加热器、传感器、智能终端及加热器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种加热器、传感器、智能终端及加热器的制造方法，该加热器包括衬底基板以及设置在所述衬底基板上的加热电阻层，所述衬底基板上设置有凹槽。本发明提供的加热器，通过在加热器的衬底基板上设置凹槽，通过该凹槽能够有效降低加热电阻层的热损耗，进而降低加热器功耗，提高加热器的性能。
【专利说明】
加热器、传感器、智能终端及加热器的制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种加热器、传感器、智能终端及加热器的制造方法。
【背景技术】
[0002]微型薄膜加热器在很多领域具有应用，如热相关气体传感器和红外光源，随着MEMS制备技术的成熟和设备工艺的发展，在玻璃上制备MEMS器件也成为可行的路径，对于微型薄膜加热器，目前常用的方法是直接在玻璃基板表面制作电阻丝，但此种结构热耗散现象比较严重，功耗较高。
【发明内容】
[0003](一)要解决的技术问题
[0004]本发明要解决的技术问题是:提供一种加热器、传感器、智能终端及加热器的制造方法，可以降低加热器功耗。
[0005](二)技术方案
[0006]为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种加热器，包括衬底基板以及设置在所述衬底基板上的加热电阻层，所述衬底基板上设置有凹槽。
[0007]优选地，所述加热电阻层的电阻丝在所述衬底基板上的投影位于所述凹槽内，且通过所述凹槽在所述加热电阻层与所述衬底基板之间形成空腔。
[0008]优选地，所述加热电阻层为非平面状。
[0009]优选地，所述加热电阻层的电阻丝上设置有呈枝杈状的导热结构。
[0010]优选地，所述加热电阻层包括非直线状的电阻丝。
[0011]优选地，所述衬底基板上还设置有位于所述加热电阻层下方的支撑层。
[0012]优选地，所述支撑层包括悬臂区以及用于承载所述加热电阻层的电阻丝的承载区，所述支撑层的所述承载区上设置有网孔。
[0013]优选地，所述支撑层包括至少一层氮化硅层和/或至少一层氧化硅层。
[0014]优选地，所述支撑层的厚度为0.2μηι?3μηι。
[0015]优选地，所述凹槽的深度为20μπι?50μπι，所述凹槽的宽度为300μπι?ΙΟΟΟμ??，所述凹槽的长度为300μηι?ΙΟΟΟμηι。
[0016]优选地，所述加热电阻层的电阻丝在所述衬底基板上的投影位于所述凹槽之外。
[0017]优选地，所述衬底基板与所述加热电阻层之间还设置有隔热层。
[0018]优选地，所述隔热层与所述加热电阻层之间还设置有缓冲层。
[0019]为解决上述技术问题，本发明还提供了一种传感器，包括上述的加热器。
[0020]为解决上述技术问题，本发明还提供了一种智能终端，包括上述的加热器。
[0021]为解决上述技术问题，本发明还提供了一种加热器的制造方法，包括在衬底基板上形成加热电阻层，还包括在所述衬底基板上形成凹槽。
[0022]优选地，在所述衬底基板上形成所述凹槽和所述加热电阻层包括:
[0023]在所述衬底基板上形成所述凹槽；
[0024]在所述凹槽内形成填充层；
[0025]在所述填充层上形成所述加热电阻层；
[0026]去除所述凹槽内的填充层，以在所述加热电阻层与所述衬底基板之间形成空腔。
[0027]优选地，在所述凹槽内形成填充层之后，在去除所述凹槽内的填充层之前还包括:在所述衬底基板上形成位于所述加热电阻层下方的支撑层。
[0028]优选地，在一次构图工艺中同时形成所述支撑层以及所述加热电阻层。
[0029]优选地，所述在一次构图工艺中同时形成所述支撑层以及所述加热电阻层包括:[°03°]在填充层上形成介质薄膜；
[0031]在所述介质薄膜上形成电阻材料薄膜；
[0032]在所述电阻材料薄膜上形成光刻胶图案，所述光刻胶图案包括光刻胶完全保留区域、光刻胶半保留区域以及光刻胶去除区域，其中，所述光刻胶完全保留区域对应所述加热电阻层，所述光刻胶半保留区域对应所述支撑层不与所述加热电阻层重叠的部分；
[0033]去除位于所述光刻胶去除区域的所述电阻材料薄膜和位于所述光刻胶去除区域的所述介质薄膜；
[0034]对所述光刻胶半保留区域的光刻胶进行灰化处理；
[0035]去除位于所述光刻胶半保留区域的所述电阻材料薄膜；
[0036]去除位于所述光刻胶完全保留区域的光刻胶。
[0037]优选地，所述填充层的上表面为非平面，以形成非平面状的所述加热电阻层。
[0038]优选地，所述加热电阻层的电阻丝在所述衬底基板上的投影位于所述凹槽之外。
[0039]优选地，在所述衬底基板上形成所述凹槽和所述加热电阻层包括:
[0040]在所述衬底基板上形成电阻材料薄膜；
[0041]在所述电阻材料薄膜上形成光刻胶图案，所述光刻胶图案包括光刻胶去除区域以及光刻胶保留区域，所述光刻胶去除区域对应所述凹槽，所述光刻胶保留区域对应所述加热电阻层；
[0042]去除位于所述光刻胶去除区域的电阻材料薄膜和部分厚度的衬底基板；
[0043]去除所述光刻胶保留区域的光刻胶。
[0044](三)有益效果
[0045]本发明提供的加热器，通过在加热器的衬底基板上设置凹槽，通过该凹槽能够有效降低加热电阻层的热损耗，进而降低加热器功耗，提高加热器的性能。
【附图说明】
[0046]图1是本发明实施方式提供的一种二维平面型加热器的截面图；
[0047]图2是本发明实施方式提供的一种二维平面型加热器的俯视图；
[0048]图3是本发明实施方式提供的一种加热电阻层中电阻丝的示意图；
[0049]图4是本发明实施方式提供的另一种加热电阻层中电阻丝的示意图；
[0050]图5是本发明实施方式提供另一种二维平面型加热器的俯视图；
[0051 ]图6是本发明实施方式提供又一种二维平面型加热器的俯视图；
[0052]图7是本发明实施方式提供的又一种加热电阻层中电阻丝的示意图；
[0053]图8是本发明实施方式提供再一种二维平面型加热器的俯视图；
[0054]图9是本发明实施方式提供的一种三维结构加热器的截面图；
[0055]图10是本发明实施方式提供的一种三维结构加热器的俯视图；
[0056]图11是本发明实施方式提供的另一种三维结构加热器的俯视图；
[0057]图12是本发明实施方式提供的另一种三维结构加热器的截面图；
[0058]图13是本发明实施方式提供的一种加热器的截面图；
[0059]图14是图13中加热器的一种电阻丝的示意图；
[0060]图15是图13中加热器的另一种电阻丝的示意图；
[0061 ]图16是本发明实施方式提供的一种智能终端的示意图；
[0062]图17是本发明实施方式提供的另一种智能终端的示意图；
[0063]图18a_18e是本发明实施方式提供的一种制作加热器的示意图；
[0064]图19a_19e是本发明实施方式提供的另一种制作加热器的示意图；
[0065]图20a_20e是本发明实施方式提供的又一种制作加热器的示意图；
[0066]图21a_21c是本发明实施方式提供的在一种制作加热器的示意图。
【具体实施方式】
[0067]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0068]本发明实施方式提供了一种加热器，包括衬底基板以及设置在所述衬底基板上的加热电阻层，所述衬底基板上设置有凹槽。
[0069]本发明实施方式提供的加热器，通过在加热器的衬底基板上设置凹槽，通过该凹槽能够有效降低加热电阻层的热损耗，进而降低加热器功耗，提高加热器的性能。
[0070]参见图1，图1是本发明实施方式提供的一种加热器的示意图，该加热器包括衬底基板100以及设置在所述衬底基板100上的加热电阻层300，加热电阻层300中的电阻丝与引线电极400相连，所述衬底基板100上设置有凹槽110，并且加热电阻层300的电阻丝在衬底基板上的投影位于凹槽110内，通过所述凹槽110在加热电阻层300与所述衬底基板100之间形成空腔，例如，衬底基板100可以为玻璃基板；
[0071]优选地，所述衬底基板100上还设置有位于所述加热电阻层下方的支撑层200，如图2所示，支撑层200用于承载加热电阻层300，其包括悬臂区(即悬臂梁)210以及用于承载加热电阻层300的电阻丝的承载区220;
[0072]其中，加热电阻层中的电阻丝可以为直线状，优选地，加热电阻层中的电阻丝可以为非直线状，从而可以在有限的空间内增加电阻丝长度，提升加热效果，例如，可以为折线状、曲折线状等，例如，对于方形轮廓的加热电阻层，其中的电阻丝可以采用如图3或图4状的折线形状；
[0073]另外，为进一步减少电阻丝传导给衬底基板的热量，可以如图5所示在支撑层200的承载区220上设置网孔221，通过网孔可以使支撑层传导给基板的热量更少，从而进一步降低加热器功耗。
[0074]其中，在本发明实施方式中，衬底基板不但可以为玻璃基板，还可以为陶瓷基板、柔性树脂基板等。
[0075]参见图6，图6是本发明实施方式提供的另一种加热器的示意图，该加热器包括衬底基板100以及依次设置在所述衬底基板100上的支撑层200以及加热电阻层300，例如，衬底基板100可以为玻璃基板，所述衬底基板100上设置有凹槽110，并且加热电阻层300的电阻丝在衬底基板上的投影位于凹槽110内，通过所述凹槽110在所述加热电阻层300与所述衬底基板100之间形成空腔，支撑层200用于承载加热电阻层，其包括悬臂区(即悬臂梁)210以及用于承载加热电阻层300的电阻丝的承载区220，通过该空腔可以有效降低加热电阻层的热损耗，进而降低加热器功耗，提高加热器的性能；
[0076]其中，所述加热电阻层300的电阻丝310上设置有呈枝杈状的导热结构320，例如，导热结构320的材料可以与电阻丝310的材料相同，在制作电阻丝310时，导热结构320可以同时制作而成；
[0077]通过在加热电阻层的电阻丝上设置枝杈状的导热结构，通过该导热结构可以向周围传导热量，从而可以在相似功耗的条件下使加热器产生的热量分布更均匀，使电阻丝与感测物质接触面积更大，使采用该加热器的传感器性能更稳定，例如，对于用于可燃气体(甲烷、一氧化碳等)检测的燃烧式传感器来说，其中铂电阻丝在一定温度下可催化气体无焰燃烧，通过在其中加热器的电阻丝中增加枝杈状的导热结构，可以在相同空间下可有效增大铂电阻丝与气体的接触面积，有助于提高传感器的灵敏度，对于方形轮廓的加热电阻层，其中的电阻丝形状可以如图7所示，
[0078]另外，为进一步减少电阻丝传导给衬底基板的热量，可以如图8所示在支撑层200的承载区220上设置网孔221，通过网孔可以使支撑层传导给基板的热量更少，从而进一步降低加热器功耗。
[0079]其中，在本发明实施方式中，衬底基板不但可以为玻璃基板，还可以为陶瓷基板、柔性树脂基板等。
[0080]其中，在本发明中，加热器中的加热电阻层可以为如图1所示的平面状(S卩加热器为二维平面型加热器)，优选地加热器的加热电阻层还可以为非平面状(即加热器为三维结构加热器)，例如，加热电阻层可以呈凹状、凸状或凹凸不平状等非平面状，当该加热器应用于气体传感器时，三维结构的加热器受外界气流的影响更小。
[0081]参见图9，图9是本发明实施方式提供的又一种加热器的示意图，该加热器包括衬底基板100以及依次设置在所述衬底基板100上的支撑层200以及加热电阻层300，所述衬底基板100上设置有凹槽110，并且加热电阻层300的电阻丝在衬底基板上的投影位于凹槽110内，通过所述凹槽110在加热电阻层300与所述衬底基板100之间形成空腔，其中，支撑层200以及加热电阻层300均为非平面状，均呈如图9所示的凹状；
[0082]例如，如图10所示，由于支撑层200的承载区210呈非平面状，而加热电阻层300的电阻丝紧贴支撑层200的承载区210的表面上，从而形成三维结构的加热器，当该加热器用于气体传感器时，可以有效减小外界气流对传感器的影响；
[0083]为了使加热器产生的热量分布更均匀，使电阻丝与感测物质接触面积更大，同样可以在上述加热器的电阻丝上设置呈枝杈状的导热结构，其结构如图11所示；
[0084]其中，在本发明实施方式中，衬底基板不但可以为玻璃基板，还可以为陶瓷基板、柔性树脂基板等。
[0085]参见图12，图12是本发明实施方式提供的再一种加热器的示意图，该加热器包括衬底基板100以及依次设置在所述衬底基板100上的支撑层200以及加热电阻层300，所述衬底基板100上设置有凹槽110，并且加热电阻层300的电阻丝在衬底基板上的投影位于凹槽110内，通过所述凹槽110在所述支撑层200与所述衬底基板100之间形成空腔，其中，支撑层200以及加热电阻层300均呈如图12所示的凹凸不平状。
[0086]其中，在上述本发明实施方式提供的加热器中，衬底基板上凹槽的深度可以为IMi?ΙΟΟμπι，优选为20μηι?50μηι;衬底基板上凹槽的宽度为ΙΟΟμπι?2000μηι，优选为300μηι?I OOOym ；衬底基板上凹槽的长度为I ΟΟμπι?2000μηι，优选为300μηι?I OOOym。
[0087]其中，在上述本发明实施方式提供的加热器中，所述支撑层的厚度可以为0.2μπι?3Μ1，其材料可以为氮化硅、氧化硅，例如，加热器的支撑层可以包括至少一层氮化硅层和/或至少一层氧化硅层，例如，加热器的支撑层可以包括多层氮化硅层和多层氧化硅层，并且氮化硅层和氧化硅层交替层叠设置，每一层氮化硅层的厚度可以为Ο.?μπι?0.5μπι，每一层氧化娃层的厚度可以为0.Ιμπι?0.5μηι，其中，支撑层中的承载区的形状可以为方形、圆形、菱形、三角形、六边形等形状。
[0088]其中，在上述本发明实施方式提供的加热器中，加热电阻层的材料可以为金属、金属合金或半导体材料，例如可以为金、铂、钼、铬、钛、硅等，加热电阻层300的厚度可以为0.1μπι?0.5μηι之间，其中的电阻丝的线宽可以为3μηι?20μηι，线间距可以为3μηι?500μηι。
[0089]其中，在本发明实施方式中，衬底基板不但可以为玻璃基板，还可以为陶瓷基板、柔性树脂基板等。
[0090]参见图13，图13是本发明实施方式提供的一种加热器的示意图，，该加热器包括衬底基板100以及设置在所述衬底基板100上的加热电阻层300，例如，衬底基板100可以为玻璃基板，所述衬底基板100上设置有凹槽110，其中，所述加热电阻层300的电阻丝在所述衬底基板100上的投影位于所述凹槽110之外；
[0091]对于上述结构的加热器，通过在电阻丝之间以及电阻丝周围制作凹槽，能够有效减缓电阻丝上热量的传输，减少热耗散；
[0092]对于上述的加热器，为在有限的空间内增加电阻丝长度，提升加热效果，加热电阻层300同样可以采用如图14所示的非直线状；
[0093]为了使加热器产生的热量分布更均匀，使电阻丝与感测物质接触面积更大，同样可以在上述加热器的电阻丝上设置呈枝杈状的导热结构，其结构如图15所示；
[0094]优选地，为了进一步地减少电阻丝向衬底基板传输的热量，所述衬底基板与所述加热电阻层之间还设置有隔热层700，其中，隔热层700可以采用的材质可以包括二氧化硅、氮化硅或两者的混合物、或耐高温的高分子材料(如聚酰亚胺、环氧树脂等)，例如，如果加热器的加热温度在400°C以上，隔热层可以采用二氧化硅或氮化硅材料，优选地，隔热层700可以包括至少一层氮化硅层和/或至少一层氧化硅层，例如，加热器的隔热层可以包括多层氮化硅层和多层氧化硅层，并且氮化硅层和氧化硅层交替层叠设置，每一层氮化硅层的厚度可以为0.Ιμ???0.5μηι，每一层氧化娃层的厚度可以为0.Ιμπι?0.5μηι,隔热层的总厚度为0.2μπι ?;Bum;
[0095]当加热器的加热温度在400°C以下，隔热层可选用耐高温的高分子材料(如聚酰亚胺、环氧树脂等)，隔热效果更好，另外，为提高加热电阻层在衬底基板上的粘附力，还可以在隔热层与加热电阻层之间还设置缓冲层，缓冲层可以采用氮化硅或二氧化硅等材料，有利于加热电阻层粘结在衬底基板上。
[0096]此外，本发明实施方式还提供了一种传感器，包括上述的加热器。
[0097]上述传感器可以为气体传感器，对于目前的气体传感器，需要在一定的温度下才能工作，一般都会在200°C以上，有的传感器会要求达到500°C以上，因此需要加热器来辅助，例如，对于金属氧化物传感器，其工作原理为:在工作温度下与气体相互作用，其电阻随气体浓度改变而变化，通过检测电阻丝的电阻可以检测待测气体的浓度;对于催化燃烧式气体传感器，其工作原理为:在一定温度下，气体在催化剂的作用下发生无焰燃烧，电阻丝的电阻值也会发生变化，从而可以通过电阻丝的电阻值得到待测气体的浓度。
[0098]通过本发明中的加热器，能够有效降低传感器的功耗，并且有助于提高传感器的灵敏度。
[0099]此外，本发明实施方式还提供了一种智能终端，包括上述的加热器。例如，该智能终端可以为智能手机、手表等。
[0100]例如，可以将本发明实施方式提供的加热器集成在基于玻璃基板的器件中，如显示面板上；
[0101]例如，可以如图16所示将包含上述加热器的气体传感器2集成在智能终端I上，通过该气体传感器2实时感知危险气体，当感知到危险气体时，通过智能终端的显示屏11提醒用户；
[0102]例如，可以如图17所示，在智能终端I的显示屏周边(如设置在背板上)设置上述的加热器3，以应对低温环境，当智能终端的温度传感器感测到环境温度低于最佳工作温度时，自动启动加热器开始进行加热。
[0103]本发明实施方式还提供了一种加热器的制造方法，包括在衬底基板上形成加热电阻层，还包括在所述衬底基板上形成凹槽。
[0104]例如，所述加热电阻层的电阻丝在所述衬底基板上的投影位于所述凹槽之外，加热器的制造方法可以包括:
[0105]在所述衬底基板上形成所述凹槽；
[0106]在所述凹槽内形成填充层；
[0107]在所述填充层上形成所述加热电阻层；
[0108]去除所述凹槽内的填充层，以在所述加热电阻层与所述衬底基板之间形成空腔。
[0109]优选地，在所述凹槽内形成填充层之后，在去除所述凹槽内的填充层之前还包括:在所述衬底基板上形成位于所述加热电阻层下方的支撑层。
[0110]优选地，在上述的加热器的制造方法中，所述加热电阻层包括非直线状的电阻丝。
[0111]优选地，在上述的加热器的制造方法中，所述加热电阻层的电阻丝上设置有呈枝杈状的导热结构。
[0112]优选地，在上述的加热器的制造方法中，所述支撑层包括悬臂区以及用于承载所述加热电阻层的电阻丝的承载区，所述支撑层的所述承载区上设置有网孔。
[0113]优选地，在上述的加热器的制造方法中，所述凹槽的深度为20μπι?50μπι，所述凹槽的宽度为300μηι?I OOOym，所述凹槽的长度为300μηι?I OOOym。
[0114]优选地，在上述的加热器的制造方法中，所述填充层的材料包括以下的至少一种:可溶性的改性聚酰亚胺、环氧树脂、聚甲基甲酰胺、氟基聚合物。
[0115]优选地，在上述的加热器的制造方法中，所述支撑层包括至少一层氮化硅层和/或至少一层氧化硅层。
[0116]优选地，在上述的加热器的制造方法中，所述支撑层的厚度为0.2μπι?3μπι。
[0117]其中，在上述加热器的制造方法中，所述填充层的上表面可以为平面，以形成平面状的所述加热电阻层，例如，该加热器的制造方法可以包括步骤SlOl?S104;
[0118]SlOl:如图18a所示，首先在衬底基板100表面涂覆光刻胶，通过曝光、显影制作出预先设定的光刻胶图案500，光刻胶图案500包括光刻胶保留区域和光刻胶去除区域，其中光刻胶去除区域对应所形成的凹槽的开口形状，其可以为正方形、长方形、菱形、三角形、圆形等，然后通过湿法刻蚀或干法刻蚀的方式形成所要的图形，并去除剩余的光刻胶，从而如图18b所示在衬底基板100上形成凹槽110，其中，当衬底基板为玻璃基板时，优选的湿法刻蚀液可以包括氢氟酸、硫酸、硝酸、亚硝酸钠和乙酸中的一种或多种，并且可以通过调节溶液的配比、温度等来调节刻蚀速率;优选的干法刻蚀源可以包括:C4H8、CHF3、CF4、SF6等；
[0119]其中，衬底基板上凹槽的深度可以为Ιμπι?I ΟΟμπι，优选为20μηι?50μηι ；衬底基板上凹槽的宽度为ΙΟΟμπι?2000μηι，优选为300μηι?I ΟΟΟμπι ；衬底基板上凹槽的长度为I ΟΟμπι?2000μηι，优选为 300μηι ?I OOOym。
[0120]S102:可以采用旋涂、刮涂、印刷、打印等方式在衬底基板的表面涂覆可溶性的有机胶材，将步骤SlOl中刻蚀出的凹槽110填平，并将填充的材料热固化，从而如图18c所示在衬底基板的凹槽110内形成填充层600 ；
[0121]例如，填充层600的材料可以为可溶性的改性聚酰亚胺材料(如在聚酰亚胺分子的主链上引入柔性基团，或者对聚酰亚胺分子进行超支化结构设计等)，涂覆好后在200-300°(:进行固化，此外，填充层的材料还可以为耐高温的环氧树脂、聚甲基甲酰胺或氟基聚合物等。
[0122]S103:形成依次设置在所述填充层上的支撑层以及加热电阻层；
[0123]例如，可以先在填充层600上制作所需图案的支撑层，然后再在支撑层上制作所需图案的加热电阻层；
[0124]优选地，可以利用半透掩膜版在一次构工艺中同时形成所述支撑层以及所述加热电阻层，例如，该步骤可以包括S1031?S1037;
[0125]S1031:在填充层上形成介质薄膜，该介质薄膜用于形成支撑层，如图18d所示，可以采用等离子增强化学气相沉积或低压化学气相沉积在衬底基板的表面形成介质薄膜201，其中，介质薄膜201的厚度可以为0.2μηι?3μηι，其材料可以为氮化娃、氧化娃，例如，介质薄膜201可以包括至少一层氮化硅层和/或至少一层氧化硅层，例如，介质薄膜201可以包括多层氮化硅层和多层氧化硅层，并且氮化硅层和氧化硅层交替层叠设置，每一层氮化硅层的厚度可以为0.Ιμπι?0.5μηι，每一层氧化娃层的厚度可以为0.Ιμπι?0.5μηι。
[0126]S1032:在所述介质薄膜上形成电阻材料薄膜，例如，该电阻材料薄膜的材料可以为金属、金属合金或半导体材料，例如可以为金、铂、钼、铬、钛、硅等，可通过溅射、蒸发或蒸镀的方式制作形成，电阻材料薄膜的厚度可以为0.1mi?0.5μπι之间；
[0127]S1033:在所述电阻材料薄膜上形成光刻胶图案，所述光刻胶图案包括光刻胶完全保留区域、光刻胶半保留区域以及光刻胶去除区域，其中，所述光刻胶完全保留区域对应所述加热电阻层，所述光刻胶半保留区域对应所述支撑层不与所述加热电阻层重叠的部分，例如，可以通过半透掩膜版形成上述的光刻胶图案；
[0128]S1034:去除位于所述光刻胶去除区域的所述电阻材料薄膜和位于所述光刻胶去除区域的所述介质薄膜，例如，可以采用不同的刻蚀工艺分别去除位于所述光刻胶去除区域的所述电阻材料薄膜和位于所述光刻胶去除区域的所述介质薄膜，介质薄膜通过本次刻蚀形成所需图案的支撑层；
[0129]S1035:对所述光刻胶半保留区域的光刻胶进行灰化处理；
[0130]S1036:去除位于所述光刻胶半保留区域的所述电阻材料薄膜，例如，可以采用刻蚀工艺去除位于所述光刻胶半保留区域的所述电阻材料薄膜，电阻材料薄膜通过本次刻蚀后形成所需图案的加热电阻层；
[0131]S1037:去除位于所述光刻胶完全保留区域的光刻胶，从而如图18e所示形成依次设置在所述填充层600上的支撑层200以及加热电阻层300。
[0132]S104:去除凹槽内的填充层600，从而在支撑层与衬底基板之间形成空腔，从而得到如图1所示的加热器，例如，可以采用反应型离子刻蚀或电感耦合等离子体干法刻蚀技术，用氧气做刻蚀源、氦气背冷的方式将凹槽中的填充层灰化刻蚀掉。另外，对于采用可溶性聚合物的填充层，如聚甲基丙烯酸甲酯，可以采用二氯乙烷、丙酮、四氢呋喃等溶剂将填充层溶解。
[0133]其中，在本发明实施方式中，衬底基板不但可以为玻璃基板，还可以为陶瓷基板、柔性树脂基板等。
[0134]此外，在本发明实施方式提供的加热器的制造方法中，所述填充层的上表面可还以为非平面，以形成非平面状的所述加热电阻层，例如，对于图9所示的加热器，其制作方法可以包括步骤S201?S204;
[0135]S201:如图19a所示，首先在衬底基板100表面涂覆光刻胶，通过曝光、显影制作出预先设定的光刻胶图案500，然后如图19b所示在衬底基板100上形成凹槽110，其中，形成光刻胶图案500以及刻蚀形成凹槽110的具体方式可以与步骤SlOl相同，此处不再赘述；
[0136]S202:可以采用旋涂、刮涂、印刷、打印等方式在衬底基板的表面涂覆可溶性的有机高分子材料，将步骤S201中刻蚀出的凹槽110填平，然后通过曝光显影的方式使填充的部分材料被腐蚀掉，制作出如图19c中所示的形状，随后将填充的材料热固化，形成上表面为凹状的填充层600;
[0137]例如，填充层600的材料可以为可溶性的改性聚酰亚胺材料(如在聚酰亚胺分子的主链上引入柔性基团，或者对聚酰亚胺分子进行超支化结构设计等)，涂覆好后在200-300°(:进行固化，此外，填充层的材料还可以为耐高温的环氧树脂、聚甲基甲酰胺或氟基聚合物等。
[0138]S203:形成依次设置在所述填充层600上的支撑层以及加热电阻层；
[0139]例如，可以先在填充层600上制作所需图案的支撑层，然后再在支撑层上制作所需图案的加热电阻层；
[0140]优选地，可以在一次构工艺中同时形成所述支撑层以及所述加热电阻层，例如，可以如图19d所示在填充层上形成介质薄膜201，然后在介质薄膜上形成电阻材料薄膜，通过对介质薄膜201和电阻材料薄膜进行一次构图工艺处理，介质薄膜201在该次构图工艺处理后形成支撑层，电阻材料薄膜在该次构图工艺处理后形成加热电阻层，进行构图工艺的具体方式可以与S1031?S1037相同，此处不再赘述；
[0141]其中，由于介质薄膜201以及电阻材料薄膜均通过沉积、溅射、蒸发或蒸镀的方式形成，因此介质薄膜以及电阻材料薄膜的薄膜形状能够与填充层的上表面形状相匹配，在进行构图工艺后，能够形成如图19e所示的支撑层以及加热电阻层。
[0142]S204:去除凹槽内的填充层600，从而在支撑层与衬底基板之间形成空腔，从而得到如图9所示的加热器。
[0143]对于图12所示的加热器，其制作方法可以包括步骤S301?S304;
[0144]S301:如图20a所示，首先在衬底基板100表面涂覆光刻胶，通过曝光、显影制作出预先设定的光刻胶图案500，然后如图20b所示在衬底基板100上形成凹槽110，其中，形成光刻胶图案500以及刻蚀形成凹槽110的具体方式可以与步骤SlOl相同，此处不再赘述；
[0145]S302:可以采用旋涂、刮涂、印刷、打印等方式在衬底基板的表面涂覆可溶性的有机高分子材料，将步骤S301中刻蚀出的凹槽110填平，然后通过曝光显影的方式使填充的部分材料被腐蚀掉，制作出如图20c中所示的形状，随后将填充的材料热固化，形成上表面为凹凸不平状的填充层600;
[0146]S303:形成依次设置在所述填充层600上的支撑层以及加热电阻层；
[0147]例如，可以先在填充层600上制作所需图案的支撑层，然后再在支撑层上制作所需图案的加热电阻层；
[0148]优选地，可以在一次构工艺中同时形成所述支撑层以及所述加热电阻层，例如，可以如图20d所示在填充层上形成介质薄膜201，然后在介质薄膜上形成电阻材料薄膜，通过对介质薄膜201和电阻材料薄膜进行一次构图工艺处理，介质薄膜201在该次构图工艺处理后形成支撑层，电阻材料薄膜在该次构图工艺处理后形成加热电阻层，其中，进行构图工艺的具体方式可以与S1031?S1037相同，此处不再赘述；
[0149]其中，由于介质薄膜201以及电阻材料薄膜均通过沉积、溅射、蒸发或蒸镀的方式形成，因此介质薄膜以及电阻材料薄膜的薄膜形状能够与填充层的上表面形状相匹配，在进行构图工艺后，能够形成如图20e所示的支撑层以及加热电阻层。
[0150]S304:去除凹槽内的填充层600，从而在支撑层与衬底基板之间形成空腔，从而得到如图12所示的加热器。
[0151]例如，所述加热电阻层的电阻丝在所述衬底基板上的投影位于所述凹槽之外，加热器的制造方法可以包括:
[0152]在所述衬底基板上形成电阻材料薄膜；
[0153]在所述电阻材料薄膜上形成光刻胶图案，所述光刻胶图案包括光刻胶去除区域以及所述光刻胶保留区域，所述光刻胶去除区域对应所述凹槽，所述光刻胶保留区域对应所述加热电阻层；
[0154]去除位于所述光刻胶去除区域的电阻材料薄膜和部分厚度的衬底基板；
[0155]去除所述光刻胶保留区域的光刻胶。
[0156]优选地，还包括在所述衬底基板与所述加热电阻层之间形成隔热层。
[0157]例如，对于图13所示的加热器，其制作方法可以包括:
[0158]S401:首先在衬底基板100(可以为玻璃基板)上形成用于制作隔热层的介质薄膜701，其可以采用的材质可包括二氧化硅、氮化硅或两者的混合物、或耐高温的高分子材料(如聚酰亚胺、环氧树脂等)，如果加热温度在400°C以上，介质薄膜采用二氧化硅或氮化硅更适宜，例如可采用等离子增强化学气相沉积或低压化学气相沉积在衬底基板表面形成介质薄膜，通常可用氮化娃、氧化娃、或两者交替的复合层，单层厚度在可以为0.Ιμ???0.5μηι，膜层总厚度在0.2μηι?3μηι;
[0159]当加热器的加热温度在400°C以下时，介质薄膜可选用耐高温的高分子材料(如聚酰亚胺、环氧树脂等)，隔热效果更好，另外，为提高加热电阻层在衬底基板上的粘附力，在制作高分子层完后，还可以在高分子层上增加缓冲层，缓冲层可以采用氮化硅或二氧化硅等材料，有利于加热电阻层粘结在衬底基板上；
[0160]S402:如图21a所示，在介质薄膜701上制作电阻材料薄膜301，该电阻材料薄膜的材料可以为金属、金属合金或半导体材料，例如可以为金、铂、钼、铬、钛、硅等，可通过溅射、蒸发或蒸镀的方式制作形成，电阻材料薄膜的厚度可以为0.Ιμπι?0.5μηι之间；
[0161 ] S403:如图21b所示，在所述电阻材料薄膜上形成光刻胶图案800，光刻胶图案800包括光刻胶去除区域以及光刻胶保留区域，光刻胶去除区域对应所述凹槽，光刻胶保留区域对应所述加热电阻层；
[0162]S404:如图21c所示，去除位于所述光刻胶去除区域的电阻材料薄膜和部分厚度的衬底基板；
[0163]去除方法可以采用反应型离子刻蚀、电感耦合等离子体干法刻蚀、磁中性环路放电干法刻蚀等，首先对介质薄膜701和电阻材料薄膜301进行刻蚀，将介质薄膜701和电阻材料薄膜301图案化，而后用刻蚀后的电阻材料薄膜或光刻胶层为掩膜，用C4H8、CHF3、CF4、SF6、Ar等为刻蚀源，对衬底基板进行刻蚀，制作出隔热的凹槽110，刻蚀深度可以为1ym?ΙΟΟμπι，当刻蚀后的电阻材料薄膜和单层光刻胶不能满足需求时，可以在表面涂覆多次光刻胶并图案化做掩膜，直至达到所需的刻蚀深度；
[0164]S405:去除所述光刻胶保留区域的光刻胶，从而形成图13所示的加热器。
[0165]本发明实施方式提供的加热器的制造方法不但能够降低加热器功耗，提高加热器的性能，还可以在玻璃基板上制作较高性能的微加热器，有助于将微型传感器、微加热器集成于显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]以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
【主权项】
1.一种加热器，包括衬底基板以及设置在所述衬底基板上的加热电阻层，其特征在于，所述衬底基板上设置有凹槽。2.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述加热电阻层的电阻丝在所述衬底基板上的投影位于所述凹槽内，且通过所述凹槽在所述加热电阻层与所述衬底基板之间形成空腔。3.根据权利要求2所述的加热器，其特征在于，所述加热电阻层为非平面状。4.根据权利要求2所述的加热器，其特征在于，所述加热电阻层的电阻丝上设置有呈枝杈状的导热结构。5.根据权利要求2所述的加热器，其特征在于，所述加热电阻层包括非直线状的电阻丝。6.根据权利要求2-5任一所述的加热器，其特征在于，所述衬底基板上还设置有位于所述加热电阻层下方的支撑层。7.根据权利要求6所述的加热器，其特征在于，所述支撑层包括悬臂区以及用于承载所述加热电阻层的电阻丝的承载区，所述支撑层的所述承载区上设置有网孔。8.根据权利要求6所述的加热器，其特征在于，所述支撑层包括至少一层氮化硅层和/或至少一层氧化硅层。9.根据权利要求6所述的加热器，其特征在于，所述支撑层的厚度为0.2μπι?3μπι。10.根据权利要求2所述的加热器，其特征在于，所述凹槽的深度为20μπι?50μπι，所述凹槽的宽度为300μηι?I OOOym，所述凹槽的长度为300μηι?I OOOym。11.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述加热电阻层的电阻丝在所述衬底基板上的投影位于所述凹槽之外。12.根据权利要求11所述的加热器，其特征在于，所述衬底基板与所述加热电阻层之间还设置有隔热层。13.根据权利要求12所述的加热器，其特征在于，所述隔热层与所述加热电阻层之间还设置有缓冲层。14.一种传感器，其特征在于，包括权利要求1-13任一所述的加热器。15.—种智能终端，其特征在于，包括权利要求1-13任一所述的加热器。16.—种加热器的制造方法，包括在衬底基板上形成加热电阻层，其特征在于，还包括在所述衬底基板上形成凹槽。17.根据权利要求16所述的加热器的制造方法，其特征在于，在所述衬底基板上形成所述凹槽和所述加热电阻层包括: 在所述衬底基板上形成所述凹槽； 在所述凹槽内形成填充层； 在所述填充层上形成所述加热电阻层； 去除所述凹槽内的填充层，以在所述加热电阻层与所述衬底基板之间形成空腔。18.根据权利要求17所述的加热器的制造方法，其特征在于，在所述凹槽内形成填充层之后，在去除所述凹槽内的填充层之前还包括:在所述衬底基板上形成位于所述加热电阻层下方的支撑层。19.根据权利要求18所述的加热器的制造方法，其特征在于，在一次构图工艺中同时形成所述支撑层以及所述加热电阻层。20.根据权利要求19所述的加热器的制造方法，其特征在于，所述在一次构图工艺中同时形成所述支撑层以及所述加热电阻层包括: 在填充层上形成介质薄膜； 在所述介质薄膜上形成电阻材料薄膜； 在所述电阻材料薄膜上形成光刻胶图案，所述光刻胶图案包括光刻胶完全保留区域、光刻胶半保留区域以及光刻胶去除区域，其中，所述光刻胶完全保留区域对应所述加热电阻层，所述光刻胶半保留区域对应所述支撑层不与所述加热电阻层重叠的部分； 去除位于所述光刻胶去除区域的所述电阻材料薄膜和位于所述光刻胶去除区域的所述介质薄膜； 对所述光刻胶半保留区域的光刻胶进行灰化处理； 去除位于所述光刻胶半保留区域的所述电阻材料薄膜； 去除位于所述光刻胶完全保留区域的光刻胶。21.根据权利要求17所述的加热器的制造方法，其特征在于，所述填充层的上表面为非平面，以形成非平面状的所述加热电阻层。22.根据权利要求16所述的加热器的制造方法，其特征在于，所述加热电阻层的电阻丝在所述衬底基板上的投影位于所述凹槽之外。23.根据权利要求22所述的加热器的制造方法，其特征在于，在所述衬底基板上形成所述凹槽和所述加热电阻层包括: 在所述衬底基板上形成电阻材料薄膜； 在所述电阻材料薄膜上形成光刻胶图案，所述光刻胶图案包括光刻胶去除区域以及光刻胶保留区域，所述光刻胶去除区域对应所述凹槽，所述光刻胶保留区域对应所述加热电阻层； 去除位于所述光刻胶去除区域的电阻材料薄膜和部分厚度的衬底基板； 去除所述光刻胶保留区域的光刻胶。
【文档编号】H05B3/22GK105873249SQ201610371820
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】王龙, 钟杰兴, 李延钊
【申请人】京东方科技集团股份有限公司