加熱器、傳感器、智能終端及加熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種加熱器、傳感器、智能終端及加熱器的制造方法，該加熱器包括襯底基板以及設(shè)置在所述襯底基板上的加熱電阻層，所述襯底基板上設(shè)置有凹槽。本發(fā)明提供的加熱器，通過在加熱器的襯底基板上設(shè)置凹槽，通過該凹槽能夠有效降低加熱電阻層的熱損耗，進而降低加熱器功耗，提高加熱器的性能。
【專利說明】
加熱器、傳感器、智能終端及加熱器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種加熱器、傳感器、智能終端及加熱器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微型薄膜加熱器在很多領(lǐng)域具有應用，如熱相關(guān)氣體傳感器和紅外光源，隨著MEMS制備技術(shù)的成熟和設(shè)備工藝的發(fā)展，在玻璃上制備MEMS器件也成為可行的路徑，對于微型薄膜加熱器，目前常用的方法是直接在玻璃基板表面制作電阻絲，但此種結(jié)構(gòu)熱耗散現(xiàn)象比較嚴重，功耗較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一)要解決的技術(shù)問題
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種加熱器、傳感器、智能終端及加熱器的制造方法，可以降低加熱器功耗。
[0005](二)技術(shù)方案
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種加熱器，包括襯底基板以及設(shè)置在所述襯底基板上的加熱電阻層，所述襯底基板上設(shè)置有凹槽。
[0007]優(yōu)選地，所述加熱電阻層的電阻絲在所述襯底基板上的投影位于所述凹槽內(nèi)，且通過所述凹槽在所述加熱電阻層與所述襯底基板之間形成空腔。
[0008]優(yōu)選地，所述加熱電阻層為非平面狀。
[0009]優(yōu)選地，所述加熱電阻層的電阻絲上設(shè)置有呈枝杈狀的導熱結(jié)構(gòu)。
[0010]優(yōu)選地，所述加熱電阻層包括非直線狀的電阻絲。
[0011]優(yōu)選地，所述襯底基板上還設(shè)置有位于所述加熱電阻層下方的支撐層。
[0012]優(yōu)選地，所述支撐層包括懸臂區(qū)以及用于承載所述加熱電阻層的電阻絲的承載區(qū)，所述支撐層的所述承載區(qū)上設(shè)置有網(wǎng)孔。
[0013]優(yōu)選地，所述支撐層包括至少一層氮化硅層和/或至少一層氧化硅層。
[0014]優(yōu)選地，所述支撐層的厚度為0.2μηι?3μηι。
[0015]優(yōu)選地，所述凹槽的深度為20μπι?50μπι，所述凹槽的寬度為300μπι?ΙΟΟΟμ??，所述凹槽的長度為300μηι?ΙΟΟΟμηι。
[0016]優(yōu)選地，所述加熱電阻層的電阻絲在所述襯底基板上的投影位于所述凹槽之外。
[0017]優(yōu)選地，所述襯底基板與所述加熱電阻層之間還設(shè)置有隔熱層。
[0018]優(yōu)選地，所述隔熱層與所述加熱電阻層之間還設(shè)置有緩沖層。
[0019]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種傳感器，包括上述的加熱器。
[0020]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種智能終端，包括上述的加熱器。
[0021]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種加熱器的制造方法，包括在襯底基板上形成加熱電阻層，還包括在所述襯底基板上形成凹槽。
[0022]優(yōu)選地，在所述襯底基板上形成所述凹槽和所述加熱電阻層包括:
[0023]在所述襯底基板上形成所述凹槽；
[0024]在所述凹槽內(nèi)形成填充層；
[0025]在所述填充層上形成所述加熱電阻層；
[0026]去除所述凹槽內(nèi)的填充層，以在所述加熱電阻層與所述襯底基板之間形成空腔。
[0027]優(yōu)選地，在所述凹槽內(nèi)形成填充層之后，在去除所述凹槽內(nèi)的填充層之前還包括:在所述襯底基板上形成位于所述加熱電阻層下方的支撐層。
[0028]優(yōu)選地，在一次構(gòu)圖工藝中同時形成所述支撐層以及所述加熱電阻層。
[0029]優(yōu)選地，所述在一次構(gòu)圖工藝中同時形成所述支撐層以及所述加熱電阻層包括:[°03°]在填充層上形成介質(zhì)薄膜；
[0031]在所述介質(zhì)薄膜上形成電阻材料薄膜；
[0032]在所述電阻材料薄膜上形成光刻膠圖案，所述光刻膠圖案包括光刻膠完全保留區(qū)域、光刻膠半保留區(qū)域以及光刻膠去除區(qū)域，其中，所述光刻膠完全保留區(qū)域?qū)黾訜犭娮鑼?，所述光刻膠半保留區(qū)域?qū)鲋螌硬慌c所述加熱電阻層重疊的部分；
[0033]去除位于所述光刻膠去除區(qū)域的所述電阻材料薄膜和位于所述光刻膠去除區(qū)域的所述介質(zhì)薄膜；
