特許 7359776 電気的に動作可能な吸入器用ヒーターを製造するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-02

(45)【発行日】2023-10-11

(54)【発明の名称】電気的に動作可能な吸入器用ヒーターを製造するための方法

(51)【国際特許分類】

   A24F 40/46 20200101AFI20231003BHJP

   A24F 40/70 20200101ALI20231003BHJP

   A24F 40/10 20200101ALI20231003BHJP

   H05B 3/26 20060101ALI20231003BHJP

   H05B 3/14 20060101ALI20231003BHJP

【ＦＩ】

A24F40/46

A24F40/70

A24F40/10

H05B3/26

H05B3/14 Z

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020546476

(86)(22)【出願日】2019-02-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-07-15

(86)【国際出願番号】 EP2019053813

(87)【国際公開番号】W WO2019170394

(87)【国際公開日】2019-09-12

【審査請求日】2022-02-09

(31)【優先権主張番号】102018105220.0

(32)【優先日】2018-03-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】595112018

【氏名又は名称】ケルバー・テクノロジーズ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(72)【発明者】

【氏名】ペルツ・ウーヴェ

(72)【発明者】

【氏名】ガナム・ムハンナト

(72)【発明者】

【氏名】ヤクリン・ヤン

(72)【発明者】

【氏名】ヴォイアス・ペーター

(72)【発明者】

【氏名】ラト・ソナリ

(72)【発明者】

【氏名】ゴルトシュミットベーイング・フランク

【審査官】杉浦 貴之

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５０６５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０５５６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１４５０７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／２０７４４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１８２２４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１５－５３２８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５３８３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／２０７４１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／２２０２７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／１６８３３２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ２４Ｆ ４０／４６

Ａ２４Ｆ ４０／７０

Ａ２４Ｆ ４０／１０

Ｈ０５Ｂ ３／２６

Ｈ０５Ｂ ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸入器又は電子たばこ製品用の電子式に作動可能な液体を気化させるためのヒーターを製造するための方法において、
複数の流路内の液体が、半導体材料を通流可能であるように、半導体材料が、ほぼプレート状に提供され、これらの流路が、当該プレート状の半導体材料の面のほぼ法線の方向にこの半導体材料中に形成され、
少なくとも１つの被覆部が、前記半導体材料の少なくとも片側で前記半導体材料の少なくとも特定の領域に被覆され、
前記被覆部は、加熱要素を形成するために金属製であり、
前記被覆部は、前記複数の流路の一部内又は前記複数の流路の内壁内でリング状であることを特徴とする方法。

【請求項2】

半導体材料として、主にシリコンが使用されるか、又はポリシリコンが使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記半導体材料の少なくとも特定の領域の導電率が、ドーピングによって改善されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記半導体材料は、燐を使用してｎドーピングされていることを特徴とする請求項３に記載の方法。

【請求項5】

複数の電気接点が、金属被覆部を使用して前記半導体材料に設けられることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記半導体材料の少なくとも特定の領域が酸化されることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記複数の流路は、乾式エッチングによって前記半導体材料中に形成されることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

主に反応性イオンエッチングが使用されることを特徴とする請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記複数の流路は、前記半導体材料の両面を起点として通流可能に形成されることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

複数の加熱要素が、１つのウェハ上に形成され、その後に、個々のヒーター又は一群のヒーターが、いわゆるダイとしてこのウェハから取り出されることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

前記ヒーターは、主にベアダイとして再利用されることを特徴とする請求項７に記載の方法。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法にしたがって製造されているヒーターを有することを特徴とする吸入器又は電子たばこ製品。

【請求項13】

請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法にしたがって製造又は準備されている複数の加熱要素を有することを特徴とする半導体材料から成るウェハ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に液体を気化させるための、特に電子たばこ製品用の、電気式に作動可能な、特に吸入器用の扁平のヒーターを製造するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

さらに、本発明は、上記の方法にしたがって製造されたヒーター及び当該ヒーターを有するウェハに関する。

【0003】

国際公開第２０１４／０３７７９４号パンフレットには、電子たばこ製品用のヒーターを微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）として提供することが開示されている。このため、特にシリコンが、可能な材料として列挙されている。

【0004】

米国特許出願公開第２０１６／０００７６５３号明細書も、電子たばこ製品用のＭＥＭＳヒーターを開示する。

【0005】

独国特許出願公開第２０１６００２６６５号明細書も、同様に電子たばこ製品用のＭＥＭＳヒーターに言及している。

【0006】

米国特許第６，９１４，２２０号明細書は、ガスクロマトグラフィー用であるものの、ヒーターをシリコンから製造することを開示する。

【0007】

簡単な金属コイルヒーターの場合に、しかし原理的にはＭＥＭＳヒーターの場合にも流動体、いわゆる液体の気化時に発生し得る深刻な問題は、いわゆる「ドライパフ」である。当該「ドライパフ」の場合、ヒーターが、乾燥する、すなわち十分な液量なしに加熱する。その結果、ヒーターが損傷し得るが、特に有害な成分も、当該ヒーターの材料から放出し得る（核沸騰（Ｂｌａｓｅｎｓｉｅｄｅｎ））。当該核沸騰の場合、液体が、局所的に過熱されて不均一に加熱され得る。その結果、特に、液体が爆発的に噴射し、当該ヒーターの金属成分又は合金が、液体に接触して又は接触することなしに加熱され得る。当該核沸騰の場合、有害な金属成分又は金属原子若しくは金属イオンが放出することがあり、及び／又は、有害な触媒作用が起こることがあり、当該ヒーターが、不正確に電気制御されることがある。当該不正確な電気制御は、異なる複数の液体成分、特に異なる高い沸点を呈する異なる複数の液体成分の独立した気化挙動及び／又はその他の望まない気化挙動を熱力学的に引き起こし得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】国際公開第２０１４／０３７７９４号パンフレット

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０００７６５３号明細書

【文献】独国特許出願公開第２０１６００２６６５号明細書

【文献】米国特許第６，９１４，２２０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の課題は、ヒーターが簡単に低コストに再現可能に製造され、吸入器、特に電子たばこ製品内の基板、特に流体又はいわゆる流体の均一に、良好に電気制御可能に制御される確実な加熱を可能にし且つ保証する、ヒーターを製造するための方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この課題は、独立請求項に記載の特徴によって解決される。

【0011】

この場合、本発明の課題を解決する冒頭で述べた方法は、複数の流路内の液体が、半導体材料を通流可能であるように、特に金属を含まない半導体材料が、ほぼプレート状に提供され、これらの流路が、当該プレート状の半導体材料の面のほぼ法線の方向にこの半導体材料中に形成されることを特徴とする。

【0012】

液体に直接に接触し得る金属成分を使用しない場合、ヒーターの「露出した」金属成分を少なくとも使用しない場合、生成すべき蒸気又は吸引を誘い出す生成すべきエアロゾルを、健康に害を及ぼすように汚染する有害な金属成分又は金属原子若しくは金属イオンが放出し得ること、及び／又は有害な触媒作用が起こり得ることが、本発明のヒーターの製造によって有益に回避され得る。

【0013】

さらに有益には、同時に、本発明にしたがって製造された半導体材料から成るヒーターは、金属製のヒーターと同様に、特に温度制御に関して確実に、均一に且つ正確に制御され得る。

【0014】

特に好適な実施の形態によれば、ヒーターは、－少なくとも、例えば１００℃～２４０℃の動作範囲内の－負の温度係数（ＮＴＣ）から成り得るか又は製造され得る。すなわち、ヒーターの電気抵抗が、温度の上昇と共に減少する。

【0015】

気化器ユニットの目標温度の範囲内又は動作範囲内にある特殊な抵抗の負の温度係数を有する材料を使用することによって、ホットスポット又は過熱の発生が抑制され得て、より均一な温度分布が達成され得る。負の温度係数を有するヒーターは、マイクロ技術で簡単に半導体基板上に製造され得る。この特徴に起因して、弱く冷却された領域は、より小さい抵抗、すなわちより小さい加熱電力を呈する。したがって、当該より低い冷却は、逆に作用する。

【0016】

当該事項を最も簡単な例に基づいて説明できる。多数の流路を有するヒーターは、例えば、目標温度Ｔ０のときに同じ定格抵抗を有する、直列に接続されたｎ個の部分から成り得る。或る領域、任意の領域１の温度が、減少した熱伝達に起因してＴＤだけ上昇する。したがって、この領域の抵抗は、Ｒ１＝Ｒ０（１＋ａ＊ＤＴ）になる。この場合、ａは、電気抵抗の温度係数を示す。

