阅读说明：本技术 一种加热器制备模具及加热器制备方法 ([db:专利名称-en]) 是由 何军舫 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种加热器制备模具及加热器制备方法,该模具包括第一模具单体(1)和第二模具单体(2)；所述第一模具单体(1)与所述第二模具单体(2)可拆卸连接；所述第一模具单体(1)和第二模具单体(2)围成有闭合的容纳空间,所述容纳空间用于容纳加热器；所述第一模具单体(1)和所述第二模具单体(2)的表面均设置有通孔(3)；所述通孔(3)与加热器的导电隔离区对应设置,用于对通孔裸露出的导电涂层进行喷砂雕刻。通过设计该加热器制备模具,能够实现在涂层上进行喷砂雕刻,能够得到较为精确的导电隔离区,能够有效避免由于机械加工加热器导致的分层现象。([db:摘要-en])

一种加热器制备模具及加热器制备方法

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，尤其是涉及一种加热器制备模具及加热器制备方法。

背景技术

目前工业生产方面经常会用到一些加热器给原料加热，在太阳能薄膜电池制造方面、OLED柔性显示面板以及一些薄膜材料或者产品的生产制作更是离不开各种各样的加热器，而不同行业对于加热器也有着特殊的要求，比如在制作太阳能薄膜电池和OLED柔性面板这种真空蒸镀工艺中，因为是在高真空环境下生产制作，所以对于加热器的要求更是极为严苛，为了确保蒸镀材料的均匀扩散以及避免局部温度过高影响装料容器的使用寿命，要求加热器本身均温性好；为了保证加热器的使用安全，避免因为连电短路导致的生产事故。要求加热器高温下变形量小，而且还要给加热器和设备之间设置绝缘部分；由于蒸镀的材料经常会有腐蚀性物质，而且有些蒸镀工艺也要求在蒸镀结束后通入一定量氧气，用于蒸镀薄膜的特殊处理，所以为了保证加热器使用寿命，制作加热器的材料需要有着优良的耐腐蚀性以及抗氧化能力；由于蒸镀工艺多要求高真空以及高洁净度环境，所以也对加热器在高真空下的气体释放量和杂质有着严格的要求。

目前工业化生产中多采用金属钽、钨等材料制作丝状加热器，但是这种金属丝加热器无法有效的规避上述问题，最终导致了此类产品良率低。

为解决上述问题，现有技术中，有技术人员研究开发了一种多层加热器，该种加热器采用CVD法制作，以热解氮化硼为基底，热解石墨(PG)为导电陶瓷涂层，外面覆盖一层热解氮化硼为绝缘层，所用陶瓷材料的纯度均可高达99.999％，高温下热膨胀系数小，气体释放量少，而且为一体结构，能够避免上述问题。但是该多层加热器本身还存在如下缺陷：

(1)由于氮化硼衬底采用CVD方法制备，尺寸均匀性很难做到与图纸一致，而且在一般涂覆在氮化硼衬底表面的热解石墨为0.005-0.1mm之间，要求在加工热解石墨的同时也不能对氮化硼衬底造成较为严重的损伤，否则会引起局部过热，影响加热器均温性以及使用寿命，这样就对加工设备的精度提出来极高的要求，并且需要具备在线测量系统，实时监控控制加工深度，采用这种设备加工存在加工效率低下、价格过于昂贵的问题。

(2)热解氮化硼衬底与实现导电功能的热解石墨均为层状结构。为了对导电涂层进行加工，现有技术是以机械加工的方式对导电层处理，得到导电纹路，例如采用铣刀对导电层的一部分以切削加工撕裂层的方式去除，得到导电纹路，但是这种方式极易出现由于加工速度过快导致氮化硼层结构破损问题，从而导致氮化硼衬底表层与热解石墨导电层一起脱落的情况。还有的现有技术，在加工时会设置铣刀为高主轴转速，低进给的方式，对导电层进行机械，这样虽然在一定程度上可以减弱这种影响，但是会使得加工时间延长数十倍；而且采用这种高转速、低进给的加工方式也会使得加工位置粗糙度过小完成加工后需要对加工位置进行粗化处理，否则会导致最后的氮化硼涂层(绝缘层)出现分层的情况，并且这种加工方式也会使得刀具磨损加快，为了保证加工效果在使用过程需要更换大量的刀具。另外，由于加工速度过快，机械加工方式会使得加热器的导电层与衬底之间有一定的震动，长时间的加工也使得这种震动长时间的存在，这种震动的存在对这种多层结构极为不利，会导致多层结构分离。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种加热器制备模具及加热器制备方法，该模具通过设置有第一模具单体和第二模具单体形成闭合的容纳空间，该空间用于容纳加热器，第一模具单体和第二模具单体的表面设置有通孔，通孔与加热器的导电隔离区对应设置，能够对通孔裸露出来的导电涂层进行喷砂雕刻。通过设计该加热器制备模具，能够实现在涂层上进行喷砂雕刻，能够得到较为精确的导电隔离区，能够有效避免由于机械加工加热器导致的分层现象。

