CN101294854A - 一种芯片式加热器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种芯片式加热器件，其特征在于，它包括：一膜状基底，在所述膜状基底上设置有至少一根电热丝，上述电热丝通过平面拓扑结构设计，分成两个边缘区和一个被所述边缘区包围的中间有效区，在所述膜状基底上设置有至少四个电极，所述电热丝的两端分别连接一个所述电极，在上述加热丝的中间有效区与两个边缘区交界的位置各引出一根测试导线，两所述测试导线分别连接在另外两个所述电极上。本发明将被测试温度的电热丝围在边缘区的里面，有效地解决了电热丝的冷端测量问题，使测量精度十分精确。本发明结构简洁、测控精度高，它可以广泛用于生化分析、工业仪器等需要在小尺寸范围进行温度控制的领域。

Description

一种芯片式加热器件
技术领域
本发明涉及一种加热器件，特别是关于一种结构简洁、测控精度高的芯片式加热器件。
背景技术
在生物、化工、医药、家电等各个领域，常常会遇到温度控制的问题。传统的温度控制，一般采用温度传感器(包括热敏电阻、热电耦、模拟硅温度传感器和镍/铂电阻式温度检测器等)，并通过电路设计实现温度的闭环控制。如果需要进行温度控制的地方，由于某些限制(如尺寸、距离、电场等)不能使用温度传感器时，则不能实现闭环加热控制，使系统控温的精度达不到要求。
还有一种温度控制装置在测温环节不使用温度传感器，而是用电桥法直接测量阻性发热元件的电阻变化，实现对现场温度的反馈控制。电桥法测电阻需要额外配置三个匹配电阻，因而系统比较复杂；另外控制器与发热元件所在的现场常常有一定的距离，为此控制器与发热元件之间需要插接件连接；匹配电阻一般选择放在控制器一侧，远离发热元件。受到加热功率的限制，发热元件的电阻一般比较小，温度变化引起的电阻变化量更小。电桥法测电阻容易受到不确定的接触电阻和导线的分布电阻的影响，在这种小电阻测量的场合会有较大误差，因此其控温精度和重复性都不好。
四端法测电阻可以有效地避免杂散电阻对小电阻测量的影响，如图1所示，是一种采用四端法测电阻的毛细管加热器件，其包括一根玻璃毛细管31，缠绕在毛细管31上的电热丝32，电热丝32外面设置有一层匀热铜箔33，电热丝32的两端通过两个铜环34固定在毛细管的两侧，每个铜环34引出两根接线35。但是，这种结构只是简单地从电热丝32的两端各引出两根接线35，形成四端法测电阻，而忽略了电热丝32两侧的冷端对测温的影响，因此测量结果偏低，影响温度控制的准确性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以避免冷端对测量的影响，测量精度高的基于四端法测电阻的芯片式加热器件。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种芯片式加热器件，其特征在于，它包括：一膜状基底，在所述膜状基底上设置有一根电热丝，电热丝通过平面拓扑结构设计，分成两个边缘区和一个被所述边缘区包围的中间有效区，在所述膜状基底上设置有至少四个电极，所述整段电热丝的两端分别连接一个所述电极，所述电热丝中间有效区的两端分别引出一根测试导线，连接到另外两个所述电极上。
所述电极所处位置的膜状基底被设置成与SD卡接口尺寸相匹配的接头，所述膜状基底上具有九个电极，所述电热丝和测试导线分别连接在其中的四个电极上。
所述膜状基底及其上的电热丝、测试导线和电极为键合在被加热芯片正、反面的两套，所述正面的电热丝和测试导线与所述反面的电热丝和测试导线连接电极的位置错开。
在连接所述电极的电热丝和测试导线及其附近的所述膜状基底上设置有热传导抑制孔。
所述膜状基底的材料为绝缘材料。
所述膜状基底的材料为导电材料，所述膜状基底与电热丝之间设置有绝缘材料。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用一根电热丝，通过拓扑结构设计，将被测试温度的电热丝围在边缘区的里面，因此有效地解决了电热丝的冷端对测量的影响问题，使测量精度十分精确。2、本发明将电极所处位置的膜状基底设计成与SD卡接口尺寸相匹配的接头，因此本发明装置可以设计成标准电子芯片的尺寸，并将其贴附在芯片的一侧或两侧为其加热，还可以与SD卡接口方便地插接配合，特别适用于便携或抛弃式场合。3、本发明与恒温控制器相结合，既可以测温也可以加热，可以方便地实现温度控制。经过具体实验结果表明：使用本发明，控温精度可高达±0.1℃。本发明结构简洁、测控精度高，它可以广泛用于生化分析、工业仪器等需要在小尺寸范围进行温度控制的领域。
