CN110025056A - 用于电子烟的立体加热mems雾化器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电子烟的立体加热MEMS雾化器，涉及电子烟雾化器领域，包括衬底、支撑槽、平面加热结构、立体加热结构；支撑槽为凹槽结构；平面加热结构包括第一电阻丝、第一绝缘保护层，第一电阻丝分布在支撑槽的内壁上，第一绝缘保护层覆盖在第一电阻丝的表面；立体加热结构包括第二电阻丝、绝缘保护结构；第二电阻丝弯折成若干凸起结构；每个凸起结构分别包裹在一个保护结构内。本发明的优点在于：采用平面加热结构和立体加热结构结合的雾化结构设计，雾化充分，提升了用户口感。
Description
技术领域
本发明涉及电子烟雾化器领域，尤其涉及一种用于电子烟的立体加热MEMS雾化器。
背景技术
随着人们对传统香烟危害性的认识逐步深刻，电子烟作为一种模仿卷烟的电子产品，通过雾化等手段，将烟油或烟膏等变成蒸汽后，让用户吸食与传统卷烟有类似味道和感觉的烟雾，逐渐走进市场。
现有的电子烟雾化器主要有两种：第一种采用金属绕丝式的加热器，将吸有烟油的导液棉包裹在金属电阻丝中，加热电阻丝产生高温使烟油雾化，有的导液棉和烟弹相连，源源不断地补充烟油；另一种采用陶瓷片作为载体，陶瓷片的表面设有加热器层，使其对烟芯或烟弹进行加热，烟油在陶瓷片的表面发生雾化。现有的电子烟雾化器存在以下缺点：
1，易出现雾化不充分现象，造成资源浪费。
2，功率较高，现有的电子烟雾化器常见功率5W以上，甚至达到100W，需要频繁充电，消耗能源多，并且导致吸烟嘴温度较高而烫嘴；而且大功率下烟油受热易发生碳化沉积在电阻丝上，导致电阻丝阻值的变化而改变温度场的分布，最直接的影响就是烟油的雾化量不能精确控制。
3，电阻丝加热过程中存在温度场的不均匀分布，烟油局部高温甚至干烧，造成加热电阻丝或导液棉材料发生变性脱落并随着烟油雾化形成的气溶胶一起被吸入人体，造成健康隐患。
4，雾化结构体积较大，发热速度较慢。例如在基于陶瓷片作为载体的雾化器上，因陶瓷基片的导热系数较低，导致雾化器的热响应较慢，用户在用烟嘴“吸烟”时不能实时达到吸入雾化气溶胶的效果，延迟较长，用户体验感差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有的电子烟雾化器烟油雾化不充分，且功率较高，浪费资源。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：用于电子烟的立体加热MEMS雾化器，包括衬底(1)、支撑槽(2)、平面加热结构(4)、立体加热结构(6)；支撑槽(2)为由衬底(1)的第一表面向其第二表面凹陷的凹槽结构；平面加热结构(4)包括第一电阻丝(41)、第一绝缘保护层，第一电阻丝(41)分布在支撑槽(2)的至少一个内壁上，第一绝缘保护层覆盖在第一电阻丝(41)的表面；立体加热结构(6)包括第二电阻丝(61)、绝缘保护结构；第二电阻丝(61)弯折成若干凸起结构，各凸起结构的一端连接第一绝缘保护层，另一端凸起在支撑槽(2)的内部空腔中；每个凸起结构分别包裹在一个绝缘保护结构内。
烟油进入支撑槽中，平面加热结构对烟油进行初次雾化，立体加热结构对初次雾化的气溶胶在传输过程中进行持续雾化，达到多次雾化的效果，避免在气溶胶在传输过程中因传输路径中温度降低造成气溶胶颗粒聚集粒径增大，甚至重新液化，失去雾化的效果，从而影响口感。
采用平面加热结构和立体加热结构结合的雾化结构设计，增加了了加热结构和烟油的接触面积，可以达到烟油多次雾化的效果，雾化充分，提升了用户口感；平面加热结构和立体加热结构的配合使用使得支撑槽内集中了大部分热量，热量损失少，在较低的功耗下就可使烟油达到很好地雾化效果，达到节能环保的效果；可以选择单独使用平面加热结构、立体加热结构或者二者同时使用，实现不同的加热方式的组合。
支撑槽的凹槽结构有利于承载烟油，避免由于烟油的流动性而任意流动。
通过第一绝缘保护层、绝缘保护结构将第一电阻丝、第二电阻丝完全覆盖，避免第一电阻丝、第二电阻丝加热时产生的金属离子伴随烟油雾化产生的气溶胶一起吸入人体，带来健康问题。
作为优化的技术方案，包括隔热空腔(3)，隔热空腔(3)为由衬底(1)的第二表面向其第一表面凹陷形成的凹槽结构，支撑槽(2)与隔热空腔(3)通过支撑槽(2)的底部和侧壁隔开。
隔热空腔减少了热量的散失，提高了加热效率。
