使用 JLCPCB 計算器工具的柔性加熱器設計教學
2 分鐘
本教學專為 JLCPCB 的柔性加熱膜客製化服務設計。我們提供專屬的計算工具，簡化複雜的走線設計流程，讓您專注於性能參數，工程師負責技術實現。
點擊此處下載 Excel 檔案！
簡介
本文將從材料選擇與電氣設計兩個角度，說明如何設計柔性加熱膜。相信每位電子 DIY 愛好者對市售產品都有些不滿意，希望自由掌控產品參數，客製化自己的設計。然而實際動手時，無論是剛入門的新手，還是面對新元件的老手，都容易在各種參數中迷失，不知每個參數的作用，也不清楚如何調整才能達到理想效果。
幸運的是，柔性加熱膜並非過於複雜的元件，雖可客製，但比 PCB 等基礎元件簡單得多，一篇文章就能涵蓋主要設計要點。本文討論的柔性加熱膜專指柔性加熱片，而非加熱水管等其他柔性加熱產品。
電氣線路設計
柔性加熱膜的核心在於電阻走線設計。傳統走線設計複雜，需考慮電阻分布、熱均勻性、線間距等多重因素，對初學者極具挑戰。好消息是，JLCPCB 為初學者設計了計算工具，可計算關鍵設計參數，繞過複雜的走線佈局工作，讓您專注於性能參數設計，具體走線由專業工程師完成。以下詳細介紹如何使用此計算工具。
工具介面概覽
此工具為 Excel 試算表（後續將推出線上版及其他格式）。整個試算表功能上分為三大核心區域：
中央計算區，綠色儲存格需手動輸入，紅色部分顯示計算結果
材料參數區，包含可加熱金屬線的材料
計算驗證區，用於驗證中央計算區的結果
理解這三區功能是用好工具的關鍵：中央計算區是主要工作區；材料參數區提供不同金屬的物理參數供參考；計算驗證區幫助確認設計準確性。
逐步設計流程
步驟 1：準備基本參數
先在中央計算區填入三個基本參數：
1. 加熱區長度
2. 加熱區寬度
3. 目標電阻（Resistance R）
長寬可直接量測需加熱區域，若形狀不規則可用覆蓋面積的矩形近似。電阻值需依專案供電電壓與功率需求計算，例如 12 V 供電、想要 14.4 W，則依公式 R = V²/P 得 10 Ω。
範例：加熱區 100 mm × 100 mm，目標電阻 10 Ω，如圖填入。
步驟 2：選擇加熱材料
接著選擇加熱金屬材料。材料參數區列出常見材料的主要參數：
● 材料厚度
● 電阻率
將選定材料的這兩項參數填入中央計算區。範例選用 FeCrAl（鐵鉻鋁合金）。
材料選擇基本原則：
● 目標電阻高（數十歐姆以上）選高電阻率材料如 FeCrAl
● 目標電阻低（數歐姆）選低電阻率材料如 Copper
使走線設計合理，避免過細或過寬。
步驟 3：設定線組數量
「Number of heating wire groups」代表並聯電路數，是重要設計變量：
● 組數多 → 總導體截面積大 → 電阻低
● 組數少 → 電阻高 → 走線簡單
若不確定，建議先設 1，再依計算結果調整。
步驟 4：迭代線寬優化
這是最關鍵步驟。在「Assumed line width」輸入初始值，觀察計算結果：
1. 於「Assumed line width」輸入數值（建議留一位小數，如 0.5、1.0）
2. 按 Enter 讓試算表計算
3. 觀察計算結果區的「Line width」
4. 比對「Assumed line width」與「Line width」差異
優化目標：兩值盡量接近，差異在 2 以內即為可接受設計。
兩者關係非線性，需多次嘗試；若無法接近，可回步驟二或三改材料或調整組數。通常 5 次內即可找到合適組合。
步驟 5：設計驗證
確認假設線寬後，在計算驗證區做最終驗證，確保設計準確。
驗證步驟：
1. 於驗證區填入「Resistivity」—與步驟二材料一致
