CN114402696B - 薄膜加热器 - Google Patents

Abstract

描述了一种制造薄膜加热器的方法。该方法包括从相反的两个侧面蚀刻金属片材以提供平面加热元件的第一步骤；以及将加热元件附接到柔性电绝缘背衬膜的第二步骤。该方法允许制造一种薄膜加热器，该薄膜加热器提供更均匀的加热，并且允许更大范围地选择柔性电绝缘背衬膜的特性以及蚀刻过程的参数。还描述了包含薄膜的加热器组件和气溶胶产生装置。

Description

薄膜加热器

技术领域

本发明涉及一种薄膜加热器以及一种用于制造薄膜加热器的方法。

背景技术

薄膜加热器被用于广泛的应用中，这些应用通常需要可以符合待加热的表面或物体的柔性低型面加热器。一种这样的应用是在气溶胶产生装置的领域中，例如风险降低的尼古丁递送产品，包括电子烟和烟草蒸气产品。这样的装置对加热腔室内的气溶胶产生物质进行加热以产生蒸气，并且因此可以采用符合加热腔室的表面的薄膜加热器以确保腔室内的气溶胶产生物质的高效加热。

薄膜加热器通常包括电阻加热元件，该电阻加热元件被包围在柔性电绝缘薄膜的密封的封套中，具有与加热元件的接触点以用于连接到电源，这些接触点通常被焊接到加热元件的暴露部分上。

这种薄膜加热器通常通过以下方式制造：将一层金属沉积在电绝缘薄膜支撑件上，将支撑在薄膜上的金属层蚀刻成所需的加热元件形状，将第二层电绝缘薄膜施加到蚀刻的加热元件上，并且进行热压以用电绝缘薄膜封套将加热元件密封。然后对电绝缘薄膜进行冲切以产生用于触点的开口，这些触点被焊接到加热元件的通过开口暴露的部分上。

金属层的蚀刻通常通过以下方式实现：将抗蚀剂丝网印刷到金属箔的表面上，施加可以在CAD中设计的电阻图案，并且通过选择性地暴露抗蚀剂而将电阻图案转印到箔上，然后用适当的蚀刻剂喷涂金属层的暴露表面，以优先蚀刻金属层，从而将所需的加热元件图案支撑在薄膜上。

尽管这种常规的薄膜加热器成本相对较低并且可广泛获得，但是具有许多缺点。特别地，蚀刻的加热器图案的厚度的精度受到限制，从而导致加热器轨道上的电阻的精度的相应限制。在使用期间，这可能导致加热元件的局部温度发生不希望的变化。蚀刻过程的参数的选择还受到电绝缘背衬膜的有限选择的约束，并且在某些情况下还受到蚀刻剂可能损坏膜的事实的约束。此外，由于蚀刻图案受到支撑膜的尺寸和化学蚀刻过程的限制，因此这种已知的过程不允许加热器结构发生显著变化。

本发明的目标是在解决这些问题方面取得进展，以提供一种改进的薄膜加热器以及制造薄膜加热器的方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种制造薄膜加热器的方法，该方法包括：从相反的两个侧面蚀刻金属片材以提供平面加热元件；以及将加热元件附接到柔性电绝缘背衬膜。

换句话说，该方法涉及蚀刻金属片材以形成加热元件，随后将加热元件附接到柔性电绝缘背衬膜，使得金属片材的蚀刻独立于加热元件与背衬膜的附接而进行。

由于金属片材的蚀刻是在附接到背衬膜上之前进行的，即，金属片材的两个平面表面都暴露，因此与金属片材在被支撑在表面上时进行蚀刻的方法相比，可以在金属片材的两个相反的平面表面上进行蚀刻过程以实现使加热元件的尺寸的精度增加。加热元件的加热器轨道的宽度和/或厚度的这种增加的精度导致电阻的精度增加，并且因此在加热元件的加热区域上的加热温度的均匀性更高。金属片材的两个侧面的蚀刻由于随后的与柔性背衬膜的附接而是特别有利的。尽管单侧蚀刻可能适合于与刚性表面附接的通用表面加热元件，但是柔性背衬膜可能是易损的，因此加热元件的蚀刻中的缺陷更容易损坏膜并降低加热器的结构稳定性。通过从金属箔的两个侧面进行蚀刻并随后附接到柔性膜，提供了更坚固的薄膜加热器。

此外，由于蚀刻过程和随后的与背衬膜的附接是单独的独立步骤，因此蚀刻过程的参数的选择不受所使用的特定背衬膜的影响。同样地，背衬膜的比如材料和厚度等特性的选择不受所用的蚀刻过程的影响，因此可以根据最终应用的要求对这些选择进行优化。

