CN85105318A

CN85105318A - 印刷电阻及其制造方法和用途

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Publication number: CN85105318A
Application number: CN85105318.1A
Authority: CN
Inventors: 朱汉雄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1987-01-07
Also published as: CN1006518B

Abstract

将由导电颗粒、粘合剂和稀释剂调配成的涂料在绝缘衬底上按一定的图形涂敷成电阻层并在图形的适当位置上制成金属接线端，该电阻结构可用在电子、电力线路中，也可用作电能转换装置。

Description

本发明涉及一种新型电阻及其制造方法和用途，更具体地说是关于采用印刷方法制成的一种电阻器件，该器件的制造方法，以及该器件在电子线路和电力线路中的应用。

在先有技术中，利用碳颗粒作为电阻材料制成电阻和电极等元器件是较为普遍的，例如用碳膜构成的电阻器，但一般都是制成分立元件并具有其特定的三维结构。

在先有技术中，印刷电路板在电子电路中得到了广泛的应用，但在这类应用中主要是进行金属导线的布线。在厚膜电路中也采用印刷方式制成电路中的电阻元件等，但厚膜技术仅应用在微电子线路中。

另外，在先有技术中的电能-热能转换装置中，一般采用金属电阻丝作为能量转换部件，但金属电阻丝在工作时局部热量很高，金属电阻丝的电-热装置一般发热不均匀，因此若想获得大面积均匀加热的部件则结构复杂，同时金属电阻丝的价格也很高。

本发明的主要目的是利用导电颗粒，如碳颗粒等作为主要的电阻材料，掺入适当的粘合剂，用适当的稀释剂进行调配制成涂料，采用印刷的方法在绝缘衬底上按一定图形制成电阻结构。

本发明的另一个目的是提供一种利用导电颗粒、粘合剂和稀释剂配成的涂料，采用印刷、喷涂或浸渍的方法，按照预定的图形在绝缘衬底上制成印刷电阻方法。

本发明的再一个目的是通过适当的调配涂料的成份，合理地设计电阻图形和绝缘衬底的形状，可制成具有不同结构、阻值、功率、耐压和耐热参数的印刷电阻，以满足电子线路、电子线路和电能-热能转换等不同领域中的应用。

制造本发明的印刷电阻的主要原料为：

具有高电阻率的导电颗粒，如碳颗粒（石墨粉、碳粉），导电化合物粉末，和各种金属粉末，以下统称为导电颗粒;

将上述导电颗粒牢固粘合的粘合剂，如树脂类粘合剂、沥青、塑料、水玻璃、油墨等;

将上述导电颗粒和粘合剂调配成印刷涂料的稀释剂，可根据不同的粘合剂选用不同的稀释剂，如水、汽油以及各种化学溶剂;

承受上述涂料并在其上形成一定形状的电阻图形的绝缘衬底，如纸板、塑料、陶瓷、石棉板、玻璃纤维板、石膏板、木板、布类等;

必要时可在电阻图形的适当部位上接出金属接头;

电阻图形制成后，可按不同要求在其一面或两面上覆盖能够达到绝缘、密封和/或装饰效果的表面层，如塑料薄膜、绝缘漆、玻璃纤维布等。

本发明制造印刷电阻的方法包括如下步骤：

a）将上述导电颗粒、粘合剂、稀释剂按一定的比例调配在一起制成涂料。导电颗粒可采用单独一种材料，如碳粉，也可采用几种不同颗粒的混合，如在碳粉中掺入少量金属粉末。改变导电颗粒的组成或导电颗粒在涂料中的比例将改变最终形成的电阻图形的电阻率。粘合剂的作用主要是保证导电颗粒能够牢固地粘结在绝缘衬底上，粘合剂在涂料中的比例也影响最终形成的电阻图形的电阻率。稀释剂的作用主要是保证涂料的稀释度能够满足所选择的印刷方法的要求，稀释剂最终要全部挥发掉，因此它并不直接影响最终电阻图形的电阻率，但稀释剂在涂料中的比例将影响印刷电阻图形的厚度，而间接影响所形成的电阻图形的电阻。在采用水做稀释剂时还可在涂料中加入适量的干燥剂，如石膏或白水泥。

b）将绝缘衬底制备成特定的尺寸和形状，以便于在其上涂敷调配好的涂料形成电阻图形。

c）根据不同的涂敷方式进行图形的准备，其中可供选择的涂敷方式包括：印刷方式、浸渍方式、喷涂方式。采用印刷方式时需按预定图形先制出印刷凸板或丝网印刷的图形板。采用浸渍方式时则需先在绝缘衬底上按所需图形用适当材料如漆或石蜡等做出掩蔽图形。用喷涂方式时则需先按所需图形制成掩膜板。图形的设计要保证所形成的电阻达到需要的阻值，并在衬底上具有合理的分布，图形可设计为直线或曲线形的导电带，不同的电阻值可通过改变导电带的长度和宽度来实现，也可通过重复涂敷改变导电带的厚度来实现。

d）在涂敷涂料之前或之后可在衬底图形的适当位置上制成金属电极作为连线端，连线端可以用粘贴法将金属薄片贴在预定位置上，也可用制造印刷线路板的常规方法制成金属电极，电极的个数可以是两个也可以是多个。

e）按照步骤c）准备的图形，采用适当的方式将步骤a）调配好的涂料涂敷在步骤b）制备好的绝缘衬底上，形成电阻图形，电阻图形可在衬底的一面制成，也可在两面制成。

f）在涂敷涂料之前，或在涂敷之后而涂料干燥之前将衬底形成特定的形状以满足不同的需要，在采用印刷机械时涂敷和成形也可同时进行。

g）电阻图形制成后，可在电阻层上根据需要使用绝缘漆或用塑料薄膜、玻璃纤维布等经适当粘合剂进行封装以达到密封，绝缘和/或装饰效果。

本发明中所说的印刷电阻包括用上述印刷方式、喷涂方式、浸渍方式或其它机械的或手工的方式按上述步骤制成的电阻。

本发明的印刷电阻具有如下优点：

可供选用的材料种类多、价格低、可满足各种不同用途和环境的要求：

可采用的方法简单、制造方便、适于大批量生产;

印刷电阻的图形和绝缘衬底的尺寸和形状可进行各种不同的设计，以满足各种不同的要求，因而其用途较广;

由于印刷电阻的表面积较大，在工作时散热面积大，适宜于用作电能-热能转换器件;

采用印刷方法可以很方便的用不同的颜色和图案对制成的印刷电路进行表面装饰;

本发明进一步的优点和积极效果将在以下结合附图对不同实施方案的说明中逐步表现出来，在附图中：

图1A是根据本发明的方法制成的印刷电阻的平面示意图;

图1B是将图1A所示的印刷电阻沿线1B-1B剖开的截面图;

图2是本发明的印刷电阻用作日光灯镇流器的电阻图形示意图;和

图3是本发明的印刷电阻用作电阻阵列或电热装置的示意图;

图1A所示是根据本发明的方法制成的印刷电阻。在图1A中，数字1指示出绝缘衬底，数字2指示出用本发明的涂料敷成的电阻图形，数字3为金属电极，C₁和C₂分别为该电阻的两个连线端。图1B为沿图1A中线1B-1B所作剖面的截面图，图中数字4指示出印刷电阻制成后在其上覆盖的封装层，以达到绝缘、密封和装饰的目的。

图1A中所示的印刷电阻在C₁和C₂两端之间的电阻值取决于印刷涂料的配方和印刷图形的厚度、宽度和长度，若采用石墨+水玻璃+水配成印刷涂料，配方比例为：

石墨∶水玻璃∶水＝2.5（g）∶1.5（ml）∶2.5（ml）将上述比例的涂料搅拌均匀后涂敷在吸水纸板制成的衬底上，制成长度为200Cm、宽度为4.5Cm、厚度为0.05mm的电阻图形，两端用铝片作为电极，在涂料完全干燥后实测电阻值为2.5KΩ左右。不难理解，通过改变涂料的配方，如减少石墨的比例或用其它不导电的颗粒如石膏粉、白水泥或颜料部份地代替石墨，可使阻值增加，而增加石墨的比例或另外再增加适量的其它导电颗粒，如金属粉末等可使电阻值降低。同样改变电阻图形的长度、宽度和厚度也可改变电阻值，在实际应用中可通过在同一图形上多次涂敷而增加涂层的厚度。这样在电阻图形所占面积改变很小的情况下，可以获得较大范围内的阻值变化。实际应用中印刷电阻也可在衬底的两面制备。

图1所示的印刷电阻可以作为单独的电阻元件，也可将多个类似的电阻同时制备在同一块印刷线路板或接线板上，代替电子线路或电力线路中常规的分立元件电阻。通过改变电阻图形，或用配方不同的涂料经过多次套印，可以在同一块电路板上制成多个不同阻值的印刷电阻。

图2所示为本发明的另一实施方案，用图2所示的构图方式可在较小的面积上获得相对较大的电阻值。图2所示的印刷电阻可以用作日光灯的镇流器而取代常规的电感式镇流器和阻容式镇流器。

图3所示为本发明的另一实施方案，在图3中C₁-C₆是六个在不同位置的金属连线端，通过将各连线端按不同方式连接，可获得不同的阻值，如将C₃和C₄短路，C₁和C₂之间的电阻值达到最大，而将C₁-C₄短接在一起作为一端而C₅和C₆短接在一起作为另一端，则两端间等效阻值达到最小，用类似的构图和连接端的布置，可以很方便地获得不同的电阻阵列。由于印刷电阻的阻值与电阻图形有关，经过精确的设计图形尺寸并进行均匀地涂敷，可使电阻阵列在不同连接方式下阻值比例比较精确。

