CN109363247A - 一种电子烟及其片式发热体、以及片式发热体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子烟及其片式发热体、以及片式发热体的制备方法，该制备方法包括：制备陶瓷浆料，流延形成多片膜片；在部分膜片上打孔；在打孔后的膜片的第一面上印刷电极；在印刷电极后的膜片的第二面上印刷发热电路和测温电路，发热电路和测温电路分别通过膜片上打孔形成的孔洞连通电极；将印刷了发热电路和测温电路的膜片的第二面叠合到未打孔的膜片上进行叠压，形成片式坯体；将片式坯体进行烧结，得到电子烟的片式发热体。本发明提出的电子烟及其片式发热体、以及片式发热体的制备方法，发热电路和测温电路均与陶瓷一起烧结而成，使得发热体温度均匀分布，测温区域合理且精确。

Description

一种电子烟及其片式发热体、以及片式发热体的制备方法

技术领域

本发明涉及电子烟技术领域，尤其涉及一种电子烟及其片式发热体、以及片式发热体的制备方法。

背景技术

随着低温烘烤电子烟迅猛发展，其发热体成为核心部件，决定电子烟的整体设计和性能质量水平。目前发热体大部分是用加热体直接插入烟丝(烟弹)中间、加热体采用一定阻值的导线直接缠绕，加热电阻丝与烟丝直接接触，发热丝温度不均匀，局部温度过高，使烟丝产生有害物质，对消费者存在不利风险。

现有的一些技术中，加热丝在已有陶瓷芯体上印刷或与刻槽，形成一定阻值的电阻电路图案，再在其表面再设置保护层材料，因二者材料属于二次制造，容易造成表面保护层脱落，使电阻丝直接接触烟丝、而且不能顺利将发热体插入烟丝(烟弹)，降低了发热体的稳定性和使用寿命。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种电子烟及其片式发热体、以及片式发热体的制备方法，发热电路和测温电路均与陶瓷一起烧结而成，使得发热体温度均匀分布，测温区域合理且精确。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一个实施例公开了一种电子烟的片式发热体的制备方法，包括以下步骤：

A1：制备陶瓷浆料，流延形成多片膜片；

A2：在部分所述膜片上打孔；

A3：在步骤A2中打孔后的所述膜片的第一面上印刷电极；

A4：在步骤A3中印刷电极后的所述膜片的第二面上印刷发热电路和测温电路，所述发热电路和所述测温电路分别通过所述膜片上打孔形成的孔洞连通所述电极；

A5：将步骤A4中印刷了所述发热电路和所述测温电路的所述膜片的第二面叠合到步骤A1中的所述膜片上进行叠压，形成片式坯体；

A6：将步骤A5中片式坯体进行烧结，得到所述电子烟的片式发热体。

本发明的另一个实施例一种电子烟的片式发热体的制备方法，包括以下步骤：

B1：制备陶瓷浆料，流延形成多片膜片；

B2：在部分所述膜片上打孔；

B3：在步骤B2中打孔后的所述膜片的第一面上印刷电极；

B4：在两片步骤B3中印刷电极后的所述膜片的第二面分别印刷发热电路和测温电路；

B5：将步骤B4中的两片所述膜片的第二面分别叠合到步骤B1中的所述膜片的第一面和第二面上进行叠压，形成片式坯体；

B6：将步骤B5中片式坯体进行烧结，得到所述电子烟的片式发热体。

优选地，流延形成的所述膜片的厚度为100～1000μm；优选地，在部分所述膜片上采用机械打孔或者激光打孔方式进行打孔，其中孔径为30～100μm。

优选地，在打孔后的所述膜片的第一面上印刷的电极的长度和宽度为1～100mm，厚度为1～200μm；优选地，在所述膜片上印刷的所述发热电路和所述测温电路的宽度分别为10～100μm，厚度分别为1～200μm。

优选地，所述陶瓷浆料包括氧化铝、氧化锆、氮化铝、碳化硅、氮化硅中的至少一者，优选地，印刷所述发热电路和所述测温电路的浆料分别包括金、铂、钯、钨、镍、铜、银钯合金、金铂合金、铂钼合金中的至少一者。

