CN103716924A - 稀土厚膜电路电热芯片及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀土厚膜电路电热芯片及其制备工艺，其特征在于，它包括抑菌铜Cu+铝复合金属基板及其上制备的稀土厚膜电路，稀土厚膜电路包括稀土厚膜介质层和弯曲盘绕多层叠加的稀土厚膜电阻电路、稀土厚膜控制电路、稀土厚膜电极衔接电路及稀土厚膜功能电路，稀土厚膜功能电路集成、组合衔接有分裂电子元器件、温控元器件的输出端口。本发明“膜”的致密度高、均匀性好、性能优异，具有生产周期短、工序少、能耗低、材料损耗小等特点。
Description
技术领域
本发明涉及电热领域厚膜电路技术领域，更具体的是涉及一种铝铜Cu+复合基稀土厚膜电路电热芯片及其制备工艺。
背景技术
近年来，由于电热领域创新技术、知识产权维护被提到重要地位，稀土厚膜电路电热技术、控制技术、新材料制备技术得以迅猛发展。随着电子浆料科技的不断创新，稀土厚膜电路电热领域电子浆料、控制技术、基板技术的应用呈现迅猛发展的势头。
在智能电热领域，稀土厚膜电路热敏电阻电路即采用厚膜电路制作工艺融合热敏电阻独特控制性质结合厚膜电路制备技术制作的厚膜电路智能电热元件，这一理论实践《PTC厚膜电路可控电热元件》国家发明专利(已获得PCT国际多国授权），早在2004年以前由本申请人提出，并且迅速得以推广应用。《一种PTC稀土厚膜电路智能电热元件及其制备工艺》国家发明专利对于《PTC厚膜电路可控电热元件》专利成果的实践和应用也有较系统、完善的论述。
以稀土掺杂而半导化的稀土厚膜热敏电阻电路在室温至一定温度范围电阻很小，到一定温度（居里点温度）厚膜电路电阻急剧上升，突变温度可以从30℃到550℃范围调整，这一特性称为正温系数热敏厚膜电路电阻电热效应，简称PTCR效应，用该电路集成的电热器件称为PTCR-xthm芯片即稀土厚膜热敏电阻集成电路智能电热芯片。热敏电阻厚膜电路，不但具有热敏电阻一般特性，而且由于其材料的组成及工艺的独特性，又使其具有一般热敏电阻器件所没有的独特优良性能。它可以厚膜电路的形式和厚膜电阻电路垂直叠加或横向分布，集成若干层于一个平面。控制厚膜电路电热芯片的梯度温度，使控制精度和灵敏度得以大幅度提高。实现多温区梯度设置，高效运作智能操控，节能节材降低成本。
迄今为止，国内外绝大部分具有（PTC）效应的热敏电阻电热器具仍是钛酸钡半导体陶瓷基材掺杂制备而成，由于其室温电阻率高，因而在大电流容量下的应用受到了限制，同时由于其材料及结构设计本身和制作工艺先天缺陷，导致功率衰竭等问题，应用范围受限。正温系数钌热敏电阻元件，主要应用于微电子电路系统。因其制作工艺差，元件灵敏度低，大多在PCB版等分离元件控制系统使用，难以在集成度较高的微电子集成电路系统应用，更难在电热领域集成电路电热芯片产品中推广。不锈钢基稀土厚膜电路电热芯片虽发展速度很快，因基板导热系数偏低，应用受限，铜基稀土厚膜电路电热芯片尽管在家电领域有健康、杀菌等诸多优点，也因制备技术成本、材料成本偏高多种原因，被重点应用于军工及其产品的高端市场。发明专利《铝基稀土厚膜电路电热芯片》多用于空气负载、水暖系列产品，包容应用范围小。
近年来，铜铝复合材料热熔轧制和爆炸轧制的生产技术逐渐成熟,为铝铜复合基稀土厚膜电路智能电热芯片研制开发、批量生产奠定了基础。铜铝复合材料应用于家电水系列产品，具有健康杀菌、热效率高、节能环保、成本低等诸多优点，诠释了健康绿色家用电器创新概念，而被推上市场，成为潮流。
本发明使用的T2抑菌青铜，以下称抑菌铜Cu+。是唯一由美国环保署认证的抑菌、杀菌材料。英国伯明瀚Selly Oak医院经过产期数据对比后证明医院在选用抑菌铜材料作为接触性表面材料之后，细菌量比其他非铜材料要少90%-100%.美国环保署EPA等多家世界级权威机构的科学实验证明抑菌铜Cu+在两个小时内能杀死超过99.9%的细菌，这一特性令抑菌铜Cu+成为全球最有效固体抑菌接触面材料之一。任何其他材料例如纳米银涂层或不锈钢，都无法与之相媲美。同时测试表明，抑菌铜作为天然的抑菌材料，不添加化学成分对环境无污染，而且可以回收。正是基于“铜Cu+”天然的抑菌属性，由抑菌铜Cu+生产的各类产品为人类带来免除家电二次污染的全面呵护。为此，抑菌铜在电热领域家电产品中占据重要地位，将在全球得到广泛应用。本专利《铝铜Cu+复合基稀土厚膜电路智能电热芯片》发明的目标也在于此。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种多功能、多温度场集成制备、梯度控制，功率密度调整范围大，热效率高，节能环保、安全可靠成本低廉，具有高温远红外功能，抑菌、杀菌功能的稀土厚膜电路电热芯片。