2. 填入「Material thickness」—同材料參數
3. 於「Line width」填入剛得出的「Assumed line width」
4. 於「Line length」填入實際線長（實際生產時因焊盤、轉角等會略有差異）
5. 按 Enter 檢視計算電阻值
若計算電阻與中央區目標電阻相符（誤差 ≤5%），恭喜！此設計可行，可將參數提交工程師進行走線與生產。若差異大，回步驟四重調或檢查輸入錯誤。
材料選擇
完成電氣設計後，談談材料選擇。許多初學者輕忽材料重要性，以為電路設計正確即可，但材料直接決定壽命、應用場景、安全性與成本；相同電路設計，不同材料性能天差地別。
柔性加熱膜原理簡單——電阻發熱，與吹風機、電暖器相同，但家電電阻絲太粗、體積大，不夠薄也不夠柔，因此改用電阻率更高、延展性更好的金屬，使少量金屬即可產生所需熱量，同時保持薄膜柔性。
完整柔性加熱膜產品包含：
1. 加熱電阻絲：發熱核心
2. 封裝薄膜：包覆電阻絲，提供絕緣與結構支撐
3. 引線：連接外部電源
4. 溫度感測器（選配）：監控與控制溫度
5. 背膠層：通常為 3M 強力雙面膠，用於固定於被加熱物表面
據此結構，設計時可自由選擇的三大主材為：封裝薄膜、加熱電阻絲、背膠。以下逐一分析特性與選型建議。
封裝薄膜：矽膠 vs PI
封裝薄膜材料最直觀，不僅影響外觀，更決定耐溫、機械強度、柔性與應用場景，因此人們常以封裝材料命名，如 PI heater（聚醯亞胺加熱膜）、Silicone heater（矽膠加熱膜）。
市場最常用封裝材料為 矽膠 與 PI（聚醯亞胺），典型參數對比如下：
| 性能 | PI 柔性加熱膜 | 矽膠柔性加熱膜 |
| 基材厚度 | 0.09–0.27 mm | 1.0–2.0 mm（含矽膠層） |
| 透光率 | 50 μm PI 膜：60.2 % 25 μm PI 膜：70.6 % | 0 % |
| 溫度範圍 | −40~260 ℃（長期＜150 ℃） | −40~300 ℃（長期＜200 ℃） |
| 電壓範圍 | 3.7~220 VAC 2000 VDC 1 min 漏電 ≤1 mA | 1~380 VAC 2500 VDC 1 min 漏電 ≤1 mA |
| 絕緣電阻 | ≥100 MΩ @DC 1000 V | ≥500 MΩ @DC 1500 V |
| 最大功率密度 | 1.0 W/cm² | 2.0 W/cm² |
| 導熱係數 | 0.2–0.35 W/(m·K) | 1.0–1.5 W/(m·K) |
| 機械抗壓強度 | ≤50 kg/cm² | ≥200 kg/cm²，≤350 kg/cm² |
| 導線拉力 | ≥100 N | ≥100 N |
| 使用壽命 | 5 年 | 5 年 |
| 焊點拉力 | ≥40 N | ≥40 N |
PI 柔性加熱膜特點：
● 超薄：基材僅 0.09–0.27 mm，可貼合複雜曲面
● 透光：50 μm 厚度透光率＞60 %，適用需透明場合
● 極柔：可反覆彎折不損壞
● 熱反應快：厚度薄，熱傳導迅速
應用場景：醫療設備（血液加溫器）、新能源車電池包加熱、按摩器加熱模組、實驗儀器等有外殼保護的精密設備。
矽膠柔性加熱膜特點：
● 高抗壓：200–350 kg/cm²，為 PI 的 4–7 倍
● 耐溫更高：瞬間耐溫更佳，極端環境可靠
● 絕緣更優：絕緣電阻＞500 MΩ，安全性高
● 功率密度高：可達 2.0 W/cm²，適合快速高功率加熱
應用場景：管道防凍、罐體加熱、戶外設備、食品加工等裸露或直接接觸場合。
選型建議：
● 需超薄、貼合複雜曲面、有外殼保護 → 選 PI
