TW201238385A - Reduced ceramic heating element - Google Patents

Description

201238385 、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關係於一電子加熱元件。更具體地，本發明 關係於一用以在一 膠形成基材之加熱 件的方法，以及一 系統中加熱一氣溶 明找出特別的應用 加熱一氣溶膠形成 以在一電子運作抽 熱元件的方法。 電熱式氣溶膠產生 元件。本發明涉及 種製造一用以在一 膠形成基材之加熱 來作為用以在一電 基材之加熱元件， 於系統中加熱一氣 系統中加熱一氣溶 種製造一加熱元 電熱式氣溶膠產生 元件的方法。該發 子運作抽於系統中 以及作為製造一用 溶膠形成基材之加 【先前技術】 前案文件，例如EP-A0917830，描述了用以電子式 加熱菸草製品的加熱元件，其中由複數個沿著該抽菸系 統之長邊轴向地沿伸’且在其圓周間隔佈設之分離的金 屬加熱元件級成。由於需要數個金屬成形步驟，該等加 熱元件在生產上必然是複雜和昂貴的。 而直接插入到該煙草製品的内部加熱元件也曾被提 出。在所有的熱能都被轉移到該感覺（^^扣丨叫媒介之 下’其被提供以改善效率，且其亦允許減少該抽菸系統 的尺寸，尤其是，其直徑不太需要熱絕緣包覆。 本發明人讚賞其有利於提供一加熱元件’適於被利 用於製造上簡單且廉價之電子運作抽菸系統之中的内部 加熱疋件’以及一用以提供加熱元件設計上靈活性之所 述加熱元件的製造方法。 -3- ，提供電子加熱元件包含一 料以及一在該主體上或該主 電路徑包含該陶瓷材料的一 壓源之第—及第二接觸部， 形成基材之方式形成。 由放置該主體在—處於足夠 時間而形成。Ή，該導電 程形成。在任—種狀況下， 主體的表面作為一傳導層。 小於ΙΟμηι»該傳導層的深度 的形成條件下的選擇而被選 圍也可藉由該傳導路徑的選 製程中該主體的遮蓋部位而 加熱元件所預期的阻抗。在 的阻抗是介於0.5和2歐姆 金屬氧化物所形成，且該傳 成分所形成。例如，該主體 路徑由锆形成。或著，該主 導路徑由鋁形成。 阻抗加熱器且可多方面地於 靈活性。 和燒結來形成。該主體的形 定的應用。 .201238385 【發明内容】 根據本發明的第一樣態 主體’該主體包含一陶瓷材 體中形成的導電路徑，該導 還原態且具有用於連接一電 其中該主體係以收容氣溶膨 例如’該導電路徑可藉 溫度下的還原環境中以既定 路徑可使用一電化學還原製 該導電路徑較佳係形成在該 較佳地，該傳導層之深度是 可藉由在如溫度及處理其間 定。其涵蓋該主體的延伸範 擇性蝕刻部位，或者在還原 修改。以這種方式可得到該 較佳實施例令，該加熱元件 之間》 該主體可全部或有部由 導層由該金屬氧化物的金屬 可由氧化錯形成，且該傳導 體可由氧化鋁形成，且該傳 該導電路徑可作用為一 主體上提供允許很大的設計 該主體可通過射出成型 狀和大小可以選擇以適於特 -4 - 201238385 該導電路徑可完全覆蓋該主體表面。亦或 路徑可在該主體的表面形成一圖案。該圖案可 第-及第二接觸部之間的複數個導電路徑。 該主體較佳係具有一該第一二 φ許沾链# 及第一接觸部 主體的-第-端的長狀外型 體的第一而並自該主體的第二端延伸。 該主體可形成其他形狀，如管狀或 ^之複雜形狀在使用形成—傳導層的㈣或沉 ㊉會有問題’而本發明允許 使用。 …、π件之複d 較佳地，該主贈且古, 有大致上圓形的截面。