ارتفاع درجة الحرارة المقاومة لوحة التدفئةهو عنصر رئيسي في الصناعة الحديثة ( مثل أشباه الموصلات ، الضوئية ، والفضاء ، والمواد الجديدة التوليف ، وتجهيز الأغذية ، الخ . ) تصميم وتصنيع التكنولوجيا لها تأثير مباشر على الأداء والموثوقية وخدمة الحياة من المعدات .

أدناه سوف نبدأ مناعتبارات التصميموعملية التصنيعاثنين من الجوانب الرئيسية التي نوقشت .

النظر في تصميم مقاومة درجات الحرارة العالية لوحة التدفئة

التصميم هو روح التصنيع ، تصميم جيد يجب أن تأخذ في الاعتبار الحرارة ، والكهرباء ، والآلات ، والمواد ، والسيطرة على العديد من التخصصات .

1 - مؤشرات الأداء الأساسية وتصميم المدخلات

في بداية التصميم ، البارامترات الرئيسية التالية يجب أن تكون واضحة :

　　أقصى درجة حرارة التشغيل: هذا هو المؤشر الأساسي الذي يحدد الحد الأعلى لاختيار المواد ( مثل 400 درجة مئوية ، 800 درجة مئوية ، 1200 درجة مئوية ، 1600 درجة مئوية + ) .

　　الهدف تدفئة المنطقة ودرجة الحرارة التوحيدما هي المساحة المطلوبة للتدفئة ؟ كم درجة حرارة سطح الفرق في درجة الحرارة المطلوبة ؟ ( على سبيل المثال : ± 1 درجة مئوية ، ± 5 درجة مئوية ) .

　　كثافة الطاقة و مجموع الطاقةالطاقة في وحدة المساحة ( ث / سم ² ) و مجموع الطاقة ( كيلوواط ) ، والتي هي ذات الصلة إلى سرعة التدفئة والتدفئة وحدة الاختيار .

　　متطلبات المواد وخشونة السطحهل سطح التلامس تحتاج مرآة مصقول للحد من تلوث الجسيمات ؟ أو تحتاج فقط إلى مقاومة للتآكل ؟

　　تركيب واجهةكيفية إصلاح ؟ كيف يؤدي إلى السلطة ؟ هل من الضروري دمج أجهزة استشعار درجة الحرارة ( الحرارية ، والحق في التنمية ) ؟

　　استخدام البيئةالغلاف الجوي ( الهواء ، فراغ ، غاز خامل ، الهيدروجين ) ، الضغط ، سواء أكالة الغاز أو السائل ترشيش .

2 - اختيار مواد التدفئة

عنصر التدفئة هو قلب لوحة التدفئة ، واختيار عنصر التدفئة مباشرة يحدد درجة الحرارة المقاومة والحد من الأداء .

　　سلك المقاومة ( أقل من 500 درجة مئوية ): مثل أسلاك النيكل والكروم والحديد والكروم أسلاك الألمنيوم . فائدة نموذج يحتوي على مزايا التكلفة المنخفضة ، عملية ناضجة ، ولكن درجة الحرارة المقاومة محدودة وسهلة الأكسدة . مناسبة لأنّ درجة حرارة منخفضة في المنطقة .

　　قضيب السيليكون ( 1500 درجة مئوية )كربيد السيليكون المواد ، وارتفاع في درجة الحرارة مقاومة الأكسدة جيدة ، ولكن هش ، المقاومة مع تغير درجة الحرارة ، تحتاج إلى دعم منظم الجهد .

　　سيليكون قضيب الموليبدينوم ( ~ 1800 درجة مئوية )المواد : disilicide الموليبدينوم ، والتي يمكن استخدامها على المدى الطويل إلى 1700 درجة مئوية في جو مؤكسد ، هي واحدة من ارتفاع في درجة الحرارة المعدات في الوقت الحاضر . علما بأن هناك انخفاض درجة الحرارة هشاشة في 400-700 درجة مئوية ، وارتفاع درجة الحرارة / انخفاض درجة الحرارة يجب أن تتجاوز هذه المنطقة .

