|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Настоящее изобретение раскрывает толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность, содержащий носитель, толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель, и защитный слой, нанесенный на покрытие; толстопленочное покрытие представляет собой нагревательный материал, и нагрев осуществляется путем электрического нагрева, причем носитель, толстопленочное покрытие и защитный слой выбирают из материалов, удовлетворяющих следующим неравенствам:  где 10 ≤a ≤10 4 , 0 6 , 0 3 ; подложка с нанесенным покрытием толстопленочного элемента по настоящему изобретению обладает высокой теплопроводностью, пригодна для использования в продуктах с нагревом подложки, имеющей нанесенное покрытие, тем самым улучшая эффективность теплопередачи и снижая потери тепла без нагрева обеих сторон (at each side); толстопленочный элемент может быть использован в продуктах, у которых только подложка с нанесенным покрытием должна иметь высокую теплопроводность.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Настоящее изобретение раскрывает толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность, содержащий носитель, толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель, и защитный слой, нанесенный на покрытие; толстопленочное покрытие представляет собой нагревательный материал, и нагрев осуществляется путем электрического нагрева, причем носитель, толстопленочное покрытие и защитный слой выбирают из материалов, удовлетворяющих следующим неравенствам: где 10 ≤a ≤10 4 , 0 6 , 0 3 ; подложка с нанесенным покрытием толстопленочного элемента по настоящему изобретению обладает высокой теплопроводностью, пригодна для использования в продуктах с нагревом подложки, имеющей нанесенное покрытие, тем самым улучшая эффективность теплопередачи и снижая потери тепла без нагрева обеих сторон (at each side); толстопленочный элемент может быть использован в продуктах, у которых только подложка с нанесенным покрытием должна иметь высокую теплопроводность.
Евразийское (21) 201790671 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. H05B 3/10 (2006.01)
2019.05.31 H05B 3/20 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2016.03.26
(54) ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ПОДЛОЖКОЙ С НАНЕСЕННЫМ ПОКРЫТИЕМ, ИМЕЮЩИМ ВЫСОКУЮ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
(31) 201610075017.2
(32) 2016.02.03
(33) CN
(86) PCT/CN2016/077439
(87) WO 2017/133067 2017.08.10
(71) Заявитель: ГЮАНГДОНГ ФЛЕКСВАРМ
АДВАНСЕД МАТЕРИАЛС ЕНД
ТЕХНОЛОГИ КО., ЛТД. (CN)
(72) Изобретатель: Хан Веикон (CN)
(74) Представитель:
Рыбина Н.А. (RU)
(57) Настоящее изобретение раскрывает толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность, содержащий носитель, толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель, и защитный слой, нанесенный на покрытие; толстопленочное покрытие представляет собой нагревательный материал, и нагрев осуществляется путем электрического нагрева, причем носитель, толстопленочное покрытие и защитный слой выбирают из материалов, удовлетворяющих следующим неравенствам:
Я3Л--=а> <Я1Л-- ' л2А---=0x1!^-- ' л2А---=схЯ3Л--;
?1з d-i 0,2 d± d-2
где 10 ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ПОДЛОЖКОЙ С НАНЕСЕННЫМ ПОКРЫТИЕМ, ИМЕЮЩИМ ВЫСОКУЮ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к области толстых пленок, и более конкретно, к
толстопленочному элементу с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность.
