專利名稱:印刷電阻及其制造方法和用途的制作方法
本發(fā)明涉及一種新型電阻及其制造方法和用途，更具體地說(shuō)是關(guān)于采用印刷方法制成的一種電阻器件，該器件的制造方法，以及該器件在電子線路和電力線路中的應(yīng)用。
在先有技術(shù)中，利用碳顆粒作為電阻材料制成電阻和電極等元器件是較為普遍的，例如用碳膜構(gòu)成的電阻器，但一般都是制成分立元件并具有其特定的三維結(jié)構(gòu)。
在先有技術(shù)中，印刷電路板在電子電路中得到了廣泛的應(yīng)用，但在這類應(yīng)用中主要是進(jìn)行金屬導(dǎo)線的布線。在厚膜電路中也采用印刷方式制成電路中的電阻元件等，但厚膜技術(shù)僅應(yīng)用在微電子線路中。
另外，在先有技術(shù)中的電能-熱能轉(zhuǎn)換裝置中，一般采用金屬電阻絲作為能量轉(zhuǎn)換部件，但金屬電阻絲在工作時(shí)局部熱量很高，金屬電阻絲的電-熱裝置一般發(fā)熱不均勻，因此若想獲得大面積均勻加熱的部件則結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)金屬電阻絲的價(jià)格也很高。
本發(fā)明的主要目的是利用導(dǎo)電顆粒，如碳顆粒等作為主要的電阻材料，摻入適當(dāng)?shù)恼澈蟿眠m當(dāng)?shù)南♂寗┻M(jìn)行調(diào)配制成涂料，采用印刷的方法在絕緣襯底上按一定圖形制成電阻結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種利用導(dǎo)電顆粒、粘合劑和稀釋劑配成的涂料，采用印刷、噴涂或浸漬的方法，按照預(yù)定的圖形在絕緣襯底上制成印刷電阻方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)配涂料的成份，合理地設(shè)計(jì)電阻圖形和絕緣襯底的形狀，可制成具有不同結(jié)構(gòu)、阻值、功率、耐壓和耐熱參數(shù)的印刷電阻，以滿足電子線路、電子線路和電能-熱能轉(zhuǎn)換等不同領(lǐng)域中的應(yīng)用。
制造本發(fā)明的印刷電阻的主要原料為具有高電阻率的導(dǎo)電顆粒，如碳顆粒(石墨粉、碳粉)，導(dǎo)電化合物粉末，和各種金屬粉末，以下統(tǒng)稱為導(dǎo)電顆粒;
將上述導(dǎo)電顆粒牢固粘合的粘合劑，如樹(shù)脂類粘合劑、瀝青、塑料、水玻璃、油墨等;
將上述導(dǎo)電顆粒和粘合劑調(diào)配成印刷涂料的稀釋劑，可根據(jù)不同的粘合劑選用不同的稀釋劑，如水、汽油以及各種化學(xué)溶劑;
承受上述涂料并在其上形成一定形狀的電阻圖形的絕緣襯底，如紙板、塑料、陶瓷、石棉板、玻璃纖維板、石膏板、木板、布類等;
必要時(shí)可在電阻圖形的適當(dāng)部位上接出金屬接頭;
電阻圖形制成后，可按不同要求在其一面或兩面上覆蓋能夠達(dá)到絕緣、密封和/或裝飾效果的表面層，如塑料薄膜、絕緣漆、玻璃纖維布等。
本發(fā)明制造印刷電阻的方法包括如下步驟a)將上述導(dǎo)電顆粒、粘合劑、稀釋劑按一定的比例調(diào)配在一起制成涂料。導(dǎo)電顆?？刹捎脝为?dú)一種材料，如碳粉，也可采用幾種不同顆粒的混合，如在碳粉中摻入少量金屬粉末。改變導(dǎo)電顆粒的組成或?qū)щ婎w粒在涂料中的比例將改變最終形成的電阻圖形的電阻率。粘合劑的作用主要是保證導(dǎo)電顆粒能夠牢固地粘結(jié)在絕緣襯底上，粘合劑在涂料中的比例也影響最終形成的電阻圖形的電阻率。稀釋劑的作用主要是保證涂料的稀釋度能夠滿足所選擇的印刷方法的要求，稀釋劑最終要全部揮發(fā)掉，因此它并不直接影響最終電阻圖形的電阻率，但稀釋劑在涂料中的比例將影響印刷電阻圖形的厚度，而間接影響所形成的電阻圖形的電阻。在采用水做稀釋劑時(shí)還可在涂料中加入適量的干燥劑，如石膏或白水泥。
b)將絕緣襯底制備成特定的尺寸和形狀，以便于在其上涂敷調(diào)配好的涂料形成電阻圖形。
c)根據(jù)不同的涂敷方式進(jìn)行圖形的準(zhǔn)備，其中可供選擇的涂敷方式包括印刷方式、浸漬方式、噴涂方式。采用印刷方式時(shí)需按預(yù)定圖形先制出印刷凸板或絲網(wǎng)印刷的圖形板。采用浸漬方式時(shí)則需先在絕緣襯底上按所需圖形用適當(dāng)材料如漆或石蠟等做出掩蔽圖形。用噴涂方式時(shí)則需先按所需圖形制成掩膜板。圖形的設(shè)計(jì)要保證所形成的電阻達(dá)到需要的阻值，并在襯底上具有合理的分布，圖形可設(shè)計(jì)為直線或曲線形的導(dǎo)電帶，不同的電阻值可通過(guò)改變導(dǎo)電帶的長(zhǎng)度和寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)重復(fù)涂敷改變導(dǎo)電帶的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
d)在涂敷涂料之前或之后可在襯底圖形的適當(dāng)位置上制成金屬電極作為連線端，連線端可以用粘貼法將金屬薄片貼在預(yù)定位置上，也可用制造印刷線路板的常規(guī)方法制成金屬電極，電極的個(gè)數(shù)可以是兩個(gè)也可以是多個(gè)。
e)按照步驟c)準(zhǔn)備的圖形，采用適當(dāng)?shù)姆绞綄⒉襟Ea)調(diào)配好的涂料涂敷在步驟b)制備好的絕緣襯底上，形成電阻圖形，電阻圖形可在襯底的一面制成，也可在兩面制成。
f)在涂敷涂料之前，或在涂敷之后而涂料干燥之前將襯底形成特定的形狀以滿足不同的需要，在采用印刷機(jī)械時(shí)涂敷和成形也可同時(shí)進(jìn)行。
g)電阻圖形制成后，可在電阻層上根據(jù)需要使用絕緣漆或用塑料薄膜、玻璃纖維布等經(jīng)適當(dāng)粘合劑進(jìn)行封裝以達(dá)到密封，絕緣和/或裝飾效果。
本發(fā)明中所說(shuō)的印刷電阻包括用上述印刷方式、噴涂方式、浸漬方式或其它機(jī)械的或手工的方式按上述步驟制成的電阻。
本發(fā)明的印刷電阻具有如下優(yōu)點(diǎn)可供選用的材料種類多、價(jià)格低、可滿足各種不同用途和環(huán)境的要求可采用的方法簡(jiǎn)單、制造方便、適于大批量生產(chǎn);
印刷電阻的圖形和絕緣襯底的尺寸和形狀可進(jìn)行各種不同的設(shè)計(jì)，以滿足各種不同的要求，因而其用途較廣;
由于印刷電阻的表面積較大，在工作時(shí)散熱面積大，適宜于用作電能-熱能轉(zhuǎn)換器件;
采用印刷方法可以很方便的用不同的顏色和圖案對(duì)制成的印刷電路進(jìn)行表面裝飾;
本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和積極效果將在以下結(jié)合附圖對(duì)不同實(shí)施方案的說(shuō)明中逐步表現(xiàn)出來(lái)，在附圖中圖1A是根據(jù)本發(fā)明的方法制成的印刷電阻的平面示意圖;
圖1B是將圖1A所示的印刷電阻沿線1B-1B剖開(kāi)的截面圖;
圖2是本發(fā)明的印刷電阻用作日光燈鎮(zhèn)流器的電阻圖形示意圖;和圖3是本發(fā)明的印刷電阻用作電阻陣列或電熱裝置的示意圖;
圖1A所示是根據(jù)本發(fā)明的方法制成的印刷電阻。在圖1A中，數(shù)字1指示出絕緣襯底，數(shù)字2指示出用本發(fā)明的涂料敷成的電阻圖形，數(shù)字3為金屬電極，C1和C2分別為該電阻的兩個(gè)連線端。圖1B為沿圖1A中線1B-1B所作剖面的截面圖，圖中數(shù)字4指示出印刷電阻制成后在其上覆蓋的封裝層，以達(dá)到絕緣、密封和裝飾的目的。
圖1A中所示的印刷電阻在C1和C2兩端之間的電阻值取決于印刷涂料的配方和印刷圖形的厚度、寬度和長(zhǎng)度，若采用石墨+水玻璃+水配成印刷涂料，配方比例為石墨∶水玻璃∶水＝2.5(g)∶1.5(ml)∶2.5(ml)將上述比例的涂料攪拌均勻后涂敷在吸水紙板制成的襯底上，制成長(zhǎng)度為200Cm、寬度為4.5Cm、厚度為0.05mm的電阻圖形，兩端用鋁片作為電極，在涂料完全干燥后實(shí)測(cè)電阻值為2.5KΩ左右。不難理解，通過(guò)改變涂料的配方，如減少石墨的比例或用其它不導(dǎo)電的顆粒如石膏粉、白水泥或顏料部份地代替石墨，可使阻值增加，而增加石墨的比例或另外再增加適量的其它導(dǎo)電顆粒，如金屬粉末等可使電阻值降低。同樣改變電阻圖形的長(zhǎng)度、寬度和厚度也可改變電阻值，在實(shí)際應(yīng)用中可通過(guò)在同一圖形上多次涂敷而增加涂層的厚度。這樣在電阻圖形所占面積改變很小的情況下，可以獲得較大范圍內(nèi)的阻值變化。實(shí)際應(yīng)用中印刷電阻也可在襯底的兩面制備。