【0017】

電圧Ｕ０が、１つの電気モジュールに電圧印加される実施の形態では、電圧Ｕ１＝Ｕ０＊Ｒ１／（Ｒ１＋（ｎ－１）＊Ｒ０）が、この抵抗にわたって降下する一方で、電圧Ｕ２＝Ｕ０＊Ｒ０／（Ｒ１＋（ｎ－１）＊Ｒ０）が、残りのそれぞれの抵抗にわたって降下する。これらの抵抗に通電する電流は、Ｉ１＝Ｕ０／（Ｒ１＋（ｎ－１）＊Ｒ０）になる。したがって、Ｐ１＝Ｕ１＊Ｉ１＝Ｕ０＾２＊Ｒ１／（Ｒ１＋（ｎ－１）＊Ｒ０）＾２の熱電力が、当該第１部分に対して発生し、Ｐ２＝Ｕ２＊Ｉ１＝Ｕ０＾２＊Ｒ０／（Ｒ１＋（ｎ－１）＊Ｒ０）＾２の熱電力が、当該残りの第２部分に対して発生する。この式の線形化は、僅かな温度に対して許容され、Ｐ１＝Ｕ０＾２／（ｎ＾２Ｒ０）＊（１＋ａ＊ＤＴ）及びＰ２＝Ｕ０＾２／（ｎ＾２Ｒ０）＊（１－２ａ／ｎ＊ＤＴ）になる。定格熱電力は、Ｐ０＝Ｕ０＾２／（ｎ＾２Ｒ０）である。したがって、負の温度係数ａ＜０を有する材料を使用する場合、当該熱出力は、領域１内で減少し、当該残りの領域内で僅かに増大する。したがって、温度は、全体として均一化される。

【0018】

電流Ｉ０が、当該電気モジュールに通電される別の実施の形態でも、同様な現象が得られる。この場合、電圧Ｕ１＝Ｉ０＊Ｒ１が、当該領域にわたって降下し、Ｕ２＝Ｉ０＊Ｒ０が、当該残りのそれぞれの領域内で降下する。したがって、当該局所の熱出力は、Ｐ１＝Ｉ０＾２＊Ｒ０＊（１＋ａ＊ＤＴ）及びＰ２＝Ｉ０＾２＊Ｒ０である。ここで、負の温度係数ａ＜０を有する材料を使用すると、領域１内の熱出力が減少し、当該残りの領域内の熱出力は変化しない。同様にこれも、温度分布の均一化を意味する。したがって、制御概念に応じて、電圧印加と電流通電との双方が有益に使用され得る。

【0019】

ヒーター用の抵抗の負の温度係数を有する材料としては、特に多結晶の半導体材料、例えばポリシリコン又はポリシリコンカーバイドが適する。特定の状況下では、ドーピングレベルの十分に高い活性化エネルギーを有する単結晶の半導体材料も、抵抗の負の温度係数を有し得る。

【0020】

ヒーターは、好ましくはドープされた半導体から成り得る。これは、Ｔ＾（－３／２）＊ｅｘｐ（－Ｅａ／２ｋＴ）に比例する導電率の温度依存性を示す。この場合、Ｅａは、アクセプター準位を示し、ｋは、ボルツマン定数である。インジウムが、シリコン中に例えばＥａ＝１６０ｍｅＶのアクセプター準位を形成し、チタニウムが、Ｅａ＝２４６ｍｅＶのアクセプター準位を形成する。したがって、インジウム又はチタニウムをドープされたシリコンが、好ましくはヒーターの材料として、気化器ユニットの３００℃以上までの動作範囲内で負の温度係数を有する。同様に、良好な材料は、Ｅａ＝１９０ｍｅＶを有するアルミニウムをドープされたシリコンカーバイド（ＳｉＣ）又はＥａ＝２８５ｍｅＶを有するホウ素をドープされたシリコンカーバイドである。

【0021】

一般に、ＮＴＣ材料は、金属に比べてより高い温度係数を有し、それ故にヒーターの抵抗の測定による明らかにより正確な温度測定が可能である。当該ヒーターは、好ましくは電気抵抗ヒーターとして形成される。

【0022】

既に上述したように、主にシリコン、特にポリシリコンが、半導体材料として使用されることが、本発明にしたがって有益に提唱されている。この場合、特に半導体材料の少なくとも特定の領域の導電率がドーピングによって改善されている。さらに本発明によれば、半導体材料が、特に燐を使用してｎドープされていることが有益に提唱され得る。この場合、代わりに、例えばホウ素によるｐドーピングも考慮され得る。

【0023】

本発明の方法の別の構成では、少なくとも１つの被覆部が、当該半導体材料の少なくとも片側で当該半導体材料の少なくとも特定の領域に被覆されることが提唱されている。

【0024】

この場合、当該被覆部は、シリコン基板上に被覆又は成膜される酸化シリコン及び／又は窒化シリコンから成る層でもよい。

【0025】

このため、特にフォトレジストから成る感光性層が被覆され得る。当該感光性層は、マスクを用いた露光（リソグラフィー工程）によってパターン化される。適切なエッチングによって半導体材料をパターン化するためのエッチングマスクが、当該露光されたフォトレジストによって出現する。当該フォトレジストの露光された領域が、適切に且つ公知の方法で除去される。

【0026】

特に、被覆部は金属製であることが提唱されている。当該被覆は、加熱要素又は加熱面を形成するために実行されてもよく、特に、例えば流路の一部内又は流路の内壁内でリング状に実行されてもよい。この場合、リング状は、当該流路の横断面を円形に限定するものではなくて、一般に包囲している形態を意味し得る。金属面自体が、不活性層又は不活性にされた層、例えばガラス状の材料で被覆されることによって、当該金属面と気化すべき液体との接触が有益に回避され得る。特に、非金属材料及び耐温性の材料、例えば酸化シリコン、窒化シリコン又は石英ガラスが使用されてもよい。

【0027】

しかし、特に、複数の電気接点が、特に金属被覆部を使用して当該半導体材料に設けられ、その後に望ましくない場合は、当該金属被覆部の接触面が減少され得ることが提唱されている。

【0028】

当該半導体材料の少なくとも特定の領域が酸化され得る。特に、半導体酸化物から成る中間層又は分離層を設けることも考えられ得る。

【0029】

本発明の方法の場合、通流制御層を貫通して延在する複数の貫通孔を有する当該通流制御層が、層又は被覆部として設けられ得る。これらの貫通孔は、複数の流路に通じている。この場合、特に好ましくは、液体と１つ又はそれぞれの貫通孔の内壁との成す接触角度が、電源によって生成可能な電圧又は当該電圧によって生成された電場を印加することによって変更可能である。これにより、好ましくは、当該通流が、これらの貫通孔によって変更可能であり、特に停止可能であり、及び／又は特に当該電圧を低下若しくは遮断することによって実行可能である。こうして、複数の微細流路内の液体の割合の正確な移送及び配分と逆流の防止と正確な割合での完全な気化とが実現され得る。この場合、特にエレクトロウェッティングの効果が利用される。

【0030】

好ましくは、絶縁層を貫通して延在する複数の貫通開口部を有する当該絶縁層が、通流制御層と基板との間に設けられている。これにより、液体タンク内又は通流制御層内及びドープされた貫通孔内の液体の望まない気化が、気化中に有効に回避され得る。同様に、当該液体タンク内の望まない熱伝達も回避される。換言すれば、基板中への熱流入と、基板中の上方の液体を含む部分の望まない加熱又は気化とが確実に回避され得る。

【0031】

本発明の方法の別の構成では、複数の流路が、特に乾式エッチングによって半導体材料中に形成されることが提唱されている。このため、本発明によれば、好ましくは、主に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ＝反応性イオンエッチング、特にＤＲＩＥ＝深掘り反応性イオンエッチング）が使用される。複数の流路を有するヒーターの本発明の製造工程にとって、違法性エッチングが有益になる。当該違法性エッチングの場合、表面からほぼ垂直方向に半導体材料中にエッチングされる。

【0032】

後でさらに説明するように、本発明によれば、代わりに、湿式化学エッチングでエッチングされてもよい。この場合、エッチングが、好ましくは結晶方位の方向に実行される。この場合、複数の流路が形成され得る。これらの流路の長手断面は、矩形の外観を呈するのではなくて、むしろ台形の外観を呈する。

【0033】

特に、複数の流路を、それらの流入面からのとは違った方法で、それらの流出面からエッチングすることも可能である。この場合、完全に連続する流路が、両面から実行される貫通工程によって形成される。例えば、流出面から乾式エッチングされ、流入面から湿式エッチングされてもよい。

【0034】

反応性イオンエッチングの場合、主に半導体材料、すなわち特にウェハが、処理室内に、すなわち交流電圧で作動する電極上に置かれる。自由電子及び荷電イオンを含むプラズマが、当該処理室内にさらに供給されるガス中で衝突イオン化によって生成される。正の電圧半波が、電極に印加され得る。これにより、負に荷電された軽い電子が、高い負のバイアス電圧によって印加されている正の電極に蓄積する。何故なら、当該電子は、当該電子に対して必要な仕事関数に起因して当該電極からもはや遊離できないからである。さらに、より重くて高周波の半波に追従できない正に荷電されているイオンが、半導体材料が付設されている負に荷電されている電極に向かって移動する。これにより、当該イオンが、半導体材料を除去することによって、当該イオンは、当該半導体材料をエッチングする。当該エッチングは、物理エッチングと呼ばれる。さらに、フリーラジカルが材料と反応する化学エッチングが使用されてもよい。当該イオンの移動距離が、ガス圧力によって調整され得る。この場合、違法性エッチングが、より長い移動区間によって実行される。何故なら、当該イオンが、より長い移動区間上で半導体表面に対して直角の方向に移動され得るからである。当該プロセスガスは、例えば１～１００Ｐａでもよい。この場合、好ましくは、例えば約４～８Ｐａ、好ましくは６Ｐａのガス圧力が、違法性エッチングのために提唱され得る。

