一种涂覆基质具有高导热能力的厚膜元件制造技术

本发明专利技术提供一种涂覆基质具有高导热能力的厚膜元件，包括载体、涂覆于载体上的厚膜涂层和覆盖于厚膜涂层上的覆盖层，所述厚膜涂层为加热材料，加热方式为电加热，覆盖层、厚膜涂层、载体三者的材料选择在传热过程中满足下列关系式：

A thick film element having a high thermal conductivity with a coating matrix

Thick film element of the invention provides a coated substrate with high thermal conductivity, including coating carrier, coating thick film coating on the carrier and covered on the thick film coating, the coating material for thick film heating, heating electric heating, coating, thick film coating, the carrier of the three materials meet the following relation in the heat transfer process:

【技术实现步骤摘要】
一种涂覆基质具有高导热能力的厚膜元件
本专利技术涉及厚膜领域，具体为一种涂覆基质具有高导热能力的厚膜元件。
技术介绍
厚膜发热元件是指在基体上，将发热材料制成厚膜，进行通电发热的发热元件。传统的加热方式，包括电热管加热和PTC加热，电热管加热元件是以金属管为外套，在金属管内以螺旋状分布镍铬或铁铬合金，作为加热丝，在间隙空间填充具有良好导热和绝缘特性的氧化镁砂，两端用硅胶密封；PTC加热元件，以PTC陶瓷作为发热材料。目前的电热管加热和PTC加热的方式是间接加热，表现出较低的热效率，且外形体积大而笨重，从环保角度来看，这两种加热器反复加热后，不耐脏，不易清洁，且PTC加热元件中含有铅等有害物质，易氧化，功率会衰减，使用寿命短。CN201310403454.9公开了一种基于瓷砖的厚膜电路电阻浆料及其制备方法，目的在于提供一种能与瓷砖相匹配的电阻浆料，为新型地暖加热元件的制备提供一种可能。它的原料包括固相成分(微晶玻璃粉、银粉)和有机粘结剂，各原料的重量百分含量为：微晶玻璃粉70～85％，有机粘结剂15～30％，以上重量百分含量之和为100％，主要用作直接印刷在瓷砖背面构成厚膜电路的电阻浆料。CN201020622756.7公开了一种厚膜电路装置，包括陶瓷基片、厚膜电路片及电线，厚膜电路片设在陶瓷基片上，该陶瓷基片的外侧包覆环氧树脂层，电线有两根，连接在陶瓷基片的两侧，电线与陶瓷基片的连接处包覆在环氧树脂层内。从上述技术中可以看出厚膜技术已逐渐发展起来，但是目前主要是针对厚膜电路电阻浆料的技术研发较多，厚膜元件产品却甚少；上述厚膜电路装置技术中实现了陶瓷极片和环氧树脂层内设置厚膜电路，但其传热性能并不十分优良；厚膜电路在产品中的应用大大扩宽了加热产品的开发，目前出现的加热器件能满足加热性能，但单面传热的加热元件却很少，或者单面传热效果不佳，无法做到保持单面具有高导热能力，从而减少热损失。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种体积小﹑工作效率高﹑环保性好﹑安全性能高和使用寿命长的涂覆基质具有高导热能力的厚膜元件。本专利技术所述厚膜的概念主要是相对薄膜而言的，厚膜是指在载体上用印刷烧结技术所形成的厚度为几微米到数十微米的膜层，制造这种膜层的材料，称为厚膜材料，做成的涂层称为厚膜涂层。厚膜发热体具有功率密度大、加热速度快、工作温度高、升温速度快、机械强度高、体积小，安装方便、加热温度场均匀、寿命长、节能环保、安全等众多优点。本专利技术提供涂覆基质具有高导热能力的厚膜元件，包括载体、涂覆于载体上的厚膜涂层和覆盖于厚膜涂层上的覆盖层，所述厚膜涂层为加热材料，加热方式为电加热，其中对所述载体、厚膜涂层以及覆盖层的选择为满足以下每个不等式的材料：所述10≤a≤104，0<b≤106，0<c≤103；所述T2<T覆盖层最低熔点；所述T2<T载体最低熔点；所述T0≤25℃其中所述的值表示所述覆盖层的传热速率；所述的值表示所述厚膜涂层的发热速率；所述的值表示所述载体的传热速率；所述λ1表示所述覆盖层在T1时的导热系数；所述λ2表示所述厚膜涂层在T2时的导热系数；所述λ3表示所述载体在T3时的导热系数；所述A表示所述厚膜涂层与覆盖层或者载体的接触面积；所述d1表示所述覆盖层的厚度；所述d2表示所述厚膜涂层的厚度；所述d3表示所述载体的厚度；所述T0厚膜发热元件的初始温度；所述T1表示所述覆盖层的表面温度；所述T2表示所述厚膜涂层的加热温度；所述T3表示所述载体的表面温度；所述厚膜涂层的厚度d2≤50微米；且d1≥10微米，20厘米≥d3≥10微米；所述T载体最低熔点>25℃；所述载体的导热系数λ3≥覆盖层的导热系数λ1；所述覆盖层是指通过印刷或和烧结或粘胶粘结覆盖在厚膜涂层上面的介质层，覆盖层的面积大于厚膜涂层。所述载体是指承载厚膜涂层的介质层，厚膜涂层通过印刷或涂覆或喷涂或者烧结涂覆在载体上，为厚膜元件的涂覆基质。所述导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度(K，℃)，在1秒钟内(1S)，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米·度(W/(m·K)，此处为K，可用℃代替)。在厚膜加热元件的电加热部位，覆盖层、厚膜涂层以及载体是紧密粘接的，厚膜涂层的两端连接外接电极，当厚膜涂层通电后，对厚膜涂层进行加热，电能转化为热能，厚膜涂层开始发热，厚膜涂层的发热速率可以通过检测得到厚膜涂层的导热系数、接触面积、起始温度、加热温度以及厚度，并运用公式可以计算出来，其中T2表示厚膜的加热温度。本专利技术的技术特征是涂覆基质具有高导热能力的厚膜发热元件，该技术特征要求覆盖层、载体、厚膜涂层的发热速率满足以下几个要求：(1)覆盖层的传热速率与载体的传热速率的限定条件满足如下关系式，即其中10≤a≤104，满足上述不等式的厚膜元件的载体发热能力大于覆盖层，即载体的升温速度快，覆盖层的升温速度慢，或者达到受热平衡稳定后覆盖层与载体的温差较大，总体上是厚膜元件呈现出载体加热的技术效果；(2)厚膜涂层的发热速率与覆盖层的传热速率的限定条件满足如下关系式，即其中0<b≤106，如果厚膜涂层的发热速率比覆盖层的传热速率高出太多，厚膜涂层持续不断的积累的热量不能及时传导出去，致使厚膜涂层的温度不断升高，当温度超过覆盖层的最低熔点时，覆盖层开始融化，甚至燃烧，从而破坏覆盖层或者载体的结构，损坏厚膜加热元件；(3)厚膜涂层的发热速率与载体的传热速率的限定条件满足如下关系式，即0≤c≤103，如果厚膜涂层的发热速率比载体的传热速率高出太多，厚膜涂层持续不断的积累的热量不能及时传导出去，致使厚膜涂层的温度不断升高，当温度超过载体的最低熔点时，载体开始融化，甚至燃烧，从而破坏载体的结构，损坏厚膜加热元件；(4)厚膜涂层的加热温度不能高于覆盖层或者载体的最低熔点，需满足T2<T覆盖层最低熔点，T2<T载体最低熔点，避免加热温度过高而损坏厚膜加热元件。满足上述几个要求，覆盖层、载体的传热速率是由其材料本身的性质以及该厚膜加热元件产品的性能决定：载体的传热速率计算公式为其中λ3表示所述载体的导热系数，单位是W/m.k，是由制备载体的材料的性质决定的；d3是表示载体的厚度，由制备工艺以及厚膜加热元件要求决定的；T3是载体的表面温度，是由厚膜加热元件性能决定的；覆盖层的传热速率计算公式为其中λ1表示所述覆盖层的导热系数，单位是W/m.k，是由制备覆盖层的材料的性质决定的；d1是表示覆盖层的厚度，由制备工艺以及厚膜加热元件要求决定的；T1是覆盖层的表面温度，是由厚膜加热元件性能决定的。优选的，所述所述载体的导热系数λ3≥3W/m.k，所述覆盖层的导热系数λ1≤3W/m.k；所述10≤a≤104，104≤b≤106，10≤c≤103；优选的，所述载体与厚膜涂层之间通过印刷或者烧结粘结，所述厚膜涂层与覆盖层通过印刷或涂覆或喷涂或和烧结粘结或粘胶粘结。优选的，所述载体与覆盖层中间没有厚膜涂层的区域通过印刷或涂覆或喷涂或和烧结粘结或粘胶粘结。优选的，所述载体包括聚酰亚胺、有机绝缘材料、无机绝缘材料、陶瓷、微晶玻璃、石英、水晶、石材材料、布料、纤维。优选的，所述厚膜涂层为银、铂、钯、氧化钯、金或者稀土材料中的一种或几种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂覆基质具有高导热能力的厚膜元件，其特征在于，包括载体、涂覆于载体上的厚膜涂层和覆盖于厚膜涂层上的覆盖层，所述厚膜涂层为加热材料，加热方式为电加热，其中对所述载体、厚膜涂层以及覆盖层的选择为满足以下每个关系式的材料：