(二)技术方案

为解决上述问题，一种加热器制备模具，包括第一模具单体和第二模具单体；所述第一模具单体与所述第二模具单体可拆卸连接；所述第一模具单体和第二模具单体围成有闭合的容纳空间，所述容纳空间用于容纳加热器；第一模具单体和所述第二模具单体的表面均设置有通孔；所述通孔与加热器的导电隔离区对应设置，用于对通孔裸露出的导电涂层进行喷砂雕刻；通孔为长条状，个数设置为多个；在所述通孔的长度方向上，间隔设置有加强筋，所述加强筋连接所述通孔的两侧壁；第一模具单体和所述第二模具单体分别相对设置有与加热器表面的电极孔对应的定位孔，以对所述加热器定位。

进一步地，加强筋的外表面与所述第一模具单体的外壁位于同一个面上，所述加强筋的内表面内缩于所述第一模具单体的内壁；或所述加强筋的外表面与所述第二模具单体的外壁位于同一个面上，所述加强筋的内表面内缩于所述第二模具单体的内壁。

进一步地，所述第一模具单体和所述第二模具单体的厚度相同；所述加强筋的厚度为所述第一模具单体厚度的10％-50％。

进一步地，所述加强筋的宽度为0.5-10mm。

进一步地，所述加强筋在所述通孔的长度方向上按照10-100mm的间距布置。

进一步地，还包括柔性缓冲层；所述柔性缓冲层的一面贴附在所述第一模具单体与所述第二模具单体形成有容纳空间的表面上，另一面与加热器抵接。

进一步地，所述柔性缓冲层的厚度为0.05-10mm。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种加热器的制备方法，步骤包括：在衬底的表面沉积形成导电层；将所述导电层安装在第一方面所述的模具的容纳空间内；对所述模具表面喷砂处理，以在所述导电陶瓷材料层表面形成隔离区；在带有所述导电材料层的衬底表面沉积绝缘层。

进一步地，对所述模具表面喷砂处理，以在所述导电陶瓷材料层表面形成隔离区的步骤包括：控制所述模具的旋转速度为0.5-50r/min；采用莫氏硬度为3-9，目数30-500的砂粒对所述热解氮化硼的表面喷砂处理；喷砂的压力为0.1-5MPa，喷砂距离为1-500mm。

进一步地，所述在衬底的表面沉积形成导电层步骤包括：在沉积室内通入BCl₃、CH₄和N₂气体，在所述衬底的表面沉积形成所述导电层；所述导电层为掺杂有碳化硼的热解石墨；其中，所述BCl₃、CH₄和N₂的体积比为：(0.1-10)：(0.1-10)：8，以使得所述碳化硼的质量为所述导电层的0.1％～50％。

进一步地，衬底通过以下方法制备：在容纳有沉积模具的沉积室内通入BCl₃、NH₃和N₂的混合气；保持沉积室温度在1200～1600℃，通入混合气体的时间为5-10h；将沉积室温度升高至1700℃～2200℃，并保持2-15h；降温至室温。

