CN115363285A - 一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯，包括：硅基发热片、储液棉和衬底片，硅基发热片上设置有储液腔，硅基发热片表面设置有若干个雾化孔，雾化孔连通至储液腔，储液棉设置在储液腔内，发热丝制作在硅基发热片表面，发热丝的端部设置有电极，发热丝上设置有钝化保护层，钝化保护层上设置有位置对应电极的第一避让孔，钝化保护层上还设置有位置对应雾化孔的第二避让孔，衬底片固定安装在硅基发热片上储液腔一侧表面，衬底片上设置有位置对应储液腔的进液孔。本发明还公开了一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯制造方法。本发明相较于现有技术，雾化面热量分布均匀，雾化均匀性好，温度可测。

Description

一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯及其制造方法

技术领域

本发明属于热雾化器芯片领域，尤其涉及一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯及其制造方法。

背景技术

发热雾化芯作为液体雾化产品的核心部件，对液体进行加热，使其变为雾状气溶胶形态散发出来。雾化元件加热雾化液体时要做到快速、均匀、一致、细腻且尽量减少有害物质产生。

现有液体加热雾化芯主要有以下两种类型：

第一种为棉芯雾化芯，金属发热丝直接缠绕在棉芯棒上或者金属发热丝支撑在棉芯管内。金属发热丝和棉芯直接接触，通过金属发热丝的热量将棉芯吸储的液体雾化成气凝胶挥发出来。

第二种为多孔陶瓷雾化芯，由多孔陶瓷和发热电极两部分构成。多孔陶瓷经过高温烧结制成碗状结构，发热电极设计成特定形状附着在陶瓷表面，在工作过程中，发热电极通过发热，把多孔陶瓷吸储的液体加热形成雾气，由陶瓷微孔散发出。由于微米级蜂窝孔的存在，其雾化出的气溶胶更加细腻、均匀。

现有棉芯雾化芯存在以下缺点：1)金属发热丝以缠绕或支撑的方式和棉芯接触，相邻发热丝间距大，雾化气凝胶颗粒较大；2)在高温下，发热丝中的金属成分以及棉芯材料的碎屑可能会被雾化形成的气溶胶携带而被使用者吸入，造成潜在的健康危害；3)棉芯与金属发热丝非均匀接触，受热不均匀，以及高温碳化也会引起发热丝电阻变化，进而引起发热丝温度变化，使得雾化均匀性、稳定性、一致性较差；4)棉芯雾化芯体积相对较大。

现有陶瓷雾化芯，采用多孔陶瓷烧结技术制备，表面做有金属发热丝，存在以下缺点：1)多孔陶瓷烧结工艺不稳定，孔大小数量难以控制，成品率不高，且均匀性较差，雾化均匀性不佳；2)多孔陶瓷热传导率较低，且不均匀，容易造成局部温度过高，干烧积碳，容易损坏；3)多孔陶瓷成分复杂，不可避免会含有一些对人体有害的物质，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯及其制造方法，雾化面热量分布均匀，雾化均匀性好，温度可测。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯，包括：硅基发热片、储液棉和衬底片，硅基发热片上设置有储液腔，硅基发热片表面设置有若干个雾化孔，雾化孔连通至储液腔，储液棉设置在储液腔内，发热丝制作在硅基发热片表面，发热丝的端部设置有电极，发热丝上设置有钝化保护层，钝化保护层上设置有位置对应电极的第一避让孔，钝化保护层上还设置有位置对应雾化孔的第二避让孔，衬底片固定安装在硅基发热片上储液腔一侧表面，衬底片上设置有位置对应储液腔的进液孔。