[0034]對所述光刻膠半保留區(qū)域的光刻膠進行灰化處理；
[0035]去除位于所述光刻膠半保留區(qū)域的所述電阻材料薄膜；
[0036]去除位于所述光刻膠完全保留區(qū)域的光刻膠。
[0037]優(yōu)選地，所述填充層的上表面為非平面，以形成非平面狀的所述加熱電阻層。
[0038]優(yōu)選地，所述加熱電阻層的電阻絲在所述襯底基板上的投影位于所述凹槽之外。
[0039]優(yōu)選地，在所述襯底基板上形成所述凹槽和所述加熱電阻層包括:
[0040]在所述襯底基板上形成電阻材料薄膜；
[0041]在所述電阻材料薄膜上形成光刻膠圖案，所述光刻膠圖案包括光刻膠去除區(qū)域以及光刻膠保留區(qū)域，所述光刻膠去除區(qū)域?qū)霭疾郏龉饪棠z保留區(qū)域?qū)黾訜犭娮鑼樱?br>[0042]去除位于所述光刻膠去除區(qū)域的電阻材料薄膜和部分厚度的襯底基板；
[0043]去除所述光刻膠保留區(qū)域的光刻膠。
[0044](三)有益效果
[0045]本發(fā)明提供的加熱器，通過在加熱器的襯底基板上設(shè)置凹槽，通過該凹槽能夠有效降低加熱電阻層的熱損耗，進而降低加熱器功耗，提高加熱器的性能。
【附圖說明】
[0046]圖1是本發(fā)明實施方式提供的一種二維平面型加熱器的截面圖；
[0047]圖2是本發(fā)明實施方式提供的一種二維平面型加熱器的俯視圖；
[0048]圖3是本發(fā)明實施方式提供的一種加熱電阻層中電阻絲的示意圖；
[0049]圖4是本發(fā)明實施方式提供的另一種加熱電阻層中電阻絲的示意圖；
[0050]圖5是本發(fā)明實施方式提供另一種二維平面型加熱器的俯視圖；
[0051 ]圖6是本發(fā)明實施方式提供又一種二維平面型加熱器的俯視圖；
[0052]圖7是本發(fā)明實施方式提供的又一種加熱電阻層中電阻絲的示意圖；
[0053]圖8是本發(fā)明實施方式提供再一種二維平面型加熱器的俯視圖；
[0054]圖9是本發(fā)明實施方式提供的一種三維結(jié)構(gòu)加熱器的截面圖；
[0055]圖10是本發(fā)明實施方式提供的一種三維結(jié)構(gòu)加熱器的俯視圖；
[0056]圖11是本發(fā)明實施方式提供的另一種三維結(jié)構(gòu)加熱器的俯視圖；
[0057]圖12是本發(fā)明實施方式提供的另一種三維結(jié)構(gòu)加熱器的截面圖；
[0058]圖13是本發(fā)明實施方式提供的一種加熱器的截面圖；
[0059]圖14是圖13中加熱器的一種電阻絲的示意圖；
[0060]圖15是圖13中加熱器的另一種電阻絲的示意圖；
[0061 ]圖16是本發(fā)明實施方式提供的一種智能終端的示意圖；
[0062]圖17是本發(fā)明實施方式提供的另一種智能終端的示意圖；
[0063]圖18a_18e是本發(fā)明實施方式提供的一種制作加熱器的示意圖；
[0064]圖19a_19e是本發(fā)明實施方式提供的另一種制作加熱器的示意圖；
[0065]圖20a_20e是本發(fā)明實施方式提供的又一種制作加熱器的示意圖；
[0066]圖21a_21c是本發(fā)明實施方式提供的在一種制作加熱器的示意圖。
【具體實施方式】
[0067]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0068]本發(fā)明實施方式提供了一種加熱器，包括襯底基板以及設(shè)置在所述襯底基板上的加熱電阻層，所述襯底基板上設(shè)置有凹槽。
[0069]本發(fā)明實施方式提供的加熱器，通過在加熱器的襯底基板上設(shè)置凹槽，通過該凹槽能夠有效降低加熱電阻層的熱損耗，進而降低加熱器功耗，提高加熱器的性能。
[0070]參見圖1，圖1是本發(fā)明實施方式提供的一種加熱器的示意圖，該加熱器包括襯底基板100以及設(shè)置在所述襯底基板100上的加熱電阻層300，加熱電阻層300中的電阻絲與引線電極400相連，所述襯底基板100上設(shè)置有凹槽110，并且加熱電阻層300的電阻絲在襯底基板上的投影位于凹槽110內(nèi)，通過所述凹槽110在加熱電阻層300與所述襯底基板100之間形成空腔，例如，襯底基板100可以為玻璃基板；
[0071]優(yōu)選地，所述襯底基板100上還設(shè)置有位于所述加熱電阻層下方的支撐層200，如圖2所示，支撐層200用于承載加熱電阻層300，其包括懸臂區(qū)(即懸臂梁)210以及用于承載加熱電阻層300的電阻絲的承載區(qū)220;
[0072]其中，加熱電阻層中的電阻絲可以為直線狀，優(yōu)選地，加熱電阻層中的電阻絲可以為非直線狀，從而可以在有限的空間內(nèi)增加電阻絲長度，提升加熱效果，例如，可以為折線狀、曲折線狀等，例如，對于方形輪廓的加熱電阻層，其中的電阻絲可以采用如圖3或圖4狀的折線形狀；
[0073]另外，為進一步減少電阻絲傳導給襯底基板的熱量，可以如圖5所示在支撐層200的承載區(qū)220上設(shè)置網(wǎng)孔221，通過網(wǎng)孔可以使支撐層傳導給基板的熱量更少，從而進一步降低加熱器功耗。
[0074]其中，在本發(fā)明實施方式中，襯底基板不但可以為玻璃基板，還可以為陶瓷基板、柔性樹脂基板等。