作为优化的技术方案，第一电阻丝(41)包括平面主加热电阻丝(411)、平面第一辅加热电阻丝(412)、平面第二辅加热电阻丝(413)、平面第三辅加热电阻丝(414)、平面第四辅加热电阻丝(415)；平面主加热电阻丝(411)分布在支撑槽(2)的底面，平面第一辅加热电阻丝(412)、平面第二辅加热电阻丝(413)分别分布在支撑槽(2)的两个相对的侧面，平面第三辅加热电阻丝(414)、平面第四辅加热电阻丝(415)分别分布在支撑槽(2)的另外两个相对的侧面；平面第一辅加热电阻丝(412)、平面主加热电阻丝(411)、平面第二辅加热电阻丝(413)依次串联连接，平面第一辅加热电阻丝(412)的末端、平面第二辅加热电阻丝(413)的末端分别连接平面主加热电阻丝(411)始端和末端；平面第三辅加热电阻丝(414)、平面主加热电阻丝(411)、平面第四辅加热电阻丝(415)依次串联连接，平面第三辅加热电阻丝(414)的末端、平面第四辅加热电阻丝(415)的末端分别连接平面主加热电阻丝(411)的始端和末端；包括六个第一引脚(5)，六个第一引脚(5)分别连接平面主加热电阻丝(411)的始端和末端、平面第一辅加热电阻丝(412)的始端、平面第二辅加热电阻丝(413)的始端、平面第三辅加热电阻丝(414)的始端、平面第四辅加热电阻丝(415)的始端。
当烟油量较少时，或吸食者需求少“烟”时，可选择平面主加热电阻丝工作，即选择与平面主加热电阻丝的始端和末端连接的两个第一引脚加载电流；当烟油量较多时，或吸食者需求多“烟”时，可采用平面主加热电阻丝、平面第一辅加热电阻丝、平面第二辅加热电阻丝同时工作，即选择与平面第一辅加热电阻丝的始端、平面第二辅加热电阻丝的始端连接的两个第一引脚加载电流；或采用平面主加热电阻丝、平面第三辅加热电阻丝、平面第四辅加热电阻丝同时工作，即选择与平面第三辅加热电阻丝的始端、平面第四辅加热电阻丝的始端连接的两个第一引脚加载电流；还可以根据需求选择其他的第一引脚组合方式；通过选择不同的第一引脚的组合方式，实现不同的加热温度场的组合，加热温度可以调节，实现雾化量的可控，满足用户的需求，达到节能环保的效果。
作为优化的技术方案，第二电阻丝(61)包括立体主加热电阻丝(611)、立体第一辅加热电阻丝(612)、立体第二辅加热电阻丝(613)、立体第三辅加热电阻丝(614)、立体第四辅加热电阻丝(615)；立体主加热电阻丝(611)分布在支撑槽(2)的底面，立体第一辅加热电阻丝(612)、立体第二辅加热电阻丝(613)、立体第三辅加热电阻丝(614)、立体第四辅加热电阻丝(615)分别分布在支撑槽(2)的四个侧面并依次串联连接；立体第一辅加热电阻丝(612)的末端连接立体第二辅加热电阻丝(613)的始端，立体第二辅加热电阻丝(613)的末端连接立体第三辅加热电阻丝(614)的始端，立体第三辅加热电阻丝(614)的末端连接立体第四辅加热电阻丝(615)的始端；立体主加热电阻丝(611)的始端通过引线连接立体第二辅加热电阻丝(613)的末端；立体主加热电阻丝(611)、立体第一辅加热电阻丝(612)、立体第二辅加热电阻丝(613)、立体第三辅加热电阻丝(614)、立体第四辅加热电阻丝(615)分别弯折成若干凸起结构；包括四个第二引脚(7)，四个第二引脚(7)分别连接立体主加热电阻丝(611)的末端、立体第一辅加热电阻丝(612)的始端、立体第二辅加热电阻丝(613)的末端、立体第四辅加热电阻丝(615)的末端。
根据烟油初次雾化形成的气溶胶的颗粒大小和烟油雾化量的大小，可以选择立体主加热电阻丝进行补充雾化工作，即选择与立体主加热电阻丝的末端、立体第二辅加热电阻丝的末端连接的两个第二引脚加载电流；或者选择立体第一辅加热电阻丝、立体第二辅加热电阻丝、立体第三辅加热电阻丝、立体第四辅加热电阻丝进行补充雾化工作，即选择与立体第一辅加热电阻丝的始端、立体第二辅加热电阻丝的末端、立体第四辅加热电阻丝的末端连接的三个第二引脚加载电流；或者选择主加热电阻丝、立体第一辅加热电阻丝、立体第二辅加热电阻丝、立体第三辅加热电阻丝、立体第四辅加热电阻丝同时进行补充雾化工作，即选择与立体主加热电阻丝的末端、立体第一辅加热电阻丝的始端、立体第二辅加热电阻丝的末端、立体第四辅加热电阻丝的末端连接的四个第二引脚加载电流；还可以根据需求选择其他的第二引脚组合方式；通过选择不同的第二引脚的组合方式，实现不同的加热温度场的组合。
作为优化的技术方案，第一电阻丝(41)包括平面主加热电阻丝(411)、平面第一辅加热电阻丝(412)、平面第二辅加热电阻丝(413)；平面主加热电阻丝(411)分布在支撑槽(2)的底面，平面第一辅加热电阻丝(412)、平面第二辅加热电阻丝(413)分别分布在支撑槽(2)的两个相对的侧面；平面第一辅加热电阻丝(412)、平面主加热电阻丝(411)、平面第二辅加热电阻丝(413)依次串联连接，平面第一辅加热电阻丝(412)的末端、平面第二辅加热电阻丝(413)的末端分别连接平面主加热电阻丝(411)的始端和末端；包括四个第一引脚(5)，四个第一引脚(5)分别连接平面主加热电阻丝(411)的始端和末端、平面第一辅加热电阻丝(412)的始端、平面第二辅加热电阻丝(413)的始端。
当烟油量较少时，或吸食者需求少“烟”时，可选择平面主加热电阻丝工作，即选择与平面主加热电阻丝的始端和末端连接的两个第一引脚加载电流；当烟油量较多时，或吸食者需求多“烟”时，可采用平面主加热电阻丝、平面第一辅加热电阻丝、平面第二辅加热电阻丝同时工作，即选择与平面第一辅加热电阻丝的始端、平面第二辅加热电阻丝的始端连接的两个第一引脚加载电流；还可以根据需求选择其他的第一引脚组合方式；通过选择不同的第一引脚的组合方式，实现不同的加热温度场的组合，加热温度可以调节，实现雾化量的可控，满足用户的需求，达到节能环保的效果。
作为优化的技术方案，第二电阻丝(61)包括立体主加热电阻丝(611)、立体第一辅加热电阻丝(612)、立体第二辅加热电阻丝(613)；立体主加热电阻丝(611)分布在支撑槽(2)的底面，立体第一辅加热电阻丝(612)、立体第二辅加热电阻丝(613)分别分布在平面第一辅加热电阻丝(412)、平面第二辅加热电阻丝(413)所在的支撑槽(2)的两个侧面；立体第一辅加热电阻丝(612)、立体主加热电阻丝(611)、立体第二辅加热电阻丝(613)依次串联连接，立体第一辅加热电阻丝(612)的末端、立体第二辅加热电阻丝(613)的末端分别连接立体主加热电阻丝(611)的始端和末端；主加热电阻丝(611)、立体第一辅加热电阻丝(612)、立体第二辅加热电阻丝(613)分别弯折成若干凸起结构；包括四个第二引脚(7)，四个第二引脚(7)分别连接立体主加热电阻丝(611)的始端和末端、立体第一辅加热电阻丝(612)的始端、立体第二辅加热电阻丝(613)的始端。
根据烟油初次雾化形成的气溶胶的颗粒大小和烟油雾化量的大小，可以选择立体主加热电阻丝进行补充雾化工作，即选择与立体主加热电阻丝的始端和末端连接的两个第二引脚加载电流；或者选择立体主加热电阻丝、立体第一辅加热电阻丝、立体第二辅加热电阻丝同时进行补充雾化工作，即选择与立体第一辅加热电阻丝的始端、立体第二辅加热电阻丝的始端连接的两个第二引脚加载电流；还可以根据需求选择其他的第二引脚组合方式；通过选择不同的第二引脚的组合方式，实现不同的加热温度场的组合。
作为优化的技术方案，第二电阻丝(61)往返弯折成若干单根齿，每个单根齿作为一个凸起结构，每个单根齿分别包裹在一个保护结构内。
单根齿式的凸起结构的凸起方向具有多向性，摆脱了面式凸起结构共面性的束缚，保证雾化的气溶胶和立体加热结构能够充分接触，增大了接触面积，而且有利于提升立体加热结构的稳定性，可靠性。
作为优化的技术方案，各单根齿排列成若干排，每排包含若干单根齿，每排中相邻的单根齿的间距宽度大于单根齿的自身宽度。
这种设计使单根齿凸起的头部的温度高于靠近支撑槽的内壁的根部的温度，可实现对雾化气溶胶的加强雾化，雾化后的气溶胶更加细腻，适合要求“烟”口感细腻的用户。
作为优化的技术方案，第一电阻丝(41)、第二电阻丝(61)均为薄膜结构的金属电阻丝，衬底(1)采用硅基衬底，第一绝缘保护层、绝缘保护结构均为氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜。
薄膜结构的金属电阻丝具有良好的热响应速度，无任何延迟，提高了雾化速率，并且雾化温度场均匀，雾化效果好，提升了口感。
采用硅基衬底结合氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜的形式，可使用MEMS工艺进行制作，基于晶圆级设计制造，批量化生产，降低了成本，提了高一致性及稳定性，实现电子烟雾化器小型化和集成化方向发展。
作为优化的技术方案，还包括盖帽，盖帽连接在衬底(1)的第一表面，支撑槽(2)的槽口通过盖帽封闭，盖帽上设有雾化气孔。
盖帽作为滤网结构，可以拦截大颗粒的气溶胶，使雾化的气溶胶颗粒更加均匀。
本发明的优点在于：
1、采用平面加热结构和立体加热结构结合的雾化结构设计，增加了了加热结构和烟油的接触面积，可以达到烟油多次雾化的效果，雾化充分，提升了用户口感；平面加热结构和立体加热结构的配合使用使得支撑槽内集中了大部分热量，热量损失少，在较低的功耗下就可使烟油达到很好地雾化效果，达到节能环保的效果；可以选择单独使用平面加热结构、立体加热结构或者二者同时使用，实现不同的加热方式的组合；
支撑槽的凹槽结构有利于承载烟油，避免由于烟油的流动性而任意流动；
通过第一绝缘保护层、绝缘保护结构将第一电阻丝、第二电阻丝完全覆盖，避免第一电阻丝、第二电阻丝加热时产生的金属离子伴随烟油雾化产生的气溶胶一起吸入人体，带来健康问题。
2、隔热空腔减少了热量的散失，提高了加热效率，同时采用薄膜结构的金属电阻丝，实现了15mW即可让烟油完全雾化，降低了功率。
3、通过选择不同的引脚组合方式，可以改变平面加热结构、立体加热结构温度场的分布，加热温度可以调节，实现烟油雾化量的可控，满足用户的需求，达到节能环保的效果。
4、单根齿式的凸起结构的凸起方向具有多向性，摆脱了面式凸起结构共面性的束缚，保证雾化的气溶胶和立体加热结构能够充分接触，增大了接触面积，而且有利于提升立体加热结构的稳定性，可靠性。
5、单根齿式的凸起结构凸起的头部的温度高于靠近支撑槽的内壁的根部的温度，可实现对雾化气溶胶的加强雾化，雾化后的气溶胶更加细腻，适合要求“烟”口感细腻的用户。
6、薄膜结构的金属电阻丝具有良好的热响应速度，无任何延迟，提高了雾化速率，并且雾化温度场均匀，雾化效果好，提升了口感；
采用硅基衬底结合氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜的形式，可使用MEMS工艺进行制作，基于晶圆级设计制造，批量化生产，降低了成本，提了高一致性及稳定性，实现电子烟雾化器小型化和集成化方向发展。
