KR102352663B1 - Heating Element - Google Patents

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박일우
김용환
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Abstract

발열체는 기재층, 기재층에 이격 형성되는 전극층, 전극층에 전극층의 이격 공간보다 넓고 전극층보다 높게 형성되는 절연층, 양단이 전극층에 접속하면서 절연층에 형성되되 중앙 영역이 외측 영역보다 체적이 큰 발열층을 포함한다.The heating element is a base layer, an electrode layer formed to be spaced apart from the base layer, an insulating layer formed in the electrode layer wider than the spaced apart space of the electrode layer and higher than the electrode layer, and both ends are connected to the electrode layer and formed in the insulating layer, but the central region has a larger volume than the outer region include layers.

Description

발열체{Heating Element}Heating Element

본 발명은 발열체에 관한 것으로, 상세하게는 노출 환경 차이에 따른 발열체의 차등 냉각으로 발열층에 열적 불균형이 발생하는 것을 차단 내지 최소화할 수 있는 발열체에 관한 것이다. The present invention relates to a heating element, and more particularly, to a heating element capable of blocking or minimizing the occurrence of thermal imbalance in a heating layer due to differential cooling of the heating element according to a difference in exposure environment.

발열체는 전기를 이용하여 열을 발생하는 것으로, 선상 발열체, 면상 발열체 등 다양한 형태로 구성하고 있다. 예를 들어, 면상 발열체는 면(Plate) 형태로 구성하여 면 전체에서 열이 발생하게 하는 것으로, 히팅 패드, 자동차 사이드 미러, 욕실 거울, 도로 등에서 난방, 김서리 방지, 결빙 방지 등에 사용되고 있다.The heating element generates heat by using electricity, and is composed of various types such as a linear heating element and a planar heating element. For example, the planar heating element is configured in the form of a plate to generate heat from the entire surface, and is used for heating, anti-fog, anti-icing, etc. on heating pads, car side mirrors, bathroom mirrors, roads, etc.

도 1은 종래기술에 따른 발열체의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a heating element according to the prior art.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 발열체는 기재층(110), 전극층(120), 절연층(130), 발열층(140), 보호층(150), 인출선(160) 등으로 구성하고 있다. As shown in FIG. 1 , the conventional heating element is composed of a base layer 110 , an electrode layer 120 , an insulating layer 130 , a heating layer 140 , a protective layer 150 , a leader line 160 , etc. have.

그런데, 종래기술에서, 발열층(140)은 폭방향에 걸쳐 대체로 균일한 두께로 형성되어 있는데, 이 경우 발열체의 노출 환경에 따라 발열층(140)에 차등 냉각이 발생할 수 있고, 그 결과 발열층(140)에 열적 불균형이 생격 발열체의 효율을 떨어뜨리고 수명을 단축시키는 하나의 요인이 되고 있다.However, in the prior art, the heating layer 140 is formed to have a substantially uniform thickness over the width direction. In this case, differential cooling may occur in the heating layer 140 depending on the exposure environment of the heating element, and as a result, the heating layer (140), the thermal imbalance is one factor that reduces the efficiency of the heating element and shortens the lifespan.

종래기술은 기재층(110)에 전극층(120) 등을 형성할 때 에칭 공정 등의 반도체 공정을 활용하고 있다. 그런데, 공정 과정에서 포토레지스트가 전극층(120)에 잔존하거나 포토레지스트를 제거하는 과정에서 전극층(120) 표면이 산화되는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 현상은 전극층(120)과 발열체(140) 사이의 계면 저항을 증가시켜 발열체(140)의 발열 효율을 떨어뜨릴 수 있다.The prior art utilizes a semiconductor process such as an etching process when forming the electrode layer 120 on the base layer 110 . However, the photoresist may remain in the electrode layer 120 during the process or the surface of the electrode layer 120 may be oxidized in the process of removing the photoresist. This phenomenon may increase the interface resistance between the electrode layer 120 and the heating element 140 , thereby reducing the heating efficiency of the heating element 140 .

또한, 종래기술은 적층 구조의 결합력을 높이고 두께를 줄이기 위해서 복수의 발열체를 적층 가압하는 과정을 거치게 되는데, 이러한 적층 가압 공정의 별도 수행은 공정을 복잡하게 하고, 제조 원가를 상승시킬 수 있다.In addition, the prior art goes through a process of laminating and pressurizing a plurality of heating elements in order to increase the bonding strength of the lamination structure and reduce the thickness.

