半导瓷厚膜发热材料制造技术

本发明专利技术为一种半导瓷厚膜发热材料，将功能相、粘接相按比例混合，加入有机载体形成厚膜浆料，制成电加热发热材料，涂于基体上，经高温烧结成厚膜电阻。功能相由锗、硅、碳中一种或多种单质元素及多种氧化物：氧化铜、氧化锌、氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化硼、氧化镱、氧化镧、氧化铋。含量按重量比是（０－４．５）％；功能相方阻特性改性剂为氧化铜及稀土元素氧化物：氧化镱、氧化镧。功能相中热稳定性改性剂由氧化铝、氧化硼、氧化铋、氧化硅、氧化镁、氧化锌及由氧化硅、氧化铝、氧化镁制成的堇青石、镁橄榄石。含量按重量比是（３０－４８）％；功能相材料∶粘接相＝７０～５０％∶３０～５０％；固体相材料∶有机载体＝２４～８８％∶７６～１２％。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所属厚膜电子材料与电加热

技术介绍
现有技术中厚膜电子材料与技术已得到广泛的应用，主要应用于厚薄膜集成电路技术，和电子片式元器件技术中。这些厚膜材料主要用作导体和阻、容元件，进行信息处理，没有电加热功能。电加热技术历史悠久，长期以来家用电器及工、农、医、科研等领域上使用的发热元件大多是电热丝或电热管，传统的电阻丝有加热效率低，寿命短，不能在低电压(如12V)下工作等缺点。70年代发展起来的代替电热管的发热元件有PTC陶瓷片和以氧化锡为主的薄膜型电热膜及以碳为基的涂层电热膜。他们使用工频电压，发热温度不超过300℃。已能部分取代电热管，应用于电火锅，电饭煲，暖风机等发热温度约200～300℃的产品上。但上述材料存在发热温度较低，有的(如PTC陶瓷片)有铅污染，不能在无负载条件下工作等缺点，限制了它们的应用。近代发展起来的氧化物厚膜发热材料，也有性能不稳定现象，在表面温度超过600℃时，功率衰减快，材料方阻大等缺点。
技术实现思路
本专利技术为发热温度最大可达800℃，高温稳定性好；方阻较小，可在12V、24V、36V等安全电压或110V、220V、380V交直流电压下使用的半导瓷厚膜发热材料。本专利技术所说的半导瓷厚膜发热材料，采用厚膜电子材料与技术，制造成具有电加热功能的发热材料。将功能相(含改性剂)、粘接相按适当比例混合，加入有机载体形成厚膜浆料，通过丝网印刷或浸渍工艺，将浆料涂覆于氧化铝瓷或化学瓷等基体上，经高温烧结后形成具有自限温功能，无毒的半导瓷电阻型厚膜发热元件。半导瓷厚膜浆料的功能相由锗(Ge)、硅(Si)、碳(C)中一种或多种单质元素及多种氧化物氧化铜(CuO)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化硼(B2O3)、氧化镱(Y2O3)、氧化镧(La2O3)、氧化铋(Bi2O3)细成； 其中功能相方阻特性改性剂由氧化铜(CuO)及稀土元素氧化物氧化镱(Y2O3)、氧化镧(La2O3)组成。功能相中热稳定性改性剂由氧化铝(Al2O3)、氧化硼(B2O3)、氧化铋(Bi2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)及由氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)制成的堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)、镁橄榄石(2MgO·SiO2)组成。粘接相由常规方法制备的玻璃粉。它们由硅(Si)、铝(Al)、硼(B)、锌(Zn)、镁(Mg)、钙(Ca)、钾(K)、钠(Na)等不含铅的氧化物组成。本专利技术所说的有机载体可以为下列成分蓖麻油、二甘醇一丁醚、二甘醇丁醚醋酸脂、邻苯二甲酸二丁脂、三乙醇胺、松油醇、乙醇、正丁醇、乙基纤维素、卵磷脂。功能相中方阻特性改性剂的含量按重量比是(0～4.5)％；功能相中热稳定性改性剂的含量按重量比是(30～48)％；功能相材料与粘接相的重量比，配比为功能相材料∶粘接相＝(70～50)％∶(30～50)％；固体相材料(功能相+粘接相)与有机载体的重量比为固体相∶有机载体＝(24～88)％∶(76～12)％。本专利技术具有以下效果(1)发热温度从室温至800摄氏度；(2)厚膜材料的方阻从2欧/方(Ω/□)～500千欧/方(KΩ/□)；(3)低阻材料可使用低工作电压(12V，24V，36V)，高阻材料使用工频电压(110V，220V)等。(4)原材料不含铅及其它有毒物质，无环境污染。(5)本材料有高的红外辐射能及高的电-热辐射转换效率；(6)满足无感场合的加热需求(如无感电烙铁)；(7)寿命长；(8)膜与基体结合非常牢固，耐冷热冲击性好(从室温到700摄氏度冷热循环多次，膜层无炸裂和脱落现象)。具体实施例方式功能相(半导瓷厚膜浆料)组成部分10例(重量百分比) 粘接相(常规无铅玻璃粉)5例(重量百分比) 有机载体的组成9例(重量百分比) 烧结温度1200～1350摄氏度；基体材料为氧化铝瓷或化学瓷，基体形状可为平板或管状；其方阻变化范围为2欧/方(Ω/□)～500千欧/方(KΩ/□)，根据需要，施加额定工作电压后，发热温度从几十至800摄氏度。