередачу, поэтому не могут снизить потери тепла за счет высокой односторонней теплопроводности.
Сущность изобретения
Для решения вышеперечисленных проблем настоящее изобретение предлагает толстопленочный элемент с защитным слоем, 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 на носителе методами печати и спекания, материал, используемый для изготовления слоя пленки, представляет собой материал толстой пленки, и 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 по настоящему изобретению с защитным слоем, имеющим высокую теплопроводность, включает носитель, толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель, и защитный слой, нанесенный на покрытие; толстопленочное покрытие представляет собой нагревательный материал, и способом нагрева является электрический нагрев, причем носитель, толстопленочное покрытие и защитный слой выбирают из материалов, удовлетворяющих всем следующим неравенствам:
л л Л-То л г3-То , . Т2-Т0 , , . Л-То Ί . Т2-Т0 , . Т3-То
Лл А------ахЛз?1----’ Лэ А-----b хЛл А ’ Лэ А--схЛз?1----;
1 di ύ d3 Δ d2 1 d± Δ d2 ύ d3
200<a<104 > 0<b<1000 > 0<c<5x105;
- 1 039226
T2<T минимальной точки плавления защитного слоя;
T2<T минимальной точки плавления носителя;
То<3О°С;
Т1 ~т° где величина 1 di обозначает интенсивность теплопередачи защитного слоя;
Л2Л — величина d2 обозначает скорость нагрева толстопленочного покрытия;
величина ds обозначает интенсивность теплопередачи носителя;
λ1 обозначает коэффициент теплопроводности защитного слоя при температуре T1;
λ2 обозначает коэффициент теплопроводности толстопленочного покрытия при температуре T2;
λ3 обозначает коэффициент теплопроводности носителя при температуре T3;
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;
T0 обозначает начальную температуру толстопленочного нагревательного элемента;
T 1 обозначает температуру поверхности защитного слоя;
T2 обозначает температуру нагрева толстопленочного покрытия;
T3 обозначает температуру поверхности носителя;
d2<50 мкм;
мкм<d1<10 мм, d3>10 мкм;
>25°С;
г .
минимальной точки плавления носителя защитный слой представляет собой диэлектрический слой, нанесенный на толстопленочное покрытие способом печати или спекания, и площадь защитного слоя больше площади толстопленочного по крытия.
Носитель представляет собой диэлектрический слой с нанесенным толстопленочным покрытием, причем толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель методом печати или спекания, является подложкой толстопленочного элемента, на которую наносят покрытие.
Коэффициент теплопроводности относится к теплопередаче материала толщиной 1 м, 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/(mK)), 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 d2 по коэффициенту теплопроводности, площади контакта, начальной температуре, температуре нагрева и толщине толстопленочного покрытия, где T2 обозначает температуру нагрева толстой пленки.
Настоящее изобретение характеризуется тем, что толстопленочные нагревательные элементы имеют защитный слой с высокой теплопроводностью, причем интенсивность тепловыделения защитного слоя, носителя и толстопленочного покрытия должны удовлетворять следующим требованиям:
(1) интенсивность теплопередачи толстопленочного покрытия и защитного слоя должны соответствовать следующей формуле:
л л Ή —т0 , . Т3 —То λ-, А------ах/Ц А-----, di d3 где 200<а<104;
для толстопленочных элементов, удовлетворяющих вышеуказанному неравенству, эффективность теплопередачи их защитного слоя выше, чем носителя, что означает, что температура защитного слоя возрастает быстро, а носителя - медленно, или что существует большая разница температур между защитным слоем и носителем при стабильном тепловом балансе, поэтому толстопленочные элементы обычно демонстрируют технический эффект нагрева защитного слоя;
(2) интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия и интенсивность теплопередачи защитного слоя должны соответствовать следующей формуле:
- . То —То * - . Ά —Tq 2 d2 1 di ’ где 0<b<1000;
если интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия намного выше, чем защитного слоя, то расчетное непрерывно вырабатываемое тепло толстопленочного покрытия не может быть отведено, так что температура толстопленочного покрытия будет продолжать возрастать, и когда она подни
- 2 039226 мется 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:
<c <5x105;
поскольку как коэффициент теплопроводности, так и интенсивность теплопередачи носителя малы, и если интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия намного выше, чем у носителя, то расчетное непрерывно вырабатываемое тепло толстопленочного покрытия не может быть отведено, так что температура толстопленочного покрытия продолжает возрастать, и когда она поднимается выше минимальной точки плавления носителя, то носитель начинает плавиться, или подвергается термической деформации, или даже начинает гореть, что разрушает структуру носителя, тем самым разрушая толсто пленочные нагревательные элементы;
(4) температура нагрева толстопленочного покрытия не может быть выше минимальной точки плавления защитного слоя или носителя, нужно, чтобы она удовлетворяла требованиям: T2< T минимальной точки плавления защитного слоя и T2<T минимальной точки плавления носителя, и нужно избегать чрезмерно высокой температуры 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 защитного слоя используется формула где λ1 обозначает коэффициент теплопроводности защитного слоя, измеряемый в Вт/(м-К), который определяется свойствами материала полученного защитного слоя;
d1 обозначает толщину защитного слоя, которая определяется технологией изготовления и требова ниями к толстопленочным нагревательным элементам;
T1 обозначает температуру поверхности защитного слоя, которая определяется свойствами толстопленочных нагревательных элементов.
