(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211186170.4 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 北京天宇航天新材 料科技有限公司 地址 100190 北京市海淀区知春路61号康 拓科技大厦8层 (72)发明人 张亚飞　徐丹　牛栋华　刘铖　 陈盛照　马解放　王凤岭　许小杰　 (74)专利代理 机构 北京永创新实专利事务所 11121 专利代理师 周长琪 (51)Int.Cl. H05B 3/02(2006.01) H05B 3/14(2006.01) H05B 3/34(2006.01) B23K 26/362(2014.01)B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种异形电加热器制备方法及其制备的异 形柔性电加热器 (57)摘要 本发明公开一种异形电加热器制备方法及 其制备的异形柔性电加热器， 制备过程中， 首先 根据使用需求设计电加热器的外形尺 寸、 电加热 功率。 然后在下绝缘封装层表面沉积电热转化 层， 再设计电加热器发热元件的电阻值以及布局 方式， 并将下绝缘层表面的电热转化材料刻划成 发热元件， 然后采用真空法在发热元件局部沉积 金属层作为电源线焊点， 并在电源线焊点表面焊 接电源线， 最后采用真空热压封装 上绝缘层封装 层， 形成完整的电加热器。 本发明不仅可根据需 求安排发热元件布局方式， 还可通过改变发热元 件宽度和长度调节发热元件发热电阻值， 既方便 调节电加热器发热功率， 还可制备高电压低电流 电加热器， 满足航天领域的加热器规格多， 尺寸 变化大的应用需求。 权利要求书2页 说明书10页 附图5页 CN 115551130 A 2022.12.30 CN 115551130 A 1.一种异形电加热器制备 方法， 其特 征在于： 通过 下述步骤实现： 步骤1： 根据实际使用需求设计电加热器的外形尺寸、 电加热功率； 步骤2： 采用真空镀膜法在下绝 缘层上沉积电热转 化材料； 步骤3： 根据设计外形对镀制有电热转化材料的下绝缘层进行裁切， 裁剪后形状尺寸与 需加热部件相同。 步骤4： 设计电加热器发热 元件的电阻值以及分布方式； 首先， 设计电加热器发热 元件； 发热元件为宽度不小于5mm的条带状， 可呈现S形状或盘旋状分布， 或两者结合； 发热功 率符合P＝AU2/(R□·S)； 其中， U为电热器工作电压； R□为下绝缘封装层表面镀制电热材料 的方块电阻； S为所刻划成条 带状电热 元件的长度和宽度的比值； A为 修正系数； 确定好发热元件的长宽比以后， 采用软件模拟发热元件的宽度和长度以及布局方式， 在保证发热元件的长宽比值不变的情况下， 通过模拟发热元件的宽度和长度的变化， 使的 发热元件能够均匀分布在电加热器的发热区域内。 步骤5： 依据步骤4中模拟结果对裁切后的下绝缘层表面电热转化材料进行刻划， 形成 发热元件； 首先， 沿电加热器的发热区域进行刻划， 对下绝缘层的边缘一周做一个绝缘区域， ； 绝 缘区域内部为发热区， 外 部为边缘绝缘区； 随后， 按照步骤4设计的发热元件的长度、 宽度和布局方式将内部加热区刻划成对应长 度和宽度均匀的条 带状发热 元件； 上述刻划部分的电热转 化材料全部去除， 且刻划部分宽度不大于15 0 μm； 步骤6： 测量发热元件和边缘绝缘区两部分的绝缘电阻， 若绝缘电阻大于10kΩ， 表示边 缘绝缘区域内的电热转化材料与内部发热区内的电热转化材料完全断开， 电热元件制作完 成； 步骤7： 在发热 元件首部和尾部上表面 沉积金属层作为电源线焊接点； 步骤8： 在电源线焊接点表面焊接电源线； 步骤9： 真空热压 封装上绝 缘层封装层， 形成完整的柔 性电加热器。 