[0075]參見圖6，圖6是本發(fā)明實施方式提供的另一種加熱器的示意圖，該加熱器包括襯底基板100以及依次設(shè)置在所述襯底基板100上的支撐層200以及加熱電阻層300，例如，襯底基板100可以為玻璃基板，所述襯底基板100上設(shè)置有凹槽110，并且加熱電阻層300的電阻絲在襯底基板上的投影位于凹槽110內(nèi)，通過所述凹槽110在所述加熱電阻層300與所述襯底基板100之間形成空腔，支撐層200用于承載加熱電阻層，其包括懸臂區(qū)(即懸臂梁)210以及用于承載加熱電阻層300的電阻絲的承載區(qū)220，通過該空腔可以有效降低加熱電阻層的熱損耗，進而降低加熱器功耗，提高加熱器的性能；
[0076]其中，所述加熱電阻層300的電阻絲310上設(shè)置有呈枝杈狀的導熱結(jié)構(gòu)320，例如，導熱結(jié)構(gòu)320的材料可以與電阻絲310的材料相同，在制作電阻絲310時，導熱結(jié)構(gòu)320可以同時制作而成；
[0077]通過在加熱電阻層的電阻絲上設(shè)置枝杈狀的導熱結(jié)構(gòu)，通過該導熱結(jié)構(gòu)可以向周圍傳導熱量，從而可以在相似功耗的條件下使加熱器產(chǎn)生的熱量分布更均勻，使電阻絲與感測物質(zhì)接觸面積更大，使采用該加熱器的傳感器性能更穩(wěn)定，例如，對于用于可燃氣體(甲烷、一氧化碳等)檢測的燃燒式傳感器來說，其中鉑電阻絲在一定溫度下可催化氣體無焰燃燒，通過在其中加熱器的電阻絲中增加枝杈狀的導熱結(jié)構(gòu)，可以在相同空間下可有效增大鉑電阻絲與氣體的接觸面積，有助于提高傳感器的靈敏度，對于方形輪廓的加熱電阻層，其中的電阻絲形狀可以如圖7所示，
[0078]另外，為進一步減少電阻絲傳導給襯底基板的熱量，可以如圖8所示在支撐層200的承載區(qū)220上設(shè)置網(wǎng)孔221，通過網(wǎng)孔可以使支撐層傳導給基板的熱量更少，從而進一步降低加熱器功耗。
[0079]其中，在本發(fā)明實施方式中，襯底基板不但可以為玻璃基板，還可以為陶瓷基板、柔性樹脂基板等。
[0080]其中，在本發(fā)明中，加熱器中的加熱電阻層可以為如圖1所示的平面狀(S卩加熱器為二維平面型加熱器)，優(yōu)選地加熱器的加熱電阻層還可以為非平面狀(即加熱器為三維結(jié)構(gòu)加熱器)，例如，加熱電阻層可以呈凹狀、凸狀或凹凸不平狀等非平面狀，當該加熱器應用于氣體傳感器時，三維結(jié)構(gòu)的加熱器受外界氣流的影響更小。
[0081]參見圖9，圖9是本發(fā)明實施方式提供的又一種加熱器的示意圖，該加熱器包括襯底基板100以及依次設(shè)置在所述襯底基板100上的支撐層200以及加熱電阻層300，所述襯底基板100上設(shè)置有凹槽110，并且加熱電阻層300的電阻絲在襯底基板上的投影位于凹槽110內(nèi)，通過所述凹槽110在加熱電阻層300與所述襯底基板100之間形成空腔，其中，支撐層200以及加熱電阻層300均為非平面狀，均呈如圖9所示的凹狀；
[0082]例如，如圖10所示，由于支撐層200的承載區(qū)210呈非平面狀，而加熱電阻層300的電阻絲緊貼支撐層200的承載區(qū)210的表面上，從而形成三維結(jié)構(gòu)的加熱器，當該加熱器用于氣體傳感器時，可以有效減小外界氣流對傳感器的影響；
[0083]為了使加熱器產(chǎn)生的熱量分布更均勻，使電阻絲與感測物質(zhì)接觸面積更大，同樣可以在上述加熱器的電阻絲上設(shè)置呈枝杈狀的導熱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖11所示；
[0084]其中，在本發(fā)明實施方式中，襯底基板不但可以為玻璃基板，還可以為陶瓷基板、柔性樹脂基板等。
[0085]參見圖12，圖12是本發(fā)明實施方式提供的再一種加熱器的示意圖，該加熱器包括襯底基板100以及依次設(shè)置在所述襯底基板100上的支撐層200以及加熱電阻層300，所述襯底基板100上設(shè)置有凹槽110，并且加熱電阻層300的電阻絲在襯底基板上的投影位于凹槽110內(nèi)，通過所述凹槽110在所述支撐層200與所述襯底基板100之間形成空腔，其中，支撐層200以及加熱電阻層300均呈如圖12所示的凹凸不平狀。
[0086]其中，在上述本發(fā)明實施方式提供的加熱器中，襯底基板上凹槽的深度可以為IMi?ΙΟΟμπι，優(yōu)選為20μηι?50μηι;襯底基板上凹槽的寬度為ΙΟΟμπι?2000μηι，優(yōu)選為300μηι?I OOOym ；襯底基板上凹槽的長度為I ΟΟμπι?2000μηι，優(yōu)選為300μηι?I OOOym。
[0087]其中，在上述本發(fā)明實施方式提供的加熱器中，所述支撐層的厚度可以為0.2μπι?3Μ1，其材料可以為氮化硅、氧化硅，例如，加熱器的支撐層可以包括至少一層氮化硅層和/或至少一層氧化硅層，例如，加熱器的支撐層可以包括多層氮化硅層和多層氧化硅層，并且氮化硅層和氧化硅層交替層疊設(shè)置，每一層氮化硅層的厚度可以為Ο.?μπι?0.5μπι，每一層氧化娃層的厚度可以為0.Ιμπι?0.5μηι，其中，支撐層中的承載區(qū)的形狀可以為方形、圓形、菱形、三角形、六邊形等形狀。
