一种半导体电热膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体电热膜的制备方法，主要包括如下步骤：清洗基底；配制源溶液，其中，源溶液由四氯化锡20‑30份，石墨10‑30份，三氯化锑10‑20份等组成；喷涂基底；第一次热处理；浸渍成膜；第二次热处理。根据本发明专利技术的制备方法制备得到的半导体电热膜在基底上具有较强的附着力，在190N以上，泄漏电流小于0.10mA，电热转换效率大于等于99%，方块电阻为45‑400Ω/□，寿命在5000小时以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电热膜领域，尤其涉及一种半导体电热膜的制备方法。
技术介绍
近年来，传统电热材料因耗材量大、使用寿命短、加工成形困难、工况不稳定等缺点逐渐被新型电热材料所取代。其中，半导体电热膜，由于能紧密地结合在电介质表面上，通电后成为面状热源的薄膜状半导体电热材料，具有熔点高、硬度大、电阻低、热效率高、化学稳定性好等特点，特别是耐酸和碱，在加热过程中无明火的特性，在电热领域受到人们的重视，成为取代传统电热材料的重要材料。中国专利CN201210250016.9公开了一种半导体电热膜制造方法，其主要采用四氯化锡、四氯化钛、三氯化钛、三氯化锑、乙醇为原料通过喷镀、退火、电极烧结制备得到半导体电热膜。类似的，专利CN201310099190.2同样公开了一种半导体电热膜制造方法，其主要通过配置电热膜处理液、基体掩膜、喷涂、退火、电极烧结制备电热膜。专利CN201510683050.9公开了一种用于制备半导体电热膜的前驱体溶液，按重量份数包括：四氯化锡25~45，纳米二氧化锡5~25，三氯化锑1~6，氢氟酸0.5~4，硼酸0.1~1.5，氯化钾0.3~0.5，三乙醇胺0.2~0.8，溶剂20~60。并通过喷涂步骤、浸渍成膜步骤、热处理步骤获得一种方块电阻可调范围较大的电热膜，虽然一定程度上提高了电热膜与基底的结合力，以及工作电阻的稳定性，但仍然有待进一步提高。此外，专利CN201510638248.5还公开了一种用于制备半导体电热膜的制备方法，选用硼硅玻璃、石英玻璃、微晶玻璃为基材，以四氯化锡，四氯化钛，三氯化锑，三氯化钛，余量无水乙醇为基本材料；放在加热腔体内，温度控制在600-620℃，通过喷嘴将源溶液雾化并喷至加热腔体内的基材表面，对镀有电热膜的基材进行电阻测试；基材镀膜面的两端均匀涂上银电极浆料；然后加热制备得到半导体电热膜。现有技术的半导体电热膜制备方法仍存在以下技术问题：制备的电热膜稳定性不足，电热膜与基底结合不够紧密，在外力或热应力作用下容易开裂或脱落；方块电阻控制难；漏电流较大等缺陷。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种能够制备高稳定性电热膜的方法，同时，通过该方法获得的半导体电热膜漏电流低，电热转换效率高；并且，通过本专利技术方法制备的半导体电热膜方块电阻可调范围大且易于控制，因而，本专利技术的方法特别适合用于制备不同方块电阻的半导体电热膜。本专利技术通过如下的半导体电热膜制备方法解决上述问题：（1）清洗基底：将基底用蒸馏水清洗干净，烘干待用；（2）配制源溶液：称取下列重量份组分，混合后，加热至40-80℃，搅拌1-2h，即得半导体电热膜源溶液：四氯化锡20-30份，石墨10-30份，三氯化锑10-20份，四氯化钛2-8份，氟硼酸0.6-1.5份，富勒烯0.1-0.8份，氯化钠0.3-0.5份，水1-3份，甲苯2-4份，乙醇30-50份；（3）喷涂基底：将步骤（1）的基底置于加热腔体内，控制加热腔温度在400-600℃范围内，待基底表面温度达到300-500℃，将步骤（2）中所得的半导体电热膜源溶液雾化喷涂至基底表面；（4）第一次热处理：将加热腔内的基底加热至600-800℃，保持1-2h；然后，取出基底，自然冷却至300-450℃；（5）浸渍成膜：将经步骤（4）处理的基底浸入步骤（2）所得的半导体电热膜源溶液中，提拉成膜；（6）第二次热处理：将步骤（5）处理后的基底在900-1000℃下热处理30-60min，自然冷却至室温，获得半导体电热膜。作为优选的方案，步骤（2）配制源溶液的组分由下列组成：四氯化锡20-25份，石墨12-25份，三氯化锑10-15份，四氯化钛4-6份，氟硼酸0.8-1.2份，富勒烯0.2-0.6份，氯化钠0.3-0.5份，水1-3份，甲苯2-4份，乙醇30-50份。进一步优选地，步骤（3）将基底加热至表面温度达到350-450℃，再进行喷涂。进一步地，优选步骤（3）喷涂的喷射压力为8~15kpa，喷射流量为3~8ml/s。优先地，步骤（4）第一次热处理，将加热腔内的基底加热至600-700℃，保持1-2h，然后冷却至350-400℃。进一步地，本专利技术方法的提拉成膜条件为：50-100mm/min。本专利技术成膜组分中的四氯化钛有利于提高薄膜的电学性能，氟硼酸能够增强半导体电热膜涂层对绝缘基体材料的渗透性，提高半导体电热膜涂层与基材的结合力，使其不容易破损或脱落。