^ 的，因為它允許輕易地插入和從— 除。該主體可#甚.. 礼〉谷膝形i 乂王體了覆蓋一鈍化層，例如破 路徑的穩定性。 此曰乂 依據本發明的第-掸 氣溶膠形成A材態，其提供了 -種心 一樣態之一個以上之加熱元“ :一接觸部輕合至該等加熱元件的電層 依據本發明㈣三樣態，其提 加熱元件的方复 檀h 俨分方/去其包含下述步驟：形成-加堯 ，5"主體包含一以收容氣溶膠形成基材之方3 陶-m &置該加熱元件主體在一處於足夠通 還原裒i兄中，以在該主體上或該主體中形成一

优，该傳導路徑包含該陶瓷材料的一還原態；A 電接觸部用於將該傳導路徑連接至一電壓源。 ，該導電 界定在該 t位於該 _至該主 加熱元 t技術時 I形狀的 :是有益 基材移 ，該傳導 收容一 其包括 及一於 源。 一電子 元件主 形成之 度下的 傳導路 及設置 201238385 Λ地，形成該加熱元件主體 型。亦或，形成該加熱元件主體的=步驟包括射出成 壓、注激或乾壓。形成該加熱元件二：可包括熱等均 步包括機械加工。 體的該步驟玎進一 成該加熱元件主妒 步包括燒炙或燒結。 體的該步驟玎進一 該還原s境較佳為大致無氧的 件主體在一還席環兄。玫置該加熱元 运原咏境中的步驟可包 严 请或一氧备Z山？ffi 1*· A 置5亥主體在虱環 扠α 軋化奴環境中。較佳地，哕气，班也 该虱環境包括氫氣流。 足以在4主體表面形成一傳導 m度係取決於該環境 口s: #料成分。然而，較佳為足夠的溫度係大於 200C更佳地，忒足夠的溫度是介於⑺⑼它與13〇〇。〇 之間。較佳地，放置該加熱元件主體在一還原環境中的 該步驟包括放置該加熱元件主體在—還原環境中至少一 個小時，且較佳係至少兩個小時。 較佳地，該方法在放置該加熱元件主體在一還原環 境中的该步驟之後’更包括在該加熱元件主體上形成一 鈍化層。該鈍化層阻止，或大致減少，該傳導路徑的再 氣化。該鈍化層可由藉使用化學氣相沉積或電漿沉積技 術的玻璃而形成。 依據本發明的第四樣態，其提供一種製造一電子加 熱元件的方法，其包括下述步驟：形成一加熱元件主體， 該主體包含一以收容氣溶膠形成基材之方式形成之陶究 材料；放置該加熱元件主體在一還原電解液中且進行該 加熱元件主體的電化學還原反應，以在該主體上或該主 體中形成一傳導路徑，該傳導路徑包含該陶瓷材料的一 -6- .201238385 還原態；以及設置用於將該傳導路 電接觸部》 二連接至一電壓源之 該還原電解液可為氯化鈣。 以下將進一步說明本發明 考，並請配合參照附加的圖式。冑施例，措以僅供參 【實施方式】 第1a和lb圖說明了依據本發 /%Λ V ▲念χ <加熱兀件的一個 例子。该加熱元件包括由氧化鈐 调 主體10。該主體是2 ° 一氧化锆）所形成的 乂土®疋呈具有尖蛾10 端14、16。該主俨可么的概略V形和兩個後 體可為任何所欲的形狀μ. r ^ 係利用射出成型槔游&/ 肜狀，在此祀例中， I塔配任何必要的機械 加工後的主體被燒灸、燒結以形 來:成:械 表面覆蓋金屬鍅層個體。該主體10之 相較於該氧化錯主體1()是㈣示。該錯層18 加熱元件。在此範如φ * I 可用來作為阻抗 值。 “例中，該錯層具有約0_1Ω/_的阻抗 電性接觸部9 0 1, 所形成》哕鈒备 該加熱元件的後端且由銀膏 銀膏用於在該加熱元件和-外部電源之門t 性、無氧環境；在Γ 可被固化’較佳係在一惰 如雷射焊接、電二使用其他提供電性接觸之方法， 了防止該還原陶接、t氣體焊接等。然而，為 甚至^原的大氣環境中進行^ •…氧戈 =t =等電性接觸使一電壓跨越該加熱 致使電流在纺主 IT wj m m 表面層流動，且從而導致該表面層有焦界 201238385 熱的結果。如第1圖所示藉由施加8 V電壓跨越該加熱元 件，可觀察到該加熱元件有介於400°C至500°C間的溫度 上升。 第1b圖是該加熱元件的截面，顯示錄的表面層 18。第lb圖並非按比例繪製。在此範例中，該傳導表面 層的厚度為1 〇〇微米以下，較佳介於5和1 0微米之間。 然而’該傳導層和該主體的未還原部分之間未必有一明 確邊界，因此該測量的厚度可在5微米和100微米之間 變化。然則，該陶瓷還原部的厚度距離低於該外部表面 的厚度距離。 該加熱元件10形成為一圓形的截面。該加熱元件的 二支腳’形成一個大致半圓的截面，使得沿其整體長度 的该總戴面大約圓形。這使得該加熱元件進入及離開基 材之插入和移除比其他形狀更容易。 第la和lb圖所不的一加熱元件，可以使用一簡單 的熱化學製程製造。藉模製或其他製程製備主體10後， 該表面層（18)是藉將該主體放置處於高溫的還原環境 中而形成。在此條件下，該主體表面的氧可被去除以留 下一薄錯層。 第2圖說明製作一如第1圖所示加熱元件之方法的 步驟。在步驟200中，該主體是通過氧化鍅粉末的射出 成型而形成所欲的形狀。該成型的主體，隨後在步驟21〇 令被放置於氫環境中，並在步驟220中被加熱至 1 2〇〇°C °該氫環境中包含一氫氣流。該氫氣流率可用於 控制生成率且增進該主體還原的量。該主體放置於該還 201238385 原環境的時間長度，也影響了還原的量及連帶地影響最 後加熱元件的阻抗值。在本實施例，該主體置於在該還 原環境中兩個小時。此製程致使該滲透到主體中的傳導 層在該主體表面形成。在步驟230中，該加熱元件被冷 卻°在這個階段’任何所需的表面圖案，都可以使用標 準的蝕刻或光刻技術形成。在步驟240中，玻璃的鈍化 層係使用化學氣相沉積法形成於該加熱元件主體上。該 純化層是在該加熱元件仍然位於一無氧環境時形成，且 或可在任何蝕刻或光刻技術前形成。在步驟25〇中，該 電性接觸點是運用銀膏固定至該加熱元件，且該加熱元 件可隨之適配於其所使用之裝置内。最後固化銀膏。 在第la及lb圖中所示之該加熱器，可被使用於一 電加熱式抽菸系統，且特別為生產煙草風味或添加煙草 風味的氣溶膠而採用相對較低溫度的熱源以加熱煙草製 品之抽於裝置。此類型的加熱元件具備相對簡單、廉價 生產和可以任何所需形狀和大小而形成的優勢。 第3圖是一個加熱元件配合一氣溶膠形成基材使用 之例子以分解的形式所示的示意圖。在第3圖中，該加 熱元件3 0是呈第1 a圖所示的概略v形。一絕緣層3 2 被設置於該加熱元件的背側以將該抽菸裝置包括兮電壓 源34的其他部分隔絕於該加熱元件。電性連接部36延 伸至該電壓源34並自該電壓源34延伸，經過該絕緣層 32而至該加熱元件30上的電性接觸部。該加熱元件^ 插入該氣溶膠形成基材3 8的一插部中。在#用由 — & π Y，s玄加 熱器加熱該基材3 8以生成所欲的氣溶膠。 -9- 201238385 顯然地’該加熱元件可形成於許多不同的配置 該加熱凡件可形成為環繞氣溶膠插部的— :、忒傳導層僅形成於該管的内表面。這可以藉 或電氣隔離形成在該管外表面的傳導層而達成。曰 ^也顯然地，雖然該加熱元件是參照於一電加熱 於裝置來描述’但它也可同樣地被使用於其他的 上。此種類型加熱元件在形狀及配置上的靈活性， 著匕可以在許多不同的應用面上使用。 【圖式簡單說明】 第1 a圖為一依據本發明之一實施例之加熱元 示意圖； 第lb圖為第1&圖中所示之加熱元件之截面示j 第2圖為一流程圖，其說明依據本發明之一實 之製程步驟； 第3圖為一依據本發明之一實施例之加熱元件 於一抽柊器具之示意圖。 中。 中空 移除 式抽 應用 意味 件之 匕圖； 施例 使用 【主要元件符號說明】 10 主體 12 尖端 14 後端 16 後端 18 結層 20 電性接觸部 22 電性接觸部 30 加熱元件 201238385 32 絕緣層 34 電壓源 36 電性連接部 38 氣溶膠形成基材

Claims (1)

1. 201238385 七、申請專利範圍： 主體，該主體包含一陶 1. 一種電子加熱元件，其包括一 竞材料以及一在該主體上或該主體中形成的導電路 徑，該導電路徑包含該陶瓷材料的一還原態且具有用 於連接至一電壓源之第一及第二接觸部，其中該主體 係以收容氣溶膠形成基材之方式形成。 2.如申請專利範圍第1項所述之電子加熱元件，其中該 主體係全部或部分由金屬氧化物所形成，且該傳導路 役係由該金屬氧化物的金屬成分形成。 3·如申請專利範圍第1或2項所述之電子加熱元件，其 中該主體係由氧化锆形成’且該傳導層係由錯所形 月』述申晴專利範圍之任一項所述之電子加熱元 件’其中該導電路徑完全地覆蓋該主體的一表面。 5·如申請專利範圍帛1至3項中任一項所述之電子加熱 一 八中s亥導電路徑在該主體的一表面上形成一圖 案。 6.如前述申請專利範圍之任一項所述之電子加熱元 件’其中該主體具有大致圓形的截面。

   前述申請專利範 圍之任 任一項所述之電子加熱元 一外表面上的一鈍化層。 更包含位在該主體的一 -12- 201238385 9. 一種用以收容一氣溶膠形成基材之電子加熱式氣溶 膠產生系統，其包括一個以上如前述申請專利範圍所 述之任一項之加熱元件以及一於該第一及第二接觸 部耦合至該加熱元件的電壓源。 10. —種製造一電子加熱元件的方法，其包含下述步驟： 形成一加熱元件主體，該主體包含一以收容氣溶 膠形成基材之方式形成之陶瓷材料； 放置該加熱元件主體在一處於足夠溫度下的還 原環境中，以在該主體上或該主體中形成一傳導路 徑，該傳導路徑包含該陶瓷材料的一還原態；以及 設置用於將該傳導路徑連接至一電壓源之電接 觸部。. 11. 如申請專利範圍第1 〇項所述之方法，其中放置該加 熱元件主體在一還原環境中的該步驟包括放置該主 體在一氫環境中。 1 2.如申請專利範圍第1 0或11項所述之方法，其中該足 夠的溫度係介於1000°C與1300°C之間。 1 3 .如申請專利範圍第1 0、11或1 2項所述之方法，在放 置該加熱元件主體在一還原環境中的步驟後，更包括 一在該加熱元件主體上形成一純化層之步驟。 1 4.如申請專利範圍第1 0至1 3項中任一項所述之方法， 其中形成該加熱元件主體的該步驟包括射出成型。 15. —種製造電子加熱元件的方法，其包括下述步驟： 形成一加熱元件主體，該主體包含一以收容氣溶 膠形成基材之方式形成之陶瓷材料； -13- 201238385 放置該加熱元件主體在一還原電解液中且進行 該加熱元件主體的電化學還原反應，以在該主體上或 該主體中形成一傳導路徑，該傳導路徑包含該陶瓷材 料的一還原態；以及 設置用於將該傳導路徑連接至一電壓源之電接 觸部。 -14-