CN212852503U - 一种加热器具用加热元件及加热器具 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种加热器具用加热元件及加热器具，属于加热不燃烧卷烟的加热器具技术领域。加热器具用加热元件包括碳化硅陶瓷基体和陶瓷基片。陶瓷基体与陶瓷基片共烧连接，且陶瓷基体与陶瓷基片之间夹设有线路层。该加热元件使用碳化硅陶瓷基体作为主要导热部件，热导率大于50W/m.k，使得加热元件的升温速度更快，发热区温度差更小，降低能耗，且由于碳化硅材料较低的热膨胀系数和较高的抗弯强度，提高了加热元件的抗热震性能。加热元件进行发热的时候，加热元件的内部向外发热，可以使加热元件的两个表面的发热较为均匀，发热效果好。
Description
技术领域
本申请涉及加热不燃烧卷烟的加热器具技术领域，具体而言，涉及一种加热器具用加热元件及加热器具。
背景技术
加热器具是抽吸加热卷烟必不可少的电子产品，加热元件作为其核心部件，是提供热量的主要来源，因此，加热元件的设计是影响加热卷烟体验效果的关键。
目前，加热器具的加热元件中的导热部件主要有两种，一种是氧化锆材质，一种是氧化铝材质。氧化锆具有高的强度，但热导率只有1-2W/(m.k)，发热区的温度不易传导，使发热区温度不均匀，影响加热效果。而氧化铝热导率在20W/(m.k)左右，热导率也不高，温度均匀性也较差，同时抗弯强度在260Mpa左右，由于实心结构，热熔大，升温速度慢，能耗高。
实用新型内容
本申请的目的在于提供一种加热器具用加热元件及加热器具，升温速度更快，发热区温差更小。
第一方面，本申请提供一种加热器具用加热元件，包括碳化硅陶瓷基体和陶瓷基片。陶瓷基体与陶瓷基片共烧连接，且陶瓷基体与陶瓷基片之间夹设有线路层。
该加热元件使用碳化硅陶瓷基体作为主要导热部件，加热元件的升温速度更快，发热区温度差更小，降低能耗，且由于碳化硅材料较低的热膨胀系数和较高的抗弯强度，提高了加热元件的抗热震性能。加热元件进行发热的时候，加热元件的内部(线路层)向外(基体和基片)发热，可以使加热元件的两个表面的发热较为均匀，发热效果好。
在一种可能的实施方式中，陶瓷基体为片状，陶瓷基体与陶瓷基片重叠使线路层位于陶瓷基体和陶瓷基片之间。
加热元件为片状结构，能够使加热元件的两个表面的发热更加均匀。
在一种可能的实施方式中，陶瓷基体为实心针状或者空心针状，陶瓷基片包覆于陶瓷基体的表面使线路层位于陶瓷基体和陶瓷基片之间。
加热元件为柱状结构，加热元件的发热更加均匀，发热区的温差更小。
在一种可能的实施方式中，陶瓷基片的厚度为0.05-0.2mm，线路层的厚度为10-25μm。
可以避免陶瓷基片在共烧的过程中发生开裂，且陶瓷基片与线路层之间的结合效果更好。
在一种可能的实施方式中，陶瓷基片为氧化铝陶瓷基片，陶瓷基片上设置有线路层，线路层上覆盖有过渡层，线路层和所过渡层均位于陶瓷基片与陶瓷基体之间，且过渡层靠近陶瓷基体。其中，过渡层的膨胀系数在陶瓷基体的膨胀系数以及陶瓷基片的膨胀系数之间。
线路层容易在氧化铝陶瓷基片上形成，在陶瓷基体与陶瓷基片之间设置了过渡层，在共烧进行基体与基片的结合的时候，可以缓冲碳化硅材料和氧化铝材料之间的收缩差异，从而使基体与基片之间的结合效果更好。
在一种可能的实施方式中，过渡层的厚度为0.01-0.1mm。
可以进一步减小碳化硅材料和氧化铝材料之间的收缩差异，可以使加热元件的成型效果更好。
在一种可能的实施方式中，陶瓷基片的背离线路层的表面还设置有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极均与线路层电连接。
通过第一电极和第二电极的设置，利于对电路层通电，以使加热元件发热。
在一种可能的实施方式中，陶瓷基片上设置有第一通孔和第二通孔，第一电极穿过第一通孔与线路层电连接，第二电极穿过第二通孔与线路层电连接。
能够使第一电极和第二电极分别与线路层形成可靠电连接，其不破坏陶瓷基片的外部结构。
在一种可能的实施方式中，第一电极的远离陶瓷基片的一端设置有第一引线，第二电极的远离陶瓷基片的一端设置有第二引线。
通过引线的设置，方便对第一电极和第二电极通电。
第二方面，本申请提供一种加热器具，包括上述加热器具用加热元件。
