TW425728B - Semiconductor thermal electric film and its manufacturing method - Google Patents

Description

425728 Α7 Β7 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 本發明係關於一種半導體電熱膜及其製法，尤指一種 具有理想電氣特性之電熱膜及其製造方法。 此處所指的電熱膜，係泛指各種電熱式容器底部設置 的薄獏式電熱裝置，如電熱水瓶、電熱炊具、咖啡壺及其 他加熱式器具，該電熱膜係'由半導體構成，而以蒸鑛方式 設置於金屬或非金屬基材的底面，經設以電極並予通電， 即於基材底面形成高溫’以達加熱之目的。 ^如第二圖所示，係一種既有電熱膜（80)之構造示 意圖，如前揭所述，係以蒸鍍方式附設於基材（8 1 )表 (底）面，隨後於電熱膜（8 0 )的相對兩端分設以一電 極（8 2)，經於兩電極（82)上通電，可使電献膜（ 8〇)因熱阻抗形成高溫而對基材（8丄）進行加熱。 由於電銀膜（8 0 )係用於加熱功能，且係以蒸錄方 式附著於基材（8 1 )上，因此，材料本身的電阻值、電 阻溫度係數等將影響其工作特性與效率，另其附著力 '硬 度、耐純及耐熱料特性，亦直 之使用壽命，而前述特性與電賴（δ〇):成二= 具有密不可分之關係。 為此，本發明主要目的在提供一種具有特殊成分而呈 現理想特性之電熱膜a 為達成前述主要目的採取的主要技術手段係令前述電 熱媒以二氧化錫為主原料配合掺雜配料如録、絲 '鎳、鎘 、鐵、蝴等混合而成；其中： 銻成分係用以調整電阻值與電阻溫度係數； 本紙張尺度適用中國幽冢標準（CNS)A4規格&l〇x 297公发- . ^---------訂：--------線 fif先閱讀f面之注意事項异填寫本頁} 425728 A7 B7 五、發明說明（>) 鉍成分係用以穩定電阻值； 鎳成分係用以增加電阻值及改善膜之品質； 鎘、鐵及硼等成分則用以改善膜之附著性、硬度、耐 磨性及耐熱性等。 前述原料中的二氡化錫、銻、鎳、鎘、鐵、硼等係分 別加入無水乙醇中利用水浴法（隔水加熱）加溫助溶而溶 解成液態，又纽亦利用水浴法加溫，並滴入少許鹽酸助溶 •’再硼原料為硼酸，係以無水乙醇製成液態；最後將由前 述各種原料分別調製形成的溶液，依「鎘、鐵、硼」—「 錄」—「叙」—「録」—「二氧化錫」之順序調和授摔成 液態的鍍膜複合劑。另亦可直接將主原料及摻雜配料磨成 粉末後，均勻混合成乾式鍵膜劑。 剛述原料中的主原料二氧化錫及摻雜配料係依重量 行配比，其中： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 銻 0. 6-8% ； 0. 3-4% ； 鎳 0. 3~4°/〇 ； 鎘 0. 3-4% ； 鐵 0. 1-1% ； 硼 0. 2-2¾ 〇 前述電熱膜的製造方法至少包括有： 一清洗基材步驟；及 一於前述基材上鍍設電熱膜之步驟。 前述的基材係由石英、陶瓷、花岡岩 雲母'耐熱破 ----------------------訂----------線 (請先閱讀背面之注意事頊為填寫本頁} 本纸張K度適用中國國家標準（CMS〉A4規格（_210 X 297公笼 425728 A7 B7 五、發明說明（多） 續耐円/皿塑料及經絕緣處理之金^、珠鄉等低膨服係數 ^材料構成，其形狀可為管狀 '圓板狀、方板形、杯形、 壺形及其他不特定形狀者。 .則述的鍍膜步驟係將經過清洗步驟之基材置入高溫 ,780 C )的燒結爐中，又將前述調製成液態的鍍膜原 料以嗔塗、蒸塗、浸塗或網印方式均句的彼覆在基材表面 〇 為使貝審查委員進一步瞭解前述目的及本發明之技 術特徵，茲附以圖式詳細說明如后：(—)圖式部分： 第一圖：係本發明之流程圖。第二圖：係習用電熱膜元件或器皿之結構示意圖。 (一）圖號部分： (8 0)電熱膜 (8 1 )基材 （8 2)電極 有關本發明電鍍膜之組成原料係以二氧化錫為主原料 ，配合銻、鉍、鎳、鎘、鐵、硼等摻雜配料所構成，其係 依重量進行配比，該摻雜配料之成分及作用如下列： ----------------- (請先閱讀背面之注意事項+.填寫本頁) 訂： i線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 銻 0. 6〜8%， 鉍 0‘ 3-4°/〇 · 鎳 0. 3-4% > 錯） 0. 3~4°/〇 鐵 0. 1-1¾ 硼 0. 2W， 前述鎘、鐵、硼等三者用以改善膜 之附 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公;g ) 425728 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 "—~--__B7_ — 五、發明說明（辜） 著眭、硬度、耐磨性及对熱性等。 又則述主原料及摻雜元件係為氣化物，其中硼原料為 酸。 由於電鑛膜係以前述原料混合構成的鍍膜複合劑彼覆 於基材上’因此’前述前述原料必須經過溶解，再依特定 順序予以混合°具體的作法係·· 先將一氧化錫 '銻、鎳、鎘、鐵、硼等原料分別加入 热水乙醇中，再利用水浴法（隔水加熱）加溫助溶而將前 述各種原料分別溶解成液態； 又鉍亦利用水浴法加溫，並滴入少許鹽酸助溶以構成 液態； 該硼酸係以無水匕醇製成液態； 最後將由前述各種原料分別調製形成的液態溶液，依 「鎘、鐵、硼」一「鎳」—「鉍」—「銻」—「二氧化錫 」之順序調和攪拌成液態的鍍膜複合劑，供於基材上進行 鍍膜。 前述鑛膜複合劑亦可為乾式，主要係直接將主原料及 摻雜配料磨成粉末後，均句混合成乾式鍍膜劑。 而前述原料個別構成或混合後之溶液，除結晶水外， 不得含有水分。 至於電鍍膜之製造方法大致包括： 一「基材清洗」步驟；及 一「鍍膜」步驟，係於前述基材上鍍上電熱膜； 其t : 6 本纸張义度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐> ---------------------訂 *-------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) a 425728 A7 A7 B7 五、發明說明（Γ ) 该「基材清洗」步驟係令由石英、陶瓷、花岡岩、雲 母 '耐熱玻璃、耐高溫塑料或經絕緣處理之金屬、琺瑯等 低膨脹係數材料構成之基材以純水配合超音波清洗其表面 或以無水乙醇擦栻表面，經以⑽〜12〇。〇予以「烘乾」後 備用； 又基材之形狀可為管狀、圓板狀、方板形、杯形、壺 升/及其他不特定形狀者，主要係因應用途之差異而有所不 同。 5玄「鍍獏」步驟：係將經過清洗步驟之基材置入高溫 (600〜780。〇的燒結爐中’將前述調製成液態的鍍膜原料 噴塗、蒸塗、浸塗或網印方式均句的坡覆在基材表面， J基材於燒結爐巾披覆鍍膜原料後，經過分鐘燒結 並產生化學反應而形成晶格，使每—微小晶格各產生一個 自由電子，而構成一半導體電熱膜，且其電阻值係正溫度 係數者。 前述形成晶格之化學反應式為： sr-〇l2+s;5->s^-s：5-s;J.