7、盖帽作为滤网结构，可以拦截大颗粒的气溶胶，使雾化的气溶胶颗粒更加均匀。
附图说明
图1是本发明实施例一中的用于电子烟的立体加热MEMS雾化器的结构示意图。
图2是本发明实施例一中的用于电子烟的立体加热MEMS雾化器的剖视结构示意图。
图3是本发明实施例一中的支撑槽的剖视结构示意图。
图4是本发明实施例一中的平面加热结构的结构示意图。
图5是本发明实施例一中的立体加热结构的结构示意图。
图6是本发明实施例二中的平面加热结构的结构示意图。
图7是本发明实施例三中的立体加热结构的结构示意图。
图8是本发明实施例三中的面式加热结构的结构示意图。
图9是本发明实施例四中的立体加热结构的结构示意图。
图10是本发明实施例四中的单根式加热结构的结构示意图。
图11是本发明实施例五中的立体加热结构的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1-5所示，用于电子烟的立体加热MEMS雾化器，包括衬底1、支撑槽2、隔热空腔3、平面加热结构4、第一引脚5、立体加热结构6、第二引脚7、盖帽(图中未示出)。
衬底1为长方体，衬底1的第一表面、第二表面分别为其长边与宽边围成的两个相对的侧面，衬底1的尺寸可以为四英寸，六英寸或者其他尺寸，衬底1采用P/N-<100>晶向，厚度300～600μm的单晶硅，衬底1上覆盖有氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜。
支撑槽2为由衬底1的第一表面向其第二表面凹陷的倒四棱台凹槽结构，支撑槽2的底面为正方形，四个侧面为形状相同的等腰梯形，其底面的尺寸小于槽口的尺寸；支撑槽2也可以为倒圆台形、倒梯形等其他形状。
盖帽键合连接在衬底1的第一表面，支撑槽2的槽口通过盖帽封闭，盖帽上设有雾化气孔；盖帽与衬底1键合后，在盖帽与支撑槽2之间形成雾化空腔，并且，盖帽上开设有与外部连通的进油通道。本实施例中，也可以不设置盖帽，烟油雾化后从支撑槽2的槽口直接逸出。不设盖帽时也可以不设置进油通道，烟油由支撑槽2的槽口注入。
隔热空腔3为由衬底1的第二表面向其第一表面凹陷形成的凹槽结构，支撑槽2与隔热空腔3通过支撑槽2的底部和侧壁隔开，支撑槽2的底部和侧壁为氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜，厚度为1～5μm。
平面加热结构4包括第一电阻丝41、第一绝缘保护层(图中未示出)。
第一电阻丝41包括平面主加热电阻丝411、平面第一辅加热电阻丝412、平面第二辅加热电阻丝413、平面第三辅加热电阻丝414、平面第四辅加热电阻丝415；平面主加热电阻丝411分布在支撑槽2的正方形底面，平面第一辅加热电阻丝412、平面第二辅加热电阻丝413分别分布在支撑槽2的两个相对的侧面，平面第三辅加热电阻丝414、平面第四辅加热电阻丝415分别分布在支撑槽2的另外两个相对的侧面，平面第一辅加热电阻丝412、平面第二辅加热电阻丝413、平面第三辅加热电阻丝414、平面第四辅加热电阻丝415的形状和尺寸相同；平面第一辅加热电阻丝412、平面主加热电阻丝411、平面第二辅加热电阻丝413依次串联连接，平面第一辅加热电阻丝412的末端、平面第二辅加热电阻丝413的末端分别连接平面主加热电阻丝411的始端和末端；平面第三辅加热电阻丝414、平面主加热电阻丝411、平面第四辅加热电阻丝415依次串联连接，平面第三辅加热电阻丝414的末端、平面第四辅加热电阻丝415的末端分别连接平面主加热电阻丝411的始端和末端；平面第一辅加热电阻丝412的始端、平面第二辅加热电阻丝413的始端、平面第三辅加热电阻丝414的始端、平面第四辅加热电阻丝415的始端分别靠近支撑槽2的槽口，平面第一辅加热电阻丝412的末端、平面第二辅加热电阻丝413的末端、平面第三辅加热电阻丝414的末端、平面第四辅加热电阻丝415的末端分别靠近支撑槽2的底面，平面主加热电阻丝411的始端和末端分别靠近支撑槽2的底面的两侧。
平面主加热电阻丝411、平面第一辅加热电阻丝412、平面第二辅加热电阻丝413、平面第三辅加热电阻丝414、平面第四辅加热电阻丝415均采用蛇形走线，也可以采用环形走线或其他呈均匀分布的走线方式，使温度在支撑槽2的底面和侧面均匀分布。
第一电阻丝41为薄膜结构的金属电阻丝，材料采用铂/钛(Pt/Ti)、金/钛(Au/Ti)、铂/铬(Pt/Cr)、金/铬(Au/Cr)中的一种或几种，厚度为100～300nm。
第一绝缘保护层覆盖在第一电阻丝41的表面，第一绝缘保护层为氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜，厚度为200～400nm。
六个第一引脚5分别通过引线连接平面主加热电阻丝411的始端和末端、平面第一辅加热电阻丝412的始端、平面第二辅加热电阻丝413的始端、平面第三辅加热电阻丝414的始端、平面第四辅加热电阻丝415的始端。
