CN110183225A - 一种电子烟陶瓷发热片及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子烟陶瓷发热片及其制造方法,陶瓷发热片包括氧化锆陶瓷基板,所述氧化锆陶瓷基板的一面印刷有绝缘层,所述氧化锆陶瓷基板的另一面依次印刷有导热层、发热组件和保护层,所述发热组件包括相连的发热电阻和内电极,所述内电极上印刷有焊盘,所述导热层由氧化锆、氧化铝参比的碳化硅浆料涂覆形成,其中,氧化锆的重量占比为5%~20%,氧化铝的重量占比为20%~45%。本发明具有加热均匀快速、可靠性高等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及电子烟陶瓷发热片领域,尤其涉及低温烘焙型电子烟陶瓷发热片领域。
背景技术
在近年流行的低温烘焙型电子烟烟具中,普遍采用陶瓷发热片作为发热体,发热温度为280~350摄氏度左右,烟草在这个温度下烘焙但不燃烧,从而产生烟雾。陶瓷发热片是电子烟烟具的一个关键技术之一,现有的低温烘焙型电子烟烟具的陶瓷发热片主要采用两种基材:其中一种采用烧成后的氧化铝陶瓷熟片,这种陶瓷发热片由于氧化铝瓷体强度差而导致发热片容易断裂;另外一种是采用氧化锆陶瓷(烧成熟片或生膜片)结合中温(550~900摄氏度)浆料体系,这种陶瓷发热片的制造过程一般为以下步骤:
首先,准备好氧化锆陶瓷基板,作为发热片主体,在陶瓷基板的一面印刷绝缘层、烘干,在陶瓷基板的另一面依次印刷内电极、烘干,印刷发热电阻、烘干,印刷焊盘、烘干,中温(550~900摄氏度)烧结,印刷保护层、烘干,最后低温(200~550摄氏度)或中温(550~900摄氏度)烧结成型。或者是依次印刷内电极、烘干,印刷发热电阻、烘干,印刷焊盘、烘干,印刷保护层、烘干,最后中温(550~900摄氏度)烧结成型。
这种电子烟陶瓷发热片具有以下缺陷:1)发热电阻印刷在氧化锆陶瓷基板上,由于氧化锆材料的导热系数偏低(约为2~5W/(m·K),发热电阻产生的热量在陶瓷基板上传导慢、传导不均匀,从而导致发热片加热温度不均匀或加热时间偏长;2)采用中温(550~900摄氏度)烧结的保护层反复经受相对其烧结温度较高的热冲击后容易产生微裂纹,致使保护层致密性和绝缘性变坏,受其保护的发热电阻的电阻值发生漂移或变化,最终可导致发热片失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于:针对现有技术存在的缺陷,提供一种加热均匀快速、可靠性高的电子烟陶瓷发热片及其制造方法。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种电子烟陶瓷发热片,包括氧化锆陶瓷基板,所述氧化锆陶瓷基板的一面印刷有绝缘层,所述氧化锆陶瓷基板的另一面依次印刷有导热层、发热组件和保护层,所述发热组件包括相连的发热电阻和内电极,所述内电极上印刷有焊盘,所述导热层由氧化锆、氧化铝参比的碳化硅浆料涂覆形成,其中,氧化锆的重量占比为5%~20%,氧化铝的重量占比为20%~45%。
进一步,所述导热层由1300~1600摄氏度的高温烧结而成。
一种电子烟陶瓷发热片的制造方法,包含以下步骤:
1)准备好氧化锆陶瓷基板,作为发热片主体;
2)在氧化锆陶瓷基板的一面印刷绝缘层,烘干;
3)在氧化锆陶瓷基板的另一面印刷导热层,烘干,导热层由氧化锆、氧化铝参比的碳化硅浆料涂覆形成,其中,氧化锆的重量占比为5%~20%,氧化铝的重量占比为20%~45%;
4)在导热层的上面印刷内电极,烘干,印刷发热电阻,烘干;
5)在内电极和发热电阻的上面印刷保护层,烘干;
6)将印刷烘干后的氧化锆陶瓷基板高温烧结成型;
7)印刷焊盘,烘干;
8)将印刷烘干后的氧化锆陶瓷基板中温烧结成型。
进一步,所述高温烧结是指烧结温度为1300~1600摄氏度。
进一步,在所述步骤5)之前,绝缘层、导热层、内电极、发热电阻,均可以在烘干后进行一次或多次高温烧结。
进一步,所述氧化锆陶瓷基板纯度为70%以上,可以是烧成后的致密氧化锆陶瓷熟片,也可以是氧化锆陶瓷生膜片。
进一步,所述绝缘层和保护层由氧化铝浆料涂覆形成。
进一步,所述内电极和发热电阻由以金属钨或金属铂为主的导电浆料涂覆形成。
进一步,通过厚膜印刷方式印刷各层,各层印刷湿膜可以通过一次或多次印刷获得。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明在氧化锆陶瓷基板与发热组件之间增加了导热层,导热层由氧化锆、氧化铝参比的碳化硅浆料涂覆形成,其中氧化锆的重量占比为5%~20%,氧化铝的重量占比为20%~45%,该导热层的导热系数约为15~30W/(m·K),比氧化锆陶瓷基板的导热系数2~5W/(m·K)高十倍,热传导效率非常高,发热电阻产生的热量通过导热层有效传导散发,能够快速均匀地传导至整个氧化锆陶瓷基板,使氧化锆陶瓷基板的热量分布更均匀,从而有效地缩短了加热时间,提高了加热速度。
2、本发明由于是采用1300~1600摄氏度的高温进行烧结,高温烧结的保护层耐热温度和耐热冲击能力大大提升,在300-650摄氏度温度下使用,基本不会产生微裂纹。可靠性高,并且能满足500-550摄氏度发热片高温自清洗的使用要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图例说明:1、氧化锆陶瓷基板,2、绝缘层,3、导热层,4、内电极,5、发热电阻,6、保护层,7、焊盘。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明,应当指出,本发明的保护范围并不仅局限于下述实施例,在不脱离本发明原理的前提下,对本发明所作出的任何改进和润饰,均应视为本发明的保护范围。
如图1所示,本发明的电子烟陶瓷发热片,包括氧化锆陶瓷基板1,氧化锆陶瓷基板1的一面印刷有绝缘层2,氧化锆陶瓷基板1的另一面依次印刷有导热层3、发热组件和保护层6,发热组件包括相连的发热电阻5和内电极4,内电极4上印刷有焊盘7。导热层3由氧化锆、氧化铝参比的碳化硅浆料涂覆形成,其中,氧化锆的重量占比为5%~20%,氧化铝的重量占比为20%~45%。
陶瓷发热片的制造方法实施例1,步骤如下:
准备好纯度为85%、厚度为0.4mm的已烧成后的致密氧化锆陶瓷熟片,作为氧化锆陶瓷基板1,在氧化锆陶瓷基板1的一面印刷出绝缘层2,烘干;在氧化锆陶瓷基板1的另一面印刷出导热层3,烘干;在导热层3上印刷出内电极4,烘干,印刷出发热电阻5,烘干;在内电极4和发热电阻5上印刷出保护层6,烘干;将印刷烘干后的氧化锆陶瓷基板1在1500摄氏度高温下烧结形成发热体。
再在内电极4上印刷焊盘7,烘干,最后将印刷烘干后的氧化锆陶瓷基板1在850℃中温下烧结制备出陶瓷发热片。
其中,氧化锆陶瓷熟片可以通过市场购买的方式获得;导热层3由氧化锆、氧化铝参比的碳化硅浆料涂覆形成,其中,氧化锆的重量占比为6%,氧化铝的重量占比为40%;绝缘层2和保护层6均由氧化铝浆料涂覆形成;内电极4和发热电阻5均由以金属钨或金属铂为主的导电浆料涂覆形成。