该加热器具使用碳化硅陶瓷基体作为主要导热部件的加热元件，加热元件的升温速度更快，发热区温度差更小，降低能耗，且由于碳化硅材料较低的热膨胀系数和较高的抗弯强度，提高了加热元件的抗热震性能。加热元件进行发热的时候，加热元件的内部(线路层)向外(基体和基片)发热，可以使加热元件的两个表面的发热较为均匀，发热效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本申请的保护范围。
图1为本申请提供的加热器具用加热元件的第一结构示意图；
图2为本申请提供的加热器具用加热元件的第一爆炸图；
图3为本申请提供的加热器具用加热元件的第二结构示意图；
图4为本申请提供的加热器具用加热元件的第二爆炸图；
图5为加热元件中发热区的测试位置。
图标：10-陶瓷基体；20-陶瓷基片；30-线路层；40-过渡层；51-第一电极；52-第二电极；61-第一引线；62-第二引线。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
图1为本申请提供的加热器具用加热元件的第一结构示意图；图2为本申请提供的加热器具用加热元件的第一爆炸图；图3为本申请提供的加热器具用加热元件的第二结构示意图；图4为本申请提供的加热器具用加热元件的第二爆炸图。请参阅图1-图4，加热器具用加热元件包括陶瓷基体10和陶瓷基片20。其中，陶瓷基体10可以是片状或者柱状。如果陶瓷基体10为片状(如图1和图2)，则陶瓷基体10通过流延成型的方式形成。片状陶瓷基体10的厚度为0.05-0.2mm，避免陶瓷基体10开裂。
如果陶瓷基体10为柱状(如图3和图4)，则陶瓷基体10可以为实心针状或者空心针状，可以使加热元件的发热更加均匀。进一步地，柱状的陶瓷基体10通过热压铸、注射或者干压成型，然后素烧，从而获得具有一定强度的陶瓷基体10。素烧的温度为1200-1400℃，以便后续与陶瓷基片20进行共烧。
本申请实施例中，陶瓷基体10为碳化硅陶瓷基体10，碳化硅陶瓷基体10作为主要导热部件，加热元件的升温速度更快，发热区温度差更小，降低能耗，且由于碳化硅材料较低的热膨胀系数和较高的抗弯强度，提高了加热元件的抗热震性能。
本申请实施例中，陶瓷基片20的厚度为0.05-0.2mm，可选地，陶瓷基片20的厚度为0.05mm、0.1mm、0.15mm或0.2mm。
进一步地，陶瓷基片20可以碳化硅陶瓷基片20或者氧化铝陶瓷基片20。如果陶瓷基片20为碳化硅陶瓷基片20。
线路层30直接设置在碳化硅陶瓷基体10和碳化硅陶瓷基片20之间。线路层30可以先在碳化硅陶瓷基片20上形成，然后共烧在陶瓷基体10和陶瓷基片20之间，也可以先在片状的陶瓷基体10上形成，然后共烧在陶瓷基体10和陶瓷基片20之间。
可选地，线路层30的材料为钨、钼、钌中的一种或多种混合。线路层30的厚度为10-25μm。在一些可能的实施方式中，线路层30的厚度为10μm、15μm、20μm或25μm。
如果陶瓷基片20为氧化铝陶瓷基片20，则线路层30先在氧化铝陶瓷基片20上形成，然后共烧在陶瓷基体10和陶瓷基片20之间，线路层30的印刷效果更好。
可选地，陶瓷基片20为氧化铝陶瓷基片20，由于氧化铝陶瓷基片20和碳化硅陶瓷基体10的材料不同，所以，二者的热膨胀系数会有一定的差异，在将氧化铝陶瓷基片20和碳化硅陶瓷基体10进行共烧的时候，二者会存在收缩差异。所以，陶瓷基片20上设置有线路层30，线路层30上覆盖有过渡层40，线路层30和所过渡层40均位于陶瓷基片20与陶瓷基体10之间，且过渡层40靠近陶瓷基体10。其中，过渡层40的膨胀系数在陶瓷基体10的膨胀系数以及陶瓷基片20的膨胀系数之间。
过渡层40的设置，可以缓冲氧化铝陶瓷基片20和碳化硅陶瓷基体10的收缩差异，加强陶瓷基体10与陶瓷基片20之间的结合，使线路层30产生的热量能够更好地传递给碳化硅陶瓷基体10，加热效果更好。
可选地，过渡层40的厚度为0.01-0.1mm，在一些可能的实施方式中，过渡层40的厚度为0.01mm、0.03mm、0.05mm、0.08mm或0.1mm。
为了使过渡层40的膨胀系数在陶瓷基体10的膨胀系数以及陶瓷基片20的膨胀系数之间，可选地，过渡层40中包括碳化硅材料和氧化铝材料，其为现有的一种混合材料。
本申请实施例中，如果陶瓷基体10为片状结构，则陶瓷基体10与陶瓷基片20重叠使线路层30位于陶瓷基体10和陶瓷基片20之间。
如果陶瓷基体10为柱状结构(实心针状或者空心针状)，则陶瓷基片20包覆于陶瓷基体10的表面使线路层30位于陶瓷基体10和陶瓷基片20之间。
本申请实施例中，陶瓷基片20的背离线路层30的表面还设置有第一电极51和第二电极52，第一电极51和第二电极52均与线路层30电连接。