[0088]其中，在上述本發(fā)明實施方式提供的加熱器中，加熱電阻層的材料可以為金屬、金屬合金或半導體材料，例如可以為金、鉑、鉬、鉻、鈦、硅等，加熱電阻層300的厚度可以為0.1μπι?0.5μηι之間，其中的電阻絲的線寬可以為3μηι?20μηι，線間距可以為3μηι?500μηι。
[0089]其中，在本發(fā)明實施方式中，襯底基板不但可以為玻璃基板，還可以為陶瓷基板、柔性樹脂基板等。
[0090]參見圖13，圖13是本發(fā)明實施方式提供的一種加熱器的示意圖，，該加熱器包括襯底基板100以及設(shè)置在所述襯底基板100上的加熱電阻層300，例如，襯底基板100可以為玻璃基板，所述襯底基板100上設(shè)置有凹槽110，其中，所述加熱電阻層300的電阻絲在所述襯底基板100上的投影位于所述凹槽110之外；
[0091]對于上述結(jié)構(gòu)的加熱器，通過在電阻絲之間以及電阻絲周圍制作凹槽，能夠有效減緩電阻絲上熱量的傳輸，減少熱耗散；
[0092]對于上述的加熱器，為在有限的空間內(nèi)增加電阻絲長度，提升加熱效果，加熱電阻層300同樣可以采用如圖14所示的非直線狀；
[0093]為了使加熱器產(chǎn)生的熱量分布更均勻，使電阻絲與感測物質(zhì)接觸面積更大，同樣可以在上述加熱器的電阻絲上設(shè)置呈枝杈狀的導熱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖15所示；
[0094]優(yōu)選地，為了進一步地減少電阻絲向襯底基板傳輸?shù)臒崃?，所述襯底基板與所述加熱電阻層之間還設(shè)置有隔熱層700，其中，隔熱層700可以采用的材質(zhì)可以包括二氧化硅、氮化硅或兩者的混合物、或耐高溫的高分子材料(如聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂等)，例如，如果加熱器的加熱溫度在400°C以上，隔熱層可以采用二氧化硅或氮化硅材料，優(yōu)選地，隔熱層700可以包括至少一層氮化硅層和/或至少一層氧化硅層，例如，加熱器的隔熱層可以包括多層氮化硅層和多層氧化硅層，并且氮化硅層和氧化硅層交替層疊設(shè)置，每一層氮化硅層的厚度可以為0.Ιμ???0.5μηι，每一層氧化娃層的厚度可以為0.Ιμπι?0.5μηι,隔熱層的總厚度為0.2μπι ?;Bum;
[0095]當加熱器的加熱溫度在400°C以下，隔熱層可選用耐高溫的高分子材料(如聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂等)，隔熱效果更好，另外，為提高加熱電阻層在襯底基板上的粘附力，還可以在隔熱層與加熱電阻層之間還設(shè)置緩沖層，緩沖層可以采用氮化硅或二氧化硅等材料，有利于加熱電阻層粘結(jié)在襯底基板上。
[0096]此外，本發(fā)明實施方式還提供了一種傳感器，包括上述的加熱器。
[0097]上述傳感器可以為氣體傳感器，對于目前的氣體傳感器，需要在一定的溫度下才能工作，一般都會在200°C以上，有的傳感器會要求達到500°C以上，因此需要加熱器來輔助，例如，對于金屬氧化物傳感器，其工作原理為:在工作溫度下與氣體相互作用，其電阻隨氣體濃度改變而變化，通過檢測電阻絲的電阻可以檢測待測氣體的濃度;對于催化燃燒式氣體傳感器，其工作原理為:在一定溫度下，氣體在催化劑的作用下發(fā)生無焰燃燒，電阻絲的電阻值也會發(fā)生變化，從而可以通過電阻絲的電阻值得到待測氣體的濃度。
[0098]通過本發(fā)明中的加熱器，能夠有效降低傳感器的功耗，并且有助于提高傳感器的靈敏度。
[0099]此外，本發(fā)明實施方式還提供了一種智能終端，包括上述的加熱器。例如，該智能終端可以為智能手機、手表等。
[0100]例如，可以將本發(fā)明實施方式提供的加熱器集成在基于玻璃基板的器件中，如顯示面板上；
[0101]例如，可以如圖16所示將包含上述加熱器的氣體傳感器2集成在智能終端I上，通過該氣體傳感器2實時感知危險氣體，當感知到危險氣體時，通過智能終端的顯示屏11提醒用戶；
[0102]例如，可以如圖17所示，在智能終端I的顯示屏周邊(如設(shè)置在背板上)設(shè)置上述的加熱器3，以應對低溫環(huán)境，當智能終端的溫度傳感器感測到環(huán)境溫度低于最佳工作溫度時，自動啟動加熱器開始進行加熱。
[0103]本發(fā)明實施方式還提供了一種加熱器的制造方法，包括在襯底基板上形成加熱電阻層，還包括在所述襯底基板上形成凹槽。
[0104]例如，所述加熱電阻層的電阻絲在所述襯底基板上的投影位于所述凹槽之外，加熱器的制造方法可以包括:
[0105]在所述襯底基板上形成所述凹槽；
[0106]在所述凹槽內(nèi)形成填充層；
[0107]在所述填充層上形成所述加熱電阻層；
[0108]去除所述凹槽內(nèi)的填充層，以在所述加熱電阻層與所述襯底基板之間形成空腔。
[0109]優(yōu)選地，在所述凹槽內(nèi)形成填充層之后，在去除所述凹槽內(nèi)的填充層之前還包括:在所述襯底基板上形成位于所述加熱電阻層下方的支撐層。
[0110]優(yōu)選地，在上述的加熱器的制造方法中，所述加熱電阻層包括非直線狀的電阻絲。
