CN100474983C - 电热膜ptc发热器件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种电热膜PTC发热器件的制造方法，它属于电发热器件的制造方法，其特征在于它包括如下的步骤：选择采用以氧化铝或氮化铝为原料流延成型后的陶瓷生坯作为上陶瓷基板和下陶瓷基板；再经过电热膜料浆丝网印刷、热压温度通常为60～120℃，压力为50～300kg·cm-2的热压、排胶、温度1500～1700℃为烧结和连接等工序；其中所述的电热膜料浆是由90%～99%钨粉或钼锰混合粉中加入1%～10%玻璃粉料，然后以10∶1～1∶1的比例混合入粘合剂制成。本发明工艺流程简单，解决了现有技术中所存在的在高温下的状态下陶瓷板之间的结合容易被破坏的缺陷。利用本发明所制造出的电热膜PTC发热器件密封性能好，结合强度高，能持久工作，使用安全可靠。
Description
技术领域：
本发明涉及一种电热膜PTC发热器件的制造方法，它属于一种电发热器件的制造方法。
背景技术：
目前，现有技术中用金属、半导体或其他复合材料制作的电热膜加热器件种类繁多。在这些电热膜加热器件中，其中的重要构成部分电热膜由于加工工艺的缺陷，主要存在的问题是温度不能自限，通电后在不附加外在的温度控制装置情况下，温度会持续升高到700度以上，使用不够安全，同时不能稳定持久工作。特别是在氧化气氛或潮湿环境下容易发生短路失效现象，存在安全隐患。中国专利第03114238.9号中公开了《一种新型发热原件的制造方法》，该技术方案中提供了一种制造电热膜发热体的制造方法，这种方法制造的电热膜发热体，由于该方法中采用的是陶瓷烧结助剂将陶瓷板粘接在一起的技术方案，因此，所制造出的电热膜发热体在高温下的状态下陶瓷板之间的结合会很容易被破坏，不能持久工作，在氧化气氛或潮湿环境下容易发生短路失效现象。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种密封性能好，结合强度高，能持久工作，使用安全可靠的电热膜PTC发热器件的制造方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于它包含以下的工艺步骤：
A：选择采用以氧化铝或氮化铝为原料流延成型后的陶瓷生坯作为陶瓷基板，陶瓷基板分上陶瓷基板和下陶瓷基板；
B：电热膜料浆丝网印刷
在钨粉中加入玻璃粉料作为电热膜的原料，其中钨粉为90％～99％，玻璃粉料为1％～10％，然后以10∶1～1：1的比例混合入粘合剂制成电热膜料浆；将电热膜浆料采用接触式印刷的方式印刷在下陶瓷基板生坯上；印刷采用150～400目丝网；并同时从电热膜中引出材料相同的电极。
C：热压
将上陶瓷基板生坯和已经印刷电热膜浆料的下陶瓷基板生坯精确定位后进行热压，热压温度通常为60～120℃，压力为50～300kg·cm-2；
D：排胶
将热压后的陶瓷生坯放入炉中排胶，升温速度为每小时20℃～50℃，升到250℃～650℃后，保温2～6小时；
E：烧结
将排胶后的陶瓷生坯放入炉中烧结，烧结温度1500～1700℃，将上、下陶瓷基板生坯烧结成为一个整体。
F：连接
在电极上连接导线，导线与电极之间通过钎焊、印银浆料或电镀后烧结的方法连接。
所述的玻璃粉料是包括氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化硅、氧化钇的混合粉料，所述的粘合剂是包括聚乙烯醇缩丁酯、邻苯二甲酯二丁酯、正丁醇、三氯乙烯、四氯乙烯、乙醇、硝化甘油成分的粘合剂。
流延成型的陶瓷生坯表面平整，厚度在0.2～2.0mm。
所述的上陶瓷基板留有两个或多个缺口，缺口位置正对下陶瓷基板的电极引出端；