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] [0002] Толстопленочные нагревательные элементы относятся к нагревательным
элементам, в которых на подложку наносится толстая пленка экзотермического материала, и которые вырабатывает тепло при подаче питания. Обычные методы нагрева включают использование греющих трубок с электроподогревом и нагрев с положительным температурным коэффициентом (ПТК) (сопротивления). Нагревательный элемент типа греющей трубки с электроподогревом использует металлическую трубку в качестве наружного корпуса и имеет распределенную по металлической трубке нагревательную ленту спиральной формы из никеля-хрома или железа-хрома, и свободное пространство, заполненное магнезитовым оксидным клинкером (clinker oxide) с прекрасной теплопроводностью и изолирующими свойствами, и оба конца герметизированы с помощью силикагеля; метод нагрева с ПТК использует керамику в качестве экзотермического материала. При использовании как греющих трубок с электроподогревом, так и нагрева с ПТК, проводится непрямой нагрев с низким тепловым кпд, а конструкция громоздкая и имеет большие размеры. Кроме того, принимая во внимание вопросы охраны окружающей среды, эти два вида нагревателей легко загрязняются и сложны в очистке после многократного нагрева, а ПТК-нагреватели содержат опасные вещества, такие как свинец и т.д. и легко окисляются со снижением мощности и сокращением срока службы.
[0003] Заявка Китая CN201310403454.9 раскрывает суспензию с высоким удельным
сопротивлением, используемую для толстопленочной схемы, наносимую на (based on) керамическую плитку, и способ ее получения, который обеспечивает получение суспензии с высоким удельным сопротивлением, совместимой с керамической плиткой, и создает возможности получения расположенных под полом нагревательных элементов нового типа. Сырье для суспензии с высоким удельным сопротивлением включает твердофазные компоненты (стеклянный-керамический порошок, порошок серебра) и органическое связующее, весовая доля каждого материала будет составлять 70-85% для стеклянного-керамического порошка и 15-30% для органического связующего, сумма весовых процентов всех материалов должна составлять 100%; суспензия с высоким удельным сопротивлением преимущественно
используется для нанесения методом печати на обратную сторону керамической плитки с образованием толстопленочной схемы.
[0004] Заявка Китая CN201020622756.7 раскрывает устройство с толстопленочной
схемой, которое включает керамическую подложку, толстопленочную пластину с интегральной схемой и электропроводку; толстопленочная пластина с интегральной схемой установлена на керамической подложке, которая снаружи герметизирована слоем эпоксидной смолы; к обоим сторонам керамической подложки присоединены два электрических провода, и места соединения электрического провода с керамической подложкой залиты слоем эпоксидной смолы.
[0005] Из приведенного выше описания технологии понятно, что технология толстых пленок постепенно развивается, однако в настоящее время исследования преимущественно сфокусированы на суспензии с высоким удельным сопротивлением, используемой в толстопленочных схемах, и редко - на сборных изделиях с толстопленочными компонентами. Техническое решение вышеуказанного устройства с толстопленочной схемой реализовано таким образом, что толстопленочная схема расположена между керамической подложкой и слоем эпоксидной смолы, а его теплопроводность недостаточно высока. Применение толстых пленок в продукте значительно расширяет возможности разработки нагревательных изделий. Существующие нагревательные устройства могут удовлетворять требованиям по нагреву, однако практически не существует нагревательных устройств с односторонним нагревом, или такие устройства не обеспечивают хорошей односторонней теплопередачи, и поэтому они не могут уменьшить потери тепла благодаря высокой способности к односторонней теплопроводности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ [0006] Для решения вышеуказанных проблем, настоящее изобретение предлагает толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность, обладающий преимуществами малого объема, высокой эффективности, экологической безопасности, высоких характеристик безопасности и большого срока службы. [0007] Понятие толстой пленки в настоящем изобретении представляет собой термин, сравниваемый с тонкой пленкой. Толстая пленка представляет собой слой пленки толщиной от нескольких микрон до десятков микрон, сформованный методами печати и спекания на носителе, и материал, используемый для изготовления слоя пленки, представляет собой материал толстой пленки, а покрытие, изготовленное из толстой пленки, называется толстопленочным покрытием. Толстопленочный нагревательный элемент обладает преимуществами высокой плотности потока энергии, высокой скорости нагрева, высокой рабочей температуры, высокой скорости теплообразования, высокой механической прочности,
малого объема, простоты установки, равномерного температурного поля нагрева, большого срока службы, экономии энергии и экологической безопасности, и прекрасных характеристик безопасности.
