可擦写卡片的热擦除头及其制造方法

技术领域

本发明涉及热擦除头制造技术领域，具体的说是一种特别适用于高温潮湿等恶劣环境下多次擦写需求的工业级可擦写卡片的热擦除头及其制造方法。

背景技术

众所周知，可擦写卡片是通过可逆性感热发色层的打印及擦除实现了卡片的反复使用，大大减少了打印耗材的浪费。为了实现可擦写卡片打印内容的擦除，热擦除头的设计应运而生，如专利文献CN101734020记载了一种擦除可擦写介质的热擦除头，设有散热板，散热板靠近可擦除介质的一侧为上表面，在散热板的上表面由内而外设置基板、发热体、绝缘层、温度检测层以及保护膜，工作状态下，热擦除头发热时，通过温度检测层中的测温电阻实时检测热擦除头表面温度，使用PWM控制方式将热擦除头控制在可擦写卡片的擦除温度范围内，完成擦除过程。

随着可擦写卡片的发展和市场的需求，工业中也开始使用卡片的方式记录各个工序的参数信息及批次产品信息。工业环境中反复使用的卡片容易存在表面的划伤硬化以及表面附着的坚硬物质，造成热擦除头表面的划伤，导致表面电路的断路，使热擦除头废弃。因工业应用中往往需要长时间连续使用，且外界温湿度较高，普通粘接剂会硬化开裂失去粘接力，在高温情况下，粘接剂剪切强度下降，常规的粘接结构容易造成基板翘起脱落。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种能够克服恶劣使用环境的影响，耐磨、稳定，热响应速度高的可擦写卡片的热擦除头及其制造方法。

本发明通过以下措施达到：

一种可擦写卡片的热擦除头，设有绝缘基板、发热电阻体组件以及测温组件，其特征在于，绝缘基板的正面用于与可擦除介质相接触，发热电阻体组件与测温组件均设置在绝缘基板的背面，绝缘基板的正面温度与测温组件所测温度差值≤10℃；还设有底座，底座前端开设加工空腔，绝缘基板背面与底座连接，且绝缘基板背面的发热电阻体组件与测温组件置于底座的加工空腔内。

本发明所述绝缘基板采用陶瓷基板，厚度小于0.4mm，绝缘基板的正面摩擦系数Ra≤0.15μm，利用较薄的厚度保证热响应速度，经打磨处理后的正面能够降低与可擦除介质接触时的划伤磨损。

本发明所述底座采用耐温200℃以上的低导热率材料制成，且底座前端的加工空腔空间大于发热电阻体组件与测温组件体积，从而保证加工空腔内形成空气阻热层，空气阻热层与低导热率材料制成的底座配合提高阻热效果，以保证绝缘基板及相关组件的热响应速度。

本发明所述底座上加工空腔的外侧设有便于与绝缘基板配合粘接的台阶结构，绝缘基板的背面以及侧面与台阶结构贴合，并经黏胶与底座前端粘接，进一步，所述绝缘基板的部分侧面与台阶贴合，绝缘基板正面凸出底座前端面，为了避免绝缘基板凸出底座前端的部分划伤可擦写介质，绝缘基板边缘采用倒角结构。

本发明所述发热电阻体组件包括发热电阻体和供电电路，发热电阻体的两端分别与供电电路的VH、GND端相连；所述测温组件包括测温电阻和测温电路，其中发热电阻组件与测温组件的外侧设有导热率＞25W/（m·K）的釉层，以进一步提高绝缘基板背侧阻热效果，提高装置的热响应速度；所述测温电路及测温电阻与发热电阻体在基板背面平行分布，测温电阻与发热电阻体保持小于1mm距离，大于1mm会导致测温灵敏度下降，而距离过近会影响测温电阻使用寿命和灵敏度，因此测温电阻与发热电阻体的间距范围为0.3mm-1.0mm。

本发明柔性印刷电路板FPC与绝缘基板背面的发热电阻体组件以及测温组件的焊盘连接，实现与外部电路的连接。

本发明还提出了一种如上所述可擦写卡片的热擦除头的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选用平面度小于2um绝缘基板，在背面印刷、烧结银-钯有机浆料，形成发热电阻体；

