(57)【要約】  めっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップ（１０３）及びその製造方法であって、シリコン基板（１）であって、シリコン基板（１）上にマイクロピラー（２）のアレイ又はマイクロホール（３）のアレイ及び入口端（１３）と出口端（１４）が設けられ、マイクロピラー（２）の外側壁はめっきコーティングされた側壁であり、マイクロホール（３）の内壁はめっきコーティングされた内壁であり、マイクロピラー（２）のアレイは幾つかのマイクロ流体チャネル（１２）を画定し、或いは、シリコン基板（１）上にマイクロホール（３）を貫通するタバコ液チャネル（１５）が設けられている、シリコン基板（１）と、ガラスカバー（５）であって、ガラスカバー（５）を貫通する通気孔（６）が設けられているガラスカバー（５）とを含み、ガラスカバー（５）は、接合技術を使用してシリコン基板（１）と固定連結されている、電子タバコ霧化コアチップ及びその製造方法。めっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップ（１０３）は、霧化コアチップのベース材料としてシリコンを選択し、費用が安く、電子タバコ霧化コアチップの製造費用を大幅に削減し、大量生産に便利である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップであって、
シリコン基板（１）であって、シリコン基板（１）上にマイクロピラー（２）のアレイ又はマイクロホール（３）のアレイ及び入口端（１３）と出口端（１４）が設けられ、前記マイクロピラー（２）の外側壁はめっきコーティングされた側壁であり、前記マイクロホール（３）の内壁はめっきコーティングされた内壁であり、前記マイクロピラー（２）のアレイは幾つかのマイクロ流体チャネル（１２）を画定し、或いは、前記シリコン基板（１）上に前記マイクロホール（３）を貫通するタバコ液チャネル（１５）が設けられている、シリコン基板（１）と、
ガラスカバー（５）であって、前記ガラスカバー（５）を貫通する通気孔（６）が設けられているガラスカバー（５）とを含み、
前記ガラスカバー（５）は、接合技術を使用して前記シリコン基板（１）と固定連結されている、ことを特徴とする、めっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップ。
【請求項２】
前記マイクロピラー（２）のめっきコーティングされた外側壁又は前記マイクロホール（３）のめっきコーティングされた内壁上のめっきコーティング金属は、標準電極電位がSi／SiO2の標準電極電位と比べてより正である金属又は合金である、ことを特徴とする、請求項１に記載のめっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップ。
【請求項３】
前記マイクロピラー（２）又は前記マイクロホール（３）の直径が、２０マイクロメートルから３００マイクロメートルである、ことを特徴とする、請求項１に記載のめっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップ。
【請求項４】
めっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップの製造方法であって、
ａ、シリコン基板（１）上で、マイクロピラー（２）のアレイ又はマイクロホール（３）のアレイ及び入口端（１３）と出口端（１４）をエッチングするステップ、
ｂ、ステップａでエッチングした前記シリコン基板（１）を洗浄して、清浄なシリコン基板の電気めっき表面を得るステップ、
ｃ、めっきコーティング法を使用して、前記マイクロピラー（２）の外側壁又は前記マイクロホール（３）の内壁をめっきコーティングして、めっきコーティングされたシリコンウエハ（１０１）を得るステップ、
ｄ、ガラスカバー（５）に、前記ガラスカバー（５）を貫通する通気孔（６）のアレイを製造するステップ、
