设置有孔道的厚膜电路芯片热源的制作方法

本实用新型涉及一种大功率厚膜集成电路，尤其是一种厚膜电路热源芯片。

背景技术：

在智能电热源领域，厚膜电路形式的低温热源应用范围较广，厚膜电路形式的中温热源应用的频率不高，厚膜电路形式的高温热源由于技术复杂、难度大，多为特种应用。其高昂的成本，阻碍其推广应用到日常应用和常规的工业应用。

上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种设置有孔道的厚膜电路芯片热源，其在基板中集成地设置适于流体通过的孔道，从而进一步提高了厚膜电路芯片热源的热效率。

(二)技术方案

第一方面，为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

一种设置有孔道的厚膜电路芯片热源，其包括：

基板，其内部集成地设置有至少一组孔道；

依次设置在所述基板表面的厚膜介质层和厚膜电路层；

所述厚膜电路层包括至少一个预定功能厚膜电路和至少一个厚膜电极，所述至少一个预定功能厚膜电阻电路适于提供至少一个预定热源温度；

所述预定功能厚膜电路包括厚膜电阻。

具体地，所述芯片热源中，

所述基板呈平面或曲面；

所述厚膜介质层和厚膜电路层包括多组，各组层叠设置，或在同一平面或曲面内光滑拼接地设置。

具体地，所述芯片热源中，

所述至少一组孔道包括多组，各组相互错开地设置。

具体地，所述芯片热源中，所述基板为侧壁闭合的筒状；

所述基板的外壁上依次设置厚膜介质层和厚膜电路层；

所述至少一组孔道沿所述筒状的长度方向呈螺旋曲线排列。

优选地，所述基板为圆锥筒状或圆柱筒状。

具体地，所述芯片热源中，所述基板由光滑连接的至少一个曲面体组成，所述基板具有不闭合的侧壁；

所述基板的表面上依次设置厚膜介质层和厚膜电路层；

所述至少一组孔道与所述至少一个曲面体的曲率分别相适应地设置。

具体地，所述芯片热源中，所述基板呈平面，所述基板的表面上依次设置厚膜介质层和厚膜电路层；

所述至少一组孔道为光滑连接的多个U形孔道；

或所述孔道为光滑地连接的多个圆弧形孔道。

进一步地，所述芯片热源中，所述预定功能厚膜电路还包括厚膜热敏电阻电路。

具体实施时，所述芯片热源中，所述基板由3D打印方式制备得到；所述厚膜介质层和所述厚膜电路层经丝网印刷后烧结在所述基板表面。

(三)有益效果

本实用新型提供一种设置有孔道的厚膜电路芯片热源，其在基板中集成地设置适于流体通过的孔道，并适应性地在基板表面设置厚膜电路层，从而进一步提高厚膜电路芯片热源的热效率。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的设置有水道的芯片热源的逐层分解图；

图2为本实用新型一个实施例的设置有水道的芯片热源的基板的局部剖面图。

【附图标记说明】

1：基板；

2：绝缘层；

3：加热层；

4：覆盖层；

5：接线端子；

6：孔道；

A：第一组水道；

B：第二组水道。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

本发明实施例的一种设置有孔道的厚膜电路芯片热源，包括：基板，其内部集成地设置有至少一组孔道；依次设置在所述基板表面的厚膜介质层和厚膜电路层；所述厚膜电路层包括至少一个预定功能厚膜电路和至少一个厚膜电极，所述至少一个预定功能厚膜电阻电路适于提供至少一个预定热源温度；所述预定功能厚膜电路包括厚膜电阻。

需要说明的是，厚膜介质层由厚膜介质浆料制备而成，其用于实现基板与厚膜电路层之间的绝缘。这里的厚膜介质浆料可以采用稀土厚膜介质浆料。

需要说明的是，厚膜电路层包括至少一个预定功能厚膜电路和至少一个厚膜电极。预定功能厚膜电路可以是厚膜电阻，以提供高能量密度、解热快的热源；厚膜电极则用于将外部电源与厚膜电阻连接，从而为厚膜电阻提供工作电压。厚膜电阻是PTC(负温度系数)电阻，热密度和热效率都很高，其由厚膜电阻浆料制备而成。这里的厚膜电阻浆料可以采用稀土厚膜电阻浆料。厚膜电极由厚膜电极浆料制备而成，导电率高。这里的厚膜电极浆料可以采用稀土厚膜电极浆料。

进一步地，预定功能厚膜电路还包括厚膜热敏电阻电路。厚膜热敏电阻的R-T曲线呈线性，灵敏度高，其作为反馈元件可以实现芯片热源工作温度的闭环控制，进一步提升热源的性能和品质。其由厚膜热敏电阻浆料制备而成。这里的厚膜热敏电阻浆料可以采用稀土厚膜热敏电阻浆料。

现有技术中，基板中也设置有水道。其中，水道采用硅胶管件、金属管件或陶瓷管件。生产该芯片热源时，预先制作好水道，再将制作好的水道预埋在基板材料中一体成型，或者在基板中加工供水道装入的孔道，作为水道的安装内腔。