优选地，所述叠压的压力为1000～15000psi；优选地，所述烧结的环境为空气、还原气体或惰性气体，烧结的温度为800～1600℃。

优选地，在对所述片式坯体进行烧结之前，还包括将所述片式坯体切割成预定形状的片式坯体，该预定形状包括矩形、矩形与半圆形的组合形状或者矩形与三角形的组合形状。

本发明另一个实施例还公开了一种电子烟的片式发热体，采用上述的制备方法制得。

优选地，所述片式发热体的厚度为0.1～2.0mm。

本发明另一个实施例还公开了一种电子烟，包括上述的片式发热体。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采用HTCC(高温共烧陶瓷)方法来制备电子烟的片式发热体，其中的发热电路和测温电路均与陶瓷一起烧结而成，位于陶瓷内部，使得陶瓷与电路的电阻丝结合紧密牢靠不易脱落；将该片式发热体插入到烟弹中时，通过与陶瓷共烧的内部电路在烟弹中心均匀发热，并通过陶瓷体将热量传递给烟弹，不仅避免了局部烟丝温度过高而散发异味，而且提高了烟弹加热稳定性及烘烤温度均匀性；另外由于发热电路在该片式发热体的内部，不易于其他物质接触反应，从而提高了发热体的性能质量稳定性及使用寿命，测温电路也同样全面接触烟弹，使得测温精度高且全面。

在进一步的方案中，该片式发热体的一端可设置为方尖型或圆弧形，使得发热体能够更容易插入到烟弹中。

附图说明

图1是本发明实施例一的电子烟的片式发热体的制备方法流程示意图；

图2是本发明实施例二的电子烟的片式发热体的制备方法流程示意图；

图3是本发明实施例二的电子烟的片式发热体的分解结构示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。

本发明采用陶瓷内部电阻丝发热原理及陶瓷新技术，制备性能质量优良的发热体，能够改善现有电阻丝发热体中心加热存在的系列缺陷。

如图1所示，本发明实施例一公开了一种电子烟的片式发热体的制备方法，包括以下步骤：

A1：制备陶瓷浆料，流延形成多片膜片；

具体地，陶瓷浆料包括氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si₃N₄)中的至少一者，通过将陶瓷浆料进行流延，使其膜厚度达到设计值，在100～1000μm之间。

A2：在部分膜片上打孔；

具体地，在部分膜片上采用机械打孔或者激光打孔方式进行打孔，其中孔径为30～100μm。

A3：在步骤A2中打孔后的膜片的第一面上印刷电极；

具体地，采用丝网印刷表面电极，丝网印刷电极的浆料包括金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、钨(W)、镍(Ni)、铜(Cu)、银钯合金(Ag-Pd)、金铂合金(Pt-Au)、铂钼合金(Pt-Mo)中的至少一者；印刷的电极的长度和宽度为1～100mm，厚度为1～200μm。

A4：在步骤A3中印刷电极后的膜片的第二面上印刷发热电路和测温电路，发热电路和测温电路分别通过所述膜片上打孔形成的孔洞连通所述电极；

具体地，采用丝网印刷相互串并联的发热电路和测温电路图案，丝网印刷发热电路和测温电路的浆料分别包括金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、钨(W)、镍(Ni)、铜(Cu)、银钯合金(Ag-Pd)、金铂合金(Pt-Au)、铂钼合金(Pt-Mo)中的至少一者，其中，印刷测温电路的浆料可以比发热电路的电阻率要大一些；发热电路和测温电路的宽度分别为10～100μm，厚度分别为1～200μm。

A5：将步骤A4中印刷了发热电路和测温电路的膜片的第二面叠合到步骤A1中的膜片上进行叠压，形成片式坯体；

具体地，采用手工或自动叠层机将一片未打孔的膜片和步骤A4中处理后的膜片进行叠压，叠压的结构的排列顺序为未打孔膜片、发热电路和测温电路图案、打孔膜片、电极，其中叠压压力为1000～15000psi。

A6：将步骤A5中片式坯体进行排胶、烧结，得到电子烟的片式发热体。

具体地，在片式坯体进行排胶烧结之前，采用切割设备将叠压成型的坯体进行切割成预定形状的片式坯体，该预定形状包括矩形、矩形与半圆形的组合形状或者矩形与三角形的组合形状，通过设置半圆形或三角形结构可以方便将最终得到的片式发热体插入到烟弹中。

然后将切割成预定形状的片式坯体放置于治具中，排胶烧结成瓷体，烧结气氛为为空气、还原气体或惰性气体，烧结的温度为800～1600℃；瓷体内外径可以根据烟弹大小而调整，其中片式发热体的厚度为0.1～2.0mm。

本实施例制备得到的电子烟的片式发热体的结构为：包括片式结构的相互贴合连接的第一膜片和第二膜片，第一膜片和第二膜片分别是通过陶瓷浆料流延形成的，第二膜片上设有孔洞，且第二膜片的第一面上印刷有电极，第二面上印刷有发热电路和测温电路，发热电路和测温电路分别通过孔洞连通电极；第二膜片的第二面贴合在第一膜片上，且第一膜片和第二膜片是通过烧结而连接在一起的。

该实施例的电子烟的片式发热体可以应用于电子烟中，电子烟中可以引出导线与片式发热体表面的电极采用焊接方式导通，焊接材料包括锡、银、铜、镍、锌等及其合金(例如银铜合金)，通过测量引出导线间的电阻值，在0.1～5.0Ω之间。