ｅ、接合技術を使用して、ステップｃで得られた前記めっきコーティングされたシリコンウエハ（１０１）とステップｄで得られた前記ガラスカバー（５）を接合して、接合されたシリコンウエハ（１０２）を得るステップ、
ｆ、前記接合されたシリコンウエハ（１０２）の入口端（１３）に入口管（９）又は液体ガイド材料を埋め込み、出口端（１４）に出口管（１０）又は液体ガイド材料を埋め込み、次いで、前記接合されたシリコンウエハ（１０２）の中に導線を設置し、めっきコーティングされたシリコンベースの霧化コアチップ（１０３）を得るステップを含む、ことを特徴とする、めっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップの製造方法。
【請求項５】
ステップｂの洗浄ステップが、１、アセトン又は硝酸を使用して、前記シリコン基板（１）上にエッチングされたフォトレジストを除去すること、２、酸素雰囲気中での灰化により残留ポリマー膜を除去すること、３、前記シリコン基板（１）をフッ化水素酸に浸して、灰化プロセス中に形成された酸化膜と、酸化された表面の残留炭素とを除去するステップ、４、前記シリコン基板（１）をフッ化水素酸に浸し、次いで、洗浄、乾燥して清浄な電気めっき表面を得ること、を特徴とする、請求項４に記載のめっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップの製造方法。
【請求項６】
ステップｃのめっきコーティング法が、無電解めっきコーティング法又は電気めっきコーティング法を含む、ことを特徴とする、請求項４に記載のめっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップの製造方法。
【請求項７】
ステップｄで、機械的又は化学的方法を使用して、前記ガラスカバー（５）に、前記ガラスカバー（５）の横断面を貫通する前記通気孔（６）のアレイを製造する、ことを特徴とする、請求項４に記載のめっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子タバコの技術分野に属し、特に、めっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電子タバコに実際に適用されている又は特許で報告されている発熱材料は、主として金属、セラミック、ポリマー、シリコンなどであり、最も一般的に使用されている発熱フィラメントは、金属製である。その中で、温度を調整することができない電子タバコは、ニッケルクロム合金フィラメント又はカンタル（Kanthal）発熱フィラメントを使用し、後者は、ニッケル、クロム、アルミニウム、鉄などを含有する合金である。温度制御された電子タバコは、発熱フィラメントとして純粋なニッケル、純粋なチタン、又はステンレス鋼を使用する。発熱素子の形状は、線状、フィラメント状、シート状、メッシュ状などを有し、タバコ液は、発熱素子の表面又は内部に接触して受熱し霧化され得る。フィラメント状又は線状の発熱素子の場合、非平面的な形状によりタバコ液がその表面で不均一に受熱するという問題がある。シート状の発熱素子の場合、比較的に熱は均一だが、素子の表面自体がタバコ液の分散部材を欠いているので、タバコ液が容易に不均一に分散し、したがって局所的に不均一に受熱する。メッシュ状の発熱素子の場合、空気と発熱素子の接触面積が増加し、タバコ液の霧化は十分だが、同様にタバコ液の分散部材を欠いているので、依然としてタバコ液分布の不均一が存在するため、不均一な発熱の問題を抱えている。このため、上述の表面接触式発熱素子は、通常、タバコ液の分散を助けるためにガイド油綿などの材料を必要とし、これらの材料自体も、発熱素子との接触不良による新たな発熱の不均一という問題を引き起こす可能性がある。
【０００３】
