CN110512188A - 一种加热器支撑基体的制备方法及加热器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种加热器支撑基体的制备方法及加热器的制备方法，其中，加热器支撑基体的制备方法包括：制备基体本体；对所述基体本体进行处理，使所述基体本体的表面形成第一区域和第二区域，且所述第一区域的粗糙度大于所述第二区域。本发明加热器的制备方法通过对加热器支撑基体表面上对应的第一区域和第二区域进行表面粗糙度的精细控制，在导电材料层沉积在加热器支撑基体表面上后，导电材料层附着在第一区域,第二区域上导电材料的可以实现自然脱落或通过小刀等简易工具去除，操作简单，图案美观，且导电材料层边缘齐整，不起层，使加热器的成品率高，增加经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及加热器技术领域，特别涉及一种加热器支撑基体的制备方法及加热器的制备方法。
背景技术
现有的加热器一般由在支撑基材上沉积一层热解石墨，之后对热解石墨进行刻画，做出图案，但是在热解石墨表面加工花纹形成图案极容易引起留在支撑基材表面的热解石墨的边缘起层，只要出现这种情况，整支加热器就会完全报废。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种使加热器成品率更高加热器支撑基体的制备方法及加热器的制备方法。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明一方面提供了一种加热器支撑基体的制备方法，包括：制备基体本体；对所述基体本体进行处理，使所述基体本体的表面形成第一区域和第二区域，且所述第一区域的粗糙度大于所述第二区域。
进一步地，制备基体本体包括：将三氯化硼、氨气和氮气均匀混合后通入高温沉积炉中；所述三氯化硼、所述氨气和所述氮气在高温沉积炉中反应并在所述高温沉积炉内的模具表面上沉积非晶态热解氮化硼；对所述非晶态热解氮化硼进行高温烧结析晶处理；将所述高温沉积炉降温至室温，得到所述基体本体。
进一步地，所述对所述基体本体进行处理，使所述基体本体的表面形成第一区域和第二区域，且所述第一区域的粗糙度大于所述第二区域，包括：将所述基体本体修整至预设厚度；将所述第一区域的粗糙度修整至第一预设值，将所述第二区域表面的粗糙度修整至第二预设值。
进一步地，所述将所述第一区域的粗糙度修整至第一预设值，将所述第二区域表面的粗糙度修整至第二预设值包括：将所述基体本体表面的粗糙度修整至所述第一预设值；在所述基体本体表面上形成凹槽；将所述凹槽表面的粗糙度修整至所述第二预设值，形成所述第二区域，所述基体本体表面粗糙度为所述第一预设值的区域为所述第一区域。
进一步地，所述将所述第一区域的粗糙度修整至第一预设值，将所述第二区域表面的粗糙度修整至第二预设值包括：将所述基体本体表面的粗糙度修整至所述第二预设值；在所述基体本体表面上形成凹槽；将所述凹槽表面的粗糙度修整至所述第一预设值，形成所述第一区域，所述基体本体表面粗糙度为所述第二预设值的区域为所述第二区域。
进一步地，所述第一预设值为1.0～6.0μm。
进一步地，所述第二预设值≤0.5μm。
本发明另一方面提供了一种加热器的制备方法，包括：采用上述方法制备加热器支撑基体；在所述加热器支撑基体的表面沉积导电材料层；去除所述第二区域的表面上的所述导电材料层；在具有导电材料层的所述加热器支撑基体的表面形成绝缘层，得到加热器。
进一步地，所述在所述加热器基体本体的表面上形成所述导电层，包括：将含碳类烷烃气体和惰性气体混合后通入所述高温加载炉；所述含碳类烷烃气体和所述惰性气体在所述高温加载炉内反应生成热解碳材料，并沉积于所述加热器支撑基体表面。
进一步地，所述在所述导电层和所述第二区域形成绝缘层，包括：将三氯化硼、氨气和氮气均匀混合后通入所述高温沉积炉中；所述三氯化硼、所述氨气和所述氮气在所述高温沉积炉中反应，并且于在所述第一区域表面形成所述导电层后的所述加热器支撑基体的表面上沉积非晶态热解氮化硼；对所述非晶态热解氮化硼进行高温烧结析晶处理；将所述高温沉积炉降温至室温，得到所述加热器。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明的制备方法通过对加热器支撑基体表面上对应的第一区域和第二区域进行表面粗糙度的精细控制，在导电材料层沉积在加热器支撑基体表面上后，导电材料层附着在第一区域,第二区域上导电材料的可以实现自然脱落或通过小刀等简易工具去除，操作简单，图案美观，且导电材料层边缘齐整，不起层，使加热器的成品率高，增加经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例1的加热器支撑基体的结构示意图；
图2是本发明实施例1的热器支撑基体的制备方法的流程图；
图3是本发明实施例2的加热器的结构示意图；
图4是本发明实施例2的热器的制备方法的流程图。
附图标记：
1：第一区域；2：第二区域。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
图1是本发明实施例1的加热器支撑基体的结构示意图；图2是本发明实施例1的热器支撑基体的制备方法的流程图。
如图1和图2所示，本实施例的加热器支撑基体的制备方法，包括：制备基体本体；对基体本体进行处理，使基体本体的表面形成第一区域1和第二区域2，且第一区域1的粗糙度大于第二区域2。
第一区域1的粗糙度较大，使后续在第一区域1上沉积的导电材料层不易脱落，第二区域2的粗糙度较小便于后续在第二区域2上沉积的导电材料层易脱落。本实施例通过对加热器支撑基体表面上对应的导电材料层的区域和不需要导电材料层的区域进行表面粗糙度的精细控制，在导电材料层沉积在加热器支撑基体表面上后，不需要导电材料层的区域上导电材料的可以实现自然脱落或通过小刀等简易工具去除，操作简单，图案美观，且导电材料层边缘齐整，不起层，使加热器的成品率高，增加经济效益。
具体地，制备基体本体包括：将三氯化硼、氨气和氮气均匀混合后通入高温沉积炉中；三氯化硼、氨气和氮气在高温沉积炉中反应并在高温沉积炉内的模具表面上沉积非晶态热解氮化硼；对非晶态热解氮化硼进行高温烧结析晶处理；将高温沉积炉降温至室温，得到基体本体。
具体地，对基体本体进行处理，使基体本体的表面形成第一区域1和第二区域2，且第一区域1的粗糙度大于第二区域2，包括：将基体本体修整至预设厚度；将第一区域1的粗糙度修整至第一预设值，将第二区域2表面的粗糙度修整至第二预设值。
具体地，预设厚度为0.5～3mm，特别是优选0.8～2mm，加热器支撑基体的基体如果比0.5mm薄，后期加工以及使用的时候容易破损；若比3mm厚，制造加工时沉积的时间变长，增加制造成本。第一区域1的粗糙度为1.0～6.0μm，在此粗糙度范围内，沉积在第一区域1的的导电材料层附着力较强，不易脱落，且附着均匀不会出现加热时局部过热的情况。第二区域2的粗糙度≤0.5μm，在此粗糙度范围内，沉积在第二区域2的的导电材料附着力较弱，更易脱落，便于去除导电材料操作更简单。
可选地，将第一区域1的粗糙度修整至第一预设值，将第二区域2表面的粗糙度修整至第二预设值包括：将基体本体表面的粗糙度修整至第一预设值；在基体本体表面上形成凹槽；将凹槽表面的粗糙度修整至第二预设值，形成第二区域2，基体本体表面粗糙度为第一预设值的区域为第一区域1。具体来说，将带有模具的加热器支撑基体固定于加工中心上，加工形成所需图案设计加工程序，在基体表面加工形成深度在0.1-1mm深，宽度在0.5-3.0mm的凹槽，此凹槽的区域为第二区域2，加热器支撑基体表面上的其余部分为第一区域1；通过调整加工参数，保证第一区域1的粗糙度为1.0～6.0μm。
可选地，将第一区域1的粗糙度修整至第一预设值，将第二区域2表面的粗糙度修整至第二预设值包括：将基体本体表面的粗糙度修整至第二预设值；在基体本体表面上形成凹槽；将凹槽表面的粗糙度修整至第一预设值，形成第一区域1，基体本体表面粗糙度为第二预设值的区域为第二区域2。例如，若加热器支撑基体为圆筒形，先在加热器支撑基体上利用砂纸抛光，砂纸优选50-2000#，抛光到加热器支撑基体表面粗糙度为Ra≤0.5μm。将加热器支撑基体进行雕铣机的雕刻，铣刀铣过的部分呈现的花纹相对加热器支撑基体表面是凹槽，即为第一区域1，没有铣过的部分相对于基体表面是凸起的，即为第二区域2。根据雕铣机设定的程序，凹槽和凸起是交错在一起的，形成花纹图案。凹槽的粗糙度控制范围是Ra＝1.0～6.0μm。此步骤的优点是，加工出来的凹槽深度是一致的，后期涂覆导电材料层可以保证厚度均匀。
实施例2
图3是本发明实施例2的加热器的结构示意图；图4是本发明实施例2的热器的制备方法的流程图。
如图3和图4所示，本实施例提供一种加热器的制备方法，包括：采用实施例1的方法制备加热器支撑基体；在加热器支撑基体的表面沉积导电材料层；去除第二区域2的表面上的导电材料层；在具有导电材料层的加热器支撑基体的表面形成绝缘层，得到加热器。
具体地，在加热器基体本体的表面上形成导电层，包括：将含碳类烷烃气体和惰性气体混合后通入高温加载炉；含碳类烷烃气体和惰性气体在高温加载炉内反应生成热解碳材料，并沉积于加热器支撑基体表面。
具体地，导电材料层由热解石墨制成，导电材料层的厚度优选为10～300μm，进一步优选为30～150μm，通电时，导电材料层发热，对被加热物体进行加热。
进一步具体地，在有花纹的加热器支撑基体上涂覆一层热解石墨的导电材料层，该导电材料层把整个基体覆盖，包括花纹图案。用肉眼可以看出，在上一步骤中机械加工出的凸起和凹槽，由于两部分的粗糙度不同，所以热解石墨(PG)在两部分的附着力不同。凸起部分的粗糙度小，热解石墨的附着力小，凹槽部分的粗糙度大，热解石墨在基体的附着力大。凸起部分的热解石墨由于附着力小，有一部分会自然脱落，如果脱落不是很彻底，可以用砂纸稍微修磨，使用的砂纸的规格控制范围在100-2000#。此步骤的优势是提前形成凹凸花纹图案，有利于降低由于热膨胀系数差异导致的内力。利用粗糙度的大小，可以较容易的将凹槽和凸起部分的热解石墨层剥离开，涂覆的热解石墨层全部处在凹槽部位，保证了热解石墨的导电层的厚度均匀性和加热器表面的平整性。
具体地，在导电层和第二区域2外侧形成绝缘层，包括：将三氯化硼、氨气和氮气均匀混合后通入高温沉积炉中；三氯化硼、氨气和氮气在高温沉积炉中反应，并且于在第一区域1表面形成导电层后的加热器支撑基体的表面上沉积非晶态热解氮化硼；对非晶态热解氮化硼进行高温烧结析晶处理；将高温沉积炉降温至室温，得到加热器。绝缘层的厚度优选为20～300μm优选进一步优选为50～200μm。绝缘层如果比20μm薄会引起绝缘层破坏，绝缘层如果比300μm厚，会引起绝缘层脱层。有了绝缘层保护电阻，即便在1500℃附近的高温加热工艺中，而且即便在以100℃/min以上的速度急速升降温的加热工艺中也能够稳定地使用。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种加热器支撑基体的制备方法，其特征在于，包括：
制备基体本体；
对所述基体本体进行处理，使所述基体本体的表面形成第一区域和第二区域，且所述第一区域的粗糙度大于所述第二区域。
2.根据权利要求1所述的加热器支撑基体的制备方法，其特征在于，制备基体本体包括：
将三氯化硼、氨气和氮气均匀混合后通入高温沉积炉中；
所述三氯化硼、所述氨气和所述氮气在高温沉积炉中反应并在所述高温沉积炉内的模具表面上沉积非晶态热解氮化硼；
对所述非晶态热解氮化硼进行高温烧结析晶处理；
将所述高温沉积炉降温至室温，得到所述基体本体。
3.根据权利要求1所述的加热器支撑基体的制备方法，其特征在于，所述对所述基体本体进行处理，使所述基体本体的表面形成第一区域和第二区域，且所述第一区域的粗糙度大于所述第二区域，包括：
将所述基体本体修整至预设厚度；
将所述第一区域的粗糙度修整至第一预设值，将所述第二区域表面的粗糙度修整至第二预设值。
4.根据权利要求3所述的加热器支撑基体的制备方法，其特征在于，所述将所述第一区域的粗糙度修整至第一预设值，将所述第二区域表面的粗糙度修整至第二预设值包括：
将所述基体本体表面的粗糙度修整至所述第一预设值；
在所述基体本体表面上形成凹槽；
将所述凹槽表面的粗糙度修整至所述第二预设值，形成所述第二区域，所述基体本体表面粗糙度为所述第一预设值的区域为所述第一区域。
5.根据权利要求3所述的加热器支撑基体的制备方法，其特征在于，所述将所述第一区域的粗糙度修整至第一预设值，将所述第二区域表面的粗糙度修整至第二预设值包括：
将所述基体本体表面的粗糙度修整至所述第二预设值；
在所述基体本体表面上形成凹槽；
将所述凹槽表面的粗糙度修整至所述第一预设值，形成所述第一区域，所述基体本体表面粗糙度为所述第二预设值的区域为所述第二区域。
6.根据权利要求3所述的加热器支撑基体的制备方法，其特征在于，所述第一预设值为1.0～6.0μm。
7.根据权利要求3所述的加热器支撑基体的制备方法，其特征在于，所述第二预设值≤0.5μm。
8.一种加热器的制备方法，其特征在于，包括：
采用权利要求1-7任一项所述的方法制备加热器支撑基体；
在所述加热器支撑基体的表面沉积导电材料层；
去除所述第二区域的表面上的所述导电材料层；
在具有导电材料层的所述加热器支撑基体的表面形成绝缘层，得到加热器。
9.根据权利要求8所述的加热器的制备方法，其特征在于，所述在所述加热器基体本体的表面上形成所述导电层，包括：
将含碳类烷烃气体和惰性气体混合后通入所述高温加载炉；
所述含碳类烷烃气体和所述惰性气体在所述高温加载炉内反应生成热解碳材料，并沉积于所述加热器支撑基体表面。
10.根据权利要求9所述的加热器的制备方法，其特征在于，所述在所述导电层和所述第二区域形成绝缘层，包括：
将三氯化硼、氨气和氮气均匀混合后通入所述高温沉积炉中；
所述三氯化硼、所述氨气和所述氮气在所述高温沉积炉中反应，并且于在所述第一区域表面形成所述导电层后的所述加热器支撑基体的表面上沉积非晶态热解氮化硼；
对所述非晶态热解氮化硼进行高温烧结析晶处理；
将所述高温沉积炉降温至室温，得到所述加热器。
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|---|---|---|---|---|
| CN111283334A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-06-16 | 常熟通乐电子材料有限公司 | 一种复合加热体的加工工艺 |
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