【0035】

本発明の方法の次の別の構成は、複数の流路が、半導体材料の両面から開始して通流可能に形成されることを特徴とする。半導体材料の厚さ部分の全体が、１つの表面だけから貫通エッチングされてもよい。しかし、これらの流路は、特に互いに対向する両面からエッチングされてもよい。この場合、それぞれの流路の推移が、異なる直径を有するように、例えば段差付けされて又はテーパー付けされるように、当該エッチングは、例えば異なる横断面寸法又は直径で当該両面から実行されてもよい。その結果、液体の方向付けされた通流及び／又は当該通流の配量が支援され得る。

【0036】

特に、複数の流路を通じて液体を移送させるための毛細管力が、使用すべき液体によって発生するように、これらの流路は細く形成される。好ましくは、これらの流路は、複数の微細流路であり、本発明によれば、特に微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）によって製造される。

【0037】

したがって、特に、液体が、複数の流路内の毛細管力に起因して再移送可能であるように、ヒーターは形成されている。気化器ユニットを周期的に作動させるための本発明の方法では、最初に、液体が、安定な定常状態から気化される。初期状態に再び戻るまで、気化した液体を補充するため、後続する再充填段階では、液体が、毛細管力によって再通流する。加熱電圧の時間推移の制御が、この周期的な動作に適合され得る。当該再充填段階中の加熱要素の過熱を回避するため、例えば、当該加熱電圧が、当該再充填段階中に当該加熱要素に印加されるように、当該加熱電圧はパルス化され得る。

【0038】

温度分布を可能な限り均一にするため、より高い熱出力が、その相殺のためにより高い熱伝達を呈する領域内に印加されるように、ヒーターが有益に構成される必要がある。当該構成は、例えば当該ヒーターに形成された狭窄部及び／又は拡張部によって実現され得る。

【0039】

特に、ヒーター用の加熱電圧Ｕｈの周波数及び／又はデューティー比が、複数の微細流路内で発生するガス気泡の振動の固有振動及び／又は固有周波数に適合され得る。このことは、例えば液体を配量式に又はポンプ式に能動的に気化させる物理法則とは違って、例えば芯組織を用いるように、気化が、液体を毛細管作用で受動的に移送させることによって実行されるという認識に基づく。特にヒーターに向かう液体の移送速度に依存する、均一で有害物質のない蒸気の生成を目的とする気化を最適化するため、当該移送速度が、これらの微細流路内の核沸騰中の気泡の発生の固有振動に適合されているように、当該ヒーターのための加熱電圧が有益にパルス化されて制御される。

【0040】

ヒーターの所定の仕様が、生産目標として予め設定されることによって、当該ヒーターのこのような構成が、既にその製造工程時に考慮されてもよく又は考慮される必要がある。

【0041】

２０Ｈｚ～２００Ｈｚの範囲内、好ましくは２５Ｈｚ～１００Ｈｚの範囲内、さらにいっそう好ましくは３０Ｈｚ～７０Ｈｚの範囲内で、例えば５０Ｈｚの好適な加熱周波数が、問題となる液体及び液体混合物の大部分を網羅することが分かっている。

【0042】

また、好ましくは、過熱を回避しつつ濃縮蒸気を保証するためには、加熱電圧Ｕｈによって発生した最大加熱電流が、好ましくは７Ａ未満にしなければならない。

【0043】

本発明によれば、ヒーターの流入面を流出面に通流可能に接続する多数の微細流路が、当該ヒーターに形成される。当該流入面は、好ましくは芯組織を介して液体タンクに通流可能に結合可能である。ヒーターの製造時に既に当該ヒーターに装着若しくは成形され得るか又はその他の適切な方法で当該ヒーターに結合され得る芯組織が、毛細管力によって液体を液体タンクからヒーターに受動的に移送するために使用され得る。

【0044】

この場合、毛細管として適したあらゆる形態の多孔性の構造、例えば多孔性のパッド又はフリースが、「芯」又は「芯組織」として認識され且つ使用され得る。多孔性のナノ構造をヒーターの流入面に特に直接に形成することも考えられる。

【0045】

微細流路の平均直径は、特に５μｍ～２００μｍの範囲内にあり、さらに好ましくは３０μｍ～１５０μｍの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは５０μｍ～１００μｍの範囲内にある。これらの寸法に起因して、毛細管作用が有益に発生する。その結果、微細流路が、液体で充填されるまで、流入面から微細流路内に浸入する液体が、微細流路を通じて上に向かって上昇する。ヒーターの多孔率と呼ばれ得るヒーターに対する微細流路の体積比は、例えば、１０％～５０％の範囲内にあり、好ましくは１５％～４０％の範囲内にあり、さらに好ましくは２０％～３０％の範囲内にあり、例えば２５％である。微細流路を有するヒーターの面の流路長さは、例えば０．５ｍｍ～３ｍｍの範囲内にある。微細流路を有するヒーターの面の寸法は、例えば、０．９５ｍｍ×１．７５ｍｍ、又は１．９ｍｍ×１．７５ｍｍ又は１．９ｍｍ×０．７５ｍｍであり得る。ヒーターの辺の長さは、例えば０．５ｍｍ～５ｍｍの範囲内にあり、好ましくは０．７５ｍｍ～４ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは１ｍｍ～３ｍｍの範囲内にあり得る。ヒーターの面積（チップサイズ）は、例えば１ｍｍ×３ｍｍ又は２ｍｍ×３ｍｍであり得る。ヒーターの幅は、好ましくは１ｍｍ～５ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは２ｍｍ～４ｍｍの範囲内にあり、例えば３ｍｍである。ヒーター６０の高さは、好ましくは０．０５ｍｍ～１ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは０．１ｍｍ～０．７５ｍｍの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは０．２ｍｍ～０．５ｍｍの範囲内にあり、例えば０．３ｍｍである。

【0046】

微細流路の数は、好ましくは４～１０００の範囲内にある。こうして、微細流路内への熱入力が最適化され得て、保証された高い気化出力と十分に大きい蒸気流出面とが実現され得る。

【0047】

複数の微細流路が、正方形、長方形、多角形、円形、楕円形又はその他の別の形のアレイを成して配置され得る。当該アレイは、ｓ個の列とｚ個の行とを有するマトリクスとして構成され得る。この場合、ｓは、好ましくは２～５０の範囲内にあり、さらに好ましくは３～３０の範囲内にあり、及び／又は、ｚは、好ましくは２～５０の範囲内にあり、さらに好ましくは３～３０の範囲内にある。こうして、保証された高い気化出力を有する効率的に且つ簡単に製造可能な複数の微細流路の配置が実現され得る。

【0048】

これらの微細流路の横断面は、正方形、長方形、多角形、円形、楕円形又はその他の別の形でもよく、及び／又は長手方向に部分的に変化してもよく、特に大きくしてもよく、小さくしてもよく又は一定のままでもよい。

【0049】

１つ又はそれぞれの微細流路の長さは、好ましくは１００μｍ～１０００μｍの範囲内にあり、さらに好ましくは１５０μｍ～７５０μｍの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは１８０μｍ～５００μｍの範囲内にあり、例えば３００μｍである。こうして、最適な液体吸収及び配分（Ｐｏｒｔｉｏｎｓｂｉｌｄｕｎｇ）が、ヒーター６０から微細流路６２内への十分に良好な熱入力で実現され得る。

【0050】

２つの微細流路の間隔は、特に１つの微細流路の細径の１．３倍である。この場合、当該間隔は、２つの微細流路の中心軸線同士の間隔である。当該間隔は、１つの微細流路６２の細径の好ましくは１．５～５倍でもよく、さらに好ましくは２～４倍でもよい。こうして、当該複数の微細流路内への最適な熱入力と、当該複数の微細流路の十分に安定な配置及び壁厚とが保証され得る。

【0051】

上記の特徴に起因して、ヒーターは、ブロックヒーター（Ｖｏｌｕｍｅｎｈｅｉｚｅｒ）とも呼ばれ得る。

【0052】

既に複数回言及したように、本発明の方法の場合、特に、複数の加熱要素が、１つのウェハ上に形成され、特にその後に、個々のヒーター又は一群のヒーターが、特にいわゆるダイとしてこのウェハから取り出されることが提唱されている。

【0053】

この場合、それぞれのヒーターは、好ましくは１つのウェハの厚さを有する。同時に、当該厚さは、このウェハを貫通する複数の流路の長さに相当する。１つのウェハの直径は、知られているように、より大きいウェハになる傾向にあり、例えば約１００ｍｍ～約４５０ｍｍの範囲内にあり得る。ウェハが大きい程、より多くのヒーターが製造され得て、いずれにしても、１つのヒーターの単価が基本的により低い。これは、経済的に非常に重要である。何故なら、１つのヒーター又は一群のヒーターが、特にカートリッジ内の密封されているタンクシステム内に提供されなければならず、物質の消耗後に廃棄されるからである。したがって、この場合、当該ヒーターのために本発明にしたがって使用される材料には、当該材料が環境を損なわず、場合によっては再生利用され得るという利点がある。