[선행특허문헌][Prior Patent Literature]

한국특허공개 제2011-0097120호(기계적 식각 가공에 의한 면상 발열체 제조 방법)Korean Patent Laid-Open No. 2011-0097120 (Method for manufacturing planar heating element by mechanical etching process)

한국특허등록 제1526314호(자동차용 면상 발열체 및 이를 이용한 자동차 히팅 시스템)Korean Patent Registration No. 1526314 (planar heating element for automobile and automobile heating system using the same)

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,The present invention is to solve the problems of the prior art,

첫째, 노출 환경 차이에 따른 발열체의 차등 냉각으로 발열층에 열적 불균형이 발생하는 것을 상쇄할 수 있고,First, it is possible to offset the occurrence of thermal imbalance in the heating layer by differential cooling of the heating element according to the difference in exposure environment,

둘째, 전극층 표면에 이물질이 잔존하거나 전극층이 산화되는 것을 차단할 수 있으며,Second, it is possible to block foreign substances from remaining on the surface of the electrode layer or from oxidation of the electrode layer,

셋째, 발열체를 적층 가압(압착)하는 공정을 제외함으로써 공정 축소, 공정 용이, 제조원가 감소 등을 도모할 수 있는, 발열체를 제공하고자 한다.Third, it is intended to provide a heating element capable of reducing the process, facilitating the process, reducing manufacturing cost, etc. by excluding the process of laminating and pressing (compressing) the heating element.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발열체는 기재층, 전극층, 절연층, 발열층 등을 포함할 수 있다.The heating element of the present invention for achieving this object may include a base layer, an electrode layer, an insulating layer, a heating layer, and the like.

전극층은 기재층에 이격시켜 형성할 수 있다.The electrode layer may be formed to be spaced apart from the base layer.

절연층은 상기 전극층에 전극층의 이격 공간보다 넓고 전극층보다 높게 형성될 수 있다.The insulating layer may be formed in the electrode layer to be wider than a space between the electrode layers and to be higher than the electrode layer.

발열층은 양단이 전극층에 접속하면서 절연층에 형성되되, 중앙 영역이 외측 영역보다 체적이 클 수 있다.The heating layer is formed on the insulating layer while both ends are connected to the electrode layer, and the central region may have a larger volume than the outer region.

본 발명의 발열체에서, 절연층은 중앙 영역의 상면에 함몰부를 구비할 수 있다.In the heating element of the present invention, the insulating layer may have a depression in the upper surface of the central region.

본 발명의 발열체에서, 함몰부는 라인 형태를 가질 수 있다.In the heating element of the present invention, the depression may have a line shape.

본 발명의 발열체에서, 함몰부는 복수일 수 있다.In the heating element of the present invention, there may be a plurality of depressions.

본 발명의 발열체에서, 함몰부는 폭방향 중심선을 중심으로 폭방향 대칭되게 형성될 수 있다.In the heating element of the present invention, the depression may be formed to be symmetrical in the width direction with respect to a center line in the width direction.

본 발명의 발열체에서, 함몰부는 전극층의 이격 간격보다 작은 폭을 가질 수 있다.In the heating element of the present invention, the recessed portion may have a width smaller than the spacing between the electrode layers.

본 발명의 발열체에서, 함몰부는 함몰 하단이 전극층의 상면보다 높게 위치할 수 있다.In the heating element of the present invention, the lower end of the depression may be located higher than the upper surface of the electrode layer.

본 발명의 발열체에서, 절연층은 중앙 영역에 관통부를 구비할 수 있다.In the heating element of the present invention, the insulating layer may have a penetrating portion in the central region.

본 발명의 발열체에서, 관통부는 라인 형태를 가질 수 있다.In the heating element of the present invention, the through portion may have a line shape.

본 발명의 발열체에서, 관통부는 섬 형태로 이격 배열될 수 있다.In the heating element of the present invention, the through portions may be arranged to be spaced apart in the form of an island.

본 발명의 발열체에서, 관통부는 폭방향 중심선을 중심으로 폭방향 대칭되게 형성될 수 있다.In the heating element of the present invention, the penetrating portion may be formed symmetrically in the width direction with respect to the center line in the width direction.

본 발명의 발열체에서, 관통부는 전극층의 이격 간격 사이에 위치할 수 있다.In the heating element of the present invention, the penetrating portion may be located between the spacing between the electrode layers.

본 발명의 발열체는 발열층에 형성되는 보호층을 포함할 수 있다.The heating element of the present invention may include a protective layer formed on the heating layer.

본 발명의 발열체에서, 전극층은 롤투롤 라미네이트 방식 또는 인쇄 방식으로 형성할 수 있다.In the heating element of the present invention, the electrode layer may be formed by a roll-to-roll lamination method or a printing method.

본 발명의 발열체에서, 절연층은 롤투롤 라미네이트 또는 코팅 방식으로 형성할 수 있다.In the heating element of the present invention, the insulating layer may be formed by a roll-to-roll lamination or coating method.

본 발명의 발열체에서, 발열층은 롤투롤 코팅 방식으로 형성할 수 있다.In the heating element of the present invention, the heating layer may be formed by a roll-to-roll coating method.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 발열체는 절연층의 두께 변화를 통해 발열층의 체적을 조절함으로써 발열체의 차등 냉각에 따른 발열층의 열적 불균형을 상쇄 내지 차단할 수 있다.The heating element of the present invention having such a configuration can offset or block the thermal imbalance of the heating layer due to differential cooling of the heating element by adjusting the volume of the heating layer through a change in the thickness of the insulating layer.