首先，本实用新型实施例的厚膜电路芯片热源集成式地一次成型具有孔道的基板，水负载与基板直接接触，可以明显提高传热效率，降低管件中的热损耗，且结构更紧凑。

另外，本实用新型实施例的厚膜电路芯片热源集成式地一次成型具有孔道的基板，既可以减少零件数目，减少安装步骤，简化装配工艺，提高生产效率。

具体地，本发明实施例的芯片热源中，所述基板呈平面或曲面；所述厚膜介质层和厚膜电路层包括多组，各组层叠设置，或在同一平面或曲面内光滑拼接地设置。

需要说明的是，曲面基板可以由至少一个曲率不同的曲面光滑拼接而成。

通过将多组厚膜介质层和厚膜电路层层叠设置，可以在基板上层叠地设置多个芯片热源，从而实现更大的总输出热量，提高热源产品的热量密度，使得热源产品结构更紧凑。

通过将多组厚膜介质层和厚膜电路层在同一平面或曲面内光滑拼接地设置，可以在基板上分区域地设置多个芯片热源，实现多个热源工作温度的分区设置或梯度设置，使得温度控制更灵活，热源产品的配置更灵活。

更进一步地，以上两种布置多组厚膜介质层和厚膜电路层的方式也可以结合起来使用，从而更灵活地布置目标热源温度区域。具体地，本发明实施例的芯片热源中，所述至少一组孔道包括多组，各组相互错开地设置。

相互错开地设置的孔道可以串联和/或并联地相连通。在接通流体后与多组厚膜介质层和厚膜电路层协同工作，高效地提供加热后的流体。

具体实施时，本发明实施例的芯片热源中，所述基板为侧壁闭合的筒状；所述基板的外壁上依次设置厚膜介质层和厚膜电路层；所述至少一组孔道沿所述筒状的长度方向呈螺旋曲线排列。

应当理解为，该筒状基板的横截面可以为圆形、椭圆形或不规则的圆形、四边形等各种形状。

根据应用需求，芯片热源可以为筒状，在其基板内集成地设置呈螺旋曲线排列的孔道。螺旋曲线孔道，可以延长流体在孔道内的通过距离，增加流体与孔道的接触面积，更充分地利用厚膜电路芯片的加热能力，提高能源利用率。

应当理解为，至少一组孔道中的每一个孔道可以具有相同的螺旋线参数；当然，每一个孔道可以具有不同的螺旋线参数。每一条螺旋线可以为等间距螺旋线或不等距螺旋线。

在产品化芯片热源时，最常用的基板为圆锥筒状或圆柱筒状。

可选地，本发明实施例的芯片热源中，所述基板由光滑连接的至少一个曲面体组成，所述基板具有不闭合的侧壁；所述基板的表面上依次设置厚膜介质层和厚膜电路层；所述至少一组孔道与所述至少一个曲面体的曲率分别相适应地设置。可选地，本发明实施例的芯片热源中，所述基板呈平面，所述基板的表面上依次设置厚膜介质层和厚膜电路层；

所述至少一组孔道为光滑连接的多个U形孔道；

或所述孔道为光滑地连接的多个圆弧形孔道。

芯片热源的材质和制作工艺，可以满足芯片热源的安装空间的具体需求，灵活设计芯片热源的形状。

具体地，本发明实施例的芯片热源中所述基板由3D打印方式制备得到；所述厚膜介质层和所述厚膜电路层经丝网印刷后烧结在所述基板表面。

3D打印技术应用在厚膜电路生产中，可以在基板内部灵活设置多组水道，可以提高厚膜电路中“膜”的致密度、均匀性，制备得到的芯片热源的集成度、热性能、电性能、温控性能均较其他成型方式更优异。

具体实施时，所述基板可以为金属基板或非金属基板。非金属基板可以是陶瓷基板，微晶玻璃基板及高分子复合材料基板等。具体地，可以是以下各类陶瓷：氧化铝、氮化铝、碳化硅、铝碳化硅。微晶玻璃则可以是高导热系数稀土氧化物系微晶玻璃。高分子复合材料基板则主要是指聚酰亚胺薄膜柔性基板。

本实用新型实施例的厚膜电路芯片热源集成式地一次成型具有孔道的基板，明显提高传热效率，且结构更紧凑。另外，可以减少零件数目，减少安装步骤，简化装配工艺，提高生产效率。

本实用新型实施例的芯片热源，可在多个平面或曲面内提供梯度分布或者横向分布的多个预定热源温度区域；本实用新型提供的芯片热源温度场均匀、热响应快、功率密度大、温度范围广、结构紧凑、节能环保及安全可靠，可取代煤锅炉、油锅炉、气锅炉等一类石化能源，是健康、绿色、清洁、高效的热源。

图1至图2示出了一个包括有厚膜电路的芯片热源，该芯片热源中，金属基板1的外侧依次设置绝缘层2、加热层3和覆盖层4。加热层3为厚膜电阻电路层，其与厚膜电极相连接；加热层3还可以包括热敏电阻反馈电路。厚膜电极靠近基板1的一侧开口；接线端子5与厚膜电极相连接。

具体地，绝缘层2和覆盖层4均由用于制备厚膜介质层的电子浆料制备而成。水道6设置在基板1的内部，由加热层3加热水道内的流体。具体地，水道6设置在金属筒形基板内部，为3D打印一体化成型。水道6包括图2中稀疏点画线指示的第一组水道A及密集点画线指示的第二组水道B。水道6可以为上升螺旋或下降螺旋。

应当理解为，图1中给出的设置有水道的芯片热源的逐层分解示意图并不用于指示或限定该芯片热源的装配方式。

以上结合具体实施方式描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可联想到本实用新型其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型保护范围之内。