专利名称：一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发热材料，尤其涉及一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片。
背景技术：
现有技术作为电热电器的发热材料，主要包括电热管和PTC正温度系数热敏陶瓷材料。
PTC热敏陶瓷材料具有很多优异特性，它具有自控温、安全无明火等特性，因此已经大量取代电热管，获得广泛应用。但是PTC热敏陶瓷在实际应用过程中存在以下缺点1.含有毒物质-铅。为提高PTC热敏陶瓷材料的功率，一般在其中加入大量的铅来提高材料的居里温度。在热敏陶瓷材料的制作过程以及废弃的材料中均会造成铅的污染，由于铅对人的危害极大，根据WEEE废弃电子电器设备指令和ROHS电子电器设备中禁用有毒物质的指令要求，至2006年禁用含铅等有毒物质的电子材料。
2.功率老化。由于PTC陶瓷材质的特性使之PTC陶瓷加热器的老化较大，若在1000小时通电不通风情况下，PTC陶瓷电阻老化一般达30％，功率老化一般达10％左右。
3.功率密度小。一般居里温度为250℃的PTC热敏陶瓷发热体在强制冷却条件下，最大功率密度只有40W/cm2。
4.热效率不高，发热速度和回温速度慢。由于PTC热敏陶瓷材料的上下面是电极，如果做成加热器必须包括上下电极片和包覆较厚的绝缘层，这样造成加热器热容量大，传热慢，发热速度和回温速度慢，热效率低。
针对这样的情况，日本京瓷公司推出了氧化铝陶瓷加热器，国内也有厂家开始小批量生产，它解决了PTC热敏陶瓷的缺点，迅速在烫发夹市场获得大量的应用。
但是和PTC热敏陶瓷相比，氧化铝陶瓷加热器又存在一些不足，氧化铝陶瓷加热器没有温度自动控制功能，在使用时温度会一直升高直至达到温度平衡，因此在使用时必须安装控温线路板和温度传感器。然而传统的温度传感器是采用NTC负温度系数温度传感器，因此氧化铝陶瓷加热器在实际应用过程中存在以下的缺点1.热耦合差，响应速度慢。一般NTC温度传感器采用玻璃封装或环氧树脂包封，因此温度传感器传热慢，跟不上氧化铝陶瓷加热器的加热速度，使之容易造成温度失控。
2.测温范围小。由于NTC温度传感器的最高测试温度小于250度，因此若测试温度大于250度，NTC传感器的结构就会损坏。
3.加热片的温度不均匀。由于氧化铝陶瓷加热器中间部位的温度高，边缘部位的温度低，因此容易造成氧化铝陶瓷的断裂。
4.安装不方便。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，它能解决了现有技术加热材料加热速度慢、功率密度小、热效率不高、有污染等问题。
本实用新型的目的是这样实现的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，所述的加热片包括氧化铝膜片，间隔设置在氧化铝膜片上的多条发热电阻膜，与发热电阻膜连接的两发热电阻膜引出线；其特征在于在所述的氧化铝膜片上间隔设置多条测温电阻膜，与测温电阻膜连接的测温电阻膜引出线。
在上述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片中，其中，所述的氧化铝膜片设置为三个区域，即位于氧化铝膜片中间的中间区域和位于氧化铝膜片边缘的边缘区域；
所述的设置在氧化铝膜片中间区域的多条发热电阻膜的宽度略宽于位于氧化铝膜片边缘区域多条发热电阻膜的宽度。
在上述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片中，其中，所述的测温电阻膜设置在氧化铝膜片中间区域的一侧位置上。
在上述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片中，其中，所述的间隔设置在氧化铝膜片上的多条发热电阻膜是通过印刷在氧化铝膜片表面上的形成一不间断的发热电阻膜盘绕组成，所述的两发热电阻膜引出线分别连接在不间断的发热电阻膜的两端。
在上述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片中，其中，所述的间隔设置在氧化铝膜片上的多条测温电阻膜是通过印刷在氧化铝膜片表面上的形成一不间断的测温电阻膜盘绕组成，所述的两测温电阻膜引出线分别连接在不间断的测温电阻膜的两端。