본 발명의 발열체는 에칭 공정이 아닌 라미네이트(테이프 부착 등) 또는 인쇄 방식으로 전극층을 형성함으로써 전극층 표면에 이물질이 잔존하거나 전극층이 산화되는 것을 차단할 수 있다. 이를 통해, 전극층과 발열체 사이에서 계면 저항이 증가하여 발생하는 발열 효율 저하를 차단할 수 있다.The heating element of the present invention can block foreign substances from remaining on the surface of the electrode layer or oxidation of the electrode layer by forming the electrode layer by lamination (attaching tape, etc.) or printing method instead of an etching process. Through this, it is possible to block a decrease in heating efficiency caused by an increase in interface resistance between the electrode layer and the heating element.

또한, 본 발명의 발열체는 롤투롤 방식으로 전극층, 발열층, 절연층, 보호층 등을 형성함으로써 각 구성요소의 형성 과정에서 이미 가압 공정이 수행되고, 그 결과 복수의 발열체를 적층 가압(압착)하는 공정을 별도로 수행할 필요가 없어, 공정 축소, 공정 용이, 제조원가 감소 등의 생산성 향상을 달성할 수 있다.In addition, in the heating element of the present invention, by forming an electrode layer, a heating layer, an insulating layer, a protective layer, etc. in a roll-to-roll method, a pressing process is already performed in the process of forming each component, and as a result, a plurality of heating elements are laminated and pressed (compressed) Since there is no need to separately perform the process, productivity improvement such as process reduction, process easiness, and manufacturing cost reduction can be achieved.

도 1은 종래기술에 따른 발열체의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 발열체의 단면도이다.
도 3a~3f는 본 발명에 따른 발열체의 제조 과정을 도시하는 공정 사시/단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 발열체에서 절연층 함몰부로 인해 발열층 두께가 변화할 때 발열층에 온도 차이가 발생하는 것을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 발열체의 변형례를 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a heating element according to the prior art.
2 is a cross-sectional view of a heating element according to the present invention.
3A to 3F are process perspective/cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a heating element according to the present invention.
4 shows that the temperature difference occurs in the heating layer when the thickness of the heating layer is changed due to the recessed portion of the insulating layer in the heating element according to the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a modified example of the heating element according to the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 발열체의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a heating element according to the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 실시예의 발열체는 기재층(110), 전극층(120), 절연층(130), 발열층(140), 보호층(150), 인출선(160) 등을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the heating element of the first embodiment according to the present invention includes a base layer 110 , an electrode layer 120 , an insulating layer 130 , a heating layer 140 , a protective layer 150 , and a lead wire ( 160) and the like.

기재층(110)은 발열체의 기재로서, 예를 들어 시클로올레핀폴리머(cyclo-olefin polymer: COP), 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에테르설폰 등의 절연물로 구성할 수 있다.The base layer 110 is a base material of the heating element, for example, cyclo-olefin polymer (COP), polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), polymethyl methacrylate, polyimide, polyethylene naphthalate, poly It can be composed of an insulating material such as ethersulfone.

전극층(120)은 기재층(110)에 이격되어 형성될 수 있다. 전극층(120)은 도전성 재질, 예를 들어 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al) 등으로 구성할 수 있다. 전극층(120)은 박막 필름 형상으로 구성할 수 있다. 이를 위해서, 전극층(120)은 테이프(tape) 형태의 박막 도전 금속을 라미네이트(laminate) 방식으로 기재층(110) 상에 부착하거나 도전성 재질을 포함하는 페이스트 잉크로 실크 스크린, 그라비아 옵셋, 임프린팅 등을 통하여 인쇄할 수 있다.The electrode layer 120 may be formed to be spaced apart from the base layer 110 . The electrode layer 120 may be made of a conductive material, for example, silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), nickel (Ni), platinum (Pt), palladium (Pd), aluminum (Al), or the like. have. The electrode layer 120 may have a thin film shape. To this end, the electrode layer 120 is formed by attaching a thin conductive metal in the form of a tape onto the base layer 110 in a laminate method, or by using a paste ink containing a conductive material such as silk screen, gravure offset, imprinting, etc. can be printed through

전극층(120)은, 발열체를 2,000mm 폭으로 구성하는 경우(기재층(110)의 폭을 2,000mm로 형성하는 경우와 동일할 수 있고, 2,000mm 폭은 발열체의 표준 크기임), 각각 5 초과 997.5 ㎜ 미만의 폭으로 형성할 수 있다. 전극층(120)의 폭이 5mm 이하이면 발열층(240) 또는 인출선(160)과의 전기적 접속이 불량될 수 있고, 특히 전극층(120)을 테이프 형태로 기재층(110)에 라미네이트하는 경우에는 전극층(120)이 끊어지거나 뒤틀릴 수 있다. 한편, 전극층(120)의 폭이 997.5mm 이상이면 전극층(120) 사이의 간격이 5mm 이내로 좁아져서 전극층(120) 사이에 쇼트(shortage)가 발생할 수 있고, 또한 발열 효율에 비해 전극층(120)의 비용이 지나치게 높아질 수 있다. The electrode layer 120, when the heating element is configured to have a width of 2,000 mm (may be the same as when the width of the base layer 110 is formed to be 2,000 mm, and the width of 2,000 mm is the standard size of the heating element), each exceeds 5 It can be formed with a width of less than 997.5 mm. If the width of the electrode layer 120 is 5 mm or less, electrical connection with the heating layer 240 or the leader line 160 may be poor. In particular, when the electrode layer 120 is laminated on the base layer 110 in the form of a tape, The electrode layer 120 may be broken or distorted. On the other hand, if the width of the electrode layer 120 is 997.5 mm or more, the distance between the electrode layers 120 is narrowed to within 5 mm, so that a short may occur between the electrode layers 120, and also, compared to the heating efficiency of the electrode layer 120 The cost may be too high.

절연층(230)은 전극층(120)에 형성될 수 있다. 절연층(230)은 장폭(도 2에서 상측 폭)이 전극층(120)의 이격 공간의 폭보다 넓은 폭을 가지면서 전극층(120)의 상면에도 형성될 수 있다. 절연층(230)은 최대 두께(전극층(120)의 이격 공간 두께)를 전극층(120)의 두께보다 두껍게 형성할 수 있다. The insulating layer 230 may be formed on the electrode layer 120 . The insulating layer 230 may be formed on the upper surface of the electrode layer 120 while having a longer width (the upper width in FIG. 2 ) than the width of the separation space of the electrode layer 120 . The insulating layer 230 may have a maximum thickness (the thickness of the spaced-apart space of the electrode layer 120 ) thicker than the thickness of the electrode layer 120 .

절연층(230)은 경화성 프리폴리머, 경화성 폴리머, 가소성 폴리머 등으로 구성할 수 있다. 절연층(230)은 필름 형태의 테이프로 구성하여 라미네이트 방식으로 전극층(120)에 결합될 수 있다. The insulating layer 230 may be formed of a curable prepolymer, a curable polymer, a plastic polymer, or the like. The insulating layer 230 may be formed of a film-type tape and coupled to the electrode layer 120 in a laminated manner.

절연층(230)은, 발열체를 2,000mm 폭으로 구성하는 경우, 전극층(120)의 이격 공간과 상면 일부를 덮는 범위에서 5 초과 2,000 ㎜ 미만의 폭으로 형성할 수 있다. 절연층(230)의 폭이 5mm 이하이면 발열층(240)의 발열 구간 폭이 좁아서 충분한 발열을 발생할 수 없고, 절연층(230)의 폭이 2,000 mm 이상이면 발열층(240)과 전극층(120)의 접속이 어렵고 전극층(120)을 연결하는 발열층(240) 구간도 지나치게 커져 과도한 전압 상승이 발생될 수 있다.When the heating element is configured to have a width of 2,000 mm, the insulating layer 230 may be formed to have a width of more than 5 and less than 2,000 mm in a range that covers the spaced apart space of the electrode layer 120 and a part of the upper surface. If the width of the insulating layer 230 is 5 mm or less, sufficient heat cannot be generated because the width of the heating section of the heating layer 240 is narrow. If the width of the insulating layer 230 is 2,000 mm or more, the heating layer 240 and the electrode layer 120 ) is difficult to connect and the section of the heating layer 240 connecting the electrode layers 120 is also excessively large, which may result in excessive voltage rise.

절연층(230)은 중앙 영역의 상면에 함몰부(R)를 구비할 수 있다. 함몰부(R)는 발열층(240)의 발열 체적을 조절함으로써, 발열체의 차등 냉각에 따른 발열층(240)의 열적 불균형을 상쇄 또는 차단할 수 있다.The insulating layer 230 may have a depression R on the upper surface of the central region. The depression R may offset or block the thermal imbalance of the heating layer 240 due to differential cooling of the heating element by adjusting the heating volume of the heating layer 240 .

함몰부(R)은 길이방향을 따라 형성되는 라인 형태로 구성할 수 있고, 라인 형태로 구성할 때도 복수를 이격시켜 배열할 수 있다.The recessed portion R may be configured in a line shape formed along the longitudinal direction, and a plurality of recessed portions R may be arranged to be spaced apart when configured in a line shape.

함몰부(R)는 폭방향 중심선을 중심으로 폭방향으로 대칭되게 형성 또는 배열할 수 있다. 이를 통해, 발열층(240)에서 발생하는 열이 폭 방향으로 불균형되는 것을 차단 내지 최소화할 수 있다.The depressions R may be formed or arranged to be symmetrical in the width direction with respect to a center line in the width direction. Through this, it is possible to block or minimize heat generated in the heating layer 240 from being unbalanced in the width direction.

