專利名稱：電子加熱元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子加熱元件，特別是指一種具有一由一含有銀/鈀(Ag/Pd)的發(fā)熱膠材(resistive pastes)所制成的發(fā)熱層的電子加熱元件，該含有銀/鈀的發(fā)熱膠材具有一呈現(xiàn)出一低阻抗溫度系數(shù)(temperature coefficientof resistance；簡稱TCR)的組成。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的厚膜(thick-film)電子加熱元件，例如烹調(diào)裝置，大致包含有一基材及一利用網(wǎng)印法(screen printingtechnique)形成在該基材上的發(fā)熱膠材。到目前為止，被建議應(yīng)用于厚膜電子加熱元件的發(fā)熱膠材可分為兩種一種為含有銀(sliver；以下簡稱Ag)的發(fā)熱膠材，另一種為含有氧化釕(ruthenium dioxide；以下簡稱RuO2)的發(fā)熱膠材。
該含有Ag的發(fā)熱膠材具有一約300W/in2的額定功率(power rating)，及一大于200ppm/℃的阻抗溫度系數(shù)(以下簡稱TCR)。該含有Ag的發(fā)熱膠材的TCR值較高會造成該膠材的額定功率非預(yù)期的改變，且其次會產(chǎn)生不穩(wěn)定的加熱。再者，該含有Ag的發(fā)熱膠材的阻值(resistance)在制造期間的二次燒結(jié)(sintering；燒結(jié)溫度高于850℃)后，傾向相對地變化而造成生產(chǎn)效率的降低。
該含有RuO2的發(fā)熱膠材具有一約100W/in2的額定功率，及一介于100ppm/℃到200ppm/℃的TCR值，其TCR值也過高以致于無法提供一穩(wěn)定的加熱。由于該含有RuO2的發(fā)熱膠材的額定功率遠(yuǎn)低于該含有Ag的發(fā)熱膠材，因此，為提供等量的額定功率，由該含有RuO2的發(fā)熱膠材所需的涂布面積遠(yuǎn)大于由該含有Ag的發(fā)熱膠材所需的涂布面積。由此，在設(shè)計上，容易因發(fā)熱層所使用的總面積而受到限制。再者，該含有RuO2的發(fā)熱膠材的阻值在該膠材的二次燒結(jié)之后也相對地改變。
美國專利第6,617,551號揭露一種加熱器的加熱元件，包含有一具有一Ag/Pd重量比介于90/10至70/30或一Ag/Pd體積比介于10.3/1至2.7/1的銀-鈀合金。前面所提及的加熱元件的TCR值是被設(shè)計在介于200ppm/℃到約1000ppm/℃之間，以致于當(dāng)該加熱器的溫度控制回路(temperaturecontrol circuit)變得不正常時，會抑制升溫速度。前述的加熱元件的TCR值也過高，具有相同于前述的兩種發(fā)熱膠材(含有RuO2及含有Ag)的缺點，且不適用于需具備一低TCR值及一穩(wěn)定的額定功率的烹調(diào)裝置。
以上所提到的前案專利，在此并入本案作為參考資料。
因此，如何解決發(fā)熱膠材自身所具有的額定功率及TCR值等特性所帶來的問題，或選用較適用的發(fā)熱膠材，是當(dāng)前開發(fā)加熱元件相關(guān)業(yè)者所需克服的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種電子加熱元件，具有發(fā)熱層使用面積在設(shè)計上受限小、高溫差環(huán)境下加熱功率差異小的優(yōu)點，可適用于高低溫度差異大的領(lǐng)域及解決于燒結(jié)時優(yōu)良品率低的問題。