在施加到背衬膜之前对加热元件的蚀刻还允许加热元件的形状具有更大的设计自由度。当首先将金属片材沉积在背衬膜上时，金属片材的大小受到背衬膜的限制，因此加热元件的大小受到该区域的限制。通过独立于背衬膜而蚀刻金属片材，加热器元件图案的大小和复杂性不受限制。

蚀刻步骤优选地包括：例如通过在金属片材的两个侧面施加光敏抗蚀剂来对金属片材进行光刻；选择性地使金属片材的两个侧面的一部分曝光，以将对应于加热元件的图案转印到光敏抗蚀剂；以及将蚀刻剂施加到片材的两个侧面，以根据转印图案选择性地蚀刻金属片材。选择性地使金属片材的两个侧面的一部分曝光可以涉及使用激光直接成像将金属片材暴露于紫外光。该过程允许将错综复杂的加热元件图案以高精度和可再现性从例如CAD文件转印到金属片材上，从而导致加热元件之间的变化很小。

优选地，使用粘合剂(例如，硅粘合剂)将加热元件附接到柔性电绝缘背衬膜的表面。这提供了将加热元件可靠地固定到背衬膜的简单手段。柔性电绝缘背衬膜可以包括一层粘合剂，例如,柔性电绝缘背衬膜可以是具有一层Si粘合剂的聚酰亚胺膜。可以通过随后的对柔性电绝缘背衬膜、粘合剂层和已定位的加热元件进行加热来附接加热元件，以使用粘合剂将加热元件粘合至表面。

蚀刻步骤可以包括蚀刻金属片材以提供两个或更多个相连的加热元件。蚀刻步骤还可以包括蚀刻金属片材，以便提供由支撑结构支撑的两个或更多个相连的加热元件，例如加热元件被悬置在支撑框架内。两个或更多个相连的加热元件可以呈包括多个相连的加热元件的阵列的形式。这允许同时制备多个加热元件，从而提高了该方法的效率。相连的加热元件可以容易地作为整体结构来处理。

当蚀刻金属片材以提供两个或更多个相连的加热元件时，该方法可以进一步包括：分离每个加热元件，即，从两个或更多个相连的加热元件的阵列中移除加热元件，并且将每个加热元件附接到相对应的一片柔性电绝缘背衬膜。以此方式，相连的加热元件容易地作为整体结构来处理，其中单个加热元件在制造过程中以直接的方式脱离并且附接到一片柔性电绝缘背衬膜。相连的加热元件可以通过截面减小的连接部分(例如，可断裂部分)来连接，这些连接部分使加热元件彼此连接和/或将加热元件连接到支撑框架，使得可以通过使连接部分断裂或切割连接部分来脱离。

替代性地，当蚀刻金属片材以提供两个或更多个相连的加热元件时，该方法可以进一步包括：将相连的加热元件附接到公共柔性电绝缘背衬膜，以及在加热元件之间切割柔性电绝缘背衬膜以提供多个包括与柔性背衬膜附接的单个加热器元件的组件。以此方式，可以同时组装多个薄膜加热器，从而提高制造效率。当相连的加热器元件被支撑在支撑框架内时，支撑框架可以包括多个对准孔，这些对准孔被布置为允许相连的加热元件相对于柔性电绝缘背衬膜对准。该方法可以包括：将一行的两个或更多个相连的加热元件定位在一条柔性电绝缘背衬膜的粘合表面上，附接第二片柔性膜以便将两个或更多个相连的加热元件至少部分地包围在柔性电绝缘背衬膜与第二柔性膜之间；以及在相连的加热元件之间切割，以使两个或更多个密封的薄膜加热元件脱离。

优选地，该方法包括蚀刻金属片材以形成平面加热元件，该平面加热元件包括：加热器轨道，该加热器轨道遵循迂回路径，从而覆盖该加热元件的平面内的加热区域；以及用于连接到电源的两个延伸的接触脚。当在装置中采用薄膜加热器时，接触脚可以足够长，以允许直接连接到电源。例如，接触脚的长度可以基本上等于或大于限定加热区域的尺寸中的一个或两个。迂回路径可以被配置为在加热区域内留下空置区。加热区域可以是由加热元件的最大长度和最大宽度限定的区域。该方法还可以包括将温度传感器定位在空置区中。

