[发明专利]一种薄膜电阻加热器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种薄膜电阻加热器及其制备方法，所述薄膜电阻加热器包括基底、电极层、加热层和绝缘层，所述加热层为溅射法或蒸发法得到的Ta、Ti、Al、钛的氮化物或钽的氮化物层，所述绝缘层为阳极氧化法形成的对应的氧化钽、氧化钛或氧化铝。本发明采用Ta、Ti、Al、钛的氮化物或钽的氮化物作为加热层，化学性能稳定，解决了传统薄膜电阻加热器不稳定的问题；采用阳极氧化的方法在加热层表面生成一层均匀、致密的绝缘层，可有效抵抗水分和大气的侵蚀，具有良好的稳定性，同时制备工艺简单，成本低，得到的加热层和绝缘层之间结合紧密，解决了两者之间的黏附性问题。

技术领域

本发明涉及一种薄膜电阻加热器及其制备方法。

背景技术

薄膜加热器主要有电阻丝型，厚膜电阻片式，TEC半导体式以及薄膜电阻型。其中，电阻丝型加热器传热效率较高，可以做成大面积的加热器(如电热水壶、热风机等)；但由于其尺寸大，难以集成，无法适用于小型器件的封装。厚膜式电阻加热器如标准的SMD型厚膜电阻，其优点是尺寸小，适合块式贴装；但其发热表面为三维而并非单面发热，对于二维表面型受热元件的加热势必会造成传热效率及功率的降低，同时其两端焊接端(金属)的存在限制了受热元件的材料选择，与非金属受热材料的接合较差。温电控制器(TEC)尺寸小，结构设计灵活，但成本较高。

传统的薄膜电阻加热器，薄膜的精度可控制在0.01％，其电阻温度系数(TCR)较小且容易控制；而且其制造工艺灵活可控，不仅可调整金属薄膜的组分和膜厚，还能通过刻槽调整阻值，因此，可得到性能良好、阻值范围宽的电阻加热器。然而，薄膜电阻加热器中的加热薄膜层通常为镍铬合金，虽然镍铬合金具有很强的热稳定性，但其中的Cr氧化性较强，易受到化学腐蚀，如空气中的水分等；同时，加热薄膜层表面的绝缘层通常为采用化学气相沉积法(PECVD)生长的Si₃N₄、SiO₂、AlN等，沉积工艺复杂且只能采用干法刻蚀实现图形化，操作复杂，得到的绝缘层的致密度和稳定性均较差。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术存在的缺陷，提出一种稳定性好、性能优良的薄膜电阻加热器及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种薄膜电阻加热器，包括基底、电极层、加热层和绝缘层，其特征在于，所述加热层为溅射法或蒸发法得到的金属薄膜，所述绝缘层为阳极氧化法形成的与加热层金属对应的金属氧化物层。

进一步地，所述加热层为Ta、Ti、Al等金属，所述绝缘层为对应的氧化钽、氧化钛、氧化铝等金属氧化物。

进一步地，所述加热层还可以为TaN_0.1、TaN_0.8、Ta₂N、Ta₅N₆、Ta₄N₅、Ta₃N₅、δ-TaN、ε-TaN等钽的氮化物，对应地，绝缘层为氧化钽。

进一步地，所述加热层还可以为钛的氮化物，对应地，绝缘层为氧化钛。

进一步地，所述绝缘层的厚度可根据不同的应用需求进行调整，通常其厚度大于10nm。

进一步地，所述电极层为Au、Pt、Ti、Cu、Al、Fe等导电性良好的材料，采用溅射或蒸发法沉积于基底上。

一种薄膜电阻加热器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、在基底上形成电极层；

步骤2、采用溅射法或蒸发法在步骤1形成的电极层上制备Ta、Ti、Al、钛的氮化物或钽的氮化物层，作为加热层；

步骤3、采用阳极氧化法形成对应的金属氧化物(氧化钽、氧化钛或氧化铝)，作为绝缘层。