● 需裸露、耐壓、惡劣環境 → 選矽膠
● 高功率密度需求 → 矽膠更佳
● 成本：PI 略高於同面積矽膠
加熱金屬絲：銅 / 不鏽鋼 / FeCrAl
金屬絲是柔性加熱膜的“心臟”，材料決定電氣性能。電氣設計章節已見參數，現深入特性：
| 材料 | 厚度 (mm) | 電阻率 (Ω·cm²) |
| 銅 (CU) | 0.03 | 0.067 ± 6 % |
| 銅 (CU) | 0.05 | 0.067 ± 6 % |
| 不鏽鋼 (SUS304) | 0.03 | 0.768 ± 6 % |
| 不鏽鋼 (SUS304) | 0.05 | 0.768 ± 6 % |
實際還有第三種常用材料——鐵鉻鋁合金 (FeCrAl)，電阻率約 1.2–1.4 Ω·mm²/m，更高。
銅 (CU)：
● 電阻率最低：同電阻需更細更長走線
● 導熱佳：熱分布均勻
● 應用：低電阻、大電流設計，常見於低壓（5 V、12 V）系統
不鏽鋼 (SUS304)：
● 中電阻率：為銅 10 倍以上，走線設計更靈活
● 耐腐蝕：適用潮濕或化學環境
● 機械強度高：不易斷裂
● 應用：中電阻值或惡劣環境
鐵鉻鋁合金 (FeCrAl)：
● 電阻率最高：約不鏽鋼 1.5–2 倍，適合高電阻
● 耐高溫：長期高溫不易老化
● 抗氧化：高溫環境穩定
● 應用：高電阻、高溫工業場合，220 V 供電
選型建議：
● 依電氣設計所得電阻值：低阻選銅，高阻選 FeCrAl，中值選不鏽鋼
● 供電電壓：低壓 (≤24 V) 常用銅，高壓 (≥110 V) 適合不鏽鋼或 FeCrAl
● 環境：潮濕腐蝕優先不鏽鋼；高溫優先 FeCrAl
● 成本：銅＜不鏽鋼＜FeCrAl
背膠：3M 型號對比
背膠用於將加熱膜固定於被加熱物表面，需耐溫、耐老化。3M 為領導品牌，常用型號對比：
| 膠帶型號 | 厚度 (mm) | 長期耐溫 | 短期耐溫 | 低溫下限 | 特點與應用場景 |
| 3M 9448A | 0.15 | 70 ℃ | 150 ℃ | — | 通用經濟型黑白雙面膠，適中低溫非結構固定 |
| 3M 468MP | 0.13 | 149 ℃ | 204 ℃ | −35 ℃ | 高性能壓克力膠，耐高溫/化學品，PI 加熱膜首選 |
| 3M 55236 | 0.06 | 70 ℃ | 150 ℃ | — | 超薄白色膠帶，適輕載、極薄應用 |
| 皇冠 513（國產） | 0.16 | 80 ℃ | 110 ℃ | — | 國產高性價比，厚且彈性佳，適曲面或粗糙面 |
各型號特性與選型建議：
3M 9448A — 經濟通用
● 常見工業級雙面膠，黑白兩色
● 中低溫耐溫（長期 70 ℃，短期 150 ℃）
● 成本低，性價比高
● 應用：功率密度＜0.5 W/cm²、工作溫度≤60 ℃、非結構承載
● 注意：超過 70 ℃ 黏著力明顯下降
3M 468MP — 高性能首選
● 高性能壓克力膠，柔性加熱膜首選背膠
● 耐高溫（長期 149 ℃，短期 204 ℃），涵蓋大多加熱場景
● 耐化學品、抗老化，壽命長
● 應用：PI 加熱膜標配、金屬表面貼合、長期＞80 ℃
● 推薦原因：價格雖高，但綜合性能優、可靠度高
3M 55236 — 超薄精密型
● 超薄 0.06 mm，幾乎不增加厚度
● 適合對厚度要求極嚴的精密應用
● 黏著力相對較低，僅適輕載
● 應用：低功率（＜10 W）、穿戴式、小型醫療設備
● 注意：不適大面積或重載，需非常平整的貼合面
皇冠 513 — 國產替代
● 國產高性價比
● 厚且彈性佳（0.16 mm），適粗糙或微曲面
● 中低溫耐溫（長期 80 ℃，短期 110 ℃）
