專利名稱：半導(dǎo)瓷厚膜發(fā)熱材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬厚膜電子材料與電加熱技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中厚膜電子材料與技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于厚薄膜集成電路技術(shù)，和電子片式元器件技術(shù)中。這些厚膜材料主要用作導(dǎo)體和阻、容元件，進行信息處理，沒有電加熱功能。電加熱技術(shù)歷史悠久，長期以來家用電器及工、農(nóng)、醫(yī)、科研等領(lǐng)域上使用的發(fā)熱元件大多是電熱絲或電熱管，傳統(tǒng)的電阻絲有加熱效率低，壽命短，不能在低電壓(如12V)下工作等缺點。70年代發(fā)展起來的代替電熱管的發(fā)熱元件有PTC陶瓷片和以氧化錫為主的薄膜型電熱膜及以碳為基的涂層電熱膜。他們使用工頻電壓，發(fā)熱溫度不超過300℃。已能部分取代電熱管，應(yīng)用于電火鍋，電飯煲，暖風機等發(fā)熱溫度約200～300℃的產(chǎn)品上。但上述材料存在發(fā)熱溫度較低，有的(如PTC陶瓷片)有鉛污染，不能在無負載條件下工作等缺點，限制了它們的應(yīng)用。近代發(fā)展起來的氧化物厚膜發(fā)熱材料，也有性能不穩(wěn)定現(xiàn)象，在表面溫度超過600℃時，功率衰減快，材料方阻大等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為發(fā)熱溫度最大可達800℃，高溫穩(wěn)定性好；方阻較小，可在12V、24V、36V等安全電壓或110V、220V、380V交直流電壓下使用的半導(dǎo)瓷厚膜發(fā)熱材料。
本發(fā)明所說的半導(dǎo)瓷厚膜發(fā)熱材料，采用厚膜電子材料與技術(shù)，制造成具有電加熱功能的發(fā)熱材料。將功能相(含改性劑)、粘接相按適當比例混合，加入有機載體形成厚膜漿料，通過絲網(wǎng)印刷或浸漬工藝，將漿料涂覆于氧化鋁瓷或化學瓷等基體上，經(jīng)高溫燒結(jié)后形成具有自限溫功能，無毒的半導(dǎo)瓷電阻型厚膜發(fā)熱元件。
半導(dǎo)瓷厚膜漿料的功能相由鍺(Ge)、硅(Si)、碳(C)中一種或多種單質(zhì)元素及多種氧化物氧化銅(CuO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化硼(B2O3)、氧化鐿(Y2O3)、氧化鑭(La2O3)、氧化鉍(Bi2O3)細成；
其中功能相方阻特性改性劑由氧化銅(CuO)及稀土元素氧化物氧化鐿(Y2O3)、氧化鑭(La2O3)組成。
功能相中熱穩(wěn)定性改性劑由氧化鋁(Al2O3)、氧化硼(B2O3)、氧化鉍(Bi2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化鎂(MgO)、氧化鋅(ZnO)及由氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鎂(MgO)制成的堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)、鎂橄欖石(2MgO·SiO2)組成。
粘接相由常規(guī)方法制備的玻璃粉。它們由硅(Si)、鋁(Al)、硼(B)、鋅(Zn)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鉀(K)、鈉(Na)等不含鉛的氧化物組成。
本發(fā)明所說的有機載體可以為下列成分蓖麻油、二甘醇一丁醚、二甘醇丁醚醋酸脂、鄰苯二甲酸二丁脂、三乙醇胺、松油醇、乙醇、正丁醇、乙基纖維素、卵磷脂。
功能相中方阻特性改性劑的含量按重量比是(0～4.5)％；功能相中熱穩(wěn)定性改性劑的含量按重量比是(30～48)％；功能相材料與粘接相的重量比，配比為功能相材料∶粘接相＝(70～50)％∶(30～50)％；固體相材料(功能相+粘接相)與有機載體的重量比為固體相∶有機載體＝(24～88)％∶(76～12)％。
本發(fā)明具有以下效果(1)發(fā)熱溫度從室溫至800攝氏度；(2)厚膜材料的方阻從2歐/方(Ω/□)～500千歐/方(KΩ/□)；(3)低阻材料可使用低工作電壓(12V，24V，36V)，高阻材料使用工頻電壓(110V，220V)等。
(4)原材料不含鉛及其它有毒物質(zhì)，無環(huán)境污染。
(5)本材料有高的紅外輻射能及高的電-熱輻射轉(zhuǎn)換效率；(6)滿足無感場合的加熱需求(如無感電烙鐵)；(7)壽命長；(8)膜與基體結(jié)合非常牢固，耐冷熱沖擊性好(從室溫到700攝氏度冷熱循環(huán)多次，膜層無炸裂和脫落現(xiàn)象)。
具體實施例方式
功能相(半導(dǎo)瓷厚膜漿料)組成部分10例(重量百分比)

粘接相(常規(guī)無鉛玻璃粉)5例(重量百分比)

有機載體的組成9例(重量百分比)

燒結(jié)溫度1200～1350攝氏度；基體材料為氧化鋁瓷或化學瓷，基體形狀可為平板或管狀；其方阻變化范圍為2歐/方(Ω/□)～500千歐/方(KΩ/□)，根據(jù)需要，施加額定工作電壓后，發(fā)熱溫度從幾十至800攝氏度。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)瓷厚膜發(fā)熱材料，其特征在于，將功能相、粘接相按比例混合，加入有機載體形成厚膜漿料，制造成具有電加熱功能的發(fā)熱材料，將其涂覆于基體上，經(jīng)高溫燒結(jié)后形成厚膜電阻。所說的功能相由鍺Ge、硅Si、碳C單質(zhì)元素及氧化銅CuO、氧化鋅ZnO、氧化鎂MgO、氧化鋁Al2O3、氧化硅SiO2、氧化硼B(yǎng)2O3、氧化鐿Y2O3、氧化鑭La2O3、氧化鉍Bi2O3組成；其中功能相方阻特性改性劑為氧化銅CuO及稀土元素氧化物氧化鐿Y2O3、氧化鑭La2O3組成；功能相中熱穩(wěn)定性改性劑由氧化鋁Al2O3、氧化硼B(yǎng)2O3、氧化鉍Bi2O3、氧化硅SiO2、氧化鎂MgO、氧化鋅ZnO及由氧化硅SiO2、氧化鋁Al2O3、氧化鎂MgO制成的堇青石、鎂橄欖石組成。
2.按照權(quán)利要求所說的半導(dǎo)瓷厚膜發(fā)熱材料，其特征在于功能相中方阻特性改性劑的含量按重量比是0～4.5％；功能相中熱穩(wěn)定性改性劑的含量按重量比是30～48％；功能相材料與粘接相的重量比，配比為功能相材料∶粘接相＝70～50％∶30～50％；固體相材料——“功能相+粘接相”與有機載體的重量比為固體相∶有機載體＝24～88％∶76～12％。
3.按照權(quán)利要求1或2所說的半導(dǎo)瓷厚膜發(fā)熱材料，其特征在于，燒結(jié)溫度為1200～1350攝氏度。
4.按照權(quán)利要求所說的半導(dǎo)瓷厚膜發(fā)熱材料，其特征在于，所說的基體材料可以為氧化鋁瓷，也可以為化學瓷；所說的基體形狀可為平板也可以為管狀。
5.按照權(quán)利要求1或2所說的半導(dǎo)瓷厚膜發(fā)熱材料，其特征在于，所說的發(fā)熱材料其方阻變化范圍為2歐/方(Ω/□)～500千歐/方(KΩ/□)。
全文摘要
本發(fā)明為一種半導(dǎo)瓷厚膜發(fā)熱材料，將功能相、粘接相按比例混合，加入有機載體形成厚膜漿料，制成電加熱發(fā)熱材料，涂于基體上，經(jīng)高溫燒結(jié)成厚膜電阻。功能相由鍺、硅、碳中一種或多種單質(zhì)元素及多種氧化物氧化銅、氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁、氧化硅、氧化硼、氧化鐿、氧化鑭、氧化鉍。含量按重量比是(0－4.5)％；功能相方阻特性改性劑為氧化銅及稀土元素氧化物氧化鐿、氧化鑭。功能相中熱穩(wěn)定性改性劑由氧化鋁、氧化硼、氧化鉍、氧化硅、氧化鎂、氧化鋅及由氧化硅、氧化鋁、氧化鎂制成的堇青石、鎂橄欖石。含量按重量比是(30－48)％；功能相材料∶粘接相＝70～50％∶30～50％；固體相材料∶有機載體＝24～88％∶76～12％。
文檔編號C09K5/00GK1490376SQ0312535
公開日2004年4月21日 申請日期2003年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月1日
發(fā)明者王培英, 白鐵城 申請人:王培英