專利名稱:印刷電阻的制作方法
本發明涉及一種新型電阻及其制造方法和用途，更具體地說是關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用。
在先有技術中，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構。
在先有技術中，印刷電路板在電子電路中得到了廣泛的應用，但在這類應用中主要是進行金屬導線的布線。在厚膜電路中也采用印刷方式制成電路中的電阻元件等，但厚膜技術僅應用在微電子線路中。
另外，在先有技術中的電能－熱能轉換裝置中，一般采用金屬電阻絲作為能量轉換部件，但金屬電阻絲在工作時局部熱量很高，金屬電阻絲的電－熱裝置一般發熱不均勻，因此若想獲得大面積均勻加熱的部件則結構復雜，同時金屬電阻絲的價格也很高。
本發明的主要目的是利用導電顆粒，如碳顆粒等作為主要的電阻材料，摻入適當的粘合劑，用適當的稀釋劑進行調配制成涂料，采用印刷的方法在絕緣襯底上按一定圖形制成電阻結構。
本發明的另一個目的是提供一種利用導電顆粒、粘合劑和稀釋劑配成的涂料，采用印刷、噴涂或浸漬的方法，按照預定的圖形在絕緣襯底上制成印刷電阻方法。
本發明的再一個目的是通過適當的調配涂料的成份，合理地設計電阻圖形和絕緣襯底的形狀，可制成具有不同結構、阻值、功率、耐壓和耐熱參數的印刷電阻，以滿足電子線路、電力線路和電能－熱能轉換等不同領域中的應用。
制造本發明的印刷電阻的主要原料為具有高電阻率的導電顆粒，如碳顆粒(石墨粉、碳粉)，導電化合物粉末，和各種金屬粉末，以下統稱為導電顆粒；將上述導電顆粒牢固粘合的粘合劑，如樹脂類粘合劑、瀝青、塑料、水玻璃、油墨等；將上述導電顆粒和粘合劑調配成印刷涂料的稀釋劑，可根據不同的粘合劑選用不同的稀釋劑，如水、汽油以及各種化學溶劑；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；必要時可在電阻圖形的適當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。
本發明制造印刷電阻的方法包括如下步驟a)將上述導電顆粒、粘合劑、稀釋劑按一定的比例調配在一起制成涂料。導電顆粒可采用單獨一種材料，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。改變導電顆粒的組成或導電顆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電顆粒能夠牢固地粘結在絕緣襯底上，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配好的涂料形成電阻圖形。
c)根據不同的涂敷方式進行圖形的準備，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。采用印刷方式時需按預定圖形先制出印刷凸板或絲網印刷的圖形板。采用浸漬方式時則需先在絕緣襯底上按所需圖形用適當材料如漆或石蠟等做出掩蔽圖形。用噴涂方式時則需先按所需圖形制成掩膜板。圖形的設計要保證所形成的電阻達到需要的阻值，并在襯底上具有合理的分布，圖形可設計為直線或曲線形的導電帶，不同的電阻值可通過改變導電帶的長度和寬度來實現，也可通過重復涂敷改變導電帶的厚度來實現。
d)在涂敷涂料之前或之后可在襯底圖形的適當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定位置上，也可用制造印刷線路板的常規方法制成金屬電極，電極的個數可以是兩個也可以是多個。
e)按照步驟c)準備的圖形，采用適當的方式將步驟a)調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，電阻圖形可以襯底的一面制成，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，在采用印刷機械時涂敷和成形也可同時進行。
g)電阻圖形制成后，可在電阻層上根據需要使用絕緣漆或用塑料薄膜、玻璃纖維布等經適當粘合劑進行封裝以達到密封，絕緣和／或裝飾效果。
本發明中所說的印刷電阻包括用上述印刷方式、噴涂方式、浸漬方式或其它機械的或手工的方式按上述步驟制成的電阻。
本發明的印刷電阻具有如下優點可供選用的材料種類多、價格低、可滿足各種不同用途和環境的要求可采用的方法簡單、制造方便、適于大批量生產；印刷電阻的圖形和絕緣襯底的尺寸和形狀可進行各種不同的設計，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，在工作時散熱面積大，適宜于用作電能－熱能轉換器件；采用印刷方法可以很方便的用不同的顏色和圖案對制成的印刷電路進行表面裝飾；本發明進一步的優點和積極效果將在以下結合附圖對不同實施方案的說明中逐步表現出來，在附圖中圖1A是根據本發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剖開的截面圖；圖2是本發明的印刷電阻用作日光燈鎮流器的電阻圖形示意圖；和圖3是本發明的印刷電阻用作電阻陣列或電熱裝置的示意圖；圖1A所示是根據本發明的方法制成的印刷電阻。在圖1A中，數字1指示出絕緣襯底，數字2指示出用本發明的涂料敷成的電阻圖形，數字3為金屬電極，C1和C2分別為該電阻的兩個連線端。圖1B為沿圖1A中線1B－1B所作剖面的截面圖，圖中數字4指示出印刷電阻制成后在其上覆蓋的封裝層，以達到絕緣、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測電阻值為2.5KΩ左右。