ES2767804T3 - Elemento de película gruesa recubierto con un sustrato y que tiene una alta capacidad de conducción térmica - Google Patents
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Abstract
Elemento de pelicula gruesa que tiene un sustrato recubierto con una alta conductividad termica, que comprende un soporte; un recubrimiento de pelicula gruesa depositado en el soporte; y una capa de cobertura que cubre el recubrimiento, el recubrimiento de pelicula gruesa es un material calefactor, y un modo de calentamiento es el calentamiento electrico, caracterizado por el hecho de que el soporte, el recubrimiento de pelicula gruesa y la capa de cobertura se seleccionan a partir de un material que satisface cada una de las ecuaciones siguientes:**Fórmula** donde 10 < a <= 104, 0 < b <= 106, 0< c <= 103; T2 < TPunto de fusión mínimo de la capa de cobertura; T2 < TPunto de fusión mínimo del soporte; T0 < 25 °C; donde un valor representa una tasa de transferencia de calor de la capa de cobertura; un valor de representa una tasa de generacion de calor del recubrimiento de pelicula gruesa; un valor representa una tasa de transferencia de calor del soporte; λ 1 representa un coeficiente de conductividad termica de la capa de cobertura a una temperatura de T1; λ2 representa un coeficiente de conductividad termica del recubrimiento de pelicula gruesa a una temperatura de T2; λ3 representa un coeficiente de conductividad termica del soporte a una temperatura de T3; A representa, segun el caso de calculo, un area de contacto del recubrimiento de pelicula gruesa ya sea con la capa de cobertura o con el soporte; d1 representa un grosor de la capa de cobertura; d2 representa un grosor del recubrimiento de pelicula gruesa; d3 representa un grosor del soporte; T0 representa una temperatura inicial del elemento calefactor de pelicula gruesa antes iniciar el calentamiento; T1 representa una temperatura superficial de la capa de cobertura medida bajo un estado de calentamiento estable; T2 representa una temperatura de calentamiento del recubrimiento de pelicula gruesa medida bajo dicho estado de calentamiento estable; T3 representa una temperatura superficial del soporte medida bajo dicho estado de calentamiento estable; donde d2 <= 50 <=m; d1 >=10 μm; 10 μm <= d3 <= 20 cm; TPunto de fusión mínimo del soporte > 25 °C; y λ3 >= λ1.
Description
DESCRIPCIÓN
Elemento de película gruesa recubierto con un sustrato y que tiene una alta capacidad de conducción térmica
CAMPO DE LA INVENCIÓN
[0001] La presente invención se refiere al campo de las películas gruesas y, más particularmente, a un elemento de película gruesa que tiene un sustrato recubierto con una alta conductividad térmica.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
[0002] Los elementos calefactores de película gruesa se refieren a elementos calefactores que se hacen fabricando materiales exotérmicos en un sustrato para producir películas gruesas y proporcionándoles electricidad para generar calor. Los métodos de calentamiento convencionales incluyen el calentamiento de tubo calentado eléctricamente y el calentamiento PTC. Un elemento calefactor de tubo calentado eléctricamente se sirve de un tubo metálico como la carcasa externa y distribuye aleación de níquel-cromo o hierro-cromo en espiral en él para formar bandas calefactoras; a continuación, el espacio libre es llena con escoria de magnesita que tiene una conductividad térmica y una capacidad aislante excelentes y se sella con gel de sílice en ambos extremos del tubo. El método de calentamiento PTC se sirve de cerámica como el material exotérmico. Tanto el calentamiento de tubo calentado eléctricamente como el calentamiento PTC conducen calor indirectamente con un rendimiento térmico bajo y son estructuralmente enormes y voluminosos. Además, tomando en consideración la protección ambiental, los calentadores que se sirven de estos dos tipos de métodos de calentamiento se manchan fácilmente después de un calentamiento reiterado y su limpieza no es fácil. Adicionalmente, los calentadores PTC contienen plomo y otras sustancias peligrosas y se oxidan fácilmente, provocando una disminución de la potencia y una vida útil corta.
[0003] La patente CN 104425053 A divulga un lodo de resistencia a base de baldosa de cerámica para circuitos de película gruesa y el método de preparación del mismo, que proporciona un lodo de resistencia que corresponde a baldosas de cerámica y proporciona una posibilidad de preparación de elementos calefactores bajo suelos nuevos. Las materias primas del lodo de resistencia incluyen contenido en fase sólida (que incluye polvo de vitrocerámica y polvo de plata) y agente aglutinante orgánico, donde el porcentaje en peso de cada uno de los materiales es un 70-85 % de polvo de vitrocerámica y un 15-30 % de agente aglutinante orgánico; la suma de los cuales es el 100 %. El lodo de resistencia se usa principalmente para imprimirlo en la parte posterior de las placas de cerámica para formar un circuito de película gruesa.