上述の問題と欠陥を改善するために、マイクロ加工技術を使用してシリコン材料の内部に発熱チャネルを生成することができ、シリコンのマイクロ加工特性と、それ自体の電熱特性とを利用してタバコ液をシリコン内部で受熱させて霧化し、これには熱エネルギー利用効率が高いという利点があり、それと同時に法外な額のタバコ液分散材料の使用を放棄する。しかし、半導体材料としてシリコンは、抵抗率と温度の関係が金属とは大きく異なる。金属は、温度が高くなく温度があまり変化しない範囲内では、ほとんど全ての金属の抵抗率が温度に従って直線的に変化するが、半導体の抵抗率と温度の関係を決定する主な要因は、温度変化によるキャリア濃度と移動度の関係であり、具体的に言うと、低温では、キャリア濃度が指数関数的に増加し、移動度も同時に増加し、抵抗率は温度の上昇にしたがって減少する。室温では、キャリア濃度は変化せず、移動度は温度の上昇に従って減少し、抵抗率は温度の上昇に従って増加する。高温では、キャリア濃度が指数関数的に急速に増加し、移動度は温度の増加に従って減少するが、全体的な影響として抵抗率は温度の増加に従って減少する。半導体の抵抗率と温度の間の複雑な関係により、電子タバコに実際に適用されるとき、電子タバコの喫煙プロセス中で電子タバコのタバコ液を霧化させるために必要な高温下、シリコンベースの発熱材料の抵抗は急激に変動し、タバコ液の霧化が不安定になり、吸引回数や、タバコ液の霧の量などの感覚の質に直接的な変動をもたらす。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、めっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップ及びその製造方法を提供し、それは、既存の霧化コアチップの受熱不均一、吸引回数とタバコ液の霧の量が大きく変動するという問題を有効に解決する。
【０００５】
本発明は、以下の技術的解決策によって実現される。すなわち、
本発明の第１の態様は、めっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップであって、以下の部品、すなわち、
シリコン基板１であって、シリコン基板１上にマイクロピラー２のアレイ又はマイクロホール３のアレイ及び入口端１３と出口端１４が設けられ、マイクロピラー２の外側壁はめっきコーティングされた側壁であり、マイクロホール３の内壁はめっきコーティングされた内壁であり、マイクロピラー２のアレイは幾つかのマイクロ流体チャネル１２を画定し、或いは、シリコン基板１上にマイクロホール３を貫通するタバコ液チャネル１５が設けられている、シリコン基板１と、
ガラスカバー５であって、ガラスカバー５を貫通する通気孔６が設けられているガラスカバー５とを含み、
ガラスカバー５は、接合技術を使用してシリコン基板１と固定連結されている、めっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップに関する。
【０００６】
本発明の好適な実施形態では、マイクロピラー（２）又はマイクロホール（３）の直径が、２０マイクロメートルから３００マイクロメートルである。
【０００７】
本発明の好適な実施形態では、マイクロピラー２のめっきコーティングされた外側壁又はマイクロホール３のめっきコーティングされた内壁上のめっきコーティング金属は、標準電極電位がSi／SiO2の標準電極電位と比べてより正である金属又は合金であり（例えば、SiO2／Siの標準電極電位は−0.888ｖであり、Ni2+／Niの標準電極電位は−0.257ｖであり、これは、後者の電極電位が前者よりも正であることを意味し、Ni2+は、シリコンの酸化プロセス中に生成された電子を取得でき、Niに還元され）、電気化学反応式は、以下の通りである。すなわち、
Men+＋ne-→Me    （１）
Si＋2H2O →SiO2＋4H+＋4e-    （２）
SiHx＋2H20 →SiO2＋(4+x)H+＋(4+x)e-    （３）
【０００８】
本発明の第２の態様は、めっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップの製造方法であって、以下のステップ、すなわち、
ａ、シリコン基板１上で、マイクロピラー２のアレイ又はマイクロホール３のアレイ及び入口端１３と出口端１４をエッチングするステップ、
ｂ、ステップａでエッチングしたシリコン基板１を洗浄して、清浄なシリコン基板の電気めっき表面を得るステップ、