[0111]優(yōu)選地，在上述的加熱器的制造方法中，所述加熱電阻層的電阻絲上設(shè)置有呈枝杈狀的導熱結(jié)構(gòu)。
[0112]優(yōu)選地，在上述的加熱器的制造方法中，所述支撐層包括懸臂區(qū)以及用于承載所述加熱電阻層的電阻絲的承載區(qū)，所述支撐層的所述承載區(qū)上設(shè)置有網(wǎng)孔。
[0113]優(yōu)選地，在上述的加熱器的制造方法中，所述凹槽的深度為20μπι?50μπι，所述凹槽的寬度為300μηι?I OOOym，所述凹槽的長度為300μηι?I OOOym。
[0114]優(yōu)選地，在上述的加熱器的制造方法中，所述填充層的材料包括以下的至少一種:可溶性的改性聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、聚甲基甲酰胺、氟基聚合物。
[0115]優(yōu)選地，在上述的加熱器的制造方法中，所述支撐層包括至少一層氮化硅層和/或至少一層氧化硅層。
[0116]優(yōu)選地，在上述的加熱器的制造方法中，所述支撐層的厚度為0.2μπι?3μπι。
[0117]其中，在上述加熱器的制造方法中，所述填充層的上表面可以為平面，以形成平面狀的所述加熱電阻層，例如，該加熱器的制造方法可以包括步驟SlOl?S104;
[0118]SlOl:如圖18a所示，首先在襯底基板100表面涂覆光刻膠，通過曝光、顯影制作出預先設(shè)定的光刻膠圖案500，光刻膠圖案500包括光刻膠保留區(qū)域和光刻膠去除區(qū)域，其中光刻膠去除區(qū)域?qū)纬傻陌疾鄣拈_口形狀，其可以為正方形、長方形、菱形、三角形、圓形等，然后通過濕法刻蝕或干法刻蝕的方式形成所要的圖形，并去除剩余的光刻膠，從而如圖18b所示在襯底基板100上形成凹槽110，其中，當襯底基板為玻璃基板時，優(yōu)選的濕法刻蝕液可以包括氫氟酸、硫酸、硝酸、亞硝酸鈉和乙酸中的一種或多種，并且可以通過調(diào)節(jié)溶液的配比、溫度等來調(diào)節(jié)刻蝕速率;優(yōu)選的干法刻蝕源可以包括:C4H8、CHF3、CF4、SF6等；
[0119]其中，襯底基板上凹槽的深度可以為Ιμπι?I ΟΟμπι，優(yōu)選為20μηι?50μηι ；襯底基板上凹槽的寬度為ΙΟΟμπι?2000μηι，優(yōu)選為300μηι?I ΟΟΟμπι ；襯底基板上凹槽的長度為I ΟΟμπι?2000μηι，優(yōu)選為 300μηι ?I OOOym。
[0120]S102:可以采用旋涂、刮涂、印刷、打印等方式在襯底基板的表面涂覆可溶性的有機膠材，將步驟SlOl中刻蝕出的凹槽110填平，并將填充的材料熱固化，從而如圖18c所示在襯底基板的凹槽110內(nèi)形成填充層600 ；
[0121]例如，填充層600的材料可以為可溶性的改性聚酰亞胺材料(如在聚酰亞胺分子的主鏈上引入柔性基團，或者對聚酰亞胺分子進行超支化結(jié)構(gòu)設(shè)計等)，涂覆好后在200-300°(:進行固化，此外，填充層的材料還可以為耐高溫的環(huán)氧樹脂、聚甲基甲酰胺或氟基聚合物等。
[0122]S103:形成依次設(shè)置在所述填充層上的支撐層以及加熱電阻層；
[0123]例如，可以先在填充層600上制作所需圖案的支撐層，然后再在支撐層上制作所需圖案的加熱電阻層；
[0124]優(yōu)選地，可以利用半透掩膜版在一次構(gòu)工藝中同時形成所述支撐層以及所述加熱電阻層，例如，該步驟可以包括S1031?S1037;
[0125]S1031:在填充層上形成介質(zhì)薄膜，該介質(zhì)薄膜用于形成支撐層，如圖18d所示，可以采用等離子增強化學氣相沉積或低壓化學氣相沉積在襯底基板的表面形成介質(zhì)薄膜201，其中，介質(zhì)薄膜201的厚度可以為0.2μηι?3μηι，其材料可以為氮化娃、氧化娃，例如，介質(zhì)薄膜201可以包括至少一層氮化硅層和/或至少一層氧化硅層，例如，介質(zhì)薄膜201可以包括多層氮化硅層和多層氧化硅層，并且氮化硅層和氧化硅層交替層疊設(shè)置，每一層氮化硅層的厚度可以為0.Ιμπι?0.5μηι，每一層氧化娃層的厚度可以為0.Ιμπι?0.5μηι。
[0126]S1032:在所述介質(zhì)薄膜上形成電阻材料薄膜，例如，該電阻材料薄膜的材料可以為金屬、金屬合金或半導體材料，例如可以為金、鉑、鉬、鉻、鈦、硅等，可通過濺射、蒸發(fā)或蒸鍍的方式制作形成，電阻材料薄膜的厚度可以為0.1mi?0.5μπι之間；
[0127]S1033:在所述電阻材料薄膜上形成光刻膠圖案，所述光刻膠圖案包括光刻膠完全保留區(qū)域、光刻膠半保留區(qū)域以及光刻膠去除區(qū)域，其中，所述光刻膠完全保留區(qū)域?qū)黾訜犭娮鑼?，所述光刻膠半保留區(qū)域?qū)鲋螌硬慌c所述加熱電阻層重疊的部分，例如，可以通過半透掩膜版形成上述的光刻膠圖案；
[0128]S1034:去除位于所述光刻膠去除區(qū)域的所述電阻材料薄膜和位于所述光刻膠去除區(qū)域的所述介質(zhì)薄膜，例如，可以采用不同的刻蝕工藝分別去除位于所述光刻膠去除區(qū)域的所述電阻材料薄膜和位于所述光刻膠去除區(qū)域的所述介質(zhì)薄膜，介質(zhì)薄膜通過本次刻蝕形成所需圖案的支撐層；