[0004] La patente CN 201936869 U divulga un dispositivo de circuito de película gruesa, que comprende un sustrato de cerámica, una oblea de circuito de película gruesa y cables eléctricos. La oblea de circuito de película gruesa se dispone en el sustrato de cerámica y los lados externos del sustrato de cerámica están cubiertos por una capa de epoxi. Los dos cables eléctricos están conectados a ambos lados del sustrato de cerámica, y los puntos de conexión entre los cables eléctricos y el sustrato de cerámica están cubiertos por la capa de epoxi.
[0005] La patente JP 2007265647 A divulga un elemento de película gruesa que tiene un sustrato recubierto que tiene una alta conductividad térmica. Comprende un soporte, un recubrimiento de película gruesa depositado en el soporte y una capa de cobertura que cubre el recubrimiento. El recubrimiento de película gruesa es un material calefactor. Un modo de calentamiento es el calentamiento eléctrico.
[0006] Las patentes DE 2548019 A1 y JP H1154245 A revelan cada una un calentador que comprende un soporte que lleva un elemento resistivo de película gruesa, cubierto por una capa de cobertura.
[0007] Se podría entender a partir de las tecnologías anteriores que la tecnología de película gruesa está desarrollándose gradualmente; sin embargo, en la actualidad, las investigaciones se centran en su mayoría en desarrollar lodo de resistencia para circuitos de película gruesa pero rara vez en los productos componentes de las películas gruesas. La solución técnica del dispositivo de circuito de película gruesa anteriormente mencionado se lleva a cabo disponiendo circuitos de película gruesa en el sustrato de cerámica y la capa de epoxi, pero su conductibilidad térmica no es excelente. La aplicación de películas gruesas en productos amplía inmensamente el desarrollo de productos calefactores. El dispositivo de calentamiento existente podría satisfacer las demandas de calentamiento; sin embargo, rara vez se ve un dispositivo de calentamiento que lleve a cabo una transferencia de calor unilateral, o la transferencia de calor unilateral de dicho dispositivo es demasiado pobre, dificultando la reducción de pérdidas de calor al mantener altas propiedades de conducción térmica unilateral.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
[0008] Para resolver los problemas mencionados previamente, la presente invención proporciona un elemento de película gruesa que tiene un sustrato recubierto con una alta conductividad térmica que tiene las ventajas de un volumen pequeño, una alta eficiencia, respeto al medioambiente, un alto rendimiento de seguridad y una vida útil de servicio larga.
[0009] El concepto de película gruesa en la presente invención es un término comparativo con respecto a las películas finas. Una película gruesa es una capa de película con un grosor que varía de varios micrómetros a decenas de micrómetros formado mediante impresión y sinterización en un soporte; el material usado para producir la capa de película se conoce como película gruesa, y el recubrimiento hecho a partir de la película gruesa se llama recubrimiento de película gruesa. El elemento calefactor de película gruesa tiene las ventajas de una alta densidad de potencia, una alta velocidad de calentamiento, una alta temperatura de funcionamiento, una rápida tasa de generación de calor, una alta fuerza mecánica, un volumen pequeño, una instalación fácil, un campo de temperatura de calentamiento uniforme, una larga vida útil, ahorro de energía y respeto al medioambiente y un rendimiento de seguridad excelente.
[0010] El elemento de película gruesa que tiene un sustrato recubierto con una alta conductividad térmica de la presente invención comprende un soporte, un recubrimiento de película gruesa depositado en el soporte y una capa de cobertura que cubre el recubrimiento. El recubrimiento de película gruesa es un material calefactor, y el modo de calentamiento es el calentamiento eléctrico. Según la invención, el soporte, el recubrimiento de película gruesa y la capa de cobertura se seleccionan a partir de un material que cumple todas las ecuaciones siguientes:
10 < a < 104, 0 < b < 106, 0 < c < 103;
T2 < TPunto de fusión mínimo de la capa de cobertura;
T2 < TPunto de fusión mínimo del soporte;
To < 25 °C;
donde el valor de
representa la tasa de transferencia de calor de la capa de cobertura; el valor de A2A ^
“ 2 representa la tasa de generación de calor del recubrimiento de película gruesa; el valor de A3A ^ ^
d3 representa la tasa de transferencia de calor del soporte;
Ai representa el coeficiente de conductividad térmica de la capa de cobertura a la temperatura de Ti; A2 representa el coeficiente de conductividad térmica del recubrimiento de película gruesa a la temperatura de T2 ; A3 representa el coeficiente de conductividad térmica del soporte a la temperatura de T3 ;
A representa, según el caso de cálculo, un área de contacto del recubrimiento de película gruesa ya sea con la capa de cobertura o con el soporte;
di representa el grosor de la capa de cobertura;
d2 representa el grosor del recubrimiento de película gruesa;
d3 representa el grosor del soporte;
T0 representa la temperatura inicial del elemento calefactor de película gruesa antes de iniciar el calentamiento; Ti representa la temperatura superficial de la capa de cobertura medida bajo un estado de calentamiento estable;
T2 representa la temperatura de calentamiento del recubrimiento de película gruesa medida bajo dicho estado de calentamiento estable;
T3 representa la temperatura superficial del soporte medida bajo dicho estado de calentamiento estable; d2 < 50 pm;
y di > 10 pm; 10 pm < d3 < 20 cm;
TPunto de fusión mínimo del soporte > 25 °C;
A3 > Ai;
la capa de cobertura se refiere a una capa dieléctrica que cubre el recubrimiento de película gruesa mediante impresión y/o sinterización o encolado, y el área de la capa de cobertura es superior a la del recubrimiento de película gruesa.
[0011] El soporte es la capa dieléctrica que lleva el recubrimiento de película gruesa. El recubrimiento de película gruesa cubre el soporte mediante impresión, recubrimiento, pulverización o sinterización, y es el sustrato recubierto del elemento de película gruesa.
[0012] El coeficiente de conductividad térmica se refiere al calor transferido por un material de un metro de grosor que tiene una diferencia de temperatura entre dos superficies laterales de 1 grado (K, °C) a través de un área de un metro cuadrado (1 m2) en un segundo (1 S) bajo una condición de transferencia de calor estable. La unidad del coeficiente de conductividad térmica es vatio/metro • grado (W/(m • K), y K se puede sustituir por °C).
[0013] La capa de cobertura, el recubrimiento de película gruesa y el soporte se adhieren estrechamente entre sí en las partes de calentamiento eléctrico de los elementos calefactores de película gruesa, y los dos lados del
recubrimiento de película gruesa conectan con electrodos externos. Cuando se le proporciona electricidad, el recubrimiento de película gruesa se calienta y se vuelve caliente después de que la energía eléctrica se transforme en energía térmica. La tasa de generación de calor del recubrimiento de película gruesa se podría calcular 
mediante d2 según le coeficiente de conductividad térmica, el área de contacto, la temperatura inicial, la temperatura de calentamiento y el grosor del recubrimiento de película gruesa, donde T2 representa la temperatura de calentamiento de la película gruesa.
[0014] La presente invención se caracteriza por el hecho de que el elemento calefactor de película gruesa tiene un sustrato recubierto que tiene una alta conductividad térmica, y que la tasa de generación de calor de la capa de cobertura, el recubrimiento de película gruesa y el soporte deberían cumplir los requisitos siguientes:
(1) la tasa de transferencia de calor de la capa de cobertura y el soporte deberían satisfacer la fórmula siguiente: A3A T- ^ = a x
d3 di donde 10 < a < 104; para aquellos elementos de película gruesa que satisfagan la ecuación anterior, la capacidad de transferencia de calor de su soporte es superior a la de la capa de cobertura, lo que significa que el soporte es rápido mientras que la capa de cobertura es lenta en el aumento de temperatura o que la diferencia de temperatura entre la capa de cobertura y el soporte es grande después de un equilibrio térmico estable. Por lo tanto, los elementos de película gruesa muestran generalmente el efecto técnico de calentamiento del soporte.
(2) la tasa de generación de calor del recubrimiento de película gruesa y la tasa de transferencia de calor de la A2A ^ = b X A±A ^ ^ ,
capa de cobertura deberían satisfacer la fórmula siguiente: d2 d l donde 0 < b < 106; si la tasa de generación de calor del recubrimiento de película gruesa es muy superior a la tasa de transferencia de calor de la capa de cobertura, el calor acumulado de forma continua del recubrimiento de película gruesa no podría conducirse fuera, de manera que la temperatura del recubrimiento de película gruesa continua aumentando, y cuando la temperatura es superior al punto de fusión mínimo de la capa de cobertura, la capa de cobertura empezaría a fundirse o incluso a quemarse, lo que destruiría la estructura de la capa de cobertura o el soporte, destruyendo así los elementos calefactores de película gruesa.