第一引脚5、引线为薄膜结构的金属电阻丝，材料采用铂/钛(Pt/Ti)、金/钛(Au/Ti)、铂/铬(Pt/Cr)、金/铬(Au/Cr)中的一种或几种，厚度为100～300nm。
立体加热结构6包括第二电阻丝61、第二绝缘保护层62、第三绝缘保护层63。
第二电阻丝61包括立体主加热电阻丝611、立体第一辅加热电阻丝612、立体第二辅加热电阻丝613、立体第三辅加热电阻丝614、立体第四辅加热电阻丝615；立体主加热电阻丝611分布在支撑槽2的底面，立体第一辅加热电阻丝612、立体第二辅加热电阻丝613、立体第三辅加热电阻丝614、立体第四辅加热电阻丝615分别分布在支撑槽2的四个侧面并依次串联连接；立体第一辅加热电阻丝612的末端连接立体第二辅加热电阻丝613的始端，立体第二辅加热电阻丝613的末端连接立体第三辅加热电阻丝614的始端，立体第三辅加热电阻丝614的末端连接立体第四辅加热电阻丝615的始端；立体第一辅加热电阻丝612、立体第二辅加热电阻丝613、立体第三辅加热电阻丝614、立体第四辅加热电阻丝615的形状和尺寸相同；立体主加热电阻丝611的始端通过引线连接立体第二辅加热电阻丝613的末端。
立体主加热电阻丝611弯折成若干个长方形的凸起结构，立体第一辅加热电阻丝612、立体第二辅加热电阻丝613、立体第三辅加热电阻丝614、立体第四辅加热电阻丝615各弯折成若干个长方形的凸起结构；各凸起结构的其中一个长边靠近支撑槽2的内壁，另一个长边凸起在支撑槽2的内部空腔中。
立体第一辅加热电阻丝612、立体第二辅加热电阻丝613、立体第三辅加热电阻丝614、立体第四辅加热电阻丝615上的凸起结构均往朝向支撑槽2底部的方向倾斜，这种倾斜方式可以避免烟油在凸起结构的根部积油，避免浪费，同时避免影响立体加热结构的加热性能。
各凸起结构中均采用蛇形走线，也可以采用环形走线或其他呈均匀分布的走线方式，使温度在凸起结构中均匀分布。
第二电阻丝61为薄膜结构的金属电阻丝，材料采用铂/钛(Pt/Ti)、金/钛(Au/Ti)、铂/铬(Pt/Cr)、金/铬(Au/Cr)中的一种或几种，厚度为100～300nm。
每个长方形的凸起结构分别包裹在一个绝缘保护结构内，绝缘保护结构包括第二绝缘保护层62、第三绝缘保护层63，第二绝缘保护层62、第三绝缘保护层63分别覆盖在凸起结构的两面将凸起结构封闭在中间，形成与凸起结构数量相同的面式加热结构。
第二绝缘保护层62、第三绝缘保护层63均为氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜，厚度为200～400nm。
四个第二引脚7分别通过引线连接立体主加热电阻丝611的末端、立体第一辅加热电阻丝612的始端、立体第二辅加热电阻丝613的末端、立体第四辅加热电阻丝615的末端。
第二引脚7、引线为薄膜结构的金属电阻丝，材料采用铂/钛(Pt/Ti)、金/钛(Au/Ti)、铂/铬(Pt/Cr)、金/铬(Au/Cr)中的一种或几种，厚度为100～300nm。
该用于电子烟的立体加热MEMS雾化器的使用方法为：
将烟油采用注射或者喷涂等等工艺加载到支撑槽2中，或者可以添加导油槽设计，通过烟油控制器将烟油输送到导油槽，然后流入支撑槽2中；平面加热结构4对烟油进行初次雾化，立体加热结构6对烟油进行二次雾化，保证气溶胶充分雾化后供吸食者吸入。
用于电子烟的立体加热MEMS雾化器的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，制备雾化结构，包括以下步骤：
步骤a1，采用热氧化，或者等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，或者低压化学气相沉积(LPCVD)，或者热氧化与等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)的结合，在衬底1上沉积氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜。
步骤a2，采用光刻工艺在衬底1的第一表面定义支撑槽2的刻蚀窗口；采用反应离子刻蚀(RIE)或离子束刻蚀(IBE)工艺，在光刻胶的保护下刻蚀暴露出来的步骤a1中制备的氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜，形成腐蚀窗口。
步骤a3，用由氢氧化钾溶液或四甲基氢氧化铵溶液作为腐蚀液的各向异性湿法，或者由氢氟酸、硝酸水溶液作为腐蚀液的各向同性湿法，或者由二氟化氙作为腐蚀气体的各向同性干法，腐蚀衬底1，控制腐蚀时间制备出支撑槽2，支撑槽2的深度为100～150μm。
步骤a4，采用热氧化，或者等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，或者低压化学气相沉积(LPCVD)，或者热氧化与等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)的结合，在支撑槽2的内壁上沉积氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜。