[0008] Толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим
высокую теплопроводность по настоящему изобретению, включает носитель, толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель, и защитный слой, нанесенный на покрытие; толстопленочное покрытие представляет собой нагревательный материал, и нагрев осуществляется путем электрического нагрева, причем носитель, толстопленочное покрытие и защитный слой выбирают из материалов, удовлетворяющих следующим неравенствам:
1 лТ3 -То .T-L -Т0 . Т2 -Т0 , , . Тх -Т0 . Т2 - Т0 , . Т3 - Т0
ЯоЛ =ахЛ-,Л > л7А =ЬХЯ-,Л ' А7А =схЯоЛ ;
3 d3 di d2 di d2 3 d3
10 T-2 ^ Т-Минимальной точки плавления защитного слоя-, Т2 ^ Тминималъной точки плавления носителя,
Т0 < 25 °С;
Т -Т
где величина лгА--- обозначает интенсивность теплопередачи защитного слоя; величина
т -т
Л2А--- обозначает интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия; величина
т -т
Л3А--- обозначает интенсивность теплопередачи носителя;
обозначает коэффициент теплопроводности защитного слоя при температуре Ti;
обозначает коэффициент теплопроводности толстопленочного покрытия при температуре Т2;
обозначает коэффициент теплопроводности носителя при температуре Тз; А обозначает площадь контакта толстопленочного покрытия и защитного слоя или носителя; di обозначает толщину защитного слоя; d2 обозначает толщину толстопленочного покрытия; d3 обозначает толщину носителя;
То обозначает начальную температуру толстопленочного нагревательного элемента;
Ti обозначает температуру поверхности защитного слоя;
Т2 обозначает температуру нагрева толстопленочного покрытия;
Тз обозначает температуру поверхности носителя;
d2 < 50 мкм;
и di> 10 мкм; 10 MKM Т-Минимальной точки плавления носителя^'^'^' С,
X3> Xi;
защитный слой обозначает диэлектрический слой, нанесенный на толстопленочное покрытие с помощью печати и/или спекания или связывания, и площадь защитного слоя больше площади толстопленочного покрытия.
[0009] Носитель представляет собой диэлектрический слой с нанесенным
толстопленочным покрытием, причем толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель путем печати, покрытия, напыления или спекания, является подложкой толстопленочного элемента, на которую наносят покрытие.
[0010] Коэффициент теплопроводности относится к теплопередаче материала толщиной
один метр, при разнице температур на боковых поверхностях 1 кельвин (К, °С), через площадь,
равную одному квадратному метру (1 м2), за одну секунду (1 с) в условиях стабильной
теплопередачи, единицей измерения коэффициента теплопроводности является
ватт/(метр-градус) (W/(m K)), и кельвины могут быть заменены на °С).
[ООН] 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
т - т
толстопленочного покрытия можно рассчитать как А2А --- по коэффициенту
теплопроводности, площади контакта, начальной температуре, температуре нагрева и толщине толстопленочного покрытия, где Тг обозначает температуру нагрева толстой пленки.