本發(fā)明的一種電子加熱元件，包含一熱傳導(dǎo)基材(heat-conducting substrate)、一形成在該熱傳導(dǎo)基材上且由含有銀/鈀的發(fā)熱膠材所制成的發(fā)熱層(resistivelayer)、兩相間隔設(shè)置地與該發(fā)熱層電性連接的電極(electrode pats)，及一覆蓋該發(fā)熱層的第一絕緣層(insulator)。該含有銀/鈀的發(fā)熱膠材具有銀、鈀、玻璃粉末(glass powder)及粘結(jié)劑(binder)，并具有一介于5/6至7/9之間的銀/鈀體積比，以致于該含有銀/鈀的發(fā)熱膠材在一介于室溫至300℃之間的溫度范圍具有一低于50ppm/℃的阻抗溫度系數(shù)。

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明圖1是一正視示意圖，說明本發(fā)明電子加熱元件的一第一較佳實施例。
圖2是一正視示意圖，說明本發(fā)明電子加熱元件的一第二較佳實施例。
具體實施方式參閱圖1，本發(fā)明電子加熱元件的一第一較佳實施例，應(yīng)用于如電子鍋(electrical pots)、電子壺(electricalkettles)、焊錫熱板(tin soldering hot plate)，及焊槍(welding torch)。
該電子加熱元件包含一熱傳導(dǎo)基材2、一形成在該熱傳導(dǎo)基材2上且由含有銀/鈀的發(fā)熱膠材所制成的發(fā)熱層3、兩相間隔設(shè)置地與該發(fā)熱層3電性連接的電極6，及一覆蓋該發(fā)熱層3的第一絕緣層4。該含有銀/鈀的發(fā)熱膠材具有銀、鈀、玻璃粉末及粘結(jié)劑，并具有一介于5/6至7/9之間的銀/鈀體積比，以致于該含有銀/鈀的發(fā)熱膠材在一介于室溫至300℃之間的溫度范圍具有一低于50ppm/℃的阻抗溫度系數(shù)、一范圍介于0.1歐姆/平方(ohm/square)至15歐姆/平方之間的阻值，及一大于200W/in2的額定功率。
在該第一較佳實施例中，該玻璃粉末含有氧化硅(SiO2)、硼玻璃(borosilicate)及氧化鋅(ZnO)。較佳地，該粘結(jié)劑是纖維素型(cellulose type)粘結(jié)劑。該含有銀/鈀的發(fā)熱膠材含有約20vol.％到35vol.％的銀、約25vol.％到45vol.％的鈀、約5vol.％到25vol.％玻璃粉末、約5vol.％到10vol.％的粘結(jié)劑，及約10vol.％到25vol.％的溶劑(solvent)。
較佳地，該發(fā)熱層3具有一介于5μm至25μm的厚度。較佳地，該熱傳導(dǎo)基材2是由陶瓷材料(ceramics)所制成，更加地，該熱傳導(dǎo)基材2是由氧化鋁(aluminum oxide)所制成。較佳地，該第一絕緣層4是由玻璃所制成，并具有一介于5μm至25μm的厚度。
參閱圖2，本發(fā)明一種電子加熱元件的一第二較佳實施例大致上是與該第一較佳實施例相同。其不同處在于，該第二較佳實施例更包含有一介于該熱傳導(dǎo)基材2及該發(fā)熱層3之間的第二絕緣層5。較佳地，該熱傳導(dǎo)基材2由不銹鋼(stainless steel)所制成，該第二絕緣層5是由玻璃所制成并具有一介于50μm至100μm的厚度。
本發(fā)明將借由以下所提及的數(shù)個實施例更詳細(xì)地說明。
<實施例1-實施例10>
以體積計，銀、鈀、玻璃粉末、粘結(jié)劑及溶劑在用以制成該發(fā)熱層3的含有銀/鈀的發(fā)熱膠材的含量比為27∶34∶10∶5∶24。每一實施例中的電子加熱元件的發(fā)熱層3具有—15μm的厚度。在該熱傳導(dǎo)基材2上以網(wǎng)印形成該含有銀/鈀的發(fā)熱膠材之后，該發(fā)熱層3被施于一一次燒結(jié)制程及一二次燒結(jié)制程。每一燒結(jié)制程是對該發(fā)熱層3以每分鐘55℃的升溫速度由室溫升溫至850℃持溫約10分鐘，并以每分鐘50℃的降溫速度由850℃冷卻至室溫被處理。