优选地，该方法还包括附接第二柔性膜层，以便将加热器轨道包围在背衬膜与第二柔性膜层之间。优选地，加热器轨道被包围在背衬膜与第二柔性膜层之间的同时使接触脚暴露以允许连接到电源。第二柔性膜层可以包括热收缩材料。通过使用热收缩材料，第二柔性膜可以用于将薄膜加热器附接到加热腔室的表面。更特别地，已附接的热收缩膜层包括沿包绕方向延伸超出柔性背衬膜的附接区，其中，该附接区可以被包绕在加热腔室的外部表面上以将薄膜加热器保持在该表面上；然后可以对组件进行加热以使热收缩膜收缩，从而将薄膜加热器固定到加热腔室的表面。

柔性电绝缘背衬膜可以包括聚酰亚胺、比如聚四氟乙烯(PTFE)等含氟聚合物、或聚醚醚酮(PEEK)。柔性电绝缘背衬膜的厚度优选地小于50μm，更优选地小于30μm。例如，背衬膜可以包括单面25μm PI，具有37μm Si粘合剂。热收缩材料还可以包括聚酰亚胺、比如聚四氟乙烯(PTFE)等含氟聚合物、或聚醚醚酮(PEEK)。背衬膜优选地是不透液体的。设置厚度小于50μm的柔性电绝缘背衬膜提供了对于将薄膜加热器应用于气溶胶产生装置而言最佳的热传递特性。特别地，这允许通过背衬膜的良好热传递，同时确保足够的结构稳定性以支撑加热元件。通过提供最小厚度为5μm的背衬膜，可以进一步提高结构稳定性。

根据本发明的另一方面，提供了一种根据以上或所附权利要求限定的方法制造的薄膜加热器。特别地，根据本发明的薄膜加热器包括与柔性电绝缘背衬膜的表面附接的平面加热元件。平面加热元件从金属片材从相反的两个侧面进行蚀刻，以提供平面加热元件。优选地，平面加热元件包括：加热器轨道，该加热器轨道遵循迂回路径，从而覆盖该加热元件的平面内的加热区域；以及用于连接到电源的两个延伸的接触脚。优选地，接触脚的长度基本上等于或大于加热区域的尺寸。优选地，薄膜加热器还包括第二柔性膜层，以便将加热器轨道包围在背衬膜与第二柔性膜层之间，优选地使接触脚暴露。优选地，第二柔性膜层包括热收缩材料。

根据本发明的另一方面，提供了一种平面加热元件组件，该平面加热元件组件包括两个或更多个相连的加热元件，其中，该平面加热组件从金属片材从相反的两个侧面进行蚀刻。优选地，加热元件组件进一步包括支撑框架，并且两个或更多个相连的加热元件被支撑在支撑框架内。优选地，每个加热元件包括：加热器轨道，该加热器轨道遵循迂回路径，从而覆盖该加热元件的平面内的加热区域；以及用于连接到电源的两个延伸的接触脚。

根据本发明的另一方面，提供了一种加热器组件，该加热器组件包括根据所附权利要求限定的方法制造的薄膜加热器以及加热腔室；其中，薄膜加热器被包绕在加热腔室的外部表面上。

根据本发明的另一方面，提供了一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括根据所附权利要求限定的方法制造的薄膜加热器。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1A至图1F展示了从相反的两个侧面蚀刻金属片材以提供平面加热元件的方法；

图2A展示了根据本发明的平面加热元件；

图2B展示了根据本发明的方法制造的多个相连的加热元件；

图3A和图3B展示了根据本发明的方法制造的薄膜加热器；

图4A至图4F展示了使用根据本发明的方法制造的薄膜加热器来组装加热器组件的方法；

图5展示了根据本发明的方法制造多个薄膜加热器的方法；

图6展示了包括根据本发明的方法制造的薄膜加热器的气溶胶产生装置。

具体实施方式

本发明提供了一种制造薄膜加热器的方法，该方法包括如下步骤：如图1所示，从相反的两个侧面蚀刻金属屏蔽件，以便提供如图2A所示的平面加热元件；以及，如图3A所示，将加热元件附接到柔性电绝缘背衬膜。

图1示意性地展示了从相反的两个侧面11、12蚀刻金属片材10以提供平面加热元件20的示例性方法。可以使用各种可能的技术来蚀刻金属片材10，重要的共同方面是独立于柔性背衬膜30进行金属片材的蚀刻，从而允许从两个侧面11、12蚀刻金属片材10，导致精度提高、加热元件20的特定形状的设计自由度更大、以及蚀刻过程的特定参数的选择更大。

该方法开始于为薄金属片材(或金属“箔”)10选择合适的材料。厚度约为50微米的不锈钢片材(例如，18SR或SUS 304)在制成加热元件时具有适当的特性，同时根据需要相对地易于处理和蚀刻。金属片材10的特定金属和厚度被选择为使得所得到的加热元件20是柔性的，使得其可以与支撑柔性薄膜30一起变形，以便符合待加热的表面的形状。

金属箔10可以首先被清洁和去油污以去除制造过程中的比如蜡和轧制油等任何污垢或残留物，以改善光致抗蚀剂的施加和蚀刻剂的功效。下一个步骤，如图1B所示，是将光敏抗蚀剂13施加到金属片材10的两个侧面11、12。可以在清洁条件下使用自动化层压过程来施加光致抗蚀剂13，以确保光致抗蚀剂层粘附至金属片材10的表面11、12。

接下来，如图1C中所示，对应于加热元件20的图案14通过将两个侧面11、12的一部分选择性地暴露于紫外线光15而被转印到金属片材10的两个侧面上的光致抗蚀剂层13。优选地通过使用计算机控制的激光器15来转印图案，以使用激光器15将(例如，如保存在CAD文件中的)加热器元件设计图案14转印到光致抗蚀剂13。激光直接成像(LDI)可以被用于使用激光器的紫外线光将错综复杂的加热元件图案准确地转印到光致抗蚀剂。

接下来，如图1D中所示，去除未暴露的光致抗蚀剂以暴露金属片材的表面。光致抗蚀剂13的已经暴露于UV光以使光致抗蚀剂硬化的部分在蚀刻期间保护金属片材的其余部分。在该显影步骤期间施加适当的化学制剂16，该化学制剂去除未暴露的抗蚀剂，但是对暴露于UV光的已硬化的光致抗蚀剂没有影响。

在显影步骤之后，将适当选择的蚀刻剂17施加到金属片材10的两个侧面11、12，以蚀刻金属片材10的暴露部分14，从而将蚀刻的加热元件20从金属片材10上释放。根据用于金属片材10的特定材料和厚度来选择蚀刻剂17。最后，如图1F所示，施加其他化学制剂以从金属片材10上去除残留的光致抗蚀剂13，以露出从金属片材10上释放的经蚀刻的加热元件20。

通过从两个侧面蚀刻金属片材10，与在基板上对沉积的金属层进行蚀刻的现有技术方法相比，提供了如图2A所示的独立式蚀刻的金属加热器元件20或者如图2B所示的多个相连的金属加热器元件20。如图2A所示，加热器元件20包括加热器轨道21和两个延伸的接触脚23，加热器轨道遵循迂回路径以基本上覆盖加热元件20的平面内的加热区域22，并且两个延伸的接触脚用于将加热元件20连接到电源。加热元件20被配置为当接触脚23被连接到电源并且电流通过加热元件20时，加热器轨道21中的电阻导致加热元件20升温。加热器轨道21优选地被成形成为加热区域22上提供基本上均匀的加热。特别地，加热器轨道21被成形为使其不包含尖锐拐角，并且具有均匀的厚度和宽度，并且加热轨道的相邻部分之间的间隙基本上恒定，以使加热器区域22上的特定区域中的增加的加热最小化。加热器轨道21在符合上述标准的同时遵循加热器区域22上的曲折路径。在图2A的示例中的加热器轨道21被分成两个平行的加热器轨道路径21a和21b，这两个平行的加热器轨道路径各自遵循加热器区域22上的蜿蜒路径。可以在连接点24处焊接加热器脚23，以允许电线连接以将加热器附接到PCB和电源。

与通过首先将金属片材施加到电绝缘基板、随后从暴露的侧面进行蚀刻以提供设置在基板上的加热器图案的常规方法制备的加热元件相比，通过本发明的方法制备的加热元件20具有若干优点。特别地，通过从金属片材10的平坦的两面11、12进行蚀刻，就加热器轨道21的宽度而言，可以实现提高的精度。这样导致沿加热器轨道21的电阻的相应精度提高(与厚度有关)，并且因此在加热区域22上提供了更均匀的温度。此外，由于独立于电绝缘基板而对金属片材10进行蚀刻，因此在选择蚀刻过程中使用的各种化学制剂时，不需要考虑电绝缘基片材的特性。在常规方法中，当在蚀刻之前首先将金属片材沉积在基板上时，电绝缘基板的特性会限制所使用的特定蚀刻步骤中的选择。同样地，可以限制用于电绝缘背衬膜的材料的选择，因为该材料对于蚀刻过程而言必须是坚固的。因此，在现有技术的方法中，必须选择可以承受蚀刻过程的化学制剂的电绝缘层，并且其必须具有适当的厚度，以使得其在蚀刻过程中不会明显劣化。显然，通过提供厚度增加的电绝缘层，热传递效率由于围绕加热元件20的更大量的材料而受到限制。通过在单独的步骤中蚀刻金属片材10，在附接至电绝缘背衬膜之前，可以使用更薄的电绝缘背衬膜，使得最终的加热元件提供更大的热传递效率。

如上所述，本技术的优点之一在于在选择加热器元件的特定形状时允许更大的设计自由度。图2B展示了可以通过蚀刻单个金属片材10制造的相连的加热元件20的阵列。图2B中绘出的加热元件的特定阵列包括各自被支撑在周围的支撑框架41内的三条各六个加热元件20，其中，这样的整个复合结构是使用图1所示的方法从单个金属片材10进行蚀刻的。显然，该方法不受加热元件20的数量或布置或支撑框架结构41的特定形式的限制。

通过蚀刻金属片材以形成多个相连的加热元件20，将加热元件组装到最终的薄膜加热器100中的过程可以被大大地简化并且更加有效。此外，以这种方式一起制备的加热元件20的特性可以更加一致。如果通过手动组装，则加热元件可以通过断裂或切割加热器片材的材料的将加热元件20与框架41的相邻支撑支柱42连接的易碎可断裂的连接部分而简单地从支撑框架上脱离。然后，脱离的加热元件20可以简单地附接到相对应的柔性电绝缘背衬膜。

替代性地，如以下所述，在将独立的加热元件20和与其附接的背衬膜的相应各区从背衬膜片材上切下之前，可以将加热元件20的阵列40一起附接到单片公共背衬膜30。这样允许以简化且高效的过程同时生产多个薄膜加热器100。为了有助于这种过程，支撑支柱42可以包括多个对准孔43，这些对准孔可以用于在制造设备中将加热元件40的阵列对准，以用于使该阵列相对于其贴附的电绝缘层正确定向。

图2B进一步展示了当使用根据本发明的方法制造加热元件20时如何可以优化加热元件20的特定形状。例如，加热器脚23的长度可以延伸，使得在最终组装的装置中，可以将接触加热器脚23直接连接到PCB而无需焊接触点24，如图2A中所示，并且随后利用缆线将加热器脚23连接到PCB。这是因为，如现有技术方法那样，加热元件图案的尺寸不受金属片材所施加的支撑膜的尺寸的限制。

如图3A所示，接着将蚀刻的加热元件20附接到柔性电绝缘背衬膜30以形成薄膜加热器100。用于柔性背衬膜30的合适的材料包括聚酰亚胺、比如聚四氟乙烯(PTFE)等含氟聚合物、或聚醚醚酮(PEEK)，可以在薄膜的一个表面上将加热元件20附接到这些材料。通过使用粘合剂(例如，硅粘合剂)来附接加热元件20，以将平面加热元件粘附到柔性背衬膜30。该方法允许使用更薄的背衬膜，因为背衬膜不会暴露于蚀刻过程。例如，可以使用25微米的聚酰亚胺和37微米的硅粘合剂的膜，其中，加热元件20被粘附到聚酰亚胺膜上的粘合剂层。同样地，根据本发明的方法允许使用替代的背衬膜材料，否则该背衬膜材料将会在蚀刻过程中劣化。例如，柔性电绝缘背衬层30可以是PTFE或其他可能的耐热电绝缘聚合物材料，例如以上明确的那些。

利用粘合剂将加热元件20附接到背衬膜30的过程可以用多种不同方式来实现。首先，如图3A所示，单个加热元件20可以简单地放置在聚酰亚胺膜的粘合剂侧上。替代性地，如果如图2B所示以包括多个相连的加热元件20的布置40来制备加热元件20，则可以在附接到聚酰亚胺背衬膜30之前使加热元件独立地从支撑框架41上脱离。然后可以通过将薄膜加热器包绕在加热腔室上而将图3A所示的所得到的薄膜加热器100施加到加热腔室的外部表面。在附接到加热腔室之前，可以通过将脱离层31施加到背衬膜30的表面来储存薄膜加热器100，如图3B中所示，该背衬膜支撑加热元件20。由于粘合剂层暴露在加热元件20周围的区域中，因此脱离层可以简单地粘附到该硅粘合剂层以及以该状态储存的加热器。

