[发明专利]陶瓷发热元件、陶瓷发热组件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电热类产品，具体涉及发热元件、基于发热元件的发热组件及其 制备方法。

背景技术

参见图1，目前电热类产品中通常使用PTC(正温度系数)发热组件，该发 热组件由至少一组发热单元构成(图1中为三组)，发热单元包括至少一个PTC 发热体1-3和通过导电胶1-2粘连于PTC发热体两侧的散热铝片1-1，PTC发热 组件通过每个发热单元两侧的散热铝片延长作为电极1-4。上述PTC发热组件工 作时整个散热铝片1-1表面带电，不安全，必须采用额外的绝缘防护处理；此外， PTC发热元件固有的启动功率在5～15秒内非线性急剧变化，动态调节过程有 以下不好地方：一是导致PTC发热元件的升温速率慢，二是对电路存在一个非 常明显大的冲击电流，电路设计要求比较苛刻。

发明内容

本发明目的是解决现有技术的缺陷，提供一种新型陶瓷发热器件的制备方 法。

上述目的通过以下技术方案实现：

一种制作上述陶瓷发热器件的方法，其包括以下步骤：

1)用流延法制备纯度为96％及以上的氧化铝陶瓷片；

2)在每两片氧化铝陶瓷片之间用丝网印刷方式形成导电层；

3)叠压处理后的多片氧化铝陶瓷片在通入一定比例水蒸气的湿氢气还原气 氛下在高于1600℃条件下高温烧结；

4)设置两个与导电层连接的电极，在电极处进行镀镍，形成镍镀层电极；

5)在氢气气氛炉中用银铜合金作为焊料将电极与镍金属导线焊接；

6)用高温铁氟龙套管套住镍金属导线，并在镍金属导线与镍镀层电极连接 处附上绝缘硅胶。

通过实验验证，本发明提供的陶瓷发热元件从通电启动到稳定工作温度的 整个工作期间电阻与温度为正线性关系，无明显的冲击电流；本发明提供的陶 瓷发热组件在工作时散热片表面不带电，并能通过4500V/1s耐压测试，安全可 靠，温度与时间、功率与时间为缓慢变化的近似线性关系，初始升温速率明显 在相同加热条件下比PTC发热组件快，达到相同加热效果时的平衡功率比PTC 发热组件明显节能。

附图说明

图1是现有的PTC发热组件的分立组成图；

图2是本发明采用的陶瓷发热组件的分立组成图；

图3是本发明采用的陶瓷发热组件中陶瓷发热元件的俯视表面图；

图4是图3中A-A处即陶瓷发热元件电极处的剖面图；

图5是陶瓷发热元件的电阻-温度特性图；

图6是现有的PTC发热元件的电阻-温度特性图；

图7是本发明陶瓷发热组件与PTC发热组件的温度-时间特性对比图；

图8是本发明陶瓷发热组件与PTC发热组件的电流-时间特性对比图。

具体实施方式

如图3所示，氧化铝陶瓷发热元件2-1包括氧化铝绝缘基体陶瓷3-1、设置 于氧化铝绝缘基体陶瓷3-1内部的导电层(图中未示)、连接导电层的电极3-2 及导线3-3。如图4所示，本实施例中，氧化铝绝缘基体陶瓷3-1具体包括氧化 铝底层3-6及氧化铝上层3-5，所述导电层形成于氧化铝底层3-6和氧化铝上层 3-5之间，氧化铝上层3-5上设置狭小内凹闭孔，该内凹闭孔表面积占整个氧化 铝绝缘基体陶瓷3-1总表面的比例小于5％，电极3-2及导线3-3的端部设置在 该内凹闭孔内，用于发热元件电极引出，内凹闭孔采用绝缘硅胶填补。导线为 镍线，且采用铁氟龙胶管套住引出。为了导通顺畅，内凹闭孔处的导电层上设 置镍镀层3-4。

上述陶瓷发热元件的制作方法，步骤如下：1)用流延法制备纯度为96％及 以上的氧化铝陶瓷片，如氧化铝底层3-6、氧化铝上层3-5；2)在每两片氧化铝 陶瓷片之间用丝网印刷方式形成导电层；3)叠压处理后的多片氧化铝陶瓷片 在通入一定比例水蒸气的湿氢气还原气氛下在高于1600℃条件下高温烧结；4) 设置两个与导电层连接的电极，在电极处进行镀镍，形成镍镀层电极；5)在氢 气气氛炉中用银铜合金作为焊料将电极与镍金属导线焊接；6)用高温铁氟龙套 管套住镍金属导线，并在镍金属导线与镍镀层电极连接处附上绝缘硅胶。

其中，步骤2)中的所述导电层的金属浆料为耐高温的金属电阻浆料，同时 添加纯度为96％及以上的绝缘材料作为添加物以调整电阻浆料的电阻率。