本发明的另一目的是提供一种稀土厚膜电路电热芯片的制备工艺。
本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种稀土厚膜电路电热芯片，其特征在于，它包括抑菌铜Cu+铝复合金属基板及其上制备的稀土厚膜电路，稀土厚膜电路包括稀土厚膜介质层和弯曲盘绕多层叠加的稀土厚膜电阻电路、稀土厚膜控制电路、稀土厚膜电极衔接电路及稀土厚膜功能电路，稀土厚膜功能电路集成、组合衔接有分裂电子元器件、温控元器件的输出端口。
作为上述方案的进一步说明，根据需求，可在电热芯片的多个平面或任意曲面内，集成制备若干层或梯度分布或横向分布若干个温度区域，实现多种功能的集成模块化组合。使控制精度和灵敏度大幅度提高。实现多温区梯度设置，高效运作智能操控，节能节材降低成本。
所述抑菌铜Cu+铝复合金属基板为T2青铜Cu+和3系列铝合金经热熔轧制和爆炸轧制复合而成；铜Cu+铝复合基板材料复合重量比：（0.15-0.35）:（0.85-0.65）。
所述稀土厚膜电阻电路、稀土厚膜控制电路、稀土厚膜电极衔接电路及其稀土厚膜功能电路制备在铝基材料上，T2青铜Cu+作为负荷承载面，接触水负载时依附在水道壁上的细菌99.9%会被杀死；水中流动的细菌也会被高温远红外波杀死；极宜制作饮水机、电热水器、空气能热水器、新型集热器等水系列产品。
所述稀土厚膜介质层是由稀土介质浆料制备而成，稀土厚膜控制电路是由稀土热敏电阻浆料制备而成，稀土厚膜功能电路由稀土电阻浆料制备而成，稀土厚膜电极衔接电路是由稀土电极浆料制备而成，电路表面包封层是由包封电子浆料制备而成。
所述稀土介质浆料由固相成分与有机溶剂载体组成，固相成分与有机溶剂载体的重量百分比包括：微晶玻璃粉70-85%，有机溶剂载体30-15%，微晶玻璃粉由SiO2、Na2O、B2O3、K2O、BaO、CaO、Co2O3、TiO2、P2O5、V2O5、Sb22O3、Cr2O3及稀土氧化物组成，微晶玻璃粉的各原料占固相成分的重量百分比为20-55%,0-20%,0-20%,0-20%,1-10%,0-5%,0-5%,3-27%,0-5%,0-10%,0-5%,0-5%；有机溶剂载体为松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1.4-丁内酯、硝基纤维素、乙基纤维素、氢化蓖麻油、卵磷脂的一种或多种，各原料占有机溶剂载体的重量百分比依次为：0-85%、0-85%、0-20%、2-20%、0.1-5%、0-3%、1-6%、0.1-5%、0.1-5%；稀土氧化物为镧、铈、钕、钷、钆、铒、钪、钇和氧化铽中的一种或多种氧化物。
所述稀土氧化物取代所述配方中氧化物的一种或多种，稀土氧化物占所述配方中的氧化物的0.09%～15%，微米级占80%，纳米级粉体20%。
所述稀土电阻浆料由微晶玻璃粉、微细铝粉、无机粘接相有机溶剂载体和稀土氧化物组成；微晶玻璃粉与微细铝粉混合后与无机粘接相有机溶剂载体的重量百分比为（50-75）%：（15-40）%，其中，微细铝粉与微晶玻璃粉之间的重量比为：（55-80）%：（20-45）%。微晶玻璃粉的配方按重量百分比包括：P2O5（35-55）%、ZnO（35-50）%、K2O（5-10）%、B2O3（0-10）%、SnO2（0-10）%、SiO2（0-5）%、Li2O（0-2）%、Al2O3（2-5）%、CuO（0-1.5）%；微细铝粉粒度为：3-5μm；
无机粘接相有机溶剂载体的配方按重量百分比包括：松油醇75-98%，柠檬酸三丁酯0-15%，乙基纤维素0.5-5%，硝基纤维素0-2%，氢化蓖麻油0.1-5%，卵磷脂0.1-5%；
所述稀土氧化物为镧、铈、钕、钷、钆、铒、钪和钇中的一种或多种氧化物；根据不同功率、不同温度、不同方阻的厚膜电路电热芯片对导电性能、热性能、化学性能、机械性能及远红外功能的要求，按照试验数理模式添加不同种类、不同份额的稀土氧化物，来增添或取代上述微细铝粉、微晶玻璃粉的一项或多项。
所述稀土氧化物取代所述配方中氧化物的一种或多种，稀土氧化物占所述配方中的氧化物的0.09%～15%，固相粉体粒径微米级占80%，纳米级粉体20%。
