本文列舉產(chǎn)品的所有潛在特性值是在規(guī)定的實驗條件下，在我們的實驗室里獲得的結(jié)果。它們不代表你將要制造的加熱器產(chǎn)品的特定性質(zhì)，產(chǎn)品的各項特定性能需要從將要制作的產(chǎn)品上獲得。

1 引論

加熱器市場是廣闊的，現(xiàn)在流行的處于支配地位的是電阻絲器件。這些加熱器是將銅、不銹鋼等插入保護套中，使其能夠直接進入水中，用于水的加熱。

厚膜工藝技術(shù)已經(jīng)很成熟了。在要求高的環(huán)境下，例如汽車電路應(yīng)用，在操作溫度達到極限的情況下，可靠性及其它技術(shù)應(yīng)用性是關(guān)鍵所在。雖然有鈦酸鋇、玻璃和聚酯基體的應(yīng)用，但96%的氧化鋁基體被廣泛用于混合電路中。

圖1 電加熱器及漿料

厚膜技術(shù)應(yīng)用于不銹鋼基體的大量工作已經(jīng)開展了許多年。但目前發(fā)展到了一個新的階段，現(xiàn)在不銹鋼電熱元件具備實實在在的商業(yè)價值，并具有如下很多優(yōu)勢。

a)   低熱損耗，意味著具有高的加熱速率。

b)   改善和控制消費者的費用支出，例如，一杯水能在25秒中沸騰。

c)   有生產(chǎn)平板元件的能力，可應(yīng)用于加熱器件的基座。

d)   提高元件本身電阻值和溫度系數(shù)的能力。

e)   包括增加元件功能的潛力，如印刷溫度傳感器和控制電路。

f)   設(shè)計靈活快捷。

這些屬性賦予生產(chǎn)本身。例如，用于加熱水壺的電加熱器，提供更高的功率，水快速沸騰。HEATEL漿料在B.E.A.B批準同意的器械上應(yīng)用。

2 產(chǎn)品

漿料安全使用的有關(guān)信息，請參閱技術(shù)指南EUT7.1。不銹鋼加熱器應(yīng)用的各種漿料見表1。

表1 不銹鋼加熱器用漿料

a)  玻璃

75-100微米玻璃厚度需要3-4次印刷，以便逐步滿足應(yīng)用時的擊穿電壓特性。

b)  電阻

36XX系電阻漿料，成本低，應(yīng)用范圍寬，電阻率、溫度系數(shù)可選。

c)  接觸端頭

應(yīng)用銀端頭與電源連接，接觸電阻低。

d)  包封玻璃

3500N被應(yīng)用在機械保護和電氣絕緣以及兩導電軌之間和不銹鋼邊緣的絕緣。

e)  材料處理

加熱器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

圖2 加熱器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖

產(chǎn)品特性是基于在S430或S444牌號的不銹鋼為基體得到的，經(jīng)240磨料或噴砂拋光表面。由于選擇不同制造商的不銹鋼基體，經(jīng)表面處理后，表面組合會不同，可能引起性能方面的變化。粗糙的基體存在尖銳的突起，刺進玻璃，在電氣絕緣上形成缺陷。非常光亮的表面是不推薦的，它不能形成足夠的結(jié)合強度。

與其它玻璃相比，3500N玻璃適應(yīng)于更多的鋼基體，如400牌號的鋼。雖然它們不是完美地匹配，在生產(chǎn)過程中會導致一定的彎曲。在連續(xù)不斷地120mm直徑的在不銹鋼基體上形成的3500N玻璃膜上，三層連續(xù)的加工，在中心將150微米彎曲。在大的印刷表面和薄的不銹鋼上，彎曲會更大。不平的表面會導致后續(xù)印刷的困難。為了容易加工，基體直徑大于10cm、厚度至少1.2mm以上是被推薦的。300牌號的不銹鋼有相當大的熱膨脹系數(shù)，因此不推薦使用。

為了裝配和最后總裝的方便，一些基體的外形輪廓是特意加工的。在這種情況下，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)經(jīng)加工處理后基板仍不平，已經(jīng)形成的經(jīng)驗是后續(xù)印刷困難，也會經(jīng)常引起基體的竄動。因此，印刷面比基體充分小是被推薦的。

不銹鋼表面必須充分清潔干燥，應(yīng)用溶劑或洗滌劑脫脂除油。在整個表面處理過程中，極小的腐蝕是極為重要的。在洗滌之后，小心不致產(chǎn)生污染，特別是指紋污染，那樣會造成鋼基體在燒結(jié)時被腐蝕，因此任何觸摸都要戴上手套。

在玻璃應(yīng)用之前，在空氣中燒結(jié)預(yù)處理不銹鋼是不利的，也是不被推薦的。

f）工藝流程圖見圖3

圖3 推薦的不銹鋼加熱器生產(chǎn)過程順序圖

g）推薦的3500N絕緣層厚度

BVD需要≥1250VAC，連續(xù)印燒三層，推薦的最終厚度≥75微米。

為了雙重的絕緣，BVD需要≥4500 VAC，連續(xù)印燒四層，推薦的最終厚度≥100微米。

h）可供選擇的電阻漿料見表2

表2 電阻漿料

36xx系在重燒時，電阻值不變。

i） 印刷要求見表3

表3 印刷參數(shù)表

有關(guān)絲網(wǎng)印刷的更多信息請參閱技術(shù)指南EUT7.3

j）燒結(jié)

所有的材料被限定在應(yīng)用標準的30min燒結(jié)曲線燒結(jié)，有關(guān)燒結(jié)的更多信息請參閱技術(shù)指南EUT7.4

圖4 燒結(jié)曲線

3 設(shè)計建議

通常的設(shè)計是印刷一個或多個長的導電帶，漿料的方阻約為100mΩ/□，從一邊到另一邊，全部的導電帶表面，功率密度大約可達到1W/mm2。

電阻漿料被設(shè)計成為需要達到這樣的一些目的，電阻率及溫度系數(shù)范圍寬，以至于有很多適應(yīng)的組合特性能被選擇。應(yīng)用實際操作溫度下的功率計算結(jié)果選擇漿料。

電阻漿料接觸電阻較高，在許多情況下，為了形成低的接觸電阻，可取的方法是印刷一個小面積地電阻端頭材料，3660銀漿料是推薦應(yīng)用的，印刷、干燥的詳細情況已在數(shù)據(jù)表中給出。

與導電軌的電氣連接不能用焊錫焊接，因為在熱循環(huán)中，可能導致電氣連接失敗。

圖5 電阻漿料降功率特性

4 可能的新應(yīng)用領(lǐng)域舉例

a）加熱板

b）半導體設(shè)備

c）熱縮塑料包

d）打印機/影印機的熔斷器

e）醫(yī)學分析儀器