〇-2 由上述說明可知，本發明主要在提供_種以特殊成分 構成而可呈現理想電氣躲之電_，主要似二氧化錫 為主：搭配比例的銻，、鎳、鎘、鐵、硼等摻雜配料， 其中録可用以調整電阻值與電阻溫度係數，料用以穩定 電阻值’㈣用明加電阻值及改善臈之品質，録、鐵及 硼等成分則用以改善膜之附著性、硬度、耐磨性及对熱性 等’藉此可令電熱膜獲致良好的電氣特性、工作效率及延 I -----1 I ----1— _ I I (請先閱讀背面之注意事項A填寫本頁) 訂· _ 線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用♦國國家標準（CNS)A4規格（210 297公坌） 425728 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明說明（厶） 長使用壽命。由此可見，本發明確已具備產業上利用性及 進步性，並符合發明專利要件，爰依法提起申請。 8 ---------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項异填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 425728 A8 B8 C8 D8 — 六、申請專利範圍 1 · 一種半導體電熱獏，其組成原料係由二氧化錫作 為主原料，搭配適當比例的銻、鉍、鎳、鎘、鐵、棚等作 為摻雜配料，其中各摻雜配料之比例為： 銻· 0· 6~8% ; 鎳 錯 鐵 on 0.3-4% ； 0 3〜4¾ ; 0.1-1% ； 歧濟部智慧財產局員工消費合作社印製 硼：0. 2〜2%。 2，如申請專利範圍第1項所述之半導體電熱膜，前 述二氧化錫、銻、鎳、鎘、鐵、硼等原料係分別加入無水 乙醇中而溶解成液態。 3 .如申請專利範圍第1項所述之半導體電熱膜，該 鉍原料係以無水乙醇溶解，並滴入少許鹽酸助溶。 4·如申請專利範圍第2或3項所述之半導體電熱膜 ，該主原料與摻雜配料以無水乙醇溶解時，係利用水浴法 (隔水加熱）加溫助溶。 5 .如申請專利範圍第1項所述之半導體電熱膜，該 主原料及摻雜配料係直接研磨成粉末，並均勻混合後而 成乾式鍍膜劑。6 .如申請專利範圍第1、2、3或5項所述之半導 體^熱膜，將主料與摻㈣料分㈣製㈣的溶液，依 鎘、鐵、硼」—「鎳」—「鉍」—「 之順序調和攪拌成液態的鍍膜複合劑 —「鉍」—「銻 」—「二氧化錫 ------------------ (請先閱讀背面之注意事項异填寫本頁) -線 本紙張尺度_㈣时公髮） n n n n , 425728

   經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 社 印 製 '申請專利範圍 7，如申請專利範圍第4項所述之半導體電熱膜，將 主原料與摻雜配料分別調製形成的溶液，依「鎘、鐵、棚 」—「鎳」—「鉍」—「銻」—「二氧化錫」之順序調和 攪拌成液態的鍍膜複合劑。 8 _ —種半導體電熱獏之製造方法，其包括有： 一清洗基材步驟；及 一於前述基材上鍍設電熱膜之步驟；其中： 該鑛膜步驟係將經清洗後之基材置入高溫（6〇〇、78〇t )的燒結爐中，又將前述調製成液態的鍍膜原料以噴塗、 蒸塗、浸塗或網印方式均勻的彼覆在基材表面，經燒結 15〜20分鐘，並產生化學反應而形成晶格，每一微小晶格 分別產生一個自由電子，而形成半導體電鍍膜’其電阻值 為正溫度係數。 9 _如申請專利範圍第8項所述半導體電熱膜‘ 其化學反應式係 S:4 · O;2 +S:s — Sf，S:s. S+3. 〇-2。 / n 2 0;*如申請專利範圍第8項所述半導體電熱膜 ，該基材係由石英、陶曼、花岡岩、雲母、耐熱& 知高溫塑料或經絕緣處理之金屬、料等低膨脹係數之 材料方 。 如申請專利範㈣8或1 q項所述半導體電熱 辕，該基材形狀可為管狀、圓板狀、方板形 形^^形及其他不特定形狀者。 外

   -------------裝--------訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項声填駕本頁) 本紙張纥度適用中围國家標準（CMS)A4 規格（21(^ 297公釐）