專利名稱：軟性電熱裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種軟性電熱裝置，特別是有關(guān)于一種包含有由軟性發(fā)熱體及高導(dǎo)
熱絕緣層所組成之高效能軟性電熱裝置，以提供加熱之需求。本發(fā)明亦提供一種用以制造 該高效能軟性電熱裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
人類因應(yīng)工業(yè)或生活之所需，常需要在物件上進(jìn)行加熱， 一般的加熱體(片)可分 為硬式或軟式兩大類，前者如一般大眾所習(xí)知的電熱爐，后者則有如汽車除霧線、冬天常用 的電熱毯等等。 實務(wù)上，軟性電熱裝置常呈片狀，因此下文中亦稱為"軟性電熱片〃 ，在應(yīng)用上有 其特殊的便利性，除改變以往的應(yīng)用認(rèn)知，更跨越了原本對加熱的規(guī)范與瓶頸。就軟性電熱 裝置在制作上所使用的絕緣材料而言，主要可分為硅膠(Silicone)、聚酰亞胺(Polyimide Film, PI)、聚酯(PET)三大類。以硅膠為例，其特點(diǎn)包括有(l)硅膠加熱片可取代一般金 屬加熱器，通常是制做成軟性薄型(標(biāo)準(zhǔn)厚度1. 5mm)的平面狀加熱體，柔軟性佳，可密合貼 附于各種彎曲表面，甚或是不規(guī)則形狀或圓筒槽狀的被加熱物表面，通常是以鎳合金電阻 線依制程技術(shù)以模型規(guī)格化制成，應(yīng)用上較穩(wěn)定且耐久；(2)硅膠擁有其他有機(jī)橡膠所沒 有的耐熱性(其適用的溫度范圍為-6(TC至+25(TC )及電氣絕緣性，故可半永久性連續(xù)使 用于應(yīng)用溫度200°C以下，適用于各業(yè)界廣泛應(yīng)用于機(jī)器的零組件或設(shè)備，包括可適用于各 指定電壓，如12V、 100V、 200/220V、或440V等。 雖然硅膠電熱片具有上述多項優(yōu)點(diǎn)，但其亦具有一些缺點(diǎn)，包括(l)易于局部過 熱硅膠電熱片是由上下兩片硅膠所組成，一般的硅膠等有機(jī)材料都屬熱的不良導(dǎo)體，故其 內(nèi)部加熱體的溫度將遠(yuǎn)高于外部所需的表面溫度，容易造成加熱體附近的硅膠局部過熱， 甚至燒壞碳化，產(chǎn)生短路的危險；(2)硅膠的黏著性較差在應(yīng)用上常需將電熱片以黏著劑 接著于待加熱面上，但硅膠的化學(xué)性質(zhì)會造成黏著效果不佳的情形，形成應(yīng)用上的困擾。
除了硅膠電熱片夕卜，常用的還有PET及PI兩類軟性電熱片。圖l中所示為習(xí)知之 PET材質(zhì)軟性電熱片(標(biāo)號100)的示意結(jié)構(gòu)圖，其制作方式是將發(fā)熱體104，如碳膠等，以 打印方式印制在由PET制做的底膜102的頂側(cè)面103上，再將另一亦由PET制做的頂膜106 的底側(cè)面107貼附于底膜102的頂側(cè)面103上，而將發(fā)熱體104夾置于底膜102的頂側(cè)面 103及頂膜106的底側(cè)面107之間。在頂膜106的底側(cè)面107上設(shè)有黏著劑層或膠層105， 藉之可通過壓合的方式將頂膜106固著至底膜102上，以形成發(fā)熱體104上下二側(cè)的保護(hù) 絕緣膜。另一種習(xí)知的PET材質(zhì)軟性電熱片(標(biāo)號100')是如圖2所示，其中除了發(fā)熱體 104與頂膜106的底側(cè)面107之間涂布膠層105以外，該膠層105亦延伸至發(fā)熱體104與底 膜102的頂側(cè)面103之間，亦即在發(fā)熱體104與底膜102的頂側(cè)面103之間亦涂布有膠層 105。 由于PET膜(即頂膜106及底膜102)本身的耐溫性不佳，其軟化點(diǎn)約為7(TC左 右，因此這類由PET材質(zhì)所制成的軟性電熱片僅可應(yīng)用在較低溫的操作需求上。