如表1所示，顯示出每一實施例的發(fā)熱層的阻值及TCR值。其結(jié)果顯示在介于室溫至290℃之間的溫度范圍，每一實施例中TCR值低于50ppm/℃，且遠(yuǎn)低于前面所提及的一般傳統(tǒng)的電子加熱元件的TCR值。
表1
借由本發(fā)明電子加熱元件的該含有銀/鈀的發(fā)熱膠材具有介于5/6至7/9的Ag/Pd體積比，可克服前述的傳統(tǒng)電子加熱元件的缺點。
歸納上述，本發(fā)明的電子加熱元件具有發(fā)熱層使用面積在設(shè)計上受限小、高溫差(約25℃~300℃之間)環(huán)境下加熱功率差異小、不易影響加熱功能、適用于高低溫度差異大的領(lǐng)域及解決于燒結(jié)制程時優(yōu)良品率低的問題等特點，所以確實能達(dá)到本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種電子加熱元件，其特征在于其包含一熱傳導(dǎo)基材；一形成在該熱傳導(dǎo)基材上且由含有銀/鈀的發(fā)熱膠材所制成的發(fā)熱層，該含有銀/鈀的發(fā)熱膠材具有銀、鈀、玻璃粉末及粘結(jié)劑，并具有一介于5/6至7/9之間的銀/鈀體積比，以致于該含有銀/鈀的發(fā)熱膠材在一介于室溫至300℃之間的溫度范圍具有一低于50ppm/℃的阻抗溫度系數(shù)；兩相間隔設(shè)置地與該發(fā)熱層電性連接的電極；及一覆蓋該發(fā)熱層的第一絕緣層。
2.如權(quán)利要求1所述的電子加熱元件，其特征在于二該含有銀/鈀的發(fā)熱膠材在該介于室溫至300℃之間的溫度范圍具有一范圍介于0.1歐姆/平方至15歐姆/平方之間的阻值。
3.如權(quán)利要求1所述的電子加熱元件，其特征在于該發(fā)熱層的厚度為5μm到25μm。
4.如權(quán)利要求1所述的電子加熱元件，其特征在于該熱傳導(dǎo)基材是由一陶瓷材料所制成。
5.如權(quán)利要求4所述的電子加熱元件，其特征在于該熱傳導(dǎo)基材是由氧化鋁所制成。
6.如權(quán)利要求5所述的電子加熱元件，其特征在于該第一絕緣層是由玻璃所制成。
7.如權(quán)利要求6所述的電子加熱元件，其特征在于該第一絕緣層的厚度為5μm到25μm。
8.如權(quán)利要求1所述的電子加熱元件，其特征在于更包含一介于該熱傳導(dǎo)基材及該發(fā)熱層之間的第二絕緣層。
9.如權(quán)利要求8所述的電子加熱元件，其特征在于該熱傳導(dǎo)基材是由不銹鋼所制成。
10.如權(quán)利要求9所述的電子加熱元件，其特征在于該第二絕緣層是由玻璃所制成。
11.如權(quán)利要求10所述的電子加熱元件，其特征在于該第二絕緣層的厚度為50μm到100μm。
全文摘要
一種電子加熱元件，包含一熱傳導(dǎo)基材、一形成在該熱傳導(dǎo)基材上且由含有銀/鈀的發(fā)熱膠材所制成的發(fā)熱層、兩相間隔設(shè)置地與該發(fā)熱層電性連接的電極，及一覆蓋該發(fā)熱層的第一絕緣層。該含有銀/鈀的發(fā)熱膠材具有銀、鈀、玻璃粉末及粘結(jié)劑，并具有一介于5/6至7/9之間的銀/鈀體積比，該含有銀/鈀的發(fā)熱膠材在一介于室溫至300℃之間的溫度范圍具有一低于50ppm/℃的阻抗溫度系數(shù)。本發(fā)明的電子加熱元件，具有發(fā)熱層使用面積在設(shè)計上受限小、高溫差環(huán)境下加熱功率差異小的優(yōu)點，可解決于燒結(jié)時優(yōu)良品率低的問題。
文檔編號H05B3/10GK1697572SQ20041004315
公開日2005年11月16日 申請日期2004年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月12日
發(fā)明者鄭宗榮, 簡吉良 申請人:環(huán)隆電氣股份有限公司