[實用新型]一種陶瓷基微熱板

有效

• 申請號: 201821048226.9
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN208440276U
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 王錦;張程;張克棟;馮奇;周乾飛;崔錚;李智星;劉福星
• 申請（專利權）人: 上海汽車集團股份有限公司;蘇州納格光電科技有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 北京信遠達知識產權代理事務所(普通合伙) 11304
• 代理人: 魏曉波

本實用新型公開了一種陶瓷基微熱板，在硅基底的第一表面依次形成有陶瓷膜以及加熱層，所述陶瓷膜通過設定的陶瓷漿料燒結形成，所述加熱層通過設定的導電漿料燒結而成，可見，所述陶瓷膜以及所述加熱層均有高溫燒結工藝形成，具有較好的耐高溫性能，故相對于通過低溫工藝條件的物理氣相沉積形成加熱層的現有技術，加熱層具有更好的耐高溫特性，可以提高穩定性和可靠性。而且可以通過調節陶瓷漿料的組成，調節陶瓷膜的熱導率，避免散熱較快的問題，從而降低加熱功耗。同時，通過對應漿料燒結形成陶瓷膜以及加熱層的設備相對于的化學氣相沉積以及物理氣相沉積設備，設備成本較低，降低了制作成本。

技術領域

本實用新型涉及電子器件制造技術領域，更具體的說，涉及一種陶瓷基微熱板。

背景技術

基于硅微加工技術的微熱板(Micro Hotplate,MHP)是微電子機械系統(MEMS)中常用的加熱平臺，已廣泛應用于微型氣體傳感器、微型熱式流量計、微型紅外探測器以及氣壓計等微器件。微熱板的基本結構包括懸空介質薄膜以及電阻條。當電流通過電阻條時，電阻產生的焦耳熱一部分用于加熱微熱板，另外一部分以傳導、對流和輻射的方式耗散于周圍環境中懸空結構，使微熱板具有非常小的熱慣性和非常高的電熱耦合效率，毫瓦級熱功率就能使其中心溫區在幾毫秒內迅速升溫。因此微熱板具有非常快的熱響應時間和較低的熱功耗。

目前基于MEMS技術制備的硅基微熱板加工工藝主要有背面體硅加工、正面體硅加工和表面加工三種，主要工藝流程是采用化學氣相沉積工藝在硅片基底上沉積一定厚度的氮化硅薄膜和氧化硅薄膜，再采用物理氣相沉積工藝制備圖形化的電阻加熱膜，然后采用深硅刻蝕工藝將氮化硅和氧化硅薄膜下面的硅片基底刻蝕掉，使得氮化硅和氧化硅薄膜懸空，得到絕熱性能良好的微熱板。但目前微熱板采用物理氣相沉積制備的電阻加熱膜通常為厚度為幾百納米的鉑、鎢、鉬或者多晶硅，這些材料由于厚度較小，成膜晶粒較小，當經受高溫熱處理(600℃以上)時，加熱電阻通常會發生不可逆的變化，而且高溫處理之后，由于表面的氧化通常不僅進行金絲球焊工藝，或者加熱到一定高溫(600℃以上)時，電阻也會發生變化，例如基于硅基微熱板的催化燃燒氣體傳感器，當傳感器暴露于高濃度可燃氣體時，由于可燃氣體催化燃燒放熱，微熱板的溫度可能達到七八百攝氏度，如果微熱板不能承受此溫度，那么微熱板的可靠性將是一個問題，這使得微熱板的使用環境受到制約，產品穩健性得到考驗。其次，所采用的二氧化硅材料仍然具有較高的熱導率(7W/m·K)，不利于微熱板功耗的進一步降低。再者，氮化硅薄膜、二氧化硅薄膜和電阻加熱膜都是采用化學或者物理氣相沉積工藝所制備，所需設備比較昂貴，制備工藝成本也較高，不利于微熱板成本的進一步降低。

通過上述描述可知，現有技術中，微熱板主要存在下述問題，采用物理氣相沉積形成的電阻加熱膜耐高溫性能較差，導致產品穩定性和可靠性較差；而且，二氧化硅膜具有較高的熱導率，由于散熱較快，為了保持設定的工作溫度，需要較大輸入功率，不利于微熱板功耗的進一步降低；同時，物理氣相沉積設備和化學氣相沉積設備昂貴，導致制作成本較高，不利于微熱板成本的進一步降低。

實用新型內容

為了解決上述問題，本實用新型技術方案提供了一種陶瓷基微熱板，具有較好的穩定性和可靠性，制作工藝簡單，制作成本低，且具有較低的加熱功耗。

為了實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種陶瓷基微熱板，所述陶瓷基微熱板包括：

硅基底，所述硅基底具有相對的第一表面以及第二表面；所述第一表面具有中心加熱區以及外圍支撐區，所述中心加熱區具有貫穿所述第一表面以及所述第二表面的空氣絕熱腔；

設置在所述硅基底的第一表面的陶瓷膜；

設置在所述陶瓷膜背離硅基底的一側表面的加熱層；所述加熱層包括電連接的加熱電極以及加熱電阻；所述加熱電阻位于所述中心加熱區；