[实用新型]高温铝合金基稀土厚膜电路电热元件

说明书

技术领域

本实用新型涉及电加热技术领域，更具体的说是涉及一种用途广泛的高效稀土厚膜电路电热元件。

背景技术

在我国确立的可持续发展战略中，涉及到的两个重要方面是，新型能源、环境保护和提高能量利用率，改善能量结构。在电加热领域中，新型的加热元件要求体积要小，功率要大，表面热负荷要大，热效率要高，热启动要快，温度场要均匀，导热性能优良、抗热冲击能力要强，易于加工，绿色、低碳环保、安全可靠。能满足上述要求的唯有厚膜电路电热元件，目前这种电热元件国内外都处于初期开发、使用阶段。美国ELS公司基于不锈钢基板的厚膜电路电热元件，所用电子浆料存在着品种单一、热性能差、成本高和基板导热系数较低等问题。新加坡赛雅公司公布的电子浆料非发热领域专用，电性能、热性能及可靠性都欠考验。不锈钢基板随机械性能良好，但热导率低，和铝材结合使用时热阻问题影响寿命和可靠性。更要紧的是国内一些企业把用于集成电路和微电子行业的电子浆料直接用于发热元件，造成一些产品的质量问题。

为弥补不锈钢热导率低应用范围受限制问题，二十世纪初，在阳极化铝板上制备厚膜电路用于太阳能电池、LED基板，用于直流低电压，获得成功。由于功率小、热性能、绝缘性能差、不安全等问题，无法用于电热元件。研制一种韧性好，高强度、大规格的用于工业、家用电器、军事工业的大功率铝合金基板厚膜电路电热元件还存在如下问题：

1、提高铝基板的耐热性能；

2、铝合金基板专用系列电子浆料；

3、提高完善铝合金基板厚膜电路电热元件制备工艺技术。

目前，应用于铝合金基板的稀土厚膜电路电热元件、尤其是专业用于铝合金基板系统的电子浆料，国内外尚未见报道。而中国专利公开号：CN101364454A，CN101740160A公布的电阻浆料、介质浆料仅适合于集成电路模块、太阳能电池和LED基板。

铝合金基板具有的密度小、高导热性，以及优良的冷、热加工成型性能和韧性，广泛应用于电路模块做散热材料。其实，经改革后，尤其提高介电性能后，它更适用于作厚膜电路主动电热元件，应用于家用电器、工业、农业、新型能源乃至军事工业。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种高速传热、散热，加热温度场均匀可控、相容性好、结合牢靠，功率密度大，抗热冲击能力强，具有高温远红外功能、绿色、环保、节能、低碳安全可靠的基于铝合金基板的稀土厚膜电路电热元件。

本实用新型是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种基于铝合金基板的稀土厚膜电路电热元件，其特征在于，它包括铝合金基板及其上设置的介质层和弯曲盘绕的稀土厚膜电路，稀土厚膜电路的两端设置有导体。

作为上述方案的进一步说明，所述介质层设置在铝合金基板表面，稀土厚膜电路是稀土电阻浆料、稀土电极浆料以厚膜电路形式制备在介质层上；铝合金含基板成分中含有2-7％重量的镁，1.5～2.5％重量的钕、钪稀土氧化物。

所述稀土电阻浆料由微晶玻璃粉、微细铝粉、无机粘接相有机溶剂载体和稀土氧化物组成，微晶玻璃粉、微细铝粉与无机粘接相有机溶剂载体的重量比为(50-75％)∶(25-50％)，其中微细铝粉与微晶玻璃粉的重量比为(55-80％)∶(20-45％)；所述的微晶玻璃粉为P₂O₅、ZnO、K₂O、B₂O₃、SnO₂系低熔点微晶玻璃，重量比依次为：P₂O₅35-55％、ZnO 35-50％、K₂O 5-10％、B₂O₃0-10％、SnO₂0-10％、SiO₂0-5％、Li₂O 0-2％、Al₂O₃2-5％、CuO 0-1.5％；所述的微细铝粉粒度为：3-5mm；所述的无机粘接相有机溶剂载体重量比为：松油醇75-98％，柠檬酸三丁酯0-15％，乙基纤维素0.5-5％，硝基纤维素0-2％，氢化蓖麻油0.1-5％，卵磷脂0.1-5％。

所述稀土电阻浆料中的稀土氧化物为镧、铈、钕、钷、钆、铒、钪和钇；根据不同功率、不同温度厚膜电路电热元件对电性能、热性能、绝缘性能、机械性能及远红外功能的要求，按照试验数理模式添加不同种类、不同份额的稀土氧化物，来增添或取代上述微晶玻璃粉的一项或多项。