一种多电极温控陶瓷雾化芯及应用与制作方法与流程

本发明涉及一种多电极温控陶瓷雾化芯及应用与制作方法，属于雾化芯测温技术领域。

背景技术：

多孔陶瓷雾化芯运用于电子烟雾化、蒸汽雾化等领域，现有的多孔陶瓷雾化芯由烧结而成的多孔陶瓷衬底、多孔陶瓷上面制作的加热丝组成。多孔陶瓷雾化芯在工作时，由多孔陶瓷衬底的孔隙结构通过毛细力或|和重力将烟油等电子烟雾化基质提取、存储起来。外界电压给加热丝通电产生的焦耳热将电子烟雾化基质加热并雾化。

常温下电子烟多孔陶瓷雾化芯的加热阻值在0.5~2ω。现有的雾化芯，采用银钯、镍铬铝、镍铁等浆料通过厚膜丝印工艺制作而成。为了增加丝印浆料与多孔陶瓷衬底的结合力，丝印浆料的厚度通常在30um以上，浆料的电阻率又比较低，因此厚膜印刷浆料的方块电阻很小。

现有的技术方案中，由于丝印浆料加热丝的方块电阻很小，将加热丝的阻值控制在0.5~2ω就需要增加电阻丝的长宽比、升高加热丝的方块数，想要制作阻值较大（不小于100ω）、易于测试阻值的温控电阻是很困难的。况且现有的丝印浆料加热丝同时存在电阻温度系数（tcr，约700~900ppm）过小的缺点，总之，由丝印浆料加热丝方式制作的温控电阻，其电阻阻值小、变温度下阻值的变化量更加微小，难以精准测量阻值，从而无法有效地反馈雾化芯的温度值。

另外，采用集成温度传感器等方式制作的温控模块，存在成本高、安装困难、不能实时地准确测量雾化芯本身温度等缺点。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种多电极温控陶瓷雾化芯，基于陶瓷雾化芯衬底，设计全新组合结构，在实现陶瓷雾化芯加热的同时，能针对陶瓷雾化芯实现高效温控测温功能。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种多电极温控陶瓷雾化芯，包括陶瓷雾化芯衬底、导电薄膜层，以及基于陶瓷雾化芯衬底、导电薄膜层，还包括至少两个加热电极、至少两个温控电极，构成方案一；或者还包括至少一个共用电极、至少一个加热电极、至少一个温控电极，构成方案二；

各方案中：各电极位于同一层，电极所在层与导电薄膜层彼此堆叠设于陶瓷雾化芯衬底上的预设目标面上，其中，电极所在层设于陶瓷雾化芯衬底上预设目标面上，且导电薄膜层位于电极所在层上，或者导电薄膜层设于陶瓷雾化芯衬底上预设目标面上，且电极所在层位于导电薄膜层上；导电薄膜层中包括彼此共层的导电薄膜加热区与导电薄膜温控区，且导电薄膜加热区与导电薄膜温控区彼此之间仅在指定至少一个位置存在对接，其余位置之间不对接；各加热电极的位置均对应于导电薄膜加热区中，且各加热电极分别与其所对应导电薄膜加热区的区域相电连接；各温控电极的位置均对应于导电薄膜温控区中，且各温控电极分别与其所对应导电薄膜温控区的区域相电连接；

方案一中：各加热电极彼此之间的导电薄膜加热区构成加热电极间的回路；各温控电极彼此之间的导电薄膜温控区构成温控电极间的回路；

方案二中：各共用电极的位置同时对应于导电薄膜加热区与导电薄膜温控区，且该共用电极与其所对应导电薄膜加热区的区域、导电薄膜温控区的区域同时相电连接；共用电极上对应导电薄膜加热区部分与加热电极之间的导电薄膜加热区构成彼此间的回路；共用电极上对应导电薄膜温控区部分与温控电极之间的导电薄膜温控区构成彼此间的回路。

作为本发明的一种优选技术方案：所述导电薄膜加热区的面积大于所述导电薄膜温控区的面积，且导电薄膜温控区的电阻大于导电薄膜加热区的电阻，所述各电极的电阻小于导电薄膜层的电阻。

作为本发明的一种优选技术方案：所述导电薄膜加热区的电阻在0.5ω~2.5ω之间，所述导电薄膜温控区的电阻在50ω~100kω之间。

作为本发明的一种优选技术方案：所述陶瓷雾化芯衬底为多孔陶瓷雾化芯衬底。

作为本发明的一种优选技术方案：所述导电薄膜层为金、银、铜、钨、钛、铂、镍、铝、铬、镁、钽、铁金属及以上金属的氧化物、氮化物、碳化物中的任意一种或者为至少两种混合制成。

作为本发明的一种优选技术方案：所述导电薄膜层的厚度在0.01—30um之间，所述各电极的厚度在5—100um之间。

作为本发明的一种优选技术方案：所述导电薄膜层的厚度在0.1-10um之间，所述各电极的厚度在20-50um之间。

与上述相对应，本发明所要解决的技术问题是提供一种针对多电极温控陶瓷雾化芯的应用，在实现陶瓷雾化芯加热的同时，能针对陶瓷雾化芯实现高效温控测温功能。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种多电极温控陶瓷雾化芯的应用，用于实现对陶瓷雾化芯的测温，伴随陶瓷雾化芯的工作，执行如下步骤a1至步骤a2；

步骤a1.在共用电极与加热电极之间的施加外界电压，获得陶瓷雾化芯的雾化功能，并进入步骤a2；

步骤a2.读取共用电极和温控电极之间导电薄膜温控区的电阻变化情况，即获得导电薄膜加热区产生的温度，实现对陶瓷雾化芯的测温功能。

与上述相对应，本发明所要解决的技术问题是提供一种获得多电极温控陶瓷雾化芯的制作方法，通过多种加工工艺的组合应用，能够高效获得满足设计要求的多电极温控陶瓷雾化芯。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种多电极温控陶瓷雾化芯的制作方法，执行如下步骤b1至步骤b4，实现温控陶瓷雾化芯的制作，或者执行步骤c1至步骤c4，实现温控陶瓷雾化芯的制作；

步骤b1.在所述陶瓷雾化芯衬底上的预设目标面上，加工制作各共用电极、各加热电极、以及各温控电极，然后进入步骤b2；

步骤b2.根据所述各电极分别与所述导电薄膜层中导电薄膜加热区、导电薄膜温控区之间的位置关系，在陶瓷雾化芯衬底预设目标面上非导电薄膜加热区对应区域、以及非导电薄膜温控区对应区域，覆盖设置掩膜层，然后进入步骤b3；

步骤b3.针对陶瓷雾化芯衬底预设目标面上、掩膜层表面上、以及各电极表面上，整体沉积生长导电薄膜层，然后进入步骤b4；

步骤b4.移除掩膜层，即获得导电薄膜加热区、导电薄膜温控区，完成温控陶瓷雾化芯的制作；

步骤c1.根据所述各电极分别与所述导电薄膜层中导电薄膜加热区、导电薄膜温控区之间的位置关系，在陶瓷雾化芯衬底预设目标面上非导电薄膜加热区对应区域、以及非导电薄膜温控区对应区域，覆盖设置掩膜层，然后进入步骤c2；

步骤c2.针对陶瓷雾化芯衬底预设目标面上、以及掩膜层表面上，整体沉积生长导电薄膜层，然后进入步骤c3；

步骤c3.移除掩膜层，即获得导电薄膜加热区、导电薄膜温控区，然后进入步骤c4；

步骤c4.根据所述各电极分别与所述导电薄膜层中导电薄膜加热区、导电薄膜温控区之间的位置关系，在陶瓷雾化芯衬底上的预设目标面上，加工制作各共用电极、各加热电极、以及各温控电极，完成温控陶瓷雾化芯的制作。

作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤b1中、所述步骤c4中，所述各个电极通过丝网印刷导电银浆工艺制作完成，或者通过pvd工艺制作完成。

本发明所述一种多电极温控陶瓷雾化芯及应用与制作方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明所设计一种多电极温控陶瓷雾化芯，基于陶瓷雾化芯衬底，采用堆叠方式设计加入导电薄膜层、以及各共用电极、加热电极、温控电极的所在层，同时针对导电薄膜层，设计彼此共层、且互不连通的导电薄膜加热区、导电薄膜温控区，获得导电薄膜层的分区隔离；并设计针对此陶瓷雾化芯的测温功能，在实现陶瓷雾化芯加热的同时，能针对陶瓷雾化芯实现高效温控测温功能；此外进一步设计获得此陶瓷雾化芯的制作方法，通过多种加工工艺的组合应用，能够高效获得满足设计要求的多电极温控陶瓷雾化芯；本发明整个设计方案在雾化芯衬底上集成温控单元，具有成本低、测温效果准确直接的优点。