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至于PI軟性電熱片，雖然PI膜本身可耐溫達(dá)40(TC，但其保護(hù)絕緣層制作時所使 用的黏著劑卻是耐溫性不佳，因此也只能操作在16(TC左右的溫度。 因此，這三類習(xí)知的軟性加熱片均因其結(jié)構(gòu)及材料的問題，會產(chǎn)生局部過熱的困 擾，也因此降低其使用上的安全性。 針對上述的困擾，現(xiàn)有的因應(yīng)之道是在發(fā)熱體結(jié)構(gòu)、絕緣體及黏著劑等材料上加 以改良，但目前卻仍無較佳實用方案，可以一次解決上述之困擾。有鑒于此，產(chǎn)業(yè)界仍需要 有較佳的高效能軟性電熱裝置，以供解決此一困擾。

發(fā)明內(nèi)容
基于前面所述，產(chǎn)業(yè)界長久以來一直需要有一種實用的方法，來解決發(fā)熱體局部
過熱及材料耐溫性的問題，制備良好的軟性電熱裝置，而本發(fā)明之主要目的即是在于提供 一種良好的軟性電熱體解決方案。 根據(jù)本發(fā)明之一觀點(diǎn)，提供一種軟性電熱裝置，包含有一高導(dǎo)熱軟性發(fā)熱線路板，
具有一加熱基板，是由一層具有高導(dǎo)熱性的絕緣材料基層所構(gòu)成，該絕緣材料基層的一表 面上設(shè)置一軟性發(fā)熱體，其可在施加電壓或通過電流后產(chǎn)生熱量，而該絕緣材料基層是由 具有高絕緣性且可耐高溫的有機(jī)高分子基材混入具有高導(dǎo)熱性的導(dǎo)熱粉末所制成，該有機(jī) 高分子基材提供適當(dāng)?shù)娜彳浶曰驌闲?，以使得該高?dǎo)熱軟性發(fā)熱線路板可易于貼附于具有 各種彎曲表面的欲加熱標(biāo)的物上，而混合于該有機(jī)高分子基材內(nèi)的導(dǎo)熱粉末則可提供該絕 緣材料基層內(nèi)的良好導(dǎo)熱路徑，以供該發(fā)熱體所產(chǎn)生的熱量能經(jīng)由該加熱基板傳遞至欲加 熱的標(biāo)的物上。 在本發(fā)明之一較佳實施例中，該高導(dǎo)熱軟性發(fā)熱線路板上的軟性發(fā)熱體是由一層 具有高阻抗性的金屬箔所構(gòu)成，以提供適當(dāng)?shù)娜彳浶?，該金屬箔可通過適當(dāng)?shù)募庸こ绦?，?利用光罩進(jìn)行曝光及蝕刻，而形成具有所需紋路的發(fā)熱線路。 在本發(fā)明之一較佳實施例中，該高導(dǎo)熱軟性發(fā)熱線路板的軟性發(fā)熱體上可選擇性 地加設(shè)一保護(hù)絕緣層，以對該軟性發(fā)熱體提供絕緣隔離及保護(hù)等作用。 在本發(fā)明之一較佳實施例中，該保護(hù)絕緣層是由與該加熱基板的絕緣基層相同材 料制成，二者結(jié)合后形成一體，包覆于該軟性發(fā)熱體的上下二側(cè)。 在本發(fā)明另一實施例中，該保護(hù)絕緣層是由一絕緣材料制成的片狀體，以適當(dāng)?shù)?黏著劑貼附至該加熱基板上，以覆蓋、保護(hù)、隔離該軟性發(fā)熱體。 根據(jù)本發(fā)明的另一觀點(diǎn)，提供一種軟性電熱裝置的制造方法，其主要的步驟在于
(1) 首先制備一高導(dǎo)熱軟性發(fā)熱線路板，其具有一軟性加熱基板，是由一具有適當(dāng)柔軟性之 高導(dǎo)熱絕緣基層所構(gòu)成，其一側(cè)表面上具有一施加電力后會產(chǎn)生熱量的軟性發(fā)熱體；以及
(2) 再披覆一良好的保護(hù)絕緣層于該高導(dǎo)熱軟性發(fā)熱線路板上，以覆蓋、隔離、并保護(hù)該軟 性發(fā)熱體。 根據(jù)本發(fā)明之一較佳實施例的方法，其中步驟(1)中包含有提供一高導(dǎo)熱絕緣材 料膜，做為該軟性加熱基板，并提供一金屬箔做為該發(fā)熱體，結(jié)合至該加熱基板的該一側(cè)表 面上，并加工該金屬箔來形成適當(dāng)之紋路，以構(gòu)成一發(fā)熱線路的步驟。 根據(jù)本發(fā)明之另一實施例的方法，其中步驟(1)中包含有將碳膠打印于該絕緣基 層之該一側(cè)表面上，以構(gòu)成該發(fā)熱體的步驟。
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根據(jù)本發(fā)明之另一實施例的方法，其中步驟(1)中包含有提供一液態(tài)原材料，其 中包含有混合高導(dǎo)熱性導(dǎo)熱粉末的有機(jī)高分子基材，并將該液態(tài)原材料施用于該發(fā)熱體 上，以形成該絕緣基層的步驟。


圖1是示意剖面圖，顯示出習(xí)知的軟性電熱片。