【0054】

好ましくは１０００μｍ未満、さらに好ましくは７５０μｍ、さらにいっそう好ましくは５００μｍ未満の層厚を有するヒーター６０が、薄膜技術によって、好ましくは１つのウェハの複数の部分から製造され得る。ヒーター６０の表面は、好ましくは親水性でもよい。ヒーター６０の流出面６４は、好ましくは微細構造化されてもよく、又は複数の微細溝を有してもよい。

【0055】

１つのウェハの複数の領域（「ダイ」）が、１つ又は複数のヒーターを有するように、当該ヒーターのこれらの領域がほぼ完成された後に、当該ウェハは分割（「ダイシング」）され得る。

【0056】

一般に、このようなダイシングは、ソーイング、切削及び切断によって実行され得て、又はレーザー切断によって実行されてもよい。特に、ダイシングは、機械制御されて正確に実行され得る。ＤＧＢ（「ｄｉｃｅ ｂｅｆｏｒｅ ｇｒｉｎｄ」）法の場合、ウェハが、ダイの境界に沿って半分の深さまで切り込みを入れられ、次いでその切り込まれた側で保持テープに保持される一方で、当該ウェハは、その切り込まれていない裏面でその目標の厚さまでバックグラインドされて薄くされる。

【0057】

いわゆる「ステルス」ダイシング（商標）の場合、最初に、ダイの境界が、レーザーによって弱くされ、次いで破断される。好ましくはパルス動作される、特にＮｄ：ＹＡＧレーザーが、レーザーとして使用され得る。１０６４ｎｍの波長を１．１１ｅＶ大きさの範囲内のシリコンの電子バンドギャップ又は１１１７ｎｍに可能な限り良好に適合させるため、当該レーザーが、当該１０６４ｎｍの波長で作動されることで、レーザーエネルギーが、レーザービームを集光することによって最大に吸収され得る。場合によっては複数回にわたって切り出すべきウィークライン（ａｂｚｕｆａｈｒｅｎｄｅ Ｓｃｈｗａｅｃｈｕｎｇｓｌｉｎｉｅ）をダイの境界に沿って得るため、当該レーザーのパルス化が、例えば１００ｋＨｚで実行され得て、ウェハが、例えば１ｍ／ｓの速度で移動され得る。この場合、シリコンの数μｍ^３の小さい体積領域が、数ナノ秒内に約１０００ｋに加熱され得る。

【0058】

不可欠ではないとしても、ドライダイシング、特に上記のステルスダイシングは、ＭＥＭＳパターンを分離するために有益である。特に、当該ダイシングは、基本的に穿孔されたヒーターを本発明にしたがって提供する場合にも有益である。何故なら、いずれにしても脆い半導体材料が、ヒーター中に形成された複数の流路（孔）によって壊れやすくなっているからである。それ故に、慎重で且つ管理されたダイシングが推奨される。

【0059】

この点に関しては、エッチングが、ほとんど又は全く実行されずに、これらの流路が、半導体材料中にレーザーで形成され得ることが言える。代わりに、これらの流路は、半導体材料中に別の適切な方法で穿孔されてもよく、又は別の方法で機械式に形成されてもよい。

【0060】

本発明の方法の次の別の構成では、ヒーターが、主にベアダイ（いわゆる「ベアチップ」）として再利用されることが提唱されている。確かに、例えば個々のヒーター又は一群のヒーターが、漏れなしに密封されているタンクシステム内に組み込むために、いずれにしても包囲、例えば装着され得るものの、当該ヒーターは、気化器の機能に対して有益に機能するようなチップとして露出している。

【0061】

本発明にしたがって製造されたヒーターは、独立請求項に記載されている。

【0062】

本発明にしたがって多数のヒーター又はヒーターとして適した複数の要素若しくは複数の領域を有する半導体材料から成るウェハは、特にサブアセンブリーとして同様に独立請求項に記載されている。

【0063】

以下に、本発明を好適な実施の形態に基づいて添付図面を参照して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0064】

【図1】本発明の方法にしたがって製造されたヒーターの実施の形態の斜視図である。

【図2】図１によるヒーターの製造工程の少なくとも部分的に異なる任意の段階を示す。

【図3】図１によるヒーターの製造工程の少なくとも部分的に異なる任意の段階を示す。

【図4】図１によるヒーターの製造工程の少なくとも部分的に異なる任意の段階を示す。

【図5】図１によるヒーターの製造工程の少なくとも部分的に異なる任意の段階を示す。

【図6】図１によるヒーターの製造工程の少なくとも部分的に異なる任意の段階を示す。

【図7】ヒーターの流出面を上から見たときの加熱要素の異なる実施の形態を示す。

【図8】ヒーターの流出面を上から見たときの加熱要素の異なる実施の形態を示す。

【図9】ヒーターの流出面を上から見たときの加熱要素の異なる実施の形態を示す。

【図10】ヒーターの流出面を上から見たときの加熱要素の異なる実施の形態を示す。

【図11】ヒーターの流出面を上から見たときの加熱要素の異なる実施の形態を示す。

【図12】生物学的な構造の微小繊維の概略横断面図である。

【図13】図１２による微小繊維から構成された生物工学的な加熱構造を示す。

【図14】本発明の気化器ユニットの斜視横断面図である。

【図15】本発明の気化器ユニットの概略横断面図である。

【図16】気化器ユニットの斜視断面図である。

【図17】電子たばこ製品の簡単な実施の形態の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0065】

図１は、本発明の方法にしたがって製造されたヒーターの実施の形態の斜視図を示す。ヒーター１の一方の表面が示されている。ヒーター１の複数の金属接点及び複数の微細流路が、この表面からアクセス可能である一方で、ヒーター１の他方の表面は認識不可能である。ヒーター１のこれらの微細流路の選択された流出面は、吸入器内でほぼ露出している。

【0066】

ヒーター１は、その中央の領域内に多数の微細流路を含む領域２を有する半導体チップとして存在する。これらの微細流路が、このヒーターを液体透過性に貫通している。これらの微細流路の直径が、図１の描写では十分な解像度で認識できない程度に、これらの微細流路の直径は小さい。ヒーター１の縁領域内では、パターン化された金属層から形成された電気接点４を認識することができる。これらの接点４は、例えばエッジコネクタとして、別の電気装置と電気接続するために当該別の電気装置、特に吸入器の制御装置のコネクタホルダ内に差し込まれ得る。

【0067】

図２～６は、図１によるヒーターの製造工程の少なくとも部分的に異なる任意の段階を示す。図２～６には、異なる段階にあるウェハの層の構造をそれぞれ認識できる基本的な複数のステップがそれぞれ、半導体材料から成る、特にシリコンから成るウェハの一部によって示されている。

【0068】

図２では、最初に、基本的な半導体材料５を認識することができる。しかし、図２に示された第１段階では、少なくとも１つの絶縁層６が、この半導体材料５の上面と下面とにそれぞれ被覆されている。この絶縁層又はこれらの絶縁層６は、例えば窒化けい素及び／又は酸窒化けい素から形成され得る。

【0069】

窒化けい素（Ｓｉ_３Ｎ_４）は、アモルファス半導体材料である。当該アモルファス半導体材料には、別の半導体に比べて、当該アモルファス半導体材料は非導電性であり、窒化けい素の層中の「電流リーク」時に、荷電キャリアが流出しないという利点がある。

【0070】

別の又はその他の絶縁層６は、熱酸化物から形成されてもよい。

【0071】

窒化けい素は、特にＬＰＣＶＤ（低圧化学気相成長）処理によって減圧して被覆され得て、例えば約９００℃の処理温度で、例えば約１００ｎｍの層厚で被覆され得る。熱酸化物は、例えば約４００ｎｍの層厚で形成され得る。

【0072】

図３には、第２段階が示されている。この第２段階では、層のポリシリコン７が、ウェハ上に被覆される。同様に、当該被覆は、ＬＰＣＶＤ処理によって実行され得る。当該ポリシリコンは、均一に（ｉｎ－ｓｉｔｕ）ドープされてもよく、特にｎドープされてもよく、好ましくは燐でドープされてもよい。処理温度は、例えば約５８０℃になり得る。当該ポリシリコンの層厚は、例えば約２μｍになり得るが、特にこれよりも大きくてもよい。体積抵抗率は、例えば約７．５×１０^－６Ω・ｍに（又は特にこれよりも小さく）なり得る。その後に、加熱工程が、特に窒素雰囲気下で、例えば約１０５０℃で、例えば３０分間実行される。

【0073】

図４は、本発明で可能な製造方法の第３段階を示す。ウェハのリソグラフィー工程が、第１マスクを用いて、特にフォトレジストによって実行される。当該リソグラフィー工程の場合、複数の微細流路８が、当該ウェハの上面から当該ウェハ中にエッチングされる。最初に、これらの微細流路８は、当該ウェハ中に向かってほぼ垂直にその途中だけまで達する。特に、これらの微細流路８は、この第１エッチングステップで（以下のそれぞれの層が存在する場合に）当該ポリシリコン層と当該窒化けい素層と当該熱酸化物層とを貫通し、当該シリコンの約２～２０μｍの深さまでエッチングされ得る。これらの微細流路８は、それらの下端部で残りのシリコンの層厚と下の絶縁層６とによって依然として密封されている。これらの微細流路８はそれぞれ、ヒーター１が形成されなければならない当該ウェハ中の領域内に形成される。当該エッチングは、特にドライエッチングとして実行され、好ましくは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）として実行される。オプションとして、酸化処理が、エッチストップとして及び、パッシベーションのために実行されてもよい。