不難理解，通過改變涂料的配方，如減少石墨的比例或用其它不導電的顆粒如石膏粉、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度、寬度和厚度也可改變電阻值，在實際應用中可通過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的阻值變化。實際應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的電阻元件，也可將多個類似的電阻同時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的分立元件電阻。通過改變電阻圖形，或用配方不同的涂料經過多次套印，可以在同一塊電路板上制成多個不同阻值的印刷電阻。
圖2所示為本發明的另一實施方案，用圖2所示的構圖方式可在較小的面積上獲得相對較大的電阻值。圖2所示的印刷電阻可以用作日光燈的鎮流器而取代常規的電感式鎮流器和阻容式鎮流器。
圖3所示為本發明的另一實施方案，在圖3中C1－C6是六個在不同位置的金屬連線端，通過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到最小，用類似的構圖和連接端的布置，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，經過精確的設計圖形尺寸并進行均勻地涂敷，可使電阻陣列在不同連接方式下阻值比例比較精確。
圖3所示的結構也可很方便地用作電能－熱能轉換裝置(以下簡稱電熱裝置)，由于印刷電阻的散熱面積大，經過在襯底上合理布置電阻圖形，可以實現較大面積的均勻散熱而在印刷電阻本身又避免了工作時的熱量積蓄。特別是采用較薄的襯底經過兩面在交錯位置上構圖，可在整個襯底上實現高度均勻的電－熱轉換。而由于熱量積蓄少，即使在整個電熱裝置功率較大時，襯底上的局部溫度也不會過度增高(可保持在50℃以下)，因此制造這種類型電熱裝置對材料的要求并不高。在需要較高溫度的應用中，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，還可將幾個印刷電阻板疊合在一起使用以達到較高的溫度(如50°－200℃)。另外，通過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境和用途中，如在低溫環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，或用在其它對環境溫度要求較嚴格的實驗室和房屋中。另外，本發明的這一實施方案可在房屋建筑過程中很方便地與墻體結構和室內裝修結合在一起，從而進一步降低成本和安裝費用。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行，并便于在其表面用各種方式和材料進行各種顏色和圖案的裝飾，使該裝置既可用于電熱轉換又可用于美化環境。
以上所述的各實施方案僅作為本發明的示例性說明，本領域內的熟練人員不難對其進行各種形式的修改和變更，本發明的范圍由以后所附的權利要求
決定。
權利要求
1.一種電阻，其中包括導電顆粒粘合劑，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電層，并在上述導電層的預定部位上接出金屬接線端；上述導電層的電阻值取決于上述圖形的幾何形狀、導電層的厚度以及導電顆粒與粘合劑的比例。
2.根據權利要求
1的電阻，其中所述導電顆粒可采用碳顆粒、金屬粉末或它們的混合物，所述粘合劑可采用樹脂粘合劑、瀝青或水玻璃。
3.根據權利要求
1的電阻，其中進一步包括在所述絕緣襯底和導電層之上的封裝層。
4.一種電能－熱能轉換裝置，包括1)一個絕緣襯底；2)在上述絕緣襯底上按一定圖形涂敷的，由導電顆粒和粘合劑構成的電阻層；3)在上述電阻層的特定部分上接出多個金屬接線端；其特征在于當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。
5.根據權利要求
4的電能－熱能轉換裝置，其中所述電阻層是在絕緣襯底的兩面按交錯排列的圖形構成。
6.根據權利要求
4的電能－熱能轉換裝置，其中所述電阻層是在絕緣襯底的一面排列。
7.根據權利要求
4的電能－熱能轉換裝置，其中具有上述電阻層的絕緣襯底可制成任意形狀。
8.根據權利要求
4的電能－熱能轉換裝置，其中金屬接線端的數目在三個以上，改變該裝置的接線方式可以改變工作時的功率。
9.一種日光燈鎮流器，其特征在于包括1)一個絕緣襯底；2)在上述襯底上按一定圖形涂敷的，由導電顆粒和粘合劑構成的電阻層；3)在上述電阻層上特定部分接出多個金屬接線端。
10.根據權利要求
9的鎮流器，上述導電顆粒為石墨，粘合劑為水玻璃。
11.根據權利要求
9的鎮流器，在上述導電層外加封裝層。
12.根據權利要求
11的鎮流器，上述封裝層上有圖案或色彩。
專利摘要
由導電顆粒、粘合劑和稀釋劑調配成的涂料，在絕緣襯底上按一定的圖形涂敷成電阻層，并在圖形的適當位置上制成金屬接線端，該電阻結構可用在電子、電力線路中，也可用作電能轉換裝置。
文檔編號H05B3/10GK85202831SQ85202831
公開日1987年5月20日 申請日期1985年7月11日
發明者朱漢雄 申請人:朱漢雄導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan