一种陶瓷厚膜直发加热器的制作方法

本实用新型属于发热器技术领域，尤其涉及一种陶瓷厚膜直发加热器。

背景技术：

直发器或烫发器广泛应用于美发行业中，其热能是由发热板提供，发热板一般采单ptc加热元件固定在直发器或烫发器内的发热板进行发热，而发热板固定于直发器或烫发器的壳体内，以避免发热板上的加热元件与头发之间直接接触，从而保证了加热元的供电需求以及避免漏电。传统的发热板厚度比较厚，在加工过程中常常会出现直发器或烫发器的体积较大，而且发热时间较长，也没有设计有温度检测器，从而使得在进行使用过程中，时常常会出现发热板在加热过程中温度过高，而损毁壳体的情况，给使用者造成巨大的危害，因此，需要设计出一种安全性更高的直发加热器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种陶瓷厚膜直发加热器，本实用新型的发热器结构简单，耐压、耐热冲击较强，生产工艺简单，可保证电阻层结构的稳定性和可靠性，电阻层发热时产生的热量在绝缘厚膜导热层上能快速传导，升温时间快，大大节省了发热时间，发热功率稳定。为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术效果：

根据本发实用新型的一个方面，提供了一种陶瓷厚膜直发加热器，所述直发加热器包括基板层、绝缘厚膜导热层、电阻层、导电层和，所述绝缘厚膜导热层、电阻层和导电层从下至少上依次印制在所述基板层外表面上，在所述绝缘厚膜导热层的中心印制有ntc热敏电阻器膜层，在绝缘厚膜导热层的一端表面设置有第一电极和第二电极，在绝缘厚膜导热层的另一端表面设置有第三电极，所述电阻层呈镜像对称印制在ntc热敏电阻器膜层两侧的绝缘厚膜导热层上，该ntc热敏电阻器膜层通过导电走线与所述第三电极电气连接，所述电阻层呈多段矩形结构，每段电阻层通过导电层相互串联且均匀分布在绝缘厚膜导热层上，所述电阻层的首端、末端分别与所述第一电极和第二电极连接；所述保护膜层分别印制在电阻层、导电层的外表面和绝缘厚膜导热层的空隙表面，所述第一电极、第二电极和第三电极裸露在绝缘厚膜导热层的外表面。

上述方案进一步优选的，所述第一电极30和第二电极的长度都为4mm～6mm，宽度为2mm～4mm，所述第三电极50的长度为2mm～3mm，宽度为1.5mm～2.5mm。

上述方案进一步优选的，所述电阻层由多段均匀分布在绝缘厚膜导热层表面上的发热丝串联而成，每一段发热丝相互平行排列印制在绝缘厚膜导热层上，相邻每段发热丝的末端和首端之间通过导电层进行过渡连接。

上述方案进一步优选的，相邻每段发热丝的末端和首端之间通过呈垂直条形或圆弧形的导电层进行过渡连接。

上述方案进一步优选的，在所述绝缘厚膜导热层的中心设有印制所述ntc热敏电阻器膜层的印制区域，所述ntc热敏电阻器膜层的两侧贴敷在电阻层上，所述ntc热敏电阻器膜层通过两条平行的导电走线分别与两个第三电极电气连接。

上述方案进一步优选的，所述两个第三电极靠近绝缘厚膜导热层宽边的边缘，两个第三电极之间的距离为5mm～10mm。

上述方案进一步优选的，所述基板层为长方形，所述基板层的厚度为0.3mm～1.5mm，在该基板层的四个角上设置有定位件，该定位件为的一端开口、另一端封闭的圆柱筒，该定位件的开口端设置在基板层的一面，该定位件的封闭端穿出至另一面且向外凸出。

综上所述，由于本实用新型采用了上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

(1)、本实用新型的陶瓷厚膜直发加热器采用氮化铝陶瓷基板或氧化铝陶瓷基板制备各功能膜层，导热系数高，适合于高速激光打印机进行印制，体积小，结构紧凑，耐压、耐热冲击较强，可承受4000v的绝缘高压测试，在基板层上依次印制绝缘厚膜导热和电阻层，正面发热的电阻层使用串联电阻结构，电阻体分布合理，发热均匀，热效应高，安全可靠，使用寿命长；

(2)、本实用新型的电阻层的厚度小于绝缘厚膜导热层，绝缘厚膜导热层导热系数高，可保证电阻层结构的稳定性和可靠性，电阻层发热时产生的热量在绝缘厚膜导热层上能快速传导，只需十几秒即可达到200℃，升温时间快，大大节省了发热时间，发热功率稳定，适合于快速、长时间的直发器使用；ntc热敏电阻器膜层的厚度较薄，加热均匀。其表面设有防护层，有利于清洁、保护整个厚膜加热器，生产工艺简单，成本低，可快速实现批量化生产，精度和稳定性可以较好地控制。

附图说明

图1是本实用新型的一种陶瓷厚膜直发加热器的结构示意图；

图2是本实用新型的一种陶瓷厚膜直发加热器截面结构示意图；

附图中，基板层1，绝缘厚膜导热层2，电阻层3，导电层4，ntc热敏电阻器膜层5，定位件10，第一电极30，第二电极31，导电走线40，第三电极50，印制区域51。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

如图1和图2所示，根据本发实用新型的一种陶瓷厚膜直发加热器，所述直发加热器包括基板层1、绝缘厚膜导热层2、电阻层3和导电层4，所述绝缘厚膜导热层2由微晶玻璃或陶瓷材料制成，所述绝缘厚膜导热层2、电阻层3和导电层4从下至少上依次印制在所述基板层1外表面上，电阻层3的厚度小于绝缘厚膜导热层2的厚度，在所述绝缘厚膜导热层2的中心印制有ntc热敏电阻器膜层5，ntc热敏电阻器膜层5在25℃常温电阻误差率为175kω±3％，温度系数2600±200ppm/℃；膜直发加热器的功率为220v/300w，工作稳定温度为200℃，在绝缘厚膜导热层2的一端表面设置有第一电极30和第二电极31，所述第一电极30和第二电极31的长度都为4mm～6mm，宽度为2mm～4mm，在绝缘厚膜导热层2的另一端表面设置有第三电极50，所述第三电极50的长度为2mm～3mm，宽度为1.5mm～2.5mm，所述电阻层3呈镜像对称印制在ntc热敏电阻器膜层5两侧的绝缘厚膜导热层2上，该ntc热敏电阻器膜层5通过导电走线40与所述第三电极50电气连接，所述电阻层3呈多段矩形结构，每段电阻层3通过导电层4相互串联且均匀分布在绝缘厚膜导热层2上，所述电阻层3的首端、末端分别与所述第一电极30和第二电极31连接；所述电阻层3由多段均匀分布在绝缘厚膜导热层2表面上的发热丝串联而成，从而可以根据需要串联成所需要的电阻大小，以选择需要的电阻发热量，每一段发热丝相互平行排列印制在绝缘厚膜导热层2上，相邻每段发热丝的末端和首端之间通过导电层4进行过渡连接；相邻每段发热丝的末端和首端之间通过呈垂直条形或圆弧形的导电层4进行过渡连接，使得结构根据美观，减少了热量的堆积；所述导电层4采用银浆料进行印制涂覆，从而提高了电阻层3的导电性能，减少了热量的堆积，提高了导热性能。所述基板层1为长方形，所述基板层1的厚度为0.3mm～1.5mm，该基板层1为陶瓷基板或不锈钢基板，优选为含96％三氧化二铝的陶瓷基板，在该基板层1的四个角上设置有定位件10，该定位件10为的一端开口、另一端封闭的圆柱筒，该定位件10的开口端设置在基板层1的一面，定位件10的封闭端穿出至另一面且向外凸出，定位件10的开口端可直接插入直发器或烫发器的壳体内的支撑部分(未图示)，向外凸出部分可用于固定其他紧压装置，从而可以方便固定整个加热器。

在本实用新型中，如图1和图2所示，所述直发加热器还包括保护膜层6，保护膜层6为二氧化钛薄膜、聚酰亚胺薄膜、有机硅化合物薄膜或硼硅玻璃薄膜，该保护膜层6分别印制在电阻层3、导电层4的外表面和绝缘厚膜导热层2的空隙表面，所述第一电极30、第二电极31和第三电极50裸露在绝缘厚膜导热层2的外表面，所述ntc热敏电阻器膜层5的两侧贴敷在电阻层3上，所述ntc热敏电阻器膜层5通过两条平行的导电走线40分别与两个第三电极50电气连接，所述两个第三电极50靠近绝缘厚膜导热层2宽边的边缘，两个第三电极50之间的距离为5mm～10mm，从而可以通过两个第三电极50连接外部温度检测装置，焊接连接的速度快，连接方式简单；所述第一电极30和第二电极31作为外部电源的接入点(也称为焊盘)，所述第三电极50作为ntc热敏电阻器膜层5检测输出的温度检测点(也称为温度检测焊盘)，在第三电极50与ntc热敏电阻器膜层5之间通过导电走线40(采用银浆)进行直接连接，减少了两者之间的电阻值，减少了热量的产生，可以快速地对发热的热量进行检测。

本实用新型的一种陶瓷厚膜直发加热器的制备过程包括以下步骤：

步骤1：根据相应产品的尺寸要求对基板层1定模成矩形结构面板板；

步骤2：在基板层1加工成具有多段印制电阻层3的凹陷轨迹，并在基板层1中心的预留用加工于ntc热敏电阻器膜层的印制区域51，使用激光印刷机通过丝网印刷在基板层1上印制绝缘厚膜导热层2，且布满凹陷轨迹和印制区域，然后置于850℃～880℃的高温烧结炉内进行烧结，烧结时间不低于90min，以形成稳定的绝缘厚膜导热层2，烧结完毕后，退出烧结并冷却至常温；

步骤3：在绝缘厚膜导热层2的一端印制形成第一电极30、第二电极31，另一端印制形成第三电极51，并沿着凹陷轨迹内印制并形成多段电阻层3，形成与电阻层3首端和末端分别连接的第一电极30和第二电极31；然后置于850℃～880℃的高温烧结炉内进行烧结，烧结时间不低于90min，烧结完毕后，退出烧结并冷却至常温，形成稳定的电阻层3，其中，绝缘厚膜导热层2和电阻层3的总厚度不小于120μm；

步骤4：在常温条件下，在绝缘厚膜导热层2上印制导电层4和导电走线40，使每段电阻层3通过导电层4相互串联，以及使导电走线40分别连接在印制区域和第三电极50之间，然后置于850℃～880℃的高温烧结炉内进行烧结，烧结时间不低于120min，烧结完毕后，退出烧结并冷却至常温；

步骤5：在常温条件下，在绝缘厚膜导热层2上的印制区域进行搭接ntc热敏电阻器膜层5，使ntc热敏电阻器膜层5的上下两侧电阻层3的边缘部分进行搭接，并将ntc热敏电阻器膜层5与导电走线40进行连接，然后置于380℃～460℃的高温烧结炉内进行烧结，烧结时间不超过20min，烧结完毕后，退出烧结并冷却至常温；通过丝网印刷，把ntc浆料印刷在已经印制好的绝缘厚膜导热层2上，实现ntc的精确测温；

步骤6：在绝缘厚膜导热层2上印制保护膜层6，使保护膜层6填充布满电阻层3之间的缝隙以及绝缘厚膜导热层2、电阻层3、导电层4和ntc热敏电阻器膜层5的表面，然后置于180℃～220℃的高温烧结炉内进行烧结，烧结时间不超过20min，烧结完毕后，退出烧结并冷却至常温，以形成性能稳定的保护膜层6，得到直发加热器成品；

步骤7：对直发加热器成品进行性能测试、分选、外观检查、包装和入库工序；

在本实用新型中，在基板层1中心的预留用加工于ntc热敏电阻器膜层5的印制区域，该印制区域的区域面积为ntc热敏电阻器膜层5面积大小(或体积大小)的1.2～1.5倍大小，以方便ntc热敏电阻器膜层5印制在印制区域，发热丝加热时，经过绝缘厚膜导热层2传导热量至印制区域内，使热量均匀分布在印制区域内，当温度突变时，ntc热敏电阻器膜层5的热敏电阻的温度变化了始末两个温度差的63.2％所需要的时间将会变长，有效改变了耗散系数，从而可以均匀地测量温度的变化范围，并提高了温度检测的准确性和可靠性；在实际的制备过程中，所需的热敏电阻阻值与实际烧结完成时ntc热敏电阻器膜层5的热敏电阻阻值不相一致，需要进行适当的修正，实际烧结完成时ntc热敏电阻器膜层5的热敏电阻阻值为r1，修正时需要对ntc热敏电阻器膜层5的电阻体积大小进行确定和修正，ntc热敏电阻器膜层5的电阻体积大小的确定过程为，若所需的热敏电阻阻值为r2，ntc热敏电阻器膜层5的材料的方阻为r0，则满足：

r2＝r0*l/w；其中，l为ntc热敏电阻器膜层的电阻长度，w为宽度，从而使得长度l和宽度w满足：

l/d＝r2/r0；

其中，r0＝ρ*l/s，因此，r0＝ρ*l/(w*d)＝(ρ/d)*(l/w)；

ρ为材料的电阻率，s为截面面积，d为厚度(高度)，知道ntc热敏电阻器膜层的电阻的长度l和宽度w的关系后，根据设计需要确定其中一个值，另一个值也可以确定,若l＝w，于是r0＝ρ/d；ntc热敏电阻器膜层5的热敏电阻材料使用的是型号为eslntc-2115的电阻浆料；印刷热敏电阻材料时，实际的印刷的长度比预先设计的热敏电阻的长度要长，预先设计的热敏电阻的长度为两个电极之间的距离；

在常温条件下，在绝缘厚膜导热层2上的印制区域进行搭接ntc热敏电阻器膜层5的具体过程为：

步骤51：对印制区域进行除尘和去污处理，使用丝网印刷技术将ntc热敏电阻器膜层5印制在绝缘厚膜导热层2上；然后置于高温烧结炉内进行烧结成型；对烧结成型的ntc热敏电阻器膜层5的热敏电阻阻值r1进行测量，将当前测量的热敏电阻阻值r1与所需的热敏电阻阻值r2进行比较和修正；

步骤52：当r1小于r2时，对烧结成型的ntc热敏电阻器膜层5采用激光雕刻技术进行激光高温雕刻挥发修正；激光雕刻的激光束的光斑的直径大小为0.1mm-0.2mm。激光雕刻时，电阻材料因为激光高温而挥发，使得雕刻的干净度非常长，因此电阻的精度更好；

测量成型的热敏电阻的阻值r1与预先所需的热敏电阻的电阻值r2进行比较，当比所需的热敏电阻的电阻值小时，根据公式：

l/w＝r1/r0；

热敏电阻的长度l为已知固定值，电阻材料的方阻r0已知固定值，则把测量成型的热敏电阻的阻值r1改为预先所需的热敏电阻的电阻r2时，则得到：

l/w1＝r2/r0；

其中，w1为修正后热敏电阻的宽度，根据需要修正的宽度大小采用激光雕刻，把热敏电阻两边的宽度进行激光高温雕刻挥发，得到需要的宽度w1；从而使烧结成型的产品进行ntc阻值修正，以达到预期的目标值。

步骤53：当r1大于r2时，对烧结成型的ntc热敏电阻器膜层5重新置于高温烧结炉内进行反复烧结和测量，烧结时间不超过10min，直到烧结成型的ntc热敏电阻器膜层5的热敏电阻阻值r1与所需的热敏电阻阻值r2相同时，完成搭接制作；若反复烧结和测量过程中，r1小于r2时，重复步骤52；本实用新型通过根据电阻大小进行选择不同的修正步骤，直到达到需要的阻值。使得废品率非常低，也是解决了本领域的一个废品率高的重大技术问题。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。