2.如权利要求1所述一种异形电加热器制备方法， 其特征在于： 采用真空镀膜法中的磁 控溅射法在下绝缘封装层上表 面制备发热材料； 真空度不低于5*10 ‑3Pa， 溅射气压1.0*10 ‑ 1～5*10‑1Pa， 溅射功率1～15k W， 氩气流 量50～300sccm。 3.如权利要求1所述一种异形电加热器制备方法， 其特征在于： 采用激光刻划方式对裁 切后的下绝 缘层表面电热转 化材料进行刻划。 4.如权利要求1所述一种异形电加热器制备方法， 其特征在于： 采用真空蒸镀法在发热 元件首部和尾部上表面 沉积金属层作为电源线焊接点。 5.如权利要求4所述一种异形电加热器制备方法， 其特征在于： 制备电源线焊接点时， 真空度不低于4 ×10‑3Pa， 工作电流1～6A， 功率 4～10KW。 6.如权利要求4所述一种异形电加热器制备方法， 其特征在于： 在制备电源线焊接点 前， 采用掩膜版对发热元件进 行掩膜处理； 掩膜版的尺寸大于所要制备电加热器的尺寸， 保 证发热元件除了掩膜版的镀膜 窗口位置外， 其他部分都被掩膜版充分遮掩； 掩膜版 的镀膜 窗口设置在发热元件首部和尾部， 镀膜窗口直径不小于5 mm， 而且首部镀膜窗口和尾部镀膜权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115551130 A 2窗口相邻两边的距离不小于 5mm。 7.如权利要求1所述一种异形电加热器制备方法， 其特征在于： 真空热压封装的真空度 不低于5Pa， 热压温度为100～350℃， 保温时间10～90min， 且采用EVA， PVB， POE， 环氧树脂， 聚酰亚胺等热 熔性材料作为粘接剂。 8.如权利要求1所述一种异形电加热器制备方法， 其特征在于： 发热元件分布方式中， 盘旋状分布为： 发热元件的首部与尾部分别位于圆形一条直径A的a端两侧位置； 由首部与尾部开始反 向沿圆形周向到达该直径A的b端两侧后弯 折， 沿直径A向圆心方向布置， 随后再次弯 折后沿 圆形半径到 达该直径 A的a端， 以此反复弯折， 最终在圆形中心处相交。 9.基于权利要求1所述一种异形电加热器制备方法的一种异形柔性电加热器， 其特征 在于： 整体外形根据实际使用需求设计； 包括上绝缘封装层、 下绝缘封装层、 发热元件、 电源 线焊接点以及电源线； 上下绝缘封装层外形及尺 寸相同， 对称设置； 上下绝缘层之间为 发热 元件， 为宽度不小于5mm 的条带状， 通过弯折后可呈现S形状或盘旋状分布， 或两者结合； 弯 折部分相对位置的条带间距相等； 且发热元件外圈轮廓与下绝缘层周向间作为边缘绝缘 区； 发热元件和边 缘绝缘区之间的绝 缘电阻不小于10kΩ； 发热元件上表面首尾两端位置设计有电源线焊接点， 位于上绝缘层与发热元件之间； 且发热元件首部和尾部的电源线焊接点相邻两边的距离不小于 5mm； 电源线通过电源线焊点与发热 元件相连， 位于上绝 缘封装层与发热 元件之间。 10.如权利要求9所述一种异形柔性电加热器， 其特征在于： 上绝缘封装层与下绝缘封 装层的材料采用环氧树脂、 硅橡胶、 聚酰亚胺和F46中的一种， 也可以将环氧树脂、 硅橡胶、 聚酰亚胺和F46这种 材料中的几种复合后作为上绝缘封装层或下绝缘封装层； 发热元件材 料采用氧化物半导体材料， 包括ITO、 MZO、 AZO、 TO中的一种， 可以将ITO、 MZO、 AZO、 TO这种材 料中的某几种复合后作为电热转化层， 厚度为50nm～1000nm； 电源线焊接点材料是铜、 银、 铝、 金、 锡中的一种或几种。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115551130 A 3