Для расчета интенсивности теплопередачи носителя используется формула 3 ’ 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.
Предпочтительно коэффициент теплопроводности носителя λ3<3 Вт/(м-К), коэффициент теплопроводности защитного слоя λ1>3 Вт/(м-К); где 200<а<104, 10<b<1000, 104<с<5х105.
Предпочтительно носитель ния, толстопленочное покрытие ной адсорбции.
Предпочтительно носитель толстопленочное покрытие соединены с помощью печати или спеказащитный слой соединены с помощью печати, спекания или вакуумзащитный слой в области, не имеющей толстопленочного покрытия, соединены методами печати, нанесения 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 является одним или несколькими материалами, выбранными из серебра, платины, палладия (Pd), оксида палладия, золота или редкоземельных материалов.
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 или носителя.
Настоящее изобретение также предлагает использование толстопленочных элементов, которые используются в продуктах с нагревом защитного слоя.
Настоящее изобретение обеспечивает следующие положительные результаты.
(1) Защитный слой толстопленочного элемента, раскрытого в настоящем изобретении, обладает высокой теплопроводностью, пригодной для продуктов с нагревом защитного слоя, тем самым улучшая
- 3 039226 эффективность теплопередачи и снижая потери тепла без нагрева с обеих сторон; защитный слой по настоящему изобретению пригоден для толстопленочных элементов, в которых на носитель может быть нанесена толстая пленка, но с малым коэффициентом теплопроводности, защитный слой по настоящему изобретению имеет высокую теплопроводность и может обеспечивать эффект односторонней теплопередачи.
(2) Трехслойная структура толстопленочного элемента, раскрытого в настоящем изобретении, может быть связана напрямую методами печати или спекания, и толстопленочное покрытие будет нагревать защитный слой напрямую без какой-либо промежуточной стадии, так что тепло может прямо проводиться к защитному слою, 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 защитным слоем, имеющим высокую теплопроводность, включающий 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:
200<a<104, 0<b<1000, 0<с<5х105;
минимальной точки плавления защитного слоя;
T2<T
T2<T минимальной точки плавления носителя;
То<3О°С;
d2 обозначает толщину толстопленочного покрытия, d2<50 мкм;
мкм<d1<10 мм, d3>10 мкм;
т ...
1 минимальной точки плавления носителя >25°С;
λ1 обозначает коэффициент теплопроводности защитного слоя, λ3 обозначает коэффициент теплопроводности носителя, и λι>λ3.
В следующих вариантах реализации описаны 20 толстопленочных элементов, изготовленных заявителем, и все приготовленные материалы защитного слоя, толстопленочного покрытия и носителя 20 пе речисленных 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 A2, толщина составляет d2; площадь защитного слоя равна A1, толщина составляет d1; площадь носителя равна A3, толщина составляет d3.
Подключают питание от внешнего источника постоянного тока и подают питание на толстопленочное покрытие, толстая пленка начинает нагреваться; когда нагрев стабилизируется, 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 толстопленочного покрытия по следующей формуле:
Л-т0 di
T2-Tq d2
Тз-Тр ^3
В табл. 1-4 описаны 20 толстопленочных элементов, изготовленных заявителем, подвергнутых омическому нагреву в течение 2 мин, причем проводят измерения и получают перечисленные рабочие характеристики (коэффициент теплопроводности, температура поверхности) в соответствии с национальными стандартами, а толщина, площадь контакта, начальная температура должны быть измерены до нагрева.
Способы измерения коэффициента теплопроводности защитного слоя, толстопленочного покрытия
- 4 039226 и носителя описаны ниже.
(1) Включают питание и устанавливают заданное значение напряжения нагрева, устанавливают переключатель мощности 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 Ео=1,0186В.
(4) Помещают нагревательные пластины и нижнюю термопару на нижнюю часть тонкого образца для испытаний, верхнюю термопару 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 величине разницы 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 выключатель нагрева для начала нагрева и определяют с помощью секундомера время, 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.
Толщину измеряют 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 DSC2920, 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 получают модель измерений непосредственно по начальной экстраполированной температуре эндотермического пика плавления; результаты измерений рассчитываются по формуле Бесселя.