[0012] Настоящее изобретение характеризуется тем, что толстопленочные
нагревательные элементы имеют подложку с нанесенным покрытием с высокой теплопроводностью, причем интенсивность тепловыделения защитного слоя, толстопленочного покрытия и носителя должны удовлетворять следующим требованиям:
[0013] (1). интенсивность теплопередачи защитного слоя и толстопленочного покрытия
должны соответствовать следующей формуле: А3АТз Т° =ах АХАTl Т°, где 10 <а <104; для
d3 d-i
толстопленочных элементов, удовлетворяющих вышеуказанному неравенству, эффективность теплопередачи их носителя выше, чем защитного слоя, что означает, что температура носителя возрастает быстро, а защитного слоя - медленно, или что существует большая разница температур между защитным слоем и носителем при стабильном тепловом балансе, поэтому толстопленочные элементы обычно демонстрируют технический эффект нагрева носителя; [0014] (2). интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия и интенсивность теплопередачи защитного слоя должны соответствовать следующей формуле:
А2А^-^=ЪхА-^А ---, где 0 <Ь <106; если интенсивность тепловыделения толстопленочного
покрытия значительно выше, чем интенсивность теплопередачи защитного слоя, то расчетное непрерывно вырабатываемое тепло толстопленочного покрытия не может быть отведено, так что температура толстопленочного покрытия будет непрерывно возрастать, и когда она поднимется выше минимальной точки плавления защитного слоя, защитный слой начинает плавиться или даже гореть, что разрушает структуру защитного слоя или носителя, тем самым разрушая толстопленочные нагревательные элементы;
[0015] (3). интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия и интенсивность
j j j j
теплопередачи носителя должны соответствовать следующей формуле: Л2А ---схА3А---, 0
d2 d3
с <10 , если интенсивность тепловыделения толстопленочного покрытия значительно выше, чем интенсивность теплопередачи носителя, то расчетное непрерывно вырабатываемое тепло толстопленочного покрытия не может быть отведено, так что температура толстопленочного покрытия будет непрерывно возрастать, и когда она поднимется выше минимальной точки плавления носителя, носитель начинает плавиться или даже гореть, что разрушает структуру носителя, тем самым разрушая толстопленочные нагревательные элементы.
(4). температура нагрева толстопленочного покрытия не может быть выше минимальной точки плавления защитного слоя или носителя, она должна удовлетворять
Требованиям. 7~2 Тмишмальн0й точки плавления защитного слоя И Т2 Тмишмальной точки плавления носителя, И
необходимо избегать чрезмерно высокой температуры нагрева, которая может разрушить толстопленочные нагревательные элементы.
[0016] Когда вышеупомянутые требования выполняются, интенсивность теплопередачи
защитного слоя и носителя определяется свойствами материала и толстопленочного нагревательного элемента.
[0017] Для расчета интенсивности теплопередачи носителя используется формула
Т - т
л3А ---, где ^обозначает коэффициент теплопроводности носителя, измеряемый в Вт/(м"К),
который определяется свойствами полученного материала носителя; ёз обозначает толщину носителя, которая определяется технологией изготовления и требованиями к толстопленочным нагревательным элементам; Тз обозначает температуру поверхности носителя, которая определяется свойствами толстопленочных нагревательных элементов;
[0018] Для расчета интенсивности теплопередачи защитного слоя используется формула
т - т
АХА---, где Xi обозначает коэффициент теплопроводности защитного слоя, измеряемый в
d-i
Вт/(м"К), который определяется свойствами приготовленного материала защитного слоя; di обозначает толщину защитного слоя, которая определяется технологией изготовления и требованиями к толстопленочным нагревательным элементам; Ti обозначает температуру
поверхности защитного слоя, которая определяется свойствами толстопленочных нагревательных элементов.
[0019] Предпочтительно, коэффициент теплопроводности носителя Хз> 3 Вт/(м"К),
коэффициент теплопроводности носителя Xi <3 Вт/(м"К); где 10 <а <104 ' 104 <Ь <106 ' 10 <с <103.
[0020] Предпочтительно, носитель и толстопленочное покрытие соединены методами печати или спекания, толстопленочное покрытие и защитный слой соединены методами печати, покрытия, напыления или спекания, или с помощью клея с низкой адгезионной прочностью (mucilage glue).
[0021] Предпочтительно, носитель и защитный слой в области без толстопленочного покрытия соединены методами печати, покрытия, напыления или спекания, или с помощью клея с низкой адгезионной прочностью (mucilage glue).
[0022] Предпочтительно, носитель включает полиимид, органический изолирующий материал, неорганический изолирующий материал, керамику, стеклокерамику, кварц, камень, ткань и волокно.
[0023] Предпочтительно, толстопленочное покрытие представляет собой один или несколько материалов, выбранных из серебра, платины, палладия (Pd), оксида палладия, золота или редкоземельного материала.
[0024] 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.
