一种厚膜混合电路（HIC）加热层及其加热装置的制作方法

本实用新型涉及液体加热技术领域，具体地，涉及一种厚膜混合电路（HIC）加热层及其加热装置。

背景技术：

近年来，新能源汽车产业迅速崛起，带来了空调电加热器的大量应用，由于新能源汽车特别是电动汽车没有内燃机，也就无法利用内燃机的余热给空调供暖，而在冬天，充足的暖气不但是人体舒适度的追求，更是安全（除雾）上的硬性指标，对新能源汽车来说电能加热是唯一选择。

新能源汽车的暖气系统经历了前期的PTC风暖、PTC水暖时代，PTC风暖和水暖主要是通过PTC发热元件表面安装的电极板(导电兼传热)、绝缘层(隔电兼传热)、导热蓄热板(有的还附加有导热胶)等多层传热结构，把PTC元件发出的热量传到被加热的物体上，但PTC风暖技术由于材料含铅高达20-30%、热效率低、安全和体感舒适度差已经退出主流，而PTC水暖技术虽然在安全和体感舒适度上有所改善，但从本质上还是未发生改变。

在热水器、家庭取暖器等方面的现有加热技术中，主要采用装电热丝或电热管，在通电情况下电热丝或电热管产生热量，水吸收热量后温度上升，但这些方法功耗高、耗电量大、热效率低。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、功率可调、温度可控的厚膜混合电路（HIC）加热层。

本实用新型同时要解决的技术问题是提供一种设有所述厚膜混合电路（HIC)加热层的加热器。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种厚膜混合电路（HIC）加热层，包括导热基板、覆盖于导热基板上的绝缘介质层、设于绝缘介质层上的电阻发热层、串联于电阻发热层中的焊盘导体，所述电阻发热层采用电阻浆料制作形成电阻回路。

本实用新型以导热基板为承载体，通过给焊盘导体一定的电压，使电阻发热层通电导通发热，热量通过绝缘介质层传递到导热基板，所述厚膜混合电路加热层结构简单，导热性好，传热效率高。

进一步地，所述绝缘介质层采用介质浆料制作，所述焊盘导体通过导体浆料附着在电阻发热层上。

进一步地，所述绝缘介质层、电阻发热层和焊盘导体均通过丝网印刷与分层烧结工艺制作。

更进一步地，为保障厚膜混合电路加热层的极致轻薄，所述电阻发热层的印刷厚度为控制在12～18um。

进一步地，为对电阻发热层的发热温度进行实时监控，所述厚膜混合电路加热层还包括串联于电阻发热层中的温控元件。

进一步地，所述厚膜混合电路加热层还包括覆盖在电阻发热层表面的保护层，所述保护层采用介质浆料通过丝网印刷与分层烧结工艺制作。

一种具有如上所述厚膜混合电路（HIC）加热层的加热装置，包括壳体，所述壳体与厚膜混合电路加热层连接形成能容纳液体流通的加热通道，所述壳体上具有进液口和出液口，液体从进液口流入加热通道，厚膜混合电路加热层直接发热对液体进行极速升温，被加热后的液体从出液口流出即形成一个加热循环。

进一步地，所述出液口处安装有温度传感器，以便对出液口液体温度进行监测。

进一步地，所述厚膜混合电路加热层根据使用要求可设计为平板型结构或曲面结构或其它异型结构。

具体地，所述平板型结构即为直线平面结构，可以为单一直线平面结构，也可以是多个直线平面结构的结合，所述曲面结构可以为圆柱形结构、弧形面结构等多种非直线平面结构中的一种或组合。

进一步地，所述加热装置具有多个加热通道串联用于加速加热过程，增加加热温度的可选择性，同时实现加热装置的功率可调的功能，提高所述加热装置的适用性。

本实用新型所述加热装置可应用于新能源汽车、空调、热水器、家用取暖器等方面，尤其适用于新能源汽车，其包括制暖系统，所述制暖系统设有如上所述的加热装置，加热装置采用厚膜混合电路（HIC）加热技术，完全颠覆了现有技术如PTC风暖、PTC水暖等设计思路，带来了高效、安全、环保、轻量化、高舒适度的全新体验。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.厚膜混合电路加热层采用电阻浆料制作的电阻发热层发热，绿色环保，不含铅镉等有害元素，不会对人体造成潜在伤害；