进一步地，陶瓷基片20上设置有第一通孔和第二通孔，第一电极51穿过第一通孔与线路层30电连接，第二电极52穿过第二通孔与线路层30电连接。
可选地，先在陶瓷基片20背面印刷第一电极51和第二电极52，并在陶瓷基片20上开设第一通孔和第二通孔，通过第一通孔使第一电极51连接线路层30，通过第二通孔使第二电极52连接线路层30，以便对线路层30通电。
本实施例中，第一电极51的远离陶瓷基片20的一端设置有第一引线61，第二电极52的远离陶瓷基片20的一端设置有第二引线62。第一引线61连接电源正极，第二引线62连接电源负极，从而与外部电源连通。
可选地，第一引线61和第二引线62的引线钎焊焊料为银、或银铜焊料，以便对电极通电。
本申请实施例提供一种加热器具用加热元件的制备方法，包括如下步骤：(1)、在陶瓷基片20的表面形成线路层30。(2)、将陶瓷基片20与陶瓷基体10压合，使线路层30位于陶瓷基体10与陶瓷基片20之间，然后进行共烧。
可选地，共烧在1500-1650℃的条件下进行。在一些可能的实施方式中，共烧在1500℃、1550℃、1600℃或1650℃的条件下进行。
如果陶瓷基片20为氧化铝陶瓷基片20，则先在线路层30的表面覆盖过渡层40，然后进行共烧，可以使陶瓷基体10和陶瓷基片20之间的结合效果更好。
上述制备方法制备得到的具有上述结构的加热元件，可以用来作为加热器具的加热元件，得到发热效果更好的加热器具，以便进行对不燃烧卷烟进行加热。
实施例1
加热器具用加热元件的制备方法，包括如下步骤：
(1)、将碳化硅陶瓷粉体通过热压铸成型得到空心的针状陶瓷基体10，然后在1200-1400℃的条件下进行素烧，获得具有一定强度的陶瓷基体10。
(2)、将氧化铝流延片裁切成厚度为0.1mm的氧化铝陶瓷基片20。
(3)、在陶瓷基片20的表面印刷电阻线路(线路层30，材料为钨浆料)，线路层30的厚度为20μm。
(4)、线路层30干燥以后，在印刷过渡层40。
(5)、在陶瓷基片20的背离线路层30的表面印刷第一电极51和第二电极52，并在陶瓷基片20上开设第一通孔和第二通孔，使第一电极51通过第一通孔与线路层30电连接，第二电极52通过第二通孔与线路层30电连接。
(6)、将印刷有过渡层40的陶瓷基片20绕卷在陶瓷基体10上，然后进行等静压压合。
(7)、将压合好的产品在1550℃的条件下进行烧结获得半成品。
(8)、将半成品用银焊料在1000℃的条件下进行钎焊，获得加热器具用加热元件。
实施例2
加热器具用加热元件的制备方法，包括如下步骤：
(1)、将碳化硅陶瓷粉体通过流延成型得到片状的碳化硅流延片。将碳化硅流延片裁切成厚度为0.1mm的碳化硅陶瓷基体10。
(2)、将氧化铝流延片裁切成厚度为0.1mm的氧化铝陶瓷基片20。
(3)、在陶瓷基片20的表面印刷电阻线路(线路层30，材料为钨浆料)，线路层30的厚度为20μm。
(4)、线路层30干燥以后，在印刷过渡层40。
(5)、在陶瓷基片20的背离线路层30的表面印刷第一电极51和第二电极52，并在陶瓷基片20上开设第一通孔和第二通孔，使第一电极51通过第一通孔与线路层30电连接，第二电极52通过第二通孔与线路层30电连接。
(6)、将印刷有过渡层40的陶瓷基片20绕卷在陶瓷基体10上，然后进行等静压压合。
(7)、将压合好的产品在1550℃的条件下进行烧结获得半成品。
(8)、将半成品用银焊料在1000℃的条件下进行钎焊，获得加热器具用加热元件。
实施例3
加热器具用加热元件的制备方法，包括如下步骤：
(1)、将碳化硅陶瓷粉体通过热压铸成型得到空心的针状陶瓷基体10，然后在1200-1400℃的条件下进行素烧，获得具有一定强度的陶瓷基体10。
(2)、将碳化硅流延片裁切成厚度为0.1mm的氧化铝陶瓷基片20。
(3)、在陶瓷基片20的表面印刷电阻线路(线路层30，材料为钨浆料)，线路层30的厚度为20μm。
(4)、在陶瓷基片20的背离线路层30的表面印刷第一电极51和第二电极52，并在陶瓷基片20上开设第一通孔和第二通孔，使第一电极51通过第一通孔与线路层30电连接，第二电极52通过第二通孔与线路层30电连接。
(5)、将印刷有线路层30的陶瓷基片20绕卷在陶瓷基体10上，然后进行等静压压合。
(6)、将压合好的产品在1550℃的条件下进行烧结获得半成品。
(7)、将半成品用银焊料在1000℃的条件下进行钎焊，获得加热器具用加热元件。
实施例4
加热器具用加热元件的制备方法，包括如下步骤：