В табл. 1 ниже приведены рабочие характеристики защитного слоя толстопленочного элемента, измеренные в примерах 1-20.
- 5 039226
Защитный слой | ||||||
Коэффициент теплопроводности λι (Βτ/(μ·Κ)) | Толщина di (мкм) | Температура поверхности Τι (°C) | Тминимальной точки плавления защитного слоя (°C) | Начальная температура То (°C) | Интенсивность теплопередачи/ 1 0б | |
Пример 1 | 7,22 | 200 | 110 | 350 | 25 | 0,036822 |
Пример 2 | 7,23 | 100 | 110 | 350 | 25 | 0,073746 |
Пример 3 | 7,24 | 80 | 108 | 350 | 25 | 0,090138 |
Пример 4 | 7,24 | 80 | 102 | 350 | 25 | 0,083622 |
Пример 5 | 7,24 | 60 | 100 | 350 | 25 | 0,0905 |
Пример 6 | 7,18 | 60 | 98 | 350 | 25 | 0,087356667 |
Пример 7 | 7,18 | 50 | 102 | 350 | 25 | 0,1548008 |
Пример 8 | 7,17 | 50 | 100 | 350 | 25 | 0,15057 |
Пример 9 | 7,23 | 40 | 100 | 350 | 25 | 0,1897875 |
Пример 10 | 7,23 | 40 | 102 | 350 | 25 | 0,167013 |
Пример 11 | 7,2 | 40 | 98 | 350 | 25 | 0,15768 |
Пример 12 | 7,2 | 35 | 108 | 350 | 25 | 0,204891429 |
Пример 13 | 7,15 | 35 | 90 | 350 | 25 | 0,159342857 |
Пример 14 | 7,15 | 35 | 90 | 350 | 25 | 0,212457143 |
Пример 15 | 7,16 | 30 | 101 | 350 | 25 | 0,290218667 |
Пример 16 | 7,24 | 30 | 100 | 350 | 25 | 0,181 |
Пример 17 | 7,24 | 30 | 89 | 350 | 25 | 0,262570667 |
Пример 18 | 7,17 | 25 | 90 | 350 | 25 | 0,223704 |
Пример 19 | 7,22 | 25 | 94 | 350 | 25 | 0,3188352 |
Пример 20 | 7,22 | 20 | 92 | 350 | 25 | 0,314431 |
Таблица 1
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 (°C) | Начальная температура То (°C) | Интенсивность тепловыделения /10б | |
Пример 1 | 385 | 30 | 0,012 | 118 | 25 | 14,322 |
Пример 2 | 384 | 30 | 0,012 | 116 | 25 | 13,9776 |
Пример 3 | 380 | 30 | 0,012 | 112 | 25 | 13,224 |
Пример 4 | 382 | 40 | 0,012 | 109 | 25 | 9,6264 |
Пример 5 | 382 | 50 | 0,01 | 102 | 25 | 5,8828 |
Пример 6 | 385 | 45 | 0,01 | 104 | 25 | 6,758888889 |
Пример 7 | 385 | 55 | 0,014 | 108 | 25 | 8,134 |
Пример 8 | 380 | 35 | 0,014 | 112 | 25 | 13,224 |
Пример 9 | 382 | 45 | 0,014 | 111 | 25 | 10,22062222 |
Пример 10 | 382 | 40 | 0,012 | 118 | 25 | 10,6578 |
Пример 11 | 382 | 35 | 0,012 | 106 | 25 | 10,60868571 |
Пример 12 | 380 | 35 | 0,012 | 114 | 25 | 11,59542857 |
Пример 13 | 380 | 20 | 0,012 | 108 | 25 | 18,924 |
Пример 14 | 384 | 25 | 0,016 | 98 | 25 | 17,94048 |
Пример 15 | 384 | 25 | 0,016 | 114 | 25 | 21,87264 |
Пример 16 | 385 | 20 | 0,01 | 110 | 25 | 16,3625 |
Пример 17 | 382 | 20 | 0,017 | 98 | 25 | 23,7031 |
Пример 18 | 383 | 30 | 0,012 | 99 | 25 | 11,3368 |
Пример 19 | 384 | 20 | 0,016 | 105 | 25 | 24,576 |
Пример 20 | 382 | 20 | 0,013 | 106 | 25 | 20,1123 |
- 6 039226
В табл. 3 ниже приведены рабочие характеристики носителя толстопленочного элемента, измеренные в примерах 1-20.
