一种陶瓷加热器及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种陶瓷加热器及其制作方法，应用于汽车空燃比检测传感器、汽化器、电烙铁、氧传感器等加热升温零部件的加热。陶瓷加热器由陶瓷实心圆柱体及其外侧的陶瓷圆筒组成，其特征是陶瓷实心圆柱体同陶瓷圆筒之间还有一层陶瓷填充粘结材料层。制造陶瓷加热器的方法，它包括工序：ａ）制备陶瓷实心圆柱体和陶瓷薄平板；ｂ）烧结工序烧结；其特征是在ａ工序里还制备一陶瓷填充材料粘结薄平板；在ａ、ｂ工序之间还经历两工序：ｃ）受热软化将陶瓷填充粘结材料薄平板同陶瓷薄平板相对齐并施压粘合；再将相粘合的两平板包裹在实心圆柱体外侧壁上。具有层层间结合良好，提高了所制加热器的机械性能、热传递性能，保持了电学性能稳定的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，应用于汽车空燃比检测传感器、 汽化器、电烙铁、氧传感器等需要加热升温零部件的加热及其所需电加热器或电 发热元件的制造。
技术介绍
中国专利公开了题为《一种传感器用陶瓷加热芯的制备方法》(公开号为 CN101001486A )的专利技术创造，它所述的传感器用陶瓷加热芯结构由陶瓷实 心圆柱体和与其外侧壁紧相粘连的等高薄壁的陶瓷圆筒组成，陶瓷圆筒内侧壁印 刷着电阻电路，此电路两端分别穿过侧壁两个小孔同外侧壁的两电极引脚相连。 两电极引脚用于同外界电源相连；电阻电路用于将电能转换为热能。其制作方法是a)，先制备陶瓷实心圆柱体和带印刷电阻电路和两电极引脚 的陶瓷薄平板；b)，然后在受热条件下软化陶瓷薄平板和陶瓷实心圆柱体进而将 陶瓷薄平板巻在陶瓷实心圆柱体外侧，使陶瓷薄平板带电阻电路一面紧贴在陶瓷 实心圆柱体外侧壁面上形成双层结构陶瓷圆柱体c)，最后把具有双层结构的陶 瓷圆柱体经一道烧结工序烧结即成。此种结构的传感器用陶瓷加热芯，由于电阻电路与陶瓷实心圆柱体间直 接接触，陶瓷薄平板板面上的电路物质材料高出板面，如果此板面直接巻在陶瓷 实心圆柱体外侧壁上，其弊端有二 一是机械接触各处不能紧密；二是将一定量 的空气关闭其中，在烧结工序高温烧结过程中电路物质材料就会受到氧化性破 坏。而且陶瓷实心圆柱体为硬度较大的物体，电阻电路在生产过程中很难同陶瓷 实心圆柱体完全结合，容易出现电阻电路和陶瓷实心圆柱体之间结合不良，在要求陶瓷加热器在使用温度为60(TC-80(TC的环境中使用的条件下，这种结合不良 就容易造成电阻电路在使用中继续被氧化以及在使用中因热胀冷縮机理而产生 的机械性损害从而使陶瓷加热器的耐久性降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种耐久性高的陶 瓷加热器及其制作方法。A)， 一种陶瓷加热器，它由陶瓷实心圆柱体及其外侧的陶瓷圆筒组成，陶 瓷圆筒内侧壁印刷着电阻电路，此电路两端分别穿过侧壁两个小孔同外侧壁的两 电极引脚相连；其特征是陶瓷实心圆柱体同陶瓷圆筒之间还有一层陶瓷填充粘结材料层。B) ，A所述的一种陶瓷加热器，其特征是陶瓷圆筒外侧壁还有一对电极引脚， 各引脚通过自身穿过侧壁的小孔同内侧壁上的感温探头的两极分别相连。C) ， A或B所述的一种陶瓷加热器，其特征是陶瓷填充粘结材料层的厚度为大于等于ioou m小于等于500 u m。D) ， 一种制造A或B所述陶瓷加热器的方法，它包括如下工序a)制备陶 瓷实心圆柱体和带印刷电阻电路和两电极引脚(或四电极引脚)的陶瓷薄平板； b)烧结工序烧结；其特征是在a工序里还制备一陶瓷填充材料粘结薄平板；在a、b工序之间还经历如下两工序C)在受热软化的条件下将陶瓷填充粘结材料薄平 板同陶瓷薄平板的印刷电路面相对齐并施压粘合；再将相粘合的两平板包裹在实 心圆柱体外侧壁上，使陶瓷填充材料粘结薄平板板面同实心圆柱体外侧壁面相粘本专利技术相比现有技术具有如下优点1) 印刷有电阻电路的陶瓷薄平板上增加了一陶瓷填充材料粘结薄平板，通 过抽取真空后进行热压结合使内部无空隙，电阻电路在陶瓷加热器后续工序制作 过程中与空气隔离，在高温使用过程中就不会出现被氧化以及绝缘被破坏所带来 的失效问题从而有效地维护了电路物质材料性能不受破坏；将陶瓷填充材料粘结 薄平板在真空环境下粘合在陶瓷薄平板印刷电路侧板面上，经加温软化和施压后 巻在陶瓷实圆柱体外侧面，各处接触就能紧密均匀，高温烧结后各层之间的结合 良好，机械性能、热传递性能皆得到提高，同时因径向几乎各向均匀而具有优异 的热学性能。2) 陶瓷填充材料粘结薄平板通过公知的陶瓷流延的方法制得，可获取较大 的密度，可以最好地保护电阻电路、使得电阻电路不被氧化、不出现绝缘破坏的 现象。