一种低成本MEMS雾化芯制造技术

本实用新型专利技术涉及一种低成本MEMS雾化芯，包含衬底、设置在衬底背面的二氧化硅薄膜层、分别设置在二氧化硅薄膜层底部的加热电阻丝、用于覆盖加热电阻丝的保护层氮化硅、设置在衬底正面中部的空腔、设置在衬底正面并覆盖空腔表面的烟油吸附层；所述保护层氮化硅的底部分别设置有与加热电阻丝两端连接的金属电极；本实用新型专利技术通过在加热电阻丝和烟油吸附层之间设置衬底，并通在衬底正面设置空腔，能增大了烟油吸附层的表面积，提高烟油吸附效率，且低成本MEMS雾化芯的制备采用半导体工艺和MEMS工艺，具有批量化和一致性好的特点，并且不需要PCB板等结构，因而具有低成本的优点。因而具有低成本的优点。因而具有低成本的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本MEMS雾化芯


[0001]本技术涉及雾化芯领域，特指一种低成本MEMS雾化芯。

技术介绍

[0002]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。
[0003]现有液体加热雾化芯主要有以下两种类型：包棉雾化芯和多孔陶瓷雾化芯。其中包棉雾化芯中金属发热丝和棉芯直接接触，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。同时，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。而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，发热膜设计成特定形状附着在陶瓷表面，在工作过程中，发热膜通过均匀发热，把液体加热形成雾气，由陶瓷微孔散发。由于微米级蜂窝孔的存在，其雾化出的气溶胶更加细腻。并且通过调整微孔的大小、孔隙率，可以控制陶瓷芯的锁液、储液能力，还可以调节雾化气溶胶的干湿度。
[0004]如吴任金于2021年6月发布的“改进电子烟多孔陶瓷雾化芯制作工艺的研究”，其中记载了多孔陶瓷、在多孔陶瓷的底部印刷出导热层、再在导热层上刷出两个电极位置、在两个电极之间印刷发热电阻、在两个电极和发热电阻上印刷保护层；虽然在多孔陶瓷和发热组件之间增加了导热层，能提高热传导效率；但存在以下问题：
[0005]1、由于多孔结构的存在，陶瓷芯锁液能力降低，容易漏液。目前通常通过降低孔隙率，减小多孔数量，提高锁液能力，但是同时降低了其吸液、储液能力；
[0006]2、陶瓷烧结工艺，不可避免会引入有害物质，危害使用者健康；
[0007]3、陶瓷烧结工艺繁琐，大大增加了生产成本。

技术实现思路

[0008]本技术目的是为了克服现有技术的不足而提供一种低成本MEMS雾化芯。
[0009]为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种低成本MEMS雾化芯，包含衬底、设置在衬底背面的二氧化硅薄膜层、分别设置在二氧化硅薄膜层底部的第一金属电极、第二金属电极和加热电阻丝、用于覆盖第一金属电极、第二金属电极和加热电阻丝的保护层氮化硅、设置在衬底正面中部的空腔、设置在衬底正面并覆盖空腔表面的烟油吸附层；
[0010]所述第一金属电极和第二金属电极分别与加热电阻丝的两端连接；
[0011]所述保护层氮化硅底部分别设置有与第一金属电极和第二金属电极连接的第三金属电极和第四金属电极。
[0012]优选的，所述加热电阻丝呈S型、U型或圆型，位于二氧化硅薄膜层的正下方。
[0013]优选的，所述加热电阻丝的材料为PT、AL、CU中的一种金属。
[0014]优选的，所述第三金属电极和第四金属电极分别设置在保护层氮化硅底部的两侧。
[0015]优选的，所述衬底由硅片材料制成。
[0016]优选的，所述烟油吸附材料通过喷涂、涂覆或沉积方式覆盖在衬底正面和空腔表面。
[0017]优选的，所述烟油吸附材料为石墨烯、PDMS、Fe2O3/EPDM新型吸油材料中的一种。
[0018]由于上述技术方案的运用，本技术与现有技术相比具有下列优点：
[0019]1、本技术通过在加热电阻丝和烟油吸附层之间设置衬底，并通在衬底正面设置空腔，能增大了烟油吸附层的表面积，提高烟油吸附效率，从而在相同的烟油雾化温度目标下，降低了该MEMS雾化芯的功耗；
[0020]2、本技术由于烟油吸附材料具有高吸油特性，烟油从烟油吸附材料的两端向其中间渗透，引起整个烟油吸附材料均吸附了一定量的电子烟烟油；
[0021]3、本技术通过采用石墨烯、PDMS(聚合二甲基硅氧烷)或Fe2O3/EPDM等新型的烟油吸附材料制备烟油吸附层，可使得在加热烟油吸附层时使其吸附的烟油雾化过程中，不会产生带有有害的金属粉末状颗粒的烟油雾化烟的混合体；
[0022]4、本技术所述的低成本MEMS雾化芯的制备采用半导体工艺和MEMS工艺，具有批量化和一致性好的特点；此外，所采用的工艺不包含键合工艺和TSV工艺，并且不需要PCB板等结构，因而具有低成本的优点。
附图说明
[0023]下面结合附图对本技术技术方案作进一步说明：
[0024]附图1为本技术去除烟油吸附层的俯视图；
[0025]附图2为图1中A
‑
A处剖视图；
[0026]附图3为本技术步骤2中对应的结构图；
[0027]附图4为本技术步骤3中对应的结构图；
[0028]附图5为本技术步骤4中对应的结构图；
[0029]附图6为本技术步骤5中对应的结构图；
[0030]附图7为本技术步骤7中对应的结构图；
[0031]附图8为本技术步骤8中对应的结构图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图及具体实施例对本技术作进一步的详细说明。
[0033]附图1
‑
2为本技术所述的低成本MEMS雾化芯，包含衬底(1)、二氧化硅薄膜层(2)、加热电阻丝(3)、第一金属电极(4
‑
1)、第二金属电极(4
‑
2)、第三金属电极(4
‑
3)、第四金属电极(4
‑
4)、保护层氮化硅(5)和烟油吸附层(6)。
[0034]所述衬底(1)位于MEMS雾化芯的上半部分，在衬底(1)光滑的下表面上生长了一层二氧化硅薄膜层(2)；同时在衬底(1)的粗糙面刻蚀了一个空腔(100)，空腔(100)的表面覆盖了所述烟油吸附层(6)；
[0035]所述二氧化硅薄膜层(2)位于衬底(1)的下方，在其下表面设有加热电阻丝(3)和
第一金属电极(4
‑
1)和第二金属电极(4
‑
2)；
[0036]所述加热电阻丝(3)位于二氧化硅薄膜层(2)的正下方，呈S型、U型或圆型等形状，并且加热电阻丝(3)的两端分别与第一金属电极(4
‑
1)和第二金属电极(4
‑
2)形成电互连，其作用为将电能转化为热能；加热电阻的材料可以为Pt、Al和Cu等金属；
[0037]所述第一金属电极(4
‑
1)和第二金属电极(4
‑
2)位于MEMS雾化芯的两侧，并通过过孔中填充的金属与保护层氮化硅(5)下表面的第三金属电极(4
‑
3)和第四金属电极(4
‑
4)实现电连接；
[0038]所述保护层氮化硅(5)覆盖于加热电阻丝(3)、第一金属电极(4
‑
1)和第二金属电极(4
‑
2)之下，在其两端设置了两个通孔；通孔下表面引出第三金属电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本MEMS雾化芯，其特征在于：包含衬底、设置在衬底背面的二氧化硅薄膜层、分别设置在二氧化硅薄膜层底部的第一金属电极、第二金属电极和加热电阻丝、用于覆盖第一金属电极、第二金属电极和加热电阻丝的保护层氮化硅、设置在衬底正面中部的空腔、设置在衬底正面并覆盖空腔表面的烟油吸附层；所述第一金属电极和第二金属电极分别与加热电阻丝的两端连接；所述保护层氮化硅底部分别设置有与第一金属电极和第二金属电极连接的第三金属电极和第四金属电极。2.根据权利要求1所述的低成本MEMS雾化芯，其特征在于：所述加热电阻丝呈S型、U型或圆型，位于二氧化硅薄膜层的正下方。3.根据权利要求2所述的低成本ME...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新亮，陈扣兰，雷中柱，罗芳海，俞骁，
申请(专利权)人：苏州司南传感科技有限公司，
类型：新型
国别省市：