如图2所示，本发明实施例二公开了一种电子烟的片式发热体的制备方法，包括以下步骤：

B1：制备陶瓷浆料，流延形成多片膜片；

具体地，陶瓷浆料包括氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si₃N₄)中的至少一者，通过将陶瓷浆料进行流延，使其膜厚度达到设计值，在100～1000μm之间。

B2：在部分膜片上打孔；

具体地，在部分膜片上采用机械打孔或者激光打孔方式进行打孔，其中孔径为30～100μm。

B3：在步骤B2中打孔后的膜片的第一面上印刷电极；

具体地，采用丝网印刷表面电极，丝网印刷电极的浆料包括金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、钨(W)、镍(Ni)、铜(Cu)、银钯合金(Ag-Pd)、金铂合金(Pt-Au)、铂钼合金(Pt-Mo)中的至少一者；印刷的电极的长度和宽度为1～100mm，厚度为1～200μm。

B4：在两片步骤B3中印刷电极后的膜片的第二面分别印刷发热电路和测温电路；

具体地，采用丝网印刷方式分别在两片膜片的第二面上印刷发热电路和测温电路图案，丝网印刷发热电路和测温电路的浆料分别包括金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、钨(W)、镍(Ni)、铜(Cu)、银钯合金(Ag-Pd)、金铂合金(Pt-Au)、铂钼合金(Pt-Mo)中的至少一者，其中，印刷测温电路的浆料可以比发热电路的电阻率要大一些；发热电路和测温电路的宽度分别为10～100μm，厚度分别为1～200μm。

B5：将步骤B4中的两片所述膜片的第二面分别叠合到步骤B1中的所述膜片的第一面和第二面上进行叠压，形成片式坯体；

具体地，采用手工或自动叠层机将步骤B4中处理后的两片膜片分别置于一片未打孔的膜片的两侧面进行叠压，叠压的结构的排列顺序是以外二者之一：(1)电极、打孔膜片、发热电路图案、未打孔膜片、测温电路图案、打孔膜片、电极，(2)电极、打孔膜片、测温电路图案、未打孔膜片、发热电路图案、打孔膜片、电极；其中叠压压力为1000～15000psi。

B6：将步骤B5中片式坯体进行烧结，得到所述电子烟的片式发热体。

具体地，在片式坯体进行排胶烧结之前，采用切割设备将叠压成型的坯体进行切割成预定形状的片式坯体，该预定形状包括矩形、矩形与半圆形的组合形状或者矩形与三角形的组合形状，通过设置半圆形或三角形结构可以方便将最终得到的片式发热体插入到烟弹中。

然后将切割成预定形状的片式坯体放置于治具中，排胶烧结成瓷体，烧结气氛为为空气、还原气体或惰性气体，烧结的温度为800～1600℃；瓷体内外径可以根据烟弹大小而调整，其中片式发热体的厚度为0.1～2.0mm。

如图3所示，本实施例制备得到的电子烟的片式发热体的结构为：包括片式结构的相互贴合连接的第一膜片10、第二膜片20和第三膜片30，第一膜片10、第二膜片20和第三膜片30分别是通过陶瓷浆料流延形成的，第二膜片20和第三膜片30上分别设有孔洞(图中未示)，且第二膜片20和第三膜片30的第一面上分别印刷有电极21、31，第二膜片20的第二面上印刷有发热电路22且发热电路22通过孔洞连通第二膜片20的第一面上的电极21，第三膜片30的第二面上印刷有测温电路32且测温电路32通过孔洞连通第三膜片30的第一面上的电极31，第二膜片20的第二面和第三膜片30的第二面分别贴合在第一膜片10的第一面和第二面上，且第一膜片10、第二膜片20和第三膜片30是通过烧结而连接在一起的。

该实施例的电子烟的片式发热体可以应用于电子烟中，电子烟中可以引出导线与片式发热体表面的电极采用焊接方式导通，焊接材料包括锡、银、铜、镍、锌等及其合金(例如银铜合金)，通过测量引出导线间的电阻值，在0.1～5.0Ω之间。

结合图3，下面列举一个具体实例对本发明的电子烟的片式发热体的制备方法进行进一步说明，制备工艺过程如下：

(1)制备含有氧化钇掺杂的氧化铝陶瓷流延浆料；

(2)采用6英寸流延机自动流延成膜形成原型膜片10、20、30，膜片10长度175mm，宽度175mm，膜厚在300μm；膜片20、30的长度175mm，宽度175mm，膜厚在40μm；