圖2是示意剖面圖，顯示出另一種習(xí)知的軟性電熱片。
圖3是示意剖面圖，顯示出本發(fā)明之軟性電熱裝置。
圖4是示意剖面圖，顯示出本發(fā)明之另一種軟性電熱裝置。
具體實施例方式
以下將配合較佳的實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明之高性能軟性電熱裝置，同時亦探討 本發(fā)明之制造方法。另外，下面的詳細(xì)說明中亦舉出數(shù)個范例來具體解說本發(fā)明。
本發(fā)明有關(guān)于一種軟性電熱裝置，及其制造方法。本發(fā)明的軟性電熱裝置應(yīng)用于 會產(chǎn)生熱量的場所，例如可將本發(fā)明的軟性電熱裝置貼附于一欲加熱標(biāo)的物(未顯示)的 彎曲或平直表面上，以對該標(biāo)的物加以加熱。 如圖3所示，本發(fā)明的軟性電熱裝置在結(jié)構(gòu)上包含有一高導(dǎo)熱軟性發(fā)熱線路板 200，作為具有柔軟性的加熱基板，以供緊密貼附于該欲加熱標(biāo)的物的表面上。該高導(dǎo)熱軟 性線路板200包含有一高導(dǎo)熱絕緣基層202，其一側(cè)表面(如頂側(cè)表面)203上設(shè)置有發(fā)熱 體204。該發(fā)熱體204可產(chǎn)生熱量，例如通過加電壓或通過電流而產(chǎn)生熱量，如具有高阻抗 的導(dǎo)電材料。 在本實施例中，該絕緣基層202是由具有高絕緣性的材料所制成，較佳的例子是 具有高絕緣性的有機(jī)高分子材料。該絕緣材料(有機(jī)高分子材料)內(nèi)混入具有高導(dǎo)熱性質(zhì) 的導(dǎo)熱粉末，例如氧化鋁、氧化硼等，通過混煉技術(shù)將該等導(dǎo)熱粉末與該有機(jī)高分子材料結(jié) 合在一起，再通過適當(dāng)?shù)募庸硇纬赡訝畹母邔?dǎo)熱絕緣基層202，而該等導(dǎo)熱粉末即可在 該高導(dǎo)熱絕緣基層202內(nèi)構(gòu)成良好的導(dǎo)熱路徑，用以將由該發(fā)熱體204所產(chǎn)生的熱量加以 傳遞至該欲加熱標(biāo)的物上。 根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，該有機(jī)高分子基材可以是一耐高溫的高分子材料，選 自包含有全芳香族高分子材料、芳脂肪族高分子材料、芳香族高分子材料、或含芳香族結(jié) 構(gòu)(Aromatic)的聚合物或共聚合物材料在內(nèi)之族群，也包括有聚酰亞胺(Polyimide)、 聚氨酯(Polyurethane)、聚酯(Polyester)、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、硅膠(Silicone)、丙烯酸 (Acrylic)等的高分子材料。 另外該高分子基材的選用必須要具有能承受前述對于金屬箔所進(jìn)行之加工制程 的物理及化學(xué)性質(zhì)，亦即高分子基材必須能承受金屬箔之加工所造成的物理及化學(xué)性破 壞，以維持金屬箔加工后其所需有的性質(zhì)。 另外，根據(jù)本發(fā)明之實施例，混合于該高分子基材內(nèi)的導(dǎo)熱粉末可以是各類的氧 化物顆粒(如氧化硅SiOy氧化鋅Zn0等)、氮化物顆粒(氮化鋁A1N3、氮化硼B(yǎng)N等)、碳 化物(如石墨、碳黑、碳管、碳纖維、碳化硅等)、以及金屬顆粒等，也可以包含有利用凝膠法 (Sol-Gel)所制備的氧化物或氮化物顆粒。在本發(fā)明的實施例中，這些導(dǎo)熱粉末的顆粒大小是在0. 01 m至100 m的范圍，而其形狀則無限制，可以是平面狀、纖維狀等。 根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，如此構(gòu)成的高導(dǎo)熱性絕緣基層202的導(dǎo)熱系數(shù)可以達(dá)
到約2. 0W/mK，遠(yuǎn)高于習(xí)用之PI或PET的0. 2W/mK。 在本發(fā)明之較佳實施例中，該發(fā)熱體204是由具有高電阻阻抗的金屬箔所構(gòu)成， 例如不銹鋼，或是其他高阻抗具導(dǎo)電特質(zhì)的材料，例如氧化物及氮化物等。用以制做該發(fā)熱 體204的高阻抗導(dǎo)電材料可以是呈膜片狀，制做成片狀、巻狀的材料，或者亦可是利用真空 鍍膜或無電解電鍍、及凝膠法形成的材料，其厚度可以是在0. 1 i！ m至1. Omm的范圍內(nèi)。