图3所示的结构也可很方便地用作电能-热能转换装置（以下简称电热装置），由于印刷电阻的散热面积大，经过在衬底上合理布置电阻图形，可以实现较大面积的均匀散热而在印刷电阻本身又避免了工作时的热量积蓄。特别是采用较薄的衬底经过两面在交错位置上构图，可在整个衬底上实现高度均匀的电-热转换。而由于热量积蓄少，即使在整个电热装置功率较大时，衬底上的局部温度也不会过度增高（可保持在50℃以下），因此制造这种类型电热装置对材料的要求并不高。在需要较高温度的应用中，可采用耐高温的粘合剂，如水玻璃和耐高温的衬底，如石棉板、石膏板和玻璃纤维板等，还可将几个印刷电阻板叠合在一起使用以达到较高的温度（如50°-200℃）。另外，通过不同接头间连接方式的改换;可使同一电热装置很方便地改变功率。这种电热装置可用在不同的环境和用途中，如在低温环境中保持精密仪器的工作温度恒定，代替电炉用于生活取暖，可作成温度均匀的烘箱、烤箱或烘干室，或用在其它对环境温度要求较严格的实验室和房屋中。另外，本发明的这一实施方案可在房屋建筑过程中很方便地与墙体结构和室内装修结合在一起，从而进一步降低成本和安装费用。由于这种电热装置温度均匀，散热快，热量积蓄少，其表面的绝缘和密封就容易进行，并便于在其表面用各种方式和材料进行各种颜色和图案的装饰，使该装置即可用于电热转换又可用于美化环境。

以上所述的各实施方案仅作为本发明的示例性说明，本领域内的熟练人员不难对其进行各种形式的修改和变更，本发明的范围由以后所附的权利要求决定。

Claims

1、一种制造电阻的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)用导电颗粒、粘合剂和稀释剂和稀释剂配制成涂料；

2)制备一块绝缘衬底；

3)在上述绝缘衬底上将上述涂料按预定图形进行涂敷；和

4)在上述涂敷图形的预定位置上制成金属接线端。

2、根据权项1的方法，其中进一步包括如下步骤：

5）在上述涂敷图形上覆盖一层绝缘、密封材料构成的封装层。

3、根据权项1的方法，其中进一步包括如下步骤：

6）将所述绝缘衬底制成预定的曲面或形状，本步骤可在所述步骤3）之前或与步骤3）同时进行，也可在步骤3）之后所述涂料干燥前进行。

4、根据权项1的方法，其中步骤3）中所述的涂敷方式可采用印印、喷涂或浸渍方式。

5、根据权项2的方法，其中进一步包括如下步骤：

7）在所述封装层表面利用印刷或喷涂进行装饰。

6、根据权项1的方法，其中所述步骤3）和步骤4）是在所述绝缘衬底的两面上进行。

7、一种电阻，其中包括：导电粒子、粘合剂，其特征在于上述混合物按一定图形附着在一绝缘衬底上形成导电层，并在上述导电层的预定部位上接出金属接线端;上述导电层的电阻值取决于上述图形的几何形状、导电层的厚度以及导电颗粒与粘合剂的比例。

8、根据权项7的电阻，其中所述导电颗粒可采用碳颗粒、金属粉末或它们的混合物，所述粘合剂可采用树脂类粘合剂、沥青或水玻璃。

9、根据权项7的电阻，其中进一步包括;

在所述绝缘衬底和导电层之上的封装层。

10、一种电能-热能转换装置，包括：

1）一个绝缘衬底;

2）在上述绝缘衬底上按一定图形涂敷的，由导电颗粒和粘合剂构成的电阻层;

3）在上述电阻层的特定部份上接出多个金属接线端;

其特征在于：

当上述金属接线端与电源接通后，上述电阻层均匀地释放出热量。

11、根据权项10的电能-热能转换装置，其中所述电阻层是在绝缘衬底的两面按交错排列的图形构成。

12、根据权项10的电能-热能转换装置，其中所述电阻层是在绝缘衬底的一面排列。

13、根据权项10的电能-热能转换装置，其中具有上述电阻层的绝缘衬底可制成任意形状。

14、根据权项10的电能-热能转换装置，其中金属接线端的数目在三个以上，改变该装置的接线方式可以改变工作时的功率。

15、一种日光灯镇流器，其特征在于包括

1）一个绝缘衬底;

2）在上述衬底上按一定图形涂敷的，由导电颗粒和粘合剂构成的电阻层;

3）在上述电阻层上特定部分按出多个金属接线端。

16、根据权项15的镇流器，上述导电颗粒为石墨，粘合剂为液态玻璃。

17、根据权项15的镇流器，在上述导电层外加封装层。

18、根据权项17的镇流器，上述封装层上有图案或色彩。