CN104703307B - 陶瓷发热片 - Google Patents

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Abstract

本发明专利涉及陶瓷发热片，包括高温共烧的陶瓷基板、印刷线路，所述陶瓷基板作为支撑结构并具有优良的绝缘导热性能，所述印刷线路作为发热功能元件并置于至少两层陶瓷基板之间，所述陶瓷基板包括一厚度0.4～1.2mm的氧化铝陶瓷基板和覆盖在所述印刷线路上面的一厚度为3～100μm的透明保护膜。本发明还提供了对应的制备工艺。本发明通过厚度为3～100μm的透明保护膜使得发热线路清晰可见，由于降低了上层陶瓷厚度，使升温速率得到了明显提升，能符合食品快速检测和医疗中300℃左右的快速升温要求。同时，由于改观现有技术的上层mm级的氧化铝陶瓷，材料成本更低。进一步地，由于没有上层的相对较厚的氧化铝陶瓷，降低了由于现有技术的上层氧化铝陶瓷带来的热损失破裂导致发热线路断开的风险，提高了陶瓷发热片的使用寿命。

Description

陶瓷发热片
技术领域
本发明涉及陶瓷发热片，特别是涉及升温速度快的发热线路清晰可见的陶瓷发热片。
背景技术
陶瓷发热片是通过陶瓷与金属高温共烧技术得到的一种耐腐蚀、绝缘和导热性能良好的发热元件，不含铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯(PBBs)和多溴联苯醚(PBDEs)等有害物质，符合欧盟RoHS环保指令等环保要求，在各类加热设备中广泛使用。现有技术的陶瓷发热片常见的氧化铝陶瓷发热片采用mm级别的两层氧化铝陶瓷夹中间的含金属钨浆料印刷的发热线路，两者经过至少1500℃以上的高温共烧得到，随着时代要求变迁，对陶瓷发热片的升温速率和外观要求越来越严，尤其是在食品快速检测和医疗中要求300℃左右的使用环境要求能快速达到要求且寿命也有要求，同时，对加热设备中发热线路故障可视化要求也越来越明确，原有的氧化铝陶瓷发热片越来越不符合要求。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种具有更快升温速率及发热线路清晰可见的陶瓷发热片。
本发明的技术方案如下：
一种陶瓷发热片，包括高温共烧的陶瓷基板、印刷线路，所述陶瓷基板作为支撑结构并具有优良的绝缘导热性能，所述印刷线路作为发热功能元件并置于至少两层陶瓷基板之间，所述陶瓷基板包括一厚度0.4～1.2mm的氧化铝陶瓷基板和覆盖在所述印刷线路上面的一厚度为3～100μm的透明保护膜，所述透明保护膜为玻璃-陶瓷，其中Al、Mg总含量(以氧化物计)高于60％。
在其中一个实施例中，所述印刷线路至少包括发热线路、电极焊盘。
在其中一个实施例中，所述印刷线路还包括传感线路。
在其中一个实施例中，所述电极焊盘焊盘处没有覆盖所述透明保护膜。
本发明的另一目的是提供上述陶瓷发热片的一种制备工艺。
一种陶瓷发热片制备工艺，包括如下步骤：
a)根据最终产品尺寸及烧成收缩率，切割或冲切好需要尺寸氧化铝流延生坯备用；
b)取用根据电路需要设计好的丝网进行印刷线路的印刷，干燥待用；
c)配备好Al、Mg总含量高于60％的保护膜印刷浆料，根据保护膜厚度需要进行至少一次保护膜浆料印刷；
d)电极焊盘焊盘位置使用电极焊盘浆料进行印刷；
e)在工艺要求的1500℃～1580℃的气氛烧结炉中进行烧结，然后根据平整度需要进行1350℃～1480℃的整形复平；
f)电极焊盘焊盘渡镍处理，焊接电极焊盘引线；
g)通电发热及寿命测试，外观检测，成品待用。
在其中一个实施例中，a)使用符合最终产品尺寸规格要求的已烧结氧化铝陶瓷。
相对现有技术，本发明的有益效果为，通过厚度为3～100μm的透明保护膜使得发热线路清晰可见，由于降低了上层陶瓷厚度，使升温速率得到了明显提升，能符合食品快速检测和医疗中300℃左右的快速升温要求。同时，由于改观现有技术的上层mm级的氧化铝陶瓷，材料成本更低。
进一步地，由于没有上层的相对较厚的氧化铝陶瓷，降低了由于现有技术的上层氧化铝陶瓷带来的热损失破裂导致发热线路断开的风险，提高了陶瓷发热片的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的陶瓷发热片的剖面结构图；
图2为本发明实施例一的食品检测用陶瓷发热片的结构示意图；
图3为本发明实施例二的医用带传感线路的陶瓷发热片的结构示意图。
以上各图，10,110,210--陶瓷基板；20,120,220--印刷线路；121,221--发热线路；122,222--电极焊盘焊盘；223--传感线路；30,130,230--透明玻璃-陶瓷保护膜