ｃ、めっきコーティング法を使用して、マイクロピラー２の外側壁又はマイクロホール３の内壁をめっきコーティングして、めっきコーティングされたシリコンウエハ１０１を得るステップ、
ｄ、ガラスカバー５に、ガラスカバー５を貫通する通気孔６のアレイを製造するステップ、
ｅ、接合技術を使用して、ステップｃで得られためっきコーティングされたシリコンウエハ１０１とステップｄで得られたガラスカバー５を接合して、接合されたシリコンウエハ１０２を得るステップ、
ｆ、接合されたシリコンウエハ１０２の入口端１３に入口管９又は液体ガイド材料を埋め込み、出口端１４に出口管１０又は液体ガイド材料を埋め込み、次いで、接合されたシリコンウエハ１０２の中に導線を挿入し、めっきコーティングされたシリコンベースの霧化コアチップ１０３を得るステップを含む、方法に関する。
【０００９】
本発明の好適な実施形態では、ステップｄで、機械的又は化学的方法を使用して、ガラスカバー５に、ガラスカバー５の横断面を貫通する通気孔６のアレイを製造する。
【００１０】
本発明では、乾式又は湿式エッチング技術を使用して、シリコンをエッチングし、マイクロピラー２のアレイ又はマイクロホール３のアレイ及び入口端１３と出口端１４を含むシリコン基板１をエッチングする。その中でも、図１及び図２で示されているように、乾式エッチング（例えば、ディープリアクティブイオンエッチング）を使用して、垂直なマイクロホール３のアレイ又はマイクロピラー２のアレイをエッチングすることができる。
【００１１】
本発明の好適な実施形態では、ステップｃでめっきコーティングする方法が、無電解めっきコーティング法及び電気めっきコーティング法を含む。電気めっき方式を使用して電熱金属めっきコーティングを製作するときに、p+型（100）結晶配向シリコンウエハ（１〜１０Ωcm）などの高ドープシリコンが好適である。エッチング終了後、エッチングウエハ上のフォトレジストをアセトンや硝酸で洗浄し、次いで、ディープリアクティブイオンエッチングで堆積したポリマー残膜を、高温酸素雰囲気中で灰化（アッシング）して除去する。次いで、ウエハを５０％のフッ化水素酸に浸して、灰化プロセス中に形成された酸化膜と、酸化された表面の残留炭素とを除去する。ニッケルめっきの前に、ウエハを１％のフッ化水素酸に浸して、その後、脱イオン水ですすぎスピン乾燥してきれいなめっき表面を得る。
【００１２】
本発明の好適な実施形態では、無電解めっきコーティング法でしばしば使用される金属がニッケルであり、ニッケルの無電解めっきは、化学還元プロセスであり、水溶液（還元剤を含有する）中のニッケルイオンの接触還元及びその後の金属ニッケルの堆積を含み、該プロセスは電気エネルギーを使用しない。無電解めっきコーティングは、製作されたシリコン基板１を、ニッケルイオンと還元剤とを含むニッケルめっき浴中に浸漬することにより行われる。安定した反応を維持するために、ニッケルイオン有機錯化剤、緩衝剤、安定剤などをめっき浴中に加えることができる。具体的に言うと、ニッケルめっき浴中に、（１）塩化ニッケルや硫酸ニッケルなどのニッケルカチオン供給源、（２）次亜リン酸塩アニオン、水素化ホウ素、又はヒドラジンなどの還元剤、（３）グリコール酸、ヒドロキシプロピオン酸、クエン酸、リンゴ酸、その他の有機ヒドロキシカルボン酸などの、リン酸ニッケルの沈殿を防止するニッケルイオンを錯化する有機錯化剤であって、pHの急激な低下を防ぐための緩衝剤としても機能する、有機錯化剤、（４）コハク酸アニオン、脂肪酸アニオン、及びアルカリ金属フッ化物などの、ニッケルの析出速度を高める「活性剤」、（５）チオ尿素、エチルキサントゲン酸ナトリウム、硫化鉛、硫化スズなどの、溶液の分解を防ぐ安定剤、（６）酸性調整剤である硫酸、アルカリ性調整剤である水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムなどの、一定のpHを維持するpH調整剤、（７）硫酸化アルコール、脂肪酸スルホネート、スルホン化オイルなどの、めっき液の濡れ性を高める湿潤剤が含まれる。めっき浴は、アルカリ性めっき浴（pH８〜１０）又は酸性めっき浴（pH４〜６）であってよい。めっき浴には、以下の種類のものが含まれるが、それらに限定されるものではない。すなわち、（１）スルファミン酸ニッケルNi（NH2SO3）2浴、（２）硫酸ニッケルを含有するワット浴、（３）フッ化ホウ酸ニッケル浴、（４）塩化ニッケル浴である。
