一种高效雾化加热装置及其制备工艺的制作方法

本发明涉及加热雾化设备领域，尤其涉及一种高效雾化加热装置及其制备工艺。

背景技术：

1、本发明申请的高效雾化加热装置主要应用于加热雾化的相关产品，比如电子烟、医用药物雾化器等。电子烟是一般是利用电阻丝或电阻片加热，抽吸时，加热电阻的正负电极得电，瞬间开始加热，源液经过加热后产生气溶胶颗粒形成雾化效果，吐出时，加热电阻断电不加热，从而达到模拟吸烟的效果；因此，加热装置对升温速率及其雾化器件的设计至关重要。

2、在装置结构上，如申请号：cn202320068355.9中公开了一种加热雾化芯片，包括：硅基片，设置在硅基片上的加热层，硅基片上、于加热层两侧的控温电阻和过温电阻，在加热层上阵列排布、且贯通加热层和硅基片的雾化通孔，以及设置在加热层、控温电阻和过温电阻上的防护层。

3、在后续的使用中发现如下问题：

4、1、硅基片导热系数较高、易传导，硅基片与设备壳体连接，会导致加热芯片热量流失，从而出现加热芯片升温效率低，热量损失快，设备外壳体烫等问题。

5、2、硅基片厚度通常在200-250um，硅基片的体积较大，会导致加热层在热传递时，硅基片升温速率较慢、热量流失较大等问题。

6、在制作工艺上，如申请号202310775646.6，公开一种雾化芯片的制作方法，该雾化芯片的制作方法包括载体和发热片；载体为二氧化硅的石英玻璃材质；发热片为铁铬铝材质；载体和发热片通过锡焊固定，将本装置安装于电子烟内。

7、目前如上述专利中公开的锡焊工艺或其他常用的烧结工艺，将加热片与多孔陶瓷或其他载体连接，都会出现设备稳定性较差，且连接处加热温度不均匀，设备使用寿命较短等问题。

技术实现思路

1、本发明的一种高效雾化加热装置及其制备工艺，用于解决背景技术中的相关技术问题。

2、本发明提供的技术方案如下：一种高效雾化加热装置，包括：隔热载体，与隔热载体键合的硅基底，沉积在硅基底上的加热层，以及连接在加热层两侧的正负电极；隔热载体中部开设有供液通道，硅基底于隔热载体侧向内开设有与供液通道连通的阻热槽，加热层和硅基底上均匀的开设有多个与阻热槽连通的雾化通孔；

3、烟油经过供液通道和阻热槽，正负电极得电后，加热层发热并向硅基底传递热量，烟油从硅基底和加热层的雾化通孔内通过，经加热后产生气溶胶颗粒，形成雾化效果；其中，隔热载体用于阻止硅基底的热量流失。

4、在一种实施例中，隔热载体为高阻热绝缘材料。

5、在一种实施例中，隔热载体为玻璃。

6、在一种实施例中，加热层为钨或钼。

7、在一种实施例中，雾化通孔的直径为20-100um，孔距为20-100um。

8、在一种实施例中，正负电极呈z字型，与隔热载体、硅基底和加热层连接。

9、在一种实施例中，阻热槽的横截面积与供液通道的横截面积等同。

10、一种高效雾化加热装置制备工艺，用于制备上述任一项的高效雾化加热装置，包括以下步骤：

11、s1、开设供液通道：通过激光打孔工艺，在隔热载体中心区域开通供液通道；

12、s2、制备硅基底：取初始硅衬底，减薄处理后，通过图形化处理将硅衬底原材料划分为若干单元，单个单元即为硅基底。

13、s3、开设阻热槽：取步骤s2中制备的硅基底，用光刻胶均匀遮盖在硅基底上，对硅基底上的阻热槽区域进行曝光，然后通过显影和刻蚀工艺形成阻热槽；

14、s4、键合硅基底和隔热载体：将硅基底开设阻热槽的一侧键合在隔热载体上；

15、s5、沉积加热层：在硅基底上沉积加热层；

16、s6、去除加热层和硅基底多余部分：用光刻胶均匀遮盖在加热层上，对加热层外侧非加热区域进行曝光，通过显影和刻蚀工艺将加热层和硅基底的非加热区域去除；

17、s7、沉积正负电极：在隔热载体、硅基底和加热层上光刻贴膜，在电极区域进行曝光，通过显影和刻蚀工艺将电极区域的光刻胶膜去除，在去除的电极区域沉积正负电极；

18、s8、开设雾化通孔，在加热层上光刻贴膜，在雾化通孔区域进行曝光，通过显影和刻蚀工艺在雾化通孔区域开设雾化通孔。

19、在一种实施例中，阻热槽处的硅基底厚度为50-200um。

20、在一种实施例中，步骤s4中的键合工艺包括下述步骤：

21、s401、通过cmp工艺对硅基底进行抛光,使得硅基底两侧键合表面达到2nm级的表面粗糙度；

22、s402、将处理过的隔热载体和硅基底清洗、干燥、准备进行预键合；从室温到110℃，si-o-si键逐渐被界面水分解，si-o-si+hoh，si-oh+oh-si，增大界面区的-oh基团，在键合片间形成更多的氢键；

