CN1697572A - 电子加热元件 - Google Patents
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Abstract
一种电子加热元件，包含：一热传导基材、一形成在该热传导基材上且由含有银/钯的发热胶材所制成的发热层、两相间隔设置地与该发热层电性连接的电极，及一覆盖该发热层的第一绝缘层。该含有银/钯的发热胶材具有银、钯、玻璃粉末及粘结剂，并具有一介于5/6至7/9之间的银/钯体积比，该含有银/钯的发热胶材在一介于室温至300℃之间的温度范围具有一低于50ppm/℃的阻抗温度系数。本发明的电子加热元件，具有发热层使用面积在设计上受限小、高温差环境下加热功率差异小的优点，可解决于烧结时优良品率低的问题。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种电子加热元件，特别是指一种具有一由一含有银/钯(Ag/Pd)的发热胶材(resistive pastes)所制成的发热层的电子加热元件，该含有银/钯的发热胶材具有一呈现出一低阻抗温度系数(temperature coefficientof resistance；简称TCR)的组成。
【背景技术】
现有的厚膜(thick-film)电子加热元件，例如烹调装置，大致包含有一基材及一利用网印法(screen printingtechnique)形成在该基材上的发热胶材。到目前为止，被建议应用于厚膜电子加热元件的发热胶材可分为两种：一种为含有银(sliver；以下简称Ag)的发热胶材，另一种为含有氧化钌(ruthenium dioxide；以下简称RuO2)的发热胶材。
该含有Ag的发热胶材具有一约300W/in2的额定功率(power rating)，及一大于200ppm/℃的阻抗温度系数(以下简称TCR)。该含有Ag的发热胶材的TCR值较高会造成该胶材的额定功率非预期的改变，且其次会产生不稳定的加热。再者，该含有Ag的发热胶材的阻值(resistance)在制造期间的二次烧结(sintering；烧结温度高于850℃)后，倾向相对地变化而造成生产效率的降低。
该含有RuO2的发热胶材具有一约100W/in2的额定功率，及一介于100ppm/℃到200ppm/℃的TCR值，其TCR值也过高以致于无法提供一稳定的加热。由于该含有RuO2的发热胶材的额定功率远低于该含有Ag的发热胶材，因此，为提供等量的额定功率，由该含有RuO2的发热胶材所需的涂布面积远大于由该含有Ag的发热胶材所需的涂布面积。由此，在设计上，容易因发热层所使用的总面积而受到限制。再者，该含有RuO2的发热胶材的阻值在该胶材的二次烧结之后也相对地改变。
美国专利第6,617,551号揭露一种加热器的加热元件，包含有一具有一Ag/Pd重量比介于90/10至70/30或一Ag/Pd体积比介于10.3/1至2.7/1的银-钯合金。前面所提及的加热元件的TCR值是被设计在介于200ppm/℃到约1000ppm/℃之间，以致于当该加热器的温度控制回路(temperaturecontrol circuit)变得不正常时，会抑制升温速度。前述的加热元件的TCR值也过高，具有相同于前述的两种发热胶材(含有RuO2及含有Ag)的缺点，且不适用于需具备一低TCR值及一稳定的额定功率的烹调装置。
以上所提到的前案专利，在此并入本案作为参考资料。
因此，如何解决发热胶材自身所具有的额定功率及TCR值等特性所带来的问题，或选用较适用的发热胶材，是当前开发加热元件相关业者所需克服的一大难题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种电子加热元件，具有发热层使用面积在设计上受限小、高温差环境下加热功率差异小的优点，可适用于高低温度差异大的领域及解决于烧结时优良品率低的问题。
本发明的一种电子加热元件，包含：一热传导基材(heat-conducting substrate)、一形成在该热传导基材上且由含有银/钯的发热胶材所制成的发热层(resistivelayer)、两相间隔设置地与该发热层电性连接的电极(electrode pats)，及一覆盖该发热层的第一绝缘层(insulator)。该含有银/钯的发热胶材具有银、钯、玻璃粉末(glass powder)及粘结剂(binder)，并具有一介于5/6至7/9之间的银/钯体积比，以致于该含有银/钯的发热胶材在一介于室温至300℃之间的温度范围具有一低于50ppm/℃的阻抗温度系数。
【附图说明】
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
图1是一正视示意图，说明本发明电子加热元件的一第一较佳实施例。
图2是一正视示意图，说明本发明电子加热元件的一第二较佳实施例。
【具体实施方式】
参阅图1，本发明电子加热元件的一第一较佳实施例，应用于如电子锅(electrical pots)、电子壶(electricalkettles)、焊锡热板(tin soldering hot plate)，及焊枪(welding torch)。
该电子加热元件包含：一热传导基材2、一形成在该热传导基材2上且由含有银/钯的发热胶材所制成的发热层3、两相间隔设置地与该发热层3电性连接的电极6，及一覆盖该发热层3的第一绝缘层4。该含有银/钯的发热胶材具有银、钯、玻璃粉末及粘结剂，并具有一介于5/6至7/9之间的银/钯体积比，以致于该含有银/钯的发热胶材在一介于室温至300℃之间的温度范围具有一低于50ppm/℃的阻抗温度系数、一范围介于0.1欧姆/平方(ohm/square)至15欧姆/平方之间的阻值，及一大于200W/in2的额定功率。
在该第一较佳实施例中，该玻璃粉末含有氧化硅(SiO2)、硼玻璃(borosilicate)及氧化锌(ZnO)。较佳地，该粘结剂是纤维素型(cellulose type)粘结剂。该含有银/钯的发热胶材含有约20vol.％到35vol.％的银、约25vol.％到45vol.％的钯、约5vol.％到25vol.％玻璃粉末、约5vol.％到10vol.％的粘结剂，及约10vol.％到25vol.％的溶剂(solvent)。
较佳地，该发热层3具有一介于5μm至25μm的厚度。较佳地，该热传导基材2是由陶瓷材料(ceramics)所制成，更加地，该热传导基材2是由氧化铝(aluminum oxide)所制成。较佳地，该第一绝缘层4是由玻璃所制成，并具有一介于5μm至25μm的厚度。
参阅图2，本发明一种电子加热元件的一第二较佳实施例大致上是与该第一较佳实施例相同。其不同处在于，该第二较佳实施例更包含有一介于该热传导基材2及该发热层3之间的第二绝缘层5。较佳地，该热传导基材2由不锈钢(stainless steel)所制成，该第二绝缘层5是由玻璃所制成并具有一介于50μm至100μm的厚度。
本发明将借由以下所提及的数个实施例更详细地说明。
<实施例1-实施例10>
以体积计，银、钯、玻璃粉末、粘结剂及溶剂在用以制成该发热层3的含有银/钯的发热胶材的含量比为27∶34∶10∶5∶24。每一实施例中的电子加热元件的发热层3具有—15μm的厚度。在该热传导基材2上以网印形成该含有银/钯的发热胶材之后，该发热层3被施于一一次烧结制程及一二次烧结制程。每一烧结制程是对该发热层3以每分钟55℃的升温速度由室温升温至850℃持温约10分钟，并以每分钟50℃的降温速度由850℃冷却至室温被处理。
如表1所示，显示出每一实施例的发热层的阻值及TCR值。其结果显示在介于室温至290℃之间的温度范围，每一实施例中TCR值低于50ppm/℃，且远低于前面所提及的一般传统的电子加热元件的TCR值。
表1
| 实施例 | 电阻值，欧姆 | 阻抗温度系数，×10-6/℃ | |
| 25℃ | 290℃ | ||
| 1 | 10.789 | 10.898 | 38.12 |
| 2 | 10.777 | 10.878 | 35.3 |
| 3 | 10.832 | 10.930 | 34.1 |
| 4 | 10.484 | 10.520 | 12.9 |
| 5 | 10.355 | 10.398 | 15.67 |
| 6 | 10.478 | 10.520 | 15.13 |
| 7 | 10.629 | 10.637 | 2.84 |
| 8 | 10.658 | 10.667 | 3.19 |
| 9 | 10.148 | 10.223 | 27.8 |
| 10 | 10.658 | 10.668 | 3.54 |
借由本发明电子加热元件的该含有银/钯的发热胶材具有介于5/6至7/9的Ag/Pd体积比，可克服前述的传统电子加热元件的缺点。
归纳上述，本发明的电子加热元件具有发热层使用面积在设计上受限小、高温差(约25℃~300℃之间)环境下加热功率差异小、不易影响加热功能、适用于高低温度差异大的领域及解决于烧结制程时优良品率低的问题等特点，所以确实能达到本发明的目的。
Claims (11)
1.一种电子加热元件，其特征在于其包含：
一热传导基材；
一形成在该热传导基材上且由含有银/钯的发热胶材所制成的发热层，该含有银/钯的发热胶材具有银、钯、玻璃粉末及粘结剂，并具有一介于5/6至7/9之间的银/钯体积比，以致于该含有银/钯的发热胶材在一介于室温至300℃之间的温度范围具有一低于50ppm/℃的阻抗温度系数；
两相间隔设置地与该发热层电性连接的电极；及
一覆盖该发热层的第一绝缘层。
2.如权利要求1所述的电子加热元件，其特征在于二该含有银/钯的发热胶材在该介于室温至300℃之间的温度范围具有一范围介于0.1欧姆/平方至15欧姆/平方之间的阻值。
3.如权利要求1所述的电子加热元件，其特征在于：该发热层的厚度为5μm到25μm。
4.如权利要求1所述的电子加热元件，其特征在于：该热传导基材是由一陶瓷材料所制成。
5.如权利要求4所述的电子加热元件，其特征在于：该热传导基材是由氧化铝所制成。
6.如权利要求5所述的电子加热元件，其特征在于：该第一绝缘层是由玻璃所制成。
7.如权利要求6所述的电子加热元件，其特征在于：该第一绝缘层的厚度为5μm到25μm。
8.如权利要求1所述的电子加热元件，其特征在于：更包含一介于该热传导基材及该发热层之间的第二绝缘层。
9.如权利要求8所述的电子加热元件，其特征在于：该热传导基材是由不锈钢所制成。
10.如权利要求9所述的电子加热元件，其特征在于：该第二绝缘层是由玻璃所制成。
11.如权利要求10所述的电子加热元件，其特征在于：该第二绝缘层的厚度为50μm到100μm。
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