(3)将原型膜片10、20、30分别按设计图案标识分割为多个矩形，每一矩形边长分别为25mm、5mm；

(4)为了连接焊盘和内部线路，对膜片20、30采用激光打孔或机械打孔，穿透膜片，孔径500μm；

(5)对既定打孔后的膜片20、30丝网印刷表面银铂金属电极21、31，金属电极长度3mm、宽度2mm、厚度10μm；

(6)在既定膜片20另一面每一矩形面内丝网印刷银铂金属电极浆料，形成单层串联电阻的发热电路22图案，其宽度250μm、其厚度10μm；

(7)在既定膜片30另一面每一矩形面内丝网印刷银金属电极浆料，形电阻成测温电路32图案，其宽度50μm、其厚度3μm；

(8)按照设计要求叠层，依次为膜片20、膜片10、膜片30，其结构依次为发热电路引出电极21、膜片20、发热电路22、原型膜片10、测温电路32、膜片30、测温电路引出电极31；形成叠层膜厚0.5mm，叠层压力8000psi，最终坯体厚度0.41mm；

(9)采用切割设备将叠压成型的膜片切割成单一坯体，其长度25mm、宽度5mm、厚度1.2mm；

(10)将单一坯体置于治具中在空气中排胶，排胶温度380℃，持续时间24h，再放置于保护气氛下烧结，烧结温度1400℃、保温4h，最终得到片状的陶瓷体发热体；

(11)采用压接焊接，将引出镀银镍线与表面的电极焊盘在保护气氛下焊接成一体；测量两端引出镀锡铜线间电阻值，其阻值为0.5Ω。

本发明优选实施例的制备方法具有以下特点：

(1)采用在陶瓷体内电阻电路发热原理，产品呈现片状、直接插入烟弹中、中心加热效率高，陶瓷体内温度均匀，不会使烟弹部分过热产生异味；

(2)采用在陶瓷体内测温电路测温原理，测温区域分布合理，为陶瓷全部发热区域，测温准确，反馈精度高。

(3)采用HTCC(高温共烧陶瓷)制造技术，使发热体、测温电路与陶瓷共烧而成，长期使用过程中陶瓷表面无脱落，提高了发热体的稳定性和使用寿命，提高了测温的准确性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子烟的片式发热体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1：制备陶瓷浆料，流延形成多片膜片；

A2：在部分所述膜片上打孔；

A3：在步骤A2中打孔后的所述膜片的第一面上印刷电极；

A4：在步骤A3中印刷电极后的所述膜片的第二面上印刷发热电路和测温电路，所述发热电路和所述测温电路分别通过所述膜片上打孔形成的孔洞连通所述电极；

A5：将步骤A4中印刷了所述发热电路和所述测温电路的所述膜片的第二面叠合到步骤A1中的所述膜片上进行叠压，形成片式坯体；

A6：将步骤A5中片式坯体进行烧结，得到所述电子烟的片式发热体。

2.一种电子烟的片式发热体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

B1：制备陶瓷浆料，流延形成多片膜片；

B2：在部分所述膜片上打孔；

B3：在步骤B2中打孔后的所述膜片的第一面上印刷电极；

B4：在两片步骤B3中印刷电极后的所述膜片的第二面分别印刷发热电路和测温电路；

B5：将步骤B4中的两片所述膜片的第二面分别叠合到步骤B1中的所述膜片的第一面和第二面上进行叠压，形成片式坯体；

B6：将步骤B5中片式坯体进行烧结，得到所述电子烟的片式发热体。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，流延形成的所述膜片的厚度为100～1000μm；优选地，在部分所述膜片上采用机械打孔或者激光打孔方式进行打孔，其中孔径为30～100μm。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在打孔后的所述膜片的第一面上印刷的电极的长度和宽度为1～100mm，厚度为1～200μm；优选地，在所述膜片上印刷的所述发热电路和所述测温电路的宽度分别为10～100μm，厚度分别为1～200μm。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷浆料包括氧化铝、氧化锆、氮化铝、碳化硅、氮化硅中的至少一者，优选地，印刷所述发热电路和所述测温电路的浆料分别包括金、铂、钯、钨、镍、铜、银钯合金、金铂合金、铂钼合金中的至少一者。

6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述叠压的压力为1000～15000psi；优选地，所述烧结的环境为空气、还原气体或惰性气体，烧结的温度为800～1600℃。

7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在对所述片式坯体进行烧结之前，还包括将所述片式坯体切割成预定形状的片式坯体，该预定形状包括矩形、矩形与半圆形的组合形状或者矩形与三角形的组合形状。

8.一种电子烟的片式发热体，其特征在于，采用权利要求1或2任一项所述的制备方法制得。

9.根据权利要求8所述的片式发热体，其特征在于，所述片式发热体的厚度为0.1～2.0mm。

10.一种电子烟，其特征在于，包括权利要求8所述的片式发热体。