在上述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片中，其中，在所述的氧化铝膜片上设置一片氧化铝膜片，该氧化铝膜片覆盖在位于氧化铝膜片上的多条发热电阻膜和多条测温电阻膜的上面，并在氧化铝膜片和氧化铝膜片之间形成真空层，氧化铝膜片和氧化铝膜片在还原气氛下烧结成一个全密封的加热片整体。
在上述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片中，其中，在所述的氧化铝膜片的一侧经真空层压烧结设置了多片氧化铝基片，包括，两片分别与发热电阻膜两端连接的发热电阻膜引出氧化铝基片，两片分别与测温电阻膜两端连接的测温电阻膜引出氧化铝基片；所述的两发热电阻膜引出线分别与两发热电阻膜引出氧化铝基片连接；所述的两测温电阻膜引出线分别与两测温电阻膜引出氧化铝基片连接。
在上述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片中，其中，所述的设置在氧化铝膜片上的测温电阻膜的测试温度范围大于0℃至700℃。
在上述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片中，其中，所述的测温电阻膜由正温度特性的电阻浆料制作，该测温电阻膜的温度系数精度范围是±2％。
本实用新型一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果1.环保、无污染。本实用新型由于采用环保型的氧化铝发热元件，其材料本身和生产过程均没有铅的污染，不仅符合欧盟ROHS电子电器设备中禁用有毒物质的指令，并且市场前景巨大。
2.电阻发热膜的电阻老化小且功率老化小。本实用新型由于采用氧化铝座位作为发热元件，经1000小时通电老化后，其电阻老化和功率老化均在3％以内，因此寿命长。
3.发热速度快。本实用新型由于其功率密度达60W/cm2，因此不仅发热速度快，并且灵敏度高；而且由于其结构简单使之体积小，所以热容量小，使之其灵敏度和发热速度要比PTC高出很多。
4.发热速度和回温速度快且热效率高。本实用新型由于氧化铝加热器中的发热电阻膜密封烧结在氧化铝陶瓷基片内部，使元件的绝缘强度达5000V以上，因此不仅可以直接浸入水中加热，并且发热速度和回温速度快、热效率高。
5.温度恒定且测温范围大。本实用新型由于在氧化铝膜片上设置有测温电阻膜，因此不仅可以快速感应发热片温度，并且由于测温电阻膜具有正温度系数，其TCR值精度能够控制在±2％以内，所以灵敏度高，并且发热膜的温度可以恒定在±1℃以内，由此提高产品发热温度的一致性。
6.表面温度均匀。本实用新型由于将印刷设置在氧化铝膜片上的发热电阻膜的设计上采用调节发热电阻膜线条宽度的方法来调节功率密度，将氧化铝膜片中间区域的发热电阻膜的宽度略宽于边缘区域发热电阻膜的宽度，从而使氧化铝膜片上的中间区域的发热电阻膜因线条宽而使之功率密度小一点，而边缘区域的发热电阻膜因线条窄而使之功率密度大，从而保证了氧化铝膜片表面温度的均匀。
7.可测试温度最高达700℃以上。本实用新型由于设置在氧化铝膜片上的测温电阻膜所具有的正温度系数，因此其可测试温度高。
8.结构简单。本实用新型由于机构简单，因此不需安装就可直接将测温传感器的信号输出线接到控温线路板。
通过以下对本实用新型一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本实用新型的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为图1是本实用新型一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片的结构示意图；图2是本实用新型加热片中加热电阻膜和测温电阻膜的结构示意图；图3是图1中沿A-B方向切割的截面结构示意图。
具体实施方式
请参见图1和图2所示，本实用新型一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，包括氧化铝膜片1、设置在氧化铝膜片1上的多条发热电阻膜2和多条测温电阻膜3及其各自的引出线、覆盖在氧化铝膜片1上的氧化铝膜片。
请结合图1参见图2所示，图2是本实用新型加热片中加热电阻膜和测温电阻膜的结构示意图。所述的间隔设置在氧化铝膜片1上的多条发热电阻膜2是通过印刷在氧化铝膜片1表面上形成一不间断的发热电阻膜2盘绕组成多条发热电阻膜2，在不间断的发热电阻膜2的两端分别连接一发热电阻膜引出线21或引出线22。为了使加热片的表面温度均匀，在本实施例中，将氧化铝膜片1设置为三个区域，即位于氧化铝膜片1中间的中间区域11和位于氧化铝膜片1边缘的边缘区域12；并且将位于氧化铝膜片1边缘区域12的多条发热电阻膜2-2的宽度设置为比较窄，而将位于氧化铝膜片1中间区域11的多条发热电阻膜2-1的宽度略宽于边缘区域12发热电阻膜2-2的宽度，从而使氧化铝膜片1上的边缘区域12的功率密度大，补偿了边缘因散热而损失的功率，从而使氧化铝膜片1的表面温度均匀。
所述的间隔设置在氧化铝膜片1上的多条测温电阻膜3是通过印刷在氧化铝膜片1表面形成一不间断的发热电阻膜2盘绕组成多条发热电阻膜2，在不间断的测温电阻膜3的的两端分别连接一测温电阻膜引出线31或引出线32；在本实施例中，测温电阻膜3设置在氧化铝膜片1中间区域11一侧位置上，它由正温度特性的电阻浆料制作；正温度特性的测温电阻膜3其测试温度范围大于0℃至700℃，并且测温电阻膜3的温度系数精度范围是±2％。本实用新型加热片中设置了测温电阻膜3后，不仅可以快速感应发热片的温度，而且由于测温电阻膜3具有正温度系数，且TCR电阻温度系数值精度控制在±2％以内，因此灵敏度高，并使氧化铝膜片1上的发热电阻膜2的温度恒定在±1℃以内。
所述的设置在氧化铝膜片1上的氧化铝膜片覆盖在印刷设置在氧化铝膜片1上的多条发热电阻膜2和多条测温电阻膜3的上面，经真空层压，在氧化铝膜片1和氧化铝膜片之间形成真空层，氧化铝膜片1和氧化铝膜片在还原气氛下烧结成一个全密封的加热片100整体；同时，在氧化铝膜片1的一侧设置了多片氧化铝基片，这些氧化铝基片经真空层压烧结在氧化铝膜片1的一侧，并且密封在由氧化铝膜片1和氧化铝膜片形成的全密封加热片100整体之中。
上述的经真空层压烧结在氧化铝膜片1一侧的多片氧化铝基片，包括两片分别与发热电阻膜2两端连接的发热电阻膜引出氧化铝基片20，两片分别与测温电阻膜3两端连接的测温电阻膜引出氧化铝基片30；在两片发热电阻膜引出氧化铝基片20上通过银铜焊焊接分别连接一发热电阻膜引出线21或引出线22；在两片测温电阻膜引出氧化铝基片30上通过银铜焊焊接分别连接一测温电阻膜引出线31或引出线32。
本实用新型一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片是这样制作的首先在在氧化铝膜片1上分别通过印刷设置发热电阻膜3和测温电阻膜3以及分别与发热电阻膜2和测温电阻膜3连接的作为载体的氧化铝陶瓷基片20和30；然后在已印刷设置了发热电阻膜2和测温电阻膜3以及氧化铝陶瓷基片20与30的氧化铝膜片1上面覆盖一片氧化铝膜片，并经过真空层压并在还原气氛下烧结成一个全密封的加热片100整体；接着在分别与发热电阻膜2和测温电阻膜3连接的氧化铝陶瓷基片20和30上通过真空焊接引线，作为发热电阻膜2电源接入线和测温电阻膜3的信号输出线。
由此可见，本实用新型是一种快速加热元件，它具有升温速度快、体积小、寿命长、环保及自带高灵敏度温度传感器等特点，可以应用于各种需加热的场合，如可以用本实用新型制作电烙铁、烫发夹和各种加热器，也可以制作液体加热器。
综上所述，本实用新型一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，由于通过印置在氧化铝膜片中间区域的发热电阻膜线条宽而使之功率密度小，印置在边缘区域发热电阻膜线条窄而使之功率密度大，从而保证了氧化铝膜片表面温度的均匀；同时，在氧化铝膜片上设置具有正温度系数的测温电阻膜，使之既能快速感应发热片温度，可测试温度最高达700℃以上，又因TCR值精度能够控制在±2％以内，而使发热电阻膜的温度恒定在±1℃以内，提高产品发热温度的一致性；并且，由于发热电阻膜密封烧结在氧化铝陶瓷基片内部，使元件的绝缘强度达5000V以上，使之可以直接浸入水中加热，且发热速度和回温速度快、热效率高；另外，由于采用没有铅污染的环保型氧化铝作为发热元件，其电阻老化和功率老化均在3％以内，因此寿命长，而且其结构简单，无需安装就可直接将测温传感器的信号输出线接到控温线路板，因此极为实用。
权利要求1.一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，所述的加热片(100)包括氧化铝膜片(1)，间隔设置在氧化铝膜片(1)上的多条发热电阻膜(2)，与发热电阻膜(2)连接的两发热电阻膜引出线(21、22)；其特征在于在所述的氧化铝膜片(1)上间隔设置多条测温电阻膜(3)，与测温电阻膜(3)连接的测温电阻膜引出线(31、32)。
2.如权利要求1所述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，其特征在于所述的氧化铝膜片(1)设置为三个区域，即位于氧化铝膜片(1)中间的中间区域(11)和位于氧化铝膜片(1)边缘的边缘区域(12)；所述的设置在氧化铝膜片(1)中间区域(11)的多条发热电阻膜(2-1)的宽度略宽于位于氧化铝膜片(1)边缘区域(12)多条发热电阻膜(2-2)的宽度。
3.如权利要求1所述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，其特征在于所述的测温电阻膜(3)设置在氧化铝膜片(1)中间区域(11)的一侧位置上。
4.如权利要求1或2所述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，其特征在于所述的间隔设置在氧化铝膜片(1)上的多条发热电阻膜(2)是通过印刷在氧化铝膜片(1)表面上的形成一不间断的发热电阻膜(2)盘绕组成，所述的两发热电阻膜引出线(21、22)分别连接在不间断的发热电阻膜(2)的两端。
5.如权利要求1或3所述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，其特征在于所述的间隔设置在氧化铝膜片(1)上的多条测温电阻膜(3)是通过印刷在氧化铝膜片(1)表面上的形成一不间断的测温电阻膜(3)盘绕组成，所述的两测温电阻膜引出线(31、32)分别连接在不间断的测温电阻膜(3)的两端。
6.如权利要求1所述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，其特征在于在所述的氧化铝膜片(1)上设置一片氧化铝膜片，该氧化铝膜片覆盖在位于氧化铝膜片(1)上的多条发热电阻膜(2)和多条测温电阻膜(3)的上面，并在氧化铝膜片(1)和氧化铝膜片之间形成真空层，氧化铝膜片(1)和氧化铝膜片在还原气氛下烧结成一个全密封的加热片(100)整体。
7.如权利要求1或6所述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，其特征在于在所述的氧化铝膜片(1)的一侧经真空层压烧结设置了多片氧化铝基片，包括，两片分别与发热电阻膜(2)两端连接的发热电阻膜引出氧化铝基片(20)，两片分别与测温电阻膜(3)两端连接的测温电阻膜引出氧化铝基片(30)；所述的两发热电阻膜引出线(21、22)分别与两发热电阻膜引出氧化铝基片(20)连接；所述的两测温电阻膜引出线(31、32)分别与两测温电阻膜引出氧化铝基片(30)连接。
8.如权利要求1所述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，其特征在于所述的设置在氧化铝膜片(1)上的测温电阻膜(3)的测试温度范围大于0℃至700℃。
9.如权利要求1所述的一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，其特征在于所述的测温电阻膜(3)由正温度特性的电阻浆料制作，该测温电阻膜(3)的温度系数精度范围是±2％。
专利摘要本实用新型涉及一种带高灵敏度温度传感器的新型氧化铝陶瓷加热片，包括氧化铝膜片、设置在氧化铝膜片上的发热电阻膜及其引出线；其特点是氧化铝膜片上还间隔设置多条测温电阻膜及其引出线；其中，将氧化铝膜片分为三区域，即中间与边缘区域；设置在中间区域的发热电阻膜的宽度略宽于边缘区域的发热电阻膜的宽度；还包括在氧化铝膜片及其发热电阻膜和测温电阻膜上覆盖氧化铝膜片，氧化铝膜片和氧化铝膜片在还原气氛下烧结成全密封加热片整体；在氧化铝膜片一侧真空层压烧结多片氧化铝基片，供两发热电阻膜引出线和两测温电阻膜引出线连接。本实用新型保证氧化铝膜片表面温度均匀恒定，其可测试温度高且结构简单，无污染寿命长，因此极为实用。
文档编号H05B1/00GK2817277SQ20052004367
公开日2006年9月13日 申请日期2005年7月22日 优先权日2005年7月22日
发明者徐伟 申请人:上海帕克热敏陶瓷有限公司