● 應用：預算有限、貼合面不平、溫度要求不高
● 注意：品質穩定性略遜 3M，建議非關鍵應用
背膠使用通用注意事項：
1. 表面處理：貼合前用異丙醇 (IPA) 清潔油污灰塵
2. 施壓：貼合後建議 15 PSI（約 1 kg/cm²）加壓 15 秒以上
3. 固化時間：貼合 24 h 內避免高應力，72 h 後達最大黏著力
4. 溫度匹配：背膠耐溫需比實際工作溫度高至少 20 ℃
5. 曲面貼合：選較厚較軟背膠（如皇冠 513）或加機械固定
機械固定方式
除背膠外，常見機械固定（多見於矽膠加熱膜）：
● 彈簧掛鉤：適用圓柱（管道、桶身）
● 螺栓固定孔：邊緣預留金屬加固條安裝孔
● 魔術貼：可反覆拆裝
● 金屬夾：需經常拆卸場合
這些方式可將加熱膜牢牢固定，尤其對於經常移動的桶、管，僅靠背膠可能不夠。
選型建議：
● 固定設備（如電池包內加熱）→ 背膠即可
● 偶爾移動 → 優質背膠＋邊緣機械加固
● 經常移動或振動 → 機械固定為主，背膠為輔
● 需經常維護拆卸 → 魔術貼或可拆掛鉤
重要聲明：上述機械固定方式僅供技術參考
JLCPCB 目前僅提供背膠安裝方案。彈簧掛鉤、螺栓孔、魔術貼、金屬夾等供了解不同場景的安裝選擇，便於您依實際需求判斷。
若確需機械固定，可：
1. 在背膠基礎上加機械加固
2. 選更厚背膠（如皇冠 513）提高可靠性
3. 設計階段與 JLCPCB 技術支援討論客製方案
建議專案初期即明確安裝需求，以便獲得最適合的客製化解決方案。
總結
柔性加熱膜設計分電氣與材料兩大塊，掌握本文方法與工具後並不複雜。
電氣設計透過 JLCPCB 計算工具，無需深入走線即可輕鬆完成參數優化；關鍵是理解參數意義、掌握迭代優化並驗證準確。
材料選型記住核心原則：
● 封裝薄膜：超薄柔性選 PI，耐用強韌選矽膠
● 金屬絲：低阻銅，高阻 FeCrAl，中值不鏽鋼
● 背膠：匹配工作溫度，高溫必用 468MP，預算有限選 9448A 或國產
最重要的是依實際應用場景設計：
● 明確供電電壓與功率需求
● 了解工作環境（溫濕度、機械應力等）
● 考慮成本與量產可行性
● 保留安全餘量，特別是溫度與功率
希望本教學助您成功設計出符合需求的柔性加熱膜。操作遇到問題，歡迎諮詢 JLCPCB 技術支援——工程師將提供專業指導與優化建議。
記住：好的設計來自對需求的深刻理解與對細節的嚴謹把控。祝專案成功！
持續學習
使用 JLCPCB 計算器工具的柔性加熱器設計教學
本教學專為 JLCPCB 的柔性加熱膜客製化服務設計。我們提供專屬的計算工具，簡化複雜的走線設計流程，讓您專注於性能參數，工程師負責技術實現。 點擊此處下載 Excel 檔案！ 簡介 本文將從材料選擇與電氣設計兩個角度，說明如何設計柔性加熱膜。相信每位電子 DIY 愛好者對市售產品都有些不滿意，希望自由掌控產品參數，客製化自己的設計。然而實際動手時，無論是剛入門的新手，還是面對新元件的老手，都容易在各種參數中迷失，不知每個參數的作用，也不清楚如何調整才能達到理想效果。 幸運的是，柔性加熱膜並非過於複雜的元件，雖可客製，但比 PCB 等基礎元件簡單得多，一篇文章就能涵蓋主要設計要點。本文討論的柔性加熱膜專指柔性加熱片，而非加熱水管等其他柔性加熱產品。 電氣線路設計 柔性加熱膜的核心在於電阻走線設計。傳統走線設計複雜，需考慮電阻分布、熱均勻性、線間距等多重因素，對初學者極具挑戰。好消息是，JLCPCB 為初學者設計了計算工具，可計算關鍵設計參數，繞過複雜的走線佈局工作，讓您專注於性能參數設計，具體走線由專業工程師完成。以下詳細介紹如何使用此計算工具。 工具介面概覽 此工具為 Excel 試算表（後續將......