用以制做發(fā)熱體204的金屬箔的底側(cè)表面是以適當(dāng)方式結(jié)合至該絕緣基層202 上。如有需要，該金屬箔可以適度的加工，例如通過光罩進(jìn)行曝光及蝕刻，形成為所需的發(fā) 熱線路，以做為發(fā)熱體204。 另外，發(fā)熱體204與絕緣基層202之結(jié)合可由任何已知的適當(dāng)方法為之。例如可 以將該絕緣基層202之液態(tài)原材料，以例如涂布法、溶液鑄膜法、及網(wǎng)版打印法等，直接成 型于該發(fā)熱體204的金屬箔的底側(cè)表面上。或者，可以先將絕緣基層202的原材料制做成 一高導(dǎo)熱絕緣膜，再利用適當(dāng)?shù)闹瞥虒⒆鰹榘l(fā)熱體204的金屬箔結(jié)合至該高導(dǎo)熱絕緣膜的 底側(cè)表面。當(dāng)然，本發(fā)明的實施并不僅限于前述的這些材料及制程，其他可以達(dá)成本發(fā)明之 功效的等效材料或制程亦可加以應(yīng)用。例如說，該發(fā)熱體204可以由碳膠制成，其可通過打 印方式直接印制于事先制做好之高導(dǎo)熱絕緣膜的頂側(cè)表面上，以構(gòu)成加熱線路。
另外，如有需要，亦可選擇性地將一絕緣保護(hù)層206覆蓋于該絕緣基層202的頂側(cè) 表面上而遮蓋并隔離該發(fā)熱體204。此絕緣保護(hù)層206可由與絕緣基層202相同的材料制 成，并以適當(dāng)?shù)姆绞綄⒍呓Y(jié)合成一體，而將發(fā)熱體包覆于其間?；蛘?，如圖4中之另一實 施例所示，該絕緣保護(hù)層206可通過一黏著劑層208加以貼附至絕緣基層202的頂側(cè)表面 203上，亦即在絕緣保護(hù)層206的底側(cè)表面207上可施用該黏著劑層208，并以該黏著劑層 208接合至該絕緣基層202的頂側(cè)表面203上，以使該絕緣保護(hù)層206遮蓋住該發(fā)熱體204。
以下將分別針對本發(fā)明的軟性電熱裝置的制做方法加以說明
1、高導(dǎo)熱軟件發(fā)熱線路te的制作 首先制備高導(dǎo)熱軟性發(fā)熱線路板200，其包含有發(fā)熱體204及具高導(dǎo)熱性的絕緣 基層202。在本發(fā)明的一實施例中，發(fā)熱體204是由高阻抗金屬箔所制成，如不銹鋼箔，而 絕緣基層202則為具高絕緣性而柔軟的高分子材料中混入高導(dǎo)熱粉末(如氧化鋁、氮化硼 等)，利用混煉技術(shù)讓導(dǎo)熱粉與高分子基材結(jié)合，并形成良好的導(dǎo)熱路徑。
在本發(fā)明的較佳實施例中，該絕緣基層202是結(jié)合至發(fā)熱體204之一側(cè)表面(如 底側(cè)表面)上，而其結(jié)合方式可以任何的適當(dāng)方法為之。例如可以將該絕緣基層202之液 態(tài)原材料，以例如涂布法、溶液鑄膜法、及網(wǎng)版打印法等，直接成型于該發(fā)熱體204的金屬 箔的底側(cè)表面上?；蛘撸梢韵葘⒃摻^緣基層202的原材料制做成一高導(dǎo)熱絕緣膜，再利用 如真空鍍膜(熱蒸鍍、濺鍍)或無電解電鍍制程將金屬箔結(jié)合至絕緣基層202上。
另外，在本發(fā)明中，進(jìn)一步包含有將該金屬箔制做成加熱線路的步驟，其中將光阻 劑覆蓋于上述發(fā)熱體204的金屬箔上，配合光罩及適當(dāng)?shù)钠毓?、蝕刻條件，形成所需的線 路。在此，可以理解，絕緣基層202的高分子材料必須要能承受金屬箔之加工所造成的破 壞。 在本發(fā)明的另一實施例中，該發(fā)熱體204的加熱線路是通過打印的方式將如碳膠等材料直接打印在制做成高導(dǎo)熱絕緣膜的絕緣基層202上，形成所需要的加熱線路。
2、{呆稀麵白勺翻 本發(fā)明的軟性電熱裝置可以選擇性地包含有一保護(hù)絕緣層，其中將絕緣材料以適
當(dāng)?shù)姆绞绞┯糜谇笆龅母邔?dǎo)熱軟性發(fā)熱線路板上，其施用方式可以是例如將做為保護(hù)絕緣
層的絕緣材料之液態(tài)原材料以涂布的方式施用于絕緣基層202上設(shè)有發(fā)熱體204的頂側(cè)表