图4展示了使用第二柔性膜50将薄膜加热器100附接到加热腔室60的方法。首先，如果使用的话，将脱离层31去除以暴露支撑在聚酰亚胺背衬膜30的硅粘合剂侧上的加热元件20。第二柔性膜50被定位成在背衬膜30与第二膜50之间包围加热元件的加热区域22，同时使加热器脚23暴露以用于连接到电源。在该示例中，第二柔性膜50是热收缩材料，其允许薄膜加热器100紧密且牢固地附接到管状加热腔室60的外表面。特别地，热收缩膜50包括优先在一个方向上收缩的热收缩带，例如热收缩聚酰亚胺带(例如，由Dunstone制造的208x)。通过将一层优先热收缩带包绕在薄膜加热器100上以在优先热收缩方向与包绕方向对准的情况下将该薄膜加热器固定到加热腔室，热收缩层在加热时缩小以使薄膜加热器保持紧密抵靠加热器腔室60。

在图4的示例中，热收缩膜50被定位在薄膜加热器100的表面上的加热元件20的加热区域22上方。在与加热器组件100被包绕在加热器杯60上的方向相对应的方向51上(并且也在热收缩膜50的优先收缩方向上)，热收缩50延伸超出柔性电绝缘背衬膜30的区域。特别地，在大致与加热元件接触脚23从加热区域22延伸的方向垂直的方向51上，热收缩膜50延伸超过背衬膜30以及被支撑的加热器元件20。这对应于包绕方向51，使得当包绕在加热腔室60上时，加热区域被适当地对准以围绕加热腔室的周边延伸，而热收缩膜50的延伸部分第二次包绕在加热腔室60的周边上以覆盖加热区域22。

热收缩膜50优选地沿包绕方向在垂直于加热器接触脚的方向51上充分延伸，使得当薄膜加热器100被包绕在加热腔室60上时包绕部分可以围绕加热腔室的周边延伸。聚酰亚胺背衬膜30上的粘合剂可以在对热收缩膜与粘合剂接触的区域进行加热时影响热收缩膜的紧缩，因此应当提供足够的没有粘合剂层的延伸区域51，其可以包绕在加热腔室上以确保薄膜100在热收缩之后被牢固且紧密地附接到加热腔室。

热收缩膜50还优选地在与加热器接触脚的延伸方向相反的方向52上向上(在与加热器腔室60的伸长轴线相对应的方向上)延伸超出加热元件20。通过在热收缩膜在加热区域22上方延伸的方向52上测量该距离，可以根据需要沿着加热腔室60的长度将加热区域22以正确的高度对准。特别地，通过确保热收缩件在方向52上延伸的长度是正确的，并且将热收缩件的向上延伸部分的这个顶部边缘与加热腔室的顶部边缘62对准，在加热器110的组装期间，加热区域22可以沿着加热腔室60的长度被可靠地定位在正确的点处。

如图4B中所示，可以在聚酰亚胺背衬膜30与热收缩层50之间引入温度传感器，作为示例在下文被称为热敏电阻器61。热敏电阻器61优选地与加热器轨道21相邻地附接到背衬膜30的硅粘合剂层上。加热器轨道21可以被蚀刻为一定图案，使得加热器轨道所遵循的路径使加热器区域22v的区留空，从而可以将热敏电阻器61施加在这个紧邻加热器元件20的区域中。在这个示例性方法中，热收缩膜50可以被定位成使得背衬膜30的自由边缘区32与加热区域20相邻。背衬膜的这个自由区32可以在加热器区域20的与热收缩材料50的延伸包绕部分51相对的一侧。然后可以将这个粘合边缘部分32折叠，以将热收缩层50以及被包围的热敏电阻器61固定到背衬膜30。

可以通过多种不同的方式来实现薄膜加热器组件100与加热器腔室60的外表面的初步附接。在图4展示的方法中，将多条粘合带55附接到薄膜加热器组件100的每一侧(在热收缩件50在包绕方向上的每个远边缘处)。然后，如图4D中所示，利用与热敏电阻器61相邻的黏性带55a将薄膜加热器组件100附接到加热腔室60，其中与加热腔室60的外表面和热收缩膜50接触的电绝缘背衬膜30面向外。通过使电绝缘膜的延伸对准部分52的顶侧与加热腔室60的顶部边缘对准来定位加热区域20。可以将保持在热收缩件60与背衬膜30之间的热敏电阻器61对准成使其定位在设置在加热腔室60外表面上的凹部内。可以在加热腔室60的周边周围设置长形的凹部，这些凹部突出到内部体积中，以增强装置中的在使用期间朝向消耗品的热传递。通过设置热敏电阻器61以使其位于这样的凹部内，可以获得加热腔室的内部温度的更准确的读数。

然后将薄膜加热器组件100包绕在加热腔室60的周边上，使得加热区域20位于加热腔室60的整个周边的周围。热收缩膜50的延伸部分51包绕在加热腔室60上，以便利用其外表面上的附加层来覆盖加热元件20。然后使用黏性带55b的相应附接部分来附接热收缩材料50的延伸的包绕部分51。然后对图4E中所示的包绕的加热器组件110进行加热，以使薄膜加热器热收缩到加热腔室60的外表面。最后，可以在加热器组件110的外表面周围施加比如聚酰亚胺膜等电绝缘薄膜56，以形成一个或若干附加电绝缘层。膜可以包括内部粘合剂(例如，Si粘合剂)层，以将经包绕的膜保持在适当位置。

因此，图4的方法提供了一种特别有效的方法，其中热收缩膜提供了许多功能，即将加热元件密封在背衬膜30上、提供对准特征以允许加热元件20相对于加热腔室60对准、以及提供将加热器组件100附接到加热腔室60的手段。在其他示例中，热收缩件50可以用其他方式进行附接。例如，可以首先通过第二电绝缘膜来密封加热元件20以形成包含加热元件20的密封的电介质封套。然后可以通过将热收缩件包绕在薄膜加热器组件上以至少特别地与其重叠并且将其附接到腔室60而将该组件与热收缩件附接。在这种情况下，由于加热元件20已经被密封在两个电绝缘膜之间，所以热收缩件不必覆盖加热区域22，如图4所示。例如，热收缩件50膜的边缘可以被附接到密封的薄膜加热器的边缘，且然后被用于将其包绕到加热器腔室60。热收缩件50可以呈螺旋形式包绕；可以使用多个热收缩件以例如仅使薄膜加热器的边缘抵靠加热腔室60固定；或者该热收缩件可以是在热收缩之前套在加热腔室60和薄膜加热器上的热收缩管。

图5展示了使用相连的加热元件的阵列40(如图2B所示)来组装薄膜加热器100的替代方法。图5的方法利用从单个金属片材蚀刻的加热元件阵列40，如上所述，以简化制造过程并增加在给定量的时间内可以生产的薄膜加热器的数量。阵列40包括多个相连的加热元件20，该多个相连的加热元件被悬置在包括长形支柱42的支撑框架40内。阵列40被放置在长度足以支撑一行多个加热元件的聚酰亚胺/SI背衬膜30的单根公共条上。同样地，可以使用比如PEEK含氟聚合物膜等其他电绝缘材料。可以使用真空床来精确地保持聚酰亚胺带30，其中硅粘合剂面向上方。然后可以将经蚀刻的金属加热元件20的阵列40放置在背衬膜30的硅粘合剂表面上。金属支撑支柱42中的孔43可以用于帮助将加热器元件20的阵列精确地对准到背衬膜30上。

接下来，沿着背衬膜条30的每个侧边缘施加可剥离的离型材料(例如，聚酯)条31。当组装薄膜加热器以露出聚酰亚胺/硅带的粘合剂层时，可以将这些可剥离的离型条剥离，从而代替图4的方法的多条粘合带55。可剥离的离型材料条31可以与金属框架的支撑支柱42对准以帮助对准。例如，这些可剥离的离型材料条可以具有与支撑支柱42中的孔相对应的孔，这些孔可以通过使用设置在比如真空床等对准夹具上的销来对准。

接下来，可以将聚酰亚胺/SI膜的第二层33施加到组件的顶表面，以密封两层聚酰亚胺带之间的一个或多个加热元件的加热区域。优选地，如图5所示，施加第二条33聚酰亚胺/Si带以覆盖两个加热元件的加热区域，从而使接触脚23暴露在第一片30背衬膜的顶表面上。然后两片30、33聚酰亚胺/SI膜可以被真空压紧，以密封两片30、33电绝缘膜之间的相邻加热元件20的加热区域22。然后通过使将加热元件20连接到支撑支柱42的可断裂部分44断裂，将支撑支柱42从加热元件20上移除(支撑框架40可以在密封加热元件20之前或之后被移除)。最后，如虚线34所示，对独立的密封的加热器进行冲切，以使独立的密封的加热元件20脱离。以此方式，每个独立的密封的加热元件包括两条脱离带31a、31b，可以将这些脱离带从背衬膜的边缘移除以暴露聚酰亚胺/SI膜33的粘合表面以允许附接到加热腔室60。因此，该方法不需要将附加粘合带55附接到背衬膜30以将加热元件组件100初始附接到加热腔室60。

密封的独立的加热元件的接触脚23暴露，以易于连接到功率单元和PCB。一旦独立的密封的加热元件已经脱离，就可以使用多条热收缩膜50将这些密封的加热元件附接到加热腔室。因此，该方法与图4的方法的不同之处在于，加热元件20在两侧均被密封在聚酰亚胺背衬膜的封套中，而图4的组件仅具有单层聚酰亚胺/SI膜，加热元件在施加热收缩膜之前被附接在该单层聚酰亚胺/SI膜上。因此，在图5的方法中，热收缩膜不需要密封薄膜加热器，而仅用于附接目的，因此可以用任何方式施加热收缩件以将薄膜加热器固定到加热腔室60。因为根据本发明的方法(涉及独立于背衬膜的金属片材的蚀刻)允许蚀刻更复杂和尺寸更大的结构，使得可以利用如图5所示的加热元件40的阵列，所以图5的方法是可实现的。

包括通过本发明的方法制造的包绕在加热腔室60的外表面上的薄膜加热器100的加热器组件110可以被用于许多不同的应用中。图6示出了根据本发明的方法组装的薄膜加热器100的应用，该薄膜加热器被应用于加热不燃烧式(heat not burn)气溶胶产生装置200中。这样的装置200在加热腔室60中可控地加热气溶胶产生消耗品210，以便产生用于吸入的蒸气而不燃烧消耗品的材料。图6展示了被容纳在装置200的加热腔室60中的消耗品210。装置200的加热器组件110包括基本上呈圆柱形的导热腔室60，该导热腔室具有根据本发明的包绕在外表面上的薄膜加热器100。

由于根据本发明的薄膜加热器100使用厚度减小的材料，所以朝向加热腔室的热传递比已知装置更有效。特别地，由于独立地蚀刻加热元件20允许在背衬膜30的厚度和材料方面进行更大的选择，因此可以使用热质减小的背衬膜30来增强朝向加热腔室60内的消耗品210的热传递，从而改善装置的性能。此外，由于本发明的方法使用从金属加热片材的两个侧面进行蚀刻，因此加热元件可以被制造成更高的精度，其中加热轨道21的宽度和厚度在加热元件20的加热区域22上是均匀的。这导致加热腔室的加热更加均匀，从而导致消耗品210的整个预期体积被更精确地加热到所需的温度以产生蒸气。此外，由于该方法允许加热元件20的特定形状具有更大的设计自由度，因此可以产生具有延伸的接触脚23的加热元件20。以此方式，如图6所示，接触脚23可以直接延伸到其可以连接的PCB 201。由于不再需要在接触脚23与PCB 201之间焊接的附加电缆，因此减少了制造步骤的数量和所需部件的数量。这使得装置具有更高的抗故障能力，并且更坚固。因此，根据本发明的方法制造的薄膜加热器当在比如气溶胶产生装置等装置中实施时带来许多性能上的改进。

Claims (12)

1.一种制造薄膜加热器的方法，包括：

从相反的两个侧面蚀刻金属片材以提供平面加热元件，该平面加热元件包括：

加热器轨道，该加热器轨道遵循迂回路径，从而覆盖该加热元件的平面内的加热区域；以及

用于连接到电源的两个延伸的接触脚；以及

其中所述方法还包括：

将该加热元件附接到柔性电绝缘背衬膜，和

附接第二柔性膜层，以便将该加热器轨道包围在该柔性电绝缘背衬膜与该第二柔性膜层之间，其中该第二柔性膜层包括热收缩材料。

2.如权利要求1所述的方法，其中，该蚀刻步骤包括对该金属片材进行光刻。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，使用粘合剂将该加热元件附接到该柔性电绝缘背衬膜的表面。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中，该蚀刻步骤包括蚀刻该金属片材以提供两个或更多个相连的加热元件。

5.如权利要求4所述的方法，其中，该蚀刻步骤包括蚀刻该金属片材以提供支撑在支撑框架内的两个或更多个相连的加热元件。

6.如权利要求4所述的方法，进一步包括：

分离每个加热元件并且将每个加热元件附接到相对应的一片柔性电绝缘背衬膜。

7.如权利要求4所述的方法，进一步包括：

将这些相连的加热元件附接到公共柔性电绝缘背衬膜；

在这些加热元件之间切割该公共柔性电绝缘背衬膜以提供多个组件，该多个组件包括附接到柔性电绝缘背衬膜的单个加热器元件。

8.如权利要求1所述的方法，其中，这些接触脚的长度等于或大于该加热区域的尺寸。

9.如权利要求1或2所述的方法，其中，该柔性电绝缘背衬膜包括聚酰亚胺。

10.如权利要求1或2所述的方法，其中，该柔性电绝缘背衬膜包括PTFE。

11.如权利要求1或2所述的方法，其中，该柔性电绝缘背衬膜具有小于50μm的厚度。

12.通过任一前述权利要求所述的方法制造的薄膜加热器。