[实用新型]一种陶瓷基微热板

说明书

本实用新型公开了一种陶瓷基微热板，在硅基底的第一表面依次形成有陶瓷膜以及加热层，所述陶瓷膜通过设定的陶瓷浆料烧结形成，所述加热层通过设定的导电浆料烧结而成，可见，所述陶瓷膜以及所述加热层均有高温烧结工艺形成，具有较好的耐高温性能，故相对于通过低温工艺条件的物理气相沉积形成加热层的现有技术，加热层具有更好的耐高温特性，可以提高稳定性和可靠性。而且可以通过调节陶瓷浆料的组成，调节陶瓷膜的热导率，避免散热较快的问题，从而降低加热功耗。同时，通过对应浆料烧结形成陶瓷膜以及加热层的设备相对于的化学气相沉积以及物理气相沉积设备，设备成本较低，降低了制作成本。

技术领域

本实用新型涉及电子器件制造技术领域，更具体的说，涉及一种陶瓷基微热板。

背景技术

基于硅微加工技术的微热板(Micro Hotplate,MHP)是微电子机械系统(MEMS)中常用的加热平台，已广泛应用于微型气体传感器、微型热式流量计、微型红外探测器以及气压计等微器件。微热板的基本结构包括悬空介质薄膜以及电阻条。当电流通过电阻条时，电阻产生的焦耳热一部分用于加热微热板，另外一部分以传导、对流和辐射的方式耗散于周围环境中悬空结构，使微热板具有非常小的热惯性和非常高的电热耦合效率，毫瓦级热功率就能使其中心温区在几毫秒内迅速升温。因此微热板具有非常快的热响应时间和较低的热功耗。

目前基于MEMS技术制备的硅基微热板加工工艺主要有背面体硅加工、正面体硅加工和表面加工三种，主要工艺流程是采用化学气相沉积工艺在硅片基底上沉积一定厚度的氮化硅薄膜和氧化硅薄膜，再采用物理气相沉积工艺制备图形化的电阻加热膜，然后采用深硅刻蚀工艺将氮化硅和氧化硅薄膜下面的硅片基底刻蚀掉，使得氮化硅和氧化硅薄膜悬空，得到绝热性能良好的微热板。但目前微热板采用物理气相沉积制备的电阻加热膜通常为厚度为几百纳米的铂、钨、钼或者多晶硅，这些材料由于厚度较小，成膜晶粒较小，当经受高温热处理(600℃以上)时，加热电阻通常会发生不可逆的变化，而且高温处理之后，由于表面的氧化通常不仅进行金丝球焊工艺，或者加热到一定高温(600℃以上)时，电阻也会发生变化，例如基于硅基微热板的催化燃烧气体传感器，当传感器暴露于高浓度可燃气体时，由于可燃气体催化燃烧放热，微热板的温度可能达到七八百摄氏度，如果微热板不能承受此温度，那么微热板的可靠性将是一个问题，这使得微热板的使用环境受到制约，产品稳健性得到考验。其次，所采用的二氧化硅材料仍然具有较高的热导率(7W/m·K)，不利于微热板功耗的进一步降低。再者，氮化硅薄膜、二氧化硅薄膜和电阻加热膜都是采用化学或者物理气相沉积工艺所制备，所需设备比较昂贵，制备工艺成本也较高，不利于微热板成本的进一步降低。

通过上述描述可知，现有技术中，微热板主要存在下述问题，采用物理气相沉积形成的电阻加热膜耐高温性能较差，导致产品稳定性和可靠性较差；而且，二氧化硅膜具有较高的热导率，由于散热较快，为了保持设定的工作温度，需要较大输入功率，不利于微热板功耗的进一步降低；同时，物理气相沉积设备和化学气相沉积设备昂贵，导致制作成本较高，不利于微热板成本的进一步降低。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型技术方案提供了一种陶瓷基微热板，具有较好的稳定性和可靠性，制作工艺简单，制作成本低，且具有较低的加热功耗。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种陶瓷基微热板，所述陶瓷基微热板包括：

硅基底，所述硅基底具有相对的第一表面以及第二表面；所述第一表面具有中心加热区以及外围支撑区，所述中心加热区具有贯穿所述第一表面以及所述第二表面的空气绝热腔；

设置在所述硅基底的第一表面的陶瓷膜；

设置在所述陶瓷膜背离硅基底的一侧表面的加热层；所述加热层包括电连接的加热电极以及加热电阻；所述加热电阻位于所述中心加热区；