所述稀土热敏电阻浆料由二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉和微晶玻璃粉及有机溶剂载体组成，二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉与微晶玻璃粉组成固相成分，固相成分与有机溶剂载体的重量比为（65～85）:（35～15）；固相成分中二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉与微晶玻璃的重量比为（75～55）:（25～45）；二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉中的二氧化钌、氧化铜、氧化钇粉之间的重量比为：（75～59）：（15～40.5）:（10～0.5），二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉的粒径为：0.30-3.0μm；微晶玻璃粉为：CaO～SiO2～Al2O3～B2O3～Bi2O3～La2O3的稀土氧化物系微晶玻璃；各氧化物重量比：SiO2（20～60）％、Al2O3（5～35）％、CaO（10～35）%、Bi2O3（10～30）％、B2O3（1～10）％、La2O3（O.3～8）％；
有机溶剂载体的配方按重量百分比包括：松油醇68～78％、柠檬酸三丁醋2～18％、乙基纤维素0.4～9％、硝基纤维素0.4～9％、氢化蓖麻油0.1～6%、卵磷脂0.1～6％；稀土氧化物为镧、铈、钕、钷、钆、铒、钪、钇和氧化铽中的一种或多种氧化物，所述稀土氧化物取代所述配方中氧化物的一种或多种，稀土氧化物占所述配方中的氧化物的0.09%～15%，固相粉体粒径为3～5μm，微米级占80%，纳米级粉体20%。
所述稀土电极浆料由固相粉体与有机溶剂载体组成，重量比为（70～90）：（10～30）；固相粉体包括银钯钇复合粉与微晶玻璃粉，银钯钇复合粉与微晶玻璃粉重量比为(0.6～99.4)：(0.6～6)；银钯钇复合粉中的各原料重量比为：（0.6～10）：（82～99）：（0.4～8）；粒径为：3μm；有机溶剂载体的配方按重量百分比包括：松油醇60～98％、柠檬酸三丁醋10～30％、乙基纤维素2～10％、硝基纤维素1～5％、氢化蓖麻油0.1～5％、卵磷脂0.1～5％；
微晶玻璃为SiO2～Al2O3～CaO～B203～Bi2O3～La2O3的稀土、氧化物系微晶玻璃，各氧化物按微晶玻璃的重量百分为：SiO220～60％、A12O35～35％、CaO10～35％、B2O31～15％、La2O30.3～15％、Bi2O310～30％；稀土氧化物为镧、铈、钕、钷、钆、铒、钪、钇和氧化铽中的一种或几种氧化物。
所述稀土氧化物取代所述配方中氧化物的一种或多种，稀土氧化物占所述配方中的氧化物的0.09%～15%，固相粉体粒径微米级占80%，纳米级粉体20%。
一种稀土厚膜电路电热芯片的制备工艺，其特征在于，它包括如下步骤：
a、膜的制备：制备电子浆料，并在流延机上制备出不同性质、规格的生瓷带，包括介质生瓷带、热敏电阻生瓷带、电阻生瓷带、电极生瓷带，经烧结的生瓷带称为厚膜电路，统称为稀土厚膜电路。
b、生瓷带的制备：流延机流延浆料，制备出各种类型生磁片，并在80～150℃下在机干燥30～50分钟，得到厚度为0.2～3mm磁带生胚，激光切割、冲压加工成型。
c、芯片的制备：将制备好的生磁带用玻璃胶或硅胶贴在铝铜Cu+复合基板上置于工装，安装在热等静压机内，在氮化气氛下按温度曲线进行烧结，升、降温速率:50-70℃∕min，峰值温度：450-650℃。
d、按要求检验各项设计参数包括方阻、耐压、几何尺寸和介质层厚度，要求介质层厚度＞60μm，方阻膜厚度＞8μm。
在所述制备电子浆料过程中，要分别制备稀土介质浆料、稀土电阻浆料、稀土热敏电阻浆料和稀土电极浆料，稀土电阻浆料的制备过程包括微细铝粉的制备、微晶玻璃粉的制备、无机粘接相有机溶剂载体的制备和电阻浆料的制备，微细铝粉的制备过程包括：将选择好的金属铝熔融，置于全封闭的高速盘式雾化器中，熔融金属过热至250摄氏度，在惰性气体保护下，急速冷却，速率为105～107K/S，雾化制粉；雾化的铝粉从容器上部输送至旋风分离器，一次分离后送往带过滤网的喷淋塔进行气固分离，干燥后得到平均粒度为3～5μm的微细铝粉；
微晶玻璃粉的制备过程包括：将配比好的微晶玻璃粉体在混料机中混合均匀后置于钟罩炉中熔炼；熔炼温度为800～1200摄氏度。峰值保温1～5小时，水淬得到玻璃渣；将玻璃渣至于行星型球磨机中研磨2～4小时得到平均粒度不大于5微米的玻璃微粉。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
1、本发明采用配方中加入了稀土氧化物，使浆料的相容性、湿润性、热性能、电性能、化学性能、工艺性、自适应性有显著提高；发现以掺杂的形式加入稀土氧化物，配比用量在0.09%～5%之间，固相粉体粒径3μm以下，微米级粉体占70%，纳米级粉体占30%时性能最佳，而且纳米级粉体成分越高，热性能、电性能越好。