作为上述技术方案的进一步描述：

进液孔内设置有导液棉。

作为上述技术方案的进一步描述：

硅基发热片包括硅膜和硅框架，硅膜位置对应设置在储液腔上方，雾化孔设置在硅膜上。

作为上述技术方案的进一步描述：

衬底片为玻璃片、石英片、硅胶片或陶瓷片。

作为上述技术方案的进一步描述：

衬底片的厚度为100μm-1mm。

另一方面，本发明还提供了一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯制造方法，包括以下步骤：

S1、在硅基发热片上沉积发热丝和电极，并通过干法蚀刻或湿法腐蚀工艺做出特定图形；

S2、在发热丝和电极上沉积钝化保护层，通过干法或湿法刻蚀工艺将电极上的钝化保护层蚀刻开；

S3、使用干法或湿法刻蚀工艺，依次刻钝化保护层和硅基发热片，在硅基发热片上形成雾化孔；

S4、用干法或湿法刻蚀工艺在硅基发热片背面蚀刻出储液腔；

S5、在储液腔内放入耐高温储液棉；

S6、将具有进液孔的衬底片连接在硅基发热片的储液腔一侧。

作为上述技术方案的进一步描述：

在步骤S6中，进液孔的加工工艺包括喷砂工艺、激光工艺、机械钻工艺、湿法腐蚀工艺、干法刻蚀工艺中的一种。

作为上述技术方案的进一步描述：

在步骤S6中，进液孔内设置有导液棉，导液棉为有机棉或纤维棉。

作为上述技术方案的进一步描述：

在步骤S6中，衬底片和硅基发热片的连接方式包括共晶键合、粘结剂粘合、直接接触中的一种。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，整个雾化芯由硅基发热片、耐高温储液棉、带有进液孔的衬底片组成，选用对人体无害材料做成，其中进液孔内也可以包含导液棉。液体由进液孔进入储液腔，被储液腔的储液棉吸收，并在储液棉中均匀分布。金属发热丝产生的热量在硅膜上均匀分布，对储液棉中的液体进行加热雾化。雾化气凝胶通过微米级雾化孔释放出来，雾化孔大小、分布灵活定制，液体雾化后均匀细腻。

2、本发明中，选用钼材料制作金属发热丝，对人体无害，并且具有线性度较好的电阻温度特性，可以通过直接测量工作状态中发热丝的电阻值推算出具体温度，实现温度可测，防止温度过高释放出有害物质。

3、本发明中，雾化芯上雾化面(硅膜)热量分布均匀，雾化均匀性好，温度可测，可以避免局部干烧。此外，雾化孔和储液棉配合，雾化芯具有很高的锁液性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯方案一的结构示意图。

图2为一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯方案二的结构示意图。

图3为一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯制造方法中步骤S1加工后硅基发热片的结构示意图。

图4为一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯制造方法中步骤S2加工后硅基发热片的结构示意图。

图5为一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯制造方法中步骤S3加工后硅基发热片的结构示意图。

图6为一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯制造方法中步骤S4加工后硅基发热片的结构示意图。

图7为一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯制造方法中步骤S5加工后硅基发热片的结构示意图。

图8为一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯制造方法中步骤S6加工后硅基发热片的结构示意图。

图例说明：

1、硅基发热片；11、储液腔；12、雾化孔；13、硅膜；14、硅框架；2、发热丝；21、电极；3、储液棉；4、衬底片；41、进液孔；5、钝化保护层；51、第一避让孔；52、第二避让孔；6、导液棉。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，一方面，本发明提供了一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯，包括：硅基发热片1、储液棉3和衬底片4，硅基发热片1上设置有储液腔11，硅基发热片1表面设置有若干个雾化孔12，雾化孔12连通至储液腔11，储液棉3设置在储液腔11内，发热丝2制作在硅基发热片1表面，发热丝2的端部设置有电极21，发热丝2上设置有钝化保护层5，钝化保护层5上设置有位置对应电极21的第一避让孔51，钝化保护层5上还设置有位置对应雾化孔12的第二避让孔52，衬底片4固定安装在硅基发热片1上储液腔11一侧表面，衬底片4上设置有位置对应储液腔11的进液孔41。

进液孔41内设置有导液棉6，衬底片4内可以根据需求灵活设置导液棉6，具体参见附图2，利用导液棉6提高进油稳定性，增加隔热效果。

硅基发热片1包括硅膜13和硅框架14，硅膜13位置对应设置在储液腔11上方，雾化孔12设置在硅膜13上。

衬底片4为玻璃片、石英片、硅胶片或陶瓷片，衬底片4通常使用导热性差的材质，保证隔热效果，如玻璃、石英、硅胶垫、陶瓷以及耐温高分子材料等。

衬底片4的厚度为100μm-1mm，根据需求灵活设置。

请参阅图3-8，另一方面，本发明还提供了一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯制造方法，包括以下步骤：

S1、在硅基发热片1上沉积Mo发热丝2和Mo电极21，并通过干法蚀刻或湿法腐蚀工艺做出特定图形；

S2、在发热丝2和电极21上沉积钝化保护层5，通过干法或湿法刻蚀工艺将电极21上的钝化保护层5蚀刻开，钝化保护层5材料可以是氧化硅、氮化硅或氧化硅和氮化硅等，厚度可以是几十纳米至几十微米；

S3、使用干法或湿法刻蚀工艺，依次刻钝化保护层5和硅基发热片1，在硅基发热片1上形成雾化孔12，雾化孔12的深度可以是几微米至几百微米；

S4、用干法或湿法刻蚀工艺在硅基发热片1背面蚀刻出储液腔11，储液腔11深度可以是几十微米至几百微米；

S5、在储液腔11内放入耐高温储液棉3，储液棉材质可以是有机纯棉、亚麻、亚麻和棉混纺等；

S6、将具有进液孔41的衬底片4连接在硅基发热片1的储液腔11一侧，衬底片4上的孔(进液孔41)可以使用喷砂、激光、机械钻、湿法腐蚀、干法刻蚀等工艺加工。衬底片和硅基发热片1可以使用共晶键合、粘结剂、直接接触(在外部定位结构的定位下直接接触，但两者之间不固定)等方法连接在一起。衬底片(如玻璃片)厚度可以是100μm至1mm的范围。衬底片上孔大小几十μm至1mm，数量可以是一个到几百个，单独或阵列分布。

在步骤S6中，进液孔41内设置有导液棉6，导液棉6为有机棉或纤维棉，可以提高进油稳定性，增加隔热效果。

工作原理：整个雾化芯由硅基发热片、耐高温储液棉、带有进液孔的衬底片组成，其中进液孔内也可以包含导液棉。液体由进液孔进入储液腔，被储液腔的储液棉吸收，并在储液棉中均匀分布。金属发热丝产生的热量在硅膜上均匀分布，对储液棉中的液体进行加热雾化。雾化气凝胶通过微米级雾化孔释放出来，均匀细腻。硅基发热片上做有金属发热丝、雾化孔、钝化保护层、硅膜、硅框架以及储液腔。钝化保护层可以避免发热丝中的金属成分在高温下被雾化形成的气溶胶携带，避免被使用者吸入。

选用钼材料制作金属发热丝，对人体无害，并且具有线性度较好的电阻温度特性，可以通过直接测量工作状态中发热丝的电阻值推算出具体温度，防止温度过高释放出有害物质。硅材料导热性能良好，可以将金属发热丝产生的热量均匀分布在硅膜上，避免局部过热产生干烧。雾化孔大小、排布可以根据雾化效果进行调整，并且一致性较高。雾化孔大小通常在几十微米，雾化均匀性好。另外通过雾化孔和储液棉的配合，使得雾化芯具有较好的锁液功能。

储液腔由硅框架和硅膜构成，内装有耐高温储液棉。储液棉和带有雾化孔、金属发热丝的硅膜片区域紧密接触。硅材料具有良好的导热性，把金属发热丝的热量相对均匀的传导分布在整个硅膜上。硅膜厚度相对较薄，可以防止多过热量传导至硅框架上，提高热效率。硅膜对储液棉上的液体进行加热雾化，雾化气凝胶通过雾化孔散发出来。