附图说明
图1是现有技术中一种毛细管加热器件的结构示意图
图2是本发明实施例1结构示意图
图3是本发明可与SD卡配合的实施例2结构示意图
图4是本发明多层加热丝的实施例3结构的示意图
图5是图4中第二层电热丝结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1：
如图2所示，本发明包括由两层聚酰亚胺组成的膜状基底1，在膜状基底1的两层聚酰亚胺之间通过软性电路板加工工艺设置一根加热丝2，加热丝2经过平面拓扑结构设计分成两个边缘区3(图中细线所示部分，加热丝2直径没有变化)和一个被边缘区3包围的中间有效区4(图中的加热丝粗线所示部分)，两个边缘区3为加热区，中间有效区4为加热和测温区，在膜状基底1上设置有至少四个透出顶面聚酰亚胺层的电极5，加热丝2的两端各连接一个电极5a、5d作为加热电流或测温电流的接口，在加热丝2的中间有效区4与两个边缘区3交界的位置6、7，各引出一根测试导线8连接到另外两个电极5b、5c上，作为温度测量时传感器的输出端，进而形成四端法测电阻的结构。
实施例2：
如图3所示，本实施例中，所有结构部分与实施例1大致相同，主要不同是是将与恒温控制器连接的部分设计成一个标准的SD卡形状，从而可以方便地插接在恒温控制器的SD卡接口上。SD卡接口一般有九个电极21，本实施例可以仅使用其中的四个。
实施例3：
如图4、图5所示，本实施例中，组成膜状基底1的材料为三层聚酰亚胺，每两层之间分别设置有一根加热丝2，两层加热丝2在电气上互相独立，在两层加热丝2上分别引出两根测试导线8。由于SD卡接口只有单侧具有电接口，因此位于第二层的加热丝2和测试导线8需要穿过中间的聚酰亚胺层，电连接到设置在第一层上的电极5上，且第二层的加热丝2和测试导线8与电极5的连接位置与第一层加热丝2和测试导线8与电极5的连接位置错开，这样一共需要占用九个电极5中的8个，另一个备用。
在上述实施例中，两根加热丝2相互独立，因此每一根加热丝2都可以完成本发明的功能。由于两根加热丝2的距离很近，温差很小，因此可以有两种组合用法：
1、两根加热丝2同时用于加热，只用其中一根进行测温，这样可以得到两倍的加热功率，升温速度更快；
2、两根加热丝2中一根用于加热，一根用于测温，这种用法可以降低控制器接口电路的设计难度。
上述各实施例中，膜状基底1、加热丝2和电极5可以构成一个完整的芯片式加热器件，其结构尺寸可根据被加热芯片的尺寸要求确定，使用时与被加热芯片键合成一体。膜状基底1使用的材料应为温控范围内不会失效变形的材料，比如：上述各实施例中使用的聚酰亚胺，其不但耐高温，而且加工方便，还可以使用其它绝缘材料。如果膜状基底1采用导电材料，则膜状基底1与电热丝2之间需要有绝缘处理。
上述实施例中，电热丝2可以采用任意一种电阻随温度单调变化的导电材料，比如：纯铜、纯铝等，由于这些金属材料的“电阻-温度”曲线具有极高的线性度，可以简化测温算法。如果采用非线性材料，则测温环节需要通过复杂一点的插值算法进行修正。
上述各实施例中，连接电极5的导线上和导线之间的膜状基底1上设置了若干个热传导抑制孔9，主要是为了较好地隔绝加热区与外界的热传导。
本发明使用时，将本发明与恒温控制器连接，控制器有两种工作模式：测温模式和加热模式。如图2所示，在测温模式下，控制器通过两端的接口电极5a、5d给整根加热丝2通一个较小的电流，然后测量中间两个接口电极5b、5c上的电压差，根据欧姆定律可以计算出中间有效区域的电阻从而得到中间有效区4的温度。在加热模式下，控制器通过两端的接口电极5a、5d给整根加热丝通一个较大的电流，可以导致整个加热丝升温，通过脉宽调制方式可以控制加热的强度。控制器每隔一段时间进入测温模式，这是一个耗时极短的过程，根据测得的温度和目标温度，控制器计算出在下一次测温之间这段时间需要加热的强度并进入加热模式。