圖1所示的印刷電阻可以作為單獨(dú)的電阻元件，也可將多個(gè)類似的電阻同時(shí)制備在同一塊印刷線路板或接線板上，代替電子線路或電力線路中常規(guī)的分立元件電阻。通過(guò)改變電阻圖形，或用配方不同的涂料經(jīng)過(guò)多次套印，可以在同一塊電路板上制成多個(gè)不同阻值的印刷電阻。
圖2所示為本發(fā)明的另一實(shí)施方案，用圖2所示的構(gòu)圖方式可在較小的面積上獲得相對(duì)較大的電阻值。圖2所示的印刷電阻可以用作日光燈的鎮(zhèn)流器而取代常規(guī)的電感式鎮(zhèn)流器和阻容式鎮(zhèn)流器。
圖3所示為本發(fā)明的另一實(shí)施方案，在圖3中C1-C6是六個(gè)在不同位置的金屬連線端，通過(guò)將各連線端按不同方式連接，可獲得不同的阻值，如將C3和C4短路，C1和C2之間的電阻值達(dá)到最大，而將C1-C4短接在一起作為一端而C5和C6短接在一起作為另一端，則兩端間等效阻值達(dá)到最小，用類似的構(gòu)圖和連接端的布置，可以很方便地獲得不同的電阻陣列。由于印刷電阻的阻值與電阻圖形有關(guān)，經(jīng)過(guò)精確的設(shè)計(jì)圖形尺寸并進(jìn)行均勻地涂敷，可使電阻陣列在不同連接方式下阻值比例比較精確。
圖3所示的結(jié)構(gòu)也可很方便地用作電能-熱能轉(zhuǎn)換裝置(以下簡(jiǎn)稱電熱裝置)，由于印刷電阻的散熱面積大，經(jīng)過(guò)在襯底上合理布置電阻圖形，可以實(shí)現(xiàn)較大面積的均勻散熱而在印刷電阻本身又避免了工作時(shí)的熱量積蓄。特別是采用較薄的襯底經(jīng)過(guò)兩面在交錯(cuò)位置上構(gòu)圖，可在整個(gè)襯底上實(shí)現(xiàn)高度均勻的電-熱轉(zhuǎn)換。而由于熱量積蓄少，即使在整個(gè)電熱裝置功率較大時(shí)，襯底上的局部溫度也不會(huì)過(guò)度增高(可保持在50℃以下)，因此制造這種類型電熱裝置對(duì)材料的要求并不高。在需要較高溫度的應(yīng)用中，可采用耐高溫的粘合劑，如水玻璃和耐高溫的襯底，如石棉板、石膏板和玻璃纖維板等，還可將幾個(gè)印刷電阻板疊合在一起使用以達(dá)到較高的溫度(如50°-200℃)。另外，通過(guò)不同接頭間連接方式的改換;可使同一電熱裝置很方便地改變功率。這種電熱裝置可用在不同的環(huán)境和用途中，如在低溫環(huán)境中保持精密儀器的工作溫度恒定，代替電爐用于生活取暖，可作成溫度均勻的烘箱、烤箱或烘干室，或用在其它對(duì)環(huán)境溫度要求較嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室和房屋中。另外，本發(fā)明的這一實(shí)施方案可在房屋建筑過(guò)程中很方便地與墻體結(jié)構(gòu)和室內(nèi)裝修結(jié)合在一起，從而進(jìn)一步降低成本和安裝費(fèi)用。由于這種電熱裝置溫度均勻，散熱快，熱量積蓄少，其表面的絕緣和密封就容易進(jìn)行，并便于在其表面用各種方式和材料進(jìn)行各種顏色和圖案的裝飾，使該裝置即可用于電熱轉(zhuǎn)換又可用于美化環(huán)境。
以上所述的各實(shí)施方案僅作為本發(fā)明的示例性說(shuō)明，本領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員不難對(duì)其進(jìn)行各種形式的修改和變更，本發(fā)明的范圍由以后所附的權(quán)利要求
決定。
權(quán)利要求
1.一種制造電阻的方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)用導(dǎo)電顆粒、粘合劑和稀釋劑和稀釋劑配制成涂料；2)制備一塊絕緣襯底；3)在上述絕緣襯底上將上述涂料按預(yù)定圖形進(jìn)行涂敷；和4)在上述涂敷圖形的預(yù)定位置上制成金屬接線端。