(1)、将碳化硅陶瓷粉体通过流延成型得到片状的碳化硅流延片。将碳化硅流延片裁切成厚度为0.1mm的碳化硅陶瓷基体10。
(2)、将碳化硅流延片裁切成厚度为0.1mm的碳化硅陶瓷基片20。
(3)、在陶瓷基片20的表面印刷电阻线路(线路层30，材料为钨浆料)，线路层30的厚度为20μm。
(4)、在陶瓷基片20的背离线路层30的表面印刷第一电极51和第二电极52，并在陶瓷基片20上开设第一通孔和第二通孔，使第一电极51通过第一通孔与线路层30电连接，第二电极52通过第二通孔与线路层30电连接。
(5)、将印刷有线路层30的陶瓷基片20绕卷在陶瓷基体10上，然后进行等静压压合。
(6)、将压合好的产品在1550℃的条件下进行烧结获得半成品。
(7)、将半成品用银焊料在1000℃的条件下进行钎焊，获得加热器具用加热元件。
对比例1
加热器具用加热元件的制备方法，包括如下步骤：
(1)、将氧化铝陶瓷粉体通过热压铸成型得到空心的针状陶瓷基体，然后在1200-1400℃的条件下进行素烧，获得具有一定强度的陶瓷基体。
(2)、将氧化铝流延片裁切成厚度为0.1mm的氧化铝陶瓷基片。
(3)、在陶瓷基片的表面印刷电阻线路(线路层，材料为钨浆料)，线路层的厚度为20μm。
(4)、在陶瓷基片的背离线路层的表面印刷第一电极和第二电极，并在陶瓷基片上开设第一通孔和第二通孔，使第一电极通过第一通孔与线路层电连接，第二电极52通过第二通孔与线路层电连接。
(5)、将印刷有线路层的陶瓷基片绕卷在陶瓷基体上，然后进行等静压压合。
(6)、将压合好的产品在1550℃的条件下进行烧结获得半成品。
(7)、将半成品用银焊料在1000℃的条件下进行钎焊，获得加热器具用加热元件。
对比例2
加热器具用加热元件的制备方法，包括如下步骤：
(1)、将氧化铝陶瓷粉体通过流延成型得到片状的氧化铝流延片。将氧化铝流延片裁切成厚度为0.1mm的氧化铝陶瓷基体。
(2)、将氧化铝流延片裁切成厚度为0.1mm的氧化铝陶瓷基片。
(3)、在陶瓷基片的表面印刷电阻线路(线路层，材料为钨浆料)，线路层的厚度为20μm。
(4)、在陶瓷基片的背离线路层的表面印刷第一电极和第二电极，并在陶瓷基片上开设第一通孔和第二通孔，使第一电极通过第一通孔与线路层电连接，第二电极52通过第二通孔与线路层电连接。
(5)、将印刷有线路层的陶瓷基片绕卷在陶瓷基体上，然后进行等静压压合。
(6)、将压合好的产品在1550℃的条件下进行烧结获得半成品。
(7)、将半成品用银焊料在1000℃的条件下进行钎焊，获得加热器具用加热元件。
实验例
1、温度均匀性
图5为加热元件中发热区的测试位置，请参阅图5，测试条件：通电时使加热元件发热区中心点温度达到350℃，测试发热区边界温度和中心区的温度，其中，边界点为离中心点位置轴向3mm处，得到结构如表1。
表1加热元件的温度均匀性结果
从表1可以看出，选择碳化硅作为陶瓷基体的主要材料，加热元件发热时产生的温差值较小，说明该加热元件的发热更加均匀。
2、预热时间测试
在3.2V电压和0.9Ω电阻条件下，记录产品边界1表面温度达到350℃时的时间得到表2。
表2加热元件的预热试件测试结果
| 序号 | 产品类型 | 温度 | 时间 | 备注 |
| 实施例1 | 碳化硅材质 | 350 | 10s | 快 |
| 实施例2 | 碳化硅材质 | 350 | 11s | 快 |
| 实施例3 | 碳化硅材质 | 350 | 9s | 快 |
| 实施例4 | 碳化硅材质 | 350 | 10s | 快 |
| 对比例1 | 氧化铝材质 | 350 | 15s | 慢 |
| 对比例2 | 氧化铝材质 | 350 | 17s | 慢 |
从表2可以看出，选择碳化硅作为陶瓷基体的主要材料，加热元件预热到350℃时使用的时间更短，说明该加热元件的预热时间更短。
以上所述仅为本申请的一部分实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种加热器具用加热元件，其特征在于，包括碳化硅陶瓷基体和陶瓷基片；
所述陶瓷基体与所述陶瓷基片共烧连接，且所述陶瓷基体与所述陶瓷基片之间夹设有线路层。
2.根据权利要求1所述的加热元件，其特征在于，所述陶瓷基体为片状，所述陶瓷基体与所述陶瓷基片重叠使所述线路层位于所述陶瓷基体和所述陶瓷基片之间。