面上，以在發(fā)熱體204上形成一層保護(hù)絕緣層206，提供絕緣特性，保護(hù)整體加熱線路。 綜上所述，本發(fā)明所制備的高導(dǎo)熱軟性電熱裝置具有以下的優(yōu)點(diǎn) (1)無局部過熱現(xiàn)象本發(fā)明使用導(dǎo)熱系數(shù)為2. OW/mK的高導(dǎo)熱絕緣材料，比一般
有機(jī)材料如PI或PET(導(dǎo)熱系數(shù)不到0. 2W/mK)高10倍以上，故由發(fā)熱體產(chǎn)生的熱將可快
速且均勻的傳導(dǎo)至表面，除提升加熱效率外，亦完全消除局部過熱的問題。 (2)提高材料的耐溫性因可快速的把熱傳導(dǎo)至表面，故原材料不易形成熱積累，
也無形中提高了產(chǎn)品的使用溫度。 (3)成本優(yōu)勢制程中可使用連續(xù)式制程，如直接在發(fā)熱體上形成絕緣層，不同于習(xí)用之硅膠電熱片必須要一片一片生產(chǎn)的繁復(fù)生產(chǎn)過程，大幅提高生產(chǎn)速度，極具成本優(yōu)勢。 以下將舉數(shù)個范例來更具體地說明本發(fā)明之制造方法，但是這些范例僅是用來闡
明本發(fā)明之方法的例子而已，并非是用來對本發(fā)明的范圍加以限制。 范例一 選用聚酰亞胺酸溶液(Polyamic Acid)，加入70%的氧化鋁粉末1至10 y m，經(jīng)過適當(dāng)混練后，制備成高導(dǎo)熱的聚酰亞胺酸膠水，再將該膠水涂布在不銹鋼箔上，經(jīng)過350°C的高溫烘烤后去除溶劑，而同時聚酰亞胺酸結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步脫水，形成高導(dǎo)熱聚酰亞胺高分子(Polyimide， PI)，完成高導(dǎo)熱軟性加熱基板的制做。 在此范例一中所使用的聚酰亞胺酸溶液是由雙酐及雙胺兩類原料在強(qiáng)極性溶劑(如NMP)中反應(yīng)而成，此反應(yīng)為一般習(xí)知的聚合反應(yīng)工程，相關(guān)的技術(shù)可以參閱美國專利US5， 152， 947及US4， 473， 523。 利用壓膜機(jī)將乾膜光阻(如長春的AF-5000系)貼覆在此高導(dǎo)熱軟性加熱基板的金屬箔層上，配合曝光機(jī)及蝕刻液完成蝕刻工藝，清洗后以ll(TC烘乾IO分鐘待用，完成軟性發(fā)熱體或加熱線路的制備。 最后再將上述的聚酰亞胺酸溶液涂布在上述的發(fā)熱體上，經(jīng)過35(TC烘烤后，形成保護(hù)絕緣層，完成高效能軟性加熱裝置的制作。 此處的保護(hù)絕緣層可選用純聚酰亞胺高分子(不具導(dǎo)熱特性)，或具導(dǎo)熱特性的聚酰亞胺高分子(混入導(dǎo)熱粉)，前者所制成軟性加熱片將具有一側(cè)導(dǎo)熱(加熱)較快的表面，而另一側(cè)為保溫絕緣的表面。在本實施例中，當(dāng)施加17伏特直流電壓時，該導(dǎo)熱較快的表面溫度可達(dá)14(TC，而另一側(cè)的保溫絕緣表面則僅有125t:，二表面間的溫差達(dá)15°C。此裝置將可應(yīng)用于一側(cè)表面需加熱而另側(cè)一面要要保溫的情形中，舉例來說，桌面的茶杯加熱墊，對茶杯面希望可加熱，但在桌子的另一面則期望不加熱，僅提供保溫功能，此范例一的項產(chǎn)品可充份符合此項需求。 在本實施例中是使用耐溫性極佳的PI高分子材料，其本身的軟化點(diǎn)高達(dá)400°C ，且完全不使用黏著劑或黏膠，屬于無膠式軟性電熱片。故可在25(TC的使用溫度下長期操作，可提供一穩(wěn)定性極佳的軟性電熱裝置。
范例二 如同范例一一樣，首先完成軟性發(fā)熱體或發(fā)熱線路的制作，但在保護(hù)絕緣層的實施上，此范例二采用壓合的方式，對此必須另行制備含熱可塑性聚酰亞胺的絕緣膜，該絕緣膜的制作首先選用熱可塑性聚酰亞胺酸溶液(Thermoplastic Polyamic Acid)，加入70X的氧化鋁粉末1至10 m，經(jīng)過適當(dāng)混練后，制備成高導(dǎo)熱的熱可塑性聚酰亞胺酸膠水，再將該膠水涂布于適當(dāng)?shù)臒峁绦?Thermosetting)聚酰亞胺薄膜上(如Dupont公司所生產(chǎn)的K即ton HN PI膜)，再經(jīng)過35(TC的高溫烘烤后，即形成熱可塑性聚酰亞胺高分子絕緣薄膜。 將如此制成的熱可塑性聚酰亞胺高分子絕緣薄膜與上述的發(fā)熱體組合在一起，并在35(TC高溫下進(jìn)行壓合，如此即可制做完成軟性電熱裝置。 同樣地，在此熱可塑性聚酰亞胺高分子亦可依需求而選擇不具導(dǎo)熱特性的材料，或具導(dǎo)熱特性的聚酰亞胺高分子，均可達(dá)到保護(hù)絕緣的需求。 在此范例中，熱可塑性聚酰亞胺酸溶液的配制，也是由適當(dāng)?shù)碾p酐及雙胺等兩類原料在強(qiáng)極性溶劑中反應(yīng)而成，在本例中是選用具有一般習(xí)知化學(xué)結(jié)構(gòu)的熱可塑性聚酰亞胺高分子材料，詳細(xì)的反應(yīng)過程可參考Kaneka公司的熱塑性聚酰亞胺TPI (ThermoplasticPolyimide)的制造，例如美國專利US5， 621， 068。
范例三 首先制備一高導(dǎo)熱的聚酰亞胺薄膜，其制造方法為選用聚酰亞胺酸溶液(Polyamic Acid)，加入70%的氧化鋁粉末1至10 y m，再經(jīng)過適當(dāng)混練后，制備成高導(dǎo)熱的聚酰亞胺酸膠水，再將該膠水涂布適當(dāng)?shù)妮d板上(如鋼板、鋼輪或玻璃上)，經(jīng)適當(dāng)?shù)碾x型及烘乾后形成高導(dǎo)熱聚酰亞胺高分子薄膜。 繼之將所需的金屬箔利用真空鍍膜或無電解電鍍法在其表面形成一金屬箔，接著再如同范例一所述般，制作出發(fā)熱體及保護(hù)絕緣膜，完成高效能軟性加熱裝置的制作。
范例四 依范例三所揭露，首先制作高導(dǎo)熱的聚酰亞胺薄膜，再將所需的發(fā)熱體線路利用打印的方式將碳膠印在高導(dǎo)熱的聚酰亞胺薄膜上，最后再依范例一或范例二的方式完成保護(hù)絕緣層的披覆，完成高效能軟性加熱裝置的制作，如圖3所示。 前述的范例一至范例三均屬無膠式的軟性電熱裝置，均可適用于高溫的環(huán)境內(nèi)。但在此要進(jìn)一步說明的是，上述四個范例中的保護(hù)絕緣膜亦可采用一般習(xí)知的制程，將黏膠涂在如PET及PI膜上，經(jīng)壓合后完成保護(hù)膜的制作，此種結(jié)構(gòu)改良了習(xí)知的軟性電熱片，雖因使用了耐溫性較差的黏膠，使整體的操作溫度不及范例一至范例三的無膠式的軟性電熱裝置，但因其一側(cè)表面的導(dǎo)熱效果之故，亦可改善局部過熱的缺點(diǎn)。 以上說明解釋本發(fā)明的制造流程，其中所揭示的相關(guān)說明及圖式均僅是供闡述本
發(fā)明之技術(shù)內(nèi)容，以及此技術(shù)手段所為之較佳的范例而已，并不因此而限制本發(fā)明之范疇。再者，舉凡是針對本發(fā)明方法、比例或材料等的等效置換及變換，均應(yīng)屬于下文中所述之本
發(fā)明申請專利范圍所欲加以保護(hù)的范圍。
10
權(quán)利要求
一種軟性電熱裝置，其特征在于，該裝置包含有一柔軟的高導(dǎo)熱絕緣基層，是由絕緣的柔軟高分子材料制成，該高分子材料中混入高導(dǎo)熱粉末，利用混煉技術(shù)讓該導(dǎo)熱粉末與該高分子材料結(jié)合，形成良好的導(dǎo)熱路徑，該高導(dǎo)熱絕緣基層具有一頂側(cè)表面；一發(fā)熱體，結(jié)合至該高導(dǎo)熱絕緣基層的頂側(cè)表面上，以供產(chǎn)生并施加熱量至該高導(dǎo)熱絕緣基層；以及一柔軟的保護(hù)絕緣層，是由柔軟的絕緣材料制成，設(shè)置于該高導(dǎo)熱絕緣基層的頂側(cè)表面及該發(fā)熱體上，以覆蓋住該發(fā)熱體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟性電熱裝置，其特征在于該發(fā)熱體包含有一高阻抗導(dǎo)電 膜，其于施加電力時產(chǎn)生熱量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟性電熱裝置，其特征在于該高阻抗導(dǎo)電膜包含有金屬箔， 該金屬箔包含有不銹鋼箔或高電氣阻抗之合金金屬。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟性電熱裝置，其特征在于該發(fā)熱體包含有具高阻抗的導(dǎo) 電材料，該具高阻抗的導(dǎo)電材料是選自包含有氧化物及氮化物在內(nèi)的族群。