Таблица 3
Носитель | ||||||
Коэффициент теплопроводности λ3 (Βτ/(μ·Κ)) | Толщина d3 (мкм) | Температура поверхности Т3(°С) | Тминимальной точки плавления носителя ( С) | Начальная температура То (°C) | Интенсивность теплопередачи /10б | |
Пример 1 | 2,2 | 4000 | 45 | 350 | 25 | 0,000132 |
Пример 2 | 2,1 | 5000 | 46 | 350 | 25 | 0,00010584 |
Пример 3 | 2,02 | 5500 | 45 | 350 | 25 | 8,81455Е-05 |
Пример 4 | 3,4 | 6000 | 46 | 350 | 25 | 0,0001428 |
Пример 5 | 2,5 | 5800 | 48 | 350 | 25 | 9,91379Е-05 |
Пример 6 | 1,5 | 7000 | 45 | 350 | 25 | 4,28571Е-05 |
Пример 7 | 1,8 | 10000 | 46 | 350 | 25 | 0,00005292 |
Пример 8 | 1,9 | 9000 | 48 | 350 | 25 | 6,79778Е-05 |
Пример 9 | 2,1 | 8800 | 48 | 350 | 25 | 7,68409Е-05 |
Пример 10 | 1,85 | 9500 | 50 | 350 | 25 | 5,84211Е-05 |
Пример И | 2 | 10500 | 50 | 350 | 25 | 5,71429Е-05 |
Пример 12 | 2,01 | 6000 | 52 | 350 | 25 | 0,00010854 |
Пример 13 | 1,8 | 7000 | 49 | 350 | 25 | 7,40571Е-05 |
Пример 14 | 1,89 | 8000 | 48 | 350 | 25 | 0,00008694 |
Пример 15 | 1,78 | 9500 | 50 | 350 | 25 | 7,49474Е-05 |
Пример 16 | 2,01 | 11000 | 52 | 350 | 25 | 4,93364Е-05 |
Пример 17 | 2,34 | 7800 | 51 | 350 | 25 | 0,0001326 |
Пример 18 | 2,03 | 8500 | 48 | 350 | 25 | 6,59153Е-05 |
Пример 19 | 1,95 | 9500 | 47 | 350 | 25 | 7,22526Е-05 |
Пример 20 | 1,84 | 5600 | 47 | 350 | 25 | 9,39714Е-05 |
В табл. 4 приведены интенсивности теплопередачи, рассчитанные по рабочим характеристикам, приведенным в табл. 1, 2 и 3. Рассчитывают интенсивности теплопередачи защитного слоя, толстопленочного покрытия и носителя по соотношениям (by ratio) для получения граничащих условий для материала, удовлетворяющих следующим уравнениям:
1114^-^=ахЛ3Л- Л ’ 12Л^^=сх ; где 200<а<104 >
1 di 3 d3 z d2 1 di d2 J d3 M
0<b<1000 ’ 0<c<5xl05.
- 7 039226
Таблица 4
Защитный слой | Толетопленочное покрытие | Носитель | а | b | с | Удовлетворяют неравенствам или нет | |
Интенсив- ность теплопередачи | Интенсивность тепловыделения | Интенсив- ность теплопередачи | |||||
Пример 1 | 36822 | 14322000 | 132 | 278,95455 | 388,95226 | 108500 | Да |
Пример 2 | 73746 | 13977600 | 105,84 | 696,76871 | 189,53706 | 132063,49 | Да |
Пример 3 | 90138 | 13224000 | 88,14545455 | 1022,6052 | 146,70838 | 150024,75 | Да |
Пример 4 | 83622 | 9626400 | 142,8 | 585,58824 | 115,11803 | 67411,765 | Да |
Пример 5 | 90500 | 5882800 | 99,13793103 | 912,86957 | 65,003315 | 59339,548 | Да |
Пример 6 | 87356,66667 | 6758888,889 | 42,85714286 | 2038,3222 | 77,371186 | 157707,41 | Да |
Пример 7 | 154800,8 | 8134000 | 52,92 | 2925,1852 | 52,544948 | 153703,7 | Да |
Пример 8 | 150570 | 13224000 | 67,97777778 | 2214,9886 | 87,82626 | 194534,16 | Да |
Пример 9 | 189787,5 | 10220622,22 | 76,84090909 | 2469,8758 | 53,852979 | 133010,17 | Да |
Пример 10 | 167013 | 10657800 | 58,42105263 | 2858,7811 | 63,814194 | 182430,81 | Да |
Пример 11 | 157680 | 10608685,71 | 57,14285714 | 2759,4 | 67,279843 | 185652 | Да |
Пример 12 | 204891,4286 | 11595428,57 | 108,54 | 1887,7043 | 56,593039 | 106830,92 | Да |
Пример 13 | 159342,8571 | 18924000 | 74,05714286 | 2151,6204 | 118,76278 | 255532,41 | Да |
Пример 14 | 212457,1429 | 17940480 | 86,94 | 2443,7214 | 84,442819 | 206354,73 | Да |
Пример 15 | 290218,6667 | 21872640 | 74,94736842 | 3872,2996 | 75,366069 | 291840 | Да |
Пример 16 | 181000 | 16362500 | 49,33636364 | 3668,6936 | 90,400552 | 331651,93 | Да |
Пример 17 | 262570,6667 | 23703100 | 132,6 | 1980,1709 | 90,273222 | 178756,41 | Да |
Пример 18 | 223704 | 11336800 | 65,91529412 | 3393,8102 | 50,677681 | 171990,43 | Да |
Пример 19 | 318835,2 | 24576000 | 72,25263158 | 4412,7832 | 77,080573 | 340139,86 | Да |
Пример 20 | 314431 | 20112300 | 93,97142857 | 3346,0277 | 63,964113 | 214025,69 | Да |
Результаты, приведенные в табл. 4, показывают, что все толстые пленки, полученные в примерах 1 20, удовлетворяют неравенствам, и носитель, т.е. защитный слой, выполняет функцию генерирования тепла, и разница температур двух сторон составляет более 40°С для обеспечения выполнения функции генерирования тепла. При использовании продукта он будет снижать потери тепла, когда только защитный слой толстопленочного элемента способен генерировать тепло, и его температура может быть повышена до более чем 100°С, что демонстрирует высокую эффективность тепловыделения толстопленочного нагревательного элемента по настоящему изобретению.
В табл. 5-8 приведены рабочие характеристики толстопленочных элементов в соответствии со сравнительными примерами 1-10 по настоящему изобретению. Все рабочие характеристики измерялись так же, как и в табл. 1-4, и конкретные данные приведены ниже.
- 8 039226
Таблица 5
Защитный слой | ||||||
Коэффициент теплопроводности λ! (Βτ/(μ·Κ)) | Толщина di (мкм) | Температура поверхности ТСС) | т 1 Минимальной точки плавления защитного слоя (°C) | Начальная температура То (°C) | Интенсивность теплопередачи /10б | |
Сравнительный пример 1 | 7,21 | 80 | 42 | 350 | 25 | 0,02757825 |
Сравнительный пример 2 | 7,21 | 80 | 43 | 350 | 25 | 0,0292005 |
Сравнительный пример 3 | 7,22 | 100 | 92 | 350 | 25 | 0,0870732 |
Сравнительный пример 4 | 7,22 | 100 | 91 | 350 | 25 | 0,0810084 |
Сравнительный пример 5 | 7,18 | 200 | 46 | 350 | 25 | 0,0128163 |
Сравнительный пример 6 | 7,18 | 200 | 94 | 350 | 25 | 0,0644046 |
Сравнительный пример 7 | 7,15 | 500 | 45 | 350 | 25 | 0,007436 |
Сравнительный пример 8 | 7,22 | 500 | 100 | 350 | 25 | 0,058482 |
Сравнительный пример 9 | 7,22 | 600 | 42 | 350 | 25 | 0,0110466 |
Сравнительный пример 10 | 7,24 | 600 | 91 | 350 | 25 | 0,0430056 |
Таблица 6
Толстопленочное покрытие | ||||||
Коэффициент теплопроводност и λ2 (Βτ/(μ·Κ)) | Толщин ad2 (мкм) | Площад ь А2 (м2) | Температур а нагрева Т2 (°C) | Начальная температур а То (°C) | Интенсивность тепловыделения/10 | |
Сравнительны й пример 1 | 382 | 22 | 0,018 | 48 | 25 | 7,188545455 |
Сравнительны й пример 2 | 382 | 22 | 0,018 | 52 | 25 | 8,438727273 |
Сравнительны й пример 3 | 382 | 25 | 0,018 | 98 | 25 | 20,07792 |
Сравнительны й пример 4 | 382 | 25 | 0,017 | 96 | 25 | 18,44296 |
Сравнительны й пример 5 | 382 | 30 | 0,017 | 48 | 25 | 4,978733333 |
Сравнительны й пример 6 | 382 | 30 | 0,026 | 101 | 25 | 25,16106667 |
Сравнительны й пример 7 | 382 | 32 | 0,026 | 49 | 25 | 7,449 |
Сравнительны й пример 8 | 382 | 32 | 0,054 | 104 | 25 | 50,925375 |
Сравнительны й пример 9 | 382 | 35 | 0,054 | 46 | 25 | 12,3768 |
Сравнительны й пример 10 | 382 | 35 | 0,054 | 98 | 25 | 43,02411429 |
-9039226
Таблица 7
Носитель | ||||||
Коэффициент теплопроводное ти λ3 (Βτ/(μ·Κ)) | Толщин ad3 (мт) | Температур а поверхности Т3(°С) | ^Минимальной точки плавления носителя (°C) | Начальная температур аТ0(°С) | Интенсивность теплопередачи/10 з | |
Сравнительны й пример 1 | 7,18 | 2000 | 41 | 350 | 25 | 0,00103392 |
Сравнительны | 7,18 | 2500 | 37 | 350 | 25 | 0,000620352 |
й пример 2 | ||||||
Сравнительны й пример 3 | 7,18 | 3600 | 77 | 350 | 25 | 0,0018668 |
Сравнительны й пример 4 | 7,21 | 1100 | 86 | 350 | 25 | 0,006797064 |
Сравнительны й пример 5 | 7,21 | 1800 | 41 | 350 | 25 | 0,001089511 |
Сравнительны й пример 6 | 7,21 | 2800 | 84 | 350 | 25 | 0,00395005 |
Сравнительны й пример 7 | 7,19 | 3500 | 35 | 350 | 25 | 0,000534114 |
Сравнительны й пример 8 | 7,19 | 3200 | 88 | 350 | 25 | 0,007643869 |
Сравнительны й пример 9 | 7,19 | 3800 | 32,5 | 350 | 25 | 0,000766303 |
Сравнительны й пример 10 | 7,2 | 100 | 91,5 | 350 | 25 | 0,258552 |
Таблица 8
Защитный слой | Толстопленочн ое покрытие | Носитель | а | b | с | Удовлетворя ют неравенствам или нет | |
Интенсив ность теплопере дачи | Интенсивност ь тепловыделен ИЯ | Интенсивное ть теплопереда чи | |||||
Сравнительный пример 1 | 27578,25 | 7188545,455 | 1033,92 | 26,67348 5 | 260,6599 6 | 6952,709 5 | Нет |
Сравнительный пример 2 | 29200,5 | 8438727,273 | 620,352 | 47,07085 7 | 288,9925 6 | 13603,12 7 | Нет |
Сравнительный пример 3 | 87073,2 | 20077920 | 1866,8 | 46,64302 5 | 230,5866 8 | 10755,26 | Нет |
Сравнительный пример 4 | 81008,4 | 18442960 | 6797,063636 | 11,91814 6 | 227,6672 5 | 2713,371 7 | Нет |
Сравнительный пример 5 | 12816,3 | 4978733,333 | 1089,511111 | 11,76335 | 388,4688 5 | 4569,694 9 | Нет |
Сравнительный пример 6 | 64404,6 | 25161066,67 | 3950,05 | 16,30475 6 | 390,6718 9 | 6369,809 7 | Нет |
Сравнительный пример 7 | 7436 | 7449000 | 534,1142857 | 13,92211 4 | 1001,748 3 | 13946,45 3 | Нет |
Сравнительный пример 8 | 58482 | 50925375 | 7643,86875 | 7,650837 8 | 870,7871 7 | 6662,251 4 | Нет |
Сравнительный пример 9 | 11046,6 | 12376800 | 766,3026316 | 14,41545 4 | 1120,417 1 | 16151,32 1 | Нет |
Сравнительный пример 10 | 43005,6 | 43024114,29 | 258552 | 0,166332 5 | 1000,430 5 | 166,4041 1 | Нет |
- 10 039226
Толстопленочные элементы сравнительных примеров 1-10, приведенных в таблицах выше, не удовлетворяют требованиям к материалу по настоящему изобретению при выборе материала и структуры и не обеспечивают выполнение неравенств по настоящему изобретению. После подачи питания и начала вырабатывания тепла толстопленочными элементами сравнительных примеров 1-10 разница температур их обоих сторон не очень велика (is not quite different), и разница температур нагрева защитного слоя и носителя составляет менее 15°С. Толстопленочный элемент, изготовленный из выбранного материала, не соответствует требованиям к толстопленочному элементу с защитным слоем, имеющим высокую теплопроводность по настоящему изобретению, и не соответствует требованиям к продукту по настоящему изобретению, который бы демонстрировал (which illustrates) интенсивность теплопередачи по настоящему изобретению.
При использовании толстопленочного элемента по примерам 1-20 в зимней одежде сторона, передающая тепло защитного слоя, расположена ближе к человеческому телу, а носитель толстопленочного элемента расположен дальше от человеческого тела. При подаче питания на толстопленочный элемент он генерирует тепло, и тепло может вырабатывать только защитный слой. Толстопленочный элемент с защитным слоем, имеющим высокую теплопроводность, обладает следующими преимуществами: (1) только защитный слой передает тепло, и толстопленочный элемент требует использования носителя с низкими характеристиками, что позволяет обеспечить использование широкого спектра материалов в качестве подложки для нанесения толстой пленки; (2) защитный слой толстопленочного элемента должен быть очень тонким, что делает толстопленочный элемент гораздо меньшим по размерам, более аккуратным и более легким и создает более комфортные ощущения у пользователя при использовании толстопленочного устройства в одежде; (3) при использовании толстопленочного элемента в одежде только сторона, обращенная к человеческому телу, должна передавать тепло, а обратная сторона передавать тепло не должна, что позволяет избежать использования теплоизоляционного материала с задней стороны и уменьшить потери тепла. В то же время при использовании в одежде толстопленочных элементов по сравнительным примерам, теплопередающий эффект которых не очень сильно отличается для двух сторон, с защитным слоем с односторонней теплопередачей, это будет вызывать потери тепла и необходимость использования теплоизоляционного материала с задней стороны, что будет увеличивать стоимость и вес одежды и вызывать ощущение дискомфорта у пользователя.
