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        厚膜加熱器漿料

        樣品請求表單

        方案簡介: 

        厚膜加熱器被廣泛應用于飲水機、咖啡壺、電飯煲家等家用電器
        厚膜工藝性能優越于傳統發熱管加熱方式;具有以下優點:
        1、體積??;
        2、升溫速度快;
        3、壽命長;
        4、熱效率高;
        5、安全、環保;
        6、發熱均勻
         

        詳細說明

        介紹
        絕緣介質材料能被以絲網印刷的形式印刷在不銹鋼基板上并在850°C下燒結,用來制作高阻抗高強度的基板。其特點類似于PES,但是這類絕緣介質材料的顯著優點是能提供更加高的加工處理溫度和工作溫度。在過去的20年里,全球數十家知名企業采用ESL的漿料制作厚膜加熱器。

        另外,溫度感應元件也可以通過使用ESL負溫度系數(PTC)電阻材料來制作。

         

        材料

        不銹鋼基板
        歐盟規定用于食物產業的鋼鐵含鉻量要達到12%,含鉻量低于12%的鋼鐵不能稱之為不銹鋼。304型不銹鋼有著較高的膨脹系數(TCE約18ppm/°C)而430型不銹鋼的膨脹系數約12 ppm/°C

        不銹鋼的組成成份被列在表1中

        不銹鋼的構成

         

        類型

        C

        Mn

        Si

        Cr

        Ni

        Mo

        P

        S

        304

        奧氏體的

        0.08

        2.0

        1.0

        18 - 20

        8.0 - 10.5

        -

        0.045

        0.03

        316

        奧氏體的

        0.08

        2.0

        1.0

        16 - 18

        10.0 - 14.0

        2.0 - 3.0

        0.045

        0.03

        430

        鐵素體的

        0.12

        1.0

        1.0

        16 - 18

        -

        -

        0.045

        0.03

        430S17

        鐵素體的

        0.08

        1.0

        1.0

        16 - 18

        1.0

        -

        0.045

        0.03

         

        絲網印刷漿料

        絕緣介質
        ESL 4924 被用于430型不銹鋼,而ESL 4916被廣泛應用于304型不銹鋼。兩種漿料都是無鉛無鎘的。4924是不含鋇的而4916是含有鋇的。在足夠的燒結厚度下兩者都有著極高的擊穿電壓和絕緣電阻(具體請看加工區段內容)。當溫度提供到400度時,單獨燒結三層的4916的絕緣性會變的無法接受,所以在高溫應用時,我們建議印刷更加厚的絕緣介質漿料。

        導體
        ESL銀基導體作為加熱元件的端頭。ESL 9912-A(純銀漿料)就是非常經濟實惠的產品。但是我們更加推薦ESL 9695這款銀鈀漿料(銀鈀比為20:1)。所有這些導體漿料都可以被用在4924或4916的介質材料上。

        電阻
        ESL 29XXX電阻被用來制作加熱元件。29XXX中第1個X代表電阻漿料的方阻(如29115代表100 mW的方阻)。29XXX第2和第3個X代表電阻漿料的溫度系數(如29115代表1500 ppm/°C)

        PTC 傳感器
        正溫度系數的電阻能被用于制造溫度感應元件。.

        玻璃保護釉
        如果需要在加熱電阻或加熱元件上再涂抹一層保護層,我們仍然推薦您使用4924或4916。

         

        加工處理

        不銹鋼基板的準備
        W未經涂層的不銹鋼基板必須被去除污染物(比如:指紋,灰塵,油跡,油脂等),一旦清潔完成之后的不銹鋼基板需要再次接觸時必須帶上手套。

        印刷絕緣介質
        ESL的絕緣介質是通過絲網印刷的方式印刷到相應的不銹鋼基板上的。我們建議用165目的無乳膠的不銹鋼網板進行印刷,每一層的燒結完厚度應該在25-30微米之間。您可以合作膜厚測試儀來測量絕緣介質的厚度。三層單獨燒結的絕緣介質漿料將達到80微米以上的厚度,以確保足夠的絕緣性。請在無塵和清潔的環境下進行印刷和燒結時流程以免細微的雜質造成小孔的出現,這可能會造成擊穿電壓的下降。漿料在125°C下進行干燥并在850°C下進行燒結(具體燒結曲線圖請參考產品規格書)。

        印刷導體
        ESL的導體是通過絲網印刷的方式印刷在絕緣介質上的。我們建議用325目的20微米乳膠厚度的不銹鋼網板進行印刷。干燥和燒結的方法與絕緣介質相同或參見產品規格書。

        印刷電阻
        ESL 29XXX 電阻漿料是通過絲網印刷的方式印刷在絕緣介質上的。我們建議使用250目的5微米乳膠厚度的不銹鋼網板進行印刷。一般情況下,電阻印刷的寬度為2.4毫米,厚度為21±1微米,178個方的螺旋型圖案。干燥和燒結的方法與絕緣介質相同或參見產品規格書。

        印刷玻璃保護釉
        我們建議用165目的無乳膠的不銹鋼網板來印刷相應的隔離介質來做保護層。干燥和燒結的方法如上所述。不可避免的是電阻的阻值會在燒結后改變,但這并不會影響正常的使用。

         

         

        加熱器設計
        下面這些介紹是為了協助客戶設計他們的產品??蛻糇约河辛x務來判斷自己的設計是否可靠與安全。

        功率密度
        ESL建議所有的29XXX電阻燒結后的厚度為10-12微米,以確保功率密度在60瓦每平方厘米以上。

        電流密度
        ESL建議燒結后的厚度為在10-12微米,以確保電阻元件的電流密度在3安培每毫米

        TCR 注意事項
        用在厚膜加熱器的材料有著較高的TCR,所以必須考慮電阻阻值在室溫下與工作溫度下的差異

        計算公式
        比如一個客戶要求加熱元件能夠支持3000瓦在240伏交流電,最高溫度控制在150°C下??晒┯∷⒌膮^域為120毫米直徑的基板。

        V = I x R Ohm’s Law

        功率= 電壓x 電流

        溫度系數= ((RH - RC) x 106) / (RC x (TH - TC))

        在這里: RH=工作溫度時的電阻阻值; RC=開始時的電阻阻值
        TH= 最高溫度, °C; TC= 開始時的溫度, °C

        ESL 29115被選來用于此次計算

        在工作溫度時的功率= 3,000 = 240 x 電流

        電流= 12.5 A

        在3 A/毫米的電阻圖案上寬度約為4 毫米.(12.5A/ 3A每毫米= 寬度4.17毫米)

        電阻在工作溫度下的阻值為240 / 12.5 = 19.2W

        材料的TCR為1,500 ppm/°C

        所以: 1,500 = ((19.2 - RC) x 106) / (RC x (150-25))

        (1,500 x (150-25) x RC) / 106 = (19.2- RC)

        0.1875 RC = 19.2 - RC

        1.1875 RC = 19.2

        RC = 16.17W

        為了達到在室溫下16.17W的電阻阻值,需要做一個162方的軌跡。軌跡的寬為4毫米,所以長度為648毫米。軌跡的總面積為2592平方毫米。額定功率為3000瓦,所以功率密度為115.7瓦每平方厘米。這個數值太高了,特別是打開瞬間的功率。這樣就需要通過增加面積來確保安全。這樣就需要有5.5毫米寬890毫米長的軌跡來實現適當的電阻(用29115),現在的面積是49平方厘米,相比功率密度為61瓦每平方厘米。這已經是一個安全的功率密度。沒有計算燒結上層玻璃保護釉后阻值的變化。在打開瞬間的功率為3562瓦,也就是在很短的時間內為72.7瓦每平方厘米。

         

        加熱器布局
        理想的加熱器的軌跡是圓形的整齊的沒有90度角的,因為90度角會導致熱點。

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