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟性電熱裝置，其特征在于該高阻抗導(dǎo)電膜的厚度是在 0. liim至l.Omm的范圍內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟性電熱裝置，其特征在于該高阻抗導(dǎo)電膜加工形成為一 加熱線路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的軟性電熱裝置，其特征在于該高分子材料為一耐高溫材料， 是選自包含有全芳香族高分子材料、芳脂肪族高分子材料、芳香族高分子材料、及含芳香族 結(jié)構(gòu)的聚合物、共聚合物材料在內(nèi)之族群，或選自包含聚酰亞胺、聚氨酯、聚酯、環(huán)氧樹脂、 硅膠、及丙烯酸等高分子材料在內(nèi)的族群。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟性電熱裝置，其特征在于該高導(dǎo)熱粉末是選自包含有氧 化物顆粒、氮化物顆粒、碳化物及金屬顆粒在內(nèi)的族群。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的軟性電熱裝置，其特征在于該高導(dǎo)熱粉末包含有大小從0. 01 ii m至100 ii m而形狀不限的顆粒。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的軟性電熱裝置，其特征在于該保護(hù)絕緣層是由柔軟的絕緣高分子材料制成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的軟性電熱裝置，其特征在于該保護(hù)絕緣層的高分子材料 中加入高導(dǎo)熱材料，賦予高導(dǎo)熱絕緣特性。
12. —種軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于，該方法包含有下列步驟(1) 高導(dǎo)熱軟性發(fā)熱線路板制作該高導(dǎo)熱熱軟性線路板包含有一發(fā)熱體及一高導(dǎo)熱 性的絕緣基層，該高導(dǎo)熱絕緣基層為具高絕緣性而柔軟的高分子材料中混入高導(dǎo)熱粉末， 利用混煉技術(shù)讓導(dǎo)熱粉與高分子基材結(jié)合，并形成良好的導(dǎo)熱路徑，該發(fā)熱體結(jié)合至該高 導(dǎo)熱絕緣基層的頂側(cè)表面上，以供產(chǎn)生并施加熱量至該高導(dǎo)熱絕緣基層；以及(2) 保護(hù)絕緣層施用施用該保護(hù)絕緣層于該高導(dǎo)熱絕緣基層的頂側(cè)表面上，以覆蓋 住該發(fā)熱體。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于步驟(1)中，該發(fā) 熱體之結(jié)合至該高導(dǎo)熱絕緣基層包含有提供該高導(dǎo)熱絕緣基層的液態(tài)原材料及將該液態(tài)原材料施用于該發(fā)熱體上的步驟。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于該液態(tài)原材料是 以涂布法、溶液鑄膜法或網(wǎng)版打印法施用至該發(fā)熱體上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于該發(fā)熱體包含有 一金屬箔，且步驟(1)中，該發(fā)熱體之結(jié)合至該高導(dǎo)熱絕緣基層包含有提供一高導(dǎo)熱絕緣 膜做為該高導(dǎo)熱絕緣基層，以及將該金屬箔結(jié)合至該高導(dǎo)熱絕緣膜上的步驟。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于該金屬箔是以真 空鍍膜法或無電解電鍍制程結(jié)合至該高導(dǎo)熱絕緣膜。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于步驟(1)中進(jìn)一 步包含有將該發(fā)熱體形成為一發(fā)熱線路的步驟。