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。
图1给出了本发明的陶瓷发热片的剖面结构示意图，图2为本发明的食品快速检测用陶瓷发热片结构示意图，图3为本发明的医用陶瓷发热片结构示意图，结合图1～3可知，本发明的陶瓷发热片包括下层的陶瓷基板(10,110,210)，为氧化铝陶瓷材料，优选地，为Al2O3含量为92以上的氧化铝陶瓷，采用流延法制备；中间层的印刷线路(20,120,220)，印刷线路采用含金属钨的浆料，根据电阻需要，掺入Al2O3，通常地，印刷线路(20,120,220)包括发热线路(121,221)和对外电连接的电极焊盘焊盘(122,222)及引线(图中未示出)。为了更好配合设备温度传感需要，印刷线路(20,120,220)还可以包括传感线路(223)。
制备上述的陶瓷发热片，我们的优选制备工艺如下：
a)根据最终产品尺寸及烧成收缩率，切割或冲切好需要尺寸氧化铝流延生坯备用；
b)取用根据电路需要设计好的丝网进行印刷线路的印刷，干燥待用；
c)配备好Al、Mg总含量高于60％的保护膜印刷浆料，根据保护膜厚度需要进行至少一次保护膜浆料印刷；
d)电极焊盘焊盘位置使用电极焊盘浆料进行印刷；
e)在工艺要求的1500℃～1580℃的气氛烧结炉中进行烧结，然后根据平整度需要进行1350℃～1480℃的整形复平；
f)电极焊盘焊盘渡镍处理，焊接电极焊盘引线；
g)通电发热及寿命测试，外观检测，成品待用。
作为技术替换，我们当然可以选用氧化铝陶瓷烧结片作为基板，只需要将步骤a)中的生坯直接替换为符合产品最终尺寸规格要求的氧化铝陶瓷熟瓷片即可。
优选地，本发明的保护膜浆料印刷浆料采用基板材料的Al2O3通过添加高岭土、滑石粉得到骨料，然后通过加入松油醇、蓖麻油等溶剂和/或PVB树脂等增塑剂配成的悬浮液，通过搅拌均匀后得到。
由上面可知，本发明通过厚度为3～100μm的透明保护膜使得发热线路清晰可见，由于降低了上层陶瓷厚度，使升温速率得到了明显提升，能符合食品快速检测和医疗中300℃左右的快速升温要求。同时，由于改观现有技术的上层mm级的氧化铝陶瓷，材料成本更低。进一步地，由于没有上层的相对较厚的氧化铝陶瓷，降低了由于现有技术的上层氧化铝陶瓷带来的热损失破裂导致发热线路断开的风险，提高了陶瓷发热片的使用寿命。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种陶瓷发热片，包括高温共烧的陶瓷基板、印刷线路，所述陶瓷基板作为支撑结构并具有优良的绝缘导热性能，所述印刷线路作为发热功能元件并置于至少两层陶瓷基板之间，其特征在于，所述陶瓷基板包括一厚度0.4～1.2mm的氧化铝陶瓷基板和覆盖在所述印刷线路上面的一厚度为3～100μm的透明保护膜,所述透明保护膜为玻璃-陶瓷，其中Al、Mg总含量高于60％。
2.根据权利要求1所述的陶瓷发热片，其特征在于，所述印刷线路至少包括发热线路、电极焊盘。
3.根据权利要求2所述的陶瓷发热片，其特征在于，所述印刷线路还包括传感线路。
4.根据权利要求2所述的陶瓷发热片，其特征在于，所述电极焊盘处没有覆盖所述透明保护膜。
5.如权利要求1～4任一项所述的陶瓷发热片的发热片制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
a)根据最终产品尺寸及烧成收缩率，切割或冲切好需要尺寸氧化铝流延生坯备用；
b)取用根据电路需要设计好的丝网进行印刷线路的印刷，干燥待用；
c)配备好Al、Mg总含量高于60％的保护膜印刷浆料，根据保护膜厚度需要进行至少一次保护膜浆料印刷；
d)电极焊盘位置使用电极焊盘浆料进行印刷；
e)在工艺要求的1500℃～1580℃的气氛烧结炉中进行烧结，然后根据平整度需要进行1350℃～1480℃的整形复平；
f)电极焊盘渡镍处理，焊接电极焊盘引线；
g)通电发热及寿命测试，外观检测，成品待用。
6.根据权利要求5所述的发热片制备工艺，其特征在于，所述步骤a)使用符合最终产品尺寸规格要求的已烧结氧化铝陶瓷。
7.根据权要求5或6所述的发热片制备工艺，其特征在于，所述步骤c)中的保护膜浆料印刷浆料采用基板材料的Al2O3通过添加高岭土、滑石粉得到骨料，然后通过加入至少包括松油醇、蓖麻油的溶剂和/或至少包括PVB树脂的增塑剂配成的悬浮液，通过搅拌均匀后得到。
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