CN114286462A - 一种柔性电加热器制备方法及其制备的柔性电加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种柔性电加热器制备方法及其制备的柔性电加热器，制备方法过程中，首先在下绝缘封装层上沉积电热转化层，并裁切形成大小合适的预制片后，清除预制片周向边缘处的电热转化层；随后利用设计的掩膜版对预制片进行掩膜处理；并采用真空法通过掩膜版上的镀膜窗口处在电热转化层表面相对位置沉积金属层作为导电电极；最后在导电电机上焊接导线，用于连接外部电源。通过上述制备方法得到具有三层结构的柔性电加热器，且导电电极分布在电热转化层的相对两侧边缘处，可以在两导电电极之间形成均匀分布的大面积电场，使得电热转化层发热均匀，满足航天领域的加热器规格多，尺寸变化大的应用需求，适用于对电加热器封装材料要求苛刻的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及航天热控技术领域，尤其涉及一种柔性电加热器制备方法及其制备的柔性电加热器。
背景技术
电加热器是航天主动热控领域重要的控温方式之一，目前航天用电加热器通常是由两层或多层电绝缘材料中间夹以单层或双层的的电热元件和引出导线所组成。电热元件通常采用锰铜、锰白铜、镍铬合金丝或经过化学腐蚀的锰铜或锰白铜合金箔制成，采用这些合金材料制备成的发热元件具有电阻温度系数小，机械性能和耐热性能，工作寿命长等优点，但这些合金丝或合金箔存在材料密度高的缺点，不利于航天器的减重，同时由于合金材料刚性较大，安装使用不方便，因此，亟待需要一种材料密度小且柔性好的电加热器来解决上述问题。
发明内容
本发明提供了一种柔性电加热器制备方法及其制备的柔性电加热器，以解决航天领域所采用的电加热器所用材料密度高且刚度大的缺陷和不足，确保航天器能够有效减重，同时安装使用方便。
一种柔性电加热器制备方法，通过下述步骤实现：
步骤1：在下绝缘封装层上沉积电热转化层。
步骤2：对沉积有电热转化层的下绝缘封装层进行裁切，形成需求尺寸的预制片。
步骤3：对裁切后预制片四周边缘进行清边处理，清边范围在2～20mm之间。
步骤4：利用掩膜版对预制片进行掩膜处理。
步骤5：将经掩膜处理后的预制片放入真空镀膜机，采用真空法通过掩膜面板上的矩形镀膜窗口处在电热转化层表面相对位置沉积金属层作为导电电极。
步骤6：取下掩膜版，在电热转化层表面相对位置的导电电极表面焊接导线，由导线连接外部电源。
步骤7：封装上绝缘封装层。
通过上述方法得到的柔性电加热器，为三层结构，包括上绝缘封装层、中间电热转换层与下绝缘封装层；且电热转化层与上绝缘封装层间具有导电电极。
其中，上绝缘封装层与下绝缘封装层为尺寸相同的矩形，作为柔性电加热器上下两个表面的封装层。电热转换层形状为与上下绝缘封装层相同的矩形，周向四条侧边边长分别小于上下绝缘封装层对应侧边的边长，设置于上下绝缘层装中部，周向四边分别与上下绝缘层周向四边平行。
导电电极分别位于电热转化层上表面左右两侧边缘位置，且导电电极的外缘与电热转化层边缘平齐或具有一定间距。由此可以在两导电电极之间形成均匀分布的大面积电场，使得电热转化层发热均匀，且没有任何死区，保证柔性电加热器加热温场均匀性良好，且热量利用率高。
上述导电电极连接导线，通过导线连接外部电源。
本发明的优点在于：
1)本发明柔性电加热器制备方法，可根据使用需求裁切不同尺寸和不同形状的预制片然后封装制备各种规格的柔性电加热器，适用于航天领域的加热器规格多，尺寸变化大的应用需求。
2)本发明柔性电加热器制备方法，采用预制片真空层压封装制备柔性电加热器，上下绝缘层厚度和材质可根据使用环境的特殊需求而灵活变化，适用于对电加热器封装材料要求苛刻的应用领域。
3)本发明柔性电加热器制备方法，采用掩膜版真空沉积导电电极，不仅导电电极的导电性良好，方块电阻为不大于0.1Ω/□，导电电极和电热转化层接触电阻小，和电热转化层之间接触电极不大于10Ω，而且导电电极的位置和尺寸通过调整掩膜版灵活进行调整，适合于结构复杂位置多变的使用环境。
4)本发明柔性电加热器，总厚度在10～500μm，不仅材料重量轻，而且刚度小，使用安装方便。
5)本发明柔性电加热器，采用氧化物半导体材料为发热材料，材料密度小，重量轻，有利于航天器的减重。
6)本发明柔性电加热器，采用ITO、MZO、AZO、TO等氧化物半导体薄膜材料作为发热材料，其透过率大于90％，可以应用于可视窗口都特殊部位的加热。
7)本发明柔性电加热器，导电电极呈相互平行的长条状，且分布在电热转化层的相对两侧边缘处，可以在两导电电极之间形成均匀分布的大面积电场，使得电热转化层发热均匀，且没有任何死区，保证柔性电加热器加热温场均匀性良好，且热量利用率高。
8)本发明的柔性电加热器，采用层状结构，除了可以保证电加热器具有良好的电气性能外，层状结构还可以根据使用需求调整电加热器的规格尺寸，以及各层的厚度和材质等，以便满足航天器特殊部位对柔性电加热器的特殊需求。
附图说明
图1为本发明柔性电加热器制备方法流程图。
图2为本发明柔性电加热器制备方法中清边处理后预制片结构示意图。
图3为本发明柔性电加热器制备方法中应用的掩膜版中掩膜背板示意图。
图4为本发明柔性电加热器制备方法中应用的掩膜版中掩模面板示意图。
图5为本发明柔性电加热器制备方法制备得到的柔性电加热器结构示意图。
图中：
1-上绝缘封装层 2-电热转化层 3-下绝缘封装层
4-导电电极 5-固定孔 6-镀膜窗口
7-导线
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明一种柔性电加热器制备方法，具体步骤如下：
步骤1：在下绝缘封装层3上沉积电热转化层2。
采用真空镀膜法在下绝缘层上沉积电热转化层；真空镀膜法是采用磁控溅射方法镀膜，真空度不低于5*10-3Pa，溅射气压2.0*10-1～4.5*10-1，溅射功率1～6kW，氩气流量80～300sccm。
步骤2：对沉积有电热转化层2的下绝缘封装层3进行裁切，形成大小合适的预制片，方便清边和制备导电电极4。
步骤3：对裁切后预制片四周边缘进行清边处理，如图3所示，清除预制片周向边缘处的电热转化层；预制片清边范围在2～20mm之间。由此使预制片不完全覆盖下绝缘封装层3，使得后续上绝缘封装层1与下绝缘封装层3周向边缘处可严密接触。
步骤4：利用掩膜版对预制片进行掩膜处理；
掩膜版为两块尺寸相等的矩形薄板，可以采用不锈钢板或铜合金等金属薄板制备，也采用亚克力、环氧、聚氨酯等有机物薄板，薄板厚度为0.2～2mm。掩膜版每边边长大于预制片对应边边长至少10mm，并在两块掩模版周向上多出预制板部分开设位置对应的孔径为2～6mm的固定孔，且掩模版每条边上固定孔不少于2个，每条边上相邻固定孔间距不小于100mm。令上述两块掩模版为掩膜背板与掩模面板；其中掩膜面板上靠近一组相对侧边位置，沿侧边长方向开设相互平行的矩形镀膜窗口，用来蒸镀导电电极4；镀膜窗口宽度为3～20mm，镀膜窗口长度小于或等于预制片清边后电热转化层边长长度。
通过上述设计的两块掩模版对预制片进行掩膜处理，具体方法为：
将掩膜背板水平放置；随后将预制片背向(下绝缘封装层朝向淹膜背板)掩膜背板设置，并平铺于掩膜背板上表面，且位于掩膜背板周向固定孔所围绕的区域内，同时保证预制片与掩膜背板周向对应侧边间平行。最后在预制片上放置掩膜面板，使掩膜面板与掩膜背板周向固定孔一一对应，最后通过螺栓与两块掩膜板周向对应的固定孔配合，将两块掩膜版螺纹连接固定将预制板加紧固定于两块掩膜版之间
步骤5：将经掩膜处理后的预制片放入真空镀膜机，采用真空法通过掩膜面板上的矩形镀膜窗口处在电热转化层4表面相对位置沉积金属层作为导电电极；真空度不低于5*10-3Pa，工作电流1～5A，功率5～20KW。
步骤6：取下掩膜版，在电热转化层表面相对位置的导电电极表面焊接电源线。
步骤7：封装上绝缘封装层。
采用真空热压法封装上绝缘封装层，真空热压封装的真空度不低于1Pa，热压温度为100～350℃，保温时间10～90min，且采用EVA，PVB，POE，环氧树脂，聚酰亚胺等热熔性材料作为粘接剂；使上绝缘封装层1与下绝缘封装层3四周边缘严密接触，避免电加热器漏电。最终，形成完整的柔性电加热器。
通过上述制备方法制成的柔性电加热器，为三层结构，包括上绝缘封装层1、中间电热转换层2与下绝缘封装层3；且电热转化层2与上绝缘封装层1间具有导电电极4。
其中，绝缘封装层1与下绝缘封装层3为尺寸相同的矩形，作为柔性电加热器上下两个表面的封装层；上绝缘封装层1与下绝缘封装层3的材料采用环氧树脂、硅橡胶、聚酰亚胺和F46中的一种，也可以将环氧树脂、硅橡胶、聚酰亚胺和F46这种材料中的某几种复合后作为上绝缘封装层1或下绝缘封装层3；上绝缘封装层1与下绝缘封装层3的厚度设计为4～200μm。
中间电热转换层2形状为与上下绝缘封装层相同的矩形，周向四条侧边边长分别小于上下绝缘封装层1对应侧边的边长，设置于上下绝缘层装中部周向四边分别与上下绝缘层周向四边平行。电热转化层2材料可采用氧化物半导体材料，包括ITO、MZO、 AZO、TO中的一种，可以将ITO、MZO、AZO、TO这种材料中的某几种复合后作为电热转化层2，厚度为10nm～500nm。
导电电极4形状可以为带状，也可以是相互交错的栅格状；导电电极4具有正负两个，分别位于电热转化层2上表面左右两侧边缘位置，且导电电极4的外缘与电热转化层3边缘平齐或具有一定间距；由此可以在两导电电极4之间形成均匀分布的大面积电场，使得电热转化层2发热均匀，且没有任何死区，保证柔性电加热器加热温场均匀性良好，且热量利用率高。导电电极4材料可采用铜、铝、金、银中的一种或几种，厚度为10nm～500nm，宽度为3mm～20mm，方块电阻为不大于0.1Ω/□，且导电电极4和电热转化层2之间接触电极不大于10Ω。上述导电电极4与导线电连接，通过导线与外部电源相连接。
本发明柔性电加热器中，可在绝缘封装层与中间电热转化层之间增加隔离层，隔离层可位于上绝缘封装层1与中间电热转化层2之间，或下绝缘封装层3与中间电热转化层2之间，或同时位于上绝缘封装层1、下绝缘封装层3与中间电热转化层2 之间，以提高上绝缘封装层1或下绝缘封装层3对电热转化层的隔离保护作用，并使电热转化层发热更均匀。隔离层材料可采用SiO2、Al2O3、SiN中的一种，可以将SiO2、 Al2O3、SiN这种材料中的某几种复合后作为隔离层6。
上述柔性电加热器整体厚度可控制在10～500μm，以便减轻电加热器的重量，有利于航天器的减重，同时减小电加热器的刚度，使用安装方便。
实施例1
(1)选用厚度为4μm聚酰亚胺作为衬底，在卷绕式磁控溅射溅射在聚酰亚胺衬底表面溅射ITO薄膜，ITO薄膜厚度为100nm，溅射气压3.5*10-1Pa，溅射功率3kW。在沉积ITO之间采用中频离子源对表面聚酰亚胺镀膜表面进行处理，离子源功率为 0.5KW；
(2)采用人工方法将镀膜后的聚酰亚胺裁切成100μm聚酰亚胺的正方形预制片；