【0074】

図５は、製造工程における次のオプションの段階を示す。この段階では、第２マスクと第２リソグラフィー工程とによって、例えばアルミニウムから成る複数の電気接点９が、特に「スパッタリング」によってウェハ上に選択的に被覆される。その後に、さらなる加熱が、例えば約４５０℃で、例えば３０分間実行され得る。

【0075】

ただし、基本的には、図４及び５による段階は、反対の時間順序で実行されてもよい。すなわち、複数の微細流路８が、ウェハ中にエッチングされる前に、最初に、複数の電気接点９が、ポリシリコン層７上に被覆され得る。これらの電気接点は、スパッタリングの代わりにプレーティングによって被覆されてもよく、したがって例えば金属化学蒸着によって被覆されてもよい。このため、例えばクロム及び／又は金及び／又はこれらの合金が考慮される。特に、抵抵抗で、容易にはんだ付け可能な接点が考慮され得る。複数の電気接点が、例えば約５００ｎｍの層厚で被覆されてもよい。

【0076】

図６には、製造のさらなる段階が示されている。最初に、保護層が、複数の接点９上に被覆されてもよい。しかし、ヒーター１ごとに、例えば１つの大きい中心開口部によってシリコン５の残りの材料を除去するため、すなわち複数の微細流路８の依然として密封されている端部を、液体を通過させるために開口するため、新たなリソグラフィー工程が、第３マスクによって背面又は下面から実行されることによって、ウェハが、主に当該背面又は下面から処理される。この場合、既に上述したように、これらの微細流路は、当該ウェハの上面にあるこれらの微細流路８の開口部とは違う横断面を有してもよい。当該材料の除去は、同様にエッチングによって、特に反応性イオンエッチング及び／又は深掘り反応性イオンエッチングによって実行される。この場合、深掘り反応性イオンエッチングは、シリコン材料又はその他の最初のウェハ材料に対して使用され得る一方で、酸化層が、エッチストップとして予め被覆されてある場合は、好ましくは反応性イオンエッチングが、当該酸化層を貫通するために使用される。

【0077】

（図に詳しく示されていない）次の段階として、個々のヒーター１又はヒーター群が、ウェハから分離され得る（「ダイシング」）。接点９の保護層が、予め被覆されている場合は同様に除去されてもよい。

【0078】

これにより、原理的には、当該ヒーターは完成されていて且つ正常に機能する。流体又は液体が、タンクから複数の微細流路８を通じてこれらの微細流路８の流入面から流出面に向かって移送され得て、このときにヒーター１のドープされた半導体材料の電気抵抗加熱によって加熱され得て、エアロゾルを生成するために気化され得る。この場合、これらの微細流路８は、好ましくは毛細管式に作用するが、適切な種類のポンプ移送が考慮されてもよい。毛細管式の微細流路８の場合、これらの微細流路８は、原理的にはタンクの液体表面上に直接に当接されてもよい。しかし、フリース、芯、多孔性材料等の使用が、特に境界面領域内で液体を移送するために考慮されてもよい。それどころか、多くの場合、当該フリース、芯、多孔性材料等の使用は、ヒーター１による液体の均一な分布及び加熱にとって非常に有益である。いずれにしても、漏洩を防いだ液体移送に寄与し得る。

【0079】

本発明にしたがって製造されたヒーターは、「剥き出しで」使用され得るものの、当然に、液体移送に影響を及ぼすことなしに、又は漏洩の防止を損なうことなしに、当該ヒーターを適切な方法でラップすること、例えば当該ヒーターをポリマー層に接合することも可能である。

【0080】

図７～１１、特に図９から分かるように、ヒーター１の流出口６８が、先行する図面とは違って好ましくは縦長に又はスリット形に形成され得る。すなわち、流出口６８は、その幅Ｂよりも好ましくは少なくとも１．５倍だけ、さらに好ましくは少なくとも２倍だけ、さらに一層好ましくは少なくとも２．５倍だけ大きくてもよい。流出口６８は、異なって、例えば円形に、正方形に又は多角形に形成されてもよい。

【0081】

ここで例示されたヒーターの加熱要素６５は、好ましくは負の抵抗係数を有するＮＴＣ材料から成る。特に加熱要素６５の抵抗を測定するための装置７２が、電子装置１９内に設けられている。電子装置１９は、好ましくは、抵抗測定装置７２又は図示されていないＴセンサ又は隣接する加熱要素によって加熱要素６５の温度制御又は温度調整を実行できる。

【0082】

好ましくは、例えば約０．３ｍｍ～１ｍｍの厚さのシリコン基板が、ヒーター用の材料として使用される。このときに流路６２を形成する当該シリコン基板内の流出口６８が、円錐形状に延在するように、当該流出口６８は、１００ウェハを使用する場合に、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いた湿式化学エッチングによって形成され得る。その結果、下流の流れ抵抗が小さくなり、したがって、放出可能な蒸気量が大きくなる。既に冒頭で述べたように、この湿式エッチングは、好ましくはヒーターの流入面から実行され得る一方で、乾式エッチングは、例えば流出面からが有益であり、流出面から実行され得る。

【0083】

しかしながら、チップ寸法を小さく維持するためには、１つの流出口を複数の垂直壁によって形成することが有益であり得る。この流出口の場合、流路６２の横断面が、流入面６１から流出面６４に向かって一定のままである。当該一定の横断面は、１１０ウェハの乾式エッチング又はＫＯＨエッチングによって達成され得る。

【0084】

加熱要素６５は、適切な導電性材料、特にポリシリコンから成る好ましくは０．５μｍ～１０μｍの厚さから成る。基礎となる半導体材料と加熱要素６５とが、熱及び／又は電気絶縁層７４によって互いに分離され得る。当該構成は、図２～６の層７，５及び６に相当する。

【0085】

毛細管作用は、好ましくは液体流路６２内に設けられている移送装置及び／又は流量制御装置によって支援され得る。この場合、当該移送装置及び／又は流量制御装置は、特にポンプ、弁及び／又はエレクトロウェッティングに基づく装置でもよい。

【0086】

気化周期の周期長は、特に２０ｍｓ～２００ｍｓの範囲内にあり得る。その結果、使用者は、当該気化をパルス状でないと感じ、対応する数の周期が、喫煙ごとに又は吸引ごとに経過し得る。代わりに、例えば約２秒間の一周期が、喫煙又はパフ若しくは吸引として使用されるように、気化制御が実行されてもよい。一般に、当該加熱電圧Ｕｈは、特に１Ｈｚ～１０ｋＨｚの範囲内のパルス周波数でパルス状にされている。

【0087】

十分に高い毛細管力による液体の流出を回避するため、加熱要素６５によって制限される細い流出口幅は、好ましくは約１０μｍ～５００μｍの寸法を有する。

【0088】

液体を気化させるための目標温度は、一般に１００℃～４００℃の範囲内にある。

【0089】

ヒーターは、特に微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の部品であり、特にクリーンルーム技術で製造され、流出口６８及び加熱要素６５の所定の幾何構造を有する。

【0090】

均一な温度分布が、加熱要素６５にわたって発生するように、当該加熱要素６５の幾何構造は有益に構成されている。このため、増大した熱電力が、増大した熱損失の個所で、特に電気抵抗を局所的に減少させることによって調整されるように、加熱要素６５の局所的な横断面が変更されてもよい。

【0091】

加熱要素６５の異なる好適な実施の形態が、図７～１１に上から見た正面図でそれぞれ示されている。

【0092】

図７による実施の形態では、開口部６８の長手方向に対して縦長に平行に整合された１つの中央ウェブ８０が形成されているように、ハッチングして示された加熱要素６５が、長手方向にスリット形の開口部６８にわたって配置される。このウェブ８０は、ヒーターにあるスリット６８の長手側の両側に沿って、ウェブ８０の長手方向に分散している多数の横延在部８１を介して、開口部６８の縁部に結合されている。こうして、多数の供給口７９が形成されている。この場合、それぞれ１つの供給口７９が、当該ウェブ８０と２つの横延在部８１と当該開口部６８の開口縁部の一部とによって形成されている。１つの供給口７９の開口幅は、約１０μｍ～０．２ｍｍの範囲内にある。ウェブ８０の幅と横延在部８１の幅とは、主に加熱要素６５の材料に依存する。当該幅は、好ましくは約５μｍ～０．１ｍｍの範囲内にある。

【0093】

これらの供給口７９自体は、図１４～１６に示された流路の代わりとなる流路６２とみなされてもよい。一般に、本発明のヒーターの別の構成では、流出路の数Ｋ１、貫通開口部の数Ｋ２及び／又は貫通孔の数Ｋ３が互いに相違することが考えられ、及び／又は、ただ１つの貫通開口部及び／又はただ１つの貫通孔が、つまり特に場合によっては流入口及び／又は流出口として、特にＫ１以下のグループ数Ｇ１を有する一群の流出路に割り当てられていることが考えられる。

【0094】

当該流出路、貫通開口部及び／又は貫通孔は、同じか又は互いに異なる流出横断面を有し得る。当該流出路、特に微細流路の数Ｋ１、当該貫通開口部の数Ｋ２及び／又は当該貫通孔の数Ｋ３は、互いに相違し得る。特に、Ｋ１は、Ｋ２よりも大きくてもよく、及び／又はＫ３よりも大きくてもよい。Ｋ２は、Ｋ３よりも大きくてもよい。ただ１つの貫通開口部及び／又はただ１つの貫通孔が、特にＫ１以下のグループ数Ｇ１を有する一群の流出路／微細流路に割り当てられ得る。この貫通開口部及び／又はこの貫通孔の横断面は、当該一群の流出路／微細流路の横断面に適合されていて、特に当該一群の流出路／微細流路の横断面に一致するか又はこれを超える。こうして、必要に応じて、一群の複数の流路が、より少ない数の貫通開口部によって、特に選択的に閉鎖及び／又は開放され得て、より簡単な製造が実現され得る。こうして、液体を供給するため及びより簡単な製造のため、一群の複数の流路が、より少ない数の貫通孔によって実現され得る。共通の１つの貫通開口部及び／又は共通の１つの貫通孔が、例えば３～１０グループ数Ｇ１を有する一群の流路に割り当てられ得る。この場合、この貫通開口部及び／又はこの貫通孔は、３本～１０本の流路に当接する。

【0095】

横延在部８１が、熱を放出するので、ウェブ８０と横延在部８１との合流箇所が、２つの横延在部８１間のウェブ８０の中央よりも低温である。この影響は、ウェブ８０と横延在部８１との合流箇所の狭窄部によって、及び／又は２つの横延在部８１間の長手方向のウェブ８０の拡張部８３によって相殺され得る（図８参照）。狭窄部８２の領域内の増大した電流密度に起因して、より多くの熱が、狭窄部８２で生成される。その結果、増大した熱損失が補償される。

【0096】

加熱要素６５が蛇行状に形成されている別の好適な実施の形態が、図９に示されている。開口部６８の開口部縁部との合流箇所での増大した別損失が、説明したように狭窄部８２又は拡張部８３によって補償され得る（図１０参照）。

【0097】

別の実施の形態が、図１１に示されている。半導体材料中の１つの大きい開口部が、加熱要素６５を形成する加熱材料から成る層によって覆われる。この層内には、約１０μｍ～０．５ｍｍの範囲内の直径を有する多数の小孔７１が、蒸気を放出するための供給口７９として存在する。

【0098】

図７，１１及び１３は、加熱電圧Ｕｈを加熱要素６５に印加するためにこの加熱要素６５に接続されている電極８４を示す。

【0099】

加熱要素６５は、電熱線の形態又は別の適切な形態を成し得る。測定装置７２を用いた加熱要素６５の抵抗の測定は、加熱要素６５の温度を測定するために使用され、場合によっては作動電流Ｉｈ又は作動電圧Ｕｈを適合させることによって加熱要素６５を調整するために使用される。当該温度測定は、ヒーターの全体にわたって実行され得るか又は一部分だけにわたって実行され得る。したがって、２つの横延在部８１（図７）間又は２つの蛇行巻線（図９）間の電圧の測定による電流供給時に、局所抵抗、すなわち局所温度が測定され得る。

【0100】

加熱要素６５の複数の別の実施の形態が、図１２及び１３に示されている。発熱体８５を有する加熱要素６５の形は、特に木質繊維細胞又は導管中の微小繊維として見て取れる生物学的な構造を模している（図１２参照）。複数の発熱体８５間の流路８６の好適な寸法、すなわち隣接した複数の加熱構造体８５間の自由間隔は、１０μｍ～０．５ｍｍ、さらに好ましくは１５μｍ～１５０μｍの範囲内にある。

【0101】

複数の導電部８７によって互いに直列接続され得る適切に形成され且つ離間した複数の加熱要素６５を有する生物学的な加熱構造体が、図１３に示されている。図１３Ａは、加熱要素６５の領域内の抜き取られた拡大図である。図１３及び１３Ａで分かるように、複数の加熱要素６５又は複数の加熱要素幾何構造体をネット状に適切に結合することによって、表面を広く覆う密な表面構造が得られる。その結果、液体の非常に速くて且つ効率的な気化が可能になる。

【0102】

本発明の気化器ユニット２０の複数の別の好適な実施の形態が、図１４及び１５に異なる横断面で示されている。

【0103】

気化器ユニット２０は、ブロック状の、好ましくは一体構造の、導電材料、特に半導体材料、好ましくはシリコンから成るヒーター６０を有する。ヒーター６０の全体が、導電材料から成る必要はない。例えば、ヒーター６０の表面が、導電性に、例えば金属で被覆されているか又は特に適切にドープされていることで十分である。この場合、全ての表面が被覆される必要はなく、例えば、金属の導電路又は非金属の導電路又は非金属で積層された金属の導電路が、非導電性又は半導電性の基体上に設けられてもよい。ヒーター６０の全体が加熱されることは必ずしも必要でない。例えば、流出面６４の領域内のヒーター６０の一部又は加熱層を加熱するだけで十分である。

【0104】

ヒーター６０は、液体を導くようにこのヒーター６０の流入面６１を流出面６４に接続する複数の微細流路６２を有する。流入面６１は、液体を導くように芯組織１９を介して液体タンク１８に接続されている。芯組織１９は、毛細管力によって液体を液体タンク１８からヒーター６０に受動的に送る役割をする。

【0105】

微細流路６２の平均直径は、特に５μｍ～２００μｍの範囲内にあり、さらに好ましくは３０μｍ～１５０μｍの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは５０μｍ～１００μｍの範囲内にある。これらの寸法に起因して、毛細管作用が有益に発生する。その結果、微細流路６２が、液体で充填されるまで、流入面６１から微細流路６２内に浸入する液体が、微細流路６２を通じて上に向かって上昇する。ヒーター６０の多孔率と呼ばれ得るヒーター６０に対する微細流路６２の体積比は、例えば、１０％～５０％の範囲内にあり、好ましくは１５％～４０％の範囲内にあり、さらに好ましくは２０％～３０％の範囲内にあり、例えば２５％である。微細流路６２を有するヒーター６０の面の流路長さは、例えば０．５ｍｍ～３ｍｍの範囲内にある。微細流路６２を有するヒーター６０の面の寸法は、例えば、０．９５ｍｍ×１．７５ｍｍ、又は１．９ｍｍ×１．７５ｍｍ又は１．９ｍｍ×０．７５ｍｍであり得る。ヒーター６０の辺の長さは、例えば０．５ｍｍ～５ｍｍの範囲内にあり、好ましくは０．７５ｍｍ～４ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは１ｍｍ～３ｍｍの範囲内にあり得る。ヒーター６０の面積（チップサイズ）は、例えば１ｍｍ×３ｍｍ又は２ｍｍ×３ｍｍであり得る。ヒーター６０の幅は、好ましくは１ｍｍ～５ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは２ｍｍ～４ｍｍの範囲内にあり、例えば３ｍｍである。ヒーター６０の高さは、好ましくは０．０５ｍｍ～１ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは０．１ｍｍ～０．７５ｍｍの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは０．２ｍｍ～０．５ｍｍの範囲内にあり、例えば０．３ｍｍである。さらに、より小さいヒーターが、本発明にしたがって製造され、機能的に作動されてもよい。

【0106】

微細流路６２の数は、好ましくは４～１０００の範囲内にある。こうして、微細流路６２内への熱入力が最適化され得て、保証された高い気化出力と十分に大きい蒸気流出面とが実現され得る。

【0107】

図１４において見て取れるように、複数の微細流路６２が、正方形、長方形、多角形、円形、楕円形又はその他の別の形のアレイを成して配置されている。当該アレイは、ｓ個の列とｚ個の行とを有するマトリクスとして構成され得る。この場合、ｓは、好ましくは２～５０の範囲内にあり、さらに好ましくは３～３０の範囲内にあり、及び／又は、ｚは、好ましくは２～５０の範囲内にあり、さらに好ましくは３～３０の範囲内にある。こうして、保証された高い気化出力を有する効率的に且つ簡単に製造可能な複数の微細流路６２の配置が実現され得る。

【0108】

これらの微細流路６２の横断面は、正方形、長方形、多角形、円形、楕円形又はその他の別の形でもよく、及び／又は長手方向に部分的に変化してもよく、特に大きくしてもよく、小さくしてもよく又は一定のままでもよい。

【0109】

１つ又はそれぞれの微細流路６２の長さは、好ましくは１００μｍ～１０００μｍの範囲内にあり、さらに好ましくは１５０μｍ～７５０μｍの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは１８０μｍ～５００μｍの範囲内にあり、例えば３００μｍである。こうして、最適な液体吸収及び配分（Ｐｏｒｔｉｏｎｓｂｉｌｄｕｎｇ）が、ヒーター６０から微細流路６２内への十分に良好な熱入力で実現され得る。

【0110】

２つの微細流路６２の間隔は、特に１つの微細流路６２の細径の１．３倍である。この場合、当該間隔は、２つの微細流路６２の中心軸線同士の間隔である。当該間隔は、１つの微細流路６２の細径の好ましくは１．５～５倍でもよく、さらに好ましくは２～４倍でもよい。こうして、当該複数の微細流路内への最適な熱入力と、当該複数の微細流路の十分に安定な配置及び壁厚とが保証され得る。

【0111】

上記の特徴に起因して、ヒーター６０は、ブロックヒーター（Ｖｏｌｕｍｅｎｈｅｉｚｅｒ）とも呼ばれ得る。

【0112】

気化器ユニット２０は、特に制御機構部１５によって制御可能な加熱電圧源７１を有する。当該加熱電圧源７１は、ヒーター６０の対向する両面の複数の電極７２を介してこのヒーター６０に接続されている。その結果、加熱電圧源７１から発生した電圧Ｕｈが、電流をヒーター６０に通電させる。導電性のヒーター６０のオーミック抵抗に起因して、当該通電は、ヒーター６０を加熱し、それ故に複数の微細流路６２内に含まれている液体を気化させる。したがって、ヒーター６０は、気化器として作用する。こうして発生した蒸気／エアロゾルが、これらの微細流路６２から流出面６４に向かって放出し、気流３４が混入される（図１７参照）。喫煙者の吸引によって引き起こされた空気通路３０を通じた気流３４の確認時に、制御機構部１５が、加熱電圧源７１をより正確に制御する。この場合、自動的な加熱によって、これらの微細流路６２内に存在する液体が、蒸気／エアロゾルとしてこれらの微細流路６２から放出される。

【0113】

ステップごとの気化が、喫煙者によって監視されないにもかかわらず、エアロゾルが、ほぼ均一に、心地よい風味で、繰り返し可能に、正確に生成されることが保証されるように、液体の個々の部分の個々の成分の温度及び／又は気化が異なる場合でも、個々の気化ステップの期間が、短く保持され得て、及び／又は、当該個々の気化ステップが、１つの制御周波数によって制御され得る。特に、好ましくは最初に、液体のより容易に沸騰する成分が、第１気化期間中に第１温度Ａで気化され、次いで、当該液体のより高温で沸騰する成分が、第２気化期間中に温度Ａを超える第２温度Ｂで気化される。

【0114】

ヒーターは、例えば圧接接点、ばね接点又は圧着接点によって、場合によっては漏洩保護に対する密封効果を支援するために、及び／又はワイヤボンディング若しくははんだ付けによって電子結合又は電気結合され得る。

【0115】

特に、使用される液体混合物に適合された電圧曲線Ｕｈ（ｔ）が、吸入器１０のデータメモリ内に記憶されている。当該記憶は、電圧曲線Ｕｈ（ｔ）を使用される液体に適合されるように予め設定することを可能にする。その結果、ヒーター６０の加熱温度と、毛細管状の微細流路６２の温度とが、それぞれの液体の既知の気化特性にしたがって気化工程にわたって時間制御され得る。これにより、最適な気化結果が入手可能である。気化温度は、特に１００℃～４００℃、さらに好ましくは１５０℃～３５０℃、いっそうさらに好ましくは１９０℃～２９０℃の範囲内にある。

【0116】

多孔性で及び／又は毛細管状で液体透過性の芯組織１９が、ヒーター６０の流入面６１に配置されている。図１４及び図１５で分かるように、芯組織１９は、ヒーター６０の流入面６１に平面状に接触し、流入面側で全ての微細流路６２を覆う。当該芯組織は、ヒーター６０に対向する面で液体タンク１８に液体透過性に接合されている。図１４及び１５に示された芯組織１９に対する液体タンク１８の直接の接合は、一例に過ぎない。特に、１つの液体インターフェース及び／又は複数の液体管路が、液体タンク１８と芯組織１９との間に設けられてもよい。それ故に、液体タンク１８は、芯組織１９から離間して配置されてもよい。液体タンク１８の寸法が、芯組織１９よりも大きくできる。芯組織１９は、例えば、液体タンク１８のハウジングの開口部内に嵌入されてもよい。複数の気化器ユニット２０が、１つの液体タンク１８に割り当てられてもよい。

【0117】

微細流路６２の無流通と、このことから発生する問題とを回避するため、芯組織１９は、多孔性及び／又は毛細管状の材料から成る。当該材料は、ヒーター６０から気化する液体を、毛細管作用によって液体タンク１８からヒーター６０に十分な量で受動的に送ることができる。

【0118】

芯組織１９に通流する液体の望ましくない加熱を回避するため、芯組織１９は、好ましくは絶縁性材料から成る。芯組織１９は、好ましくは、材料である綿、セルロース、アセテート、ガラス繊維織物、ガラス繊維セラミック、焼結セラミック、セラミックペーパー、アルミノシリケートペーパー、発泡金属、海綿状金属、適切な移送速度を呈するその他の耐熱性の材料、多孔性の材料及び／又は毛細管状の材料のうちの１つ以上の材料、又は前述の材料のうちの２つ以上の材料から成る複合構造から構成される。実際の好適な実施の形態では、芯組織１９は、少なくとも１つのセラミックペーパー及び／又は多孔性セラミックを含み得る。芯組織１９の体積は、好ましくは１ｍｍ^３～１０ｍｍ^３の範囲内にあり、さらに好ましくは２ｍｍ^３～８ｍｍ^３の範囲内にあり、さらにいっそう好ましくは３ｍｍ^３～７ｍｍ^３の範囲内にあり、例えば５ｍｍ^３である。

【0119】

芯組織１９が、伝導性の材料から成る場合（このことは排除されない）、好ましくは、電気及び／又は熱絶縁材料、例えばガラス、セラミック又は合成樹脂から成る絶縁層が、この絶縁層にわたって延在し、複数の微細流路６２に対応する複数の貫通開口部を伴って芯組織１９とヒーター６０との間に設けられている。

【0120】

芯組織１９の材料中の複数の孔又は複数の毛細管のサイズは、好ましくは所定の規則に従う。したがって、ヒーター６０に対する接触領域３５，６１内の芯組織１９の複数の孔又は複数の毛細管の平均孔サイズ／毛細管サイズＤｗは、好ましくは最小であり、すなわちＤｗ＝Ｐｍｉｎであり（図５，６参照）、及び／又は好ましくは、２つの微細流路６２同士の最小間隔Ｄｐよりも、好ましくは少なくとも２倍だけ、さらに好ましくは少なくとも５倍だけ小さく、すなわちＤｗ≪Ｄｐである（図４）。さらに、ヒーター６０に対する接触領域３５，６１内の芯組織１９の複数の孔又は複数の毛細管の平均孔サイズ／毛細管サイズＤｗは、好ましくは、１つの微細流路６２の最小の細径よりも、好ましくは少なくとも２倍だけ、さらに好ましくは少なくとも５倍だけ小さく、すなわちＤｗ≪Ｄｐｗである。

【0121】

ヒーター６０から芯組織１９及び／又は液体タンク１８内への気泡を含む液体の望まない逆流を回避するため、ヒーター６０に対する接触領域３５，６１内の芯組織１９は、液体を均一に分散させ、耐熱性を呈し、当該芯組織１９の比較的小さい孔及び／又は細い毛細管によって或る種の逆止弁を形成する役割をする。

【0122】

図１５による実施の形態では、芯組織１９は、例えば２つの平板層３５，３６、すなわちヒーター６０の流入面６１に平面状に密接し、この流入面６１に接触する芯層３５と、この芯層３５に隣接する、液体タンク１８に液体透過性に接合されていて且つより離れた芯層と呼ばれ得る芯層３６とを有する。

【0123】

接触層３５は、ほぼ一定の孔サイズ／毛細管サイズ分布を呈し、２つの微細流路６２同士の最小間隔Ｄｐよりも著しく小さく、１つの微細流路６２の最小の細径Ｄｐｗよりも著しく小さい（Ｄｗ≪Ｄｐ，Ｄｐｗ）ほぼ一定の平均孔サイズ／毛細管サイズＤｗを有する。

【0124】

より離れた芯層３６は、ほぼ一定の孔サイズ／毛細管サイズ分布を呈し、接触層３５の平均孔サイズ／毛細管サイズＤｗよりも著しく大きく（Ｄｗ′＞Ｄｗ）、しかし好ましくはＤｐ及び／又はＤｐｗよりも依然として小さい（Ｄｗ′＜Ｄｐ，Ｄｐｗ）ほぼ一定の平均孔サイズ／毛細管サイズＤｗ′を有する。

【0125】

好適な実際の実施の形態では、接触層３５は、例えば繊維ペーパー層若しくはセラミックペーパー層でもよく、及び／又は、層３６は、多孔性のセラミックでもよい。

【0126】

当然に、芯組織１９は、２つよりも多い芯層３５，３６，…を有してもよい。２つよりも多い芯層３５，３６，…の場合でも、当該平均孔サイズ／毛細管サイズは、ヒーター６０に対する間隔が減少するにつれて、好ましくは単調に（すなわち、芯層から芯層にかけて）より小さくなるか、及び／又は同じままであり、それ故にどんな場合でも減少しない。