2.电阻发热层响应迅速，可直接发热，极速升温；

3.绝缘介质层、电阻发热层和焊盘导体均采用丝网印刷与烧结工艺制作，可有效附着于导热基板上，通过控制各层的印刷厚度，可实现厚膜混合电路加热层的极致轻薄；

4.所述加热装置通过多个加热通道串联的方式形成多联结构，且可无限扩展，功率密度大，可达到200W/cm²；

5.通过对厚膜混合电路加热层上的焊盘导体选择串联或并联连接，可实现加热装置的功率可调、温度可控的功能，增加了温度的可选择性；

6.电阻发热层与液体之间仅间隔有绝缘介质层和导热基板，无其它热阻器件，同时电阻发热层为浆料涂层，在导热基板上的辐射面积大，可保证电阻发热层热量迅速地传递给液体，其电热转化效率高达98%以上。

附图说明

图1为实施例1所述厚膜混合电路加热层的结构剖视图；

图2为实施例2所述加热器的俯视图；

图3为实施例2所述加热器的俯视剖视图；

图4为实施例2所述加热器的左视剖视图；

图5为实施例3所述加热器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，提供一种厚膜混合电路（HIC）加热层1，包括导热基板11、覆盖于导热基板上的绝缘介质层12、设于绝缘介质层12上的电阻发热层13、串联于电阻发热层中的焊盘导体14，电阻发热层13为采用电阻浆料制作形成电阻回路。

通过对各焊盘导体14进行选择性接通，可实现厚膜混合电路加热层1的功率可调、温度可控的功能。

其中电阻发热层13均匀分布于绝缘介质层12上，具体地电阻浆料为根据专利申请文件201410009200.3基于金属基板的烧结温度可调的厚膜电路电阻浆料及其制备工艺中的记载制作。

本实施例中绝缘介质层12采用介质浆料制作，焊盘导体14通过导体浆料与电阻发热层13导通。

绝缘介质层12、电阻发热层13和焊盘导体14均通过丝网印刷与分层烧结工艺制作。

具体地，在导热基板11上，先涂覆绝缘介质层12，绝缘介质层的丝网印刷目数为90～125目，印刷厚度为20～30um，印刷完成后在200-300℃的温度下烘干10分钟，然后以800～900℃的高温烧结30分钟，其印刷烧结操作需重复2～4次。

待绝缘介质层12成型后，再在其表面印刷电阻发热层13，电阻发热层的丝网印刷目数为200-250目，印刷厚度为12～18um，印刷完成后在200-300℃的温度下烘干10分钟，然后以800-900℃的高温烧结30分钟，烧结完成后需测量印刷线路电阻值是否满足要求，如有偏差则需对印刷参数等进行调整，优选地，电阻发热层的印刷厚度为15um。

导体浆料在电阻发热层13上的丝网印刷目数为200-250目，印刷厚度为15um，印刷完成后在200-300℃的温度下烘干10分钟，然后以800-900℃的高温烧结30分钟。

绝缘介质层12、电阻发热层13和导体浆料在烧结完成后均需采用超声波测厚仪测量其印刷成膜厚度是否满足要求。

同时，为使电阻发热层13的发热情况得到有效监控，厚膜混合电路加热层1还包括串联于电阻发热层13中的温控元件15。

为使电阻发热层13得到有效维护，在电阻发热层表面还覆盖有保护层16，保护层16也采用介质浆料制作，其印刷厚度为20～30um，印刷完成后在200-300℃的温度下烘干10分钟，然后以800～900℃的高温烧结30分钟，烧结完成后需采用超声波测厚仪测量其印刷成膜厚度是否满足要求。

具体来说，绝缘介质层12、电阻发热层13和保护层14作为厚膜混合电路加热层1的功能层，其总厚仅0.1mm左右，使整个厚膜混合电路加热层1达到了极致轻薄的状态。

导热基板11为金属基板，具体可采用铝合金、不锈钢、铜等金属材料制作，其可提高厚膜混合电路层的安全耐用性，其寿命预测可达15年，金属基板相对于非金属基板来说无老化倾向，且抗冲击、耐震强。

本实施例的厚膜混合电路加热层采用环保型电子浆料制作，不含铅镉等有害元素，绿色环保，符合欧洲ROHS指令。

实施例2

如图2～4所示，一种具有实施例1中的厚膜混合电路（HIC）加热层的加热装置，包括用于容纳液体的壳体2，壳体2具有矩形开口，厚膜混合电路加热层1为可对矩形开口进行封闭的平板型结构，壳体2与厚膜混合电路加热层1连接形成能容纳液体流通的加热通道3，壳体2上具有进液口21和出液口22。

壳体2在矩形开口边缘处布设有若干螺纹孔，厚膜混合电路加热层的导热基板11上设有与这些螺纹孔适配的通孔，壳体2与厚膜混合电路加热层1通过螺栓23连接成整体。

工作过程中，液体从进液口21进入壳体1内部，同时提供给厚膜混合电路加热层1一定的工作电压，电阻发热层13开启工作直接发热，壳体2内部的液体即极速升温，加热后的液体从出液口流出，完成一个加热循环。

具体地，为使加热通道3内液体加热均匀，提高加热效率，壳体2内还设有多块挡板4将加热通道分隔成多个供液体呈S型迂回流通的子加热通道，即相当于多个加热通道串联，如此一来，液流只能顺着各子加热通道进行流动，保证了液体与厚膜混合电路加热层1的充分接触。

为增强加热通道3的整体可靠性，挡板4与壳体2设为一体成型结构。

壳体2和挡板4可以使用铝合金、不锈钢、铜等金属材料制作，也可采用聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚酰胺树脂（PA66）等塑料制作。

加热装置用液体具体可采用水、防冻液等公知导热介质，优选地选用防冻液。

本实施例中通过对串联在电阻发热层中的焊盘导体进行选择性接通，可实现加热装置的不同温度选择。

出液口处还安装有温度传感器5，以便对出液口的液体温度进行实时监测。

实施例3

如图5所示，本实施例的加热装置，包括由实施例1中所述厚膜混合电路（HIC）加热层1卷曲而成的圆柱形的加热通道3，加热通道两端分别设有壳体2对其进行封闭，两端的壳体上分别设有开口作为进液口21或出液口22，加热通道3及其两端的壳体2连接形成一个加热单元。

工作过程中，液体从进液口21进入圆柱形的加热通道3内部，同时提供给厚膜混合电路加热层1一定的工作电压，电阻发热层13开启工作直接发热，加热通道内部的液体即极速升温，加热后的液体从出液口流出，完成一个加热循环。

为实现加热装置的功率可调，本实施例中设有多个加热单元，多个加热单元的进液口或出液口相互串联连接，即相当于多个圆柱形的加热通道串联，优选地，多个加热单元串联后形成一条供液体迂回流通的通道。

通过对各加热单元的焊盘导体14进行选择性接通，可实现加热装置的不同温度选择。

具体地，多个加热单元之间通过管道6连接，具体地，管道6可选用铝合金、不锈钢、铜等金属材料制作，也可采用聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚酰胺树脂（PA66）等塑料制作。

为增加具有多个加热单元的加热装置的整体稳固性，可设计与各壳体2连接的固定支座7，具体地，固定支座7包括上支座71、下支座72和连接杆73，上支座71和下支座72分别贴合圆柱形的加热通道两端的壳体2表面设置，连接杆73设于加热装置两侧用于对上支座71和下支座72位置进行固定。

壳体2和固定支座7可以使用铝合金、不锈钢、铜等金属材料制作，也可采用聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚酰胺树脂（PA66）等塑料制作。

液体流通的通道出口31处还安装有温度传感器5，以便对加热后的液体温度进行实时监测。

加热装置用液体具体可采用水、防冻液等公知导热介质，优选地选用防冻液。

本实用新型所述加热装置在新能源汽车、空调、热水器、家用取暖器方面已进行了相关应用，并获得了良好的制热效果，电阻发热层与液体之间仅间隔有绝缘介质层和导热基板，无其它损热器件，同时电阻发热层为浆料涂层，在导热基板上的辐射面积大，可保证电阻发热层热量快速地传递给液体，其电热转化效率高达98%以上。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型的技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。