[0025] Предпочтительно, площадь толстопленочного покрытия меньше или равна площади защитного слоя или носителя.
[0026] Настоящее изобретение также предлагает использование толстопленочных элементов, которые используются в продуктах с нагревом подложки с нанесенным покрытием. [0027] Настоящее изобретение обеспечивает следующие положительные результаты: [0028] (1). Имеющая нанесенное покрытие подложка толстопленочного элемента, раскрытого в настоящем изобретении, обладает высокой теплопроводностью, что делает ее пригодной для продуктов с нагревом подложки с нанесенным покрытием, тем самым улучшая эффективность теплопередачи и снижая потери тепла без нагрева с каждой стороны;
[0029] (2). Трехслойная структура толстопленочного элемента, раскрытого в настоящем изобретении, может быть соединена напрямую методами печати или спекания, и толстопленочное покрытие будет нагревать носитель непосредственно, без какой-либо промежуточной стадии, так что тепло может проводиться прямо к носителю, тем самым улучшая эффективность теплопроводности; и защитный слой по настоящему изобретению
накрывает толстопленочное покрытие, что позволяет избежать утечки тока из толстопленочного покрытия после подачи на него питания и улучшает характеристики безопасности; [0030] 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 [0031] 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.
[0032] Настоящее изобретение раскрывает толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность, который включает носитель, толстопленочное покрытие, нанесенное на носитель и защитный слой, нанесенный на покрытие; толстопленочное покрытие представляет собой нагревательный материал, и нагрев осуществляется путем электрического нагрева, причем носитель, толстопленочное покрытие и защитный слой выбирают из материалов, удовлетворяющих следующим неравенствам:
л л Ti -То . Т3 -Т0 . Т2-Т0 , .T-L -Т0 . Т2-Т0 , . Т3 - Т0
Ал А &ХА-> А ' А? А Ьх/цЛ ' А?А СХА3А ;
1 dx d3 d2 di d2 3 d3
10 T2 Тминималъной точки плавления защитного слоя, Т < Т
12 • 1 Минимальной точки плавления носителя,
Т0 < 25 °С; сЬ < 50 мкм;
и di > 10 мкм; 10 мкм < d3 < 20 см;
Т-Минимальной точки плавления носителя -^25 С,
[0033] В приведенных ниже вариантах реализации перечислены 20 толстопленочных элементов, изготовленных заявителем, и все приготовленные материалы защитного слоя, толстопленочного покрытия и носителя 20 перечисленных толстопленочных элементов удовлетворяют вышеуказанным неравенствам, причем конкретные способы получения и рецептуры приведены ниже: [0034] Пример
[0035] Выбирают серебряную пасту с коэффициентом теплопроводности \j для получения толстопленочного покрытия, выбирают полиимид с коэффициентом теплопроводности Хз для
получения носителя, и выбирают полиимид с коэффициентом теплопроводности Xi для получения защитного слоя, такие трехслойные структуры связывают путем спекания; площадь полученного толстопленочного покрытия равна Аг, толщина составляет сЬ; площадь защитного слоя равна Аь толщина составляет di; площадь носителя равна А3, толщина составляет йз.
[0036] 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: ХгА Tl Т° > Х2АТг Т° > Л3АТз Т°.
d-i d2 d3
[0037] В таблицах 1-4 описаны 20 толстопленочных элементов, изготовленных заявителем, которые подвергают омическому нагреву в течение 2 минут, а затем измеряют и получают перечисленные рабочие характеристики (коэффициент теплопроводности, температура поверхности) в соответствии с национальными стандартами, в то время как толщина, площадь контакта, начальная температура должны быть измерены до нагрева.
[0038] Способы измерения коэффициента теплопроводности защитного слоя, толстопленочного покрытия и носителя описаны ниже:
[0039] (1). Включают питание и устанавливают заданное значение напряжения нагрева, затем устанавливают силовой переключатель устройства на 6 В и проводят предварительный нагрев в течение 20 минут;
[0040] (2). Проводят коррекцию положения нуля гальванометра со световым указателем; [0041] (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]; гдеЕо=1,0186В.