附图说明

图1是本发明所设计多电极温控陶瓷雾化芯的结构示意图；

图2是本发明所设计多电极温控陶瓷雾化芯的制作结构示意图。

其中，1.陶瓷雾化芯衬底，2.导电薄膜层，2-1.导电薄膜加热区，2-2.导电薄膜温控区，3.共用电极，4.加热电极，5.温控电极，6.掩膜层。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明设计了一种多电极温控陶瓷雾化芯，实际应用当中，如图1所示，具体设计包括陶瓷雾化芯衬底1、导电薄膜层2，以及基于陶瓷雾化芯衬底1、导电薄膜层2，还包括至少两个加热电极4、至少两个温控电极5，构成方案一；或者还包括至少一个共用电极3、至少一个加热电极4、至少一个温控电极5，构成方案二。

各方案中：具体设计陶瓷雾化芯衬底1为多孔陶瓷雾化芯衬底；各电极位于同一层，电极所在层与导电薄膜层2彼此堆叠设于陶瓷雾化芯衬底1上的预设目标面上，其中，电极所在层设于陶瓷雾化芯衬底1上预设目标面上，且导电薄膜层2位于电极所在层上，或者导电薄膜层2设于陶瓷雾化芯衬底1上预设目标面上，且电极所在层位于导电薄膜层2上；实际应用当中，针对各电极，均具体设计其厚度在5—100um之间，且优选为厚度在20-50um之间。

各方案中：导电薄膜层2可以是一层材料，也可以是由多层材料而成，具体设计导电薄膜层2中包括彼此共层的导电薄膜加热区2-1与导电薄膜温控区2-2，且导电薄膜加热区2-1与导电薄膜温控区2-2彼此之间仅在指定至少一个位置存在对接，其余位置之间不对接；实际应用当中，设定导电薄膜加热区2-1的面积大于所述导电薄膜温控区2-2的面积，且导电薄膜温控区2-2的电阻大于导电薄膜加热区2-1的电阻，所述各电极的电阻小于导电薄膜层2的电阻；在具体产品生产中，设定导电薄膜加热区2-1的电阻在0.5ω~2.5ω之间，所述导电薄膜温控区2-2的电阻在50ω~100kω之间；并且对于导电薄膜层2的生产来说，具体设计采用金、银、铜、钨、钛、铂、镍、铝、铬、镁、钽、铁金属及以上金属的氧化物、氮化物、碳化物中的任意一种或者为至少两种混合制成，并获得导电薄膜层2的厚度在0.01—30um之间，且优选为厚度在0.1-10um之间。

各方案中：各加热电极4的位置均对应于导电薄膜加热区2-1中，且各加热电极4分别与其所对应导电薄膜加热区2-1的区域相电连接；各温控电极5的位置均对应于导电薄膜温控区2-2中，且各温控电极5分别与其所对应导电薄膜温控区2-2的区域相电连接。

方案一中：各加热电极4彼此之间的导电薄膜加热区2-1构成加热电极4间的回路；各温控电极5彼此之间的导电薄膜温控区2-2构成温控电极5间的回路。

方案二中：各共用电极3的位置同时对应于导电薄膜加热区2-1与导电薄膜温控区2-2，且该共用电极3与其所对应导电薄膜加热区2-1的区域、导电薄膜温控区2-2的区域同时相电连接；共用电极3上对应导电薄膜加热区2-1部分与加热电极4之间的导电薄膜加热区2-1构成彼此间的回路；共用电极3上对应导电薄膜温控区2-2部分与温控电极5之间的导电薄膜温控区2-2构成彼此间的回路。

本发明所设计多电极温控陶瓷雾化芯，在实际应用当中，伴随陶瓷雾化芯的工作，具体执行如下步骤a1至步骤a2，实现对陶瓷雾化芯的测温。

步骤a1.在共用电极3与加热电极4之间的施加外界电压，获得陶瓷雾化芯的雾化功能，并进入步骤a2。

当在共用电极3与加热电极4之间的施加外界电压时，由于导电薄膜加热区2-1的面积较大、电阻较小，外界电压产生的焦耳热可以实现电子烟雾化基质的雾化，即完成雾化芯的雾化功能，同时外界电压产生的焦耳热会影响导电薄膜温控区2-2的阻值，即进一步执行如下步骤a2。

步骤a2.读取共用电极3和温控电极5之间导电薄膜温控区2-2的电阻变化情况，即获得导电薄膜加热区2-1产生的温度，实现对陶瓷雾化芯的测温功能。

对于本发明设计的多电极温控陶瓷雾化芯来说，实际应用当中，电极所在层与导电薄膜层2彼此堆叠设于陶瓷雾化芯衬底1上的预设目标面上，即彼此两层的位置具体可以应用两种方式，对此如图2所示，本发明具体设计了两种针对多电极温控陶瓷雾化芯的制作方法，其一，即电极所在层设于陶瓷雾化芯衬底1上预设目标面上，且导电薄膜层2位于电极所在层上，具体执行如下步骤b1至步骤b4，实现温控陶瓷雾化芯的制作。

步骤b1.在所述陶瓷雾化芯衬底1上的预设目标面上，加工制作各共用电极3、各加热电极4、以及各温控电极5，然后进入步骤b2。

步骤b2.根据所述各电极分别与所述导电薄膜层2中导电薄膜加热区2-1、导电薄膜温控区2-2之间的位置关系，在陶瓷雾化芯衬底1预设目标面上非导电薄膜加热区2-1对应区域、以及非导电薄膜温控区2-2对应区域，覆盖设置掩膜层6，即实现了导电薄膜层2的分区隔离，然后进入步骤b3。

步骤b3.针对陶瓷雾化芯衬底1预设目标面上、掩膜层6表面上、以及各电极表面上，整体沉积生长导电薄膜层2，然后进入步骤b4。

步骤b4.移除掩膜层6，即获得导电薄膜加热区2-1、导电薄膜温控区2-2，完成温控陶瓷雾化芯的制作。

其二，即导电薄膜层2设于陶瓷雾化芯衬底1上预设目标面上，且电极所在层位于导电薄膜层2上，具体执行如下步骤c1至步骤c4，实现温控陶瓷雾化芯的制作。

步骤c1.根据所述各电极分别与所述导电薄膜层2中导电薄膜加热区2-1、导电薄膜温控区2-2之间的位置关系，在陶瓷雾化芯衬底1预设目标面上非导电薄膜加热区2-1对应区域、以及非导电薄膜温控区2-2对应区域，覆盖设置掩膜层6，即实现了导电薄膜层2的分区隔离，然后进入步骤c2。

步骤c2.针对陶瓷雾化芯衬底1预设目标面上、以及掩膜层6表面上，整体沉积生长导电薄膜层2，然后进入步骤c3。

步骤c3.移除掩膜层6，即获得导电薄膜加热区2-1、导电薄膜温控区2-2，然后进入步骤c4。

步骤c4.根据所述各电极分别与所述导电薄膜层2中导电薄膜加热区2-1、导电薄膜温控区2-2之间的位置关系，在陶瓷雾化芯衬底1上的预设目标面上，加工制作各共用电极3、各加热电极4、以及各温控电极5，完成温控陶瓷雾化芯的制作。

上述两套制作方法中，实际应用当中，步骤b1中、所述步骤c4中，所述各个电极具体设计通过丝网印刷导电银浆工艺制作完成，或者通过pvd工艺制作完成。

在多孔陶瓷雾化芯上面直接制作温控电阻，温控电阻具有较高的电阻温度系数，温度升高时，温控电阻的阻值会变大。根据检测温控电阻的变化情况，可以实时地检测雾化芯工作过程中的温度。实时检测雾化芯工作过程中的温度具有以下优点:1、有助于监控雾化过程，控制电子烟雾化基质的雾化温度在合理范围内，防止过高的温度使雾化基质裂解产生醛类等有害物质，也能防止过低温度造成的口感不佳、雾化量不足；2、防止加热丝的干烧现象，当雾化基质传输不畅时，热量会集中在雾化芯上，对雾化芯的寿命有不好的影响。

上述技术方案所设计一种多电极温控陶瓷雾化芯，基于陶瓷雾化芯衬底1，采用堆叠方式设计加入导电薄膜层2、以及各共用电极3、加热电极4、温控电极5的所在层，同时针对导电薄膜层2，设计彼此共层、且互不连通的导电薄膜加热区2-1、导电薄膜温控区2-2，获得导电薄膜层2的分区隔离；并设计针对此陶瓷雾化芯的测温功能，在实现陶瓷雾化芯加热的同时，能针对陶瓷雾化芯实现高效温控测温功能；此外进一步设计获得此陶瓷雾化芯的制作方法，通过多种加工工艺的组合应用，能够高效获得满足设计要求的多电极温控陶瓷雾化芯；本发明整个设计方案在雾化芯衬底上集成温控单元，具有成本低、测温效果准确直接的优点。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。