陶瓷发热片的制造方法实施例2,步骤如下:
准备好纯度为80%、厚度为0.5mm的氧化锆生膜片,作为氧化锆陶瓷基板1,在氧化锆陶瓷基板1的一面印刷出绝缘层2,烘干;在氧化锆陶瓷基板1的另一面印刷出导热层3,烘干;将印刷烘干后的氧化锆陶瓷基板1在1600℃高温下烧结形成致密陶瓷熟片。
再在导热层3上印刷出内电极4,烘干,印刷出发热电阻5,烘干;在内电极4和发热电阻5上印刷出保护层6,烘干;然后将印刷烘干后的氧化锆陶瓷基板1在1600℃高温下烧结形成发热体。
然后在内电极4上印刷焊盘7,烘干,最后将印刷烘干后的氧化锆陶瓷基板1在850℃中温下烧结制备出陶瓷发热片。
其中,氧化锆生膜片可以通过本领域技术人员公知的粉末压制成形、挤压成形、流延成形、射出成形等方法制备,导热层3由氧化锆、氧化铝参比的碳化硅浆料涂覆形成,其中,氧化锆的重量占比为9%,氧化铝的重量占比为45%;绝缘层2和保护层6均由氧化铝浆料涂覆形成;内电极4和发热电阻5均由以金属钨或金属铂为主的导电浆料涂覆形成。
Claims (9)
1.一种电子烟陶瓷发热片,包括氧化锆陶瓷基板,所述氧化锆陶瓷基板的一面印刷有绝缘层,其特征在于:所述氧化锆陶瓷基板的另一面依次印刷有导热层、发热组件和保护层,所述发热组件包括相连的发热电阻和内电极,所述内电极上印刷有焊盘,所述导热层由氧化锆、氧化铝参比的碳化硅浆料涂覆形成,其中,氧化锆的重量占比为5%~20%,氧化铝的重量占比为20%~45%。
2.根据权利要求1所述的电子烟陶瓷发热片,其特征在于:所述导热层由1300~1600摄氏度的高温烧结而成。
3.一种电子烟陶瓷发热片的制造方法,其特征在于包含以下步骤:
1)准备好氧化锆陶瓷基板,作为发热片主体;
2)在氧化锆陶瓷基板的一面印刷绝缘层,烘干;
3)在氧化锆陶瓷基板的另一面印刷导热层,烘干,导热层由氧化锆、氧化铝参比的碳化硅浆料涂覆形成,其中,氧化锆的重量占比为5%~20%,氧化铝的重量占比为20%~45%;
4)在导热层的上面印刷内电极,烘干,印刷发热电阻,烘干;
5)在内电极和发热电阻的上面印刷保护层,烘干;
6)将印刷烘干后的氧化锆陶瓷基板高温烧结成型;
7)印刷焊盘,烘干;
8)将印刷烘干后的氧化锆陶瓷基板中温烧结成型。
4.根据权利要求3所述的电子烟陶瓷发热片的制造方法,其特征在于:所述高温烧结是指烧结温度为1300~1600摄氏度。
5.根据权利要求3或4所述的电子烟陶瓷发热片的制造方法,其特征在于:在所述步骤5)之前,绝缘层、导热层、内电极、发热电阻,均可以在烘干后进行一次或多次高温烧结。
6.根据权利要求3或4所述的电子烟陶瓷发热片的制造方法,其特征在于:所述氧化锆陶瓷基板纯度为70%以上,可以是烧成后的致密氧化锆陶瓷熟片,也可以是氧化锆陶瓷生膜片。
7.根据权利要求3或4所述的电子烟陶瓷发热片的制造方法,其特征在于:所述绝缘层和保护层由氧化铝浆料涂覆形成。
8.根据权利要求3或4所述的电子烟陶瓷发热片的制造方法,其特征在于:所述内电极和发热电阻由以金属钨或金属铂为主的导电浆料涂覆形成。
9.根据权利要求3或4所述的电子烟陶瓷发热片的制造方法,其特征在于:通过厚膜印刷方式印刷各层,各层印刷湿膜可以通过一次或多次印刷获得。
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