一种柔性热电发热片及其制备方法、发热装置

本发明涉及加热片发热，具体而言，涉及一种柔性热电发热片及其制备方法、发热装置。

背景技术：

1、不燃烧型电子烟是将烟弹装入发热器具中，通过器具中的陶瓷发热片进行300℃低温烘烤将烟弹中的尼古丁和烟气释放出来，展示出无焦油、无烟灰、无明火、无二手烟危害的特点。

2、现有的陶瓷发热片以陶瓷材料为基材，采用丝网印刷工艺在基材表面印刷发热浆料和多层釉层，经由空气隧道炉共烧工艺烧结完成。现有陶瓷片热导率较低，发热体产生的热量难以迅速传导到陶瓷片表面，且陶瓷片整体温度难以短时间达到平衡，会造成发热片温度不均匀。因此需要提出一种全新的方案来解决这个问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种柔性热电发热片，采用fpcb(flexible printed circuit board，柔性印刷电路板)作为发热片基底，铜电极作为顶部电极，采用焊膏进行电极与热电臂之间的焊接，采用烘箱进行无压烧结，最终形成具有开放式结构的柔性热电发热片。为实现此发热片在电子烟中的应用，采用封装结构对热电器件进行封装。

2、本发明还提供一种柔性热电发热片的制备方法：

3、步骤s1：利用电路设计软件进行fpcb上电极结构设计，电极由多个工字型电极组成；采用fpcb单层板工艺流程制备柔性fpcb1，fpcb单层板工艺制备流程为：切割→钻孔→晒膜→对准→曝光→显影→蚀刻→剥离→表面处理→覆膜→压合→固化→表面处理→沉淀镍金→剪切→电测→冲孔→终检；

4、步骤s2：绘制铜电极绘图交换格式文件，采用激光切割机对铜板进行切割，完成铜电极5的制备；

5、步骤s3：采用激光切割加工用于丝网印刷的掩膜版，采用丝网印刷在柔性印刷电路板fpcb1的电极上涂覆焊膏2；

6、步骤s4：在柔性印刷电路板fpcb1的工字型电极的左右两端分别放置p型热电臂3和n型热电臂4；

7、步骤s5：采用点胶机在p型热电臂3和n型热电臂4上涂覆焊膏2；

8、步骤s6：将铜电极5放置在p型热电臂3和n型热电臂4上，fpcb1上的工字型电极、p型热电臂(3)、铜电极和n型热电臂4形成π型热电结，多个热电结串联起来，形成完整电路；

9、步骤s7：使用夹具夹住由步骤s1-s6组装完成的器件，将被夹具夹住的器件整体放入烘箱中进行无压烧结，制备柔性热电发热片。

10、本发明制备的柔性热电发热片，包括柔性印刷电路板fpcb1，焊膏2，p型热电臂3，n型热电臂4和铜电极5；柔性印刷电路板fpcb1的电极由多个工字型电极组成，工字型电极的左右两端分别用于放置p型热电臂和n型热电臂，铜电极5放置在p型热电臂3和n型热电臂4上；通过焊膏2连接fpcb1、p型热电臂3，n型热电臂4和铜电极5；fpcb1上的工字型电极，p型热电臂3，铜电极5和n型热电臂4形成π型热电结，多个热电结串联起来，形成具有串联结构的完整电路。

11、本发明制备的柔性热电发热装置，由所述柔性热电发热片及封装结构组成，将柔性热电发热片弯曲成圆柱状装入封装结构7中，为防止铜电极与封装结构7的接触，采用高热导率绝缘硅脂6作为中间介质涂覆在封装结构7的内壁。

12、综上，本发明具有以下有益效果：

13、1.采用具有开放式结构的柔性热电发热片，其柔性的特点可支持发热片可与多种设计形态的金属外壳结合作为柔性热电发热装置，开放式结构的热电器件与金属外壳的结合在实现快速加温的同时快速达到温度均匀状态；可应用于电子烟中，作为电子烟的发热装置。

14、2.采用烧结银作为焊料连接电极与热电臂，可支持发热片在持续高温状态下使用。

技术特征：

1.一种柔性热电发热片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的柔性热电发热片的制备方法，其特征在于：fpcb1基材为聚酰亚胺或聚酯薄膜中的一种，fpcb1电极材料为铜或银中的一种。

3.根根据权利要求1所述的柔性热电发热片的制备方法，其特征在于：铜电极材料为铜，也可采用银、铝、石墨烯、碳管中的一种。

4.根根据权利要求1所述的柔性热电发热片的制备方法，其特征在于：焊膏为烧结银焊膏或其他高温焊膏。

5.根据权利要求1所述的柔性热电发热片的制备方法，其特征在于：步骤s7中的无压烧结升温曲线分为5段，分别为由室温匀速升温至120℃，升温时间为10min；在120℃维持50min；由120℃升温至255℃，升温时间为5min；在255℃维持50min；自然冷却到室温。

6.一种由权利要求1-5中任一项所述柔性热电发热片的制备方法制得的柔性热电发热片，其特征在于，包括柔性印刷电路板fpcb(1)，焊膏(2)，p型热电臂(3)，n型热电臂(4)和铜电极(5)；柔性印刷电路板fpcb(1)的电极由多个工字型电极组成，工字型电极的左右两端分别用于放置p型热电臂和n型热电臂，铜电极(5)放置在p型热电臂(3)和n型热电臂(4)上；通过焊膏(2)连接fpcb(1)、p型热电臂(3)，n型热电臂(4)和铜电极(5)；fpcb(1)上的工字型电极、p型热电臂(3)、铜电极(5)和n型热电臂(4)形成π型热电结，多个热电结串联起来，形成具有串联结构的完整电路。

7.根据权利要求6所述的柔性热电发热片，其特征在于：fpcb1基材为聚酰亚胺或聚酯薄膜中的一种，所制备的电极材料为铜或银中的一种。

8.根据权利要求6所述的柔性热电发热片，其特征在于：铜电极材料为铜，也可采用银、铝、石墨烯、碳管中的一种；焊膏为烧结银焊膏或其他高温焊膏。

9.一种基于柔性热电发热片的发热装置，应用于电子烟中，其特征在于，由权利要求6-9中任一项所述柔性热电发热片及封装结构组成，将柔性热电发热片弯曲成圆柱状装入封装结构中，为防止铜电极与封装结构的接触，采用高热导率绝缘硅脂(6)作为中间介质涂覆在封装结构(7)的内壁。

10.根据权利要求9所述的基于柔性热电发热片的发热装置，其特征在于，所述封装结构为圆柱状、柱体、锥体、圆台、棱柱、球体或耦合形状中的一种；所述封装结构的封装材料采用高热导率且耐高温的铜、银或铝。

技术总结本发明公开了一种柔性热电发热片及其制备方法、发热装置，发热装置可用于电子烟烟弹加热。加热装置中，热电发热片开放式结构可有效提升发热片与曲面外壳之间的匹配度，采用铜制电极作为放热端，FPCB作为吸热端可有效避免基底变形，满足热电发热片长期服役需求。提出的设计方案工艺流程简单，制备的发热装置具有升温迅速且均匀的特点，其柔性基底与开放式结构可适配不同封装结构，有效提升封装结构设计灵活度。对发热片的设计和制造具有重要意义。技术研发人员：江彬彬,康艺萌,旷年玲,梁林龙受保护的技术使用者：电子科技大学（深圳）高等研究院技术研发日：技术公布日：2024/2/1