储液棉将需要雾化的液体均布的储存在储液腔内，使得和硅膜接触的液体分布比较均匀，不易受外界环境影响，提高雾化稳定性。并且储液棉可以阻挡硅膜的热量往下传导，减小热损失，降低过多传导的热量对储液系统中液体的影响。

衬底片上做有进液孔，和硅基发热片储液腔一侧相接触。液体通过进液孔流入储液腔，被储液棉吸附。进液孔大小、个数以及排布可以灵活设置，以实现最优的雾化效果。进液孔内可以放置导液棉，可以提高进油稳定性，增加隔热效果。衬底片通常使用导热性差的材质，如玻璃、石英、硅胶垫、陶瓷以及耐温高分子材料等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯，其特征在于，包括：硅基发热片(1)、储液棉(3)和衬底片(4)，所述硅基发热片(1)上设置有储液腔(11)，所述硅基发热片(1)表面设置有若干个雾化孔(12)，所述雾化孔(12)连通至所述储液腔(11)，所述储液棉(3)设置在所述储液腔(11)内，发热丝(2)制作在所述硅基发热片(1)表面，所述发热丝(2)的端部设置有电极(21)，所述发热丝(2)上设置有钝化保护层(5)，所述钝化保护层(5)上设置有位置对应所述电极(21)的第一避让孔(51)，所述钝化保护层(5)上还设置有位置对应所述雾化孔(12)的第二避让孔(52)，所述衬底片(4)固定安装在所述硅基发热片(1)上所述储液腔(11)一侧表面，所述衬底片(4)上设置有位置对应所述储液腔(11)的进液孔(41)。

2.根据权利要求1所述的一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯，其特征在于，所述进液孔(41)内设置有导液棉(6)。

3.根据权利要求1所述的一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯，其特征在于，所述硅基发热片(1)包括硅膜(13)和硅框架(14)，所述硅膜(13)位置对应设置在所述储液腔(11)上方，所述雾化孔(12)设置在所述硅膜(13)上。

4.根据权利要求1所述的一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯，其特征在于，所述衬底片(4)为玻璃片、石英片、硅胶片或陶瓷片。

5.根据权利要求1所述的一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯，其特征在于，所述衬底片(4)的厚度为100μm-1mm。

6.一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在硅基发热片(1)上沉积发热丝(2)和电极(21)，并通过干法蚀刻或湿法腐蚀工艺做出特定图形；

S2、在所述发热丝(2)和所述电极(21)上沉积钝化保护层(5)，通过干法或湿法刻蚀工艺将所述电极(21)上的所述钝化保护层(5)蚀刻开；

S3、使用干法或湿法刻蚀工艺，依次刻所述钝化保护层(5)和所述硅基发热片(1)，在所述硅基发热片(1)上形成所述雾化孔(12)；

S4、用干法或湿法刻蚀工艺在所述硅基发热片(1)背面蚀刻出储液腔(11)；

S5、在所述储液腔(11)内放入耐高温储液棉(3)；

S6、将具有进液孔(41)的衬底片(4)连接在所述硅基发热片(1)的所述储液腔(11)一侧。

7.根据权利要求6所述的一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯制造方法，其特征在于，在所述步骤S6中，所述进液孔(41)的加工工艺包括喷砂工艺、激光工艺、机械钻工艺、湿法腐蚀工艺、干法刻蚀工艺中的一种。

8.根据权利要求7所述的一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯制造方法，其特征在于，在所述步骤S6中，所述进液孔(41)内设置有导液棉(6)，所述导液棉(6)为有机棉或纤维棉。

9.根据权利要求6所述的一种均匀发热且温度可测的硅基雾化芯制造方法，其特征在于，在所述步骤S6中，所述衬底片(4)和所述硅基发热片(1)的连接方式包括共晶键合、粘结剂粘合、直接接触中的一种。

Images