高效单侧传热厚膜元件的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及厚膜元件设计制造领域，尤其涉及一种高效单侧传热厚膜元件。

背景技术：

厚膜元件是采用厚膜丝网印刷工艺，在基板上印刷绝缘介质、加热电阻等材料，通过高温烧结而成的新型加热器件，其广泛应用在家用电水壶、电咖啡壶、电热水器、电发板、电烫斗、加湿机、电吹风机等。典型的厚膜元件包括通常所说的印制并烧结在一个电绝缘基片上的“厚膜”电阻加热印刷线路。具体作法是将玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷等绝缘介质(以下统称绝缘介质)附着在金属基体上(代表性的基体材料包括sus430、sus444、sus304等金属材料)形成绝缘层，然后按设计的印刷图形将发热电阻材料印刷在绝缘层上并烧制形成发热轨迹，然后在发热电阻上覆盖保护层以保护该发热轨迹，从而防止该发热轨迹被腐蚀或氧化。

相关技术中的厚膜元件包括金属基体、覆盖在金属基体一侧表面上的电绝缘层、印刷在电绝缘层远离金属基体一侧表面上的导电膜层及覆盖在导电膜层远离金属基体一侧表面上的保护层，导电膜层通电发热产生的热量通过电绝缘层传递至金属基体上以加热受热体。其中，保护层通常采用为非金属导热材料或金属隔热材料制成。然而，非金属导热材料制成的保护层会使得导电膜层远离金属基体一侧的热量直接通过保护层散失掉，从而使得厚膜元件的热量利用率低；而非金属隔热材料制成的保护层不仅阻挡导电膜层远离金属基体一侧的热量传递，从而导致厚膜元件的热量利用率低，而且由于热量因不能及时传递出来，在长时间工作以后会影响到厚膜元件的寿命。

因此，实有必须提供一种新的厚膜元件解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高效单侧传热厚膜元件,该高效单侧传热厚膜元件不仅可以提高热量利用率，而且可以将导电膜层远离金属基体一侧的热量及时传递出来。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种高效单侧传热厚膜元件，包括金属基体、第一电绝缘层、导电膜层、第二电绝缘层、隔热材料制成的保护层及多个导热柱，所述第一电绝缘层覆盖在所述金属基体一侧表面上，所述导电膜层印刷在所述第一电绝缘层远离所述金属基体一侧表面上，所述第二电绝缘层覆盖在所述导电膜层远离所述金属基体一侧表面上，所述保护层覆盖在所述第二电绝缘层远离所述金属基体一侧表面上，所述第一电绝缘层上贯穿设有第一通孔，所述导电膜层上贯穿设有第二通孔，所述导热柱穿过所述第一通孔和所述第二通孔并用于将所述第二电绝缘层上的热量传递至所述金属基体，其中，所述导热柱包括金属柱体及包覆在所述金属柱体表面上的包覆层，所述包覆层包括位于所述第一通孔内并与所述导电膜层绝缘且可发生热传递的绝缘部及位于所述第二通孔内的隔热部。

优选地，所述第二通孔的内壁与所述绝缘部抵接。

优选地，所述导热柱呈圆柱形。

优选地，所述金属柱体设有沿多个凸纹，多个所述凸纹沿所述第二电绝缘层至所述金属基体方向间隔设置。

优选地，所述金属柱体焊接在所述金属基体上。

优选地，多个所述导热柱阵列分布，且相邻两所述导热柱等间距设置。

优选地，所述金属基体上冲压形成有多个凸起和多个凹槽。

优选地，所述导电膜层为碳膜或金属膜。

优选地，所述导电膜层的厚度为10-20μm。

与相关技术相比，本实用新型的高效单侧传热厚膜元件通过在所述导电膜层和所述保护层之间设置所述第二电绝缘层以使得所述导电膜层远离所述金属基体一侧的热量传递至所述第二电绝缘层上，并通过多个所述导热柱将所述第二电绝缘层上的热量传递至所述金属基体，从而将所述导电膜层远离所述金属基体一侧的热量及时传递出来，这样不仅可以提高厚膜元件的热量利用率，也可以避免因所述导电膜层相对两侧因出现温差导致损坏所述导电膜层的问题，从而可以提高厚膜元件的寿命。同时，由于所述第一电绝缘层可直接将热量传递至所述金属基体，而所述第二电绝缘层通过多个所述导热柱的热量传递至所述金属基体，使得所述第二电绝缘层与所述金属基体之间的温差大于所述第一电绝缘层与所述金属基体之间的温差，通过将所述导热柱设置成包括金属柱体和包覆层，且所述包覆层包括位于所述第一通孔内的隔热部及位于所述第二通孔内并与所述导电膜层绝缘且可发生热传递的绝缘部，可避免因所述第一电绝缘层向所述导热柱传热而影响所述第二电绝缘层向所述金属基体传热的热效率。此外，由于所述导电膜层需要避让所述导热柱，使得所述导电膜层在避让所述导热柱处的电阻有效宽度减小，电阻增加，从而调节电阻。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本实用新型高效单侧传热厚膜元件一较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示高效单侧传热厚膜元件中金属基体的立体图；