[0042] (4). Помещают нагревательные пластины и нижние термопары на нижнюю часть тонкого образца для испытаний, верхние термопары на верхнюю часть тонкого образца для испытаний. Следует отметить, что термопары должны быть размещены по центру образца для испытаний, и холодный спай термопар должен быть помещен в бутылку со льдом. [0043] (5).Переключатель потенциометра устанавливают в положение 1, измеряют начальную температуру верхней части и нижней части образца для испытаний, причем испытания можно
проводить только при разнице температур верхней части и нижней части менее 0,004 мВ (0,1 °С).
[0044] (6). Начальное значение термоэлектрического потенциала верхней термопары устанавливают равным 0,08 мВ, включают нагрев с помощью выключателя нагрева, и определяют время с помощью секундомера; когда световой указатель гальванометра со световым указателем вернется к нулю, выключают источник нагрева, и определяют избыточную температуру и время нагрева верхней части.
[0045] (7). Измеряют термоэлектрический потенциал нижней термопары через 4~5 минут и определяют избыточную температуру и время нагрева нижней части.
[0046] (8). Переключатель потенциометра устанавливают в положение 2, включают выключатель нагрева и измеряют ток нагрева.
[0047] (9). После завершения испытаний отключают питание и очищают инструменты и оборудование.
[0048] Температуру измеряют с помощью термопарного термометра следующим образом: [0049] (1). Прикладывают термоэлектродную проволоку к поверхности толстопленочного покрытия, поверхности носителя, поверхности защитного слоя нагревательных элементов, и наружному воздуху.
[0050] (2). Подают на нагревательное устройство номинальную мощность, и измеряют температуру всех частей.
[0051] (3). Регистрируют температуру всех частей продуктов с заданными интервалами времени с помощью подключенного компьютера.
[0052] Измеряют толщину с помощью микрометра и затем накапливают и усредняют значения величин.
[0053] Точку плавления измеряют следующим способом:
[0054] Следящий прибор: дифференциальный сканирующий калориметр (ДСК) производства фирмы ТА Instruments (US), модель ДСК2920, инструмент представляет собой апробированный стандартный продукт (уровня А) в соответствии с Положением о поверке термического анализатора 014-1996.
[0055] (1). Температура окружающей среды: 20-25 °С; Относительная влажность: <80%; [0056] (2). Стандартный материал для калибровки инструмента: Стандартный материал для термического анализа - индий, точка плавления стандарта 429,7485 К (156,60 °С). [0057] (3). Метод измерений: процедура определения в соответствии со стандартом Китая "GB/T19466.3-2004/ISO".
[0058] Перед испытаниями образца проводят не менее трех измерений, чтобы убедиться в нормальной работе инструмента: помещают образец весом (1~2) мг (nag), взвешенный с точностью до 0,01 мг, в алюминиевую чашечку для образцов; условия проведения испытаний: нагрев до 200 °С со скоростью 10 °С/мин, и повторяют измерение десять раз; модель измерений (measurement model) собирает информацию о точках плавления с помощью компьютера и инструмента, определяет автоматически программу анализа регистрируемых собираемых данных и спектрограммы, и получает модель измерений непосредственно по начальной экстраполированной температуре эндотермического пика плавления; результаты измерений рассчитывают по формуле Бесселя.
[0059] В Таблице 1 ниже приведены рабочие характеристики защитного слоя толстопленочного элемента, измеренные в Примерах 1-20:
Пример 17
2,23
12000
350
5,94667Е-05
Пример 18
2,05
12000
350
6,83333Е-05
Пример 19
2,2
7000
350
0,000125714
Пример 20
2,2
7000
350
9,42857Е-05
[0060] В Таблице 2 ниже приведены рабочие характеристики толстопленочного покрытия толстопленочного элемента, измеренные в Примерах 1-20:
[0061] В Таблице 3 ниже приведены рабочие характеристики носителя толстопленочного элемента, измеренные в Примерах 1-20:
[0062] В Таблице 4 приведена интенсивность теплопередачи, рассчитанная по рабочим характеристикам, представленным в Таблицах 1, 2 и 3. Рассчитывают интенсивность теплопередачи защитного слоя, толстопленочного покрытия и носителя по соотношениям (by ratio) для получения граничных условий для материалов, удовлетворяющих следующим уравнениям:
[0063] Х3А^^=а^Х1А^^ > Х2АТ-^=ЪхХ1АТ-^ > Х2АТ-^=с*Х3АТ-^-, где 10 <а <104 >
?^з di d.2 С1± &2 ^3
0 <Ь <106 ' 0 <с <103.
94,285714
128997,333
Пример 20
14063280
1368,1535
149156
109,01993
Результаты, приведенные в Таблице 4, показывают, что все толстые пленки, полученные в Примерах 1-20, удовлетворяют неравенствам, и носитель, т.е. подложка с нанесенным покрытием, выполняет функцию генерирования тепла, и разница температур с двух сторон составляет более 40 °С, для обеспечения выполнения функции генерирования тепла. При использовании продукта, он будет снижать потери тепла, когда только подложка с нанесенным покрытием толстопленочного элемента способна генерировать тепло, и его температура может быть поднята до более чем 100 °С, что демонстрирует высокую эффективность тепловыделения толстопленочного нагревательного элемента по настоящему изобретению.
[0064] В Таблицах 5-8 приведены рабочие характеристики толстопленочного элемента, полученные в сравнительных примерах 1-10 по настоящему изобретению. Все рабочие характеристики определяют так же, как в Таблицах 1-4, и конкретные данные приведены ниже:
Коэффициент теплопроводности h (Вт/(м"К))
Толщин a d3 (мш)
Температур а
поверхност иТ3(°С)
Т-Минимальн ой точки плавления носителя
(°С)
Начальная температур аТ0(°С)
Интенсивность теплопередачи /103
Сравнительны й пример 1
7,16
105
350
9,1648
Сравнительны й пример 2
7,16
350
3,40816
Сравнительны й пример 3
7,16
350
1,77568
Сравнительны й пример 4
7,18
350
7,23744
Сравнительны й пример 5
7,18
350
3,50384
Сравнительны й пример 6
7,18
350
6,0312
Сравнительны й пример 7
7,21
350
3,40312
Сравнительны й пример 8
7,21
350
1,749626667
Сравнительны й пример 9
7,22
350
7,16224
Сравнительны й пример 10
7,22
350
3,0324
й пример 2
Сравнительны й пример 3
109894,4
11918400
1775,68
0,01615 81
108,453 21
6712,02 02
Нет
Сравнительны й пример 4
224851,2
16044000
7237,44
0,03218 77
71,3538 55
2216,80 59
Нет
Сравнительны й пример 5
166118,4
14872533,33
3503,84
0,02109 24
89,5297 17
4244,63 83
Нет
Сравнительны й пример 6
139387,7333
19252800
6031,2
0,04326 92
138,124 06
3192,20 06
Нет
Сравнительны й пример 7
26496
14261333,33
3403,12
0,12843 9
538,244 77
4190,66 43
Нет
Сравнительны й пример 8
36138,66667
20536320
1749,626667
0,04841 43
568,264 46
11737,5 44
Нет
Сравнительны й пример 9
26112
17602560
7162,24
0,27428 92
674,117 65
2457,68 92
Нет
Сравнительны й пример 10
76395,2
17969280
3032,4
0,03969 36
235,214 78
5925,76 18
Нет
