フィルムヒーターとは？| ヒートラボ株式会社

フィルムヒーターとは面状発熱体の一種であり、プラスチックフィルムを基材とするフィルム状の加熱用デバイス(電気ヒーター)です。

名前の通りフィルム状なので、「薄さ」「柔軟性」に優れています。
また、薄くて体積が小さいので電源を入れてからの「熱応答性が高い(すぐにヒーターが温まる)」ことも特徴の一つです。
これらの特徴以外にも様々な機能を持つフィルムヒーターがあります。

フィルムヒーターという言葉はあまり聞き慣れない方も多いかと思いますが、意外と身近なところでも使われています。

本ページでは、ヒートラボの主要製品であるフィルムヒーターの原理や構成、特徴などをご紹介していきます。

フィルムヒーターの原理

フィルムヒーターは面状発熱体の一種であり、フィルム状の電気ヒーターです。
フィルム基材上に形成された導電部に電気を流すことで発生する電気抵抗の熱をヒーターとして利用しています。

フィルムヒーターの導電部の形状は大きく分けて2つあります。

電熱線タイプ：
ヒーター線となるアルミ箔や銅箔、ステンレス箔などの金属箔や導電性ペースト、銅線やニクロム線などの導線をフィルム基材上に配置したもの。形状にあわせてヒーター線を配置できるため、対応できる形状の幅が広いことが特徴です。
ヒーター線は一本線となっているものが一般的ですが、他にも複数の線をヒーター線を並べて並列に繋いでいる並列ヒーター線などの種類があります。
面発熱タイプ：
フィルム基材上にヒーター層となる薄い導電膜(薄膜)を形成したもの。電極をヒーター層の両端に水平に配置することで、電極間の面全体が発熱することが特徴です。
ヒーター層はフィルム上に導電性インクをコーティングしたものや蒸着・スパッタリングで形成された金属膜、金属箔のヒーター線がメッシュ状になって面発熱を模しているものなど様々な種類があります。

電熱線タイプ
フィルム基材上にヒーター線を形成。

面発熱タイプ
フィルム基材上にヒーター層(導電膜)を形成。

フィルムヒーターの構成

フィルムヒーターの構成は、大まかにはヒーター線またはヒーター層(導電層)をフィルムで挟んで絶縁した積層構成になります。
電熱線タイプと面発熱タイプのヒーターでは積層構成が少し異なる部分があります。
ここではタイプ毎にフィルムヒーターの基本的な構成をご紹介致します。

電熱線タイプのフィルムヒーターの構成

電熱線タイプのヒーターの場合、基本的には金属箔と樹脂フィルムを貼合せた複合材料(例: FCCLやAL/PETフィルム、SUS/ポリイミドフィルム等)を用意して、金属箔をエッチングしてパターニングします。金属箔面は絶縁する必要があるので、上からPETフィルムやポリイミドフィルムなどのカバーフィルム(絶縁フィルム)を貼り合せて絶縁しています。

面発熱タイプのフィルムヒーターの構成

面発熱タイプのヒーターの場合、基本的にはフィルム基材上にコーティングや蒸着(スパッタリング)等の手法で導電層を形成します。ヒーターとして機能させるには両端に電極が必要になり、スクリーン印刷や導電性テープ等で導電層の上に電極を形成します。このとき、面全体を均一に発熱させる(電流を流す)ためには電極は水平でなければなりません。導電層や電極は絶縁する必要がありますので、これらの上からPETフィルムなどのカバーフィルム(絶縁フィルム)を貼り合せて絶縁しています。

フィルムヒーターのメリット

極薄

フィルムヒーターの特長としては、まずヒーターの厚みがかなり薄いことが挙げられます。
一般的なフィルムヒーターの厚みは約0.1～0.3mm程度であり、従来からある面状発熱体のシリコンラバーヒーターの厚みが約1.8mm、コードヒーターをアルミ箔で包んだアルミ箔ヒーターの厚みが約3mmであることを考えると、フィルムヒーターの厚みが断然薄いことが分かります。

熱応答性の良さ

軽量

柔軟性(フレキシブル性)の高さ

量産時のコストメリット

フィルムヒーターのデメリット

熱容量をあまり大きくできない点

耐熱性

版代などイニシャルが掛かる点

フィルムヒーターの種類とそれぞれの特徴

分類	製品名	特徴
アルミ箔フィルムヒーター	AL/PETヒーター	極薄、軽量、フレキシブル、100℃耐熱、異形対応可、量産コスト削減
アルミ箔フィルムヒーター	AL/PI(ポリイミド)ヒーター	極薄、軽量、フレキシブル、200℃耐熱、異形対応可
透明フィルムヒーター	Ag薄膜透明フィルムヒーター	高透明、薄膜、フレキシブル、低抵抗、極薄、軽量、100℃耐熱
	透明導電性樹脂ヒーター	高透明、薄膜、高抵抗、極薄、軽量、フレキシブル、100℃耐熱
	銅ストライプ透明ヒーター ※開発品	高透明、微細線、極薄、軽量、フレキシブル、100℃耐熱、異形対応可
印刷ヒーター	CNTフィルムヒーター	遠赤外線の輻射熱効果、極薄、軽量、フレキシブル、100℃耐熱
印刷ヒーター	成形用印刷ヒーター ※開発品	成形性、異形対応可
めっきヒーター	3D対応めっきヒーター ※開発品	賦形性、細線パターン

フィルムヒーターの活用事例

フィルムヒーターの温度特性

フィルムヒーターの温度特性はそれぞれのヒーター容量によって異なりますが、電圧を印加してからの昇温が速いという点は全体的な特徴です。
弊社ホームページには、弊社規格品(評価用サンプル)を用いた各電圧条件での参考温度データを掲載していますので、ご参考にしていただければと思います。

参考温度データはこちら

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