图3为图2所示金属基体沿a-a方向的剖视图；

图4为图1所示高效单侧传热厚膜元件中第一电绝缘层的结构示意图；

图5为图1所示高效单侧传热厚膜元件中导电膜层的结构示意图；

图6为图1所示高效单侧传热厚膜元件中导热柱的结构示意图。

【具体实施方式】

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请结合参阅图1至图6，高效单侧传热厚膜元件100包括金属基体1、第一电绝缘层2、导电膜层3、第二电绝缘层4、保护层5及多个导热柱6。所述第一电绝缘层2覆盖在所述金属基体1一侧表面上，所述导电膜层3印刷在所述第一电绝缘层2远离所述金属基体1一侧表面上，所述第二电绝缘层4覆盖在所述导电膜层3远离所述金属基体1一侧表面上，所述保护层5覆盖在所述第二电绝缘层4远离所述金属基体1一侧表面上，所述第一电绝缘层2上贯穿设有第一通孔21，所述导电膜层3上贯穿设有第二通孔31，所述导热柱6穿过所述第一通孔21和所述第二通孔31并用于将所述第二电绝缘层4上的热量传递至所述金属基体1。其中，所述导热柱6包括金属柱体61及包覆在所述金属柱体61表面上的包覆层63，所述包覆层63包括位于所述第一通孔21内的隔热部65及位于所述第二通孔31内并与所述导电膜层3绝缘且可发生热传递的绝缘部67。

其中，所述金属基体1为良导热金属材料制成的基体，例如，所述金属基体1可以采用sus430、sus444、sus304等型号的金属材料制成；所述第一电绝缘层2和所述第二电绝缘层4具有适当或良好的导热特性，例如可以包括搪瓷；所述导电膜层3已经由‘厚膜’技术涂敷形成至少一条电阻迹线，该‘厚膜’技术从现有技术是熟知的，且可以包括过热保护或调节特征；所述保护层5可以采用玻璃釉，玻璃釉的烧制方式从现有技术是熟知的；所述隔热部65可以采用玻璃釉，其通过烧制的方式固定在所述金属柱体61的表面上；所述绝缘部67具有适当或良好的导热特性，例如可以包括搪瓷，其通过烧制的方式固定在所述金属柱体61表面上。

在本实施例中，所述第二通孔31的内壁与所述绝缘部67抵接。由于所述导电膜层3需要避让所述导热柱6，使得所述导电膜层3在避让所述导热柱6处的电阻有效宽度减小，电阻增加，相应地，会导致所述导电膜层3在避让所述导热柱6处的电阻有效宽度区域的发热会高于其他区域，因此，通过所述第二通孔31的内壁与所述绝缘部67抵接，可以有效降低所述导电膜层3在避让所述导热柱6处的电阻有效宽度区域的温度以防止所述导电膜层3局部过热导致的电阻烧坏。

在本实施例中，所述导热柱6呈圆柱形。在具有同等导热面积的情况下，呈圆柱形的所述导热柱6可以有效减小所述导电膜层3在避让所述导热柱6处的电阻有效宽度区域的发热量。

在本实施例中，所述金属柱体61设有沿多个凸纹69，多个所述凸纹69沿所述第二电绝缘层4至所述金属基体1方向间隔设置。这样不仅可以使得所述隔热部65和所述绝缘部67更好的固定在所述金属柱体61，而且可以增大所述绝缘部67和所述金属柱体61之间的传热面积。

在本实施例中，所述金属柱体61焊接在所述金属基体1上。

在本实施例中，多个所述导热柱6阵列分布，且相邻两所述导热柱6等间距设置。这样可以使得所述第二电绝缘层4上局部温度更加接近所述第二电绝缘层4的平均温度，从而可以避免出现温差而导致所述导电膜层3损坏的问题。

在本实施例中，所述金属基体1上冲压形成有多个凸起11和多个凹槽13。所述凸起11和所述凹槽13的设置可以有效避免多次烧结导致的所述金属基体1多次变形的问题。

在本实施例中，所述导电膜层3为碳膜或金属膜。

在本实施例中，所述导电膜层3的厚度为10-20μm。

本实用新型的高效单侧传热厚膜元件100的制作过程如下：先将所述导热柱6固定在所述金属基体1上，然后依次在所述金属基体1制作所述第一电绝缘层2、所述导电膜层3、所述第二电绝缘层4及所述保护层5。

与相关技术相比，本实用新型的高效单侧传热厚膜元件通过在所述导电膜层3和所述保护层5之间设置所述第二电绝缘层4以使得所述导电膜层3远离所述金属基体1一侧的热量传递至所述第二电绝缘层4上，并通过多个所述导热柱6将所述第二电绝缘层4上的热量传递至所述金属基体1，从而将所述导电膜层3远离所述金属基体1一侧的热量及时传递出来，这样不仅可以提高厚膜元件的热量利用率，也可以避免因所述导电膜层3相对两侧因出现温差导致损坏所述导电膜层3的问题，从而可以提高厚膜元件的寿命。同时，由于所述第一电绝缘层2可直接将热量传递至所述金属基体1，而所述第二电绝缘层4通过多个所述导热柱6的热量传递至所述金属基体1，使得所述第二电绝缘层4与所述金属基体1之间的温差大于所述第一电绝缘层2与所述金属基体1之间的温差，通过将所述导热柱6设置成包括金属柱体61和包覆层63，且所述包覆层63包括位于所述第一通孔21内的隔热部65及位于所述第二通孔31内并与所述导电膜层3绝缘且可发生热传递的绝缘部67，可避免因所述第一电绝缘层2向所述导热柱6传热而影响所述第二电绝缘层4向所述金属基体1传热的热效率。此外，由于所述导电膜层3需要避让所述导热柱6，使得所述导电膜层3在避让所述导热柱6处的电阻有效宽度减小，电阻增加，从而调节电阻。

以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。