Claims (10)

1、一种芯片式加热器件，其特征在于，它包括：一膜状基底，在所述膜状基底上设置有至少一电热丝，上述电热丝通过平面拓扑结构设计，分成两个边缘区和一个被所述边缘区包围的中间有效区，在所述膜状基底上设置有至少四个电极，所述电热丝的两端分别连接一个所述电极，在上述加热丝的中间有效区与两个边缘区交界的位置各引出一测试导线，两所述测试导线分别连接在另外两个所述电极上。
2、如权利要求1所述的一种芯片式加热器件，其特征在于：所述电极所处位置的膜状基底被设置成与SD卡接口尺寸相匹配的接头，所述电热丝和测试导线分别连接在其中的四个电极上。
3、如权利要求1所述的一种芯片式加热器件，其特征在于：所述膜状基底的电热丝、测试导线为上、下两层，且共用一组设置在第一层上的电极，第二层所述电热丝和测试导线与电极连接的位置与所述第一层所述电热丝和测试导线的连接位置错开。
4、如权利要求2所述的一种芯片式加热器件，其特征在于：所述膜状基底的电热丝、测试导线为上、下两层，且共用一组设置在第一层上的电极，第二层所述电热丝和测试导线与电极连接的位置与所述第一层所述电热丝和测试导线的连接位置错开。
5、如权利要求1或2或3或4所述的一种芯片式加热器件，其特征在于：在连接所述电极的电热丝和测试导线及其附近的所述膜状基底上设置有热传导抑制孔。
6、如权利要求1或2或3或4所述的一种芯片式加热器件，其特征在于：所述膜状基底的材料为绝缘材料。
7、如权利要求5所述的一种芯片式加热器件，其特征在于：所述膜状基底的材料为绝缘材料。
8、如权利要求1或2或3或4所述的一种芯片式加热器件，其特征在于：所述膜状基底的材料为导电材料，所述膜状基底与电热丝之间设置有绝缘材料。
9、如权利要求5所述的一种芯片式加热器件，其特征在于：所述膜状基底的材料为导电材料，所述膜状基底与电热丝之间设置有绝缘材料。
10、如权利要求6所述的一种芯片式加热器件，其特征在于：所述膜状基底的材料为导电材料，所述膜状基底与电热丝之间设置有绝缘材料。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102192921A (zh) * 2010-02-25 2011-09-21 日立化成工业株式会社 评价用半导体芯片、评价系统及其修复方法
CN102378414A (zh) * 2010-08-06 2012-03-14 友丽系统制造股份有限公司 具有温度监控功能的微加热器
TWI421659B (zh) * 2010-07-21 2014-01-01 Unimems Mfg Co Ltd 具有溫度監控功能的微加熱器
CN109459683A (zh) * 2018-12-26 2019-03-12 上海捷策创电子科技有限公司 一种芯片测试装置
CN109561524A (zh) * 2019-01-09 2019-04-02 武汉光迅科技股份有限公司 一种微型加热器及其封装方式

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2799996B2 (ja) * 1989-09-04 1998-09-21 内橋エステック株式会社 温度センサー
KR100213110B1 (ko) * 1997-06-12 1999-08-02 윤종용 박막형 발열 히터 및 그 제조방법
CN2712717Y (zh) * 2003-10-15 2005-07-27 周子南 一种汽车外镜加热片

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102192921A (zh) * 2010-02-25 2011-09-21 日立化成工业株式会社 评价用半导体芯片、评价系统及其修复方法
CN102192921B (zh) * 2010-02-25 2013-12-25 日立化成工业株式会社 评价用半导体芯片、评价系统及其修复方法
TWI421659B (zh) * 2010-07-21 2014-01-01 Unimems Mfg Co Ltd 具有溫度監控功能的微加熱器
CN102378414A (zh) * 2010-08-06 2012-03-14 友丽系统制造股份有限公司 具有温度监控功能的微加热器
CN102378414B (zh) * 2010-08-06 2013-06-12 友丽系统制造股份有限公司 具有温度监控功能的微加热器
CN109459683A (zh) * 2018-12-26 2019-03-12 上海捷策创电子科技有限公司 一种芯片测试装置
CN109561524A (zh) * 2019-01-09 2019-04-02 武汉光迅科技股份有限公司 一种微型加热器及其封装方式

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