其中，石墨通常能够使涂层的电热转换性能保持稳定，防止其电热功率的快速衰减，并使涂层表面可以达到一定的硬度，而在本专利技术中，专利技术人发现通过调节石墨的用量，出乎意料地实现了对方块电阻的调节，可根据实际对方块电阻大小的需要，通过调整石墨的用量来调整。其中，三氯化锑能够提高半导体电热膜涂层的稳定性，进一步提高其抗老化的能力，达到延长使用寿命的目的。本专利技术采用二次热处理，能有效提高电热膜与基底的附着力，同时提高电热膜的稳定性，有效地降低了电热膜在使用中电阻的变化率。根据本专利技术的方法制备的半导体电热膜在基材上的附着力在190N以上，泄漏电流小于0.10mA，电热转换效率大于等于99%，方块电阻为45-400Ω/□，寿命在5000小时以上。相比于现有技术，本专利技术的方法具备以下有益效果：（1）本专利技术的半导体电热膜制备方法，采用了二次热处理，发现能够明显提高电热膜与基底的附着力，可达到190N以上，同时提高其稳定性，电阻变化率小，连续工作5000小时以上未见失效，不易损坏。（2）本专利技术通过在半导体电热膜的成份中加入石墨以及适量的石墨烯，使得本申请的半导体电热膜漏电流极小，并且使其电热转换性能保持稳定，防止其电热功率的快速衰减；并可根据实际对方块电阻大小的需要，通过调整石墨的用量来调整。具体实施方式为使本专利技术的技术方案及其技术效果更加清楚、明确，列举下面实施例和对比例对本专利技术具体实施方式做进一步详述，但并不用于限定本专利技术。本专利技术采用的基底均为石英制备半导体电热膜：实施例1（1）清洗基底：将基底用蒸馏水清洗干净，烘干待用；（2）配制源溶液：称取下列重量份组分，混合后，加热至50℃，搅拌1-2h，即得半导体电热膜源溶液：四氯化锡22份，石墨15份，三氯化锑10份，四氯化钛6份，氟硼酸1.0份，富勒烯0.4份，氯化钠0.5份，水1份，甲苯4份，乙醇45份；（3）喷涂基底：将步骤（1）的基底置于加热腔体内，控制加热腔温度在450-500℃范围内，待基底表面温度达到约350℃，开始将步骤（2）中所得的半导体电热膜源溶液雾化喷涂至基底表面；（4）第一次热处理：将加热腔内的基底加热至650-700℃，保持1.5h；然后，取出基底，自然冷却至380℃（5）浸渍成膜：将经步骤（4）处理的基底浸入步骤（2）所得的半导体电热膜源溶液中，提拉成膜，提拉成膜条件为：50mm/min；（6）第二次热处理：将步骤（5）处理后的基底在900-950℃下热处理60m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体电热膜的制备方法，其特征在于包括下列步骤：（1）清洗基底：将基底用蒸馏水清洗干净，烘干待用；（2）配制源溶液：称取下列重量份组分，混合后，加热至40‑80℃，搅拌1‑2h，即得半导体电热膜源溶液：四氯化锡20‑30份，石墨10‑30份，三氯化锑10‑20份，四氯化钛2‑8份，氟硼酸0.6‑1.5份，富勒烯0.1‑0.8份，氯化钠0.3‑0.5份，水1‑3份，甲苯2‑4份，乙醇30‑50份；（3）喷涂基底：将步骤（1）的基底置于加热腔体内，控制加热腔温度在400‑600℃范围内，待基底表面温度达到300‑500℃，将步骤（2）中所得的半导体电热膜源溶液雾化喷涂至基底表面；（4）第一次热处理：将加热腔内的基底加热至600‑800℃，优选地，加热至600‑700℃，保持1‑2h；然后，取出基底，自然冷却至300‑450℃，优选地，冷却至350‑400℃（5）浸渍成膜：将经步骤（4）处理的基底浸入步骤（2）所得的半导体电热膜源溶液中，提拉成膜，提拉成膜条件为：50‑100mm/min；（6）第二次热处理：将步骤（5）处理后的基底在900‑1000℃下热处理30‑60min，自然冷却至室温，获得半导体电热膜。...

【技术特征摘要】
1.一种半导体电热膜的制备方法，其特征在于包括下列步骤：
（1）清洗基底：将基底用蒸馏水清洗干净，烘干待用；
（2）配制源溶液：称取下列重量份组分，混合后，加热至40-80℃，搅拌1-2h，即得半导体电热膜源溶液：四氯化锡20-30份，石墨10-30份，三氯化锑10-20份，四氯化钛2-8份，氟硼酸0.6-1.5份，富勒烯0.1-0.8份，氯化钠0.3-0.5份，水1-3份，甲苯2-4份，乙醇30-50份；
（3）喷涂基底：将步骤（1）的基底置于加热腔体内，控制加热腔温度在400-600℃范围内，待基底表面温度达到300-500℃，将步骤（2）中所得的半导体电热膜源溶液雾化喷涂至基底表面；
（4）第一次热处理：将加热腔内的基底加热至600-800℃，优选地，加热至600-700℃，保持1-2h；然后，取出基底，自然冷却至300-450℃，优选地，冷却至350-400℃
（5）浸渍成膜：将经步骤（4）处理的基底浸入步骤（2）所得的半导体电热膜源溶液中，提拉成膜，提拉成膜条件为：50-100mm/min；
（6）第二次热处理：将步骤（5）处理后的基底在900-1000℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾伟，
申请(专利权)人：顾伟，
类型：发明
国别省市：江苏;32