[发明专利]一种透明半导体电热薄膜

说明书

本发明涉及制备一种在电加热装置中使用的透明半导体电热薄膜。

根据现有技术，人们使用的电热转换元件一般是电阻丝，电热管等。这种电热转换元件由于散热面小，与被加热体结合不紧密，在电热转换过程中电能所产生的的热能不能很快地传给被加热体，使得转换元件上热量过于集中，很快变得炽热，由此造成很大一部分电能变成对加热无用的光能损失掉。所以其电热转换效率很低，一般为50%-60%。特别是在对玻璃、陶瓷等物体加热时，由于这些物体传热慢，电热丝，电热管的热量分布不均匀，热效率就更低，而且被加热物体容易产生炸裂的问题。

近来，已有一种电热体技术报导，如涂料型电热膜，这种膜直接喷涂在底材上，不经过高温处理。在实际使用中，该膜易破裂，击穿，不易干烧，且寿命短，达不到推广目的。

本发明的目的就是要解决上述问题，提供一种新型的透明半导体电热薄膜，它不但热效率高，不易破裂，而且生产成本低、寿命长、耐腐蚀、可干烧、可非明火加热，厚度薄等。

本发明所涉及的电热膜采用高温化学成膜，其原理是利用氯化物（如SnC12）在高温（480°-650℃）的衬底表面进行水解反应，从而形成透明导电的金属氧化物SnO2薄膜。在成膜过程中使用SbC13及CdC12作为SnO2半导体层的掺杂剂，以改善导电膜的导电性和热稳定性;使用二甘醇丁醚醋酸酯，聚异丁烯及环己酮作为粘结剂，以改善的溶液的物理特性;使用无水乙醇作为主要溶剂。

具体的原料配方的重量百分比如下：

SnC12·2H2O  25%-30%

SbC13  0.4%-0.5%

CdC12  0.17%-0.34%

二甘醇丁醚醋酸酯  7%-11.2%

聚异丁烯  14.6%-16%

环己酮  2.8%-5%

无水乙醇  42%-45%

配制时将止述物质混合在一起，搅拌均匀。使用本配方得的导电膜，电阻值约为50Ω-9000Ω/cm2，透明度为70%-80%，热稳定性比较好。

附图1是导电膜制备工艺流程示意图

附图2.3.4是涂膜工艺示意图

实施方法及附图说明

1.取SnC12·2H2O  265克，SbC134克，CdC12  1.5克，二甘醇丁醚醋酸酯62克，聚异丁烯130克，环己酮25毫升，无水乙醇400毫升，将上述七种物质倒在一个容器中，混和，搅拌均匀，作为衬底材料涂膜待用。

2.衬底选择-选择导电率，热膨胀系数，绝缘电阻，表面光结度，化学稳定性，抗热冲击性都比较好的材料，如玻璃、陶瓷、紫砂、石英、云母及搪瓷制品作衬底。

3.衬底的清洗-用无水乙醇擦洗或超声波清洗，然后用清水冲净及烘干。

4.浸渍涂层-将衬底材料浸入上述配制好的溶液中，然后以恒定速率拉出，衬底上覆盖上一层液膜。该涂膜工艺如图2.3.4所示。

5.施加欧姆电极-使引线与SnO2层有良好的接触，必须在接触部分覆盖一层能与衬底形成欧姆接触的稳定过渡层，作为SnO2衬底表面，常用的烧渗银层法。

（1）银浆配制：银浆可以从市场上购置或自己配制。银浆由氧化银、氧化铋、松香、松节油、蓖麻油组成，混合后并进行研磨。

（2）烧结：磨好的银浆用来涂电极，然后烘干，加热。银浆在高温下受热分解还原成白色的银层，并牢固地渗附在衬底表面。

电极引线也可在最后高温加热过程中热压焊接。

6.除膜-电热膜形成后，如衬底某部分不需要导电，可用电解法或化学法除去部分电热膜。

7.焊接引线-一般采用软导线。以高熔点焊锡为焊料，将导线焊在银电极上。

8.检验-成膜后，对衬底表面电阻率进行均匀度检测，焊接引线后测量其功率。如功率误差较大，对衬底采用除膜工艺，进行功率调整，使其达到规定参数范围内。

本发明生成的电热膜可广泛应用于电加热装置中。如电热杯、电热锅、电热水器、电壶、电饭盒、电熨斗、电吹风、电烤箱、电暖器等多产品。