涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板及制備方法和發(fā)熱組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板，其包括微晶玻璃基板載體、高溫燒結(jié)于微晶玻璃基板載體的第一表面上的面狀無機厚膜、使無機厚膜連接于電路中的電極及用于連接電源引線的引線端頭和貼于微晶玻璃基板載體上以覆蓋無機厚膜、電極及引線端頭的云母絕緣覆蓋片。所述無機厚膜包括石墨粉、氧化鉍、氧化硼、二氧化硅、三氧化二銻、氧化鋅及碳酸鍶等，獲得一種健康、環(huán)保和非金屬“面狀”發(fā)熱的無機厚膜微晶玻璃發(fā)熱基板，解決了傳統(tǒng)的微晶玻璃發(fā)熱基板易打火及過快氧化、電阻衰減、溫度不均勻、價格昂貴、難以推廣等問題。本發(fā)明還提供一種上述無機厚膜微晶玻璃發(fā)熱基板的制備方法及應(yīng)用該微晶玻璃發(fā)熱基板的發(fā)熱組件。
【專利說明】涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板及制備方法和發(fā)熱組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電熱新材料領(lǐng)域，尤其涉及一種涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板及其制備方法和發(fā)熱組件。
【背景技術(shù)】
[0002]微晶玻璃發(fā)熱板是傳統(tǒng)保溫箱、保溫板、紅外輻射器和美容美發(fā)器的電加熱元件。其采用常規(guī)的絲網(wǎng)印刷和高溫燒結(jié)生產(chǎn)工藝，在微晶玻璃板載體背面印刷有貴金屬電熱膜(鈀、銀、釕等成分)或在微晶玻璃基板上貼覆電熱絲云母電熱片，也有將軟性薄層電熱膜、電熱線利用雙面膠粘貼在微晶玻璃背面等復合結(jié)構(gòu)工藝為熱源的微晶玻璃發(fā)熱板。其工藝缺陷在于，產(chǎn)品工作時，由于產(chǎn)品為“線性”熱源加熱結(jié)構(gòu)，單位面積功率密度大，表面溫度高，玻璃載體和電阻涂層膨脹系數(shù)不一樣，易變形，工作時有響聲，在制備有發(fā)熱線的地方，溫度很高，而產(chǎn)生電熱絲短路、打火、過快氧化等異常情況發(fā)生；由于產(chǎn)品用于復合發(fā)熱板的膠水為有機材料制作，工作時有異味和釋放大量氣體及有害煙霧產(chǎn)生；由于產(chǎn)品為復合結(jié)構(gòu)，長期高溫中間膠粘層容易老化分層，造成微晶玻璃載體與發(fā)熱體老化分層而產(chǎn)生空氣熱阻而導致局部高溫、產(chǎn)品老化過快，工作一定時間后，產(chǎn)品總功率衰減20%左右，且價格昂貴，難以推廣，該系列產(chǎn)品已逐漸淘汰。上述系列技術(shù)相對于科技高度發(fā)展的今天，人們對健康和環(huán)保的不斷追求，顯然已經(jīng)不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，獲得一種健康和環(huán)保的微晶玻璃發(fā)熱基板。
[0004]本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板，其包括微晶玻璃基板載體、高溫燒結(jié)于所述微晶玻璃基板載體的表面上的面狀無機厚膜、使所述無機厚膜連接于電路中的電極及用于連接電源引線的引線端頭和貼于所述云母基板載體上以覆蓋所述無機厚膜、所述電極及所述引線端頭的云母覆蓋片，所述引線端頭與所述電極電性連接，所述電極與所述無機厚膜電性連接，所述無機厚膜高溫燒結(jié)于所述微晶玻璃基板載體上，所述無機厚膜包括如下重量分數(shù)的組分:
[0005]石墨粉15-30份
氧化鉍60-75份
氧化硼5-15份
二氧化硅0.5-2份
氧化辭3-6份
三氧化二銻3-5份
碳酸鍶3-5份。
[0006]進一步地，所述氧化鉍的重量分數(shù)為70-75份。
[0007]本發(fā)明實施例的另一目在于提供一種上述涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板的制備方法，其包括如下步驟:
[0008]SI)提供微晶玻璃基板載體；