进一步地，在所述导电层表面沉积绝缘层的步骤包括：在容纳有导电层的沉积室内通入BCl₃、NH₃和N₂气体，控制所述沉积室的真空度为100-500Pa，温度为1350-2000℃；和/或,BCl3与NH3的体积比为(0.1-10)：1。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明的实施方式提供的一种加热器制备模具，通过设置有第一模具单体和第二模具单体形成闭合的容纳空间，该空间用于容纳加热器，另外，第一模具单体和第二模具单体的表面设置有通孔，通孔与加热器的导电隔离区对应设置，能够对通孔裸露出来的导电涂层进行喷砂雕刻。通过涉及该加热器制备模具，能够实现在涂层上进行喷砂雕刻，能够得到较为精确的导电隔离区，能够有效避免由于机械加工加热器导致的分层现象。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的模具的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的第一模具单体的主视图；

图3是图2中A区的放大图；

图4是根据本发明第一实施方式的第一模具单体的俯视图；

图5是根据本发明第一实施方式的第一模具单体的左视图；

图6是根据本发明第二实施方式的加热器制备方法的流程示意图；

图7是根据本发明第三实施方式的不同温度下导电层的电阻率与碳化硼的质量的关系图。

附图标记：

1：第一模具单体；2：第二模具单体；3：通孔；4：加强筋；5：电极定位孔；6：待喷砂衬底；7：柔性缓冲层；8：第一螺母；9：第二螺母；10：弹簧垫片；11：第一螺栓；12：第一弧形垫片；13：垫片；14：第二螺栓；15：第二弧形垫片；16：法兰。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在附图中示出了根据本发明实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1是根据本发明第一实施方式的模具的结构示意图。图2是根据本发明第一实施方式的第一模具单体的主视图；图3是图2中A区的放大图；图4是根据本发明第一实施方式的第一模具单体的俯视图；图5是根据本发明第一实施方式的第一模具单体的左视图。

如图1-图5所示，该一种加热器制备模具包括第一模具单体1和第二模具单体2；第一模具单体1与所述第二模具单体2可拆卸连接；所述第一模具单体1和第二模具单体2围成有闭合的容纳空间，所述容纳空间用于容纳加热器；所述第一模具单体1和所述第二模具单体2的表面均设置有通孔3；所述通孔3与加热器的导电隔离区对应设置，用于对通孔裸露出的导电涂层进行喷砂雕刻。

在图1所示的实施方式中，加热器是圆筒状，也就是第一模具单体1和第二模具单体2是“瓦片”状，本发明并不以此为限，加热器还可以是其他的形状，例如长方体形状。

在图1所示的实施方式中，第一模具单体1和第二模具单体2是一模一样的，当然还可以设置成第一模具单体1的弧长大于第二模具单体的弧长，当然还可以是其他的形状，只要这两个单体能够围成有闭合的容纳空间即可。

在一个实施例中，通孔3为长条状，个数设置为多个；在所述通孔3的长度方向上，间隔设置有加强筋4，所述加强筋连接所述通孔3的两侧壁。当加强筋设置在第一模具单体1上时，加强筋4的外表面与第一模具单体1的外壁位于同一个面上，所述加强筋4的内表面内缩于所述第一模具单体1的内壁。

当加强筋4设置在第二模具单体2上时，加强筋4的外表面与第二模具单体2的外壁位于同一个面上，加强筋4的内表面内缩于所述第二模具单体1的内壁。

应当理解的是，在本实施例中，加强筋4的外表面与模具单体的位于同一个面，这里的一个面，可以是曲面或者是平面等等。

图2所示的单体1是“瓦片”状的，其长度方向设置有多个通孔3，加强筋4设置为内缩在第一模具单体1和第二模具单体2形成有容纳空间的一面(第一模具单体1和第二模具单体2的内壁上)，也就是加强筋4的厚度低于单体的厚度，且加强筋的外表面与第一模具单体1的外表面一个平面，以使得加强筋与第一模具单体或第二模具单体的内壁有一定的空间。以使得，当在模具表面喷砂时，喷出来的砂能够通过进入该“一定的空间”，对模具内壁的加强筋相应的位置打磨。使得打磨出来的导电隔离区之间连贯。

应当理解的是，在图1所示的例子中，本申请所说的通孔为长条状，可以是直线形的长条状，还可以是折线形的长条状、曲线形状的长条状，例如波浪形等等。

图3为图2所示的A区域的放大图。在图3中清楚的示出了加强筋4的位置。

在一个具体的实施例中，第一模具单体1和所述第二模具单体2的厚度相同；所述加强筋4的厚度为所述第一模具单体1厚度的10％-50％。

在一个优选的实施例中，加强筋4的宽度为0.5-10mm。需要说明的是，加强筋在这个范围内，可保证模具各位置的连接强度，并且对喷砂不会产生干扰。如果加强筋的宽度小于0.5mm，则无法起到加强连接的作用，若加强筋的宽度高于10mm则会对喷砂过程产生阻挡，不利于图案的雕刻。

