[发明专利]一种自产热装置及自产热装置的制作方法

说明书

本发明涉及一种自产热装置及自产热装置的制作方法。该自产热装置包括能量拾取器(2000)和发热装置(3000)；能量拾取器(2000)，用来拾取使用对象在运动过程中的动能；发热装置(3000)，与能量拾取器(2000)通过金属引线连接，用于根据动能产生热量。本发明通过拾取使用对象自身的动能供给发热装置产生热量，具有自发热的特点；采用MEMS方法制备，具有小尺寸、能够批量生产的优点，有利于批量应用。

技术领域

本发明涉及可穿戴以及微能源产生和利用领域，特别涉及一种自产热装置及自产热装置的制作方法。

背景技术

人类随着年龄的增长，器官老化，关节疾病的发病率极高，像关节炎、老寒腿等的发病，主要源于受凉。这些疾病除了就医解决，在早期的预防其实更为关键。在日常生活中，常采用保暖内衣和护膝等衣物器具对人体的关键部位进行保暖驱寒处理，这种方法主要依靠人体体温，老年人活力衰退、身体热量不高，在寒冷天气下效果不好。

近年来，随着集成电路、MEMS工艺的快速发展，低功耗电子设备得到了广泛应用。基于环境能量获取与转换的微能源技术能够持续不断地收集环境中的能量并转化为电能，具有体积小、寿命长、成本低等优点，是解决微电子器件与系统电源问题的有效途径。由于振动能在环境中广泛存在，因此基于振动能量获取与转换的微型能量收集器是微能源领域的热点。微型压电能量收集器具有结构简单、能量转换效率高等优点，在国内外受到了广泛关注。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种自产热装置及自产热装置的制作方法。将该模块安装于使用对象衣物的某些部位，可以拾取使用对象的运动动能并转化为模块中薄膜发热的热能，实现衣物加热的效果。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种自产热装置，该自产热装置包括：能量拾取器和发热装置；能量拾取器，用来拾取使用对象在运动过程中的动能；发热装置，与能量拾取器通过金属引线连接，用于根据动能产生热量。

优选地，能量拾取器包括悬臂梁支撑的质量块和压电器件：压电器件，位于玻璃衬底之上，利用压电效应将动能转化成电能；悬臂梁支撑的质量块，用于感知使用对象的运动并产生位移碰撞压电器件。

优选地，压电器件为三明治结构，压电器件包括第一电极、压电层和第二电极。

优选地，悬臂梁支撑的质量块包括：支撑结构、悬臂梁和质量块；质量块与支撑结构通过悬臂梁连接；质量块用于拾取使用对象的动能；质量块依靠支撑结构和悬臂梁产生振动，触碰压电器件产生压电效应。

优选地，悬臂梁支撑的质量块的材料为硅。

优选地，悬臂梁支撑的质量块采用氢氧化钾湿法腐蚀和深反应离子刻蚀干法刻蚀得到。

优选地，发热装置位于玻璃衬底之上，包括金电极和铟锡氧化物薄膜；金电极设置在铟锡氧化物薄膜和玻璃衬底之间。

另一方面，本发明提出了一种自产热装置的制作方法，该包括自产热装置的制作方法包括：在清洗后的硅片上热生长氧化硅，并采用沉积氮化硅；分别腐蚀氮化硅和氧化硅；由氮化硅和氧化硅保护支撑架，及氧化硅保护质量块，并对硅片刻蚀；由氧化硅保护支撑架，并分别刻蚀悬臂梁和质量块，制备悬臂梁支撑质量块；由阴影掩膜版实现共晶键合的金图形，完成悬臂梁支撑的质量块的制备；清洗玻璃衬底；溅射形成金薄膜，并对金薄膜光刻、腐蚀形成压电器件的第一电极和发热装置的电极；溅射形成氧化锌薄膜，并腐蚀氧化锌薄膜形成压电器件的压电层；通过剥离工艺制备发热装置的铟锡氧化物薄膜；利用剥离工艺制备压电器件的第二电极和共晶键合的金图形；通过共晶键合的方式将玻璃衬底和支撑架固定在一起。

本发明通过拾取使用对象自身的动能供给发热装置产生热量，具有自发热的特点；采用MEMS方法制备，具有小尺寸、能够批量生产的优点，有利于批量应用。

附图说明