23、s403、预键合好的硅基底与隔热载体在110-200℃时，硅基底与隔热载体之间的硅烷醇键发生聚合反应，形成硅氧键键合；

24、s404、温度升高至800℃以上时，由于氧化层的粘滞流动和界面处物质的扩散，能够消除所有非键合区，达到完全键合。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、(1)本发明的高效雾化加热装置，通过设置隔热载体，用于隔绝加热区域热量向其他部位传递，减少热量的流失，从而实现高效加热雾化的目的，有效解决装置加热温度不稳定、热量损失快，设备外壳发烫等技术问题。

27、(2)本发明的高效雾化加热装置，通过设置阻热槽，以使硅基底加热区域更薄，体积更小，在保证其承载强度的同时，提高了装置的升温速率，且热量更集中，进一步的减少了热量的流失，从而达到高效加热雾化的目的，实现了雾化更彻底的技术效果，有效解决了硅基底体积大，导致的升温速率慢，雾化不彻底的技术问题。

28、(3)本发明的高效雾化加热装置制备工艺，通过mems的键合工艺连接硅基底和隔热载体，无引脚焊点等，连接更为稳定可靠，进一步提高设备的升温速率和稳定性，使设备实现稳定、高效的加热雾化效果，有效解决传统烧结、锡焊工艺导致的设备稳定性较差，加热温度不均匀，使用寿命较短等技术问题。

技术特征：

1.一种高效雾化加热装置，其特征在于，包括：隔热载体(1)，与所述隔热载体(1)键合的硅基底(2)，沉积在所述硅基底(2)上的加热层(3)，以及连接在所述加热层(3)两侧的正负电极(5)；所述隔热载体(1)中部开设有供液通道(6)，所述硅基底(2)于所述隔热载体(1)侧向内开设有与所述供液通道(6)连通的阻热槽(7)，所述加热层(3)和所述硅基底(2)上均匀的开设有多个与所述阻热槽(7)连通的雾化通孔(4)；

2.如权利要求1所述的高效雾化加热装置，其特征在于，所述隔热载体(1)为高阻热绝缘材料。

3.如权利要求2所述的高效雾化加热装置，其特征在于，所述隔热载体(1)为玻璃。

4.如权利要求1所述的高效雾化加热装置，其特征在于，所述加热层(3)为钨或钼。

5.如权利要求1所述的高效雾化加热装置，其特征在于，所述雾化通孔(4)的直径为20-100um，孔距为20-100um。

6.如权利要求1所述的高效雾化加热装置，其特征在于，所述正负电极(5)呈z字型，与所述隔热载体(1)、所述硅基底(2)和所述加热层(3)连接。

7.如权利要求1所述的高效雾化加热装置，其特征在于，所述阻热槽(7)的横截面积与所述供液通道(6)的横截面积等同。

8.一种高效雾化加热装置制备工艺，用于制备权利要求1-7中任一项所述的高效雾化加热装置，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的高效雾化加热装置制备工艺，其特征在于，阻热槽(7)处的硅基底(2)厚度为50-200um。

10.如权利要求8所述的高效雾化加热装置制备工艺，其特征在于，步骤s4中所述的键合工艺包括下述步骤：

技术总结本发明提供了一种高效雾化加热装置及其制备工艺，包括：隔热载体，连接在隔热载体上的硅基底，沉积在硅基底上的加热层，以及连接在加热层两侧的正负电极；隔热载体中部开设有供液通道，硅基底于隔热载体侧向内开设有与供液通道连通的阻热槽，加热层和硅基底上均匀的开设有多个与阻热槽连通的雾化通孔。本发明的高效雾化加热装置，通过设置隔热载体，用于隔绝加热区域热量向其他部位传递，减少热量的流失，从而实现高效加热雾化的目的，有效解决装置加热温度不稳定、热量损失快，设备外壳发烫等技术问题。技术研发人员：余维嘉受保护的技术使用者：晶上电子科技（江苏）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/8