CN112568506A - 一种陶瓷加热体及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种陶瓷加热体及其制作方法，该陶瓷加热体包括陶瓷芯棒和层叠卷绕在所述陶瓷芯棒上的多层复合结构，所述多层复合结构与所述陶瓷芯棒烧结成型在一起，所述多层复合结构至少包括发热线路层和测温线路层，所述发热线路层包括第一陶瓷片和形成在所述第一陶瓷片上的发热线路，所述测温线路层包括第二陶瓷片和形成在所述第二陶瓷片上的测温线路，所述发热线路层和所述测温线路层分别设置有通孔以便从对应线路层引出导线。本发明使陶瓷加热体上不同线路发生短路的概率大大降低，布线面积大大增加，设计范围变广，线路分布方式也变得多样化，同时总体上水平面积变小，卷绕的圈数更少，大大降低卷绕工序难度。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷加热体，特别是涉及一种陶瓷加热体及其制作方法。
背景技术
随着低温烘烤电子烟的迅猛发展，陶瓷加热体作为电子烟的核心部件，决定着电子烟的整体性能水平。
目前，加热体的加热线路与测温线路一般位于同一枚料片上，加热线路与测温线路在布线上相互制约，不能随意改变线宽或者走线方式，对产品阻值设计有一定限制。且由于加热线路与测温线路位于同一层，容易发生短接，造成两条线路之间短路。同时，由于对布线面积有要求，导致产品需多层卷绕，增加卷绕工序难度。高布线密度及线路间间距要求，对设计及工艺均带来一定的困难，不利于方案设计调整及产品制作，对后续批量良率提升也是巨大阻碍。
此外，料片经过多层卷绕后与陶瓷芯棒结合在一起，后续制作有多次热处理过程，特别是烧结工序。陶瓷芯棒一般采用注塑工艺来制作，注塑前，需要先将陶瓷粉与粘胶先进行混炼成瓷泥。为了保证注塑的顺利进行，瓷泥中会添加较多的粘胶、增塑剂等，而这些成分的加入会导致注塑后的芯棒在烧结成型时较卷绕的料片具有更大的收缩率，极易造成烧结后产品内部出现开裂、空洞等缺陷。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，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
本发明的主要目的在于克服上述背景技术存在的问题，提供一种陶瓷加热体及其制作方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种陶瓷加热体，包括陶瓷芯棒和层叠卷绕在所述陶瓷芯棒上的多层复合结构，所述多层复合结构与所述陶瓷芯棒烧结成型在一起，所述多层复合结构至少包括发热线路层和测温线路层，所述发热线路层包括第一陶瓷片和形成在所述第一陶瓷片上的发热线路，所述测温线路层包括第二陶瓷片和形成在所述第二陶瓷片上的测温线路，所述发热线路层和所述测温线路层分别设置有通孔以便从对应线路层引出导线。
进一步地：
所述多层复合结构还包括导热层，所述导热层包括第三陶瓷片和形成在所述第三陶瓷片上的导热材料。
所述陶瓷芯棒的材料包括主陶瓷粉和第二陶瓷粉，所述第二陶瓷粉具有比所述主体陶瓷粉高至少200℃的烧结温度，所述第二陶瓷粉在陶瓷粉中的总体积占比不超过10％。
所述陶瓷芯棒为针型加热棒。
包括一层或多层所述测温线路层和/或所述导热层。
一种所述的陶瓷加热体的制作方法，包括如下步骤：
S1、在第一陶瓷生料片上形成发热线路，在第二陶瓷生料片上形成测温线路，然后将所述第一陶瓷生料片和所述第二陶瓷生料片叠层，并使层叠的陶瓷生料片结合在一起；
S2、步骤S1得到的层叠结合在一起的陶瓷生料片卷绕在陶瓷生坯芯棒上；
S3、对步骤S2得到的产品生坯排胶烧结成型；
S4、通过所述第一陶瓷生料片和所述第二陶瓷生料片上的通孔将所述发热线路和所述测温线路的电极导线引到烧结好的陶瓷芯棒上，并将所述电极导线与在外部的焊盘连接。
进一步地：
步骤S1中的第一、第二陶瓷生料片上分别形成有多个发热线路和测温线路，步骤S1中还包括对叠层后料片进行分切，分切成单个料片，而后续的步骤均是基于单个料片进行处理。
步骤S1还包括在第三陶瓷生料片上形成导热材料，然后已层叠的陶瓷生料片上进一步层叠所述第三陶瓷生料片。
步骤S1中以加温加压方式进行层叠，和/或在层与层之间施加胶水以增加层叠的结合力。
步骤S2还包括对卷绕好的产品生坯进行等静压压实，使陶瓷生料片各层之间、陶瓷生料片与陶瓷生坯芯棒之间结合更紧密。
