[发明专利]大功率氮化硅陶瓷加热片及其内硬外软的制作方法

说明书

一种大功率氮化硅陶瓷加热片及其內硬外软的制作方法，包括绝缘陶瓷板、加热陶瓷、焊接陶瓷和外接导线，步骤如下：一、将绝缘陶瓷材料制粒；二、将柱状粒制成绝缘粉陶瓷坯体后烘干；三、通过烘干、造粒、成形压片、脱胶、烧结、切割成需要的加热陶瓷片与焊接陶瓷片；四、把已成型好的两片绝缘陶瓷坯体、加热陶瓷片与焊接陶瓷片压合为一体进行硬化脱胶、烧结、切割成需要的形状。本发明的优点是：1、可快速加热，温度控制精确。2、加热陶瓷发热非常均匀，热损耗非常低。3、加热陶瓷与绝缘陶瓷、焊接陶瓷烧结为一体，无界面，质量好。4、焊接面较大，焊接出线非常牢固。

技术领域

本发明涉及氮化硅陶瓷，即大功率氮化硅陶瓷加热片及其内硬外软的制作方法。

背景技术

大功率氮化硅陶瓷加热片，一般是指500W以上的，单位面积功率大于50瓦/cm² 。

由于重量轻、体积小、加热速度快、功率大、热耗小、传热递效率高、高温时稳定不变形等特点在各行各业、尤其是电子行业中使用的越来越多，越来越广泛。

目前国内制作氮化硅陶瓷加热片有如下2种工艺方法：

方法一：把钨丝弯成弹簧状，按不同需要的电阻，将不同长度的弹簧放置在氮化硅材料中，压实、烧结，再焊接引出线。如图1所示。

方法二：准备流延好的氮化硅平板陶瓷坯体和钨浆，将钨浆用丝网印刷的方式印刷到氮化硅平板坯体上形成发热的导体，然后再复上一层陶瓷坯体，烧结而成。如图2所示。

方法三:专利《氮化硅加热片及其制作方法》采用把Si₃N₄粉与加热体粉进行套压成一体然后进行烧结的方法。

这三种工艺方法都有比较严重的缺点：

1：在陶瓷上制作加热片，主要是利用陶瓷在比较小的面积上制作较大功率的且热损耗小的器件，但是使用的加热钨丝直径一般都很小，在Φ0.4-0.5mm左右，这种细钨丝与陶瓷粉烧结在一起不能很好的相溶，非常易损坏。

2：陶瓷烧结是多晶体，不可能没有微气孔，这在高倍显微镜下可看到，而钨丝在空气中加热是非常容易变脆烧断，这是陶瓷加热片易损坏的主要原因。

3：陶瓷粉体的颗粒形状是不同的，把直径0.4mm左右的细钨丝在高温高压下与陶瓷颗粒烧结在一起，钨丝表面已经严重的损坏了，在长期的重复使用中非常容易断丝。

4.在陶瓷流延基板上制作的加热片，由于有脱胶工艺，是不能制作大功率的产品，陶瓷一般为氧化铝材料，氧化铝材料热震性较差，只能做小功率的。

5：由于钨丝是绕成不同导程的弹簧状发热体置入陶瓷粉料中，弹簧导程尺寸不可能控制非常精准，造成加热不均匀。

6：把钨丝弹簧加到陶瓷粉中，工艺比较复杂，人为因素较大，实际功率变化比较大，不易控制。

7：钨丝置入在陶瓷中，出线端面积很小，焊接引出线非常不易，焊接不牢是使用过程中出现问题的主要原因。

8：由于加热钨丝在陶瓷体中，有不确定性，在使用中电阻变化大，功率不稳定，发热变化很大。

9.专利申请2012100471693《氮化硅加热片及其制造方法》中，有两个大的缺点，一是本体和加热体的组分配置不合理；二是在套压成型时，本体、加热体中发热区和不发热区的粉料坯都会被压碎，面积和长度不易控制，产品中发热区和不发热区的长度，面积不准确，这两个缺点都导致电阻不准确，功率也不准确，不能进行批量生产。

发明内容

为了克服上述三种方法中钨丝易损坏、加热不均匀、不易焊接引出线、功率不稳定等缺点，本发明提出了一种新的整体式大功率陶瓷加热片及其内硬外软的制作方法。