함몰부(R)는, 발열층(240)의 열 불균형이 전극층(120)의 이격 공간 영역에서 주로 발생하므로, 전극층(120)의 이격 간격보다 작은 폭으로 구성할 수 있다. 이러한 폭 제한을 통해, 전극층(120)의 이격 공간 영역에서 발열층(240)과 전극층(120)이 접속 또는 터널링되는 것도 차단 내지 최소화할 수 있다. Since the thermal imbalance of the heating layer 240 mainly occurs in the spaced-apart region of the electrode layer 120 , the recessed portion R may be configured to have a width smaller than the spaced-apart space of the electrode layer 120 . Through this width limitation, it is possible to block or minimize the connection or tunneling of the heating layer 240 and the electrode layer 120 in the spaced space region of the electrode layer 120 .

함몰부(R)는 함몰 하단이 전극층(120)의 상면보다 높게 위치하도록 구성할 수 있다. 이를 통해, 전극층(120)의 이격 공간 영역에서 발열층(240)과 전극층(120)이 접속 또는 터널링되는 것도 차단 내지 최소화할 수 있다.The depression R may be configured such that the lower end of the depression is located higher than the upper surface of the electrode layer 120 . Through this, it is possible to block or minimize the connection or tunneling of the heating layer 240 and the electrode layer 120 in the spaced space region of the electrode layer 120 .

발열층(240)은 이격된 전극층(120)을 전기적으로 연결하면서 절연층(230)에 형성될 수 있다. 발열층(240)은 전기가 인가될 때 열을 발생할 수 있는 재질, 예를 들어 탄소나노튜브(CNT), 카본 블랙, 그래핀, 도전금속 나노와이어, 도전 산화물(ITO 등) 등으로 구성할 수 있다. The heating layer 240 may be formed on the insulating layer 230 while electrically connecting the spaced apart electrode layers 120 . The heating layer 240 may be made of a material that can generate heat when electricity is applied, for example, carbon nanotubes (CNT), carbon black, graphene, conductive metal nanowires, conductive oxides (ITO, etc.). have.

발열층(240)은, 절연층(230)에 형성되는 함몰부(R)로 인해 폭방향 중앙 영역에서 발열 체적이 증가하고, 그 결과 중앙 영역에서 더 많은 열을 발생시킴으로써 중앙 영역의 과냉각에 따른 발열체의 열적 불균형을 상쇄 내지 차단할 수 있다.In the heating layer 240, the heating volume increases in the central region in the width direction due to the recessed portion R formed in the insulating layer 230, and as a result, more heat is generated in the central region due to supercooling of the central region. It is possible to offset or block the thermal imbalance of the heating element.

보호층(150)은 발열층(240)을 보호하는 것으로 발열층(240)에 형성될 수 있다. 보호층(150)은 전기 전도도가 낮은 코팅용 또는 필름 재질이면 어떤 것이든 사용할 수 있는데, 예를 들어 경화성 프리폴리머, 경화성 폴리머, 가소성 폴리머에서 선택되는 하나 이상의 물질로 구성할 수 있다.The protective layer 150 protects the heating layer 240 and may be formed on the heating layer 240 . The protective layer 150 may be any material for coating or film having low electrical conductivity. For example, it may be made of one or more materials selected from a curable prepolymer, a curable polymer, and a plastic polymer.

보호층(150)은 필름화가 가능한 바니쉬(varnish) 타입의 재료를 사용할 수도 있는데, 바니쉬 타입의 재료로는 폴리다이메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane), 폴리오가노실록산(POS: polyorganosiloxane) 등의 폴리실리콘계 또는 폴리이미드계 또는 스판덱스 등의 폴리우레탄계 등이 있다. 이러한 바니쉬 타입의 재료들은 연성 절연물로서 발열체의 연신성을 높이고 다이나믹 폴딩 능력을 높일 수 있다.The protective layer 150 may use a varnish-type material that can be filmed, and the varnish-type material includes polysilicon-based materials such as polydimethylsiloxane (PDMS), polyorganosiloxane (POS), or the like. Polyimide-type or polyurethane-type, such as spandex, etc. exist. These varnish-type materials can increase the extensibility of the heating element as a flexible insulating material and increase the dynamic folding ability.

인출선(160)은 일측이 전극층(120)에 본딩 접속하고 타측은 전원(미도시)에 접속하여 외부로부터 전기를 발열체에 공급할 수 있다.One side of the leader line 160 may be connected to the electrode layer 120 by bonding and the other side may be connected to a power source (not shown) to supply electricity to the heating element from the outside.

도 3a~3f는 본 발명에 따른 발열체의 제조 과정을 도시하는 공정 사시/단면도이다.3A to 3F are process perspective/cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a heating element according to the present invention.

먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 발열체의 제조방법은, 기재층(110)을 준비하고, 그 위에 전극층(120)을 형성할 수 있다.First, as shown in FIG. 3A , in the method of manufacturing a heating element according to the present invention, the base layer 110 may be prepared, and the electrode layer 120 may be formed thereon.

기재층(110)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET) 등을 재질로 하는 필름을 사용할 수 있고, 이러한 기재층(110)에 전극층(120)을 라미네이트 방식으로 이격시켜 형성할 수 있다. 전극층(120)의 라미네이트에는 박막 도전 테이프 등을 이용할 수 있는데, 박막 도전 테이프는 필름 형태의 기재에 도전 금속을 박막 형태로 형성한 것일 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 전극층(120)을 라미네이트(또는 테이핑) 방식으로 형성하고 있는데, 이를 통해 도전 금속의 코팅, 식각 등의 공정에서 발생할 수 있는 전극층 상의 이물질 잔존이나 전극층 산화를 원천 차단할 수 있다.The base layer 110 may be formed of a film made of polyethylene terephthalate (PET) or the like, and may be formed by separating the electrode layers 120 from the base layer 110 in a laminated manner. A thin film conductive tape may be used for the lamination of the electrode layer 120 , and the thin film conductive tape may be formed by forming a conductive metal in the form of a thin film on a substrate in the form of a film. As described above, in the present invention, the electrode layer 120 is formed in a laminate (or taping) method. Through this, the residual foreign substances on the electrode layer or oxidation of the electrode layer that may occur in processes such as coating and etching of the conductive metal can be blocked.

나아가, 도 3a의 단계에서, 기재층(110)에 전극층(120)을 형성할 때, 롤투롤(Roll to Roll) 방식을 채택하면, 기재층(110)에 전극층(120)을 가압 결합할 수 있고, 그 결과 발열체의 적층 가압(압착) 공정을 별도로 수행할 필요가 없다. 또한, 롤투롤 방식은 공정을 단순화하고 공정 속도를 높일 수 있어, 원가 절감도 달성할 수 있다.Furthermore, in the step of Figure 3a, when forming the electrode layer 120 on the base layer 110, if a roll to roll (Roll to Roll) method is adopted, the electrode layer 120 to the base layer 110 can be press-bonded. As a result, there is no need to separately perform the lamination and pressurization (compression bonding) process of the heating element. In addition, the roll-to-roll method can simplify the process and increase the process speed, thereby achieving cost reduction.

도 3b와 같이, 절연층(230)을 전극층(120)에 형성할 수 있다. 절연층(230)은 전극층(120)의 이격 공간과 전극층(120)의 상면에 형성할 수 있다. 절연층(230)은 발열층(240)의 전기적 연결 거리를 최대화하는 형태로 형성할 수 있다.3B , an insulating layer 230 may be formed on the electrode layer 120 . The insulating layer 230 may be formed in a space between the electrode layer 120 and the upper surface of the electrode layer 120 . The insulating layer 230 may be formed to maximize the electrical connection distance of the heating layer 240 .

절연층(230)은 코팅, 인쇄, 라미네이트(테이핑) 등의 방식으로 형성할 수 있는데, 공정 간소화, 별도의 가압 공정 생략 등을 위해서 롤투롤 라미네이트(테이핑) 또는 코팅 방식을 적용하는 것이 바람직할 수 있다.The insulating layer 230 may be formed in a manner such as coating, printing, lamination (tapping), etc. It may be preferable to apply a roll-to-roll lamination (tapping) or coating method for process simplification and omitting a separate pressing process. have.

도 3b에서, 절연층(230)의 중앙 영역에 라인 등의 형태를 갖는 함몰부(R)를 형성할 수 있는데, 이 경우 함몰부(R)가 형성된 절연필름을 사용하거나, 절연필름을 라미네이트한 후 별도의 압착 공정 등을 통해 함몰부(R)를 추후 형성할 수도 있다. 코팅 방식의 경우, 스크린 인쇄는 함몰부(R)의 메쉬를 촘촘히 하여 코팅 두께를 조절할 수 있고, 그라비아 인쇄는 함몰부(R)의 옵셋 패턴의 깊이를 낮게 할 수 있다. 또한, 코팅 방식에서는 함몰부(R) 이외의 부분을 추가 코팅하여 두께를 조절할 수도 있다. In FIG. 3B , a recessed portion R having a shape of a line or the like may be formed in the central region of the insulating layer 230. In this case, an insulating film in which the recessed portion R is formed is used, or an insulating film is laminated. After that, the depression R may be formed later through a separate compression process or the like. In the case of the coating method, the screen printing can adjust the coating thickness by making the mesh of the depression (R) dense, and the gravure printing can lower the depth of the offset pattern of the depression (R). In addition, in the coating method, the thickness may be adjusted by additionally coating a portion other than the depression (R).