步骤a5，采用喷胶工艺，结合光刻工艺在支撑槽2的底面和四个侧面定义第一电阻丝41、引线和第一引脚5的图形；采用磁控溅射或电子束蒸发工艺等金属镀膜工艺镀金属薄膜；采用剥离工艺(Lift-off)去除光刻胶和多余金属，形成第一电阻丝41、引线和第一引脚5。
步骤a6，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)，在第一电阻丝41、引线和第一引脚5的表面上沉积氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜，作为第一绝缘保护层。
步骤a7，结合光刻工艺，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)，在第一绝缘保护层表面沉积多晶硅作为牺牲层，牺牲层也可以选择多孔硅或金属铝等材料。
步骤a8，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)，在牺牲层表面沉积氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜，作为第二绝缘保护层62。
步骤a9，采用喷胶工艺结合光刻工艺在支撑槽2的底面和四个侧面定义第二电阻丝61、引线和第二引脚7的图形；采用磁控溅射或电子束蒸发工艺等金属镀膜工艺镀金属薄膜；采用剥离工艺(Lift-off)去除光刻胶和多余金属，形成第二电阻丝61、引线和第二引脚7。
步骤a10，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)，在第二电阻丝61、引线和第二引脚7的表面上沉积氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜，作为第三绝缘保护层63。
步骤a11，采用光刻工艺在第三绝缘保护层63上定义出第一引脚5、第二引脚7的图形，采用反应离子刻蚀(RIE)或离子束刻蚀(IBE)工艺在光刻胶的保护下刻蚀暴露出来的氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜，露出第一引脚5、第二引脚7，供后续电气连接应用。
步骤a12，采用光刻工艺在支撑槽2上定义刻蚀窗口图形；采用反应离子刻蚀(RIE)或离子束刻蚀(IBE)工艺，在光刻胶的保护下刻蚀暴露出来氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜，露出牺牲层。
步骤a13，采用光刻工艺在衬底1的第二表面定义隔热空腔3的刻蚀窗口；采用反应离子刻蚀(RIE)或离子束刻蚀(IBE)工艺，在光刻胶的保护下刻蚀暴露出来步骤a1中制备的氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜，形成腐蚀窗口。
步骤a14，采用由氢氧化钾溶液或四甲基氢氧化铵溶液作为腐蚀液的各向异性湿法，或者由氢氟酸、硝酸水溶液作为腐蚀液的各向同性湿法；或者由二氟化氙作为腐蚀气体的各向同性干法，腐蚀第一衬底1，控制腐蚀时间制备出隔热空腔3，使支撑槽2的底部和侧壁的厚度为1～5μm；同时腐蚀牺牲层，制备立体加热结构6。
步骤a15采用划片机将步骤a14中得到的晶圆片进行划片，即可得到单个的雾化结构。
步骤B，将雾化结构与盖帽键合。
该用于电子烟的立体加热MEMS雾化器的制备方法采用MEMS工艺进行制作，基于晶圆级设计制造，批量化生产，降低了成本，提了高一致性及稳定性，实现电子烟雾化器小型化和集成化方向发展。
实施例二
如图6所示，本实施例用于电子烟的立体加热MEMS雾化器与实施例一的区别在于：
支撑槽2为由衬底1的第一表面向其第二表面凹陷的倒梯形凹槽结构，支撑槽2的底面为长方形，其底面的两个长边所在的两个侧面为两个对称的等腰梯形，其底面的两个短边所在的两个侧面为两个对称的等腰梯形，其底面的尺寸小于槽口的尺寸。
第一电阻丝41包括平面主加热电阻丝411、平面第一辅加热电阻丝412、平面第二辅加热电阻丝413；平面主加热电阻丝411分布在支撑槽2的底面，平面第一辅加热电阻丝412、平面第二辅加热电阻丝413分别分布在支撑槽2的两个相对的侧面；平面第一辅加热电阻丝412、平面主加热电阻丝411、平面第二辅加热电阻丝413依次串联连接，平面第一辅加热电阻丝412的末端、平面第二辅加热电阻丝413的末端分别连接平面主加热电阻丝411的始端和末端；平面第一辅加热电阻丝412的始端、平面第二辅加热电阻丝413的始端分别靠近支撑槽2的槽口，平面第一辅加热电阻丝412的末端、平面第二辅加热电阻丝413的末端分别靠近支撑槽2的底面，平面主加热电阻丝411的始端和末端分别靠近支撑槽2的底面的两侧。
四个第一引脚5分别连接平面主加热电阻丝411的始端和末端、平面第一辅加热电阻丝412的始端、平面第二辅加热电阻丝413的始端。