(3) la tasa de generación de calor del recubrimiento de película gruesa y la tasa de transferencia de calor del 1 \ 72- 7 b ^ /| 7b -7bC x ,
soporte deberían satisfacer la fórmula siguiente: d 2 d -¿ 0 < c < 103, si la tasa de generación de calor del recubrimiento de película gruesa es muy superior a la tasa de transferencia de calor del soporte, el calor acumulado de forma continua del recubrimiento de película gruesa no podría conducirse fuera, de manera que la temperatura del recubrimiento de película gruesa continuaría aumentando, y cuando la temperatura es superior al punto de fusión mínimo del soporte, el soporte empezaría fundirse o incluso a quemarse, lo que destruiría la estructura del soporte, destruyendo así los elementos calefactores de película gruesa.
(4) la temperatura de calentamiento del recubrimiento de película gruesa no podría ser superior al punto de fusión mínimo de la capa de cobertura o el soporte y debería cumplir los requisitos. T 2 < Tpunto de fusión mínimo de a capa de cobertura y T 2 < Tpunto de fusión mínimo del soporte. Debería evitarse una temperatura de calentamiento excesivamente alta para prevenir la destrucción de los elementos calefactores de película gruesa.
[0015] Cuando se cumplen los requisitos anteriormente mencionados, la tasa de transferencia de calor de la capa de cobertura y el soporte se determina por las propiedades del material y el elemento calefactor de película gruesa.
[0016] La fórmula para calcular la tasa de transferencia de calor del soporte es 3 ’ donde A3 representa el coeficiente de conductividad térmica del soporte, donde la unidad es W/m.k, y se determina por las propiedades de los materiales para preparar el soporte; d3 representa el grosor del soporte, y se determina por la técnica de preparación y los requisitos de los elementos calefactores de película gruesa; T3 representa la temperatura superficial del soporte y se determina por las propiedades de los elementos calefactores de película gruesa.
AtA
[0017] La fórmula para calcular la tasa de transferencia de calor de la capa de cobertura es di donde Ai representa el coeficiente de conductividad térmica de la capa de cobertura, donde la unidad es W/m.k, y se determina por las propiedades del material para preparar la capa de cobertura; d1 representa el grosor de la capa de cobertura y se determina por la técnica de preparación y los requisitos de los elementos calefactores de película gruesa; T 1 representa la temperatura superficial de la capa de cobertura, y se determina por las propiedades de los elementos calefactores de película gruesa.
[0018] Preferiblemente, el coeficiente de conductividad térmica del soporte A3 es > 3 W/m.k, el coeficiente de conductividad térmica de la capa de cobertura A1 es < 3W/m.k; donde 10 < a < 104, 104 < b < 106, 10 < c < 103.
[0019] Preferiblemente, el soporte y el recubrimiento de película gruesa están unidos por impresión o sinterización; el recubrimiento de película gruesa y la capa de cobertura están unidos por impresión, recubrimiento, pulverización, sinterización o encolado.
[0020] Preferiblemente, la región entre el soporte y la capa de cobertura sin el recubrimiento de película gruesa está unida por impresión, recubrimiento, pulverización o sinterización, o con encolado.
[0021] Preferiblemente, el soporte incluye poliimidas, materiales de aislamiento orgánicos, materiales de aislamiento inorgánicos, cerámica, vitrocerámica, cuarzo, materiales de piedra, tejidos y fibra.
[0022] Preferiblemente, el recubrimiento de película gruesa es uno o más entre plata, platino, paladio, óxido de paladio, oro y materiales de tierras raras.
[0023] Preferiblemente, la capa de cobertura está hecha de uno o más entre poliéster, poliimida o polieterimida (PEI), cerámica, gel de sílice, amianto, micarex, tejido y fibra.
[0024] Preferiblemente, el área del recubrimiento de película gruesa es inferior o igual al área de la capa de cobertura o el soporte.
[0025] La presente invención proporciona también un uso del elemento de película gruesa para recubrir productos con calentamiento de sustrato.
[0026] Los efectos beneficiosos de la presente invención son como sigue:
(1) el sustrato recubierto del elemento de película gruesa de la presente invención tiene una alta conductividad térmica, y es adecuado para recubrir productos con calentamiento de sustrato para mejorar la eficiencia de transferencia de calor y reducir la pérdida de calor cuando no se requiere calentamiento de doble cara.
(2) la estructura de tres capas del elemento de película gruesa de la presente invención podría unirse directamente mediante impresión o sinterización, y el recubrimiento de película gruesa calentaría el soporte directamente sin la necesidad de cualquier medio. Por lo tanto, el calor podría conducirse directamente al soporte, mejorando así la eficiencia de conducción del calor. Adicionalmente, la capa de cobertura de la presente invención cubre el recubrimiento de película gruesa, evitando la fuga eléctrica del recubrimiento de película gruesa después de proporcionar electricidad y mejorar el rendimiento de seguridad.
[0027] El elemento de película gruesa de la presente invención genera calor mediante el recubrimiento de película gruesa, cuyo rango de grosor está a nivel micrométrico, y tiene una tasa de generación de calor constante y una vida útil de servicio larga.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FORMAS DE REALIZACIÓN PREFERIDAS
[0028] La presente invención se describirá a continuación más específicamente con referencia a las formas de realización siguientes. Cabe destacar que las descripciones siguientes de formas de realización preferidas de esta invención se presentan aquí con fines únicamente ilustrativos y descriptivos. No se destinan a ser exhaustivas o a limitarse a la forma precisa descrita.
[0029] La presente invención divulga un elemento de película gruesa que tiene un sustrato recubierto con una alta conductividad térmica, que comprende un soporte, un recubrimiento de película gruesa depositado en el soporte y una capa de cobertura que cubre el recubrimiento; el recubrimiento de película gruesa es un material de calentamiento, y el modo de calentamiento es el calentamiento eléctrico, donde el soporte, el recubrimiento de película gruesa y la capa de cobertura se seleccionan a partir de un material que satisface todas las ecuaciones siguientes:
10 < a < 104, 0 < b < 106, 0 < c < 103;
T2 < Tpunto de fusión mínimo de la capa de cobertura;
T2 < Tpunto de fusión mínimo del soporte;
T0 < 25 °C;
d2 < 50 |jm;
y d1 - 10 jm ; 10 jm < d3 < 20 cm;
TPunto de fusión mínimo del soporte >25 °C;
[0030] Las formas de realización siguientes incluyen 20 elementos de película gruesa preparados por el solicitante, y los materiales para preparar la capa de cobertura, el recubrimiento de película gruesa y el soporte de los 20 elementos de película gruesa enumerados satisfacen todos las ecuaciones anteriores. El método de preparación y la fórmula detallados se proporcionan como sigue:
Formas de realización
[0031] Se selecciona pasta de plata con un coeficiente de conductividad térmica de Á2 para preparar el recubrimiento de película gruesa, se seleccionan poliimidas con un coeficiente de conductividad térmica de A3 para preparar el soporte, y se seleccionan poliimidas con un coeficiente de conductividad térmica de Ai para preparar la capa de cobertura. Las tres capas se unen por sinterización. El área del recubrimiento de película gruesa preparado es A2 , el grosor es d2 ; el área de la capa de cobertura es Ai, el grosor es di; el área del soporte es A3 , el grosor es d3.
[0032] Encender un suministro de energía CC externo para cargar el recubrimiento de película gruesa. La película gruesa comienza a calentarse, cuando el calentamiento se estabiliza, medir la temperatura superficial de la capa de cobertura y el soporte, y se mide la temperatura de calentamiento del recubrimiento de película gruesa bajo un estado de calentamiento estable. La tasa de transferencia de calor de la capa de cobertura y el soporte y la tasa
de generación de calor del recubrimiento de película gruesa se calculan según la fórmula siguiente:
X7A
T2 - T 0
A.*A-
[0033] Las tablas 1 a 4 son los 20 elementos de película gruesa preparados por el solicitante. Después de proporcionar electricidad para calentar durante 2 minutos, los elementos de película gruesa se miden conforme a los estándares nacionales para obtener los datos de rendimiento (coeficiente de conductividad térmica, temperatura superficial) tal y como se muestra en las tablas. El grosor, el área de contacto, la temperatura inicial se miden antes del calentamiento.
[0034] Los métodos para medir el coeficiente de conductividad térmica de la capa de cobertura, el recubrimiento de película gruesa y el soporte son como sigue: 123
(1) Encender la potencia y ajustar la tensión de calentamiento a un valor específico, y a continuación encender el conmutador del dispositivo con una potencia de 6V y precalentar durante 20 minutos.
(2) Llevar a cabo una calibración a cero para el galvanómetro con indicador luminoso.
(3) Calibrar la tensión de servicio estándar de un potenciómetro UJ31 según la temperatura ambiente, ajustar el interruptor conmutador del potenciómetro en una posición estándar y ajustar la corriente de servicio del potenciómetro.
Conforme la tensión de baterías estándar varía con la temperatura, la calibración de temperatura ambiente se calcula mediante la fórmula siguiente:
donde E0 = 1,0186V.
(4) Colocar una placa de calentamiento y pares termoeléctricos inferiores en la parte inferior de una probeta de ensayo fina; colocar pares termoeléctricos superiores en la parte superior de la probeta de ensayo fina. Debe observarse que los pares termoeléctricos deben colocarse en la posición central de la probeta de ensayo, las y secciones frías de los pares termoeléctricos deben colocarse en una botella de hielo.
(5) Colocar el interruptor conmutador del potenciómetro en posición 1, medir las temperaturas iniciales en la parte superior y la parte inferior de la probeta de ensayo; proceder únicamente cuando la diferencia de temperatura entre la parte superior y la parte inferior es inferior a 0,004 mV (0,1 °C).
(6) Preañadir 0,08 mV al potencial termoeléctrico inicial de los pares termoeléctricos superiores, encender el interruptor de calentamiento para iniciar el calentamiento; mientras tanto, controlar el tiempo con un cronómetro; cuando el indicador luminoso de un galvanómetro con indicador luminoso vuelve a la posición cero, apagar la fuente de calor para obtener la temperatura en exceso y el tiempo de calentamiento de la parte superior. (7) Medir el potencial termoeléctrico de los pares termoeléctricos inferiores después de 4-5 minutos para obtener la temperatura en exceso y el tiempo de calentamiento de la parte inferior.
(8) Colocar el interruptor conmutador del potenciómetro a la posición 2, encender el interruptor de calentamiento para medir la corriente de calentamiento.
(9) Terminar el ensayo, apagar la potencia y despejar el instrumento y el equipo.
[0035] La temperatura se mide usando un termómetro de termopar de la siguiente manera:
(1) Conectar cables termosensibles a las superficies del recubrimiento de película gruesa, el soporte, y la capa de cobertura de los elementos calefactores y el aire exterior.
(2) Proporcionar electricidad al producto de calentamiento con potencia nominal y medir las temperaturas en todas las partes.
(3) Registrar la temperatura To, Ti, T2, T3 en todas las partes del producto en cada intervalo de tiempo mediante un ordenador conectado.
[0036] El grosor se mide usando un micrómetro y apilando y haciendo la media de los valores.
[0037] El método para medir el punto de fusión es como sigue:
[0038] Instrumento de detección: calorímetro diferencial de barrido, modelo DSC2920, fabricado por instrumentos TA (EE. UU). El instrumento está cualificado (nivel A) según se ha verificado mediante la Regulación de verificación de analizador térmico 014-1996 (Verification Regulation of Thermal Analyzer 014-1996).
(1) temperatura ambiente: 20-25 °C; humedad relativa: < 80 %;
(2) material estándar para la calibración instrumental: material estándar de análisis térmico -Indium; punto de fusión estándar 429,7485 K (156,60).
(3) procedimiento de medición: referencia a "GB/T19466.3-2O04/IS0" para el procedimiento de detección.
[0039] Repetir la medición tres veces para asegurar un funcionamiento normal del instrumento antes del ensayo de probeta: pesar 1-2 ng de la probeta, con una precisión de 0,01 mg, colocar la probeta en una placa de probeta de aluminio. Condiciones de ensayo: calentar la probeta a 200 °C a una velocidad de 10 °C/min, y repetir la medición diez veces. Modelo de medición: recopilar la información de los puntos de fusión mediante el ordenador y el instrumento, determinar la temperatura extrapolada inicial del pico de fusión endotérmica mediante la recogida automática de los datos medidos y el análisis de programa de los espectros para obtener directamente el modelo de medición. Los resultados de la medición se calculan según la fórmula de Bessel.
[0040] La tabla 1 son los datos de rendimiento de las capas de cobertura de los elementos de película gruesa en las formas de realización 1 a 20. Los detalles son como sigue:
Tabla 1
[0041] La tabla 2 son los datos de rendimiento de los recubrimientos de película gruesa de los elementos de película gruesa en las formas de realización 1 a 20. Los detalles son como sigue:
Tabla 2
[0042] La tabla 3 so los datos de rendimiento de los soportes de los elementos de película gruesa en las formas de realización 1 a 20. Los detalles son como sigue:
Tabla 3
[0043] La tabla 4 son los índices de transferencia de calor calculados según los datos de rendimiento enumerados en las tablas 1, 2 y 3. Las tasas de transferencia de calor de la capa de cobertura, el recubrimiento de película gruesa y el soporte se calculan por relación para obtener la condición límite del material de la presente invención, es decir las ecuaciones siguientes:
donde 10 < a < 104, 0 < b < 106, 0 < c < 103.
Los resultados enumerados en la tabla 4 muestran que todas las películas gruesas preparadas según las formas de realización 1 a 20 satisfacen las ecuaciones; y el soporte, es decir sustrato recubierto, tiene la función de generación de calor y la diferencia de temperatura entre los dos lados es de más de 40 °C, para conseguir la función de generación de calor. En uso, el producto pudo reducir la pérdida de calor cuando el sustrato recubierto del elemento de película gruesa se calienta, y la temperatura pudo aumentar más de 100 °C después de proporcionarle electricidad durante dos minutos, lo que demuestra que el elemento calefactor de película gruesa de la presente invención tiene una alta eficiencia de generación de calor.
[0044] Las tablas 5 a 8 son los datos de rendimiento de los elementos de película gruesa en los ejemplos de contraste 1 a 10 de la presente invención. Todos los datos de rendimiento se miden como los mostrados en las tablas 1 a 4. Los detalles son como sigue:
Tabla 5
Tabla 6
Tabla 7
[0045] El material y la estructura de los elementos de película gruesa en los ejemplos de contraste 1 a 10 enumerados en las tablas anteriores no cumplen el requisito de selección de material de la presente invención, ni satisfacen las ecuaciones de la presente invención. Después de proporcionar electricidad y generación de calor, las diferencias de temperatura entre los dos lados de los elementos de película gruesa en los ejemplos de contraste 1 a 10 no son significativamente diferentes, y la diferencia de temperatura de calentamiento entre la capa de cobertura y el soporte es inferior 15 °C. Los elementos de película gruesa preparados según tales selecciones de material no cumplen el requisito del elemento de película gruesa que tiene un sustrato recubierto con una alta conductividad térmica de la presente invención ni cumplen el requisito de producto de la presente invención, lo que demuestra la tasa de transferencia de calor y la correlación de la presente invención.
[0046] Según la divulgación y enseñanzas de la especificación anteriormente mencionada, los expertos en la técnica de la presente invención todavía pueden hacer cambios y modificaciones en la forma de realización mencionada previamente, por lo tanto, el alcance de la presente invención no se limita a las formas de realización específicas descritas y descritas previamente, y todas aquellas modificaciones y cambios a la invención actual se encuentran dentro del alcance de la presente invención tal y como se define en las reivindicaciones anexas.
Claims (16)
1. Elemento de película gruesa que tiene un sustrato recubierto con una alta conductividad térmica, que comprende un soporte; un recubrimiento de película gruesa depositado en el soporte; y una capa de cobertura que cubre el recubrimiento, el recubrimiento de película gruesa es un material calefactor, y un modo de calentamiento es el calentamiento eléctrico,
caracterizado por el hecho de que
el soporte, el recubrimiento de película gruesa y la capa de cobertura se seleccionan a partir de un material que satisface cada una de las ecuaciones siguientes:
donde 10 < a < 104, 0 < b < 106, 0< c < 103;
T2 < Tpunto de fusión mínimo de la capa de cobertura;
T2 < Tpunto de fusión mínimo del soporte;
T0 < 25 °C;
A±A Ti “ Jo
donde un valor representa una tasa de transferencia de calor de la capa de cobertura;
ApA Tp-Ta
un valor de dz representa una tasa de generación de calor del recubrimiento de película gruesa;
A3A t 3 ~t 0
un valor d3 representa una tasa de transferencia de calor del soporte;
Ai representa un coeficiente de conductividad térmica de la capa de cobertura a una temperatura de Ti; A2 representa un coeficiente de conductividad térmica del recubrimiento de película gruesa a una temperatura de T2 ;
A3 representa un coeficiente de conductividad térmica del soporte a una temperatura de T3;
A representa, según el caso de cálculo, un área de contacto del recubrimiento de película gruesa ya sea con la capa de cobertura o con el soporte;
di representa un grosor de la capa de cobertura; d2 representa un grosor del recubrimiento de película gruesa; d3 representa un grosor del soporte;
To representa una temperatura inicial del elemento calefactor de película gruesa antes iniciar el calentamiento; Ti representa una temperatura superficial de la capa de cobertura medida bajo un estado de calentamiento estable;
T2 representa una temperatura de calentamiento del recubrimiento de película gruesa medida bajo dicho estado de calentamiento estable;
T3 representa una temperatura superficial del soporte medida bajo dicho estado de calentamiento estable; donde d2 < 50 pm; di > 10 pm; 10 pm < d3 < 20 cm; Tpunto de fusión mínimo del soporte > 25 °C; y A3 > Ai.
2. Elemento de película gruesa según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el coeficiente de conductividad térmica A3 del soporte es superior o igual a 3W/m.k, el coeficiente de conductividad térmica Ai de la capa de cobertura es inferior o igual a 3W/m.k; y 10 < a <104, 104 < b < 106, 10 < c < 103.
3. Elemento de película gruesa según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que un área entre el soporte y la capa de cobertura que no tiene el recubrimiento de película gruesa está unida mediante impresión o sinterización.
4. Elemento de película gruesa según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el soporte y el recubrimiento de película gruesa están unidos mediante recubrimiento por impresión, pulverización o sinterización, y el recubrimiento de película gruesa y la capa de cobertura están unidos por impresión, sinterización o encolado.