客製化柔性加熱器案例研究：從 JLC PCB 訂單到性能驗證
簡介 柔性加熱器代表了現代加熱技術的典範轉移，重新定義了我們在電子系統中進行熱管理的方法。從傳統剛性電阻加熱元件演進到基於 PCB 的柔性加熱解決方案，標誌著朝著高精度、高可靠性製造邁出了重要一步。本綜合指南探討了柔性加熱器的技術原理、材料工程、設計方法論與實際應用，為工程師提供詳盡的技術參考。 本文基於 YouTube 創作者 Pier Aisa 所記錄的深入技術評測與測試專案，Pier Aisa，內容包含全面的原型測試、熱成像分析與實際應用展示。原始影片展示了使用紅外線熱像儀與精密量測工具等專業設備進行的詳細實測，為透過現代 PCB 製程製造的客製化柔性加熱器的實際性能提供了寶貴見解。 技術背景與工作原理 核心工作原理 柔性加熱器根據焦耳定律運作，透過電阻元件將電能轉換為熱能。與傳統加熱方案不同，柔性加熱器採用精密 PCB 製程實現毫米級走線寬度控制，進而達到精確的功率密度分佈。 關鍵技術特性： ● 電阻材料：採用銅鎳合金（康銅）作為電阻材料，具備優異的電阻溫度穩定性 ● 基材選擇：聚醯亞胺（Kapton）或矽膠提供絕緣與機械支撐 ● 幾何佈局：蛇形佈局優化電流分佈並最小化電磁干擾 材料科學基......
如何為客製化柔性加熱膜選擇溫度控制
所以，你正在設計一個客製化的加熱方案——也許是加熱外套、3D 列印機熱床，或是專門的醫療設備。你已經選好了加熱膜材料，但現在面臨一個關鍵問題：我要怎麼防止這東西過熱？ 選對溫控方式跟選對加熱元件一樣重要。這決定了你的產品是舒適高效，還是融化成危險的一團糟。但當「NTC」、「雙金屬」、「遲滯」這些術語滿天飛時，很容易讓人摸不著頭緒。 本指南由 JLCPCB 工程團隊提供技術洞察，將為你拆解如何為柔性加熱膜挑選最合適的控制邏輯。 基礎概念：什麼是熱控開關？ 簡單來說，熱控開關（常叫恆溫器或熱保護器）就是加熱器的「反射神經」。它不會「思考」，只會「反應」。 核心奧秘藏在「雙金屬片」裡：兩種不同合金疊在一起，受熱膨脹速率不同，溫度一高就會物理彎曲。 當熱度達到設定閾值，這片金屬「啪」一聲把電路切斷。 熱控開關的三大個性 想挑對開關，得先搞懂它的三個關鍵特徵： 1. 接點型態（常閉 vs 常開）： 加熱器幾乎都用 常閉（NC）：室溫時通電加熱，過熱時跳開斷電。 常開（NO）多用於散熱風扇：熱了才啟動。 2. 動作溫度： 你的安全上限。選 80°C 就代表加熱器一到 80°C 雙金屬片就變形跳脫，立即斷電。 ......