2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的方法，其中進(jìn)一步包括如下步驟5)在上述涂敷圖形上覆蓋一層絕緣、密封材料構(gòu)成的封裝層。
3.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的方法，其中進(jìn)一步包括如下步驟6)將所述絕緣襯底制成預(yù)定的曲面或形狀，本步驟可在所述步驟3)之前或與步驟3)同時(shí)進(jìn)行，也可在步驟3)之后所述涂料干燥前進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的方法，其中步驟3)中所述的涂敷方式可采用印印、噴涂或浸漬方式。
5.根據(jù)權(quán)項(xiàng)2的方法，其中進(jìn)一步包括如下步驟7)在所述封裝層表面利用印刷或噴涂進(jìn)行裝飾。
6.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的方法，其中所述步驟3)和步驟4)是在所述絕緣襯底的兩面上進(jìn)行。
7.一種電阻，其中包括導(dǎo)電粒子、粘合劑，其特征在于上述混合物按一定圖形附著在一絕緣襯底上形成導(dǎo)電層，并在上述導(dǎo)電層的預(yù)定部位上接出金屬接線端;上述導(dǎo)電層的電阻值取決于上述圖形的幾何形狀、導(dǎo)電層的厚度以及導(dǎo)電顆粒與粘合劑的比例。
8.根據(jù)權(quán)項(xiàng)7的電阻，其中所述導(dǎo)電顆?？刹捎锰碱w粒、金屬粉末或它們的混合物，所述粘合劑可采用樹(shù)脂類粘合劑、瀝青或水玻璃。
9.根據(jù)權(quán)項(xiàng)7的電阻，其中進(jìn)一步包括;在所述絕緣襯底和導(dǎo)電層之上的封裝層。
10.一種電能-熱能轉(zhuǎn)換裝置，包括1)一個(gè)絕緣襯底;2)在上述絕緣襯底上按一定圖形涂敷的，由導(dǎo)電顆粒和粘合劑構(gòu)成的電阻層;3)在上述電阻層的特定部份上接出多個(gè)金屬接線端;其特征在于當(dāng)上述金屬接線端與電源接通后，上述電阻層均勻地釋放出熱量。
11.根據(jù)權(quán)項(xiàng)10的電能-熱能轉(zhuǎn)換裝置，其中所述電阻層是在絕緣襯底的兩面按交錯(cuò)排列的圖形構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)項(xiàng)10的電能-熱能轉(zhuǎn)換裝置，其中所述電阻層是在絕緣襯底的一面排列。
13.根據(jù)權(quán)項(xiàng)10的電能-熱能轉(zhuǎn)換裝置，其中具有上述電阻層的絕緣襯底可制成任意形狀。
14.根據(jù)權(quán)項(xiàng)10的電能-熱能轉(zhuǎn)換裝置，其中金屬接線端的數(shù)目在三個(gè)以上，改變?cè)撗b置的接線方式可以改變工作時(shí)的功率。
15.一種日光燈鎮(zhèn)流器，其特征在于包括1)一個(gè)絕緣襯底;2)在上述襯底上按一定圖形涂敷的，由導(dǎo)電顆粒和粘合劑構(gòu)成的電阻層;3)在上述電阻層上特定部分按出多個(gè)金屬接線端。
16.根據(jù)權(quán)項(xiàng)15的鎮(zhèn)流器，上述導(dǎo)電顆粒為石墨，粘合劑為液態(tài)玻璃。
17.根據(jù)權(quán)項(xiàng)15的鎮(zhèn)流器，在上述導(dǎo)電層外加封裝層。
18.根據(jù)權(quán)項(xiàng)17的鎮(zhèn)流器，上述封裝層上有圖案或色彩。
專利摘要
將由導(dǎo)電顆粒、粘合劑和稀釋劑調(diào)配成的涂料在絕緣襯底上按一定的圖形涂敷成電阻層并在圖形的適當(dāng)位置上制成金屬接線端，該電阻結(jié)構(gòu)可用在電子、電力線路中，也可用作電能轉(zhuǎn)換裝置。
文檔編號(hào)H05K1/16GK85105318SQ85105318
公開(kāi)日1987年1月7日 申請(qǐng)日期1985年7月11日
發(fā)明者朱漢雄 申請(qǐng)人:朱漢雄導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan