KR20220056854A

KR20220056854A - 히터 조립체

Info

Publication number: KR20220056854A
Application number: KR1020227007299A
Authority: KR
Inventors: 토니 리벨; 가르시아 에두아르도 호세 가르시아
Original assignee: 제이티 인터내셔널 소시에떼 아노님
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2022-05-06
Also published as: WO2021043691A1; CN114340421A; US20220322498A1; EP4025085A1; JP2022547006A

Abstract

에어로졸 발생 장치용 히터 조립체는, 가요성 가열 요소; 온도 센서; 및 가요성 유전체 백킹 필름을 포함하고, 가요성 유전체 백킹 필름의 표면 상에는 접착제가 있고, 온도 센서와 가요성 가열 요소는 가요성 백킹 필름의 표면 상의 접착제 상에서 서로 인접하게 지지된다. 히터 조립체는, 조립 공정을 단순화하면서 취득되는 히터 온도의 보다 정밀한 측정을 허용한다.

Description

히터 조립체

본 발명은, 히터 조립체에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 에어로졸 발생 장치용 박막 히터를 통합하는 히터 조립체에 관한 것이다.

박막 히터는, 일반적으로 가열될 표면 또는 대상에 일치할 수 있는 가요성 로우 프로파일 히터를 필요로 하는 광범위한 응용분야에 사용된다. 이러한 한 응용분야는, 전자 담배 및 담배 증기 제품을 포함하여 위험이 감소된 니코틴 전달 제품과 같은 에어로졸 발생 장치 분야에 있다. 이러한 장치는 가열 챔버 내에서 에어로졸 발생 물질을 가열하여 증기를 생성한다. 소모품을 가열하는 한 가지 수단은, 챔버 내에서의 에어로졸 발생 물질의 효율적인 가열을 보장하도록 가열 챔버의 표면에 일치하는 박막 히터를 포함하는 히터 조립체를 사용하는 것이다.

박막 히터는, 일반적으로 전원에 연결하기 위해 저항 가열 요소에 대한 접점이 있는 가요성 유전체 박막의 밀봉된 외피에 둘러싸인 저항 가열 요소를 포함한다. 이어서, 절연 박막 외피 내에 밀봉된 평면형 가열 요소로 형성된 이러한 기존의 박막 히터는 가열될 표면에 부착되어야 한다. 에어로졸 발생 장치와 관련하여, 이는 히터 조립체를 형성하여 챔버 내에 배치된 에어로졸 발생 소모품에 열을 전달하도록 박막 히터를 가열 챔버의 외면에 부착하는 것을 포함한다. 이는 일반적으로 사용 중에 박막 히터를 가열 챔버에 대하여 붙잡아 두도록 박막 히터를 접착제 또는 기타 고정 수단으로 부착함으로써 달성된다. 다른 기술은 추가 박막 편(additional pieces of thin film)들을 사용하여 히터 조립체 둘레를 감싸서 박막 히터를 가열 챔버에 대하여 붙잡아 두는 것이다. 이어서, 박막 히터는 장치에 조립될 때 전원에 연결되어야 한다.

종종, 이러한 박막 히터의 온도는, 예를 들어, 히터를 필요한 가열 온도로 조정하거나 가열 온도가 선택된 최대 온도를 초과하는 것을 방지하기 위해 회로를 제어하기 위한 피드백을 제공하도록 장치에 사용될 때 주의 깊게 모니터링될 필요가 있다. 예를 들어, 제어되는 온도 에어로졸 발생 장치의 경우, 온도를 주의 깊게 모니터링하고 제어하여 가열 챔버의 온도를 규정된 동작 범위 내에서 유지하여 소모품이 탈 수 있는 온도를 초과하지 않으면서 효율적인 증기 전달을 제공해야 한다.

공지된 박막 히터 및 히터 조립체의 한 가지 문제점은, 가열 온도를 검출하는 기존의 수단이 필요한 수준의 정확도와 신뢰성이 부족하다는 점이다. 공지된 방법은, 박막 히터의 밀봉된 유전체 외피에 근접하여 장치 내에 온도 센서를 장착하거나 전류, 전압 및 저항과 같은 가열 요소의 모니터링된 매개변수들을 사용하여 가열 온도를 추론하는 것을 포함한다. 이러한 공지된 방법들은, 가열 챔버 내에서 실제 온도를 측정할 수 있는 정밀도와 정확도에 한계가 있다. 또한, 공지된 방법들을 통해 열 센서를 부착하면 조립 절차가 더욱 복잡해지고, 온도 센서를 여러 장치에서 동일한 위치에 재현가능하게 배치하는 것이 어렵고, 장치를 사용하는 동안 센서가 느슨해지거나 움직일 수 있다. 히터의 측정된 특성을 사용하여 가열 온도를 추정하는 것은 기하학적 히터 구조와 특성의 불일치로 인해 정밀도가 부족하고, 방법은 하드웨어 및 소프트웨어 구성요소들의 더 복잡한 구성을 필요로 한다.

본 발명은 에어로졸 발생 장치용으로 개선된 히터 조립체를 제공하기 위해 이러한 문제를 해결하는 데 진전을 이루는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 에어로졸 발생 장치용 히터 조립체를 제공하며, 이 히터 조립체는, 가요성 가열 요소; 온도 센서; 및 가요성 유전체 백킹 필름(flexible dielectric backing film)을 포함하고, 가요성 유전체 백킹 필름의 표면 상에 접착제가 있고, 온도 센서와 가요성 가열 요소는, 가요성 백킹 필름의 표면 상의 접착제 상에서 서로 인접하게 지지된다. 본 발명에 따른 히터 조립체에서, 온도 센서는, 박막 히터에 통합되고, 가열 요소에 가깝게 위치하여, 발열 온도의 보다 정밀한 측정을 제공한다. 유전체 백킹 필름의 접착면을 사용하여 온도 센서와 가열 요소를 모두 고정함으로써 조립 공정도 단순화된다.

백킹 필름을 정의하는 데 사용되는 "유전체"라는 용어는 "전기적으로 절연된"을 의미하는 것으로서 넓게 해석되도록 의도된다. 바람직하게, 가요성 유전체 백킹 필름은 80 ㎛ 미만, 바람직하게는 50 ㎛ 미만, 및 바람직하게는 20 ㎛ 초과의 두께를 갖는다. 가요성 유전체 백킹 필름은 (PTFE 등의) 플루오로폴리머, PEEK 또는 폴리이미드 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

온도 센서는 국부적 온도를 감지하도록 구성된 임의의 공지된 유형의 온도 센서일 수 있으며, 여기서 감지된 온도는 히터를 모니터링 및/또는 제어하기 위한 신호로서 PCB에 제공될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 서미스터, 열전대, 저항 온도계, 실리콘 밴드갭 온도 센서, 집적 회로 센서 중 하나 이상을 통합할 수 있다.

접착제는, 예를 들어, 실리콘 접착제일 수 있다. 접착제는 가열 요소와 온도 센서를 백킹 필름에 안정적으로 고정하는 직접적인 수단을 제공한다. 가요성 유전체 백킹 필름은 접착제 층을 포함할 수 있고, 예를 들어, 필름은 PTFE, PEEK와 같은 플루오로폴리머 또는 Si 접착제 층을 갖는 폴리이미드 필름을 포함할 수 있다.

조립된 유전체 백킹 필름, 가열 요소, 및 온도 센서는 박막 히터 조립체 또는 부조립체라고 할 수 있다. 박막 히터 부조립체가 가열 챔버에 부착되면, 이 부조립체를 가열 챔버 부조립체라고 한다. 히터 조립체라는 용어는 이들 부조립체 모두에 적용된다.

바람직하게, 히터 조립체는, 가열 요소를 적어도 부분적으로 둘러싸기 위해 가요성 유전체 백킹 필름에 대향하는 제2 가요성 유전체 필름을 더 포함하고, 온도 센서의 적어도 일부는 가요성 유전체 백킹 필름과 제2 가요성 필름 사이에 위치한다. 이러한 방식으로, 온도 센서는 가열 요소 옆의 유전체 외피 내에 유지되어 개선된 온도 판독값을 제공한다. 이는, 박막 히터와 온도 센서를 별도로 설치할 필요 없이 (가요성 가열 요소, 온도 센서, 가요성 유전체 백킹 필름, 및 제2 가요성 유전체 필름을 포함하는) 박막 히터 부조립체가 가열 요소와 온도 센서의 상대 위치가 고정된 완전한 일체형 부조립체로서 취급될 수 있으므로, 제조 공정을 단순화한다.

바람직하게, 제2 가요성 필름은 가요성 백킹 필름에 대향하는 열 수축 재료 층을 포함한다. 이러한 방식으로, 열 수축 필름 층이 가열 요소와 온도 센서를 가요성 백킹 필름으로 밀봉하는 기능과 또한 가열 요소를 가열 챔버에 부착하는 수단을 모두 제공하므로, 박막 히터 층의 수가 감소된다. 따라서, 히터 조립체의 열 질량이 감소되고 열 전달 효율이 향상된다. 또한, 가열 요소의 밀봉과 부착이 동시에 수행될 수 있는 단순화된 방법으로 열 수축 필름에 의해 안전한 부착이 제공된다. 열 수축은 박막 히터와 가열 챔버 간의 신뢰성 있는 밀착 접촉을 제공하여 효과적인 열 전달을 보장한다. 이 방법에 의하면, 또한, 가열 전에 가열 챔버 상의 원하는 위치에 히터를 정확하게 배치하여 필름을 수축시키고 해당 위치에 히터를 부착할 수 있다.

바람직하게, 열 수축 필름 층은 가열 요소에 직접 부착된다. 이러한 방식으로, 가열 요소는 가요성 유전체 백킹 필름과 열 수축 층 사이에 직접 밀봉되어, 추가 밀봉 층이 필요하지 않다. 즉, 열 수축은 밀봉 층과 부착 수단을 모두 제공한다. 바람직하게, 부착된 열 수축 필름 층은, 연장되는 접촉 레그(leg)의 방향과는 반대 방향으로 미리 결정된 거리만큼 가열 요소를 넘어 연장되는 정렬 영역을 포함한다. 정렬 영역은, 정렬 영역의 상부 가장자리 에지를 가열 챔버의 단부와 정렬하고 열 수축 필름을 사용하여 박막 히터를 챔버에 부착함으로써 필요한 위치에 히터의 가열 영역을 위치시키는 데 사용할 수 있다. 이러한 방식으로, 가열 영역과 온도 센서는 챔버 단부로부터 가열 챔버의 길이를 따라 알려진 위치에 위치한다.

바람직하게, 부착된 열 수축 필름 층은, 연장되는 접촉 레그의 방향에 대략 수직인 방향으로 가요성 백킹 필름을 넘어 연장되는 부착 영역을 포함한다. 열 수축의 부착 부분은 가열 요소를 가열 챔버에 고정하기 위해 부착될 때 가열 챔버 둘레로 연장되도록 배치되는 것이 바람직하다.

바람직하게, 열 수축의 부착 영역은, 가열 챔버의 외면 둘레를 원주방향으로 감쌀 수 있도록 충분히 연장될 수 있다. 부착 영역은 가열 챔버 둘레에 슬리브로 덮인(sleeved) 열 수축의 튜브형 부분의 형태일 수 있다. 예를 들어, 가열 요소 및 지지 백킹 필름은, 튜브 내에 감싸질 수 있고 열 수축부 내에서 슬리브로 덮일 수 있다. 이어서, 내부의 튜브형 열 수축부 및 튜브형 박막 히터는 가열 챔버 상에 슬리브로 덮일 수 있다.

열 수축 필름은 폴리이미드, PTFE 및 PEEK와 같은 플루오로폴리머 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 열 수축 필름은 바람직하게 한 방향으로 우선적으로 수축하도록 구성된 우선적 열 수축 필름이다. 예를 들어, 열 수축 필름은 Dunstone에서 제조한 폴리이미드 208x 테이프일 수 있다. 열 수축 필름은, 초기 평면 층의 형태, 즉, 가열 챔버 둘레를 감싸도록 구성된 열 테이프 편일 수 있고, 또는 가열 챔버 둘레를 지나도록(즉, 가열 챔버 상에 슬리브로 덮도록) 구성되고 열 수축 필름을 가열 챔버의 표면으로 수축시키도록 가열된 튜브의 형태일 수 있다.

바람직하게, 가요성 백킹 필름은, 접힘부 내에서 온도 센서를 적어도 부분적으로 둘러싸기 위해 제2 가요성 필름 위로 또는 자체적으로 접히는 에지 영역을 포함한다. 이러한 방식으로, 온도 센서는 접힘부 내에서 가열 요소 옆의 위치에 고정된다. 제2 가요성 유전체 필름이 먼저 부착될 수 있고, 이어서 에지 영역이 접혀서 유전체 백킹 필름 및 제2 유전체 필름의 주변 에지를 밀봉하고/밀봉하거나 제2 유전체 필름을 가요성 백킹 필름에 부착할 수 있다. 에지 영역은, 온도 센서와 직접 접촉하고 온도 센서를 접힘부 내에 고정하기 위해 존재하는 제2 유전체 필름 층 없이 접힐 수 있다. 백킹 필름의 에지 영역은, 온도 센서 위로 접힐 때 온도 센서의 일부를 노출시키도록 구성된 구멍을 포함할 수 있다.

바람직하게, 온도 센서는 온도 센서 헤드 및 센서 헤드로부터의 신호를 전송하도록 구성된 전기 연결부를 포함한다. 바람직하게, 온도 센서 헤드는 가요성 백킹 필름과 제2 가요성 필름 사이에 둘러싸인다. 이러한 방식으로, 센서 헤드는 가열 요소에 대해 원하는 고정 위치에 고정되는 반면, 온도 센서 연결부는 PCB 연결을 위해 자유롭게 남아 있다.

일부 예에서, 온도 센서는 온도 센서 헤드 및 센서 헤드로부터의 신호를 전송하도록 구성된 전기 연결부를 포함하고, 가요성 백킹 필름은 가요성 백킹 필름에 개구 또는 관통구멍을 포함하고, 온도 센서는, 온도 센서 헤드가 개구 또는 관통구멍 상에 놓이고 가요성 유전체 백킹 필름을 통해 노출되도록 위치한다. 이러한 방식으로, 박막 히터 조립체가 가열 챔버 둘레로 감싸질 때, 온도 센서 헤드가 구멍을 통해 가열 챔버의 표면에 직접 접촉할 수 있어서, 어떠한 절연층도 개재하지 않고 가열 챔버의 직접 측정을 제공할 수 있다.

바람직하게는, 가열 요소는, 가열 요소의 평면 내의 가열 영역 위의 순환 경로를 따르는 히터 트랙 및 전원에 연결하기 위한 두 개의 접촉 레그를 포함하는 평면형 가열 요소이며, 접촉 레그는 가열 요소의 평면에서 히터 트랙으로부터 멀어지면서 연장되고, 가열 요소의 적어도 가열 영역은 가요성 유전체 백킹 필름과 제2 가요성 박막 사이에서 둘러싸여 있다. 바람직하게, 히터 트랙은 가열 영역에 걸쳐 실질적으로 균일한 가열을 제공하도록 구성된다. 히터 트랙 경로는 가열 영역 위의 사행 또는 구불구불한 경로일 수 있고, 히터 트랙은 실질적으로 균일한 폭과 두께를 가질 수 있다. 바람직하게, 제2 대향 유전체 필름, 예를 들어, 열 수축 필름 층은, 백킹 필름과 대향 필름 층 사이의 히터 트랙을 둘러싸고, 접촉 레그를 노출시킨다. 이러한 방식으로, 히터 트랙은 유전체 백킹 필름과 열 수축 필름 사이에 전기적으로 절연되는 반면, 접점 레그는 전원에 연결될 수 있도록 노출된다.

접촉 레그는, 박막 히터가 장치에 사용될 때 전원에 직접 연결될 수 있도록 충분히 길 수 있다. 예를 들어, 접촉 레그의 길이는 가열 영역을 정의하는 치수들 중 하나 또는 모두와 실질적으로 동일하거나 더 클 수 있다.

바람직하게, 순환 히터 트랙 경로는, 가열 요소에 의해 점유되지 않은 가요성 유전체 백킹 필름 상의 빈 영역을 남기도록 성형되고, 온도 센서는 가요성 백킹 필름의 빈 영역에서 접착제에 의해 유지된다. 이는 가열 영역 내에서 가열 요소에 매우 근접하게 온도 센서를 고정하여 가열 온도를 보다 정확하게 측정할 수 있게 한다.

바람직하게, 온도 센서는 온도 센서 헤드 및 세장형(elongated) 전기 연결부를 포함하고, 세장형 전기 연결부는 가열 요소의 접촉 레그와 실질적으로 동일한 방향으로 배향된다. 이는 히터 레그와 센서 연결부를 PCB에 연결하는 공정을 단순화한다. 특히, 온도 센서는, 상호 지지 및/또는 PCB에 대한 연결의 용이성을 허용하기 위해 장치에서 조립될 때 연결 와이어가 가열 요소의 연장된 접촉 레그에 인접하게 놓이도록 구성될 수 있다.

추가 예에서, 가요성 유전체 백킹 필름은 가요성 가열 요소를 지지하는 제1 필름 편 및 온도 센서를 지지하는 제2 필름 편을 포함하며, 제1 필름 편은 제2 필름 편에 부착된다. 특히, 유전체 필름의 제1 편 및 유전체 필름의 제2 편은 함께 가요성 유전체 백킹 필름으로 간주될 수 있다. 가요성 유전체 백킹 필름의 제1 편은 가열 요소를 함께 밀봉하는 대향하는 제2 유전체 필름과 함께 밀봉된 유전체 외피를 형성할 수 있다. 유전체 필름의 제2 편은, 예를 들어, 접착면에 의해 연결될 수 있고, 온도 센서를 지지할 수 있다. 이 예에서, 가열 요소는 절연 박막의 외피 내에서 밀봉되는 반면, 온도 센서는 장치에서 조립될 때 가열 챔버와 직접 접촉할 수 있도록 노출된 상태로 유지된다. 가요성 유전체 필름의 제2 편은, 가열 요소를 둘러싸는 밀봉된 유전체 외피의 주변 에지에 부착되는 접착 테이프 편에 의해 제공될 수 있다.

바람직하게, 가요성 유전체 백킹 필름은 폴리이미드, PTFE 및 PEEK와 같은 플루오로폴리머 중 하나 이상을 포함한다. 백킹 필름은 Si 접착제 층을 갖는 폴리이미드 필름을 포함할 수 있다. 백킹 필름이 플루오로폴리머를 포함하는 경우, 백킹 필름은, 예를 들어, 플라즈마 및/또는 화학적 에칭과 같은 표면 처리에 의해 형성된 적어도 부분적으로 탈불소화된 표면 층을 포함할 수 있다. 이는 플루오로폴리머에 의해 제공되는 극도로 낮은 마찰면이 주어진 경우에 접착되지 않을 처리된 표면에 접착제가 접착될 수 있게 한다.

가요성 가열 요소, 온도 센서, 및 가요성 유전체 백킹 필름은 함께 박막 히터 부조립체로 지칭될 수 있으며, 히터 조립체는 가열 챔버를 더 포함하고, 박막 히터 부조립체는 가열 챔버에 인접하게 유지된 온도 센서와 함께 튜브형 챔버의 표면 둘레로 감싸진다. 바람직하게, 박막 히터 부조립체는 가열 챔버의 외면에 대한 백킹 필름과 함께 가열 챔버 둘레로 감싸진다.

가열 챔버는, 바람직하게, 소모품을 수용하기 위해 일측 단부 또는 양측 단부에서 개방된 튜브형 가열 챔버이다. 가열 챔버의 원주는, 바람직하게, 가열 요소의 폭(접촉 레그에 수직인 방향의 길이)과 밀접하게 일치하여, 가열 요소가 챔버 둘레에 하나의 완전한 원주 방향 루프를 제공한다. 가열 챔버는, 바람직하게, 가열 챔버의 외면 상에 하나 이상의 만입부(indentation)를 포함하며, 만입부는 바람직하게, 원주 둘레에 주기적으로 배열된 가열 챔버의 길이의 일부를 따라 이어지는 복수의 세장형 만입부이다. 따라서, 만입부는, 가열 챔버의 내면의 길이의 일부를 따라 이어지는 길이방향 릿지(ridge)를 제공할 수 있으며, 이러한 릿지는 소모품으로의 열 전달을 향상시키기 위해 챔버에 삽입될 때 소모품과 계합하도록 구성된다.

바람직하게, 박막 히터는, 온도 센서의 적어도 일부가 만입부 내에 위치하도록 가열 챔버 둘레로 감싸진다. 이러한 방식으로, 가열 챔버 내의 온도를 보다 정확하게 판독할 수 있다.

본 발명의 추가 양태에서는, 청구범위에 기재된 바와 같이 히터 조립체를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공한다. 바람직하게, 에어로졸 발생 장치는, 온도 센서로부터 온도 측정값을 수신하고 가열 요소에 제공되는 전력을 제어하도록 구성된 제어 회로를 포함한다.

이제, 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 박막 히터를 개략적으로 예시한다.
도 2는 본 발명에 사용되는 서미스터를 개략적으로 예시한다.
도 3은 본 발명에 따른 박막 히터를 개략적으로 예시한다.
도 4는 본 발명에 따른 박막 히터를 개략적으로 예시한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치용 히터 조립체를 제공하기 위해 가열 챔버에 본 발명에 따른 박막 히터를 부착하는 수단을 개략적으로 예시한다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 히터 조립체를 제공하기 위해 가열 챔버에 본 발명에 따른 박막 히터를 부착하는 대체 방법을 개략적으로 예시한다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 박막 히터의 조립 방법을 개략적으로 예시한다.

도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 발생 장치용 히터 조립체(10)를 개략적으로 예시한다. 히터 조립체(10)는 가요성 가열 요소(20), 온도 센서(70), 및 가요성 유전체 백킹 필름(30)을 포함한다. 가요성 유전체 백킹 필름(30)은 가요성 유전체 백킹 필름(30)의 표면(31) 상에 제공된 접착제를 포함하며, 가요성 백킹 필름(30)의 표면 상에 제공된 접착제에 의해 온도 센서(70)와 가열 요소(20)가 서로 인접하게 지지된다. 이러한 조립된 구성요소들을 집합적으로 박막 히터 조립체 또는 박막 히터 부조립체(10)라고 칭한다.

박막 히터 부조립체(10)는 가요성 유전체 백킹 필름의 동일한 표면 상에 가요성 가열 요소(20)에 직접 인접하게 위치하는 온도 센서(70)를 포함하므로, 온도 센서(70)는, 가열 요소(20)에 의해 제공되는 가열 온도의 매우 정확한 판독값을 제공하며, 따라서 박막 히터 부조립체가 에어로졸 발생 장치 또는 다른 가열 장치에 사용될 때 정확한 온도 제어를 허용할 수 있다. 이는, 온도 센서가 히터 조립체(10)에 직접 통합되는 것이 아니라 일반적으로 가열 요소로부터 분리되는 공지된 장치보다 개선된 것이다.

가열 요소는, 가열 요소(20)의 평면 내의 가열 영역(22) 위의 순환 경로를 따르는 히터 트랙(21)을 포함하는 평면형 가열 요소(20)이다. 가열 요소는 전원에 대한 연결을 허용하는 2개의 접촉 레그(23)를 가지며, 접촉 레그(23)는 가열 요소(20)의 평면에서 히터 트랙(21)으로부터 멀어지면서 연장된다. 히터 트랙은 바람직하게 가열 영역(22)에 걸쳐 실질적으로 균일한 가열을 제공하도록 성형된다. 특히, 히터 트랙은 예리한 모서리를 포함하지 않고 균일한 두께와 폭을 갖도록 성형되며, 히터 트랙(22)의 이웃하는 부품들 사이의 갭은 가열 영역(22) 내의 특정 지점에서 증가되는 가열을 최소화하기 위해 실질적으로 일정하다. 도 1의 예에서 히터 트랙(21)은, 히터 영역(22)에 걸쳐 사행 경로를 따르고, 2개의 평행한 트랙 경로(21a, 21b)로 분할되며, 각 트랙 경로는 양측 접촉 레그(23)에 연결된다. 히터 층(23)은, PCB 및 전원에 히터의 연결을 허용하기 위해 각각의 접촉 레그(23) 상의 연결 지점(24)에서 솔더링될 수 있다.

가열 요소(20)는 약 50 ㎛의 얇은 금속 시트, 예를 들어, 18SR 또는 SUS304와 같은 스테인리스 스틸 시트로부터 에칭될 수 있지만, 다른 재료 및 히터 두께가 응용분야에 따라 선택될 수 있다. 금속 시트의 특정 금속과 두께는, 생성되는 가열 요소(20)가 가요성을 갖도록 선택되어 가열될 표면의 형상에 일치하도록 지지하는 가요성 박막(30)과 함께 변형될 수 있다. 금속 시트는, 히터 트랙(21) 패턴을 형성하기 위해 필름 상에서 지지되면서 에칭되기 전에 가요성 유전체 백킹 필름(30)의 표면 상에 초기에 증착될 수 있다. 대안으로, 가열 요소(20)는 가요성 유전체 백킹 필름(30)과는 독립적으로 금속 시트로부터 에칭될 수 있다. 예를 들어, 독립형 금속 포일은, 하나 이상의 연결된 가열 요소(20)를 제공하기 위해 양측으로부터 화학적으로 에칭될 수 있으며, 후속하여 분리되어 유전체 백킹 필름(30)의 표면 상에 위치한다.

히터 트랙(22)은, 바람직하게 도 1에 가장 명확하게 도시된 바와 같이 가열 영역(22) 내에 빈 영역(22v)을 남기도록 성형된다. 센서 헤드(71)는, 백킹 필름(30)과 열 수축부(50) 사이의 이 빈 영역(22v)에 위치하여, 히터 트랙(21)에 매우 근접해 있다. 열 수축부(50)와 백킹 필름(30) 사이의 가열 요소(20)에 매우 근접하게 센서 헤드(71)를 위치시킴으로써, 온도 센서(70)가 가열 요소(20)에 매우 근접하게 밀봉되어 가열 영역(22)의 정확한 온도 판독값을 제공한다.

가요성 유전체 백킹 필름(30)은 가열 요소(20)를 지지하고 전기적으로 절연하기 위한 가요성 기판을 제공하기에 적합한 특성을 가져야 한다. 적절한 재료는 폴리이미드, PEEK 및 PTFE와 같은 플루오로폴리머를 포함한다. 이 예에서, 가열 요소는, 37 ㎛ 실리콘 접착제 층을 갖는 25 ㎛ 폴리이미드 필름을 포함하는 단면 폴리이미드/Si 접착 필름 상에 지지되는 50 ㎛ 스테인리스 스틸 18SR의 층으로부터 에칭된 히터 트랙 패턴(21)을 포함한다. 가열 요소(20)는 접착제에 지지되어 가열 요소가 백킹 필름(30)에 부착될 수 있게 한다. 도 1의 히터 조립체(10)는, 사전에 준비되고 사용 준비가 될 때까지 접착제 층을 보존하기 위해 가열 요소(20)를 지지하는 접착면에 부착되는 이형 층과 함께 보관될 수 있다. 이형 층은, 예를 들어, 폴리에스테르 또는 유사한 재료에 의해 제공될 수 있다. 이어서, 다음 조립 단계를 진행하기 위해 이형 층을 박리하여 가열 요소(20)를 지지하는 점착성 접착제 층을 드러낼 수 있다.

도 1과 도 2의 예에서, 온도 센서(70)는 도 2에 보다 명확하게 도시된 바와 같이 서미스터이다. 서미스터(70)는, 온도가 온도 의존 저항의 판독을 통해 정확하게 측정될 수 있도록 온도 의존 저항을 갖는 재료의 비드를 포함하는 온도 감지 헤드(71)를 포함한다. 서미스터(70)는 센서 헤드(71)에 연결된 와이어 형태의 서미스터 연결부(72)를 더 포함하며, 와이어(72)는, 서미스터 연결부(72)를 PCB의 관련 연결부에 연결함으로써 히터 조립체(10)가 장치에 사용될 때 연결될 수 있도록 충분한 길이를 갖는다. 서미스터 연결부(72)는, 예를 들어, 장치 내의 다른 전도성 구성요소와 접촉함으로써 연결부가 단락되는 것을 방지하도록 연결부를 슬리브 처리하는 PTFE 또는 폴리이미드 튜빙(tubing)에 의해 제공되는 전기 절연성 외부 층 또는 외피를 더 포함한다. PTFE 또는 폴리이미드 튜빙은, 온도 감지 헤드(71)까지 연장되고, 저항기 연결 레그(72)의 길이를 따라 연장되어, 단부의 일부를 PCB에 연결하도록 노출된 상태로 둔다. 도 1의 예에서, 서미스터(70)는, 센서 헤드(71)가 사행 히터 트랙(21)의 곡률에 의해 형성된 가열 영역(22)의 빈 영역(22v)에 놓이도록 가요성 유전체 백킹 필름(30)의 표면 상에 배치되며, 이는 백킹 필름(30)을 지지하는 접착제의 일부를 비워 두어 서미스터(70)가 가열 트랙(21)에 매우 근접하여 배치되게 하여 가열 온도의 정확한 판독값을 제공할 수 있게 한다.

이어서, 도 1에 도시된 바와 같은 박막 히터 부조립체(10)는, 가열 챔버(60)에 부착되어, 예를 들어, 박막 히터 부조립체(10)를 튜브형 가열 챔버(60) 둘레로 감싸서 가열 챔버(60)의 표면을 가열함으로써 가열 챔버 조립체(100)를 형성할 수 있다. 이어서, 가열 요소(20)에 대한 근접성을 고려할 때, 가열 온도는 온도 센서(70)로 고정밀도로 측정될 수 있다.

박막 히터 부조립체(10)는, 온도 센서(70)의 위치결정 및 히터 부조립체(10)의 가열 챔버(60)에 대한 부착이 본 발명의 범위 내에서 다수의 상이한 방식으로 달성되는 다수의 상이한 형태를 취할 수 있다.

도 3은, 가요성 유전체 백킹 필름(30)과 제2 가요성 필름(31) 사이의 온도 센서(70)의 일부와 가열 요소(20)를 둘러싸도록 가요성 유전체 백킹 필름(30)에 대향하는 제2 가요성 유전체 필름(31)을 추가로 포함하는 본 발명에 따른 박막 히터 부조립체(10)를 예시한다. 중첩된 유전체 필름 층들(30, 31)은, 층들(30, 31) 사이의 온도 센서(70)의 온도 센서 헤드(71)와 가열 요소(20)를 둘러싸는 밀봉된 외피를 함께 형성한다. 도 3에 예시된 박막 히터 부조립체(10)는, 초기에 가열 요소(20)를 가요성 유전체 백킹 필름(30)의 접착면 상에 위치시킴으로써 형성된다. 이어서, 온도 센서(70)는, 가열 요소(20)의 가열 영역(22) 내의 빈 영역(22v)에 위치하는 센서 헤드(71)와 함께 백킹 필름(30)의 접착면 상의 가열 요소(20)에 인접하게 위치한다. 이어서, 접착면을 갖는 대향하는 가요성 유전체 층(31)은, 가열 요소가 백킹 필름(30)의 접착면과 제2 유전체 필름(31) 사이에 위치하도록 가열 요소(20) 상에 위치한다.

종래의 박막 히터에서와 같이, 유전체 층은 가열 요소(20)를 둘러싸는 밀봉된 절연 외피를 형성하도록 가열 밀봉될 수 있다. 본 경우의 차이점은, 센서 헤드(71) 및 온도 센서 연결부(72)의 일부가 가열 요소(20)와 함께 유전체 외피 내에서 밀봉된다는 점이다. 밀봉된 유전체 외피는, 도 3에 도시된 바와 같이 박막 히터(10)를 제공하기 위해 가열 요소(20)의 매개변수에 더 가까운 유전체 필름을 트리밍하도륵 절단될 수 있다. 종래의 박막 히터에서와 같이, 연장되는 접촉 레그(23)의 일부는, 예를 들어, 다이 커팅에 의해 노출될 수 있고, 전원 및 PCB에 연결될 수 있는 영역을 제공하기 위해 솔더 지점(24)에서 솔더링될 수 있다. 따라서, 도 3에 예시된 박막 히터(10)는, 가열 요소(20)가 있는 유전체 외피 내에 온도 센서(70)를 통합하고, 따라서, 온도 센서(이 경우 서미스터)는, 온도 센서가 다수의 유전체 층에 의해 분리된 개별 요소로서 통합되는 공지된 구성에 비해 증가된 정확도로 가열 온도를 측정할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 대체 박막 히터 부조립체(10)를 예시한다. 이 경우, 가요성 유전체 백킹 필름(30)은 2개의 구성요소를 포함한다. 제1 유전체 박막 부품(30)은 가열 요소(20)를 지지하지만, 이 경우에, 연결된 제2 유전체 박막 부품(30')은 온도 센서(70)를 지지한다. 특히, 가열 요소(20)는, 온도 센서(70)를 포함하지 않는 밀봉된 유전체 외피에 가열 요소(20)를 둘러싸기 위해 백킹 필름에 대향하는 제2 가요성 유전체 필름(31)과 함께 가요성 유전체 백킹 필름(30) 상에 위치한다. 대신, 제2 접착 유전체 백킹 필름 부품(30')은 제1 백킹 필름 부품(30)에 인접하게 연결되고, 온도 센서 헤드(71)는 제2 가요성 백킹 필름 부품(30)의 접착면에 부착된다.

가요성 유전체 백킹 필름(30')의 제2 부품은, 제1 백킹 필름 부품(30)을 히터 트랙(21)의 곡선 경로에 의해 제공되는 빈 영역(22v)으로 연장하도록 에지 부분에 부착될 수 있다. 따라서 센서 헤드(71)는 증가된 정확도로 가열 온도를 판독하기 위해 가열 요소(20)에 매우 근접하게 위치한다. 또한, 온도 센서(70)는 유전체 외피(30, 31) 내에 밀봉되는 것이 아니라 유전체 백킹 필름(30')의 표면에 노출되므로, 박막 히터(10)가 가열 챔버(60)의 외면에 부착되면, 온도 센서 헤드(71)는 히터 챔버 온도의 보다 정확한 판독값을 제공하기 위해 히터 챔버(60)의 표면과 직접 접촉되어 유지될 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 박막 히터(10)는 다양한 방식으로 가열 챔버(60)의 외면에 연결될 수 있다. 종종, 에어로졸 발생 장치의 가열 챔버(60)는 튜브형 가열 챔버이고, 본 발명의 박막 히터 부조립체(10)는, 가열 요소(20)가 가열 챔버(60)로의 효율적인 열 전달을 제공하기 위해 가열 챔버(60)의 표면과 매우 근접하도록 가열 챔버(60)의 외면 둘레에 부착될 수 있다. 박막 히터(10)는, 예를 들어, 박막 히터의 일면에 제공된 접착제에 의해 또는 접착 테이프의 추가 편들에 의해 부착될 수 있다. 도 3 및 4의 박막 히터를 부착하는 특히 유리한 수단은, 박막 히터 부조립체(10)와 가열 챔버(60)의 외면 둘레를 감싸는 데 사용될 수 있으며 수축하여 박막 히터(10)를 가열 챔버에 단단히 부착하도록 가열될 수 있는 열 수축 필름(50)을 이용한다.

도 5a와 도 5b는, 열 수축 재료(50)를 사용하여 히터 챔버(60)의 외면에 (도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 것과 갈은) 박막 히터 부조립체(10)를 부착하는 방법을 예시한다. 특히, 도 5a에 도시된 바와 같이, 열 수축 재료 스트립(50)은, 예를 들어, 접착 테이프(35) 편을 사용하여 박막 히터(10)의 에지에 부착된다. 서미스터(70)가 위치하는 박막 히터(10) 측은, 먼저 예를 들어 접착 테이프(35) 편을 사용하여 가열 챔버(60)의 외면에 다시 부착된다. 이러한 방식으로, 서미스터 헤드(71)를 지지하는 박막 히터(10) 측이 먼저 가열 챔버(60)에 부착되어 서미스터(70)가 정확히 위치결정될 수 있다. 온도 센서가 유전체 외피(30) 내에 밀봉된 도 3에 따른 박막 히터의 경우, 백킹 필름(30)은, 밀봉된 온도 센서 헤드(71)가 유전체 백킹 필름(30)의 한 층에 의해 가열 챔버(60)의 표면으로부터 분리된 상태로 가열 챔버에 대해 위치한다. 온도 센서(70)가 노출된 도 4에 따른 박막 히터 부조립체(10)의 경우, 가요성 유전체 백킹 필름(30')의 제2 부분의 접착면 상에 제공된 온도 센서 헤드(71)와 함께, 온도 센서 헤드(71)는 가열 챔버(60)의 표면에 직접 부착된다. 센서 연결부(72)는 바람직하게 가열 요소(20)의 접촉 레그(23)와 동일한 방향으로 연장되며, 이는 히터 레그(23) 및 센서 연결부(72)를 PCB에 연결하는 것을 보조한다.

가열 챔버(60)는, 사용자가 흡입할 증기를 생성하기 위해 가열될 소모품을 수용하도록 구성된 튜브형 가열 챔버이다. 가열 챔버(60)는, 바람직하게 챔버(60) 내에 수용된 소모품으로의 열 전달 및 위치결정을 보조하는 내부 돌출부를 제공하는 외면 상에 하나 이상의 만입부(61)를 갖는다. 가열 챔버(60)의 원주는, 바람직하게 가열 요소가 챔버(60) 둘레에 하나의 완전한 원주방향 루프를 제공하도록 가열 요소(20)의 폭(접촉 레그의 연장 방향에 수직인 방향의 길이)과 밀접하게 일치한다. 다른 예에서, 가열 요소는 가열 챔버의 원주 둘레를 한 번보다 많게 감싸도록 크기가 정해질 수 있고, 즉, 가열 요소는, 가열 챔버의 원주 둘레의 가열 온도에 있어서 임의의 변동을 생성하지 않도록 가열 챔버 둘레에 원주 방향 루프의 정수를 제공하도록 크기가 정해질 수 있다. 박막 히터 조립체(100)는, 온도 센서 헤드(71)가 가열 챔버(60)의 외면 상의 만입부(61) 내에 놓여 가열 챔버(60)의 내부 온도에 대한 보다 정확한 판독값을 제공하도록 위치하고 부착된다.

박막 히터 부조립체(10)의 제1 에지를 가열 챔버의 표면에 부착한 후, 박막 히터는 가열 챔버(60)의 외면 둘레를 감싸고, 이때 열 수축 필름(50)의 연장되는 편이, 접착 테이프(35)로 가열 챔버(60)의 외면에 고정되기 전에 가열 챔버 둘레와 가요성 유전체 백킹 필름(30) 및 가열 요소(20) 위를 감싼다. 이러한 방식으로, 도 5b에 도시된 바와 같이 박막 히터 부조립체(10)가 챔버의 표면과 접촉하는 가요성 유전체 백킹 필름(30)으로 가열 챔버(60)의 외면 둘레를 감싸고 온도 센서가 가열 요소(20)와 가열 챔버(60) 모두에 매우 근접해 있는 가열 챔버 부조립체(100)가 제공된다. 가열 챔버 부조립체(100)를 가열함으로써, 열 수축 필름이 수축하여 가열 챔버의 외면에 대해 가열 요소(20)를 단단히 밀봉한다. 따라서, 이 방법은, 가열 챔버(60)에 매우 근접한 온도 센서(70)를 제공하도록 가열 챔버 조립체(100)를 조립하는 효율적이고 신뢰할 수 있는 수단을 제공한다. 또한, 온도 센서 연결부(72)가 접촉 레그(23)의 연장부와 대략 동일한 방향으로 연장됨에 따라, 도 5b에서 알 수 있는 바와 같이, 히터 조립체가 조립될 때 온도 센서 연결부(72)와 히터 접촉 레그(23)가 서로 옆에 정렬된다. 이는 히터 접촉 레그 및 센서 연결부(72)가 PCB에 연결될 수 있는 용이성을 개선한다.

전술한 바와 같이, 열 수축 테이프(50)의 스트립을 사용하는 것은 박막 히터(10)를 가열 챔버(60)에 단단히 고정하는 효율적인 수단을 제공한다. 도 6은, 열 수축 재료 층(50)이 백킹 필름(30)에 대해 히터 트랙(21)과 온도 센서(70) 모두를 밀봉하고 또한 박막 히터 조립체(10)를 가열 챔버(60)에 부착하는 수단을 제공하는 데 사용되는 더욱 최적화된 방법을 예시한다. 따라서, 다음 방법은, 부품 수가 감소되고 이에 따라 박막 히터 조립체(10)의 열 질량이 감소됨을 고려할 때 가열 챔버(60)로의 열 전달이 향상되는 가열 요소 및 온도 센서를 부착 및 밀봉하는 보다 효율적인 수단을 제공한다.

도 6a에서, 전술한 바와 같이, 가열 요소(20)와 온도 센서(70)(이 경우 다시, 서미스터)는 가요성 전기 절연성 백킹 필름(30)의 접착면 상에서 서로 인접하게 지지된다. 센서 헤드(71)는, 백킹 필름 상의 가열 영역(22)의 빈 코너 영역(22v)에 위치하고, 가열 요소(20) 옆의 백킹 필름(30)과 열 수축부(50) 사이의 접착제에 의해 유지된다. 이 예는, 열 수축 필름(50) 층이 가열 요소(20)와 유전체 백킹 필름(30)의 표면에 직접 도포되어 열 수축 필름(50)과 백킹 필름(30) 사이의 온도 센서 헤드(71)와 가열 요소(20)를 적어도 부분적으로 둘러싼다는 점에서 도 3과 도 4의 박막 히터(10)와 다르다. 열 수축 필름(50)은, 접착제로 히터 소자(20)의 표면에 직접 부착되어 백킹 필름(30)과 열 수축 필름(50) 사이의 가열 영역(20)을 둘러쌀 수 있다. 특히, 히터 트랙(21)은 가요성 백킹 필름(30)과 열 수축부(50)에 의해 형성된 밀봉된 외피 내에서 절연되는 한편, 접촉 레그(23)는 전원에 연결될 수 있도록 노출된 상태로 유지된다. 서미스터 연결부(72)는, 장치 내에 조립될 때 PCB와의 연결을 보조하기 위해 접촉 레그(23)와 유사한 방향으로 백킹 필름(30)으로부터 멀어지면서 아래로 연장된다.

열 수축부(50)는, 백킹 필름(30) 및 가열 요소(20)보다 커서, 2개의 직교 방향(51, 52)으로 소정의 거리만큼 가열 요소(20)를 넘어 연장된다. 가열 요소(20)에 대한 열 수축부(50)의 이러한 정렬은 가열 챔버(60)에 대한 가열 영역(20)의 추후 정렬을 허용한다. 따라서, 이 단계에서 열 수축부(51, 52)의 연장 부분의 크기를 주의 깊게 제어함으로써, 히터 조립체(100)가 간단한 방식으로 가열 챔버(60)에 부착되어 정밀한 정렬을 제공할 수 있다. 열 수축부(50)는, 열 수축부(50)의 정렬 영역(52)을 제공하기 위해 접촉 레그(23)의 반대 방향으로 가열 영역(20)을 넘어 연장된다. 이 정렬 영역(52)은, 가열 영역(20)이 히터 트랙(21)의 상부 에지로부터 정렬 영역의 미리 결정된 길이(52)에 대응하는 가열 챔버의 길이를 따른 위치에 위치하도록 가열 챔버(60)의 상부 에지와 정렬될 수 있다. 이러한 방식으로, 가열 요소(20)는 가열 챔버(60)를 따라 정확한 위치에 제공될 수 있다.

열 수축부(50)는, 또한, 부착 영역(51)을 제공하기 위해 접촉 레그(23)의 연장 방향에 수직인 방향으로 히터 트랙(21) 및 백킹 필름(30)을 지나 연장되는 부착 영역(51)을 갖는다. 부착 영역(51)의 연장 방향은, 열 수축부(50)의 이 부분이 튜브형 가열 챔버(60) 둘레를 감싸도록 허용하고 후속하여 열 수축되어 요구되는 단단한 연결을 제공하도록 허용하므로, "감싸는 방향"이라고 칭할 수 있다. 유사하게, 정렬 영역(52)이 가열 요소(20)로부터 연장되는 방향에 있어서 히터 레그(23)의 반대 방향은, 상단의 개방 단부를 향하는 가열 챔버(60)의 세장 축에 대응하는 상향 또는 정렬 방향이라고 칭할 수 있다. 이러한 연장 거리(51, 52)는, 유전체 백킹 필름(30)의 표면에 부착하기 전에 또는 부착한 후에 열 수축부(50)를 정확한 치수로 절단함으로써 구성될 수 있다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 열 수축부(50)는 바람직하게 노출된 백킹 필름(30)의 자유 에지 영역(32)을 남겨두도록 위치한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 이 자유 에지 영역(32)은 열 수축 필름(50) 위로 접혀서 열 수축부(50)와 백킹 필름(30)의 에지를 밀봉한다. 특히, 자유 에지 영역(32)이 표면 상에 접착제를 포함하므로, 이것은 열 수축부(50)를 접어서 이 에지 영역을 밀봉하는 데 사용될 수 있다. 이것은, 또한, 도 1에 도시된 것과 유사한 방식으로 온도 센서 헤드(71) 위로 접어서 접힘부 내에 고정하는 데 사용될 수 있지만, 이 경우, 자유 가장자리 영역이 센서(71)를 덮는 열 수축부(60) 위로 접히기 전에 열 수축부(60)가 온도 센서를 직접적으로 덮는다.

도 6의 방법에서, 다음 단계는, 조립체를 가열하여 열 수축부를 수축하기 전에 두 개의 접착 테이프(35a, 35b)를 부착하여 정확한 위치에서 가열 챔버(60)에 박막 히터 조립체(10)를 부착하는 것이다. 접착 테이프(35a, 35b)는, 폴리이미드 접착 테이프의 조각, 예를 들어, 12.7마이크로미터 폴리이미드 및 12.7마이크로미터 실리콘 접착제를 갖는 0.5인치 폴리이미드 테이프에 의해 제공될 수 있다. 접착 부착 테이프(35a, 35b)는 감싸는 방향으로 말단에서 열 수축부의 각 에지를 따라 위치한다. 이어서, 도 6c에 도시된 바와 같이, 박막 히터(10)는, 열 수축부(50)의 상부 에지(53)를 가열 챔버(60)의 상부 에지(62)와 정렬함으로써 가열 챔버(60)에 부착될 수 있다. 정렬 영역의 거리(52)가 신중하게 선택되었다면, 이 정렬 단계는 가열 영역(22)이 가열 챔버(60)를 따라 정확한 위치에 배치되게 할 수 있다. 소정의 소모품은 소모품의 길이를 따라 특정 위치에서 에어로졸 생성 물질의 방출량(charge)을 함유하므로, 히터 챔버의 정확한 부분을 가열하여 소모품으로부터 증기를 효율적으로 방출하는 것이 중요하다.

박막 히터 조립체(10)는 초기에 서미스터(70)에 인접한 접착 테이프(35a)를 이용하여 가열 챔버에 부착된다. 가열 챔버(60)는, 전술한 바와 같으며, 챔버(60) 내에 수용된 소모품으로의 열 전달 및 위치결정을 보조하는 내부 돌출부를 제공하는 외면 상에 하나 이상의 만입부(61)를 갖는다. 박막 히터 조립체(10)는, 온도 센서 헤드(71)가 가열 챔버(60)의 외면 상의 만입부(61) 내에 놓이도록 위치하고 부착된다. 이러한 방식으로, 온도 센서(70)는 가열 챔버(60)의 내부 온도에 대한 보다 정확한 판독값을 제공한다.

일단 제1 접착 테이프 부분(35a)으로 부착되면, 박막 히터 조립체(100)는, 이어서, 가열 챔버(60) 둘레를 감싸며, 이때 열 수축부(50)의 연장된 부착 부분(51)은, 도 6d에 도시된 히터 챔버 부조립체(100)를 제공하도록 제2 부착 테이프(35b)의 조각에 의해 부착되기 전에 챔버(60) 둘레를 원주 방향으로 감싸서 가열 요소(20)를 다시 덮는다. 부착 영역(51)의 길이는 가열 영역(22)(및 가열 챔버(60)의 둘레)의 길이와 대략 같으므로, 가열 영역(22)을 1회 덮도록 부착 영역(51)이 감겨서, 가열 요소가 도 6d의 부착된 히터 챔버 조립체(100)에서 열 수축 필름의 2개의 외부 층에 의해 절연된다. 부착 영역은 가열 요소(20)의 하나보다 많은 추가 커버링을 제공하도록 크기가 정해질 수 있다. 예를 들어, 부착 영역(51)은 가열 챔버(60)의 외주의 정수배에 대응하는 거리만큼 가열 요소를 넘어 연장될 수 있다.

도 6d에서 알 수 있는 바와 같이, 온도 센서 연결부(72)와 히터 레그(23)는, PCB에 대한 연결을 용이하게 하고 상호 지지를 제공하기 위해 이 단계를 따라 정렬되도록 위치한다. 이어서, 부착된 히터 조립체(100)는 가열 챔버(60)에 대해 밀착되게 열 수축부(50)를 수축하도록 가열된다. 예를 들어, 조립체(100)는 필름(50)을 수축하도록 약 210℃의 오븐에서 10분 동안 가열될 수 있지만, 시간 및 온도는 다른 종류의 열 수축부를 위해 구성될 수 있다. 이 공정을 통해 작은 오븐에서 동시에 많은 수의 유닛을 열 처리할 수 있다. 이것은 박막 히터를 가열 챔버에 밀봉하고 동시에 백킹 필름을 열 수축에 결합할 수 있는 유일한 가열 단계이다.

마지막으로, 필수적인 것은 아니지만, 유전체 필름(36)의 최종 층은 히터 챔버 부조립체를 완성하기 위해 가열 요소의 외부 둘레에 추가될 수 있다. 이 최종 유전체 층은, 예를 들어, 25마이크로미터 폴리이미드 및 37마이크로미터 실리콘 접착제를 갖는 1인치 폴리이미드 테이프와 같은 접착 폴리이미드의 추가 층일 수 있다. 유전체 필름(36)의 이러한 외부 층은, 추가 절연 층을 제공하고, 가열 챔버(60)에 대한 박막 히터(10)의 부착을 추가로 고정한다. 백킹 필름(30), 열 수축부(50), 및 최종 절연 층(36)의 두께 및/또는 재료는, 예를 들어, 가열 요소 외부에 제공되는 (즉, 이 예에서는 열 수축부(50) 및 절연층(36)에 대한) 더 낮은 열 전도성 층 및 백킹 필름(30)으로서 제공되는 더 높은 열 전도성 층을 이용하여 가열 챔버로의 열 전달을 향상시키도록 선택될 수 있다. 이 예의 서미스터(70)는, 열 전도성이 높은 얇은 백킹 필름에 의해서만 가열 챔버(60)로부터 분리되어 있어서, 챔버의 온도를 정확하게 판독할 수 있다.

전술한 바와 같이, 유전체 층들 사이에 밀봉되지 않은 (도 4에서와 같은) 노출된 온도 센서를 사용하는 장점들 중 하나는, 온도 센서 헤드가 가열 챔버(60)와 직접 접촉할 수 있어서 매우 정확한 온도 판독값을 취득할 수 있게 한다는 점이다. 이러한 장점들은, 위에 설명된 방법에 소정의 추가를 행함으로써 도 6의 열 수축 방법에 의해 제공되는 조립 시간 및 정밀도의 관점에서 위에서 설명된 이점으로 달성될 수 있다.

도 7a에서, 이전과 같이, 가열 요소(20)가 가요성 유전체 백킹 필름(30)의 접착면 상에 제공된다. 그러나, 이 박막 히터(10)는, 가요성 유전체 백킹 필름(30)이 백킹 필름(30)을 통해 서미스터(70)의 온도 감지 헤드(71)를 노출하도록 서미스터 센서 헤드(71)가 위치하는 관통구멍(37a)을 포함한다는 점에서 다르다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 서미스터 센서 헤드(71)는, 센서 헤드가 백킹 필름(30)을 통해 박막 히터의 반대측으로 노출되도록 백킹 필름(30)의 빈 영역(22v)의 서미스터 구멍(37a) 상에 위치한다. 박막 히터는 백킹 필름과 함께 직접 접촉된 상태로 가열 챔버(60)에 부착되므로, 서미스터 구멍(37a)은 서미스터 센서 헤드(71)가 가열 챔버(60)에 직접 접촉될 수 있게 한다.

도 6의 박막 히터 부조립체(10)에서와 같이, 열 수축부(50)는, 이어서, 도 7c 및 도 7d에 도시된 바와 같이, 가열 요소(20)의 표면과 백킹 필름(30)의 지지 접착 표면에 직접 부착되어, 온도 센서 헤드(71)와 연결부(72)의 일부와 함께 히터 트랙(21)에 의해 형성되는 가열 영역(22)을 둘러싼다. 이어서, 도 7d의 박막 히터 조립체(10)는 도 6c에 도시된 바와 같이 가열 챔버(60)에 직접 부착될 수 있다. 따라서, 서미스터 구멍을 제공함으로써, 열 수축 방법이 가열 요소(20)와 서미스터(71) 모두를 밀봉하며 또한 박막 히터를 챔버에 부착하는 수단으로서 사용될 수 있을 뿐만 아니라 서미스터 센서 헤드(71)가 서미스터 구멍(37a)을 통해 가열 챔버(60)와 직접 접촉하게 할 수도 있다.

도 7a 및 도 7b로부터 명백한 바와 같이, 이 예에서, 가요성 유전체 백킹 필름(30)은, 백킹 필름의 두 번의 절단에 의해 형성된 탭(38)이 서미스터(70)가 위치하는 빈 영역(22v) 내로 스스로 접힐 수 있게 하는 탭(38) 형태의 접힘가능 부분(38)을 추가로 포함한다. 이 예에서, 탭(38)은, 자유 에지 영역(32)을 따라 중간 위치에 있지만, 위치할 때 서미스터(20) 위로 접힐 수 있는 자유 에지 영역의 바닥 부분을 제공하도록 한 번의 절단에 의해 동일하게 형성될 수 있다. 이 예에서, 탭(38)은, 가열 트랙(21)의 형상에 의해 형성된 가요성 유전체 백킹 필름(30)의 빈 영역(22v)에 제공된 서미스터 구멍(37a)과 정렬되는 서미스터 구멍(37b)을 포함한다. 서미스터 구멍(37b)은 필수가 아니며, 탭(38)은 구멍을 포함하지 않는 중단되지 않은 표면 부분을 가질 수 있어서, 서미스터 위로 접혀 서미스터를 서미스터 구멍(37a)을 통해서만 볼 수 있다. 서미스터 구멍(37b)은, 또한, 아래에서 더 설명되는 바와 같이 일부 예에서 정렬을 위해 사용될 수 있다. 이어서, 백킹 필름 탭(38)은, 서미스터 구멍(37b)이 서미스터 구멍(37a)과 정렬되고 백킹 필름(30)의 부착 표면 상에 제공된 실리콘 접착제를 통해 부착되도록 서미스터(70) 위로 접혀진다. 이러한 방식으로, 센서 헤드(71)가 백킹 필름(30)과 제 위치에 접착된 백킹 필름의 접힌 탭(38) 사이에 부착된 상태로 서미스터가 백킹 필름에 부착되고, 서미스터 연결부(72)는 히터 접촉 레그(23)의 방향에 대략 대응하는 방향으로 연장된다. 이 공정은 열 수축부(50)가 박막 히터(10)에 정렬 및 부착되기 전에 제 위치에서 서미스터(70)를 초기에 부착하는 역할을 한다.

도 7의 박막 히터 부조립체(10)는, 또한, 가열 챔버(60)에 대해 가열 요소(20) 및 서미스터(70)를 정확하고 재현가능하게 정렬하기 위한 다수의 추가 특징을 갖는다. 특히, 백킹 필름(30)과 열 수축부(50)의 상대적인 정렬에 사용될 수 있는 일련의 정렬 구멍(34, 54)이 백킹 필름(30)과 열 수축부(50) 모두에 제공된다. 백킹 필름(30)에는, 가열 요소(20)의 둘레에 제공되도록 백킹 필름에 위치하는 다수의 정렬 구멍(34a, 34b, 34c, 34d, 37b)이 제공된다. 특히, 2개의 정렬 구멍(34a, 34b)은, 가열 요소가 백킹 필름(30)에 부착될 때 가열 요소(20) 위에 위치하도록 백킹 필름(30)의 상부 에지를 따라 제공된다. 2개의 추가 정렬 구멍(34c, 34d)이 가열 요소(20)의 가열 영역(22) 아래에 제공된다. 서미스터 구멍(37b)은, 또한, 일부 예에서 정렬 구멍으로서 기능할 수 있다. 열 수축 필름(50)은 백킹 필름(30)의 정렬 구멍(34)에 상대적인 위치에 대응하는 복수의 정렬 구멍(54)을 갖는다. 정렬 구멍들(34, 54)은, 백킹 필름(30)의 구멍이 열 수축부(50)의 정렬 구멍(54)과 정렬될 때 열 수축부(50)가 박막 히터(10)에 대해 정확한 위치에 위치하도록 배열되어, 열 수축부(50)가 가열 영역(22)을 넘어 정확한 길이(51, 52)만큼 연장되어, 부착시 가열 챔버(60)에 대한 가열 요소(20)의 정확한 정렬이 가능할 수 있다.

이어서, 열 수축부(50)는 도 7c에 도시된 바와 같이 위치결정 기구를 사용하여 박막 히터(10)에 대해 정렬될 수 있다. 위치결정 고정구는, 백킹 필름(30)과 열 수축부(50) 상의 정렬 구멍(34, 54)의 위치에 대한 상대적 변위에 있어서 대응하는 돌출 정렬 핀(81)을 갖는 지지면(82)을 포함할 수 있다. (백킹 필름(30)에 부착된 가열 요소(20)를 포함하는) 박막 히터(20)를 먼저 위치결정하고 다음으로 정렬 고정구(80)의 표면 상에 열 수축 필름(50)을 위치결정하여 정렬 핀(81)이 백킹 필름 정렬 구멍(34)을 통해 연장되게 함으로써, 열 수축부(50)가 가열 요소(20) 및 백킹 필름(30)에 대해 정확하게 정렬된다. 특히, 백킹 필름(33)의 정렬 구멍(34)과 열 수축부의 정렬 구멍(54)이 정렬될 때, 열 수축부(50)는, 접촉 레그의 반대 방향으로 가열 요소(20)를 넘어 연장되어, 정렬 부분(52)의 미리 결정된 특정 길이 및 감싸는 부분(51)의 연장부의 미리 결정된 특정 길이를 제공한다.

일단 열 수축부(50)가 정확하게 위치하면, 열 수축부(50)의 위치결정에 의해 자유로워진 백킹 필름(30)의 나머지 주변 에지 영역(32)이 도 7d에 도시된 바와 같이 열 수축부 상부 위에 접혀져 전술한 바와 같이 열 수축부(50) 층과 백킹 필름(30)의 이 에지를 밀봉한다. 이어서, 도 7d에 도시된 조립된 박막 히터 부조립체(100)는, 도 6c 및 도 6d를 참조하여 전술한 바와 같이 가열 챔버(60)에 부착될 수 있다. 챔버(60) 상으로 박막 히터 부조립체(100)를 감싸는 것은 도 2e에 도시된 바와 같이 손으로 수행될 수 있거나, 동등하게 이것은 박막 히터를 제 위치에 고정하도록 박막 히터에 대해 가열 챔버(60)를 회전시키는 장치에 의해 자동화된 공정으로 수행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 박막 히터 조립체(10)는, 가열을 통해 가열 챔버(60)에 밀봉되어, 열 수축부(50)를 수축하여 히터를 가열 챔버(60)의 외면에 단단히 고정한다.

일단 박막 히터 부조립체(10)가 가열 챔버(60)에 부착되면, 생성되는 히터 챔버 부조립체(100)는, 서미스터 연결부(72)와 가열된 접촉 레그(23)를 PCB 및 전원에 연결함으로써 에어로졸 발생 장치와 같은 가열 장치에서 사용될 수 있다. 본 발명의 박막 히터(10)와 히터 조립체(100)를 포함하는 에어로졸 발생 장치는 공지된 장치에 비해 성능 면에서 상당한 이점을 갖는다. 특히, 온도 센서(70)가 가열 요소(20) 및 가열 챔버(60)에 매우 근접하게 위치하므로, 가열 온도를 증가된 정밀도로 측정할 수 있다. 결과적으로, 이는 장치의 가열 온도를 보다 정밀하게 제어할 수 있게 하며, 이는 에어로졸 생성 물질을 연소시키지 않거나 장치 구성요소들의 동작 온도 범위를 초과하지 않고 효율적인 에어로졸 발생을 제공하기 위해 특정 가열 온도가 유지되어야 하는 피제어형 온도 에어로졸 발생 장치의 맥락에서 특히 유리하다. 본 발명에 따른 히터 조립체는, 또한, 조립이 더 쉽고, 부품을 덜 필요로 하며, 온도 센서가 박막 히터 내에 통합되므로, 온도 센서가 장치의 수명 내내 정확한 위치에서 유지되는 것을 보장한다.

Claims

에어로졸 발생 장치용 히터 조립체로서,
가요성 가열 요소;
온도 센서; 및
가요성 유전체 백킹 필름(flexible dielectric backing film)을 포함하고,
상기 가요성 유전체 백킹 필름의 표면 상에 접착제가 있고,
상기 온도 센서와 상기 가요성 가열 요소는, 상기 가요성 백킹 필름의 표면 상의 접착제 상에서 서로 인접하게 지지되는, 히터 조립체.
제1항에 있어서, 상기 가열 요소를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 가요성 유전체 백킹 필름에 대향하는 제2 가요성 유전체 필름을 더 포함하고, 상기 온도 센서의 적어도 일부는 상기 가요성 유전체 백킹 필름과 상기 제2 가요성 필름 사이에 위치하는, 히터 조립체.
제2항에 있어서, 상기 제2 가요성 필름은 상기 가요성 백킹 필름에 대향하는 열 수축 재료의 층을 포함하는, 히터 조립체.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 가요성 백킹 필름은, 접힘부 내에서 상기 온도 센서를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 제2 가요성 필름 위로 또는 자체적으로 접히는 에지 영역을 포함하는, 히터 조립체.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 센서는, 온도 센서 헤드 및 상기 센서 헤드로부터의 신호를 전송하도록 배열된 전기 연결부들을 포함하고, 상기 온도 센서 헤드는 가요성 백킹 필름과 상기 제2 가요성 필름 사이에서 둘러싸인, 히터 조립체.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 센서는, 온도 센서 헤드 및 상기 센서 헤드로부터의 신호를 전송하도록 배열된 전기 연결부들을 포함하고, 상기 가요성 백킹 필름은, 상기 가요성 백킹 필름 내의 개구 또는 관통구멍을 포함하고, 온도 센서는, 상기 온도 센서 헤드가 상기 개구 또는 관통구멍 상에 놓이고 상기 가요성 유전체 백킹 필름을 통해 노출되도록 위치하는, 히터 조립체.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 요소는, 가열 평면 내의 가열 영역에 걸쳐 순환 경로를 따르는 히터 트랙 및 전원에 연결하기 위한 두 개의 접촉 레그(contact leg)를 포함하는 평면형 가열 요소이고,
상기 접촉 레그는 상기 가열 요소의 평면에서 상기 히터 트랙으로부터 멀어지며 연장되고,
상기 가열 요소의 적어도 가열 영역은 상기 가요성 유전체 백킹 필름과 상기 제2 가요성 박막 사이에서 둘러싸인, 히터 조립체.
제7항에 있어서, 순환 히터 트랙 경로는 상기 가요성 유전체 백킹 필름 상에 상기 가열 요소에 의해 점유되지 않은 비어있는 영역을 남기도록 성형되고,
상기 온도 센서는 상기 가요성 백킹 필름의 비어있는 영역에서 상기 접착제에 의해 유지되는, 히터 조립체.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 온도 센서는 온도 센서 헤드 및 세장형(elongated) 전기 연결부들을 포함하고, 상기 세장형 전기 연결부들은 상기 가열 요소의 접촉 레그들과 실질적으로 동일한 방향으로 배향된, 히터 조립체.
제1항에 있어서, 상기 가요성 유전체 백킹 필름은, 상기 가요성 가열 요소를 지지하는 필름의 제1 편 및 상기 온도 센서를 지지하는 필름의 제2 편을 포함하고, 상기 필름의 제1 편은 상기 필름의 제2 편에 부착된, 히터 조립체.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가요성 백킹 필름은 폴리이미드를 포함하는, 히터 조립체.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가요성 백킹 필름은 PTFE를 포함하는, 히터 조립체.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가요성 가열 요소, 상기 온도 센서, 및 상기 가요성 유전체 백킹 필름은 함께 박막 히터 부조립체라 칭할 수 있고, 상기 히터 조립체는 가열 챔버를 더 포함하고, 상기 박막 히터 부조립체는, 상기 가열 챔버에 인접하게 유지된 상기 온도 센서와 함께 튜브형 챔버의 표면 둘레로 감싸지는, 히터 조립체.
제13항에 있어서, 상기 가열 챔버는 상기 가열 챔버의 외면 상에 하나 이상의 만입부(indentation)를 포함하고, 상기 박막 히터는, 상기 온도 센서의 적어도 일부가 만입부 내에 위치하도록 상기 가열 챔버 둘레로 감싸지는, 히터 조립체.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 히터 조립체를 포함하는 에어로졸 발생 장치.