权利要求1.一种半导瓷厚膜发热材料，其特征在于，将功能相、粘接相按比例混合，加入有机载体形成厚膜浆料，制造成具有电加热功能的发热材料，将其涂覆于基体上，经高温烧结后形成厚膜电阻。所说的功能相由锗Ge、硅Si、碳C单质元素及氧化铜CuO、氧化锌ZnO、氧化镁MgO、氧化铝Al2O3、氧化硅SiO2、氧化硼B2O3、氧化镱Y2O3、氧化镧La2O3、氧化铋Bi2O3组成；其中功能相方阻特性改性剂为氧化铜CuO及稀土元素氧化物氧化镱Y2O3、氧化镧La2O3组成；功能相中热稳定性改性剂由氧化铝Al2O3、氧化硼B2O3、氧化铋Bi2O3、氧化硅SiO2、氧化镁MgO、氧化锌ZnO及由氧化硅SiO2、氧化铝Al2O3、氧化镁MgO制成的堇青石、镁橄榄石组成。2.按照权利要求所说的半导瓷厚膜发热材料，其特征在于功能相中方阻特性改性剂的含量按重量比是0～4.5％；功能相中热稳定性改性剂的含量按重量比是30～48％；功能相材料与粘接相的重量比，配比为功能相材料∶粘接相＝70～50％∶30～50％；固体相材料——“功能相+粘接相”与有机载体的重量比为固体相∶有机载体＝24～88％∶76～12％。3.按照权利要求1或2所说的半导瓷厚膜发热材料，其特征在于，烧结温度为1200～1350摄氏度。4.按照权利要求所说的半导瓷厚膜发热材料，其特征在于，所说的基体材料可以为氧化铝瓷，也可以为化学瓷；所说的基体形状可为平板也可以为管状。5.按照权利要求1或2所说的半导瓷厚膜发热材料，其特征在于，所说的发热材料其方阻变化范围为2欧/方(Ω/□)～500千欧/方(KΩ/□)。全文摘要本专利技术为一种半导瓷厚膜发热材料，将功能相、粘接相按比例混合，加入有机载体形成厚膜浆料，制成电加热发热材料，涂于基体上，经高温烧结成厚膜电阻。功能相由锗、硅、碳中一种或多种单质元素及多种氧化物氧化铜、氧化锌、氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化硼、氧化镱、氧化镧、氧化铋。含量按重量比是(0－4.5)％；功能相方阻特性改性剂为氧化铜及稀土元素氧化物氧化镱、氧化镧。功能相中热稳定性改性剂由氧化铝、氧化硼、氧化铋、氧化硅、氧化镁、氧化锌及由氧化硅、氧化铝、氧化镁制成的堇青石、镁橄榄石。含量按重量比是(30－48)％；功能相材料∶粘接相＝70～50％∶30～50％；固体相材料∶有机载体＝24～88％∶76～12％。文档编号C09K5/00GK1490376SQ0312535公开日2004年4月21日 申请日期2003年9月1日 优先权日2003年9月1日专利技术者王培英, 白铁城 申请人:王培英本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导瓷厚膜发热材料，其特征在于，将功能相、粘接相按比例混合，加入有机载体形成厚膜浆料，制造成具有电加热功能的发热材料，将其涂覆于基体上，经高温烧结后形成厚膜电阻。所说的功能相由锗Ｇｅ、硅Ｓｉ、碳Ｃ单质元素及氧化铜ＣｕＯ、氧化锌ＺｎＯ、氧化镁ＭｇＯ、氧化铝Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、氧化硅ＳｉＯ↓［２］、氧化硼Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］、氧化镱Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］、氧化镧Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］、氧化铋Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］组成；　　　　其中功能相方阻特性改性剂为氧化铜ＣｕＯ及稀土元素氧化物：氧化镱Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］、氧化镧Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］组成；　　　　功能相中热稳定性改性剂由氧化铝Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、氧化硼Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］、氧化铋Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］、氧化硅ＳｉＯ↓［２］、氧化镁ＭｇＯ、氧化锌ＺｎＯ及由氧化硅ＳｉＯ↓［２］、氧化铝Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、氧化镁ＭｇＯ制成的堇青石、镁橄榄石组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王培英，白铁城，
申请(专利权)人：王培英，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]