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 приводятся в качестве пояснительного примера и не должны рассматриваться как ограничивающие каким-либо образом объем настоящего изобретения.
Claims (7)
1. Толстопленочный нагревательный элемент с защитным слоем, имеющим высокую теплопроводность, включает 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 с возможностью выбора материала из материа- лов, удовлетворяющих следующим неравенствам:
ХГА ^^ахЛ3А^^ > Х2а’^=Ь><Х1А
Щ d2 > λ2Α-—^ di 2 d2 ν л Дз ~Т0 СХ/ЬА----;
^3
200<a<104 > 0<b<1000 > 0<c<5xl05;
T2<T минимальной температуры плавления защитного слоя;
T2<T минимальной температуры плавления носителя;
То<ЗО°С;
где величина величина
ЙЗ величина обозначает интенсивность теплопередачи защитного слоя;
обозначает интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия;
обозначает интенсивность теплопередачи носителя;
λ1 обозначает коэффициент теплопроводности защитного слоя при температуре T1;
λ2 обозначает коэффициент теплопроводности толстопленочного покрытия при температуре T2;
λ3 обозначает коэффициент теплопроводности носителя при температуре T3;
А обозначает площадь контакта толстопленочного покрытия и защитного слоя или носителя;
d1 обозначает толщину защитного слоя;
- 11 039226 d2 обозначает толщину толстопленочного покрытия;
d3 обозначает толщину носителя;
То обозначает начальную температуру толстопленочного нагревательного элемента;
Т3 обозначает температуру поверхности защитного слоя;
Т2 обозначает температуру нагрева толстопленочного покрытия;
Т3 обозначает температуру поверхности носителя;
d2<50 мкм; 10 мкм<01<10 мм; d3>10 мкм;
Т >25°Сх минимальном температуры плавления носителя '-а λ3>λ3;
причем носитель и толстопленочное покрытие соединены методами печати или спекания, толстопленочное покрытие и защитный слой соединены методами печати, спекания или вакуумной адсорбции.
2. Толсто пленочный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что коэффициент теплопроводности носителя λ3<3 Вт/(м-К), коэффициент теплопроводности защитного слоя λ3>3 Вт/(м-К); и 200<а<104, 10<Ь<1000, 104<с<5х105.
3. Толсто пленочный 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. Толсто пленочный 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. Толсто пленочный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что толстопленочное покрытие представляет собой один или несколько материалов, выбранных из серебра, платины, палладия (Pd), оксида палладия, золота или редкоземельных материалов.
6. Толсто пленочный 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, ткани или волокна.
7. Толсто пленочный нагревательный элемент по п.1, отличающийся тем, что площадь толсто пленочного покрытия меньше или равна площади защитного слоя или носителя.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610076006.6A CN106686771B (zh) | 2016-02-03 | 2016-02-03 | 一种覆盖层具有高导热能力的厚膜元件 |
PCT/CN2016/077441 WO2017133069A1 (zh) | 2016-02-03 | 2016-03-26 | 一种覆盖层具有高导热能力的厚膜元件 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201790666A1 EA201790666A1 (ru) | 2019-05-31 |
EA039226B1 true EA039226B1 (ru) | 2021-12-20 |
Family
ID=58839163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201790666A EA039226B1 (ru) | 2016-02-03 | 2016-03-26 | Толстопленочный элемент с защитным слоем, имеющим высокую теплопроводность |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10455643B2 (ru) |
EP (1) | EP3253175B1 (ru) |
JP (1) | JP6315642B2 (ru) |
CN (1) | CN106686771B (ru) |
DK (1) | DK3253175T3 (ru) |
EA (1) | EA039226B1 (ru) |
ES (1) | ES2757326T3 (ru) |
PL (1) | PL3253175T3 (ru) |
PT (1) | PT3253175T (ru) |
WO (1) | WO2017133069A1 (ru) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016224069A1 (de) * | 2016-12-02 | 2018-06-07 | E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH | Kochgerät mit einer Kochplatte und einer Heizeinrichtung darunter |
US10851458B2 (en) | 2018-03-27 | 2020-12-01 | Lam Research Corporation | Connector for substrate support with embedded temperature sensors |