3.根据权利要求1所述的加热元件，其特征在于，所述陶瓷基体为实心针状或者空心针状，所述陶瓷基片包覆于所述陶瓷基体的表面使所述线路层位于所述陶瓷基体和所述陶瓷基片之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的加热元件，其特征在于，所述陶瓷基片的厚度为0.05-0.2mm，所述线路层的厚度为10-25μm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的加热元件，其特征在于，所述陶瓷基片为氧化铝陶瓷基片，所述陶瓷基片上设置有所述线路层，所述线路层上覆盖有过渡层，所述线路层和所过渡层均位于所述陶瓷基片与所述陶瓷基体之间，且所述过渡层靠近所述陶瓷基体；
其中，所述过渡层的膨胀系数在所述陶瓷基体的膨胀系数以及所述陶瓷基片的膨胀系数之间。
6.根据权利要求5所述的加热元件，其特征在于，所述过渡层的厚度为0.01-0.1mm。
7.根据权利要求1-3任一项所述的加热元件，其特征在于，所述陶瓷基片的背离所述线路层的表面还设置有第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极均与所述线路层电连接。
8.根据权利要求7所述的加热元件，其特征在于，所述陶瓷基片上设置有第一通孔和第二通孔，所述第一电极穿过所述第一通孔与所述线路层电连接，所述第二电极穿过所述第二通孔与所述线路层电连接。
9.根据权利要求7所述的加热元件，其特征在于，所述第一电极的远离所述陶瓷基片的一端设置有第一引线，所述第二电极的远离所述陶瓷基片的一端设置有第二引线。
10.一种加热器具，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的加热器具用加热元件。
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| CN202020660539.0U CN212852503U (zh) | 2020-04-27 | 2020-04-27 | 一种加热器具用加热元件及加热器具 |
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| CN202020660539.0U CN212852503U (zh) | 2020-04-27 | 2020-04-27 | 一种加热器具用加热元件及加热器具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212852503U true CN212852503U (zh) | 2021-04-02 |
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| CN202020660539.0U Active CN212852503U (zh) | 2020-04-27 | 2020-04-27 | 一种加热器具用加热元件及加热器具 |
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|---|---|
| CN (1) | CN212852503U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114340066A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-12 | 深圳顺络电子股份有限公司 | 陶瓷加热棒及其制造方法、电子烟 |
| CN114376276A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-22 | 深圳顺络电子股份有限公司 | 加热器和电子烟 |
| EP4084576A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-02 | Shenzhen Smoore Technology Limited | Heating assembly and electronic atomization device |
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2020
- 2020-04-27 CN CN202020660539.0U patent/CN212852503U/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |