一種微型薄膜電阻加熱器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種微型薄膜電阻加熱器。在基片1中間設(shè)置禁布區(qū)域4，所述禁布區(qū)域4是受熱元件，或者光學(xué)通道，或者結(jié)構(gòu)件，所述基片1為方塊形或圓形，在禁布區(qū)域4外圍鍍制電阻片2，所述電阻片2按區(qū)域單元布置，單元之間通過布局分配使受熱元件受熱均勻；所述電阻片2的區(qū)域單元數(shù)量大于等于2，每個(gè)電阻片2區(qū)域單元通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式通過導(dǎo)線連接。本實(shí)用新型微小型尺寸，低功耗及高的熱效率，易于與微器件進(jìn)行貼裝，突破傳統(tǒng)薄膜電阻的工藝限制，滿足對緊湊結(jié)構(gòu)下禁布區(qū)的需求，適用于光電子器件、微電子器件、無源光器件等產(chǎn)品中。
【專利說明】
一種微型薄膜電阻加熱器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種微小型電阻加熱器，特別涉及一種微型薄膜電阻加熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前微小型電阻加熱器，常見的有電阻絲型、厚膜電阻片式、TEC半導(dǎo)體式、以及薄膜電阻型。
[0003]電阻絲型加熱器的優(yōu)點(diǎn)是可以做到發(fā)熱面積較大，傳熱效率(熱對流速度)較高，可以做成大面積加熱器如電熱水壺、熱風(fēng)機(jī)等；其缺點(diǎn)是難以到很小且不適合小器件中的塊式封裝，操作上的控制也不容易。
[0004]傳統(tǒng)厚膜式電阻加熱器如標(biāo)準(zhǔn)的SMD型厚膜電阻，其優(yōu)點(diǎn)是尺寸小，適合塊式貼裝;其缺點(diǎn)是發(fā)熱表面為三維，即不是單面發(fā)熱，對于二維表面型受熱元件的加熱來講勢必是會(huì)造成傳熱效率及功率的降低；同時(shí)由于其兩端焊接端(金屬)的存在限制了受熱元件的材料選擇，即不太適合與非金屬受熱材料的良好接觸和接合。
[0005]溫電控制器(TEC)的優(yōu)點(diǎn)是尺寸相對較小，結(jié)構(gòu)也相對靈活一些，但是成本較高。
[0006]傳統(tǒng)的薄膜電阻加熱器，其優(yōu)點(diǎn)是尺寸可以做到很小，但是由于其方塊電阻目前多數(shù)處于某一區(qū)間如10?1000 Ω，導(dǎo)致其在微小型加熱器的應(yīng)用受到一定的局限。
[0007]當(dāng)薄膜電阻加熱器用于微器件時(shí)，有時(shí)會(huì)在加熱電阻基片中間設(shè)有禁布區(qū)域，加熱器一般的受熱元件都有受熱均勻的要求，一般采用環(huán)形加熱布局結(jié)構(gòu)，如圖1所示，圓環(huán)形即為電阻區(qū)域，兩個(gè)引申區(qū)域?yàn)榻饘雍竻^(qū)，這種結(jié)構(gòu)的主要缺陷是難以在尺寸有限的情況下將電阻阻值做到200Ω以下，最寬做到0.15mm，電阻阻值最大做到200Ω。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有微小型電阻加熱器存在的不足，提供一種應(yīng)用于微器件的微型薄膜電阻加熱器。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:一種微型薄膜電阻加熱器，在基片中間設(shè)置禁布區(qū)域，所述禁布區(qū)域是受熱元件，或者光學(xué)通道，或者結(jié)構(gòu)件，所述基片為方塊形或者圓形，在禁布區(qū)域外圍鍍制電阻片，所述電阻片按區(qū)域單元布置，每個(gè)單元的阻值可根據(jù)長寬比進(jìn)行較大范圍的調(diào)整，單元之間通過布局分配使受熱元件受熱均勻。
[0010]所述電阻片的區(qū)域單元數(shù)量大于等于2，每個(gè)電阻片區(qū)域單元通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式通過導(dǎo)線與焊盤連接。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述基片為方塊形時(shí)，電阻片和焊盤布置在方塊形的角上，或者邊的中間，沿禁布區(qū)域均勻分布。
[0012]進(jìn)一步地，所述基片為圓形時(shí)，電阻片和焊盤沿圓周均勻布置。
[0013]進(jìn)一步地，加熱電阻片上可以有熱反饋元件，所述熱反饋元件可以采用傳統(tǒng)SMD熱敏電阻。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述電阻片的區(qū)域單元數(shù)量是2，2個(gè)電阻片布置在基片任意一邊的對角，對稱布置，熱敏電阻布置在與電阻片對應(yīng)的基片另一邊上，焊盤分別設(shè)置在基片的另外兩邊上，2個(gè)電阻片通過導(dǎo)線串聯(lián)或并聯(lián)與焊盤連接。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述電阻片的區(qū)域單元數(shù)量是2，布置在基片對應(yīng)兩邊的中間，熱敏電阻和焊盤布置在基片另外的對應(yīng)兩邊的中間，所述焊盤為4個(gè)，2個(gè)電阻片通過導(dǎo)線串聯(lián)或并聯(lián)與兩邊的焊盤連接，熱敏電阻通過導(dǎo)線與中間的焊盤連接。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述電阻片的區(qū)域單元數(shù)量是2，布置在基片對應(yīng)的兩個(gè)角上，熱敏電阻和焊盤布置在基片另外對應(yīng)的兩個(gè)角上，2個(gè)電阻片通過導(dǎo)線串聯(lián)或并聯(lián)與焊盤連接。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是:①微小型尺寸，根據(jù)受熱微小型器件的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場景可設(shè)計(jì)出針對性的毫米級(jí)的尺寸;②低功耗及高的熱效率，根據(jù)所采用的低壓下的控溫及加熱目的，通過合適的薄膜電阻布局設(shè)計(jì)出合適的電阻值來達(dá)到與當(dāng)前低功耗電壓一致的要求，同時(shí)當(dāng)前微小型元器件多為貼片式或塊式結(jié)構(gòu)，薄膜電阻基片能夠很好的與之貼合，從而可以提高加熱效率及降低熱時(shí)間常數(shù)，提高熱可控性;③易于與微器件進(jìn)行貼裝，當(dāng)前微小型元器件多為貼片式或塊式結(jié)構(gòu)，薄膜電阻基片能夠很好的與之貼合;④突破傳統(tǒng)薄膜電阻的工藝限制，傳統(tǒng)薄膜電阻由于其材料及工藝的限制導(dǎo)致其方塊電阻難以做到很小或很大，同時(shí)根據(jù)電阻絲的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)可見環(huán)狀或蛇狀布局會(huì)有大的加熱功率及均勻的熱分布，導(dǎo)致不能將薄膜電阻鍍成環(huán)狀或蛇狀布局;本發(fā)明提供一種分區(qū)連接的技術(shù)方案可以避免上述工藝限制同時(shí)達(dá)到上述目的；⑤滿足對緊湊結(jié)構(gòu)下禁布區(qū)的需求，滿足中間禁布區(qū)要求下的加熱電阻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，適用于光電子器件、微電子器件、無源光器件等產(chǎn)品中。
【附圖說明】
[0018]圖1是環(huán)形電阻加熱器示意圖。
[0019]圖2是2個(gè)電阻片串聯(lián)的布置方式圖。
[0020]圖3是3個(gè)電阻片串聯(lián)的布置方式圖。
[0021 ]圖4是4個(gè)電阻片串聯(lián)的布置方式圖。
[0022]圖5是2個(gè)電阻片并聯(lián)的布置方式圖。
[0023]圖6是3個(gè)電阻片并聯(lián)的布置方式圖。
[0024]圖7、圖8、圖9是2個(gè)電阻片集成熱敏電阻布置的三種布置方式圖。
[0025]圖10是3個(gè)電阻片并聯(lián)集成熱敏電阻布置方式圖。
[0026]圖11是在小型密閉型器件中的加熱功率與器件溫度的大致關(guān)系圖。
[0027]圖中:1.基片;2.電阻片;3.焊盤;4.禁布區(qū)域;5.導(dǎo)線;6.熱敏電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0029]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0030]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0031]—種微型薄膜電阻加熱器，在基片I中間設(shè)置禁布區(qū)域4，所述禁布區(qū)域4是受熱元件，或者光學(xué)通道，或者結(jié)構(gòu)件，所述基片I為方塊形，在禁布區(qū)域4外圍鍍制電阻片2，所述電阻片2按區(qū)域單元布置，單元之間通過布局分配使受熱元件受熱均勻;所述電阻片2的區(qū)域單元數(shù)量大于等于2，每個(gè)電阻片2區(qū)域單元通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式通過導(dǎo)線連接。
[0032]—種微型薄膜電阻加熱器，利用薄膜電阻工藝和技術(shù)，在基片I上鍍制合適的電阻區(qū)域并連線制成電阻片2用以加熱控制;根據(jù)通用低驅(qū)動(dòng)電壓采用3.3v來計(jì)算，阻值過大則會(huì)導(dǎo)致有效熱功率太小，阻值過小則會(huì)導(dǎo)致溫度控制難度增加，因此，所述電阻片2電阻值范圍是10?100 Ω，在小型密閉型器件中的加熱功率與器件溫度的大致關(guān)系見圖11;對于部分需要加熱控制溫度在高溫下工作，同時(shí)元件工作的電壓不能超過3.3v，則其電路設(shè)置為10-20 Ω，目的是有一定的電壓余量以可能的工作環(huán)境溫度在-5°C或者更低。
[0033]導(dǎo)線采用薄膜鍍金，考慮到薄膜導(dǎo)線層較薄，因而其寬度是需要根據(jù)最大通過電流來設(shè)計(jì)，電阻越小需要鍍金寬度越寬；其厚度范圍位<lum，其寬度范圍最好在50um及以上。
[0034]所述加熱電阻基板I尺寸為毫米級(jí)別，其適用范圍在3.0*3.0mm以下。
[0035]下面參考圖2—圖8描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0036]圖2、圖3、圖4是電阻片2串聯(lián)的技術(shù)方案。
[0037]實(shí)施例1:如圖2所示，電阻片2的區(qū)域單元數(shù)量是2，2個(gè)電阻片2布置在基片I的一側(cè)，沿禁布區(qū)對稱，基片I的另一側(cè)布置焊盤3，2個(gè)電阻片2通過導(dǎo)線串聯(lián)與焊盤3連接。
[0038]實(shí)施例2:如圖3所示，電阻片2的區(qū)域單元數(shù)量是3，每個(gè)電阻片2布置在基片I三個(gè)邊的中間，在基片I第四個(gè)邊的中間布置焊盤3，3個(gè)電阻片2通過導(dǎo)線串聯(lián)與焊盤3連接。
[0039]實(shí)施例3:如圖4所示，電阻片2的區(qū)域單元數(shù)量是4，每個(gè)電阻片2布置在基片I的四個(gè)角，每個(gè)電阻片2相對稱，在基片I任意一邊的中間布置焊盤3，4個(gè)電阻片2通過導(dǎo)線串聯(lián)與焊盤3連接。
[0040]圖5、圖6是電阻片2并聯(lián)的技術(shù)方案。
[0041]實(shí)施例4:如圖5所示，電阻片2的區(qū)域單元數(shù)量是2，電阻片2布置在基片I的兩對應(yīng)邊的中間，焊盤3布置在其中I個(gè)電阻片的兩邊，2個(gè)電阻片2通過導(dǎo)線5并聯(lián)與焊盤3連接。
[0042]實(shí)施例5:如圖6所示，電阻片2的區(qū)域單元數(shù)量是3，每個(gè)電阻片2沿禁布區(qū)域4等距離布置，在基片I任意一邊的兩端布置焊盤3，3個(gè)電阻片2通過導(dǎo)線5并聯(lián)與焊盤3連接。
[0043]圖7、圖8、圖9是集成熱敏電阻6的技術(shù)方案。
[0044]實(shí)施例6:如圖7所示，電阻片2的區(qū)域單元數(shù)量是2，2個(gè)電阻片2布置在基片I任意一邊的對角，對稱布置，熱敏電阻6布置在與電阻片2對應(yīng)的基片I另一邊上，焊盤3分別設(shè)置在基片I的另外兩邊上，2個(gè)電阻片2通過導(dǎo)線串聯(lián)與焊盤3連接。
[0045]實(shí)施例7:如圖8所示，電阻片2的區(qū)域單元數(shù)量是2，布置在基片I對應(yīng)兩邊的中間，熱敏電阻6和焊盤3布置在基片I另外的對應(yīng)兩邊的中間，所述焊盤3為4個(gè)，2個(gè)電阻片2通過導(dǎo)線串聯(lián)與兩邊的焊盤3連接，熱敏電阻5通過導(dǎo)線與中間的焊盤3連接。
[0046]實(shí)施例8:如圖9所示，所述電阻片2的區(qū)域單元數(shù)量是2，布置在基片I對應(yīng)的兩個(gè)角上，熱敏電阻6和焊盤3布置在基片I另外對應(yīng)的兩個(gè)角上，2個(gè)電阻片2通過導(dǎo)線串聯(lián)與焊盤3連接。
[0047]實(shí)施例9:如圖10所示，所述電阻片2的區(qū)域單元數(shù)量是3，每個(gè)電阻片2沿禁布區(qū)域4等距離布置，在基片I任意一邊的兩端布置焊盤3，在焊盤的中間布置熱敏電阻6，3個(gè)電阻片2通過導(dǎo)線5并聯(lián)與焊盤3連接。
[0048]以上實(shí)施例1-9中的方塊形基片I可由圓形基片I替代。
[0049]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0050]盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微型薄膜電阻加熱器，在基片(I)中間設(shè)置禁布區(qū)域(4)，所述禁布區(qū)域(4)是受熱元件，或者光學(xué)通道，或者結(jié)構(gòu)件，所述基片(I)為方塊形或圓形，其特征是在禁布區(qū)域(4)外圍鍍制電阻片(2)，所述電阻片(2)按區(qū)域單元布置，單元之間通過布局分配使受熱元件受熱均勻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型薄膜電阻加熱器，其特征是所述電阻片(2)的區(qū)域單元數(shù)量大于等于2，每個(gè)電阻片(2)區(qū)域單元通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式通過導(dǎo)線與焊盤(3)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微型薄膜電阻加熱器，其特征是所述基片(I)為方塊形時(shí)，電阻片(2)和焊盤(3)布置在方塊形的角上，或者邊的中間，沿禁布區(qū)域(4)均勻分布。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微型薄膜電阻加熱器，其特征是所述基片(I)為圓形時(shí)，電阻片(2)和焊盤(3)沿圓周均勻布置。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微型薄膜電阻加熱器，其特征是在基片(I)上還設(shè)有熱反饋元件，所述熱反饋元件采用熱敏電阻(5 )。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微型薄膜電阻加熱器，其特征是所述電阻片的區(qū)域單元數(shù)量是2，2個(gè)電阻片(2)布置在方塊形基片(I)任意一邊的對角，對稱布置，熱敏電阻(5)布置在與電阻片(2)對應(yīng)的基片(I)另一邊上，焊盤(3)分別設(shè)置在基片(I)的另外兩邊上，2個(gè)電阻片(2)通過導(dǎo)線串聯(lián)或并聯(lián)與焊盤(3)連接。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微型薄膜電阻加熱器，其特征是所述電阻片(2)的區(qū)域單元數(shù)量是2，布置在基片(I)對應(yīng)兩邊的中間，熱敏電阻(5)和焊盤(3)布置在基片(I)另外的對應(yīng)兩邊的中間，所述焊盤(3)為4個(gè)，2個(gè)電阻片(2)通過導(dǎo)線串聯(lián)或并聯(lián)與兩邊的焊盤(3)連接，熱敏電阻(5)通過導(dǎo)線與中間的焊盤(3)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微型薄膜電阻加熱器，其特征是所述電阻片(2)的區(qū)域單元數(shù)量是2，布置在基片(I)對應(yīng)的兩個(gè)角上，熱敏電阻(5)和焊盤(3)布置在基片(I)另外對應(yīng)的兩個(gè)角上，2個(gè)電阻片(2)通過導(dǎo)線串聯(lián)或并聯(lián)與焊盤(3)連接。
【文檔編號(hào)】H05B3/00GK205491201SQ201521056784
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年12月17日
【發(fā)明人】黎凱, 龐正達(dá), 楊昕, 盧衛(wèi)東
【申請人】湖北捷訊光電有限公司