2、经过调整配方中功能相成分、重量配比及烧结曲线，该热敏电阻浆料、电阻浆料、电极浆料能和多种复合材料金属基板介质浆料相容；尤其是HIP技术的应用，提高膜的致密度、均匀性和芯片集成度，热性能、电性能、温控性能优异。具有生产周期短、能耗低、节能节材、产品质量优良、工艺稳定等特点；用贴膜法-HIP技术制备铝铜Cu+复合基稀土厚膜电路智能电热芯片，尚属首次。
附图说明
图1为本发明的图1为两温区、四温度电热芯片示意图；
图2为本发明的分解图；
图3为本发明的结构示意图；
图4为图3的剖视图。
附图标记说明：1、抑菌铜Cu+铝复合金属基板 2、稀土厚膜电路2-1、稀土厚膜介质层 2-2、稀土厚膜电阻电路 2-3、稀土厚膜控制电路 2-4、稀土厚膜电极衔接电路 2-5、稀土厚膜功能电路 3、温区一4、温区二 5、接线端子。
具体实施方式
如图1-图4所示，本发明一种稀土厚膜电路电热芯片，它包括抑菌铜Cu+铝复合金属基板1及其上制备的稀土厚膜电路2，稀土厚膜电路2包括稀土厚膜介质层2-1和弯曲盘绕多层叠加的稀土厚膜电阻电路2-2、稀土厚膜控制电路2-3、稀土厚膜电极衔接电路2-4及稀土厚膜功能电路2-5，稀土厚膜功能电路集成、组合衔接有分裂电子元器件、温控元器件的输出端口。
根据需求，可在电热芯片的多个平面或任意曲面内，集成制备若干层或梯度分布或横向分布若干个温度区域，实现多种功能的集成模块化组合。使控制精度和灵敏度大幅度提高。实现多温区梯度设置，高效运作智能操控，节能节材降低成本。
所述抑菌铜Cu+铝复合金属基板为T2青铜Cu+和3系列铝合金经热熔轧制和爆炸轧制复合而成；铜Cu+铝复合基板材料复合比：（0.15-0.35）:（0.85-0.65），通常为：0.2:0.8。铝和T2青铜Cu+都有很高的导热系数，铜的导热系数高出铝近三分之一，热性能优良。稀土厚膜电路通常制备在铝基材料上，也可制备在铜基材料上。本专利将稀土厚膜电路制备在铝基材料上。T2青铜Cu+作为散热面或者称负荷承载面。与各种负载接触。接触水负载时依附在水道壁上的细菌99.9%会被杀死。水中流动的细菌也会被高温远红外波杀死。极宜制作饮水机、电热水器、空气能热水器、新型集热器等水系列产品。是电热领域家用电器的不二之选。
所述稀土厚膜电阻电路、稀土厚膜控制电路、稀土厚膜电极衔接电路及其稀土厚膜功能电路制备在铝基材料上，T2青铜Cu+作为负荷承载面，接触水负载时依附在水道壁上的细菌99.9%会被杀死；水中流动的细菌也会被高温远红外波杀死；极宜制作饮水机、电热水器、空气能热水器、新型集热器等水系列产品。
所述稀土厚膜介质层是由稀土介质浆料制备而成，稀土厚膜控制电路是由稀土热敏电阻浆料制备而成，稀土厚膜功能电路由稀土电阻浆料制备而成，稀土厚膜电极衔接电路是由稀土电极浆料制备而成，电路表面包封层是由包封电子浆料制备而成。
所述稀土介质浆料由固相成分与有机溶剂载体组成，固相成分与有机溶剂载体的重量百分比包括：微晶玻璃粉70-85%，有机溶剂载体30-15%，微晶玻璃粉由SiO2、Na2O、B2O3、K2O、BaO、CaO、Co2O3、TiO2、P2O5、V2O5、Sb22O3、Cr2O3及稀土氧化物组成，微晶玻璃粉的各原料占固相成分的重量百分比为20-55%,0-20%,0-20%,0-20%,1-10%,0-5%,0-5%,3-27%,0-5%,0-10%,0-5%,0-5%；有机溶剂载体为松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1.4-丁内酯、硝基纤维素、乙基纤维素、氢化蓖麻油、卵磷脂的一种或多种，各原料占有机溶剂载体的重量百分比依次为：0-85%、0-85%、0-20%、2-20%、0.1-5%、0-3%、1-6%、0.1-5%、0.1-5%；稀土氧化物为镧、铈、钕、钷、钆、铒、钪、钇和氧化铽中的一种或多种氧化物。
所述稀土氧化物取代所述配方中氧化物的一种或多种，稀土氧化物占所述配方中的氧化物的0.09%～15%，固相粉体粒径3μm以下，微米级占80%，纳米级粉体20%。
所述稀土电阻浆料由微晶玻璃粉、微细铝粉、无机粘接相有机溶剂载体和稀土氧化物组成；微晶玻璃粉与微细铝粉混合后与无机粘接相有机溶剂载体的重量百分比为（50-75）%：（15-40）%，其中，微细铝粉与微晶玻璃粉之间的重量比为：（55-80）%：（20-45）%。微晶玻璃粉的配方按重量百分比包括：P2O5（35-55）%、ZnO（35-50）%、K2O（5-10）%、B2O3（0-10）%、SnO2（0-10）%、SiO2（0-5）%、Li2O（0-2）%、Al2O3（2-5）%、CuO（0-1.5）%；微细铝粉粒度为：3-5μm；
无机粘接相有机溶剂载体的配方按重量百分比包括：松油醇75-98%，柠檬酸三丁酯0-15%，乙基纤维素0.5-5%，硝基纤维素0-2%，氢化蓖麻油0.1-5%，卵磷脂0.1-5%；
所述稀土氧化物为镧、铈、钕、钷、钆、铒、钪和钇中的一种或多种氧化物；根据不同功率、不同温度、不同方阻的厚膜电路电热芯片对导电性能、热性能、化学性能、机械性能及远红外功能的要求，按照试验数理模式添加不同种类、不同份额的稀土氧化物，来增添或取代上述微细铝粉、微晶玻璃粉的一项或多项。
所述稀土氧化物取代所述配方中氧化物的一种或多种，稀土氧化物占所述配方中的氧化物的0.09%～15%，固相粉体粒径3μm以下，微米级占80%，纳米级粉体20%。
所述稀土热敏电阻浆料由二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉和微晶玻璃粉及有机溶剂载体组成，二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉与微晶玻璃粉组成固相成分，固相成分与有机溶剂载体的重量比为（65～85）:（35～15）；固相成分中二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉与微晶玻璃的重量比为（75～55）:（25～45）；二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉中的二氧化钌、氧化铜、氧化钇粉之间的重量比为：（75～59）：（15～40.5）:（10～0.5），二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉的粒径为：0.30-3.0μm；微晶玻璃粉为：CaO～SiO2～Al2O3～B2O3～Bi2O3～La2O3的稀土氧化物系微晶玻璃；各氧化物重量比：SiO2（20～60）％、Al2O3（5～35）％、CaO（10～35）%、Bi2O3（10～30）％、B2O3（1～10）％、La2O3（O.3～8）％；
有机溶剂载体的配方按重量百分比包括：松油醇68～78％、柠檬酸三丁醋2～18％、乙基纤维素0.4～9％、硝基纤维素0.4～9％、氢化蓖麻油0.1～6%、卵磷脂0.1～6％；稀土氧化物为镧、铈、钕、钷、钆、铒、钪、钇和氧化铽中的一种或多种氧化物，所述稀土氧化物取代所述配方中氧化物的一种或多种，稀土氧化物占所述配方中的氧化物的0.09%～15%，固相粉体粒径3μm以下。
所述稀土电极浆料由固相粉体与有机溶剂载体组成，重量比为（70～90）：（10～30）；固相粉体包括银钯钇复合粉与微晶玻璃粉，银钯钇复合粉与微晶玻璃粉重量比为(0.6～99.4)：(0.6～6)；银钯钇复合粉中的各原料重量比为：（0.6～10）：（82～99）：（0.4～8）；粒径为：3μm；有机溶剂载体的配方按重量百分比包括：松油醇60～98％、柠檬酸三丁醋10～30％、乙基纤维素2～10％、硝基纤维素1～5％、氢化蓖麻油0.1～5％、卵磷脂0.1～5％；
微晶玻璃为SiO2～Al2O3～CaO～B2O3～Bi2O3～La2O3的稀土、氧化物系微晶玻璃，各氧化物按微晶玻璃的重量百分为：SiO220～60％、A12O35～35％、CaO10～35％、B2O31～15％、La2O30.3～15％、Bi2O310～30％；稀土氧化物为镧、铈、钕、钷、钆、铒、钪、钇和氧化铽中的一种或几种氧化物。
所述稀土氧化物取代所述配方中氧化物的一种或多种，稀土氧化物占所述配方中的氧化物的0.09%～15%，固相粉体粒径3μm以下，微米级占80%，纳米级粉体20%。
一种稀土厚膜电路电热芯片的制备工艺，它包括如下步骤：
a、膜的制备：制备电子浆料，并在流延机上制备出不同性质、规格的生瓷带，包括介质生瓷带、热敏电阻生瓷带、电阻生瓷带、电极生瓷带，经烧结的生瓷带称为厚膜电路，统称为稀土厚膜电路；并在80～150℃下在机干燥30～50分钟，得到厚度为0.2～3mm磁带生胚，激光切割、冲压加工成型。
b、芯片的制备：将制备好的生磁带用玻璃胶或硅胶贴在铝铜Cu+复合基板上置于工装，安装在热等静压机内，在氮化气氛下按温度曲线进行烧结，升、降温速率:50-70℃∕min，峰值温度：450-650℃。
c、按要求检验各项设计参数包括方阻、耐压、几何尺寸和介质层厚度，要求介质层厚度＞60μm，方阻膜厚度＞8μm。
以下结合具体实施例对本发明的具体实施方案作进一步的详述。
1、按发明内容制备技术的要求，按图纸规格加工制作如图1所示铝铜复合基板；
2、如发明内容配方的要求，制备各类稀土电子浆料；
1）稀土介质浆料制备工艺：
①制备稀土微晶玻璃粉：按重量配比将各氧化物，晶核剂，经混合均匀后熔炼，熔炼温度为：1100～1450℃。保温90～180分钟后，出炉水淬，得到玻璃微渣；球磨玻璃微渣，制备出粒径1～3微米的微晶玻璃粉；稀土氧化物配比用量在0.09%～15%之间。固相粉体粒径3μm以下，微米级粉体约占80%，纳米级粉体占20%。
②配制有机溶剂载体：按配比将原料混合均匀，在80～100℃的水中溶浴数小时；调整乙基纤维素含量，将有机载体的粘度调整在150～280mPaS的范围内；
③介质浆料调制：将固相成分与有机溶剂载体的重量比按65:85～35：15；经R-S01型双向旋转＋振动机械，混合、搅拌、分散一小时后，三棍轧制得到成品，粘度值为150～200PaS/RPM。
2）稀土电阻浆料制备工艺：
微晶玻璃粉、微细铝粉混合后与有机溶剂载体的重量百分比为50-75%：50-25%，其中微细铝粉与微晶玻璃粉的重量比为：80-55%：20-45%；微晶玻璃粉、微细铝粉粒度为：3-5μm；稀土氧化物制备，每种稀土配比用量在0.09%～15%之间，固相粉体粒径3μm以下。
①微细铝粉的制备
将选择好的金属铝熔融，置于全封闭的高速盘式雾化器中，熔融金属过热至250摄氏度，在惰性气体保护下，急速冷却，速率为105～107K/S，雾化制粉；雾化的铝粉从容器上部输送至旋风分离器，一次分离后送往带过滤网的喷淋塔进行气固分离，干燥后得到平均粒度为3～5μm的微细铝粉。
②微晶玻璃粉的制备
将配比好的微晶玻璃粉体在混料机中混合均匀后置于钟罩炉中熔炼；熔炼温度为800～1200摄氏度。峰值保温1～5小时，水淬得到玻璃渣；将玻璃渣至于行星型球磨机中研磨2～4小时得到平均粒度不大于5微米的玻璃微粉。
③有机溶剂载体（无机粘接相）的制备
有机溶剂载体的配置是将有机溶剂载体中主溶剂、增稠剂、表面活性剂、触变剂、胶凝剂按一定比例在80～100℃的水中溶解数小时，调整增稠剂、稀释剂含量，将有机溶剂载体的粘度调整在150～280mPas的范围内即可。
④电阻浆料的制备
按配比将微晶玻璃粉、微细铝粉、无机粘接相有机溶剂载体和稀土氧化物置于高机械能旋转振动混合分散研磨装置，研磨一小时，经三棍轧机轧制得到稀土电阻浆料。调整微晶玻璃粉、微细铝粉、稀土氧化物的成份、重量配比即可得到不同方阻的系列稀土电阻浆料。调整增稠剂、稀释剂含量，将浆料的粘度调整在168～289mPas的范围内。
实施例所用电阻浆料方阻：100ΜΩ∕□。
3）稀土热敏电阻浆料制备工艺：
本发明“电热芯片”用稀土热敏电阻浆料由二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉和微晶玻璃粉及有机溶剂载体组成，二氧化钌、氧化铜、氧化钇与有机载体的重量比为65～85:35～15；二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉与微晶玻璃粉组成固相成分，固相成分中二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉与微晶玻璃的重量比为75～55:25～45；二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉中的二氧化钌、氧化铜、氧化钇粉的重量比为：75～59：15～40.5:10～0.5，二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉的粒径为：0.30--3.0μm；稀土氧化物用量比在0.09%～15%之间。固相粉体粒径3μm以下。
稀土热敏电阻浆料调制工艺方法同电阻浆料。
4）稀土电极浆料制备工艺：
稀土电极浆料由固相粉体与有机溶剂载体组成，重量比为70～90：30～10；固相粉体包括银钯钇复合粉与微晶玻璃粉，银钯钇复合粉与微晶玻璃粉重量比为99.4～0.6：0.6～6；银钯钇复合粉重量比为：0.6～10：99～82：0.4～8；粒径为：3μm；稀土氧化物用量比在0.09%～15%之间。固相粉体粒径3μm以下，微米级约占80%，纳米级粉体占20%。
稀土电极浆料调制工艺方法同电阻浆料。
本实施例稀土厚膜控制电路电性能参数：
①控制电路电性能：
②热敏电阻浆料物理性能“电热芯片”参数
如图1所示，本实施例为两温区-四温度-单个温区垂直制备九层-十七端口铝铜Cu+复合基稀土厚膜电路智能电热芯片。该事实例中双温区四种温度，温区一3与温区二4并排设置，垂直叠加共制备九层，双温区横向制备十八层。接线端子5为十七个端口，模块组合化后端口会更多，宜选航空电器用插接型端子或者设计专用接插线端子，方安全可靠。温区、温度可依据市场需求设计。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明之权利范围。复合基板还可是铝钢复合、钛铜复合、铝钛复合等。电路轨迹还可为同心圆状或阿基米德螺旋线状，渐开线状。制备层数可多可少，电路并串联、微积分电路，半导体数字电路、交直流电路、脉冲数字电路等。多温区、多温度或依本发明专利范围所作的等同变化不同形态、模块组合数量、形式，均属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种稀土厚膜电路电热芯片，其特征在于，它包括抑菌铜Cu+铝复合金属基板及其上制备的稀土厚膜电路，稀土厚膜电路包括稀土厚膜介质层和弯曲盘绕多层叠加的稀土厚膜电阻电路、稀土厚膜控制电路、稀土厚膜电极衔接电路及稀土厚膜功能电路，稀土厚膜功能电路集成、组合衔接有分裂电子元器件、温控元器件的输出端口。
2.根据权利要求1所述的稀土厚膜电路电热芯片，其特征在于，所述抑菌铜Cu+铝复合金属基板为T2青铜Cu+和3系列铝合金经热熔轧制和爆炸轧制复合而成；铜Cu+铝复合基板材料复合重量比：（0.15-0.35）：（0.85-0.65）。
3.根据权利要求1或2所述的稀土厚膜电路电热芯片，其特征在于，所述稀土厚膜电阻电路、稀土厚膜控制电路、稀土厚膜电极衔接电路及其稀土厚膜功能电路制备在铝基材料上，T2青铜Cu+作为负荷承载面。
4.根据权利要求1或2所述的稀土厚膜电路电热芯片，其特征在于，所述稀土厚膜介质层是由稀土介质浆料制备而成，稀土厚膜控制电路是由稀土热敏电阻浆料制备而成，稀土厚膜功能电路由稀土电阻浆料制备而成，稀土厚膜电极衔接电路是由稀土电极浆料制备而成，电路表面包封层是由包封电子浆料制备而成。
5.根据权利要求1所述的稀土厚膜电路电热芯片，其特征在于，所述稀土介质浆料由固相成分与有机溶剂载体组成，固相成分与有机溶剂载体的重量百分比包括：微晶玻璃粉70-85%，有机溶剂载体30-15%，微晶玻璃粉由SiO2、Na2O、B2O3、K2O、BaO、CaO、Co2O3、TiO2、P2O5、V2O5、Sb22O3、Cr2O3及稀土氧化物组成，微晶玻璃粉的各原料占固相成分的重量百分比为20-55%,0-20%,0-20%,0-20%,1-10%,0-5%,0-5%,3-27%,0-5%,0-10%,0-5%,0-5%；有机溶剂载体为松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1.4-丁内酯、硝基纤维素、乙基纤维素、氢化蓖麻油、卵磷脂的一种或多种，各原料占有机溶剂载体的重量百分比依次为：0-85%、0-85%、0-20%、2-20%、0.1-5%、0-3%、1-6%、0.1-5%、0.1-5%；稀土氧化物为镧、铈、钕、钷、钆、铒、钪、钇和氧化铽中的一种或多种氧化物。
6.根据权利要求1所述的稀土厚膜电路电热芯片，其特征在于，所述稀土电阻浆料由微晶玻璃粉、微细铝粉、无机粘接相有机溶剂载体和稀土氧化物组成；微晶玻璃粉与微细铝粉混合后与无机粘接相有机溶剂载体的重量百分比为（50-75）%：（15-40）%，其中，微细铝粉与微晶玻璃粉之间的重量比为：（55-80）%：（20-45）%。微晶玻璃粉的配方按重量百分比包括：P2O5（35-55）%、ZnO（35-50）%、K2O（5-10）%、B2O3（0-10）%、SnO2（0-10）%、SiO2（0-5）%、Li2O（0-2）%、Al2O3（2-5）%、CuO（0-1.5）%；微细铝粉粒度为：3-5μm；
无机粘接相有机溶剂载体的配方按重量百分比包括：松油醇75-98%，柠檬酸三丁酯0-15%，乙基纤维素0.5-5%，硝基纤维素0-2%，氢化蓖麻油0.1-5%，卵磷脂0.1-5%；
所述稀土氧化物为镧、铈、钕、钷、钆、铒、钪和钇中的一种或多种氧化物。