5. Elemento de película gruesa según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el soporte comprende poliimidas, materiales aislantes orgánicos, materiales aislantes inorgánicos, cerámica, vitrocerámica, cuarzo, materiales de piedra, tejidos y fibras.
6. Elemento de película gruesa según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el recubrimiento de película gruesa es uno o más entre plata, platino, paladio, óxido de paladio, oro y materiales de tierras raras.
7. Elemento de película gruesa según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la capa de cobertura está hecha de uno o más entre poliéster, poliimida o polieterimida (PEI), cerámica, gel de sílice, amianto, micarex, tejido y fibra.
8. Elemento de película gruesa según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que un área del recubrimiento de película gruesa es inferior o igual a un área de la capa de cobertura o un área del soporte.
9. Uso de un elemento de película gruesa para productos de recubrimiento que tienen un sustrato de calentamiento de un solo lado, donde el elemento de película gruesa tiene un sustrato recubierto con una alta conductividad térmica y comprende: un soporte; un recubrimiento de película gruesa depositado en el soporte; y una capa de cobertura que cubre el recubrimiento, donde el recubrimiento de película gruesa es un material calefactor, y un modo de calentamiento es el calentamiento eléctrico, caracterizado por el hecho de que el soporte, el recubrimiento de película gruesa y la capa de cobertura se seleccionan a partir de un material que cumple todas las ecuaciones siguientes:
donde 10 < a < 104, 0 < b < 106, 0 < c < 103;
T2 < T Punto de fusión mínimo de la capa de cobertura;
T2 < TPunto de fusión mínimo del soporte;
To < 25 °C;
Ai A ———
donde un valor de di representa una tasa de transferencia de calor de la capa de cobertura;
A2A ^
un valor de Ü2 representa una tasa de generación de calor del recubrimiento de película gruesa;
A3A ^ —^
un valor de “ 3 representa una tasa de transferencia de calor del soporte;
A1 representa un coeficiente de conductividad térmica de la capa de cobertura a una temperatura de Ti; A2 representa un coeficiente de conductividad térmica del recubrimiento de película gruesa a una temperatura de T2 ;
A3 representa un coeficiente de conductividad térmica del soporte a una temperatura de T3;
A representa, según el caso de cálculo, un área de contacto del recubrimiento de película gruesa ya sea con la capa de cobertura o con el soporte;
di representa un grosor de la capa de cobertura; d2 representa un grosor del recubrimiento de película gruesa; d3 representa un grosor del soporte;
To representa una temperatura inicial del elemento calefactor de película gruesa antes iniciar el calentamiento; Ti representa una temperatura superficial de la capa de cobertura medida bajo un estado de calentamiento estable;
T2 representa una temperatura de calentamiento del recubrimiento de película gruesa medida bajo dicho estado de calentamiento estable;
T3 representa una temperatura superficial del soporte medida bajo dicho estado de calentamiento estable; donde d2 < 50 pm; di > 10 pm; 10 pm < d3 < 20 cm; Tpunto de fusión mínimo del soporte > 25 °C; y A3 > Ai.
10. Uso del elemento de película gruesa según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que el coeficiente de conductividad térmica A3 del soporte es superior a o igual a 3W/m.k, el coeficiente de conductividad térmica Ai de la capa de cobertura es inferior o igual a 3W/m.k; y 10 < a <104, 104 < b < 106, 10 < c < 103.
11. Uso del elemento de película gruesa según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que un área entre el soporte y la capa de cobertura que no tiene el recubrimiento de película gruesa está unida por impresión o sinterización.
12. Uso del elemento de película gruesa según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que el soporte y el recubrimiento de película gruesa están unidos por recubrimiento de impresión, pulverización o sinterización, y el recubrimiento de película gruesa y la capa de cobertura están unidos por impresión, sinterización o encolado.
13. Uso del elemento de película gruesa según la reivindicación 9 caracterizado por el hecho de que el soporte comprende poliimidas, materiales aislantes orgánicos, materiales aislantes inorgánicos, cerámica, vitrocerámica, cuarzo, materiales de piedra, tejidos y fibras.
14. Uso del elemento de película gruesa según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que el recubrimiento de película gruesa es uno o más entre plata, platino, paladio, óxido de paladio, oro y materiales de tierras raras.
15. Uso del elemento de película gruesa según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que la capa de cobertura está hecha de uno o más entre poliéster, poliimida o polieterimida (PEI), cerámica, gel de sílice, amianto, micarex, tejido y fibra.
16. Uso del elemento de película gruesa según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que un área del recubrimiento de película gruesa es inferior o igual a un área de la capa de cobertura o un área del soporte.
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