軟性加熱器設計優化：為什麼我們使用圓角與淚滴形
TL;DR：軟性加熱電路上那些流線的曲線與「淚滴」不僅是為了好看，它們是關鍵的工程設計，能夠： 防止龜裂：圓角可在熱膨脹時分散物理應力，避免金屬疲勞與微裂紋。 均勻加熱：平滑路徑可避免 90° 尖角產生的電氣「熱點」。 提升耐用度：淚滴如同機械肌腱，強化脆弱焊點，抵抗拉扯與彎折。 改善製程：蝕刻液在曲線周圍流動更順暢，確保線寬精準、缺陷更少。 如果你曾經訂購過軟性加熱元件的樣品——例如來自 JLCPCB 這類製造商——並仔細觀察銅走線，你可能會注意到一個特點：線條並非僵硬的方形或尖銳鋸齒，而是轉角圓滑，焊盤像水滴般延伸（工程師稱之為「淚滴」）。 你可能會問：這只是審美選擇嗎？設計師單純想讓電路看起來有藝術感？ 簡短的答案是否定的。雖然它們看起來很時尚，這些設計完全出於功能考量。在軟性電子領域，90° 尖角是大敵。以下說明圓角與淚滴在安全性、耐用度與性能背後的科學原理。 超越美觀：對抗物理定律的戰役 軟性加熱器的根本挑戰就在名稱裡：它必須「軟性」，同時還要「發熱」。 當加熱器運作時，會經歷劇烈的「熱循環」——反覆加熱與冷卻。問題在於，發熱元件（通常是金屬合金）與絕緣基材（通常是聚醯亞胺 PI 膜）的......
為柔性加熱器選擇合適的 3M 膠帶背膠：9448A vs. 468MP vs. 55236
在現代電子領域，無論是醫療設備還是工業自動化，正確的熱管理都至關重要。柔性加熱器通常由聚醯亞胺或矽膠製成，是加熱複雜表面的絕佳工具。但關鍵在於：加熱器的性能取決於其安裝方式。薄弱或不當的黏合可能導致熱點、機械故障，並使產品過早失效。 這正是黏合科學發揮作用之處。對任何工程師而言，選擇最佳的安裝膠不僅是事後諸葛，更是最重要的設計決策之一。雖然3M膠背襯因其可靠性被公認為業界標準，但挑戰在於3M產品種類繁多。本文將幫助您釐清困惑，並從技術角度介紹三種常見的3M膠帶選項：3M 9448A、468MP和55236。目標是讓您對下一個專案該選哪種膠充滿信心。 什麼是膠背襯？ 簡單來說，膠背襯是一層黏合材料，讓您能將柔性加熱器牢固地貼附在表面上。然而，3M的高性能解決方案是一種工程複合材料。膠背襯包含三個元素：膠黏劑（通常是高性能丙烯酸）、載體（如薄紙或薄膜的穩定材料）和離型紙（在貼附前撕除）。整個系統有助於建立安全且一致的熱介面，讓熱量高效傳遞，不浪費時間與能源。 柔性加熱器為何需要膠背襯？ 膠背襯不只是黏貼工具，它還具備多項對性能與可靠性至關重要的工程特性。 ● 最大化熱傳導：膠背襯的主要作用是在加熱器與......
為柔性加熱器選擇絕緣材料
簡介 設計任何熱系統時，加熱元件本身並非全貌。其性能、安全性與壽命，最終由絕緣材料決定。這些絕緣材料不只是保護外層，更是加熱器結構的一部分，直接定義了熱性能、電氣完整性與機械強度。對於設計嵌入式系統或任何產品的工程師而言，選擇合適的絕緣材料是關鍵決策，會影響功耗與安全等其他指標。 本指南將深入探討現代軟性加熱器中最常見的兩種絕緣材料：聚醯亞胺與矽膠。我們將超越表面描述，檢視其主要特性、權衡兩種材料的工程取捨，並提供依據特定應用選擇合適絕緣材料的框架。 什麼是絕緣材料？ 本質上，電絕緣材料是一種高電阻材料，因其分子結構中幾乎沒有可自由移動的電子，故能強烈阻擋電流。在軟性加熱器中，此特性可將電流限制於電阻加熱元件；然而，絕緣在熱與機械應用中也同樣重要。 ● 介電強度：衡量絕緣材料耐受高電壓的能力，通常以單位厚度的伏特數表示（如 V/mil）。介電強度越高，達到相同電絕緣效果所需的材料厚度越薄。 ● 體積電阻率：衡量材料整體阻擋電流的能力。絕緣體的體積電阻率極高（約 10^16 Ω·cm），因此漏電流極低。 ● 熱導率 (k)：衡量材料傳導熱量的能力。絕緣體需具備低「k」值，使加熱元件產生的熱能不會散失......