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于該發(fā)熱體包含有 一金屬箔，且該形成發(fā)熱線路之步驟是通過將光阻覆蓋于該金屬箔上，配合光罩及適當(dāng)?shù)?曝光、蝕刻條件，形成所需的線路。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于該發(fā)熱體包含有 高阻抗的導(dǎo)電油墨，該導(dǎo)電油墨是以打印方式于該高導(dǎo)熱絕緣基層的頂側(cè)表面上形成該發(fā) 熱線路。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于步驟(2)中，該保護(hù)絕緣層之施用至該高導(dǎo)熱絕緣基層頂側(cè)表面上包含有提供該保護(hù)絕緣層的液態(tài)原材料 及將該保護(hù)絕緣層之液態(tài)原材料施用于該高導(dǎo)熱絕緣基層頂側(cè)表面上的步驟。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于該保護(hù)絕緣層的液態(tài)原材料是以涂布法施用至該高導(dǎo)熱絕緣基層的頂側(cè)表面上。
22. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于步驟(2)中，該保護(hù)絕緣層之施用至該高導(dǎo)熱絕緣基層包含有提供一絕緣膜做為該保護(hù)絕緣層，以及將該絕 緣膜結(jié)合至該高導(dǎo)熱絕緣基層頂側(cè)表面上的步驟。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于該絕緣膜之結(jié)合至該高導(dǎo)熱絕緣基層頂側(cè)表面上的步驟包含有施用一黏著劑層于該絕緣膜底側(cè)表面上，以 及將該黏著劑層壓合于該高導(dǎo)熱絕緣基層的頂側(cè)表面上。
24. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于該發(fā)熱體包含有選自包含有氧化物及氮化物在內(nèi)之族群的高阻抗導(dǎo)電材料。
25. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于該高分子材料為一耐高溫材料，是選自包含有全芳香族高分子材料、芳脂肪族高分子材料、芳香族高分子材 料、及含芳香族結(jié)構(gòu)的聚合物、共聚合物材料在內(nèi)之族群，或選自包含聚酰亞胺、聚氨酯、聚 酯、環(huán)氧樹脂、硅膠、及丙烯酸等高分子材料在內(nèi)的族群。
26. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于該高導(dǎo)熱粉末選自包含有氧化物顆粒、氮化物顆粒、碳化物及金屬顆粒在內(nèi)的族群。
27. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于該高導(dǎo)熱粉末包含有由凝膠法所制備的氧化物或氮化物顆粒。
28. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于該高導(dǎo)熱粉末包 含有大小從0. 01 ii m至100 ii m而形狀不限的顆粒。
29. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于該保護(hù)絕緣層是 由柔軟的絕緣高分子材料制成。
30. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的軟性電熱裝置的制造方法，其特征在于歩驟(2)中進(jìn)一歩包含有將一高導(dǎo)熱材料加入至該保護(hù)絕緣層內(nèi)的步驟。
全文摘要
一種軟性電熱裝置，包含有一軟性電熱線路，上下二側(cè)披覆單面或雙面柔軟導(dǎo)熱絕緣材料層。此軟性電熱片除可以緊密地貼附至待加熱面，并可經(jīng)由該導(dǎo)熱絕緣層均勻?qū)醾鲗?dǎo)至表面，消除習(xí)知軟性電熱片的局部過熱問題。
文檔編號H05B3/38GK101784137SQ20091000335
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者莊坤儒 申請人:富鑠科技股份有限公司