(3)将裁切后300*300mm的预制片放在激光清边设备的工作台上，对预制片进行激光清边，清除预制片边缘10mm的电热转化层；
(4)采用320mm*320mm的掩膜版对预制片进行掩膜处理。掩膜版镀膜窗口为两个相互平行的矩形窗口，窗口尺寸为8mm*280mm，先将掩膜背板B平放，将发热层背向掩膜背板B平铺在掩膜背板B固定孔所围绕的区域内，然后在预制片上放置掩膜面板 A，最后通过固定孔用螺栓将两块掩膜版固定在一起。
(5)将掩膜后的预制片放入真空蒸发镀膜机内，在预制片的电热转化层表面蒸镀100nm铜膜作为导电电极，蒸镀本底真空5*10-3Pa，蒸发电流。
(6)取下掩膜版，采用激光焊接方法在铜电极上焊接电源线；
(7)采用4μm的聚酰亚胺作为上绝缘封装层，在真空热压封装机内热压封装形成完整的柔性电加热器。真空度为5*10-1Pa，压力为5MPa，热压温度为300℃，热压时间为20min。
按照实施例1方法制备获得柔性电加热器，下绝缘封装层厚度为4μm、电热转化层厚度100nm、导电电极厚度100nm、上绝缘封装层厚度4μm，所制得柔性电加热器件厚度为10μm。
实施例2
(1)选用厚度为100μm聚酰亚胺作为衬底，在卷绕式磁控溅射溅射在聚酰亚胺衬底表面溅射ITO薄膜，ITO薄膜厚度为500nm,溅射气压4*10-1Pa，溅射功率6kW。在沉积ITO之间采用中频离子源对表面聚酰亚胺镀膜表面进行处理，离子源功率为0.5KW；
(2)采用人工方法将镀膜后的聚酰亚胺裁切成500*500mm的正方形预制片；
(3)将裁切后500*500mm的预制片放在激光清边设备的工作台上，对预制片进行激光清边，清除预制片边缘10mm的电热转化层；
(4)采用550mm*550mm的掩膜版对预制片进行掩膜处理。掩膜版镀膜窗口为两个相互平行的矩形窗口，窗口尺寸为15mm*480mm，先将掩膜背板B平放，将发热层背向掩膜背板B平铺在掩膜背板B固定孔所围绕的区域内，然后在预制片上放置掩膜面板 A，最后通过固定孔用螺栓将两块掩膜版固定在一起。
(5)将掩膜后的预制片放入真空蒸发镀膜机内，在预制片的电热转化层表面蒸镀500nm铜膜作为导电电极，蒸镀本底真空5*10-3Pa，蒸发电流。
(6)取下掩膜版，采用激光焊接方法在铜电极上焊接电源线；
(7)采用100μm的聚酰亚胺作为上绝缘封装层，在真空热压封装机内热压封装形成完整的柔性电加热器。真空度为1*10-1Pa，压力为5MPa，热压温度为350℃，热压时间为60min。
按照实施例2方法制备获得柔性电加热器，下绝缘封装层厚度为100μm、电热转化层厚度500nm、导电电极厚度500nm、上绝缘封装层厚度100μm，所制得柔性电加热器件厚度为200μm。
实施例3
(1)选用厚度为25μm聚酰亚胺作为衬底，在卷绕式磁控溅射溅射在聚酰亚胺衬底表面溅射ITO薄膜，ITO薄膜厚度为200nm,溅射气压3.9*10-1Pa，溅射功率4kW。在沉积ITO之间采用中频离子源对表面聚酰亚胺镀膜表面进行处理，离子源功率为 0.5KW；
(2)采用人工方法将镀膜后的聚酰亚胺裁切成200*200mm的正方形预制片；
(3)将裁切后200*200mm的预制片放在激光清边设备的工作台上，对预制片进行激光清边，清除预制片边缘10mm的电热转化层；
(4)采用220mm*220mm的掩膜版对预制片进行掩膜处理。掩膜版镀膜窗口为两个相互平行的矩形窗口，窗口尺寸为5mm*180mm，先将掩膜背板B平放，将发热层背向掩膜背板B平铺在掩膜背板B固定孔所围绕的区域内，然后在预制片上放置掩膜面板 A，最后通过固定孔用螺栓将两块掩膜版固定在一起。
(5)将掩膜后的预制片放入真空蒸发镀膜机内，在预制片的电热转化层表面蒸镀200nm铜膜作为导电电极，蒸镀本底真空3*10-3Pa，蒸发电流2.5A。
(6)取下掩膜版，采用激光焊接方法在铜电极上焊接电源线；
(7)采用25μm的聚酰亚胺作为上绝缘封装层，在真空热压封装机内热压封装形成完整的柔性电加热器。真空度为5*10-1Pa，压力为3MPa，热压温度为320℃，热压时间为30min。
按照实施例3方法制备获得柔性电加热器，下绝缘封装层厚度为25μm、电热转化层厚度200nm、导电电极厚度200nm、上绝缘封装层厚度25μm，所制得柔性电加热器件厚度为50μm。
实施例4
(1)选用厚度为20μm聚酰亚胺作为衬底，在卷绕式磁控溅射溅射在聚酰亚胺衬底表面溅射ITO薄膜，ITO薄膜厚度为10nm,溅射气压4.2*10-1Pa，溅射功率1kW。在沉积ITO之间采用中频离子源对表面聚酰亚胺镀膜表面进行处理，离子源功率为 0.5KW；
(2)采用人工方法将镀膜后的聚酰亚胺裁切成100*100mm的正方形预制片；
(3)将裁切后100*100mm的预制片放在激光清边设备的工作台上，对预制片进行激光清边，清除预制片边缘10mm的电热转化层；
(4)采用120mm*120mm的掩膜版对预制片进行掩膜处理。掩膜版镀膜窗口为两个相互平行的矩形窗口，窗口尺寸为3mm*80mm，先将掩膜背板B平放，将发热层背向掩膜背板B平铺在掩膜背板B固定孔所围绕的区域内，然后在预制片上放置掩膜面板A，最后通过固定孔用螺栓将两块掩膜版固定在一起。
(5)将掩膜后的预制片放入真空蒸发镀膜机内，在预制片的电热转化层表面蒸镀20nm银膜作为导电电极，蒸镀本底真空3*10-3Pa，蒸发电流3A。
(6)取下掩膜版，采用人工锡焊方法在银电极上焊接电源线；
(7)采用20μm的聚酰亚胺作为上绝缘封装层，在真空热压封装机内热压封装形成完整的柔性电加热器。真空度为6*10-1Pa，压力为3MPa，热压温度为320℃，热压时间为30min。
按照实施例4方法制备获得柔性电加热器，下绝缘封装层厚度为20μm、电热转化层厚度10nm、导电电极厚度20nm、上绝缘封装层厚度20μm，所制得柔性电加热器件厚度为40μm。
实施例5
(1)选用厚度为10μm聚酯作为衬底，在卷绕式磁控溅射溅射在聚酯衬底表面溅射ITO薄膜，ITO薄膜厚度为50nm,溅射气压3.4*10-1Pa，溅射功率1kW。在沉积ITO 之间采用中频离子源对表面聚酯镀膜表面进行处理，离子源功率为0.4KW；
(2)采用人工方法将镀膜后的聚酯裁切成150*150mm的正方形预制片；
(3)将裁切后150*150mm的预制片放在激光清边设备的工作台上，对预制片进行激光清边，清除预制片边缘10mm的电热转化层；
(4)采用170mm*170mm的掩膜版对预制片进行掩膜处理。掩膜版镀膜窗口为两个相互平行的矩形窗口，窗口尺寸为3mm*140mm，先将掩膜背板B平放，将发热层背向掩膜背板B平铺在掩膜背板B固定孔所围绕的区域内，然后在预制片上放置掩膜面板 A，最后通过固定孔用螺栓将两块掩膜版固定在一起。
(5)将掩膜后的预制片放入真空蒸发镀膜机内，在预制片的电热转化层表面蒸镀50nm银膜作为导电电极，蒸镀本底真空3*10-3Pa，蒸发电流3A。
(6)取下掩膜版，采用人工锡焊方法在银电极上焊接电源线；
(7)采用10μm的聚酯作为上绝缘封装层，在真空热压封装机内热压封装形成完整的柔性电加热器。真空度为3*10-1Pa，压力为5MPa，热压温度为120℃，热压时间为20min。
按照实施例5方法制备获得柔性电加热器，下绝缘封装层厚度为10μm、电热转化层厚度50nm、导电电极厚度50nm、上绝缘封装层厚度10μm，所制得柔性电加热器件厚度为20μm。
实施例6
(1)选用厚度为50μm聚酯作为衬底，在卷绕式磁控溅射溅射在聚酯衬底表面溅射ITO薄膜，ITO薄膜厚度为300nm,溅射气压3.6*10-1Pa，溅射功率4kW。在沉积ITO 之间采用中频离子源对表面聚酯镀膜表面进行处理，离子源功率为0.4KW；
(2)采用人工方法将镀膜后的聚酯裁切成400*400mm的正方形预制片；
(3)将裁切后400*400mm的预制片放在激光清边设备的工作台上，对预制片进行激光清边，清除预制片边缘10mm的电热转化层；
(4)采用450mm*450mm的掩膜版对预制片进行掩膜处理。掩膜版镀膜窗口为两个相互平行的矩形窗口，窗口尺寸为20mm*380mm，先将掩膜背板B平放，将发热层背向掩膜背板B平铺在掩膜背板B固定孔所围绕的区域内，然后在预制片上放置掩膜面板 A，最后通过固定孔用螺栓将两块掩膜版固定在一起。
(5)将掩膜后的预制片放入真空蒸发镀膜机内，在预制片的电热转化层表面蒸镀400nmAl膜作为导电电极，蒸镀本底真空3*10-3Pa，蒸发电流3.5A。
(6)取下掩膜版，采用人工锡焊方法在铝电极上焊接电源线；
(7)采用50μm的聚酯作为上绝缘封装层，在真空热压封装机内热压封装形成完整的柔性电加热器。真空度为3*10-1Pa，压力为7MPa，热压温度为120℃，热压时间为30min。
按照实施例6方法制备获得柔性电加热器，下绝缘封装层厚度为50μm、电热转化层厚度300nm、导电电极厚度400nm、上绝缘封装层厚度50μm，所制得柔性电加热器件厚度为100μm。
实施例7
(1)选用厚度为200μm聚酯作为衬底，在卷绕式磁控溅射溅射在聚酯衬底表面溅射ITO薄膜，ITO薄膜厚度为500nm,溅射气压3.6*10-1Pa，溅射功率6kW。在沉积ITO 之间采用中频离子源对表面聚酯镀膜表面进行处理，离子源功率为0.6KW；
(2)采用人工方法将镀膜后的聚酯裁切成500*500mm的正方形预制片；
(3)将裁切后500*500mm的预制片放在激光清边设备的工作台上，对预制片进行激光清边，清除预制片边缘10mm的电热转化层；
(4)采用550mm*550mm的掩膜版对预制片进行掩膜处理。掩膜版镀膜窗口为两个相互平行的矩形窗口，窗口尺寸为15mm*480mm，先将掩膜背板B平放，将发热层背向掩膜背板B平铺在掩膜背板B固定孔所围绕的区域内，然后在预制片上放置掩膜面板 A，最后通过固定孔用螺栓将两块掩膜版固定在一起。
(5)将掩膜后的预制片放入真空蒸发镀膜机内，在预制片的电热转化层表面蒸镀500nm铝膜作为导电电极，蒸镀本底真空3*10-3Pa，蒸发电流3.5A。
(6)取下掩膜版，采用人工锡焊方法在铝电极上焊接电源线；
(7)采用200μm的聚酯作为上绝缘封装层，在真空热压封装机内热压封装形成完整的柔性电加热器。真空度为3*10-1Pa，压力为7MPa，热压温度为100℃，热压时间为60min。
按照实施例7方法制备获得柔性电加热器，下绝缘封装层厚度为200μm、电热转化层厚度500nm、导电电极厚度500nm、上绝缘封装层厚度200μm，所制得柔性电加热器件厚度为400μm。
实施例8
(1)选用厚度为6μm聚酯作为衬底，在卷绕式磁控溅射溅射在聚酯衬底表面溅射ITO薄膜，ITO薄膜厚度为50nm,溅射气压3.2*10-1Pa，溅射功率1kW。在沉积ITO之间采用中频离子源对表面聚酯镀膜表面进行处理，离子源功率为0.4KW；
(2)采用人工方法将镀膜后的聚酯裁切成100*100mm的正方形预制片；
(3)将裁切后100*100mm的预制片放在激光清边设备的工作台上，对预制片进行激光清边，清除预制片边缘10mm的电热转化层；
(4)采用120mm*120mm的掩膜版对预制片进行掩膜处理。掩膜版镀膜窗口为两个相互平行的矩形窗口，窗口尺寸为3mm*80mm，先将掩膜背板B平放，将发热层背向掩膜背板B平铺在掩膜背板B固定孔所围绕的区域内，然后在预制片上放置掩膜面板A，最后通过固定孔用螺栓将两块掩膜版固定在一起。
(5)将掩膜后的预制片放入真空蒸发镀膜机内，在预制片的电热转化层表面蒸镀50nm铝膜作为导电电极，蒸镀本底真空3*10-3Pa，蒸发电流3.5A。
(6)取下掩膜版，采用人工锡焊方法在铝电极上焊接电源线；
(7)采用6μm的聚酯作为上绝缘封装层，在真空热压封装机内热压封装形成完整的柔性电加热器。真空度为3*10-1Pa，压力为3MPa，热压温度为100℃，热压时间为 30min。
按照实施例8方法制备获得柔性电加热器，下绝缘封装层厚度为6μm、电热转化层厚度50nm、导电电极厚度50nm、上绝缘封装层厚度6μm，所制得柔性电加热器件厚度为12μm。
实施例9
(1)选用厚度为100μm聚酯作为衬底，在卷绕式磁控溅射溅射在聚酯衬底表面溅射ITO薄膜，ITO薄膜厚度为400nm,溅射气压3.2*10-1Pa，溅射功率5kW。在沉积ITO 之间采用中频离子源对表面聚酯镀膜表面进行处理，离子源功率为0.4KW；
(2)采用人工方法将镀膜后的聚酯裁切成300*300mm的正方形预制片；
(3)将裁切后300*300mm的预制片放在激光清边设备的工作台上，对预制片进行激光清边，清除预制片边缘10mm的电热转化层；
(4)采用320mm*320mm的掩膜版对预制片进行掩膜处理。掩膜版镀膜窗口为两个相互平行的矩形窗口，窗口尺寸为15mm*280mm，先将掩膜背板B平放，将发热层背向掩膜背板B平铺在掩膜背板B固定孔所围绕的区域内，然后在预制片上放置掩膜面板 A，最后通过固定孔用螺栓将两块掩膜版固定在一起。
(5)将掩膜后的预制片放入真空蒸发镀膜机内，在预制片的电热转化层表面蒸镀350nm铝膜作为导电电极，蒸镀本底真空3*10-3Pa，蒸发电流3.5A。
(6)取下掩膜版，采用人工锡焊方法在铝电极上焊接电源线；
(7)采用100μm的聚酯作为上绝缘封装层，在真空热压封装机内热压封装形成完整的柔性电加热器。真空度为3*10-1Pa，压力为5MPa，热压温度为120℃，热压时间为40min。
按照实施例9方法制备获得柔性电加热器，下绝缘封装层厚度为100μm、电热转化层厚度400nm、导电电极厚度350nm、上绝缘封装层厚度100μm，所制得柔性电加热器件厚度为200μm。
实施例10
(1)选用厚度为100μm环氧玻纤布作为衬底，采用磁控溅射溅射在环氧玻纤布衬底表面溅射ITO薄膜，ITO薄膜厚度为300nm,溅射气压3.5*10-1Pa，溅射功率5kW。在沉积ITO之间采用中频离子源对表面聚酯镀膜表面进行处理，离子源功率为1KW；
(2)采用人工方法将镀膜后的聚酯裁切成400*400mm的正方形预制片；
(3)将裁切后400*400mm的预制片放在激光清边设备的工作台上，对预制片进行激光清边，清除预制片边缘10mm的电热转化层；
(4)采用450mm*450mm的掩膜版对预制片进行掩膜处理。掩膜版镀膜窗口为两个相互平行的矩形窗口，窗口尺寸为20mm*380mm，先将掩膜背板B平放，将发热层背向掩膜背板B平铺在掩膜背板B固定孔所围绕的区域内，然后在预制片上放置掩膜面板 A，最后通过固定孔用螺栓将两块掩膜版固定在一起。
(5)将掩膜后的预制片放入真空蒸发镀膜机内，在预制片的电热转化层表面蒸镀200nm铝膜作为导电电极，蒸镀本底真空3*10-3Pa，蒸发电流3.5A。
(6)取下掩膜版，采用人工锡焊方法在铝电极上焊接电源线；
(7)采用100μm的聚酯作为上绝缘封装层，在真空热压封装机内热压封装形成完整的柔性电加热器。真空度为3*10-1Pa，压力为10MPa，热压温度为180℃，热压时间为20min。
按照实施例10方法制备获得柔性电加热器，下绝缘封装层厚度为100μm、电热转化层厚度300nm、导电电极厚度200nm、上绝缘封装层厚度100μm，所制得柔性电加热器件厚度为200μm。
Claims (8)
1.一种柔性电加热器制备方法，其特征在于：通过下述步骤实现：
步骤1：在下绝缘封装层上沉积电热转化层；
步骤2：对沉积有电热转化层的下绝缘封装层进行裁切，形成需求尺寸的预制片；
步骤3：对裁切后预制片四周边缘进行清边处理，清边范围在2～20mm之间；
步骤4：利用掩膜版对预制片进行掩膜处理；
步骤5：将经掩膜处理后的预制片放入真空镀膜机，采用真空法通过掩膜面板上的矩形镀膜窗口处在电热转化层表面相对位置沉积金属层作为导电电极；
步骤6：取下掩膜版，在电热转化层表面相对位置的导电电极表面焊接导线，由导线连接外部电源；
步骤7：封装上绝缘封装层。
2.一种柔性电加热器制备方法，其特征在于：掩膜版为两块尺寸相等的矩形薄板，每边边长大于预制片对应边边长，并在两块掩模版周向上多出预制板部分开设固定孔；令上述两块掩模版为掩膜背板与掩模面板；其中掩膜面板上靠近一组相对侧边位置，沿侧边长方向开设相互平行的矩形镀膜窗口，用来蒸镀导电电极；通过上述设计的两块掩模版对预制片进行掩膜处理，将掩膜背板放置；随后将预制片背向(下绝缘封装层朝向淹膜背板平铺于掩膜背板上表面，且位于掩膜背板周向固定孔所围绕的区域内，同时保证预制片与掩膜背板周向对应侧边间平行；最后在预制片上放置掩膜面板，并通过螺栓将两块掩膜板固定。
3.一种柔性电加热器制备方法，其特征在于：步骤7中，采用真空热压法封装上绝缘封装层，真空热压封装的真空度不低于1Pa，热压温度为100～350℃，保温时间10～90min，且采用EVA，PVB，POE，环氧树脂，聚酰亚胺等热熔性材料作为粘接剂。
4.一种柔性电加热器，为三层结构；其特征在于：包括上绝缘封装层、中间电热转换层与下绝缘封装层；且电热转化层与上绝缘封装层间具有导电电极；
其中，上绝缘封装层与下绝缘封装层为尺寸相同的矩形，作为柔性电加热器上下两个表面的封装层；电热转换层形状为与上下绝缘封装层相同的矩形，周向四条侧边边长分别小于上下绝缘封装层对应侧边的边长，设置于上下绝缘层装中部，周向四边分别与上下绝缘层周向四边平行；
导电电极分别位于电热转化层上表面左右两侧边缘位置，且导电电极的外缘与电热转化层边缘平齐或具有一定间距。
5.如权利要求4所述一种柔性电加热器，其特征在于：上绝缘封装层与下绝缘封装层的材料采用环氧树脂、硅橡胶、聚酰亚胺和F46中的一种，也可以将环氧树脂、硅橡胶、聚酰亚胺和F46这种材料中的某几种复合后作为上绝缘封装层1或下绝缘封装层。
6.如权利要求4所述一种柔性电加热器，其特征在于：电热转化层材料采用氧化物半导体材料，包括ITO、MZO、AZO、TO中的一种，可以将ITO、MZO、AZO、TO这种材料中的某几种复合后作为电热转化层2，厚度为10nm～500nm。
7.如权利要求4所述一种柔性电加热器，其特征在于：导电电极材料采用铜、铝、金、银中的一种或几种，厚度为10nm～500nm，宽度为3mm～20mm，方块电阻为不大于0.1Ω/□，且导电电极和电热转化层之间接触电极不大于10Ω。
8.如权利要求4所述一种柔性电加热器，其特征在于：整体厚度控制在10～500μm。
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