可选的，加强筋4在所述通孔3的长度方向上按照10-100mm的间距布置。一般来说，本发明设计的加强筋与通孔的长度和厚度的关系，是根据模具大小的不一致，在此范围内旋转合适的布置间距，才能保证模具各位置的连接强度，以及不影响喷砂雕刻图案的实施。

在一个实施例中，第一模具单体1和所述第二模具单体2分别相对设置有与加热器表面的电极孔对应的电极定位孔5，以对所述加热器定位，从而防止将不需要喷砂的部位打磨掉。

在一个可选的实施例中，第一模具单体1和所述第二模具单体2分别相对设置有与加热器表面的安装孔一一对应的定位孔(图上未示出)。

在一个实施例中，还包括柔性缓冲层7；所述柔性缓冲层7的一面贴附在所述第一模具单体1与所述第二模具单体2形成有容纳空间的表面上，另一面与待喷砂的衬底6抵接。其中，柔性层7可以是海绵或者喷砂胶带或者其他单面有粘性的柔性材料构成。

在一个实施例中，第一模具单体和第二模具单体为“瓦片”形状，第一模具单体和第二模具单体的其弧形的边缘还延伸出固定部，该固定部例如是法兰16，该固定部设置有通孔，螺栓14穿过法兰16的通孔与第二螺母9旋转连接，以使得第一模具单体和第二模具单体能够闭合。

可选的，在本实施例中，还可以设置在第二螺母9与法兰16之间设置有第一弹簧垫片10，以使得第一模具单体和第二模具单体之间闭合的更紧密。第一弹簧垫片10的目的是避免模具在使用过程中螺栓发生松动而导致雕刻的图案不符合要求。

可选的，在本实施例中，还可以是在第二螺栓14与法兰16之间设置有垫片13，进一步使得第一模具单体和第二模具单体之间闭合的更紧密。

当然，在一些实施例中，第一模具单体和第二模具单体还可以通过卡扣等方式连接。

在一个实施例中，第一模具单体和第二模具单体为瓦片状。第一模具单体1上还设置有与待喷砂的衬底上的电极孔对应的安装孔5。在第一模具单体1远离第二模具单体2的一面，还设置有第一弧形垫片12，第一螺栓11通过第一弧形垫片12穿过该安装孔5和电极孔与模具单体1其内部的第一螺母8旋转连接，用于固定待喷砂的衬底。在其内部的螺母与第一模具单体的内壁之间，还设置有第二弧形垫片15；通过第二弧形垫片15使得螺母与螺栓能够紧密的连接。

在一个实施例中，第一模具单体和第二模具单体为瓦片状。第二模具单体2上还设置有与待喷砂的衬底上的电极孔对应的安装孔5。在第二模具单体2的内壁和外壁，也分别设置有第一弧形垫片12和第二弧形垫片15，通过第一螺栓11和第一螺母8与第一弧形垫片和第二弧形垫片的配合使得第一模具单体和第二模具单体对待喷砂的衬底定位。

可以理解的是，上述实施例是以第一模具单体1和第二模具单体2为瓦片状为例，当第一模具单体1和第二模具单体2为例如矩形状的表面平整的结构时，则垫片可以是设置为平整的形状，只要将垫片与第一模具单体的内壁和外壁的形状贴合即可。

图6是根据本发明第二实施方式的加热器制备方法的流程示意图。

如图6所示，该方法包括步骤S101～步骤S104：

步骤S101，在衬底的表面沉积形成导电层。

在一个具体地实施例中，将氮化硼衬底悬挂到CVD设备中，进行表面热解石墨的沉积，真空度50-800pa，温度1250-1950℃，CH₄：N₂＝1:0.5-20，沉积厚度5-200μm；沉积炉降温至室温后取出涂层完毕的衬底。其中，涂层是导电层也就是热解石墨层。衬底可以是热解氮化硼PBN衬底。