【００１３】
本発明の好適な実施形態では、無電解めっきコーティングの種類が、主として合金めっきコーティングと金属めっきコーティングを含む。合金めっきコーティングは、シリコン基板上にニッケル合金を堆積させることを指し、使用される合金には、二元合金（Ni-P、Ni-Bなど）、三元合金（Ni-P-B、Ni-W-P、Ni-Co-Pなど）、又は四元合金（Ni-W-Cu-P）が含まれ、金属めっきコーティングは、めっき層が純粋なニッケルであることを指す。めっき合金の種類に基づいて、ｐ型又はｎ型のシリコンを選択することができる。
【００１４】
本発明の好適な実施形態では、電気めっきコーティング法が、以下の２つの方法を含む。
【００１５】
方法１、フッ化水素酸を使用して、マイクロホール３とマイクロピラー２の固有の酸化物を除去し、次いで、表面をメタノール又はエタノールに浸して濡らす。このシリコン基板１をニッケルめっき浴の中に入れる。ニッケルめっき浴のプロセスでは、PtめっきされたTi電極が陽極として使用され、陰極は、電気めっきに使用されるマイクロホール３とマイクロピラー２のアレイのシリコン基板である。電気めっきするときに、めっき液を攪拌し、めっき浴を一定の温度（摂氏４５〜６５度）に維持して、均一なニッケルイオン分布を取得する。電気めっき条件を選択することにより、マイクロホール３の内壁又はマイクロピラー２の外壁に沿って、ニッケル又はニッケル合金を堆積させることができ、マイクロピラー２の外頂部と底部の水平面上に堆積することがない。電気めっきの時間を変えることにより、堆積金属コーティングの表面の厚さを更に調節することができる。
【００１６】
方法２、プラズマ化学気相堆積（PECVD）などを使用して、特定の厚さの酸化ケイ素を、マイクロホール３のアレイのシリコン基板の頂部に堆積させる。次いで、表面をメタノール又はエタノールに浸して濡らす。このシリコンウエハを、ニッケルめっき浴中に置く。方法１のニッケルめっき方式を使用して、電気めっきを行う。酸化物のマスク層が薄いので、シリコン基板の頂部の水平表面に堆積が生じない。該方法は、マイクロホール３の内壁表面の全てをニッケル及びその合金で覆うことができる。めっき時間や電流の大きさを変えることにより、めっきコーティングの厚さを調節することができる。
【００１７】
シリコン基板は、高ドープのp+型又はn+型のシリコンウエハが好適であり、従来のｐ型又はｎ型のシリコンウエハは、抵抗率が高く電気めっきが困難なので、一般的なｐ型又はｎ型のシリコンウエハを選択した場合、シリコンの抵抗を低減させるために追加の高温ドーピングが必要であり、図８及び図９で示されているように、従来のｐ型又はｎ型のシリコンウエハ上にリン／ボロンドープ層７を形成し、シリコン基板１の抵抗を低減させるために、コーティング層との密着度を高める必要がある。高度にドープされたシリコンウエハを採用することによって、電気を十分に伝導し、シリコンの抵抗を減らし、めっき中に電極とマイクロ流体チャネルの間に導電経路を提供することができ、シード層すなわちドープ層を堆積させる必要はなくなる。
【００１８】
純ニッケル電気めっきの場合、電気めっき浴は無電解めっきと同じ種類である。電気めっき方式は、マイクロホール３の内壁にニッケル又はニッケル合金の電熱コーティングを堆積させることができ、マイクロピラー２の外壁上にもニッケル又はニッケル合金の電熱コーティングを堆積させることができる。
【００１９】
電気めっきは、直流めっき又はパルス電気めっきなどの工業用の電気めっき法を採用することができる。
【００２０】
電気めっきのめっき層は、純粋なニッケル又はニッケル合金であってよい。電気めっき用のニッケル合金は、ニッケルコバルト合金、ニッケル銅合金、ニッケルコバルト鉄合金、ニッケル銅鉄合金などから選択することができるが、それらに限定されるものではなく、堆積の仕方は不規則な堆積である。それらの中で、ニッケルコバルトの共堆積は、硫酸塩、塩化物、塩化物‐硫酸塩、又はスルファミン酸塩のめっき浴を採用し、ニッケル銅の共堆積は、クエン酸とピロリン酸塩のめっき浴を採用し、ニッケルコバルト鉄の不規則な電着は、硫酸塩めっき浴を採用し、ニッケル銅鉄の不規則な電着は、酢酸塩めっき浴を採用する。
【００２１】
本発明のめっき層金属は、ニッケルやニッケル合金に限定されるものではなく、理論的には、標準電極電位がSi／SiO2の標準電極電位と比べてより正である、全ての金属をシリコン上に堆積させることができる。
【００２２】
ニッケル又はニッケル合金でめっきされた、めっきコーティングのシリコンウエハ１０１が、図３で示されている。
【００２３】
本発明の好適な実施形態では、ガラスカバー５が、耐熱性に優れたパイレックス（Pyrex）ガラスである。多孔質の貫通孔６は、機械的（マイクロドリル技術など）、化学的（フッ化水素酸腐食など）なやり方で、ガラス表面に形成され、孔径はナノメートルからマイクロメートルレベルの範囲である。
【００２４】
本発明の好適な実施形態は、シリコン基板１とガラスカバー５の陽極接合技術を採用し、コーティングされたシリコンウエハ１０１とガラスカバー５を、高温高電圧下で陽極接合方式により接合する。接合中の高温により、電気めっきされたニッケル層とドープされたシリコンの間の密着度が向上する。図４及び図６で示されているように、接合が完了した後で、接合されたシリコンウエハ１０２が得られる。ここで、図４で示されているように、マイクロピラー２のアレイの外壁がニッケル又はニッケル合金でめっきされた接合されたシリコンウエハは、その構造内に、シリコン基板１、ガラスカバー５、マイクロピラー２のアレイ、ニッケル又はニッケル合金のめっきコーティング４を包含する。図６、図７、及び図８で示されているように、マイクロホール３のアレイの内壁がニッケル又はニッケル合金でめっきされたシリコンウエハは、その構造内に、シリコン基板１、ガラスカバー５、ドープ層７、マイクロホール３のアレイ、ニッケル又はニッケル合金のめっきコーティング４を包含する。図９で示されているように、マイクロホール３のアレイの内面がニッケル又はニッケル合金でめっきされたシリコンウエハは、その構造内に、シリコン基板１、二酸化ケイ素層８、ガラスカバー５、ドープ層７、マイクロホール３のアレイ、ニッケル又はニッケル合金のめっきコーティング４を包含する。ドープ層７は、リン／ホウ素のドープ層である。
【００２５】
本発明では、接合されたシリコンウエハ１０２のタバコ液の入口端１３にタバコ液の入口管９が埋め込まれ、出口端１４にタバコ液の出口管１０が埋め込まれ、且つタバコ液の出入口は密封され、そのうち、入口管９は、マイクロポンプやマイクロドライバなどのタバコ液駆動装置と連結され、出口管１０は貯液槽と連結され、タバコ液駆動装置、コアチップ、及び貯液槽の間に回路が形成され、ここで、管路の直径は、チップの厚さやタバコ液の流動性に応じて決まり、管路の材質は、耐熱性や耐食性の石英やポリマーなどの弾性又は硬質の絶縁材料から選択される。または、コアチップの入口端１３と出口端１４に、綿、繊維などの、タバコ液を吸収することができるタバコ液の液体ガイド材料を埋め込み、そのもう一方の端を貯液槽のタバコ液の中に延伸させ、コアチップと貯液槽の間に回路を形成する。タバコ液は、外部駆動圧力、液体ガイドの毛細管作用、及びタバコ液とマイクロ流体チャネルの間の表面張力によって、コアチップ内のマイクロ流体チャネルの中に迅速に分散される。埋め込み導線１１は、導線をコアチップの内部に挿入することにより、金属のマイクロ流体チャネルと外部電源との電気接続を形成し、導線とコアチップは、溶接又は焼結などの方法によって固定することができ、高温の導電性液体接着剤を電気接続点として使用することができる。最後に、図１０及び図１１で示されているように、めっきコーティングされたシリコンベースの霧化コアチップ１０３が製造される。
【００２６】
本発明では、シリコンが、マイクロ電気機械システム（MEMS）で一般的に使用される材料であり、マイクロ加工技術によって、シリコン材料の表面及び内部に様々なパターン及び構造を製作することができ、電着プロセスが凹面と不均一面の両方に金属や合金を堆積させることができるので、MEMS分野で使用することができる。シリコンは、金属を堆積させる基板として以下の特性を備えている。すなわち、シリコンと堆積金属は通常弱い相互作用を有し、シリコン中に金属の三次元島状成長を引き起こし、一旦シリコン表面に金属が堆積すると、堆積表面で電気化学反応が生じる可能性があり、反応速度は、覆われていないシリコン表面よりも速い。シリコンは、半導体として、伝導帯又は正孔注入によって電子を価電子帯に移動させ、陰極反応又は堆積反応が生じ、更に光励起特性を有する。多孔質半導体は絶縁されていないため、シリコンの細孔壁に金属を電着させることができ、更にシリコンは安価で、その表面は還元剤として機能し、一部の金属を自発的に堆積させることができる。金属としてニッケルとその合金を採用することは、以下の考慮事項に基づいている。すなわち、先ず、純粋なニッケルとニッケルベースの合金の物理的及び化学的特性と電気的及び熱的特性は、電圧、電力、霧化温度などの電子タバコの要件を満たす。次に、ニッケルとその合金は、廉価であり、電子タバコ製品の費用要件を満たす、最後に、ニッケルとその合金は、電気めっき業界でめっき金属として一般的に使用されており、金属堆積プロセスは、シンプルで、成熟しており、信頼性がある。
【００２７】
本発明の装置の製造及び動作の原理は、以下の通りである。すなわち、
マイクロ加工技術を使用して、シリコン基板１上にマイクロピラー２のアレイ又はマイクロホール３のアレイをエッチングし、マイクロピラー２のアレイ又はマイクロホール３のアレイは、タバコ液のマイクロ流体チャネルを画定し、次いで、電気めっき又は無電解めっき方式を使用して、マイクロ流体チャネルの表面上にニッケル又はニッケル合金の電熱コーティングをめっきし、接合技術を使用してシリコン表面にガラスカバー５を接合する。タバコ液は、霧化コアチップに連結された液体ガイド（液体ガイド綿又は液体ガイド管路など）によって、コアチップ内のマイクロ流体チャネルに導入されて分散され、同時に受熱して霧化し、得られたエアロゾルは、多孔質のガラスの通風孔６から放出される。
【００２８】
本発明では、めっきコーティングプロセス中に、特にマイクロホール３の内壁をめっきコーティングする場合、マイクロホール３の内壁に垂直な方向にめっきコーティングを実行することが選択でき、マイクロホール３の内壁のみをめっきコーティングし、マイクロホール３の底部はめっきコーティングされない。また、マイクロホール３の内壁に垂直な方向とマイクロホール３の底部に垂直な方向を同時に選択してめっきコーティングを実行することができ、マイクロホール３の底部と垂直にめっきコーティングする場合、図９で示されているように、マイクロホール３のアレイの非多孔質領域を酸化ケイ素層８でカバーし、非多孔質領域にめっきコーティングすることを防止する必要がある。
【００２９】
有益な効果。すなわち、
１、本発明は、シリコン基板上にマイクロホール又はマイクロピラーをエッチングすることによって、幾つかのマイクロ流体チャネル又はタバコ液チャネルを画定する独創的な電子タバコ霧化コアチップを提供し、これらのマイクロ流体チャネル又はタバコ液チャネルは、タバコ液分散部材を構成するので、電子タバコ液はマイクロ流体チャネル又は細孔中に分散され、電子タバコ液は均一に分散され、発熱は均一であり、タバコ液は完全に霧化される。
【００３０】
２、本発明は、シリコンベースの発熱材料の表面をめっきコーティングしているため、電子タバコ液の受熱プロセス中にシリコンベースの電気抵抗の急激な変動による影響を受けず、タバコ液の霧化が安定して、吸引回数や味わいが一定に保たれる。
【００３１】
３、本発明は、霧化コアチップのベース材料としてシリコンを選択し、費用が安く、電子タバコ霧化コアチップの製造費用を大幅に削減し、この種類の霧化コアチップの大量生産に便利である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】マイクロピラーアレイ型のマイクロ流体チャネルのシリコン基板の概略構成図である。
【図２】マイクロホールアレイ型のマイクロ流体チャネルのシリコン基板の概略構成図である。
【図３】マイクロピラーのアレイの外壁にニッケル又はニッケル合金をめっきした後のシリコン基板の概略図である。
【図４】マイクロピラーのアレイの外壁にニッケル又はニッケル合金をめっきした後の接合されたシリコンウエハの概略図である。
【図５】マイクロピラーのアレイの外壁にニッケル又はニッケル合金をめっきした後の接合されたシリコンウエハの分解概略図である。
【図６】マイクロホールのアレイの内壁にニッケル又はニッケル合金をめっきした後の接合されたシリコンウエハの概略図である。
【図７】マイクロホールのアレイの内壁にニッケル又はニッケル合金をめっきした後の接合されたシリコンウエハの分解概略図である。
【図８】マイクロホールのアレイの内壁にニッケル又はニッケル合金をめっきした後のシリコンウエハの断面図である。
【図９】マイクロホールのアレイの内壁にニッケル又はニッケル合金をめっきした後のシリコンウエハの断面図である。
【図１０】マイクロピラーのアレイをめっきコーティングした霧化コアチップの概略構成図である。
【図１１】マイクロホールのアレイをめっきコーティングした霧化コアチップの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
実施例１
本実施例のめっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップの構成は、以下の通りである。すなわち、
シリコン基板１であって、シリコン基板１上にマイクロピラー２のアレイ及び入口端１３と出口端１４が設けられ、マイクロピラー２の外側壁はめっきコーティングされた側壁であり、マイクロピラー２のアレイは幾つかのマイクロ流体チャネル１２を画定する、シリコン基板１と、
ガラスカバー５であって、ガラスカバー５を貫通する通気孔６が設けられているガラスカバー５とを含み、
ガラスカバー５は、接合技術を使用してシリコン基板１と固定連結されている。
【００３４】
本実施例は、マイクロピラー２の外側壁をめっきコーティングする電気めっき法を採用し、ニッケルをめっきコーティングする金属として採用する。
【００３５】
実施例２
本実施例のめっきコーティングされたシリコンベースの電子タバコ霧化コアチップの構成は、以下の通りである。すなわち、
シリコン基板１であって、シリコン基板１上にマイクロホール３のアレイ及び入口端１３と出口端１４が設けられ、マイクロホール３の内壁はめっきコーティングされた内壁であり、シリコン基板１上にマイクロホール３を貫通するタバコ液チャネル１５が設けられている、シリコン基板１と、
ガラスカバー５であって、ガラスカバー５を貫通する通気孔６が設けられているガラスカバー５とを含み、
ガラスカバー５は、接合技術を使用してシリコン基板１と固定連結されている。
【００３６】
本実施例は、マイクロホール３の内壁をめっきコーティングする無電解めっき法を採用し、Ni-P合金をめっきコーティングする金属として採用する。
【符号の説明】
【００３７】
ここで、添付の図面の参照符号の意味は以下の通りである。すなわち、
１‐シリコン基板、２‐マイクロピラー、３‐マイクロホール、４‐めっきコーティング、５‐ガラスカバー、６‐通気孔、７‐ドープ層、８‐二酸化ケイ素、９‐入口管、１０‐出口管、１１‐導線、１２‐マイクロ流体チャネル、１３‐入口端、１４‐出口端、１５‐タバコ液チャネル、１０１‐めっきコーティングされたシリコンウエハ、１０２‐接合されたシリコンウエハ、１０３‐めっきコーティングされたシリコンベースの霧化コアチップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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