　　الموليبدينوم / التنغستن / التنتالوم وغيرها من المعادن سخان ( ~ 2000 درجة مئوية أو أكثر ): تستخدم أساسا في فراغ عالية جدا أو لحماية البيئة الجوية . لديهم نقطة انصهار عالية ، ولكن من السهل أن تتأكسد ، ويجب أن تستخدم في جو خامل أو فراغ .

　　غير المعدنية عنصر التدفئةعلى سبيل المثال ، الجرافيت سخان ( يمكن أن تصل إلى أكثر من 2500 درجة مئوية في فراغ أو جو خامل ) ، وتستخدم عادة في درجة حرارة عالية جدا في مجالات مثل واحد كريستال الفرن ، الأمراض القلبية الوعائية المعدات .

3 - اختيار المواد الركيزة ( الناقل )

الركيزة هي المسؤولة عن تحمل عنصر التدفئة وتوزيع الحرارة بالتساوي على كامل السطح .

　　الركيزة المعدنيةس

　　سبائك الألومنيوم ( < 300 درجة مئوية )التوصيل الحراري جيدة ، خفيفة الوزن ، منخفضة التكلفة ، ولكن الفقراء مقاومة درجات الحرارة .

　　الفولاذ المقاوم للصدأ ( < 600 درجة مئوية ): قوة ميكانيكية عالية ، ومقاومة التآكل ، وتستخدم على نطاق واسع .

　　سبائك الألومنيوم ( صيغة خاصة ، < 400 درجة مئوية )درجة الحرارة المقاومة يمكن تحسينها من خلال عملية خاصة .

　　الركيزة السيراميكس

　　الألومينا ( Al ₂ o ₃ ) سيراميك ( ~ 1600 درجة مئوية )ارتفاع درجة الحرارة السيراميك المشتركة ، والعزل جيدة ، والقوة الميكانيكية ، التوصيل الحراري هو أفضل من غيرها من السيراميك أكسيد .

　　الاان السيراميك ( ~ 2000 درجة مئوية )التوصيل الحراري هو أعلى بكثير من الألومينا ( حوالي 7-10 مرات ) ، هو الخيار الأمثل تبديد الحرارة التطبيقات ، ولكن تكلفة عالية .

　　كربيد السيليكون السيراميك ( ~ 1600 درجة مئوية )الموصلية الحرارية العالية ، وارتفاع القوة الميكانيكية ، وحسن ارتداء المقاومة ، ولكن من الصعب معالجة ، وارتفاع التكاليف .

　　مركب الركيزةعلى سبيل المثال ، لوحة المركبة المعدنية الخزفية ( سيرميت ) يهدف إلى الجمع بين الراحة في تصنيع المعادن مع ارتفاع في درجة الحرارة المقاومة من السيراميك .

4 . سخان تصميم وتخطيط الدوائر

　　مبدأ التخطيطمن أجل تحقيق توازن جيد في درجة الحرارة ، وتوزيع عناصر التدفئة عادة لا تكون بسيطة موازية ، ولكنقسم التدفئةأو .دوامة الجرحمع الجمع بين برامج المحاكاة ، محاكاة الحقل الحراري تتم لتحسين المسار الحالي وكثافة التوزيع .

　　تصميم الدوائرتحتاج إلى النظر في سلسلة موازية من أجل مباراة امدادات التيار الكهربائي ( 220 فولت ، 380V ، وما إلى ذلك ) ، مع ما يكفي من الأسلاك الفضاء والعزل بالجو . في حالة عالية الدقة ، متعدد حلقة التحكم المستقل ، PID التحكم في درجة الحرارة نظام التحكم في درجة الحرارة فائقة الدقة لتحقيق التعادل .

5 . عزل وختم تصميم

　　طبقات العزلعندما يكون هناك حاجة إلى عزل بين عنصر التدفئة ، لوحة قاعدة ، موصل مع مختلف الإمكانات الكهربائية ، ميكا ورقة ، حبة السيراميك ، والزجاج الصقيل أو طلاء السيراميك الخاص يمكن استخدامها .

　　يؤدي العزلالرصاص في درجة حرارة عالية يجب أن تكون مصنوعة من مواد عازلة مقاومة للحرارة ، مثل السيراميك أنبوب ، أنبوب الكوارتز أو الألياف الزجاجية جديلة الأكمام .

　　فراغ الختملوحة التدفئة المستخدمة في بيئة فراغ ، فراغ ختم موثوق بها ( على سبيل المثال ، السيراميك الختم ، ختم الزجاج أو الختم الدائري الخاص ) يجب أن تتم على الرصاص و المفاصل .

مناقشة حول تكنولوجيا التصنيع من ارتفاع في درجة الحرارة المقاومة للحرارة لوحة التدفئة

عملية التصنيع هو الجسر الذي يحول تصميم مخطط إلى منتج موثوق بها .

1 . الركيزة المعالجة

　　الركيزة المعدنية: قطع ، تنظيف ( إزالة الشحوم ، وأكسيد ) ، سطح خشن ( زيادة قوة لاصقة ) ، رش أسفل ( مثل النيكل ) .

　　الركيزة السيراميكقطع ( الماس رأى ) ، وطحن ، والتنظيف ، طباعة الشاشة ، أو لصق طبقة من ارتفاع في درجة الحرارة لحام ( إذا لزم الأمر مع سخان ) .

2 . تصنيع وتشكيل عنصر التدفئة

　　سلك المقاومة / قضيب: وفقا للرسومات لف وتشكيل ، أو قطع إلى شرائح .

　　السيليكون الكربون / السيليكون قضيب الموليبدينوم: عادة ما تكون مخصصة من قبل الشركات المصنعة المهنية ، وقطع وتركيب وفقا لحجم .

　　فيلم الطباعةفي درجة حرارة منخفضة أو شقة سخان ، الفضة ، البلاتين أو سبائك خاصة لصق لصق عادة ما تكون مطبوعة على لوحة قاعدة من خلال عملية الطباعة الشاشة الحريرية . هذه هي العملية الرئيسية سخان مستو .

3 . عملية الجمع بين عنصر التدفئة و الركيزة ( العملية الأساسية )

هذه هي الخطوة الرئيسية في تحديد حياة وأداء لوحة التدفئة .

　　طريقة التثبيت الميكانيكيةتثبيت عنصر التدفئة على لوحة قاعدة مع السيراميك حبة ، ميكا كليب أو السيراميك المسمار .مزايابسيطة وموثوق بها ، لا إدخال واجهة جديدة .عيبالمقاومة الحرارية العالية ، وانخفاض درجة الحرارة التوحيد ، لا تنطبق على دقة عالية .

　　طريقة الربطاستخدامارتفاع درجة الحرارة لاصقة غير عضوية( مثل سيليكات الفوسفات الغراء ) أوهلام السيليكا العضويةعصا عنصر التدفئة على الركيزة . غير العضوية لاصقة مقاومة درجات الحرارة العالية ( > 1000 درجة مئوية ) ، ولكن بعد علاج أكثر هشاشة . سيليكون العضوية هي مقاومة درجات الحرارة المنخفضة ( < 300 درجة مئوية ) ، ولكن مرونة جيدة .لاحظالشيخوخة هو الفشل الرئيسي واسطة .

　　طريقة اللحامعنصر التدفئة ( على سبيل المثال ، بعض سبائك الأسلاك ) و طبقة الطلاء ( على سبيل المثال ، النيكل طبقة ) على الركيزة من خلال ارتفاع درجة الحرارة لحام ( مثل الفضة لحام ، لحام النحاس ) معا .مزايا: قوة الترابط عالية ، التوصيل الحراري جيدة ، وموثوقية عالية .عيبعملية نافذة ضيقة ، النظافة و منحنى درجة الحرارة متطلبات صارمة .

　　تلبد الأسلوب: تستخدم أساسا في فيلم سخان . طبع الطين هو متكلس في درجة حرارة عالية في نفق فرن أو فرن مربع ، موصل المرحلة تنصهر و كيميائيا المستعبدين بقوة مع الركيزة .مزايا: التصاق قوية ومستقرة التوصيل / التوصيل الحراري المسار .

4 . دارة اتصال و يؤدي خط المعالجة

كل قسم من عناصر التدفئة ترتبط مع بعضها البعض من خلال ارتفاع درجة الحرارة موصل شريط حافلة .

يؤدي سلك يمر من خلال عزل الخزف أنبوب أو ختم المشتركة يؤدي إلى إجراء صب الختم ( على سبيل المثال ، مع مسحوق السيراميك ، الكوارتز الرمل أو الراتنج الايبوكسي ، ولكن فقط مع المواد غير العضوية في درجة حرارة عالية نهاية ) من أجل حماية نقطة اتصال .

5 - المعالجة السطحية والتكامل

　　سطح معدنييمكن التفجير ، التخميل ، والطلاء المضادة للتآكل الطلاء .

　　سطح السيراميكيمكن أن تكون مصقولة ، معدنة ( مثل النيكل مطلي ، مطلي بالذهب ) لتلبية احتياجات محددة ( مثل لحام ، والحد من مقاومة الاتصال ) .

　　دمج أجهزة الاستشعارالحرارية أو الحق في التنمية قبل دفن أو لصق في موقف محدد مسبقا ، ومعايرة .

6 - الاختبار والشيخوخة

　　اختبار الكهربائية: قياس المقاومة الباردة ، مقاومة العزل .

　　اختبار وظيفةالتدفئة الكهربائية ، واختبار معدل التسخين ، درجة الحرارة القصوى ، واستهلاك الطاقة .

　　اختبار درجة الحرارةاستخدام الحرارة ( مثل التصوير بالأشعة تحت الحمراء الحرارية ، الحرارية متعددة ) لمسح السطح ، والتحقق من ما إذا كانت تلبي متطلبات التصميم .

　　اختبار الشيخوخةإجراء اختبار طويل الأجل تحت تصنيف حالة التشغيل ، تعرض في وقت مبكر من الفشل ، وضمان موثوقية على المدى الطويل .

ملخص و التحدي

تصميم وتصنيع مقاومة للحرارة لوحة التدفئة هو نموذجي متعدد التخصصات الهندسية المشكلة .جوهر التصميم هو تحقيق التوازن بين الأداء والتكلفة والموثوقية .وجوهر التصنيع هو التحكم بدقة في كل واجهة العملية خطوة .منتدى

　　وتشمل التحديات الرئيسية الحالية ما يلي :

　　ارتفاع درجة الحرارة المطلوبة: تطوير نحو بيئة فراغ أو جو خاص فوق 2000 درجة مئوية .

　　السعي لتحقيق أعلى درجة حرارة موحدةصناعة أشباه الموصلات يتطلب دقة ± 0.5 درجة مئوية أو أكثر ، مما يتطلب تصميم المواد الحرارية .

　　حياة أطول والموثوقية: الحد من التوقف والصيانة ، لا سيما في بيئة قاسية .

　　مراقبة التكاليف: مثل السيراميك عالية الأداء الاان ومعقدة عملية التكلس التكاليف لا تزال مرتفعة .

في المستقبل ، مع تطوير مواد جديدة ( مثل الجرافين تدفئة فيلم ) و عملية جديدة ( مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد سخان ) ، وارتفاع درجة الحرارة المقاومة لوحة التدفئةعالية الأداء ، وأكثر ذكاء ، أكثراتجاه التطور .