第二电阻丝61包括立体主加热电阻丝611、立体第一辅加热电阻丝612、立体第二辅加热电阻丝613；立体主加热电阻丝611分布在支撑槽2的底面，立体第一辅加热电阻丝612、立体第二辅加热电阻丝613分别分布在平面第一辅加热电阻丝412、平面第二辅加热电阻丝413所在的支撑槽2的两个侧面；立体第一辅加热电阻丝612、立体主加热电阻丝611、立体第二辅加热电阻丝613依次串联连接，立体第一辅加热电阻丝612的末端、立体第二辅加热电阻丝613的末端分别连接立体主加热电阻丝611的始端和末端；立体第一辅加热电阻丝612的始端、立体第二辅加热电阻丝613的始端分别靠近支撑槽2的槽口，立体第一辅加热电阻丝612的末端、立体第二辅加热电阻丝613的末端分别靠近支撑槽2的底面，立体主加热电阻丝611的始端和末端分别靠近支撑槽2的底面的两侧。
立体主加热电阻丝611弯折成若干个长方形的凸起结构，立体第一辅加热电阻丝612、立体第二辅加热电阻丝613各弯折成若干个长方形的凸起结构；各凸起结构的其中一个长边靠近支撑槽2的内壁，另一个长边凸起在支撑槽2的内部空腔中；立体第一辅加热电阻丝612、立体第二辅加热电阻丝613上的凸起结构均往朝向支撑槽2底部的方向倾斜；各凸起结构中均采用蛇形走线。
实施例三
如图7-8所示，本实施例用于电子烟的立体加热MEMS雾化器与实施例一的区别在于：
立体主加热电阻丝611弯折成若干排单根齿，每排包含若干单根齿，每排单根齿作为一个凸起结构；立体第一辅加热电阻丝612、立体第二辅加热电阻丝613、立体第三辅加热电阻丝614、立体第四辅加热电阻丝615各弯折成若干排单根齿，每排包含若干单根齿，每排单根齿作为一个凸起结构；每排中相邻的单根齿的间距宽度大于单根齿的自身宽度，单根齿的形状为长方形、正方形、锯齿形或其他形状。
每排单根齿分别包裹在一个绝缘保护结构内，形成与单根齿排数相同的面式加热结构。
实施例四
如图9-10所示，本实施例用于电子烟的立体加热MEMS雾化器与实施例一的区别在于：
立体主加热电阻丝611弯折成若干排单根齿，每排包含若干单根齿，每个单根齿作为一个凸起结构；立体第一辅加热电阻丝612、立体第二辅加热电阻丝613、立体第三辅加热电阻丝614、立体第四辅加热电阻丝615各弯折成若干排单根齿，每排包含若干单根齿，每个单根齿作为一个凸起结构；每排中相邻的单根齿的间距宽度大于单根齿的自身宽度，单根齿的形状为长方形、正方形、锯齿形或其他形状。
每个单根齿分别包裹在一个绝缘保护结构内，形成与单根齿数量相同的单根式加热结构。
实施例五
如图11所示，本实施例用于电子烟的立体加热MEMS雾化器与实施例一的区别在于：
立体主加热电阻丝611弯折成若干排单根齿，每排包含若干单根齿，每个单根齿作为一个凸起结构，每排中相邻的单根齿的间距宽度大于单根齿的自身宽度，单根齿的形状为长方形、正方形、锯齿形或其他形状；立体第一辅加热电阻丝612、立体第二辅加热电阻丝613、立体第三辅加热电阻丝614、立体第四辅加热电阻丝615各弯折成若干个长方形凸起结构，各长方形凸起结构的其中一个长边靠近第一绝缘保护层，另一个长边凸起在支撑槽2的内部空腔中，各长方形凸起结构均往朝向支撑槽2底部的方向倾斜，各长方形凸起结构中均采用蛇形走线。
每个单根齿分别包裹在一个绝缘保护结构内，形成与单根齿数量相同的单根式加热结构；每个长方形的凸起结构分别包裹在一个绝缘保护结构内，形成与长方形的凸起结构数量相同的面式加热结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于电子烟的立体加热MEMS雾化器，其特征在于：包括衬底(1)、支撑槽(2)、平面加热结构(4)、立体加热结构(6)；支撑槽(2)为由衬底(1)的第一表面向其第二表面凹陷的凹槽结构；平面加热结构(4)包括第一电阻丝(41)、第一绝缘保护层，第一电阻丝(41)分布在支撑槽(2)的至少一个内壁上，第一绝缘保护层覆盖在第一电阻丝(41)的表面；立体加热结构(6)包括第二电阻丝(61)、绝缘保护结构；第二电阻丝(61)弯折成若干凸起结构，各凸起结构的一端连接第一绝缘保护层，另一端凸起在支撑槽(2)的内部空腔中；每个凸起结构分别包裹在一个绝缘保护结构内。
2.如权利要求1所述的用于电子烟的立体加热MEMS雾化器，其特征在于：包括隔热空腔(3)，隔热空腔(3)为由衬底(1)的第二表面向其第一表面凹陷形成的凹槽结构，支撑槽(2)与隔热空腔(3)通过支撑槽(2)的底部和侧壁隔开。
3.如权利要求1所述的用于电子烟的立体加热MEMS雾化器，其特征在于：第一电阻丝(41)包括平面主加热电阻丝(411)、平面第一辅加热电阻丝(412)、平面第二辅加热电阻丝(413)、平面第三辅加热电阻丝(414)、平面第四辅加热电阻丝(415)；平面主加热电阻丝(411)分布在支撑槽(2)的底面，平面第一辅加热电阻丝(412)、平面第二辅加热电阻丝(413)分别分布在支撑槽(2)的两个相对的侧面，平面第三辅加热电阻丝(414)、平面第四辅加热电阻丝(415)分别分布在支撑槽(2)的另外两个相对的侧面；平面第一辅加热电阻丝(412)、平面主加热电阻丝(411)、平面第二辅加热电阻丝(413)依次串联连接，平面第一辅加热电阻丝(412)的末端、平面第二辅加热电阻丝(413)的末端分别连接平面主加热电阻丝(411)始端和末端；平面第三辅加热电阻丝(414)、平面主加热电阻丝(411)、平面第四辅加热电阻丝(415)依次串联连接，平面第三辅加热电阻丝(414)的末端、平面第四辅加热电阻丝(415)的末端分别连接平面主加热电阻丝(411)的始端和末端；包括六个第一引脚(5)，六个第一引脚(5)分别连接平面主加热电阻丝(411)的始端和末端、平面第一辅加热电阻丝(412)的始端、平面第二辅加热电阻丝(413)的始端、平面第三辅加热电阻丝(414)的始端、平面第四辅加热电阻丝(415)的始端。
4.如权利要求3所述的用于电子烟的立体加热MEMS雾化器，其特征在于：第二电阻丝(61)包括立体主加热电阻丝(611)、立体第一辅加热电阻丝(612)、立体第二辅加热电阻丝(613)、立体第三辅加热电阻丝(614)、立体第四辅加热电阻丝(615)；立体主加热电阻丝(611)分布在支撑槽(2)的底面，立体第一辅加热电阻丝(612)、立体第二辅加热电阻丝(613)、立体第三辅加热电阻丝(614)、立体第四辅加热电阻丝(615)分别分布在支撑槽(2)的四个侧面并依次串联连接；立体第一辅加热电阻丝(612)的末端连接立体第二辅加热电阻丝(613)的始端，立体第二辅加热电阻丝(613)的末端连接立体第三辅加热电阻丝(614)的始端，立体第三辅加热电阻丝(614)的末端连接立体第四辅加热电阻丝(615)的始端；立体主加热电阻丝(611)的始端通过引线连接立体第二辅加热电阻丝(613)的末端；立体主加热电阻丝(611)、立体第一辅加热电阻丝(612)、立体第二辅加热电阻丝(613)、立体第三辅加热电阻丝(614)、立体第四辅加热电阻丝(615)分别弯折成若干凸起结构；包括四个第二引脚(7)，四个第二引脚(7)分别连接立体主加热电阻丝(611)的末端、立体第一辅加热电阻丝(612)的始端、立体第二辅加热电阻丝(613)的末端、立体第四辅加热电阻丝(615)的末端。
5.如权利要求1所述的用于电子烟的立体加热MEMS雾化器，其特征在于：第一电阻丝(41)包括平面主加热电阻丝(411)、平面第一辅加热电阻丝(412)、平面第二辅加热电阻丝(413)；平面主加热电阻丝(411)分布在支撑槽(2)的底面，平面第一辅加热电阻丝(412)、平面第二辅加热电阻丝(413)分别分布在支撑槽(2)的两个相对的侧面；平面第一辅加热电阻丝(412)、平面主加热电阻丝(411)、平面第二辅加热电阻丝(413)依次串联连接，平面第一辅加热电阻丝(412)的末端、平面第二辅加热电阻丝(413)的末端分别连接平面主加热电阻丝(411)的始端和末端；包括四个第一引脚(5)，四个第一引脚(5)分别连接平面主加热电阻丝(411)的始端和末端、平面第一辅加热电阻丝(412)的始端、平面第二辅加热电阻丝(413)的始端。
6.如权利要求5所述的用于电子烟的立体加热MEMS雾化器，其特征在于：第二电阻丝(61)包括立体主加热电阻丝(611)、立体第一辅加热电阻丝(612)、立体第二辅加热电阻丝(613)；立体主加热电阻丝(611)分布在支撑槽(2)的底面，立体第一辅加热电阻丝(612)、立体第二辅加热电阻丝(613)分别分布在平面第一辅加热电阻丝(412)、平面第二辅加热电阻丝(413)所在的支撑槽(2)的两个侧面；立体第一辅加热电阻丝(612)、立体主加热电阻丝(611)、立体第二辅加热电阻丝(613)依次串联连接，立体第一辅加热电阻丝(612)的末端、立体第二辅加热电阻丝(613)的末端分别连接立体主加热电阻丝(611)的始端和末端；主加热电阻丝(611)、立体第一辅加热电阻丝(612)、立体第二辅加热电阻丝(613)分别弯折成若干凸起结构；包括四个第二引脚(7)，四个第二引脚(7)分别连接立体主加热电阻丝(611)的始端和末端、立体第一辅加热电阻丝(612)的始端、立体第二辅加热电阻丝(613)的始端。
7.如权利要求1所述的用于电子烟的立体加热MEMS雾化器，其特征在于：第二电阻丝(61)往返弯折成若干单根齿，每个单根齿作为一个凸起结构，每个单根齿分别包裹在一个保护结构内。
8.如权利要求7所述的用于电子烟的立体加热MEMS雾化器，其特征在于：各单根齿排列成若干排，每排包含若干单根齿，每排中相邻的单根齿的间距宽度大于单根齿的自身宽度。
9.如权利要求1所述的用于电子烟的立体加热MEMS雾化器，其特征在于：第一电阻丝(41)、第二电阻丝(61)均为薄膜结构的金属电阻丝，衬底(1)采用硅基衬底，第一绝缘保护层、绝缘保护结构均为氧化硅或氮化硅的单层膜或复合膜。
10.如权利要求1所述的用于电子烟的立体加热MEMS雾化器，其特征在于：还包括盖帽，盖帽连接在衬底(1)的第一表面，支撑槽(2)的槽口通过盖帽封闭，盖帽上设有雾化气孔。
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