[0009]S2)于所述微晶玻璃基板載體的表面上依次印刷所述電極、所述引線端頭及所述無機厚膜，并使所述引線端頭與所述電極電性連接，所述無機厚膜與所述電極電性連接；
[0010]S3)對印刷有所述電極、所述引線端頭及所述無機厚膜的微晶玻璃基板載體進行燒結(jié)處理；
[0011]S4)將所述云母絕緣覆蓋片貼于所述微晶玻璃基板載體上以覆蓋所述無機厚膜、所述電極及所述引線端頭。
[0012]進一步地，于步驟S2)中，還包括制備所述無機厚膜的步驟a)，其包括如下步驟:
[0013]按重量配比提供所述石墨粉、氧化鉍、氧化硼、二氧化硅、三氧化二銻、氧化鋅及碳酸鍶；
[0014]將所述氧化鉍、氧化硼、二氧化硅、三氧化二銻、氧化鋅及碳酸鍶加熱熔融，冷卻后將熔融物研磨至350目以下，加入所述石墨粉混合，得到第一混合物；
[0015]將所述第一混合物與有機載體按重量比為65-80:20-35混合，得到第二混合物；
[0016]將所述第二混合物涂布于所述微晶玻璃基板載體上得到無機厚膜。
[0017]進一步地，所述無機厚膜的氧化鉍的重量分數(shù)為70-75份。
[0018]進一步地，所述氧化鉍、所述氧化硼、所述二氧化硅、所述三氧化二銻、所述氧化鋅及所述碳酸鍶加熱熔融的溫度為900-1200°C。
[0019]進一步地，于步驟S3)中，所述燒結(jié)的溫度為400-700°C。
[0020]進一步地，所述有機載體包括如下重量百分比的組分:
[0021]松油醇85-95%
[0022]乙基纖維素 5-15%。
[0023]本發(fā)明實施例的再一目的在于提供一種發(fā)熱組件，其包括上述涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板及連接于所述電源引線上的溫控器和熔斷器。
[0024]本發(fā)明實施例的涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板、制備方法及和發(fā)熱組件至少具有如下優(yōu)點:
[0025]1、無機厚膜由于不含鉛，材料不但環(huán)保，而且富含遠紅外線，減少了環(huán)境污染，有益人體健康，克服產(chǎn)品由于需要大量使用強酸、氧化鉛等有害物質(zhì)而產(chǎn)生三廢，對人體有害和環(huán)境污染嚴重的缺陷。
[0026]2、無機厚膜的材料顆粒度更加精細，電阻離散度小，材料方阻重復性好，產(chǎn)品合格率高，節(jié)約了能源，減低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的品質(zhì)和精度，提升了產(chǎn)品市場競爭力。
[0027]3、本發(fā)明應(yīng)用的無機厚膜，通過使用氧化鉍作為骨架材料，再配合使用氧化硼、二氧化硅、氧化鋅、三氧化二銻及碳酸鍶等組分，既實現(xiàn)了無機厚膜的性能，同時，相對于現(xiàn)有無機厚膜實現(xiàn)氧化鉛的零含量，防止了人們在使用無機厚膜時鉛中毒和對環(huán)境的污染；而且，由于氧化鉍的使用，使無機厚膜的使用溫度大大提高，擴大了無機厚膜的使用范圍。
[0028]4、本發(fā)明的微晶玻璃發(fā)熱基板的無機厚膜是“面狀”發(fā)熱體，其發(fā)熱面積是傳統(tǒng)產(chǎn)品“線性”發(fā)熱體面積的數(shù)倍，降低了發(fā)熱體的單位功率密度，即降低了玻璃載體的膨脹系數(shù)，從而避免了產(chǎn)品工作時由于產(chǎn)品為“線性”熱源加熱結(jié)構(gòu)、單位截面積功率密度大、表面溫度高，局部膨脹系數(shù)大、易變形、工作時有響聲、在制備有發(fā)熱線的地方因溫度很高而造成發(fā)熱體局部膨脹系數(shù)過大所帶來電熱絲短路、打火、過快氧化等問題；
[0029]5、本發(fā)明微晶玻璃發(fā)熱基板的無機厚膜采用絲網(wǎng)印刷工藝且施以高溫燒結(jié)工藝，而將發(fā)熱體與微晶玻璃基板載體永久制成一體化結(jié)構(gòu)，具有不分層、不起泡、傳熱快、溫度均勻、電阻穩(wěn)定等特點，克服了傳統(tǒng)的微晶玻璃發(fā)熱基板的膠層易老化，局部起泡、分層、電阻衰減、溫度不均勻等缺陷。
[0030]6、本發(fā)明微晶玻璃發(fā)熱基板的無機厚膜其骨架材料和電阻材料均采用普通工業(yè)廉價的非金屬材料經(jīng)過配比混合制作而成，其價格僅為貴金屬電熱膜材料的1/10。故，本發(fā)明特別易于推廣，社會效益明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明實施例提供的涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板的結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖2是圖1的涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板的縱截面圖。
[0033]圖3是圖1的涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板的制備方法的步驟圖。
【具體實施方式】
[0034]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0035]請參閱圖1和圖2，本發(fā)明實施例提供的涂有無機厚膜13的微晶玻璃發(fā)熱基板10包括微晶玻璃基板載體11、高溫燒結(jié)于所述微晶玻璃基板載體11的表面16上的面狀無機厚膜13、使所述無機厚膜13連接于電路中的電極14及用于連接電源引線的引線端頭15和貼于所述微晶玻璃基板載體11上以覆蓋所述無機厚膜13、所述電極14及所述引線端頭15的云母絕緣覆蓋片18，所述引線端頭15與所述電極14電性連接，所述電極14與所述無機厚膜13電性連接，所述無機厚膜13高溫燒結(jié)于所述微晶玻璃基板載體11上，所述無機厚膜13包括如下重量分數(shù)的組分:
[0036]石墨檢15-30份
氧化鉍60-75份
氧化硼5-15份
二氧化硅0.5-2份
氧化鋅3-6份
三氧化二銻3-5份
碳酸鍶3-5份。
[0037]本發(fā)明的涂有無機厚膜13的微晶玻璃發(fā)熱基板10至少具有如下優(yōu)點:
[0038]1、無機厚膜13由于不含鉛，材料不但環(huán)保，而且富含遠紅外線，減少了環(huán)境污染，有益人體健康，克服產(chǎn)品由于需要大量使用強酸、氧化鉛等有害物質(zhì)而產(chǎn)生三廢，對人體有害和環(huán)境污染嚴重的缺陷。
[0039]2、無機厚膜13的材料顆粒度更加精細，電阻離散度小，材料方阻重復性好，產(chǎn)品合格率高，節(jié)約了能源，減低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的品質(zhì)和精度，提升了產(chǎn)品市場競爭力。
[0040]3、本發(fā)明應(yīng)用的無機厚膜13，通過使用氧化鉍作為骨架材料，再配合使用氧化硼、二氧化硅、氧化鋅、三氧化二銻及碳酸鍶等組分，既實現(xiàn)了無機厚膜13的性能，同時，相對于現(xiàn)有無機厚膜13實現(xiàn)氧化鉛的零含量，防止了人們在使用無機厚膜13時鉛中毒和對環(huán)境的污染；而且，由于氧化鉍的使用，使無機厚膜13的使用溫度大大提高，擴大了無機厚膜13的使用范圍。
[0041]4、本發(fā)明的微晶玻璃發(fā)熱基板10的無機厚膜13是“面狀”發(fā)熱體，其發(fā)熱面積是傳統(tǒng)產(chǎn)品“線性”發(fā)熱體面積的數(shù)倍，降低了發(fā)熱體的單位功率密度，即降低了微晶玻璃基板載體11的膨脹系數(shù)，從而避免了產(chǎn)品工作時由于產(chǎn)品為“線性”熱源加熱結(jié)構(gòu)、單位截面積功率密度大、表面溫度高，局部膨脹系數(shù)大、易變形、工作時有響聲、在制備有發(fā)熱線的地方因溫度很高而造成發(fā)熱體局部膨脹系數(shù)過大所帶來電熱絲短路、打火、過快氧化等問題；
[0042]5、本發(fā)明微晶玻璃發(fā)熱基板10的無機厚膜13采用絲網(wǎng)印刷工藝且施以高溫燒結(jié)工藝，而將發(fā)熱體與微晶玻璃基板載體11永久制成一體化結(jié)構(gòu)，具有不分層、不起泡、傳熱快、溫度均勻、電阻穩(wěn)定等特點，克服了傳統(tǒng)的微晶玻璃發(fā)熱基板10的膠層易老化，局部起泡、分層、電阻衰減、溫度不均勻等缺陷。
[0043]6、本發(fā)明微晶玻璃發(fā)熱基板的無機厚膜其骨架材料和電阻材料均采用普通工業(yè)廉價的非金屬材料經(jīng)過配比混合制作而成，其價格僅為貴金屬電熱膜材料的1/10。故，本發(fā)明特別易于推廣，社會效益明顯。
[0044]本發(fā)明實施例的微晶玻璃發(fā)熱基板10的無機厚膜13，包括兩大組分，一是石墨粉，另一個是由金屬氧化物組成的陶瓷、玻璃微粒。該陶瓷、玻璃微粒由氧化鉍、氧化硼、二氧化硅、氧化鋅、三氧化二銻及碳酸鍶熔融后形成。
[0045]具體的，該石墨是一種非金屬導電材料，它是碳單質(zhì)的一種，無機厚膜13在電場作用下，無機厚膜13中碳分子團產(chǎn)生“布朗運動”，碳分子之間發(fā)生劇烈的摩擦和撞擊，產(chǎn)生的熱能主要以遠紅外輻射和對流形式對外傳遞。故，本發(fā)明微晶玻璃發(fā)熱基板10的無機厚膜13，具有富含遠紅外線之特征所在。該石墨粉的重量分數(shù)為15-30份，優(yōu)選為20-30份。該石墨粉的粒徑在200目以下(小于200目)。
[0046]該氧化鉍的重量分數(shù)為60-75份，優(yōu)選為70-75份，該氧化鉍是無機厚膜13的骨架材料。由于氧化鉍具有較高的軟化點溫度(相對于氧化鉛)，氧化鉍的大量使用使得無機厚膜13的成膜溫度、涂層最高使用溫度都得到較大提高，使無機厚膜13的使用范圍得到顯著拓寬。
[0047]該氧化硼的重量分數(shù)為5-15份，該氧化硼作為氧化鉍的補充，起到無機厚膜13的骨架作用；
[0048]該二氧化硅的重量分數(shù)為0.5-2份，該氧化硅也是氧化鉍的補充，起到無機厚膜13的骨架作用。
[0049]該氧化鉍、氧化硼及二氧化硅在無機厚膜13中都是骨架材料，三者相互配合，在無機厚膜13中起到支撐作用。同時，通過碳酸鍶的調(diào)節(jié)作用，使三種骨架材料之間的結(jié)合力顯著增加。
[0050]該碳酸鍶的重量分數(shù)為3-5份，由于氧化鉍的含量較高，使得無機厚膜13各個組分之間的粘結(jié)性大大降低，通過加入少量的碳酸鍶，使氧化鉍和其他組分之間的結(jié)合力大大增加；通過該碳酸鍶和氧化鉍之間相互配合，改善了無機厚膜13的結(jié)合力，防止了無機厚膜13在制備工藝的煅燒過程中出現(xiàn)裂紋、爆裂等問題。
[0051]該氧化鋅的重量份為3-6份。氧化鋅的加入，能夠改善無機厚膜13的膨脹系數(shù)，使無機厚膜13的膨脹系數(shù)與玻璃一致，調(diào)節(jié)無機厚膜13與玻璃之間的結(jié)合力，使無機厚膜13在玻璃上的結(jié)合力更佳。
[0052]該三氧化二銻的重量分數(shù)為3-5份。該三氧化二銻配合碳酸鍶及氧化鋅的作用，改善陶瓷、玻璃微粒與襯底的附著力，促進陶瓷、玻璃微粒之間的粘結(jié)力，同時增強陶瓷、玻璃微粒與碳粉之間的結(jié)合性能。
[0053]通過使用上述重量分數(shù)的各種金屬氧化物，一方面改善溫度適用范圍，另一方面改善陶瓷、玻璃微粒之間及陶瓷、玻璃微粒與碳粉之間的表面結(jié)合力，提高半導體厚膜內(nèi)部的結(jié)合力及與載體的附著力。同時，各個組分相互協(xié)調(diào)，改善無機厚膜的熱膨脹系數(shù)，提高其熱穩(wěn)定性。
[0054]現(xiàn)有的電阻涂層材料中，鉛占據(jù)很大的量，鉛作為材料的骨架具有非常重要的意義。但是，鉛會對人體、環(huán)境產(chǎn)生非常大的影響。本領(lǐng)域技術(shù)人員一直在嘗試將鉛的含量降低，用其他的材料來替代，但是所制備出來的電阻涂層其電氣穩(wěn)定性能、熱耐受性能等均不理想。特別是使用新的材料作為骨架材料，電阻涂層的附著力及熱穩(wěn)定性，均不能夠很好的解決。
[0055]本發(fā)明微晶玻璃發(fā)熱基板10的無機厚膜13通過使用氧化鉍作為骨架材料，再配合使用氧化硼、二氧化硅、氧化鋅、三氧化二銻及碳酸鍶等組分，既實現(xiàn)了無機厚膜13的性能，同時，相對于現(xiàn)有無機厚膜13大大降低了氧化鉛的含量，防止了人們在使用無機厚膜13時鉛中毒；而且，由于氧化鉍的使用，使無機厚膜13的使用溫度大大提高，擴大了無機厚膜13的使用范圍。[0056]本發(fā)明實施例還提供一種上述涂有無機厚膜13的微晶玻璃發(fā)熱基板10的制備方法，其包括如下步驟:
[0057]SI)提供微晶玻璃基板載體11 ;
[0058]S2)于所述微晶玻璃基板載體11的所述表面16上依次印刷所述電極14、所述引線端頭15及所述無機厚膜13，并使所述引線端頭15與所述電極14電性連接，所述無機厚膜13與所述電極14電性連接；
[0059]S3)對印刷有所述電極14、所述引線端頭15及所述無機厚膜13的微晶玻璃基板載體11進行燒結(jié)處理；
[0060]S4)將所述云母絕緣覆蓋片18貼于所述微晶玻璃基板載體11上以覆蓋所述無機厚膜13、所述電極14及所述引線端頭15。
[0061]請同時參閱圖3，圖3示出了上述涂有無機厚膜13的微晶玻璃發(fā)熱基板10的制備方法的更具體的步驟。其中，
[0062]步驟S2)是通過各個小步驟 S02)、S12)、S22)、S32)、S42)、S52)、S62)來完成的，具體地，步驟S02)為絲印所述電極14，步驟S12)為烘干電極14，該烘干的溫度為180°C?250°C，烘烤時間為30min。步驟S22)為檢驗電極14的外觀，主要是檢驗電極14是否起泡、是否有渣點、是否規(guī)整、是否有缺印和漏印。步驟S32)為絲印所述引線端頭15 ;步驟S42)為絲印所述無機厚膜13 ;步驟S52)為烘干所述引線端頭15及所述無機厚膜13，其烘干溫度為180°C?250°C，烘烤時間為15min-20min ;步驟S62)為檢驗步驟，其檢驗所述引線端頭15及所述無機厚膜13的外觀，主要是檢驗是否起泡、是否有渣點、是否規(guī)整、是否有缺印和漏印。
[0063]可以理解地，如果條件允許，可以依次連續(xù)地印刷所述電極14、所述引線端頭15及所述無機厚膜13，之后再做烘干、檢驗、燒結(jié)及貼云母絕緣覆蓋片18的步驟。
[0064]可以理解地，印刷所述引線端頭15之后依次進行烘干和檢驗處理，然后再印刷所述無機厚膜13，印刷完成之后再依次進行烘干和檢驗處理，然后再進行燒結(jié)處理。
[0065]于步驟S2)中，還包括制備所述無機厚膜13的步驟a)，其包括如下步驟:
[0066]步驟SA)，提供原材料:
[0067]按重量配比提供所述石墨粉、氧化鉍、氧化硼、二氧化硅、三氧化二銻、氧化鋅及碳酸鍶；
[0068]步驟SB)，制備第一混合物:
[0069]將所述氧化鉍、氧化硼、二氧化硅、三氧化二銻、氧化鋅及碳酸鍶加熱熔融，冷卻后將熔融物研磨至350目以下，加入所述石墨粉混合，得到第一混合物；
[0070]步驟SC)，制備第二混合物:
[0071]將所述第一混合物與有機載體按重量比為65-80:20-35混合，得到第二混合物；將所述第二混合物涂布于所述微晶玻璃基板載體11上得到無機厚膜13。
[0072]具體的，步驟SA)中，該石墨粉、氧化鉍、氧化硼、二氧化硅、氧化鋅、三氧化二銻及碳酸鍶和前述的相同，在此不重復闡述。
[0073]步驟SB)中，將上述氧化鉍、氧化硼、二氧化硅、氧化鋅、三氧化二銻及碳酸鍶混合均勻，加熱至900-1200°C，使上述原料熔融，冷卻后得到玻璃、陶瓷類料粒；將該玻璃、陶瓷類料粒進行研磨處理(粉碎并球磨)，使粉料的粒徑在350目以下，然后加入上述石墨粉，混合后得到第一混合物；通過控制第一混合物的粒徑，改善無機厚膜13的電阻離散度，提高其方阻重復性。
[0074]步驟SC)中，該有機載體包括如下重量百分比的組分:
[0075]松油醇85-95%
[0076]乙基纖維素 5_15%。
[0077]由于有機載體的沸點較低，保證在后續(xù)的干燥過程中，該有機材料能夠被完全蒸發(fā)。
[0078]本步驟中，將步驟SB)中獲得的第一混合物與該有機載體混合，制成漿料，得到第二混合物；
[0079]將該第二混合物在微晶玻璃基板載體11上絲網(wǎng)印刷成一層膜狀物，40-120目。然后在180-250°C條件下干燥15-20分鐘，干燥后在溫度為400-70(TC條件下燒結(jié)15-20分鐘，即得到無機厚膜13。
[0080]本發(fā)明應(yīng)用的無機厚膜13的制備通過使用氧化鉍作為骨架材料，再配合使用氧化硼、二氧化硅、氧化鋅、三氧化二銻及碳酸鍶等組分，實現(xiàn)了所制備的無機厚膜13環(huán)保性能，擴大了無機厚膜13的使用范圍，本發(fā)明應(yīng)用的無機厚膜13制備方法，操作簡單，成本低廉，非常適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0081]本發(fā)明所制備的無機厚膜13是各種電熱產(chǎn)品和加熱系統(tǒng)的核心元件，具有面狀紅外輻射加熱的特性，廣泛應(yīng)用于各種室內(nèi)加熱器、遠紅外光波桑拿房、醫(yī)用嬰兒保溫箱等各種要求對熱穩(wěn)定性能好且環(huán)保的電熱器具、醫(yī)療、保健器械和需要加熱的各種空間場所。無機厚膜13是以氧化鉍(不含鉛)、石墨粉(富含遠紅外線)為主要成份，加入少量的碳酸鍶、二氧化硅、氧化硼、氧化鋅及其他微量添加劑，在400 V -1200 V系列高溫下燒結(jié)和印刷等工藝制作而成。本發(fā)明中的無機厚膜13材料由于不含鉛，材料環(huán)保，生產(chǎn)和使用過程無三廢產(chǎn)生；石墨粉為電阻導體材料，健康，富含遠紅外線，有益人體健康；厚膜主要骨架材料為無機高溫金屬氧化物材料制作，電阻、電器性能更加穩(wěn)定，易于工業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)；無機厚膜13以氧化鉍、二氧化硅等材料為骨架材料，材料軟化點溫度明顯提高，其所制備的厚膜，應(yīng)用范圍更加廣泛。
[0082]請再次參閱圖1和2，圖1和2顯示了應(yīng)用上述無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板10結(jié)構(gòu)圖，該微晶玻璃發(fā)熱基板10包括微晶玻璃基板載體11，依次形成于該微晶玻璃基板載體11上的電極14、引線端頭15及所述無機厚膜13，并使所述引線端頭15與所述電極14電性連接，所述無機厚膜13與所述電極14電性連接。
[0083]以下結(jié)合具體實施例對上述涂有無機厚膜13的微晶玻璃發(fā)熱基板10的制備方法進行詳細闡述。
[0084]實施例1
[0085]取一塊長600mm、寬200mm、厚4mm的長方形微晶玻璃基板載體11 ；
[0086]然后用銀導電漿料在該長方形微晶玻璃基板載體11兩個短邊的表面上各涂覆一條長170mm，寬IOmm的電極14，然后再如圖1所示涂上引線端頭15，然后再提供如下配方原
料:
[0087]成分重量(g)
石墨粉 (C)223
氧化鉍(Bi2O3)312
氧化硼(B2O3)45
氧化鋅(Li2O )18
碳酸鍶(SrCO3)12
二氧化硅(SiO2 )I 5
三氧化二銻(Sb2O3)12
[0088]將上述配方中除石墨粉以外的6種成分攪拌均勻，將此瓶甘物于1200 V下熔融60分鐘，將所獲的混合物料塊冷卻后將其破碎，然后用球磨機球磨48小時，使粒徑小于350目的粉末狀，再往其中加入石墨粉，獲得第一混合物；然后加入120g-150g由95%重量松油醇與5%重量乙基纖維素組成的液態(tài)有機載體，調(diào)制成均勻的漿料，得到第二混合物；
[0089]采用絲網(wǎng)印刷工藝將漿料印刷在上述微晶玻璃基板載體11且?guī)в须姌O14和引線端頭15的一側(cè)表面上。印刷時應(yīng)注意按圖1和圖2所示那樣，使無機厚膜13覆蓋電極14的2/3部分，以防接觸不良并注意預(yù)留引線端頭15位置，以便電源線連接。將其在200°C下烘干15分鐘，再在620°C下燒結(jié)15分鐘，即制成了本發(fā)明無機厚膜13，涂層的厚度約為
0.25mm。從而形成了一塊面積為55X 17=935C m2的平板狀微晶玻璃發(fā)熱基板10。用電阻計測得兩電極14間的電阻為345 Ω，即相當于其方塊電阻為106 Ω。
[0090]實施例2
[0091]在實施例2中，除了用陶瓷底板代替微晶玻璃底板外，其他皆按實施例1的條件進行實驗，獲得了實施例1基本上相同的結(jié)果。
[0092]實施例3
[0093]在實施例3中，除了用玻璃底板代替陶瓷底板外，其他皆按實施例2的條件進行實驗，獲得了與實施例1-2基本上相同的結(jié)果。
[0094]對比例I
[0095]在對比例I中，除了不含有碳酸鍶外，其他皆按實施例1的條件進行實驗。
[0096]對比例2
[0097]在對比例2中，除了不含有氧化鋅外，其他皆按實施例1的條件進行實驗。
[0098]性能測試
[0099]穩(wěn)定性試驗I (儲存穩(wěn)定性):