[0129]S1035:對所述光刻膠半保留區(qū)域的光刻膠進行灰化處理；
[0130]S1036:去除位于所述光刻膠半保留區(qū)域的所述電阻材料薄膜，例如，可以采用刻蝕工藝去除位于所述光刻膠半保留區(qū)域的所述電阻材料薄膜，電阻材料薄膜通過本次刻蝕后形成所需圖案的加熱電阻層；
[0131]S1037:去除位于所述光刻膠完全保留區(qū)域的光刻膠，從而如圖18e所示形成依次設(shè)置在所述填充層600上的支撐層200以及加熱電阻層300。
[0132]S104:去除凹槽內(nèi)的填充層600，從而在支撐層與襯底基板之間形成空腔，從而得到如圖1所示的加熱器，例如，可以采用反應型離子刻蝕或電感耦合等離子體干法刻蝕技術(shù)，用氧氣做刻蝕源、氦氣背冷的方式將凹槽中的填充層灰化刻蝕掉。另外，對于采用可溶性聚合物的填充層，如聚甲基丙烯酸甲酯，可以采用二氯乙烷、丙酮、四氫呋喃等溶劑將填充層溶解。
[0133]其中，在本發(fā)明實施方式中，襯底基板不但可以為玻璃基板，還可以為陶瓷基板、柔性樹脂基板等。
[0134]此外，在本發(fā)明實施方式提供的加熱器的制造方法中，所述填充層的上表面可還以為非平面，以形成非平面狀的所述加熱電阻層，例如，對于圖9所示的加熱器，其制作方法可以包括步驟S201?S204;
[0135]S201:如圖19a所示，首先在襯底基板100表面涂覆光刻膠，通過曝光、顯影制作出預先設(shè)定的光刻膠圖案500，然后如圖19b所示在襯底基板100上形成凹槽110，其中，形成光刻膠圖案500以及刻蝕形成凹槽110的具體方式可以與步驟SlOl相同，此處不再贅述；
[0136]S202:可以采用旋涂、刮涂、印刷、打印等方式在襯底基板的表面涂覆可溶性的有機高分子材料，將步驟S201中刻蝕出的凹槽110填平，然后通過曝光顯影的方式使填充的部分材料被腐蝕掉，制作出如圖19c中所示的形狀，隨后將填充的材料熱固化，形成上表面為凹狀的填充層600;
[0137]例如，填充層600的材料可以為可溶性的改性聚酰亞胺材料(如在聚酰亞胺分子的主鏈上引入柔性基團，或者對聚酰亞胺分子進行超支化結(jié)構(gòu)設(shè)計等)，涂覆好后在200-300°(:進行固化，此外，填充層的材料還可以為耐高溫的環(huán)氧樹脂、聚甲基甲酰胺或氟基聚合物等。
[0138]S203:形成依次設(shè)置在所述填充層600上的支撐層以及加熱電阻層；
[0139]例如，可以先在填充層600上制作所需圖案的支撐層，然后再在支撐層上制作所需圖案的加熱電阻層；
[0140]優(yōu)選地，可以在一次構(gòu)工藝中同時形成所述支撐層以及所述加熱電阻層，例如，可以如圖19d所示在填充層上形成介質(zhì)薄膜201，然后在介質(zhì)薄膜上形成電阻材料薄膜，通過對介質(zhì)薄膜201和電阻材料薄膜進行一次構(gòu)圖工藝處理，介質(zhì)薄膜201在該次構(gòu)圖工藝處理后形成支撐層，電阻材料薄膜在該次構(gòu)圖工藝處理后形成加熱電阻層，進行構(gòu)圖工藝的具體方式可以與S1031?S1037相同，此處不再贅述；
[0141]其中，由于介質(zhì)薄膜201以及電阻材料薄膜均通過沉積、濺射、蒸發(fā)或蒸鍍的方式形成，因此介質(zhì)薄膜以及電阻材料薄膜的薄膜形狀能夠與填充層的上表面形狀相匹配，在進行構(gòu)圖工藝后，能夠形成如圖19e所示的支撐層以及加熱電阻層。
[0142]S204:去除凹槽內(nèi)的填充層600，從而在支撐層與襯底基板之間形成空腔，從而得到如圖9所示的加熱器。
[0143]對于圖12所示的加熱器，其制作方法可以包括步驟S301?S304;
[0144]S301:如圖20a所示，首先在襯底基板100表面涂覆光刻膠，通過曝光、顯影制作出預先設(shè)定的光刻膠圖案500，然后如圖20b所示在襯底基板100上形成凹槽110，其中，形成光刻膠圖案500以及刻蝕形成凹槽110的具體方式可以與步驟SlOl相同，此處不再贅述；
[0145]S302:可以采用旋涂、刮涂、印刷、打印等方式在襯底基板的表面涂覆可溶性的有機高分子材料，將步驟S301中刻蝕出的凹槽110填平，然后通過曝光顯影的方式使填充的部分材料被腐蝕掉，制作出如圖20c中所示的形狀，隨后將填充的材料熱固化，形成上表面為凹凸不平狀的填充層600;
[0146]S303:形成依次設(shè)置在所述填充層600上的支撐層以及加熱電阻層；
[0147]例如，可以先在填充層600上制作所需圖案的支撐層，然后再在支撐層上制作所需圖案的加熱電阻層；
[0148]優(yōu)選地，可以在一次構(gòu)工藝中同時形成所述支撐層以及所述加熱電阻層，例如，可以如圖20d所示在填充層上形成介質(zhì)薄膜201，然后在介質(zhì)薄膜上形成電阻材料薄膜，通過對介質(zhì)薄膜201和電阻材料薄膜進行一次構(gòu)圖工藝處理，介質(zhì)薄膜201在該次構(gòu)圖工藝處理后形成支撐層，電阻材料薄膜在該次構(gòu)圖工藝處理后形成加熱電阻層，其中，進行構(gòu)圖工藝的具體方式可以與S1031?S1037相同，此處不再贅述；
[0149]其中，由于介質(zhì)薄膜201以及電阻材料薄膜均通過沉積、濺射、蒸發(fā)或蒸鍍的方式形成，因此介質(zhì)薄膜以及電阻材料薄膜的薄膜形狀能夠與填充層的上表面形狀相匹配，在進行構(gòu)圖工藝后，能夠形成如圖20e所示的支撐層以及加熱電阻層。