도 3c와 같이, 양단을 전극층(120)에 연결시키면서 발열층(240)을 절연층(230)에 형성할 수 있다. 발열층(240)은 절연층(230)의 상면과 폭방향 양쪽 외측면, 그리고 전극층(120)의 상면 일부를 덮는 형태로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 3C , the heating layer 240 may be formed on the insulating layer 230 while connecting both ends to the electrode layer 120 . The heating layer 240 may be formed to cover the upper surface of the insulating layer 230 , both outer surfaces in the width direction, and a portion of the upper surface of the electrode layer 120 .

발열층(240)은 코팅, 인쇄 등의 방식으로 형성할 수 있는데, 공정 간소화, 별도의 가압 공정 생략 등을 위해서는 롤투롤 코팅 방식으로 형성하는 것이 바람직할 수 있다.The heating layer 240 may be formed by coating, printing, or the like. In order to simplify the process and omit a separate pressing process, it may be preferable to form it in a roll-to-roll coating method.

도 3d와 같이, 보호층(150)을 발열층(240)에 형성할 수 있다. 보호층(150)은 발열층(240)을 전기, 물리, 화학적으로 보호할 수 있다.3D , the protective layer 150 may be formed on the heating layer 240 . The protective layer 150 may electrically, physically, and chemically protect the heating layer 240 .

보호층(150)은 코팅, 인쇄, 라미네이트(테이핑) 등의 방식으로 형성할 수 있는데, 공정 간소화, 별도의 가압 공정 생략 등을 위해서는 롤투롤 라미네이트(테이핑) 또는 코팅 방식으로 형성하는 것이 바람직할 수 있다.The protective layer 150 may be formed by coating, printing, lamination (tapping), etc., but it may be preferable to form a roll-to-roll laminate (tape) or coating method for process simplification and omitting of a separate pressing process. have.

도 3e와 같이, 벌크 형태의 발열체를 필요한 크기로 절단하면, 원하는 크기의 개별 발열체를 구할 수 있다.As shown in FIG. 3E , if the bulk heating element is cut to a required size, individual heating elements of a desired size can be obtained.

이후, 도 3f와 같이, 노출된 전극층(120)에 인출선(160)을 연결할 수 있다. 인출선(160)은 일측이 전극층(120)의 상측 노출면에 본딩되고 타측은 전원(미도시)에 연결될 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 3F , the leader line 160 may be connected to the exposed electrode layer 120 . One side of the leader line 160 may be bonded to the upper exposed surface of the electrode layer 120 , and the other side may be connected to a power source (not shown).

도 4는 본 발명에 따른 발열체에서 절연층 함몰부로 인해 발열층 두께가 변화할 때 발열층에 온도 차이가 발생하는 것을 도시하고 있다.4 illustrates that the temperature difference occurs in the heating layer when the thickness of the heating layer is changed due to the recessed portion of the insulating layer in the heating element according to the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 발열층(240)의 체적에 증가할수록 발열층(240)의 온도가 높은 것을 확인할 수 있고, 또한 발열층(240)의 두께 차이가 클수록 온도 차이가 상승하는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 4 , it can be confirmed that the temperature of the heating layer 240 increases as the volume of the heating layer 240 increases, and it can be confirmed that the temperature difference increases as the thickness difference of the heating layer 240 increases. can

도 5는 본 발명에 따른 발열체의 변형례를 도시하는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a modified example of the heating element according to the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, 발열체의 변형례는 절연층(330)의 중앙 영역에 관통부(H)를 형성하여, 발열층(340)의 발열 체적을 조절함으로써, 발열체의 차등 냉각에 따른 발열층(340)의 열적 불균형을 상쇄 또는 차단하고 있다.As shown in FIG. 5 , in a modified example of the heating element, a through portion H is formed in the central region of the insulating layer 330 to adjust the heating volume of the heating layer 340 , thereby generating heat according to differential cooling of the heating element. The thermal imbalance of the layer 340 is offset or blocked.

관통부(H)는 길이방향을 따라 형성되는 하나 또는 복수의 라인 형태로 구성하거나 섬(island) 형태로 이격시켜 배열할 수 있다.The through portion H may be configured in the form of one or a plurality of lines formed along the longitudinal direction, or may be arranged to be spaced apart in the form of an island.

관통부(H)는 폭방향 중심선을 중심으로 폭방향으로 대칭되게 형성 또는 배열할 수 있다. 이를 통해, 발열층(340)에서 발생하는 열이 폭 방향으로 불균형되는 것을 차단 내지 최소화할 수 있다.The through portion H may be formed or arranged symmetrically in the width direction with respect to a center line in the width direction. Through this, it is possible to block or minimize heat generated in the heating layer 340 from being unbalanced in the width direction.