所述陶瓷生料片是使用有机粘合剂、陶瓷粉体、分散剂、增塑剂、溶剂配制成浆料，经过流延成膜、切断制成的。
本发明具有如下有益效果：
本发明采用叠层陶瓷生料片的方式来形成卷绕在陶瓷芯棒上的多层卷绕材料，在不同层的陶瓷生料片上形成发热线路与测温线路，其存在以下优点：
(1)线路位于不同层，层间间隔着一定厚度的瓷体，不同线路发生短路的概率大大降低。
(2)单个线路单独一层，其布线面积大大增加，设计范围变广，线路分布方式也变得多样化。
(3)不同线路叠加在一起，总体上水平面积变小，卷绕的圈数更少，大大降低卷绕工序难度。
优选的方案中，除主体陶瓷粉之外，在瓷泥中还添加不超过总体积占比10％的第二种陶瓷粉，且添加的陶瓷粉具有更高的烧结温度(比主体陶瓷粉高至少200℃)，有效地起到调整注塑芯棒烧结收缩率的作用，同时仍能保持芯棒强度的60％以上。
附图说明
图1为本发明陶瓷加热体一种实施例的陶瓷加热体的分解结构示意图。
图2为本发明陶瓷加热体一种实施例的多层结构与陶瓷芯棒的组合结构示意图(非卷绕状态)。
附图标记：
1、通孔
2、测温线路
3、第二陶瓷片
4、发热线路
5、第一陶瓷片
6、导热材料
7、第三陶瓷片
8、陶瓷芯棒
9、多层复合结构
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1和图2，在一种实施例中，一种陶瓷加热体，包括陶瓷芯棒8和层叠卷绕在所述陶瓷芯棒8上的多层复合结构9，所述多层复合结构9与所述陶瓷芯棒8烧结成型在一起，所述多层复合结构9至少包括发热线路层和测温线路层，所述发热线路层包括第一陶瓷片5和形成在所述第一陶瓷片5上的发热线路4，所述测温线路层包括第二陶瓷片3和形成在所述第二陶瓷片3上的测温线路2，所述发热线路层和所述测温线路层分别设置有通孔1以便从对应线路层引出导线。
在优选的实施例中，所述多层复合结构9还包括导热层，所述导热层包括第三陶瓷片7和形成在所述第三陶瓷片7上的导热材料6。
在优选的实施例中，所述陶瓷芯棒8的材料包括主陶瓷粉和第二陶瓷粉，所述第二陶瓷粉具有比所述主体陶瓷粉高至少200℃的烧结温度，所述第二陶瓷粉在陶瓷粉中的总体积占比不超过10％。
在优选的实施例中，所述陶瓷芯棒8为针型加热棒。
在优选的实施例中，包括一层或多层所述测温线路层和/或所述导热层。
本发明使陶瓷加热体上不同线路发生短路的概率大大降低，布线面积大大增加，设计范围变广，线路分布方式也变得多样化，同时总体上水平面积变小，卷绕的圈数更少，大大降低卷绕工序难度。
除主体陶瓷粉之外，在瓷泥中还添加不超过总体积占比10％的第二种陶瓷粉，添加的陶瓷粉具有更高的烧结温度(比主体陶瓷粉高至少200℃)，有效地起到调整注塑芯棒烧结收缩率的作用，同时仍能保持芯棒强度的60％以上。
参阅图1和图2，在另一种实施例中，一种所述的陶瓷加热体的制作方法，包括如下步骤：
S1、在第一陶瓷生料片上形成发热线路4，在第二陶瓷生料片上形成测温线路2，然后将所述第一陶瓷生料片和所述第二陶瓷生料片叠层，并使层叠的陶瓷生料片结合在一起；对叠层后料片进行分切，分切成单个料片
S2、步骤S1得到的分切后的陶瓷生料片卷绕在陶瓷生坯芯棒上；
S3、对步骤S2得到的产品生坯排胶烧结成型；
S4、通过所述第一陶瓷生料片和所述第二陶瓷生料片上的通孔1将所述发热线路4和所述测温线路2的电极导线引到烧结好的陶瓷芯棒8上，并将所述电极导线与在外部的焊盘连接。
在一些实施例中，步骤S1中的第一、第二陶瓷生料片上分别形成有多个发热线路4和测温线路2，步骤S1中还包括对叠层后的料片进行分切，分切成单个料片，而后续的步骤均是基于单个料片进行处理。
在优选的实施例中，步骤S1还包括在第三陶瓷生料片上形成导热材料，然后已层叠的陶瓷生料片上进一步层叠所述第三陶瓷生料片。
在优选的实施例中，步骤S1中以加温加压方式进行层叠，和/或在层与层之间施加胶水以增加层叠的结合力。
在优选的实施例中，步骤S2还包括对卷绕好的产品生坯进行等静压压实，使陶瓷生料片各层之间、陶瓷生料片与陶瓷生坯芯棒之间结合更紧密。
在优选的实施例中，所述陶瓷生料片是使用有机粘合剂、陶瓷粉体、分散剂、增塑剂、溶剂配制成浆料，经过流延成膜、切断制成的。
以下进一步举例描述本发明具体实施例。
一种具体实施例为针状陶瓷加热体，由预先分别印刷好加热电路、测温电路以及在特定位置预留有通孔1的陶瓷生料片，在一定温度和压力下叠层，使不同料片结合在一起，然后在陶瓷生坯的内芯棒上进行卷绕成型，对卷绕好的坯体进行等静压压实，使生料片各层之间、生料片与生坯芯棒之间结合更紧密，随后通过加热排除产品生坯中的有机成分，再经一定温度烧结成型，然后通过预先设计好的连接孔将内部电极与外部焊盘连接，最后在焊盘上进行引线焊接。
陶瓷生料片由有机粘合剂、陶瓷粉体、分散剂、增塑剂、溶剂等配制成浆料，经过流延成膜、切断，制成所需生料片。
陶瓷生坯的内芯棒可由有机粘合剂、料片同种陶瓷粉体、调节收缩率高烧陶瓷粉体、增塑剂、脱模剂等组成，采用注射成型或模压成型等方法制作而成。
陶瓷生料片的线路通过印刷图案形成，包含加热线路4、测温线路2以及导热层(导热层可根据设计需要进行增减)，分别位于不同层料片上，进行叠层、卷绕成型后分别形成加热层、测温层、导热层。
印刷的生料片的不同线路图案位于不同料片，料片可以相同，也可以有一定的差异。
陶瓷生料片的叠层工艺可以是叠层机叠层，也可以是其他叠层治具或手工叠层，除加温加压方式外，也包括在层与层之间可以喷洒胶水增加结合力。
上述芯棒收缩率调整，可以通过加入0～10％体积比的高烧瓷粉调整。
本发明不限于上述针式加热体，在片式和管式加热体中亦可通过加入瓷粉方式改变其收缩率。
本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
以上内容是结合具体/优选的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普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
Claims (10)
1.一种陶瓷加热体，其特征在于，包括陶瓷芯棒和层叠卷绕在所述陶瓷芯棒上的多层复合结构，所述多层复合结构与所述陶瓷芯棒烧结成型在一起，所述多层复合结构至少包括发热线路层和测温线路层，所述发热线路层包括第一陶瓷片和形成在所述第一陶瓷片上的发热线路，所述测温线路层包括第二陶瓷片和形成在所述第二陶瓷片上的测温线路，所述发热线路层和所述测温线路层分别设置有通孔以便从对应线路层引出导线。
2.如权利要求1所述的陶瓷加热体，其特征在于，所述多层复合结构还包括导热层，所述导热层包括第三陶瓷片和形成在所述第三陶瓷片上的导热材料。
3.如权利要求1至2任一项所述的陶瓷加热体，其特征在于，所述陶瓷芯棒的材料包括主陶瓷粉和第二陶瓷粉，所述第二陶瓷粉具有比所述主体陶瓷粉高至少200℃的烧结温度，所述第二陶瓷粉在陶瓷粉中的总体积占比不超过10％。
4.如权利要求1至3任一项所述的陶瓷加热体，其特征在于，所述陶瓷芯棒为针型加热棒。
5.如权利要求1至4任一项所述的陶瓷加热体，其特征在于，包括一层或多层所述测温线路层和/或所述导热层。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的陶瓷加热体的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在第一陶瓷生料片上形成发热线路，在第二陶瓷生料片上形成测温线路，然后将所述第一陶瓷生料片和所述第二陶瓷生料片叠层，并使层叠的陶瓷生料片结合在一起；
S2、步骤S1得到的层叠结合在一起的陶瓷生料片卷绕在陶瓷生坯芯棒上；
S3、对步骤S2得到的产品生坯排胶烧结成型；
S4、通过所述第一陶瓷生料片和所述第二陶瓷生料片上的通孔将所述发热线路和所述测温线路的电极导线引到烧结好的陶瓷芯棒上，并将所述电极导线与外部的焊盘连接。
7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，步骤S1还包括在第三陶瓷生料片上形成导热材料，然后已层叠的陶瓷生料片上进一步层叠所述第三陶瓷生料片。
8.如权利要求6或7所述的制作方法，其特征在于，步骤S2还包括对卷绕好的产品生坯进行等静压压实，使陶瓷生料片各层之间、陶瓷生料片与陶瓷生坯芯棒之间结合更紧密。
9.如权利要求6至8任一项所述的制作方法，其特征在于，步骤S1中以加温加压方式进行层叠，和/或在层与层之间施加胶水以增加层叠的结合力。
10.如权利要求6至9任一项所述的制作方法，其特征在于，所述陶瓷生料片是使用有机粘合剂、陶瓷粉体、分散剂、增塑剂、溶剂配制成浆料，经过流延成膜、切断制成的。
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