[0150]S304:去除凹槽內(nèi)的填充層600，從而在支撐層與襯底基板之間形成空腔，從而得到如圖12所示的加熱器。
[0151]例如，所述加熱電阻層的電阻絲在所述襯底基板上的投影位于所述凹槽之外，加熱器的制造方法可以包括:
[0152]在所述襯底基板上形成電阻材料薄膜；
[0153]在所述電阻材料薄膜上形成光刻膠圖案，所述光刻膠圖案包括光刻膠去除區(qū)域以及所述光刻膠保留區(qū)域，所述光刻膠去除區(qū)域?qū)霭疾?，所述光刻膠保留區(qū)域?qū)黾訜犭娮鑼樱?br>[0154]去除位于所述光刻膠去除區(qū)域的電阻材料薄膜和部分厚度的襯底基板；
[0155]去除所述光刻膠保留區(qū)域的光刻膠。
[0156]優(yōu)選地，還包括在所述襯底基板與所述加熱電阻層之間形成隔熱層。
[0157]例如，對于圖13所示的加熱器，其制作方法可以包括:
[0158]S401:首先在襯底基板100(可以為玻璃基板)上形成用于制作隔熱層的介質(zhì)薄膜701，其可以采用的材質(zhì)可包括二氧化硅、氮化硅或兩者的混合物、或耐高溫的高分子材料(如聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂等)，如果加熱溫度在400°C以上，介質(zhì)薄膜采用二氧化硅或氮化硅更適宜，例如可采用等離子增強化學氣相沉積或低壓化學氣相沉積在襯底基板表面形成介質(zhì)薄膜，通?？捎玫?、氧化娃、或兩者交替的復合層，單層厚度在可以為0.Ιμ???0.5μηι，膜層總厚度在0.2μηι?3μηι;
[0159]當加熱器的加熱溫度在400°C以下時，介質(zhì)薄膜可選用耐高溫的高分子材料(如聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂等)，隔熱效果更好，另外，為提高加熱電阻層在襯底基板上的粘附力，在制作高分子層完后，還可以在高分子層上增加緩沖層，緩沖層可以采用氮化硅或二氧化硅等材料，有利于加熱電阻層粘結(jié)在襯底基板上；
[0160]S402:如圖21a所示，在介質(zhì)薄膜701上制作電阻材料薄膜301，該電阻材料薄膜的材料可以為金屬、金屬合金或半導體材料，例如可以為金、鉑、鉬、鉻、鈦、硅等，可通過濺射、蒸發(fā)或蒸鍍的方式制作形成，電阻材料薄膜的厚度可以為0.Ιμπι?0.5μηι之間；
[0161 ] S403:如圖21b所示，在所述電阻材料薄膜上形成光刻膠圖案800，光刻膠圖案800包括光刻膠去除區(qū)域以及光刻膠保留區(qū)域，光刻膠去除區(qū)域?qū)霭疾?，光刻膠保留區(qū)域?qū)黾訜犭娮鑼樱?br>[0162]S404:如圖21c所示，去除位于所述光刻膠去除區(qū)域的電阻材料薄膜和部分厚度的襯底基板；
[0163]去除方法可以采用反應型離子刻蝕、電感耦合等離子體干法刻蝕、磁中性環(huán)路放電干法刻蝕等，首先對介質(zhì)薄膜701和電阻材料薄膜301進行刻蝕，將介質(zhì)薄膜701和電阻材料薄膜301圖案化，而后用刻蝕后的電阻材料薄膜或光刻膠層為掩膜，用C4H8、CHF3、CF4、SF6、Ar等為刻蝕源，對襯底基板進行刻蝕，制作出隔熱的凹槽110，刻蝕深度可以為1ym?ΙΟΟμπι，當刻蝕后的電阻材料薄膜和單層光刻膠不能滿足需求時，可以在表面涂覆多次光刻膠并圖案化做掩膜，直至達到所需的刻蝕深度；
[0164]S405:去除所述光刻膠保留區(qū)域的光刻膠，從而形成圖13所示的加熱器。
[0165]本發(fā)明實施方式提供的加熱器的制造方法不但能夠降低加熱器功耗，提高加熱器的性能，還可以在玻璃基板上制作較高性能的微加熱器，有助于將微型傳感器、微加熱器集成于顯示面板或其他基于玻璃基板的器件上，有助于拓展器件性能和功能。
[0166]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項】
1.一種加熱器，包括襯底基板以及設(shè)置在所述襯底基板上的加熱電阻層，其特征在于，所述襯底基板上設(shè)置有凹槽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其特征在于，所述加熱電阻層的電阻絲在所述襯底基板上的投影位于所述凹槽內(nèi)，且通過所述凹槽在所述加熱電阻層與所述襯底基板之間形成空腔。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱器，其特征在于，所述加熱電阻層為非平面狀。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱器，其特征在于，所述加熱電阻層的電阻絲上設(shè)置有呈枝杈狀的導熱結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱器，其特征在于，所述加熱電阻層包括非直線狀的電阻絲。6.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一所述的加熱器，其特征在于，所述襯底基板上還設(shè)置有位于所述加熱電阻層下方的支撐層。