【技术特征摘要】
1.一种涂覆基质具有高导热能力的厚膜元件，其特征在于，包括载体、涂覆于载体上的厚膜涂层和覆盖于厚膜涂层上的覆盖层，所述厚膜涂层为加热材料，加热方式为电加热，其中对所述载体、厚膜涂层以及覆盖层的选择为满足以下每个关系式的材料：所述10≤a≤104，0<b≤106，0<c≤103；所述T2<T覆盖层最低熔点；所述T2<T载体最低熔点；所述T0≤25℃其中所述的值表示所述覆盖层的传热速率；所述的值表示所述厚膜涂层的发热速率；所述的值表示所述载体的传热速率；所述λ1表示所述覆盖层在T1时的导热系数；所述λ2表示所述厚膜涂层在T2时的导热系数；所述λ3表示所述载体在T3时的导热系数；所述A表示所述厚膜涂层与覆盖层或者载体的接触面积；所述d1表示所述覆盖层的厚度；所述d2表示所述厚膜涂层的厚度；所述d3表示所述载体的厚度；所述T0厚膜发热元件的初始温度；所述T1表示所述覆盖层的表面温度；所述T2表示所述厚膜涂层的加热温度；所述T3表示所述载体的表面温度；所述厚膜涂层的厚度d2≤50微米；且d1≥10微米，20厘米≥d3≥10微米；所述T载体最低熔点>25℃；所述载体的导热系数λ3≥覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟聪，
申请(专利权)人：黄伟聪，
类型：发明
国别省市：广东,44