[0100]將上述實施例1-3獲得的3種應(yīng)用無機厚膜的電阻元件(例如微晶玻璃電阻元件、陶瓷電阻元件、玻璃電阻元件)各10塊放在潮濕的實驗箱中(相對濕度80% -90%)儲存一年，結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)任何一個電阻元件吸濕或霉變。電阻值檢測結(jié)果表明，其電阻值的變化率
(1%。
[0101]穩(wěn)定性試驗2 (熱穩(wěn)定性):[0102]在上述的3種電阻元件的兩端電極14之間施加220V的交流電壓的1.15倍(實際電壓:253V)，其電流強度達到0.85安培、其總功率達到185W，其熱平衡溫度達到220°C或略高。在此超負載的工作狀態(tài)下連續(xù)工作5000小時。然后停止通電，當其冷卻至室溫后進行電阻測量。結(jié)果表明，其電阻值的變化率< 1%。
[0103]溫度均勻性試驗3(測定運行中無機厚膜電阻元件溫度的均勻分布，即方塊電阻的均勻性):
[0104]此測試用一個周邊密封良好的鐵箱。將上述的3種電阻元件分3個測試周期，分別測試每一種電阻元件。首先，將電阻元件平放在鐵箱的底部絕緣支架上，將6個溫度傳感探頭放在電阻元件表面涂層不同的位置上。電阻元件以220°C運行300分鐘，平均30分鐘記錄溫度傳感探頭的溫度值。其溫度高低溫差應(yīng)在5°C以內(nèi)。另外，導電電極14和引線端頭15的表面溫度不應(yīng)高于電阻元件表面涂層的溫度。結(jié)果表明，電阻元件表面涂層的溫度是均勻的，高低溫差在5 °C以內(nèi)，由上述試驗可得:電阻元件表面涂層的方塊電阻是均勻的。
[0105]遠紅外線性能試驗4:將上述3種無機厚膜電阻元件各10件送至:國家紅外及工業(yè)電熱產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心依據(jù)GB/T4654-2008《非金屬基體紅外輻射加熱器通用技術(shù)要求》和GB/T7287-2008《紅外輻射加熱器試驗方法》檢測，其相對輻射能譜、電-熱輻射轉(zhuǎn)換效率、法向全發(fā)射率等各項指標均符合上述標準要求。
[0106]環(huán)保性能試驗5:將上述3種無機厚膜電阻元件各10件送至:安姆特檢測技術(shù)有限公司，遵照歐盟2011/65/EU(ROHS)指令，進行檢測鉛(pb)、鎘(cd)、汞(Hg)、六價鉻(Cr6+)、多溴聯(lián)苯(PBBs)、多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)的含量等各項指標均符合上述ROHS指令要求。
[0107]無機厚膜電阻涂層附著力試驗6 (測試運行后，無機厚膜電阻涂層的附著力)。
[0108]將上述微晶板、陶瓷板、玻璃3種無機電阻厚膜電阻元件各10片，分別經(jīng)過穩(wěn)定性試驗、遠紅外線性能試驗、環(huán)保性能試驗、溫度溫度均勻性試驗后再進行無機厚膜電阻元件電阻涂層的附著力試驗。
[0109]試驗條件:在室溫23°C ±2°C和相對濕度50±5 %中進行。
[0110]具體方法如下:用美工刀在測試的無機厚膜電阻涂層表面劃10X10個(100個)ImmXlmm小網(wǎng)格，每一條劃線應(yīng)深及涂層的底層；用毛刷將測試區(qū)域的碎片刷干凈；用3M600或3M610號膠紙或等同效力的膠紙牢牢粘住被測試小網(wǎng)格，并用橡皮擦用力擦拭膠帶，以加大膠帶與被測試區(qū)域的接觸面積及力度；用手抓住膠帶一端，在垂直方向(90° )迅速扯下膠紙，同一位置進行2次相同試驗。經(jīng)過上述試驗，目測其切口的相交處，切口的邊緣光滑，格子邊緣沒有任何剝落。其無機厚膜電阻元件電阻涂層的附著力試驗合格。
[0111]無機厚膜微晶玻璃發(fā)熱基板冷熱沖擊性能7
[0112]將微晶玻璃發(fā)熱基板10平放在測試臺上，微晶玻璃發(fā)熱基板10在1.15倍額定輸入功率下工作直到建立穩(wěn)定狀態(tài)為止(通電約30分鐘)。用I升水(水溫15°C ±5°C)倒入直徑5mm的管子里，然后以大約10mL/S的速度直接倒向微晶玻璃發(fā)熱基板10正表面中心部位，微晶玻璃發(fā)熱基板組件也不會有破碎和炸裂的痕跡，這樣試驗反復來回3次。經(jīng)過測試微晶玻璃發(fā)熱組件耐冷熱沖擊性能好，沒有損壞痕跡，電阻沒有變化。
[0113]本發(fā)明實施例還提供一種微晶玻璃基板發(fā)熱組件100，其包括上述涂有無機厚膜13的微晶玻璃發(fā)熱基板10及連接于所述電源引線上的溫控器(圖未示)和熔斷器(圖未示)。[0114]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板，其特征在于:所述涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板包括微晶玻璃基板載體、高溫燒結(jié)于所述微晶玻璃基板載體的表面上的面狀無機厚膜、使所述無機厚膜連接于電路中的電極及用于連接電源引線的引線端頭和貼于所述微晶玻璃基板載體上以覆蓋所述無機厚膜、所述電極及所述引線端頭的云母絕緣覆蓋片，所述引線端頭與所述電極電性連接，所述電極與所述無機厚膜電性連接，所述無機厚膜高溫燒結(jié)于所述微晶玻璃基板載體上，所述無機厚膜包括如下重量分數(shù)的組分:石墨粉15-30份氧化鉍60-75份氧化硼5-15份二氧化硅0.5-2份氧化辭3-6份三氧化二銻3-5份碳酸鍶3-5份。
2.如權(quán)利要求1所述的涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板，其特征在于，所述氧化鉍的重量分數(shù)為70-75份。
3.—種如權(quán)利要求 1或2的涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板的制備方法，其包括如下步驟: 51)提供微晶玻璃基板載體； 52)于所述微晶玻璃基板載體的表面上依次印刷所述電極、所述引線端頭及所述無機厚膜，并使所述引線端頭與所述電極電性連接，所述無機厚膜與所述電極電性連接； 53)對印刷有所述電極、所述引線端頭及所述無機厚膜的微晶玻璃基板載體進行燒結(jié)處理； 54)將所述云母絕緣覆蓋片貼于所述微晶玻璃基板載體上以覆蓋所述無機厚膜、所述電極及所述引線端頭。
4.如權(quán)利要求3所述的涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板的制備方法，其特征在于，于步驟S2)中，還包括制備所述無機厚膜的步驟a)，其包括如下步驟:按重量配比提供所述石墨粉、氧化鉍、氧化硼、二氧化硅、三氧化二銻、氧化鋅及碳酸鍶； 將所述氧化鉍、氧化硼、二氧化硅、三氧化二銻、氧化鋅及碳酸鍶加熱熔融，冷卻后將熔融物研磨至350目以下，加入所述石墨粉混合，得到第一混合物； 將所述第一混合物與有機載體按重量比為65-80:20-35混合，得到第二混合物；將所述第二混合物涂布于所述微晶玻璃基板載體上得到無機厚膜。
5.如權(quán)利要求4所述的涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板的制備方法，其特征在于，所述無機厚膜的氧化鉍的重量分數(shù)為70-75份。
6.如權(quán)利要求4所述的涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板的制備方法，其特征在于，所述氧化鉍、所述氧化硼、所述二氧化硅、所述三氧化二銻、所述氧化鋅及所述碳酸鍶加熱熔融的溫度為900-1200°C。
7.如權(quán)利要求3所述的涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板的制備方法，其特征在于，于步驟S3)中，所述燒結(jié)的溫度為400-700°C。
8.如權(quán)利要求4所述的涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板的制備方法，其特征在于，所述有機載體包括如下重量百分比的組分: 松油醇85-95% 乙基纖維素 5-15%。
9.一種發(fā)熱組件，其特征在于:所述發(fā)熱組件包括如權(quán)利要求1或2的涂有無機厚膜的微晶玻璃發(fā)熱基板及連接于所述電源引線上的溫控器和熔斷器。
【文檔編號】H05B3/22GK103476156SQ201310418824
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】李琴, 簡偉雄 申請人:簡偉雄, 李琴