本发明专利技术涉及一种陶瓷发热元件，包括至少两层氧化铝基材、形成于氧化铝基材层间的导电层、连接导电层的电极及导线。基于上述陶瓷发热元件的发热组件，由至少一个发热单元构成，发热单元由上述陶瓷发热元件、绝缘胶及散热片粘接组成。本发明专利技术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；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。本发明专利技术还提供一种制作陶瓷发热元件的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电热类产品，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。
技术介绍
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l-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。
技术实现思路
本专利技术目的是解决现有技术的缺陷，提供一种新型陶瓷发热元件、基于陶 瓷发热元件的发热组件、以及陶瓷发热元件的制备方法。 上述目的通过以下技术方案实现一种陶瓷发热元件，包括至少两层氧化铝基材、形成于氧化铝基材层间的 导电层、连接导电层的电极及导线。一种基于上述陶瓷发热元件的发热组件，由至少一个发热单元构成，发热 单元由陶瓷发热元件、绝缘胶及通过绝缘胶粘接在氧化铝陶瓷发热元件上下表 面的散热片组成，所述陶瓷发热元件包括至少两层氧化铝基材、形成于氧化铝 基材层间的导电层、连接导电层的电极及导线。一种制作上述陶瓷发热元件的方法，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。 C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，本专利技术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；本专利技术提供的陶 瓷发热组件在工作时散热片表面不带电，并能通过4500V/ls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2是本专利技术采用的陶瓷发热组件的分立组成图3是本专利技术采用的陶瓷发热组件中陶瓷发热元件的俯视表面图4是图3中A-A处即陶瓷发热元件电极处的剖面图5是陶瓷发热元件的电阻-温度特性图6是现有的PTC发热元件的电阻-温度特性图7是本专利技术陶瓷发热组件与PTC发热组件的温度-时间特性对比图; 图8是本专利技术陶瓷发热组件与PTC发热组件的电流-时间特性对比图。具体实施例方式如图3所示，氧化铝陶瓷发热元件2-l包括氧化铝绝缘基体陶瓷3-l、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-l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。 C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)用髙温铁氟龙套 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桨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桨料的电阻率。图4中的爬电距离(两个导电部件之间或导电部件与器具边界之间的沿绝 缘物表面测得的最短距离)完全符合GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的 安全第1部分通用要求》和IEC 60335-1-2006《Household and similar electrical appliances - Safety - Part 1: General requirements》家用及类j以用途电器安全标7隹。如图2所示，陶瓷发热组件包括至少一组陶瓷发热单元(图中为三组)，每 组发热单元由氧化铝陶瓷发热元件2-l、绝缘胶2-2及散热片l-l粘接组成。氧 化铝陶瓷发热元件2-l上下表面均通过绝缘胶粘接一散热片1-1，散热片1-1采 用铝或铝合金材料，绝缘胶采用耐50(TC高温的绝缘胶。通过绝缘硅胶和高温铁氟龙套管处理，两边用能耐50(TC高温的绝缘胶与铝 散热片粘连起来作为一发热单元，铝散热片可釆用放射式、波纹式、鳍片式等 结构，发热组件由这样的一个或多个发热单元通过并联或者串联方式连接起来 构成。结合图2及上述表述，每组陶瓷发热单元及整个陶瓷发热组件表面不带 电，加上氧化铝基体材料的良好绝缘性能，发热组件能通过4500V/1S的耐压测 试，完全消除了表面带电的潜在安全隐患。下面进一步结合实验数据，说明本专利技术的有益效果图5是本专利技术的陶瓷发热元件在常温(25±2°C)阻值为94Q的电阻-温度 曲线的实验数据，该陶瓷发热元件的电阻随着温度缓慢平稳变化，这种变化为 正温度系数的线性关系，明显不同于图6所示的现有的PTC发热元件的电阻-温度特性图，由图6可知，PTC发热元件刚一通电时，元件的电阻值随温度的 升高而下降，呈负温度亦即NTC特性；当温度升高到一定范围时，PTC发热元 件将呈正温度特性，正温度特性的起点即为所谓的居里点。正是由于本专利技术的 电阻-温度的正线性关系，本质上决定了本专利技术的陶瓷发热元件不存在冲击电流。 将本专利技术的陶瓷发热元件与PTC发热元件在粘连相同面积与加热长度的同 一规格散热装置形成相应的发热组件，在相同的加载电压下，在相同的空载启 动后，30秒通过自制风机加载恒定量的风阻(自制风机分别与PTC发热组件及 陶瓷发热组件组成热风机)，表l、表2分别是PTC发热组件及本专利技术陶瓷发热 组件的测试数据。表l<table>table see original document page 7</column></row><table>表2<table>table see original document page 7</column></row><table><table>table本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种陶瓷发热元件，其特征在于：包括至少两层氧化铝基材、形成于氧化铝基材层间的导电层、连接导电层的电极及导线。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴崇隽，王斌，苏方宁，
申请(专利权)人：珠海粤科京华电子陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]
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