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加熱器，其特征在于，所述支撐層包括懸臂區(qū)以及用于承載所述加熱電阻層的電阻絲的承載區(qū)，所述支撐層的所述承載區(qū)上設(shè)置有網(wǎng)孔。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加熱器，其特征在于，所述支撐層包括至少一層氮化硅層和/或至少一層氧化硅層。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加熱器，其特征在于，所述支撐層的厚度為0.2μπι?3μπι。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱器，其特征在于，所述凹槽的深度為20μπι?50μπι，所述凹槽的寬度為300μηι?I OOOym，所述凹槽的長度為300μηι?I OOOym。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱器，其特征在于，所述加熱電阻層的電阻絲在所述襯底基板上的投影位于所述凹槽之外。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的加熱器，其特征在于，所述襯底基板與所述加熱電阻層之間還設(shè)置有隔熱層。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的加熱器，其特征在于，所述隔熱層與所述加熱電阻層之間還設(shè)置有緩沖層。14.一種傳感器，其特征在于，包括權(quán)利要求1-13任一所述的加熱器。15.—種智能終端，其特征在于，包括權(quán)利要求1-13任一所述的加熱器。16.—種加熱器的制造方法，包括在襯底基板上形成加熱電阻層，其特征在于，還包括在所述襯底基板上形成凹槽。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的加熱器的制造方法，其特征在于，在所述襯底基板上形成所述凹槽和所述加熱電阻層包括: 在所述襯底基板上形成所述凹槽； 在所述凹槽內(nèi)形成填充層； 在所述填充層上形成所述加熱電阻層； 去除所述凹槽內(nèi)的填充層，以在所述加熱電阻層與所述襯底基板之間形成空腔。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的加熱器的制造方法，其特征在于，在所述凹槽內(nèi)形成填充層之后，在去除所述凹槽內(nèi)的填充層之前還包括:在所述襯底基板上形成位于所述加熱電阻層下方的支撐層。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的加熱器的制造方法，其特征在于，在一次構(gòu)圖工藝中同時形成所述支撐層以及所述加熱電阻層。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的加熱器的制造方法，其特征在于，所述在一次構(gòu)圖工藝中同時形成所述支撐層以及所述加熱電阻層包括: 在填充層上形成介質(zhì)薄膜； 在所述介質(zhì)薄膜上形成電阻材料薄膜； 在所述電阻材料薄膜上形成光刻膠圖案，所述光刻膠圖案包括光刻膠完全保留區(qū)域、光刻膠半保留區(qū)域以及光刻膠去除區(qū)域，其中，所述光刻膠完全保留區(qū)域?qū)黾訜犭娮鑼樱龉饪棠z半保留區(qū)域?qū)鲋螌硬慌c所述加熱電阻層重疊的部分； 去除位于所述光刻膠去除區(qū)域的所述電阻材料薄膜和位于所述光刻膠去除區(qū)域的所述介質(zhì)薄膜； 對所述光刻膠半保留區(qū)域的光刻膠進行灰化處理； 去除位于所述光刻膠半保留區(qū)域的所述電阻材料薄膜； 去除位于所述光刻膠完全保留區(qū)域的光刻膠。21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的加熱器的制造方法，其特征在于，所述填充層的上表面為非平面，以形成非平面狀的所述加熱電阻層。22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的加熱器的制造方法，其特征在于，所述加熱電阻層的電阻絲在所述襯底基板上的投影位于所述凹槽之外。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的加熱器的制造方法，其特征在于，在所述襯底基板上形成所述凹槽和所述加熱電阻層包括: 在所述襯底基板上形成電阻材料薄膜； 在所述電阻材料薄膜上形成光刻膠圖案，所述光刻膠圖案包括光刻膠去除區(qū)域以及光刻膠保留區(qū)域，所述光刻膠去除區(qū)域?qū)霭疾?，所述光刻膠保留區(qū)域?qū)黾訜犭娮鑼樱?去除位于所述光刻膠去除區(qū)域的電阻材料薄膜和部分厚度的襯底基板； 去除所述光刻膠保留區(qū)域的光刻膠。
【文檔編號】H05B3/22GK105873249SQ201610371820
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】王龍, 鐘杰興, 李延釗
【申請人】京東方科技集團股份有限公司