所述的上陶瓷基板和下陶瓷基板，其特征在于所述的陶瓷基板为各种形状的平板结构。
所述的作为上陶瓷基板和下陶瓷基板原料的氧化铝或氮化铝在烧结后含量在90％以上。
印刷在下陶瓷基板上的电热膜线宽为0.2～2mm，线与线之间的间距0.2～5mm。
所述的印刷在下陶瓷基板上的电热膜线是等间距的梳状排列的连续线条。
所述的印刷在下陶瓷基板上的电热膜线是疏密间隔的梳状排列的连续线条。
所述的印刷在下陶瓷基板上的电热膜线是同心圆排列的连续线条。
所述的从电热膜中引出的电极可以是两个或多个。
所述的导线采用镍线或铜线。
本发明的另一实现方案：
A：首先选择采用以氮化铝为原料流延成型后的陶瓷生坯作为陶瓷基板，所述的陶瓷基板包括上陶瓷基板和下陶瓷基板；所述的陶瓷生坯作为上陶瓷基板和下陶瓷基板的原料，所使用的氮化铝要求在烧结后含量在94％；陶瓷基板生坯为圆形平板结构，在上陶瓷基板上留有两个缺口，缺口位置正对下陶瓷基板的电极的引出端，所述的陶瓷基板生坯表面平整，厚度为1.0mm；
B：电热膜料浆丝网印刷：在所述的电热膜料浆丝网印刷中选择50％～90％钼锰混合粉作为电热膜原料，加入10％～50％的玻璃粉料，然后以10：1-1：1的比例与粘合剂混合；所述的印刷在下陶瓷基板上的电热膜线8是以平行的同心圆排列的连续线条，电热膜8线宽为0.9mm；印刷采用250目丝网；
C：热压：将上陶瓷基板生坯和已经印刷电热膜浆料的下陶瓷基板生坯精确定位后进行热压，热压温度通常为120℃，压力为300kg·cm-2。
D：排胶：将热压后的陶瓷生坯放入炉中排胶，升温速度为每小时50℃，650℃后，保温5小时；
E：烧结：将排胶后的陶瓷生坯放入炉中烧结，烧结温度1500℃，将上、下陶瓷基板生坯烧结成为一个整体；
在所述的钼锰混合粉中的钼粉和锰粉的比例是9：1—3：1。
本发明工艺流程简单，解决了现有技术中所存在的在高温下的状态下陶瓷板之间的结合容易被破坏的缺陷。利用本发明所制造出的电热膜PTC发热器件密封性能好，结合强度高，能持久工作，使用安全可靠。
附图说明：
附图1为本发明下陶瓷基板上电热膜的布线形式之一
附图2为本发明上陶瓷基板的结构示意图
附图3为本发明下陶瓷基板上电热膜的布线形式之二
附图4为本发明上陶瓷基板的结构示意图之二
附图5为本发明下陶瓷基板上电热膜的布线形式之三
附图6为本发明上陶瓷基板的结构示意图之三
具体实施方式：
实施例1：
首先利用生坯流延工艺做出陶瓷基板生坯：在氧化铝陶瓷粉料中加入适当的粘合剂，作为上陶瓷基板和下陶瓷基板原料所使用的氧化铝要求在烧结后含量在96％。经过球磨混料后形成高粘度浆料。用位于传送带上方的刮刀控制流延层的厚度，传送带移动时一定厚度的浆料便均匀分布在载带上。在100℃温度下烘干后，即可备用。该工艺为现有技术。所述的陶瓷基板生坯表面平整，厚度为0.8mm。如附图1和2中所示，本实施例中的陶瓷基板生坯为长方形结构，在上陶瓷基板4留有三个缺口6或留有两个缺口，缺口位置正对下陶瓷基板3的电极2的引出端，使电极引出端在上、下陶瓷基板烧结成整体后能够外露。如附图2和附图4中所示。
电热膜料浆丝网印刷：
首先制作电热膜料浆：在钨粉中加入玻璃粉料作为电热膜的原料，其中钨粉为95％，玻璃粉料为5％，然后在原料中混合入粘合剂，电热膜的原料与粘合剂的比例为2：1，制成电热膜料浆。所述的玻璃粉料是包括氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化硅、氧化钇的混合粉料，所述的粘合剂是包括聚乙烯醇缩丁酯、邻苯二甲酯二丁酯、正丁醇、三氯乙烯、四氯乙烯、乙醇、硝化甘油成分的溶剂型粘合剂或加入水溶性粘合剂。玻璃粉料和粘合剂的构成为现有技术。
然后将电热膜浆料采用接触式印刷的方式印刷在下陶瓷基板生坯上；印刷采用300目丝网；并同时从电热膜中引出材料相同的电极。印刷在下陶瓷基板上的电热膜5线宽为0.5mm，线与线之间的间距2mm。所述的印刷在下陶瓷基板3上的电热膜线5是等间距的梳状排列的连续线条，如附图1中所示，或者是疏密间隔的梳状排列的连续线条7，如附图3中所示。同时从电热膜中引出材料相同的电极2。从电热膜中引出的电极可为三个，如附图1中所示，包含有零线和火线。从电热膜中引出的电极可为两个，如附图3中所示
热压：将上陶瓷基板生坯和已经印刷好电热浆料的下陶瓷基板生坯精确定位后进行热压，热压温度通常为100℃，压力为100kg·cm-2。
排胶：将热压后的陶瓷基板生坯放入炉中排胶，升温速度为每小时30℃，升到600℃后，保温2小时。
烧结：将排胶后的陶瓷生坯放入炉中烧结，烧结温度1600℃，将上、下陶瓷基板生坯烧结成为一个整体。
连接：在电极上连接导线1，导线1与电极2之间通过钎焊、印银浆料或电镀后烧结的方法连接。所述的导线可采用镍线或铜线高温导线。
使用上述工艺制造的电热膜PTC发热器件，具有PTC特性，即在温度升高时，它的电阻会增大。
实施例2：
首先选择采用以氮化铝为原料流延成型后的陶瓷生坯作为陶瓷基板，作为上陶瓷基板和下陶瓷基板原料所使用的氮化铝要求在烧结后含量在94％。本实施例中的陶瓷基板生坯为圆形平板结构，在上陶瓷基板4留有两个缺口，缺口位置正对下陶瓷基板3的电极2的引出端，如附图5和附图6中所示。所述的陶瓷基板生坯表面平整，厚度为1.0mm
在本实施例中，在所述的电热膜料浆丝网印刷中选择60％钼锰混合粉作为电热膜原料，加入40％的玻璃粉料，然后以4：1的比例与粘合剂混合。在所述的钼锰混合粉中的钼粉和锰粉的比例是5：1。所述的印刷在下陶瓷基板上的电热膜线8是以平行的同心圆排列的连续线条，电热膜8线宽为0.9mm。印刷采用250目丝网。
热压：将上陶瓷基板生坯和已经印刷电热膜浆料的下陶瓷基板生坯精确定位后进行热压，热压温度通常为120℃，压力为300kg·cm-2。
排胶：将热压后的陶瓷生坯放入炉中排胶，升温速度为每小时50℃，650℃后，保温5小时。
烧结：将排胶后的陶瓷生坯放入炉中烧结，烧结温度1500℃，将上、下陶瓷基板生坯烧结成为一个整体。
本实施例的其他工艺步骤和参数与实施例1相同。
Claims (13)
1、一种电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于它包含以下的工艺步骤：
A：选择采用以氧化铝或氮化铝为原料流延成型后的陶瓷生坯作为陶瓷基板，陶瓷基板包括上陶瓷基板和下陶瓷基板；
B：电热膜料浆丝网印刷
在钨粉中加入玻璃粉料作为电热膜的原料，其中钨粉为90％～99％，玻璃粉料为1％～10％，然后以10：1～1：1的比例混合入粘合剂制成电热膜料浆；将电热膜浆料采用接触式印刷的方式印刷在下陶瓷基板生坯上；印刷采用150～400目丝网；并同时从电热膜中引出材料相同的电极。
C：热压
将上陶瓷基板生坯和已经印刷电热膜浆料的下陶瓷基板生坯精确定位后进行热压，热压温度为60～120℃，压力为50～300kg·cm-2；
D：排胶
将热压后的陶瓷生坯放入炉中排胶，升温速度为每小时20℃～50℃，升到250℃～650℃后，保温2～6小时；
E：烧结
将排胶后的陶瓷生坯放入炉中烧结，烧结温度1500～1700℃，将上、下陶瓷基板生坯烧结成为一个整体。
F：连接
在电极上连接导线，导线与电极之间通过钎焊、印银浆料或电镀后烧结的方法连接。
2、如权利要求1中所述的电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于所述的玻璃粉料是包括氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化硅、氧化钇的混合粉料，所述的粘合剂是包括聚乙烯醇缩丁酯、邻苯二甲酯二丁酯、正丁醇、三氯乙烯、四氯乙烯、乙醇、硝化甘油成分的粘合剂。