在另一个具体的实施例中，将氮化硼衬底悬挂到CVD设备中，将沉积室内通入BCl₃、CH₄和N₂气体，在所述热解氮化硼衬底层的表面沉积形成导电层，该导电层为掺杂有碳化硼的热解石墨，其中该碳化硼的质量为导电层的0.1％～50％。碳化硼的质量为导电层的0.1％～50％能够使得该导电层的膨胀系数与绝缘层和衬底的导电系数相差较小，不容易出现分层现象。为了简化后续的表述，本申请下文中以碳化硼的质量占导电层的质量百分比简称为碳化硼的占比。

下表1为本申请中碳化硼的占比与导电层的热膨胀系数的关系。

表1

通过表1可知，当导电层全部使用热解石墨时，导电层与衬底会产生50％的分层现象。当占比为1％是，导电层的热膨胀系数有增加，会改善分层现象。碳化硼的占比为30％时，导电层与衬底无分层现象，当占比为40％时，有5％分层。进一步说明，当导电层为掺杂有碳化硼的热解石墨时，能够提高导电层的热膨胀系数，使得导电层与衬底层贴合，能够减小分层现象。本申请还发现，当碳化硼的占比高于60％时，会导致导电层的硬度过高，涂层自身容易开裂，无法满足适用需求。因此，优选的，碳化硼的质量为导电层的0.1％～40％。最优选的是碳化硼的质量为导电层的30％。

下表2为碳化硼的占比与导电层的电阻率的关系。

表2

B4C占比与导电层电阻率的关系

通过表2可以得知，作为加热器的导电层，通过调整碳化硼的质量占比，不仅仅可以减小分层现象，还能使导电层的负温特性减弱，而且电阻率本身也会降低。本申请还注意到，当碳化硼占比低于0.1％时，无法起到减弱热解石墨的负温特性，当含量太高时，又会热解石墨出现电阻率随着温度上升的情况，不适用于加热器制作。因此，碳化硼的占比为0.1％～40％时，电阻率最佳，更适用于制作加热器。

进一步地，BCl₃、CH₄和N₂的体积比为：(0.1-10)：(0.1-10)：8，以使得所述碳化硼的质量为所述导电层的0.1％～50％。

进一步地，加热室的真空度为10-800Pa，温度900-2300℃，并保温0.1-100h。

进一步地，热解氮化硼衬底通过以下方法制备：在容纳有沉积模具的加热室内通入BCl₃、NH₃和N₂的混合气；保持加热室温度在1200～1600℃，通入混合气体的时间为5-10h；将加热室温度升高至1700℃～2200℃，并保持2-15h；降温至室温。

进一步地，在降温至室温后，还包括：控制所述热解氮化硼衬底层旋转的转速为0.5-50r/min；采用莫氏硬度为3-9，目数30-500的砂粒对所述热解氮化硼的表面喷砂处理；喷砂的压力为0.1-5MPa，喷砂距离为1-500mm。通过对热解氮化硼衬底表面喷砂处理，使得其更容易与导电层贴合，进一步避免分层现象。

图7是根据本发明第三实施方式的不同温度下导电层的电阻率与碳化硼的质量的关系图。

如图7所示，由圆圈连接的线为碳化硼占比为0％时，在不同温度下的电阻率图。由三角形连接的线为碳化硼占比为30％时，在不同温度下的电阻率的图。由方框连接的线为碳化硼占比为60％时候，在不同温度下的电阻率的图。