관통부(H)는, 발열층(340)의 열 불균형이 전극층(120)의 이격 공간 영역에서 주로 발생하므로, 전극층(120)의 이격 공간에 형성할 수 있다. 이러한 폭 제한을 통해, 전극층(120)의 이격 공간에서 발열층(340)과 전극층(120)이 접속 또는 터널링되는 것을 차단 내지 최소화할 수 있다.The through portion H may be formed in the spaced apart space of the electrode layer 120 since thermal imbalance of the heating layer 340 mainly occurs in the spaced space region of the electrode layer 120 . Through this width limitation, it is possible to block or minimize the connection or tunneling between the heating layer 340 and the electrode layer 120 in the spaced apart space of the electrode layer 120 .

이상, 본 발명을 여러 실시예로서 설명하였는데, 이들은 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면 이러한 실시예를 다른 형태로 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의해 정해지므로, 그러한 변형이나 수정은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.In the above, the present invention has been described as several embodiments, which are intended to illustrate the present invention. Those skilled in the art will be able to change or modify these embodiments in other forms. However, since the scope of the present invention is defined by the following claims, such variations or modifications may be construed as being included in the scope of the present invention.

110 : 기재층 120 : 전극층
130,230,330 : 절연층 140,240,340 : 발열층
150 : 보호층 160 : 인출선
R : 함몰부 H : 관통부110: base layer 120: electrode layer
130,230,330: insulating layer 140,240,340: heating layer
150: protective layer 160: lead wire
R: recessed part H: penetrating part

Claims (16)

기재층;
상기 기재층에 이격 형성되는 전극층;
상기 전극층에 상기 전극층의 이격 공간보다 넓고 상기 전극층보다 높게 형성되며, 중앙 영역의 상면에 함몰부를 구비하되 상기 함몰부는 함몰 하단이 상기 전극층의 상면보다 높게 위치하는 절연층;
양단이 상기 전극층에 접속하면서 상기 절연층에 형성되되, 중앙 영역이 외측 영역보다 체적이 큰 발열층을 포함하는, 발열체.base layer;
an electrode layer formed to be spaced apart from the base layer;
an insulating layer formed in the electrode layer to be wider than the spaced apart space of the electrode layer and higher than the electrode layer, and having a depression in the upper surface of the central region, wherein the lower end of the depression is located higher than the upper surface of the electrode layer;
A heating element comprising a heating layer having both ends connected to the electrode layer and formed on the insulating layer, the central region having a larger volume than the outer region. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 함몰부는
라인 형태를 갖는, 발열체.According to claim 1, wherein the depression
A heating element having the form of a line. 제3항에 있어서, 상기 함몰부는
복수인, 발열체.4. The method of claim 3, wherein the depression
A plurality, a heating element. 제1항에 있어서, 상기 함몰부는
폭방향 중심선을 중심으로 폭방향 대칭되게 형성되는, 발열체.According to claim 1, wherein the depression
The heating element is formed to be symmetrical in the width direction with respect to the center line in the width direction. 제1항에 있어서, 상기 함몰부는
상기 전극층의 이격 간격보다 작은 폭을 갖는, 발열체.According to claim 1, wherein the depression
Having a width smaller than the spacing between the electrode layers, the heating element. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 절연층은
중앙 영역에 관통부를 구비하는, 발열체.According to claim 1, wherein the insulating layer is
A heating element having a through portion in a central region. 제8항에 있어서, 상기 관통부는
라인 형태를 갖는, 발열체.The method of claim 8, wherein the through portion
A heating element having the form of a line. 제8항에 있어서, 상기 관통부는
섬 형태로 이격 배열되는, 발열체. The method of claim 8, wherein the through portion
A heating element arranged to be spaced apart in the form of an island. 제8항에 있어서, 상기 관통부는
폭방향 중심선을 중심으로 폭방향 대칭되게 형성되는, 발열체.The method of claim 8, wherein the through portion
The heating element is formed to be symmetrical in the width direction with respect to the center line in the width direction. 제8항에 있어서, 상기 관통부는
상기 전극층의 이격 간격 사이에 위치하는, 발열체.The method of claim 8, wherein the through portion
Located between the spacing of the electrode layers, the heating element. 제1,3~6,8~12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발열층에 형성되는 보호층을 포함하는, 발열체.According to any one of claims 1,3-6,8-12,
A heating element comprising a protective layer formed on the heating layer. 제1,3~6,8~12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극층은
롤투롤 라미네이트 또는 인쇄 방식으로 형성되는, 발열체.The method according to any one of claims 1,3 to 6,8 to 12, wherein the electrode layer is
A heating element formed by a roll-to-roll laminate or printing method. 제1,3~6,8~12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연층은
롤투롤 라미네이트 또는 코팅 방식으로 형성되는, 발열체.13. The method according to any one of claims 1,3 to 6,8 to 12, wherein the insulating layer is
A heating element formed by a roll-to-roll laminate or coating method. 제1,3~6,8~12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열층은
롤투롤 코팅 방식으로 형성되는, 발열체.The method according to any one of claims 1,3 to 6,8 to 12, wherein the heating layer is
A heating element formed by a roll-to-roll coating method.
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