EP4102933B1 (en) | 2021-06-07 | 2023-12-13 | Calefact Limited | Flexible heating device and methods of manufacture and use of same |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9703225D0 (en) * | 1997-02-17 | 1997-04-09 | Strix Ltd | Electric heaters |
CN103744276A (zh) * | 2014-02-12 | 2014-04-23 | 东莞市东思电子技术有限公司 | 一种激光打印机用厚膜加热元器件及制作方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5760377A (en) * | 1993-12-14 | 1998-06-02 | Zelenjuk; Jury Iosifovich | Heating element of electrical heater |
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 |
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 |
ATE547919T1 (de) * | 2005-07-18 | 2012-03-15 | Datec Coating Corp | Bei niedriger temperatur gebranntes, bleifreies dickfilm-heizelement |
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 |
GB2481217B (en) | 2010-06-15 | 2017-06-07 | Otter Controls Ltd | Thick film heaters |
LU92007B1 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-25 | Iee Sarl | Polymer thick film device |
-
2016
- 2016-02-03 CN CN201610076006.6A patent/CN106686771B/zh active Active
- 2016-03-26 ES ES16888893T patent/ES2757326T3/es active Active
- 2016-03-26 PT PT168888931T patent/PT3253175T/pt unknown
- 2016-03-26 PL PL16888893T patent/PL3253175T3/pl unknown
- 2016-03-26 WO PCT/CN2016/077441 patent/WO2017133069A1/zh active Application Filing
- 2016-03-26 US US15/534,487 patent/US10455643B2/en active Active
- 2016-03-26 JP JP2017525108A patent/JP6315642B2/ja active Active
- 2016-03-26 EP EP16888893.1A patent/EP3253175B1/en active Active
- 2016-03-26 DK DK16888893T patent/DK3253175T3/da active
- 2016-03-26 EA EA201790666A patent/EA039226B1/ru unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9703225D0 (en) * | 1997-02-17 | 1997-04-09 | Strix Ltd | Electric heaters |
CN103744276A (zh) * | 2014-02-12 | 2014-04-23 | 东莞市东思电子技术有限公司 | 一种激光打印机用厚膜加热元器件及制作方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10455643B2 (en) | 2019-10-22 |
EP3253175A1 (en) | 2017-12-06 |
EP3253175A4 (en) | 2018-06-13 |
ES2757326T3 (es) | 2020-04-28 |
WO2017133069A1 (zh) | 2017-08-10 |
PL3253175T3 (pl) | 2020-01-31 |
EA201790666A1 (ru) | 2019-05-31 |
PT3253175T (pt) | 2019-11-20 |
EP3253175B1 (en) | 2019-08-28 |
JP2018508924A (ja) | 2018-03-29 |
CN106686771B (zh) | 2019-09-06 |
US20180352609A1 (en) | 2018-12-06 |
CN106686771A (zh) | 2017-05-17 |
JP6315642B2 (ja) | 2018-04-25 |
DK3253175T3 (da) | 2019-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7106167B2 (en) | Stable high temperature sensor system with tungsten on AlN | |
Wilson et al. | Thermal conductivity measurements of high and low thermal conductivity films using a scanning hot probe method in the 3 ω mode and novel calibration strategies | |
WO2001003472A1 (en) | Thin film thermocouple | |
EA039226B1 (ru) | Толстопленочный элемент с защитным слоем, имеющим высокую теплопроводность | |
JP2928303B2 (ja) | 物質サンプルの熱特性測定装置 | |
Sundeen et al. | Thermal sensor properties of cermet resistor films on silicon substrates | |
EP3253177B1 (en) | Double-sided thick film heating element having high thermal conductivity | |
US11419186B2 (en) | Thick film element having coated substrate with high heat conductivity | |
Bodic et al. | Thermally Coupled Thick Film Thermistors: Main Properties and Applications | |
JPS63318175A (ja) | サ−モパイル | |
CN113155281B (zh) | 一种金属电阻探测器及核聚变等离子体物理研究装置 | |
CN108508263A (zh) | 功率传感器 | |
CN110376240B (zh) | 一种纵向热流法微米线导热系数测试装置 | |
CN108508264B (zh) | 功率传感器 | |
US8481896B2 (en) | Heater plate with embedded hyper-conductive thermal diffusion layer for increased temperature rating and uniformity | |
TWI247099B (en) | Stable high temperature sensor/heater system and method with tungsten on AlN | |
Gonzalez-Nino et al. | Multifunctional Chip for Use in Thermal Analysis of Power Systems | |
Kita et al. | Evaluation of screen-printable type S (Pt-PtRh) thermocouples on different ceramic substrates | |
RU2204813C1 (ru) | Алмазный детектор | |
Dziedzic et al. | THICK-FILM INS OLATION S ENS OR | |
TW201242412A (en) | Nanometer ceramic electrothermal spraying device and manufacturing method thereof | |
JP2003121225A (ja) | 質量流体流量センサー及び流体流れ検出装置 |