从图7中可以得知，当碳化硼的占比为0％时，也就是导电层仅仅是由热解石墨构成时，随着温度的升高，电阻率降低。可见此时的加热器加热效果并不好，需要进行控温操作。

当碳化硼的占比为30％时，随着温度的升高，电阻率基本保持不变。此时，加热器的加热效果比较好，不需要过度的温控。

当碳化硼的占比为60％时，随着温度的增加，导电层的电阻率升高，说明此种加热效果最不好，同样需要进行控温操作。

因此，通过上述对比可以知道，碳化硼的占比为30％时，加热器的效果最好。

在本实施方式的一个实施例中，衬底1与所述导电层2接触的表面的粗糙度为1～8μm，以使得衬底1与导电层更贴合。

在本实施方式的又一个实施例中，衬底1的厚度为0.5-5mm，优选为1mm；导电层厚度2为5-200μm；绝缘层3的厚度为0.03-1mm，优选为0.1mm。

步骤S102，将所述带有导电层的衬底安装在如第一实施方式的模具的容纳空间内。其中导电层与模具的内壁贴合。

将导电层设在模具内，通过模具的通孔将预设隔离区的形状裸露出，通过喷砂方式将模具表面漏出的预设隔离区雕刻去除，去除的部分相对于导电层来说，实际上是裸露出衬底，该这部分裸露出的衬底与导电层构成加热器的导电纹路(没有被喷砂雕刻的部分为电子的移动路径，裸露出的衬底的部分为绝缘部分，电子不能通过)，这部分裸露出的衬底的作用是为隔离区，进而得到含有隔离区的导电层。

可选的，模具单体1和模具单体2可以采用注塑或者3D打印制作，制作模具的材料选择耐磨损、不易变形且有一定微弹性的材料，比如硬质橡胶、PVC材料等。在模具的容纳空间的内壁上添加0.01-2mm的柔性填充物，用以保证模具容纳空间的内壁与衬底的外壁能够完全贴合，将模具与衬底通过电极孔或者其他定位方式定位后，将模具单体1和模具单体2闭合，可以通过螺栓紧固或者卡扣的方式紧固。其中，柔性填充物可以是海绵或者喷砂胶带或者其他单面有粘性的柔性材料。

步骤S103，对所述模具通孔裸露的衬底上的导电层喷砂处理，以将模具表面通过通孔3裸露出的导电层雕刻掉，以裸露出衬底，该裸露出的衬底即为隔离区。

具体地，将内置有热解石墨的衬底及遮挡层的模具固定到喷砂机旋转台上，开启设备旋转，转速为0.5-50r/min，然后采用莫氏硬度为3-9，30-500目的砂粒进行表面喷砂处理，喷砂压力0.1-5MPa，喷砂距离为1-500mm，待通孔3裸露出的绝缘部分的热解氮化硼PBN衬底完全漏出后停止喷砂，将衬底从模具中取出。

步骤S104，在带有所述导电材料层的衬底表面沉积绝缘层。

将从模具中取出的表面上面喷砂雕刻好导电隔离区的图案的衬底，悬挂到CVD设备的沉积室中，进行表面热解氮化硼绝缘层的沉积，沉积室内的真空度为100-500pa，温度为1650-1950℃，以N₂作为载气，要求BCl₃：NH₃＝(0.1-10)：1，沉积炉降温至室温后取出涂层完毕的多层加热器。

在一个实施例中，衬底的制备方法如下：

以三氯化硼和氨气为反应气体，以氮气作为载气，三种气体均匀混合后通入高温沉积炉中，沉积炉中悬挂有由高品质石墨加工而成的沉积模具，在1200-1600℃下反应气体发生反应并生成非晶态热解氮化硼并沉积于在沉积模具表面，经过5-10小时的沉积后，然后在1700℃-2200℃温度范围的较高温度下将非结晶态热解BN进行2-15小时高温烧结析晶处理，沉积炉降温至室温，取出沉积模具及待加工加热器的氮化硼衬底PBN。

在一个实施例中，在制备完成待加工过的加热器的氮化硼衬底之后，还对其表面进行表面粗糙度处理，步骤如下：

将氮化硼衬底固定到喷砂设备的旋转架上，开启设备旋转，转速为0.5-50r/min，然后采用莫氏硬度为3-9，目数30-500的砂粒进行表面喷砂处理，喷砂压力0.1-5MPa，喷砂距离为1-500mm，要求喷砂完毕的衬底表面粗糙度在1-8μm之间。

本实施例还给出了粗糙度的大小与衬底和导电层之间的贴合的关系的表。

通过上表可知，衬底表面的粗糙度也能够影响加热器的衬底和导电层的分层情况，当粗糙度在1-8微米时，能够显著避免分层现象。

下面将以实施例的方式介绍本发明实施方式提供的加热器的制备方法。

实施例1

以氮气作为载气，将BCl3和NH3通入已加热的沉积炉中，控制BCl3：NH3＝2.5：1，反应腔温度为1600℃，真空度为133pa，在常规石墨模具表面沉积形成厚度为1.5mm热解氮化硼，然后将上述热解氮化硼基体在真空下升高温度至1950℃，保温3小时，形成用作加热器衬底的热解氮化硼。