3) 制造方法使各层之间相粘合的面积达到最大限度，层与层之间结合紧密； 各层材料可以相同或基本相同，因而无升温膨胀破裂现象；构成印刷电路的物理 成分在烧结工序中保持稳定，无电学性能破坏。附图说明附图1是本专利技术所述方法制备工序需完成的三个组件。 图中l是陶瓷薄平板；ll是印刷电阻电路，12是小孔，13是电极引脚；2是陶 瓷填充材料粘结薄平板；3是陶瓷实心圆柱体。图2是陶瓷填充粘结材料薄平板同陶瓷薄平板的印刷电路面相对齐并受热 施压粘合的示意图。图中l是陶瓷薄平板；2是陶瓷填充材料粘结薄平板；3是陶瓷实心圆柱体。图3是将图2相粘合的两平板在受热软化的条件下巻在陶瓷实心圆柱体外 侧壁上的示意图。图中l是陶瓷薄平板；2是陶瓷填充材料粘结薄平板；3是陶瓷实心圆柱体。 图4是本专利技术烧结工序后所制的成品。图中3是陶瓷实心圆柱体；4是陶瓷填充粘结材料层；5是陶瓷圆筒；13是电极引脚。具体实施例方式本专利技术下面作进一步的说明。 一种陶瓷加热器，它由陶瓷实心圆柱体(3) 及其外侧的陶瓷圆筒(5)组成，陶瓷圆筒(5)内侧壁印刷着电阻电路(11)，此电路两端分别穿过侧壁两个小孔(12)同外侧壁的两电极引脚(13)相连；其特征是陶瓷实心圆柱体(3)同陶瓷圆筒(5)之间还有一层厚度不少于100um 的陶瓷填充粘结材料层(4)。有了陶瓷填充粘结材料层(4)，陶瓷圆筒(5)内侧壁上电阻电路(11)各 部分发出的热量就可以传递到陶瓷实心圆柱体(3)上，使陶瓷实心圆柱体(3) 起着积蓄热量防止电阻电路(11)局部温度过高烧断电路的作用。陶瓷实心圆柱 体(3)积蓄的热量可以沿着径向均匀地通过热传递散发到陶瓷圆筒(5)外侧壁 表面，供工作环境中吸热介质吸收热量。显然，这样做的结果，本专利技术陶瓷加热器不仅热学性能大大提高了，而且使用寿命也大为提高。以下是陶瓷填充材料粘 结薄平板厚度对所制陶瓷加热器性能的影响测试<table>table see original document page 5</column></row><table>每种厚度的样品取样50只，各样品按30分钟通电，IO分钟断电的方式循 环测试5000个周期，然后检测其电阻变化情况和使用寿命情况。从上述表中可以看出，样品1对应着现有技术中没有采用陶瓷填充粘结材 料层亦即陶瓷填充材料粘结薄平板厚度为0时的情况，50只中就有20只失效， 5000个周期中其失率就达40%,每只电阻值皆有比较大的变化。样品2代表了陶瓷填充粘结材料层亦即陶瓷填充材料粘结薄平板厚度大于o而小于iooum的情况。通常采用一次或多次丝网印刷层叠形成所需陶瓷填充粘结材料层的厚度，由于每次丝网印刷所形成的瓷浆厚度太薄以及瓷浆密度较 小，多层叠加时层与层之间结合性能很差，失效率仍然会很高，电阻值也存在变 化。样品3、 4、 5代表了陶瓷填充粘结材料层亦即陶瓷填充材料粘结薄平板厚 度大于等于100um而小于500ym的情况。可以看出，各样品失效率为0，电阻 值很稳定，因而所制陶瓷加热器具有优异的热学性能和电学性能。所需的陶瓷填 充粘结材料层采用公知的流延方法一次性制得相应的厚度，质地紧密，无层叠层 层结合的问题。显然，采用流延方法一次性制得所需厚度的陶瓷填充材料粘结薄 平板，只要厚度不小于lOOym皆有相同优异的效果。制造本专利技术陶瓷加热器的方法是A、制备陶瓷实心圆柱体(3)和陶瓷薄 平板(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷加热器，它由陶瓷实心圆柱体（３）及其外侧的陶瓷圆筒（５）组成，陶瓷圆筒（５）内侧壁印刷着电阻电路（１１），此电路两端分别穿过侧壁两个小孔（１２）同外侧壁的两电极引脚相连（１３）；其特征是陶瓷实心圆柱体（３）同陶瓷圆筒（５）之间还有一层陶瓷填充粘结材料层（４）。

【技术特征摘要】
1、一种陶瓷加热器，它由陶瓷实心圆柱体(3)及其外侧的陶瓷圆筒(5)组成，陶瓷圆筒(5)内侧壁印刷着电阻电路(11)，此电路两端分别穿过侧壁两个小孔(12)同外侧壁的两电极引脚相连(13)；其特征是陶瓷实心圆柱体(3)同陶瓷圆筒(5)之间还有一层陶瓷填充粘结材料层(4)。2、 根据权利要求1所述的一种陶瓷加热器，其特征是陶瓷圆筒(5)外侧壁 还有一对电极引脚，各引脚通过自身穿过侧壁的小孔同内侧壁上的感温探头的两 极分别相连。3、 根据权利要求1或2所述的一种陶瓷加热器，其特征是陶瓷填充粘结材 料层(4)的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧华伶，石荣，赵杰，江华，
申请(专利权)人：石荣，欧华伶，赵杰，江华，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]