步骤2：将发热电阻体与供电电路相连，在发热电阻体、供电电路及测温电路表面印刷、烧结玻璃浆料，露出电路部分压着焊盘，

步骤3：使用耐高温焊料将柔性印刷电路板FPC与绝缘基板上的电路焊盘连接；

步骤4：加工底座，在底座前端开设敞口的加工空腔，加工空腔的两侧设置台阶结构，其中加工空腔的位置与绝缘基板上发热电阻体的位置相对应；

步骤5：使用耐温200℃以上弹性粘接剂将制作完成的绝缘基板及其背面组件与底座粘接，其中绝缘基板的边缘与底座前端台阶结构相接，保证发热基板的发热电阻体与底座空腔对应。

本发明步骤1中还包括对绝缘基板正面进行4边倒角处理。

本发明步骤5中耐温200℃以上弹性粘接剂剪切强度大于1.2Mpa。

本发明采用绝缘基板的正面接触卡片，工作时，绝缘基板背面的发热电阻体组件发热传到的绝缘基板正面，绝缘基板的硬度可有效避免擦除头表面的划伤；低导热率的底座及底座空腔形成天然的阻热层，加快绝缘基板的热响应速度；使用弹性粘接剂粘接，可确保不同热膨胀系数（CTE）的底座和基板稳定结合，底座前端加工空腔的台阶结构能够避免由于温度升高，粘接剂剪切强度减弱造成的绝缘基板脱落，上述技术措施共同应对工业中的恶劣环境对热擦除头寿命的影响，与现有技术相比，具有结构合理、工作可靠、热响应速度快等显著的优点。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明中绝缘基板的剖面结构示意图。

附图3是本发明中绝缘基板的背面结构示意图。

附图4是本发明实施例1中结构示意图。

附图标记：可擦写卡1、绝缘基板2、测温电阻3、FPC4、底座5、台阶结构5a1、加工空腔5a2、供电电路6a1、测温电路6a2、发热电阻体7、绝缘玻璃8、弹性粘结剂9。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明。

如附图1所示，本发明提出了一种可擦写卡片的热擦除头，设有绝缘基板2、发热电阻体组件以及测温组件，绝缘基板2的正面用于与可擦除介质如可擦写卡1相接触，发热电阻体组件与测温组件均设置在绝缘基板2的背面，绝缘基板2的正面温度与测温组件所测温度差值≤10℃；还设有底座5，底座5前端开设加工空腔5a2，绝缘基板2背面与底座5连接，且绝缘基板2背面的发热电阻体组件与测温组件置于底座5的加工空腔5a2内。

本发明所述绝缘基板2采用陶瓷基板，厚度小于0.4mm，绝缘基板2的正面摩擦系数Ra≤0.15μm，利用较薄的厚度保证热响应速度，经打磨处理后的正面能够降低与可擦除介质接触时的划伤磨损。

本发明所述底座5采用耐温200℃以上的低导热率材料制成，且底座前端的加工空腔空间大于发热电阻体组件与测温组件体积，从而保证加工空腔5a2内形成空气阻热层，空气阻热层与低导热率材料制成的底座5配合提高阻热效果，以保证绝缘基板2及相关组件的热响应速度。

本发明所述底座5上加工空腔5a2的外侧设有便于与绝缘基板2配合粘接的台阶结构5a1，绝缘基板2的背面以及侧面与台阶结构5a1贴合，并经耐温200℃以上的弹性粘结剂9与底座5前端粘接，进一步，所述绝缘基板2的部分侧面与台阶贴合，绝缘基板2正面凸出底座前端面，为了避免绝缘基板2凸出底座前端的部分划伤可擦写介质，绝缘基板2边缘采用倒角结构。

本发明所述发热电阻体组件包括发热电阻体7和供电电路6a1，发热电阻体7的两端分别与供电电路6a1的VH、GND端相连；所述测温组件包括测温电阻3和测温电路6a2，其中发热电阻组件与测温组件的外侧设有导热率＞25W/（m·K）的釉层（例如绝缘玻璃8），以进一步提高绝缘基板2背侧阻热效果，提高装置的热响应速度；所述测温电路及测温电阻与发热电阻体在基板背面平行分布，测温电阻3与发热电阻体7保持小于1mm距离，大于1mm会导致测温灵敏度下降。