3、如权利要求1中所述的电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于流延成型的陶瓷生坯表面平整，厚度在0.2～2.0mm；所述的上陶瓷基板留有两个或多个缺口，缺口位置正对下陶瓷基板的电极引出端；
4、如权利要求3中所述的电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于所述的上陶瓷基板和下陶瓷基板为各种形状的平板结构。
5、如权利要求1中所述的电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于所述的作为上陶瓷基板和下陶瓷基板原料的氧化铝或氮化铝在烧结后含量在90％。
6、如权利要求1中所述的电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于印刷在下陶瓷基板上的电热膜线宽为0.2～2mm，线与线之间的间距0.2～5mm。
7、如权利要求6中所述的电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于所述的印刷在下陶瓷基板上的电热膜线是等间距的梳状排列的连续线条。
8、如权利要求6中所述的电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于所述的印刷在下陶瓷基板上的电热膜线是疏密间隔的梳状排列的连续线条。
9、如权利要求6中所述的电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于所述的印刷在下陶瓷基板上的电热膜线是是同心圆排列的连续线条。
10、如权利要求1中所述的电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于所述的从电热膜中引出的电极可以是两个或多个。
11、如权利要求1中所述的电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于所述的导线采用镍线或铜线。
12、一种电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于：
A：首先选择采用以氮化铝为原料流延成型后的陶瓷生坯作为陶瓷基板，所述的陶瓷基板包括上陶瓷基板和下陶瓷基板；所述的陶瓷生坯作为上陶瓷基板和下陶瓷基板的原料，所使用的氮化铝要求在烧结后含量在94％；陶瓷基板生坯为圆形平板结构，在上陶瓷基板上留有两个缺口，缺口位置正对下陶瓷基板的电极的引出端，所述的陶瓷基板生坯表面平整，厚度为1.0mm；
B：电热膜料浆丝网印刷：在所述的电热膜料浆丝网印刷中选择50％～90％钼锰混合粉作为电热膜原料，加入10％～50％的玻璃粉料，然后以10：1-1：1的比例与粘合剂混合；所述的印刷在下陶瓷基板上的电热膜线是以同心圆排列的连续线条，电热膜线宽为0.9mm；印刷采用250目丝网；
C：热压：将上陶瓷基板生坯和已经印刷电热膜浆料的下陶瓷基板生坯精确定位后进行热压，热压温度为120℃，压力为300kg·cm-2。
D：排胶：将热压后的陶瓷生坯放入炉中排胶，升温速度为每小时50℃，650℃后，保温5小时；
E：烧结：将排胶后的陶瓷生坯放入炉中烧结，烧结温度1500℃，将上、下陶瓷基板生坯烧结成为一个整体。
13、如权利要求12中所述的电热膜PTC发热器件的制造方法，其特征在于在所述的钼锰混合粉中的钼粉和锰粉的比例是9：1——3：1。
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