7.根据权利要求1或2所述的稀土厚膜电路电热芯片，其特征在于，所述稀土热敏电阻浆料由二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉和微晶玻璃粉及有机溶剂载体组成，二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉与微晶玻璃粉组成固相成分，固相成分与有机溶剂载体的重量比为（65～85）:（35～15）；固相成分中二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉与微晶玻璃的重量比为（75～55）:（25～45）；二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉中的二氧化钌、氧化铜、氧化钇粉之间的重量比为：（75～59）：（15～40.5）:（10～0.5），二氧化钌、氧化铜、氧化钇复合粉的粒径为：0.30-3.0μm；微晶玻璃粉为：CaO～SiO2～Al2O3～B2O3～Bi2O3～La2O3的稀土氧化物系微晶玻璃；各氧化物重量比：SiO2（20～60）％、Al2O3（5～35）％、CaO（10～35）%、Bi2O3（10～30）％、B2O3（1～10）％、La2O3（O.3～8）％；
有机溶剂载体的配方按重量百分比包括：松油醇68～78％、柠檬酸三丁醋2～18％、乙基纤维素0.4～9％、硝基纤维素0.4～9％、氢化蓖麻油0.1～6%、卵磷脂0.1～6％；稀土氧化物为镧、铈、钕、钷、钆、铒、钪、钇和氧化铽中的一种或多种氧化物，所述稀土氧化物取代所述配方中氧化物的一种或多种，稀土氧化物占所述配方中的氧化物的0.09%～15%，固相粉体粒径为3～5μm，微米级占80%，纳米级粉体20%。
所述稀土电极浆料由固相粉体与有机溶剂载体组成，重量比为（70～90）：（10～30）；固相粉体包括银钯钇复合粉与微晶玻璃粉，银钯钇复合粉与微晶玻璃粉重量比为(0.6～99.4)：(0.6～6)；银钯钇复合粉中的各原料重量比为：（0.6～10）：（82～99）：（0.4～8）；粒径为：3μm；有机溶剂载体的配方按重量百分比包括：松油醇60～98％、柠檬酸三丁醋10～30％、乙基纤维素2～10％、硝基纤维素1～5％、氢化蓖麻油0.1～5％、卵磷脂0.1～5％；
微晶玻璃为SiO2～Al2O3～CaO～B2O3～Bi2O3～La2O3的稀土、氧化物系微晶玻璃，各氧化物按微晶玻璃的重量百分为：SiO220～60％、A12O35～35％、CaO10～35％、B2O31～15％、La2O30.3～15％、Bi2O310～30％；稀土氧化物为镧、铈、钕、钷、钆、铒、钪、钇和氧化铽中的一种或几种氧化物。
8.根据权利要求5或6或7所述的稀土厚膜电路电热芯片，其特征在于，所述稀土氧化物取代所述配方中氧化物的一种或多种，稀土氧化物占所述配方中的氧化物的0.09%～15%，固相粉体粒径3μm以下，固相粉体粒径的微米级占80%，纳米级粉体20%。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的稀土厚膜电路电热芯片的制备工艺，其特征在于，它包括如下步骤：
a、膜的制备：制备电子浆料，并在流延机上制备出不同性质、规格的生瓷带，包括介质生瓷带、热敏电阻生瓷带、电阻生瓷带、电极生瓷带，经烧结的生瓷带称为厚膜电路，统称为稀土厚膜电路。
b、生瓷带的制备：流延机流延浆料，制备出各种类型生磁片，并在80～150℃下在机干燥30～50分钟，得到厚度为0.2～3mm磁带生胚，激光切割、冲压加工成型。
c、芯片的制备：将制备好的生磁带用玻璃胶或硅胶贴在铝铜Cu+复合基板上置于工装，安装在热等静压机内，在氮化气氛下按温度曲线进行烧结，升、降温速率:50-70℃∕min，峰值温度：450-650℃。
d、按要求检验各项设计参数包括方阻、耐压、几何尺寸和介质层厚度，要求介质层厚度＞60μm，方阻膜厚度＞8μm。
10.根据权利要求9所述的稀土厚膜电路电热芯片，其特征在于，在所述制备电子浆料过程中，要分别制备稀土介质浆料、稀土电阻浆料、稀土热敏电阻浆料和稀土电极浆料，稀土电阻浆料的制备过程包括微细铝粉的制备、微晶玻璃粉的制备、无机粘接相有机溶剂载体的制备和电阻浆料的制备，微细铝粉的制备过程包括：将选择好的金属铝熔融，置于全封闭的高速盘式雾化器中，熔融金属过热至250摄氏度，在惰性气体保护下，急速冷却，速率为105～107K/S，雾化制粉；雾化的铝粉从容器上部输送至旋风分离器，一次分离后送往带过滤网的喷淋塔进行气固分离，干燥后得到平均粒度为3～5μm的微细铝粉；
微晶玻璃粉的制备过程包括：将配比好的微晶玻璃粉体在混料机中混合均匀后置于钟罩炉中熔炼；熔炼温度为800～1200摄氏度；峰值保温1～5小时，水淬得到玻璃渣；将玻璃渣至于行星型球磨机中研磨2～4小时得到平均粒度不大于5微米的玻璃微粉。
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