[0065] 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 удовлетворяют неравенствам по настоящему изобретению. После подачи питания и начала вырабатывания тепла толстопленочными элементами сравнительных примеров 1-10, разница температур их двух сторон не очень значительна, и разница температур нагрева защитного слоя и носителя не превышает 15 °С. Толстопленочный элемент, полученный из выбранного материала, не соответствует требованиям к толстопленочному элементу с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность по настоящему изобретению, и не соответствует требованиям к продукту по настоящему изобретению, демонстрирующему интенсивность теплопередачи по настоящему изобретению. [0066] В соответствии с раскрытием и приведенным выше описанием изобретения, квалифицированные специалисты в области техники, к которой относится данное изобретение, смогут вносить изменения и модификации в вышеописанный вариант реализации, таким образом, объем настоящего изобретения не ограничен раскрытыми и описанными выше конкретными вариантами реализации, и все такие модификации и изменения настоящего изобретения не выходят за пределы объема настоящего изобретения, определяемого приложенной формулой изобретения. Кроме того, хотя в описании используются некоторые
специфические термины, они представляют собой пояснительные примеры и не должны рассматриваться как ограничивающие каким-либо образом объем настоящего изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Толстопленочный элемент с подложкой с нанесенным покрытием, имеющим высокую теплопроводность, содержит 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:
1 л^з -То ,, л лТг -Tq , . Т2 -То , , . Тх - Т0 . Т2 - Т0 , . Т3 - Т0
ЯоЛ =ахЯ-,Л ' А7А =ЬХЯ-,Л ' А7А =с> <ЯоЛ ;
3 d3 di d2 di d2 3 d3
10 T2 ^ Тминимальной точки плавления защитного слоя, Т-2 ^ Т-Минимальной точки плавления носителя,
Т0 < 25 °С;
Т -Т
где величина ХХА--- обозначает интенсивность теплопередачи защитного слоя;
т -т
величина Л2А--- обозначает интенсивность тепловыделения толстопленочного
т -т
покрытия; величина Я3Л --- обозначает интенсивность теплопередачи носителя;
Х\ обозначает коэффициент теплопроводности защитного слоя при температуре Ti; Х2 обозначает коэффициент теплопроводности толстопленочного покрытия при температуре
т2;
Хз обозначает коэффициент теплопроводности носителя при температуре Тз;
А обозначает площадь контакта толстопленочного покрытия и защитного слоя или
носителя;
di обозначает толщину защитного слоя; d2 обозначает толщину толстопленочного покрытия; d3 обозначает толщину носителя;
То обозначает начальную температуру толстопленочного нагревательного элемента; Ti
обозначает температуру поверхности защитного слоя;
Т2 обозначает температуру нагрева толстопленочного покрытия;
Тз обозначает температуру поверхности носителя;
d2 < 50 мкм;
и di> 10 мкм; 10 MKM Тминимальной точки плавления носителя
> 25 °С;
^3-^1-
2. Толстопленочный элемент по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент теплопроводности носителя Хз> 3 Вт/(м"К), коэффициент теплопроводности носителя Х, <3 Вт/(м"К); и 10 <а <104, 104 <Ь <106, 10 <с <103.
3. Толстопленочный элемент по п. 1, отличающийся тем, что носитель и толстопленочное покрытие соединены с помощью печати или спекания, толстопленочное покрытие и защитный слой соединены с помощью печати, нанесения покрытия, напыления или спекания, или с помощью клея с низкой адгезионной прочностью (mucilage glue).
4. Толстопленочный 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).
5. Толстопленочный элемент по п. 1, отличающийся тем, что носитель включает полиимид, органический изолирующий материал, неорганический изолирующий материал, керамику, стеклокерамику, кварц, камень, ткань и волокно.
6. Толстопленочный 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 редкоземельного материала.
7. Толстопленочный элемент по п. 1, отличающийся тем, что защитный слой получают из одного или нескольких материалов, выбранных из полиэфира, полиимида или полиэтиленимида (PEI), керамики, силикагеля, асбеста, материала микарекс (micarex), ткани или волокна.
8. Толстопленочный элемент по п. 1, отличающийся тем, что площадь толстопленочного покрытия меньше или равна площади защитного слоя или носителя.
9. Использование толстопленочного элемента в продуктах, содержащих подложку с
нанесенным покрытием для одностороннего нагрева.
(19)
|