本发明柔性印刷电路板FPC与绝缘基板2背面的发热电阻体组件以及测温组件的焊盘连接，实现与外部电路的连接。

本发明还提出了一种如上所述可擦写卡片的热擦除头的制造方法，具体包括以下步骤：

步骤1：选用平面度小于2um绝缘基板，在背面印刷、烧结银-钯有机浆料，形成发热电阻体；

步骤2：将发热电阻体与供电电路相连，在发热电阻体、供电电路及测温电路表面印刷、烧结玻璃浆料，露出电路部分压着焊盘，

步骤3：使用耐高温焊料将柔性印刷电路板FPC与绝缘基板上的电路焊盘连接；

步骤4：加工底座，在底座前端开设敞口的加工空腔，加工空腔的两侧设置台阶结构，其中加工空腔的位置与绝缘基板上发热电阻体的位置相对应；

步骤5：使用耐温200℃以上弹性粘接剂将制作完成的绝缘基板及其背面组件与底座粘接，其中绝缘基板的边缘与底座前端台阶结构相接，保证发热基板的发热电阻体与底座空腔对应。

本发明步骤1中还包括对绝缘基板正面进行4边倒角处理。

本发明步骤5中耐温200℃以上弹性粘接剂剪切强度大于1.2Mpa。

实施例1：

本例提供了一种具有可靠热响应速度且耐磨、抗划伤的热擦除头，设有绝缘基板2、发热电阻体组件以及测温组件，绝缘基板2的正面用于与可擦除介质如可擦写卡1相接触，发热电阻体组件与测温组件均设置在绝缘基板2的背面，绝缘基板2的正面温度与测温组件所测温度差值≤10℃；还设有底座5，底座5前端开设加工空腔5a2，绝缘基板2背面与底座5连接，且绝缘基板2背面的发热电阻体组件与测温组件置于底座5的加工空腔5a2内；

所述绝缘基板2采用陶瓷基板，厚度小于0.38mm，绝缘基板2的正面摩擦系数Ra≤0.15μm，所述底座5采用耐温200℃以上的低导热率材料制成，且底座前端的加工空腔空间大于发热电阻体组件与测温组件体积，从而保证加工空腔5a2内形成空气阻热层，空气阻热层与低导热率材料制成的底座5配合提高阻热效果，以保证绝缘基板2及相关组件的热响应速度；所述底座5上加工空腔5a2的外侧设有便于与绝缘基板2配合粘接的台阶结构5a1，绝缘基板2的背面以及侧面与台阶结构5a1贴合，并经黏胶与底座5前端粘接，具体地说，所述绝缘基板2的部分侧面与台阶贴合，绝缘基板2正面凸出底座前端面，为了避免绝缘基板2凸出底座前端的部分划伤可擦写介质，绝缘基板2边缘采用倒角结构；

本例所述发热电阻体组件包括发热电阻体7和供电电路6a1，发热电阻体7的两端分别与供电电路6a1的VH、GND端相连；所述测温组件包括测温电阻3和测温电路6a2，其中发热电阻组件与测温组件的外侧设有导热率＞25W/（m·K）的绝缘玻璃8层，以进一步提高绝缘基板2背侧阻热效果，提高装置的热响应速度；所述测温电路及测温电阻与发热电阻体在基板背面平行分布，测温电阻3与发热电阻体7保持小于1mm距离，大于1mm会导致测温灵敏度下降。

本发明采用绝缘基板的正面接触卡片，工作时，绝缘基板背面的发热电阻体组件发热传到的绝缘基板正面，绝缘基板的硬度可有效避免擦除头表面的划伤；低导热率的底座及底座空腔形成天然的阻热层，加快绝缘基板的热响应速度；使用弹性粘接剂粘接，可确保不同热膨胀系数（CTE）的底座和基板稳定结合，底座前端加工空腔的台阶结构能够避免由于温度升高，粘接剂剪切强度减弱造成的绝缘基板脱落，上述技术措施共同应对工业中的恶劣环境对热擦除头寿命的影响，与现有技术相比，具有结构合理、工作可靠、热响应速度快等显著的优点。