将热解氮化硼衬底固定到喷砂设备的旋转架上，开启设备旋转，转速为10r/min，然后采用目数120的刚玉砂进行表面喷砂处理，喷砂压力0.2MPa，喷砂距离为250mm，喷砂完毕的衬底表面粗糙度为3.42μm。

然后处理好的氮化硼衬底悬挂到CVD设备中，进行表面热解石墨的沉积，控制真空度500pa，温度1700℃，CH4：N2＝1:7.5，沉积厚度85μm；沉积炉降温至室温后取出涂层完毕的沉积有热解石墨的热解氮化硼衬底。

将喷砂用的模具固定于带有导电层的衬底外表面，模具的内壁添加0.2mm的柔性填充物，保证模具的内壁与导电层的表面完全贴合，将模具与衬底通过电极孔定位后，将紧固好模具的涂有热解石墨的衬底固定到喷砂机旋转台上，开启设备旋转，转速为10r/min，然后采用120目的刚玉砂进行表面喷砂处理，喷砂压力0.2MPa，喷砂距离为250mm，待绝缘部分的热解氮化硼PBN衬底完全漏出后停止喷砂，将带有绝缘区的衬底从模具中取出。

然后将上面喷砂雕刻好绝缘区的衬底悬挂到CVD设备中，进行表面热解氮化硼的沉积，真空度133pa，温度1700℃，以氮气作为载气，BCl3：NH3＝2.5：1，沉积厚度150μm的热解氮化硼后，降温至室温后取出涂层完毕的多层加热器。

实施例2

以氮气作为载气，将BCl3和NH3通入已加热的沉积炉中，控制BCl3：NH3＝2.5：1，反应腔温度为1600℃，真空度为133pa，在常规石墨模具表面沉积形成厚度为1.5mm热解氮化硼，然后将上述热解氮化硼基体在真空下升高温度至1950℃，保温3小时，形成用作加热器衬底的热解氮化硼。

将热解氮化硼衬底固定到喷砂设备的旋转架上，开启设备旋转，转速为10r/min，然后采用目数120的刚玉砂进行表面喷砂处理，喷砂压力0.2MPa，喷砂距离为250mm，喷砂完毕的衬底表面粗糙度为3.42μm。

然后将中处理好的氮化硼衬底悬挂到CVD设备中，进行表面导电层的沉积，以氮气为载气，BCl₃和CH₄的体积比为0.5：4，真空度100Pa，温度1250℃，沉积厚度100μm；沉积炉降温至室温后取出涂层完毕的衬底，本步骤得到的衬底表面的涂层为导电层，该导电层为掺杂有碳化硼的热解石墨。此时，B₄C质量占比30％，掺杂B₄C后的热解石墨的热膨胀系数为4.0×10^-6/℃，常温电阻率和高温电阻率均为4.2×10^-6Ω·m。

将喷砂用的模具固定于带有导电层的衬底外表面，模具的内壁添加0.2mm的柔性填充物，保证模具的内壁与导电层的表面完全贴合，将模具与衬底通过电极孔定位后，将紧固好模具的涂有热解石墨的衬底固定到喷砂机旋转台上，开启设备旋转，转速为10r/min，然后采用120目的刚玉砂进行表面喷砂处理，喷砂压力0.2MPa，喷砂距离为250mm，待绝缘部分的热解氮化硼PBN衬底完全漏出后停止喷砂，将带有绝缘区的衬底从模具中取出。

然后将上面喷砂雕刻好绝缘区的衬底悬挂到CVD设备中，进行表面热解氮化硼的沉积，真空度133pa，温度1700℃，以氮气作为载气，BCl3：NH3＝2.5：1，沉积厚度150μm的热解氮化硼后，降温至室温后取出涂层完毕的多层加热器。

上述实施例1得到的加热器，导电层与衬底之间没有分层现象，导电层的电阻率随着加热器温度升高，电阻率的波动小于1％，可见上述方法制备的加热器的效果较好。并且通过喷砂的方法制备导电层，使得方法易用简单。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。