【0127】

図１４による実施の形態では、芯組織１９は、ヒーター６０に対する間隔ｄが減少するにつれて、当該平均孔サイズ／毛細管サイズが単調に小さくなる１つの層だけから成る。

【0128】

全ての実施の形態では、希望した孔サイズ／毛細管サイズの勾配が、最適に調整され得て、ヒーター６０に向かう液体の流れが、緩やかになり且つ均一にされる。

【0129】

ヒーター６０に対する間隔が減少するにつれて、芯組織１９内の平均孔サイズ／毛細管サイズが、当該ヒーターの流入面６１に対して垂直方向に、すなわちヒーター６０と芯組織１９との間の接触面に対して垂直方向に、又は微細流路６２の延在方向に対して平行に図示されたように減少する。これに対して、ヒーター６０に対して同じ間隔ｄを成す１つの層内では、液体が、ヒーター６０の全ての微細流路６２に均一に供給されるように、芯組織１９内の平均孔サイズ／毛細管サイズは、好ましくは一定である。

【0130】

好ましくは、微細流路６２の長手軸線が、層１９，３５，３６に対して直角に配置されているか、又は任意の積層に対して共通に配置されている。こうして、ヒーター６０から微細流路６２内への最適な熱入力が実現され得る。

【0131】

好ましくは１０００μｍ未満、さらに好ましくは７５０μｍ、さらにいっそう好ましくは５００μｍ未満の層厚を有するヒーター６０が、薄膜技術によって、好ましくは１つのウェハの複数の部分から製造され得る。ヒーター６０の表面は、好ましくは親水性でもよい。ヒーター６０の流出面６４は、好ましくは微細構造化されてもよく、又は複数の微細溝を有してもよい。

【0132】

液体が、好ましくは１μｌ～１０μｌ、さらに好ましくは２μｌ～１０μｌ、さらにいっそう好ましくは３μｌ～５μｌの範囲内で、一般には４μｌで喫煙者の吸引ごとに添加されるように、気化器ユニット２０は調整されている。好ましくは、気化器ユニット２０は、吸引ごとの液体量／蒸気量に関して、すなわち１秒～３秒の吸引期間ごとの液体量／蒸気量に関して調整可能でもよい。

【0133】

以下に、気化工程のシーケンスを説明する。

【0134】

初期状態では、加熱工程用の電圧源７１（図１６；図１７の蓄電部１４も参照）は停止されている。

【0135】

液体５０を気化させるため、ヒーター６０用の電圧源７１が起動される。この場合、ヒーター６０内と微細流路８２内との気化温度が、使用される液体混合物の個々の気化挙動に適合されているように、電圧Ｕｈが調整される。その結果、局所的な過熱の危険と、当該加熱による有害物質の発生とが回避される。

【0136】

特に、本発明によれば、液体混合物の望まない分別気化（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｅｌｌｅｎ Ｖｅｒｄａｍｐｆｕｎｇ）も低減若しくは回避され得るか、又は、当該分別気化が回避され得る。さもなければ、液体の容器が、完全に空になる前に 液体混合物が、異なる沸点に起因して、気化過程、特に「パフ」の進行の途中で複数の成分を早めに失い得る。その結果、特に薬剤的に作用する液体の場合、引き続く喫煙動作時に、望ましくない影響が、喫煙者に及ぼされ得る。

【0137】

微細流路６２の容積に相当するか又は当該容積に関連する液体量が気化した直後に、加熱電圧源１４，７１が停止される。好ましくは、液体特性及び液体量が、正確に既知であるので、この時点は、非常に正確に制御され得る。それ故に、気化器ユニット２０のエネルギー消費が、公知の装置に比べて減少され得る。何故なら、必要な気化エネルギーが、配量され得て、したがってより正確に生成され得るからである。 当該加熱工程の終了後に、微細流路６２が、ほぼ又は完全に空にされる。このとき、当該微細流路６２が、芯組織１９を通じた液体の供給によって再び充填されるまで、加熱電圧源１４，７１が停止されたままである。当該微細流路６２が、芯組織１９を通じた液体の供給によって再び充填されると、その次の加熱サイクルが、加熱電圧源１４，７１を起動することによって開始され得る。

【0138】

一般に、加熱電圧源１４，７１によって生成されたヒーター６０の制御周波数は、好ましくは１Ｈｚ～５０Ｈｚの範囲内にあり、好ましくは３０Ｈｚ～３０ｋＨｚの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは１００Ｈｚ～２５ｋＨｚの範囲内にある。

【0139】

ヒーター６０用の加熱電圧Ｕｈの周波数及びデューティー比が、好ましくは、バルク沸騰（Ｂｌａｓｅｎｓｉｅｒｕｎｇ）中の気泡振動（Ｂｌａｓｅｎｓｃｈｗｉｎｇｕｎｇ）の固有振動又は固有周波数に適合されている。好ましくは、当該加熱電圧の周期１／ｆは、それ故に５ｍｓ～５０ｍｓ、さらに好ましくは１０ｍｓ～４０ｍｓ、さらにいっそう好ましくは１５ｍｓ～３０ｍｓの範囲内でもよく、例えば２０ｍｓでもよい。気化した液体の組成に応じて、上記の周波数とは違う周波数が、当該気泡振動の固有振動又は固有周波数に適合されてもよい。

【0140】

さらに、過熱を回避しつつ濃縮蒸気を保証するためには、加熱電圧Ｕｈによって発生した最大加熱電流が、好ましくは７Ａ未満、さらに好ましくは６．５Ａ未満、さらにいっそう好ましくは６Ａ未満にしなければならず、最適には４Ａ～６Ａの範囲内にしなければならないことが分かっている。

【0141】

液体が、常に十分に移送され得て、ヒーター６０の前方の領域での当該液体の欠乏が回避されるように、芯組織１９の移送速度が、ヒーター６０の気化速度に最適に適合されている。

【0142】

さらに、この点に関して、当該気化器システムは、電圧制御による代わりに電流制御によっても制御され得ることを念のために言及しておく。それ故に、当該電流制御による構成では、電圧Ｕｈの代わりに、電流Ｉｈが、同様に使用されてもよい。

【0143】

気化器ユニット２０は、特に微小電気機械システム技術に基づいて、特にシリコンから製造されていて、それ故に、好ましくは微小電気機械システムである。

【0144】

上記にしたがって、好ましくは少なくとも流入面６１上の、シリコンを母材とする扁平なヒーター６０と、このヒーター６０の下にある、好ましくは異なる孔サイズを有する毛細管状組織１９とから成る層構造が有益に提唱される。気泡が、さらなる移送作用を回避すると同時に、当該液体の流れの回避による不十分な冷却に起因して、ヒーター６０が（局所的に）過熱される一方で、ヒーター６０の流入面６１に直接に配置された当該芯組織１９は、ヒーター６０の流入面６１での気泡の発生を回避する。さらに、本発明の方法の場合、当該ヒーターをこのヒーターの芯組織と結合して又は当該芯組織と一体的に同時に製造又は提供することも考えられる。

【0145】

本発明の気化器ユニット２０の別の好適な実施の形態が、図１６に示されている。気化器ユニット２０は、ブロック状の半導体基板６３、特にシリコン基板を有するヒーター６０を有する。基板６３は、この基板６３の流入面６１を流出面６４に通流可能に接続する多数の微細流路６２を有する。以下に、当該構成をさらに詳しく説明する。

【0146】

複数の微細流路６２に通流する液体を制御する通流制御装置６６が、基板６０の流入面６１に設けられている。好適な実施の形態では、通流制御装置６６は、１つの通流制御層６９を貫通して延在する複数の貫通孔６８を有するこの通流制御層６９である。

【0147】

特に好ましくは、電場が、液体と貫通孔６８の内壁との成す接触角度に影響を及ぼすために通流制御層６６中の液体に印加可能である。この場合、特にエレクトロウェッティングの効果が利用される。このため、気化器ユニット２０は、コントローラ２９によって制御可能なＥＷ（エレクトロウェッティング）電圧源７４を有する。このＷＥ電圧源７４は、通流制御層６９の対向する複数の側面にある複数の電極７５を介してこの通流制御層６９に接続されている。その結果、ＥＷ電圧源７４によって生成された電圧Ｕｅｗが、複数の貫通孔６８内の液体中の荷電キャリアを移動させる。こうして、液体と１つの貫通孔６８の内壁との成す接触角度が、親水性（適切な電圧の印加）と疎水性（無電圧）との間で変更され得る。これらの貫通孔６８内の接触角度が、親水性に設定されているときに、当該液体は、液体タンク１８からこれらの貫通孔６８内に毛管現象で移送され、当該毛管現象の移送作用に起因して複数の貫通開口部６７内へ上昇し得て、さらに複数の微細流路６２内へ上昇し得る。これらの貫通孔６８内の接触角度が、疎水性に設定されているときに、液体タンク１８からこれらの貫通孔６８を通じたこれらの貫通開口部６７内へとこれらの微細流路６２内への上昇が禁止されている。毛管現象の移送作用が発生しないので、当該液体は、液体タンク１８内に留まっている。すなわち、通流制御層６９の機能は、これらの貫通孔６８を通じた液体の自由な通流とこれらの貫通孔６８を通じた液体の通流の禁止との間の切り替えを可能にすることである。それ故に、通流制御層６９は、切替層とも呼ばれ得る。上記によれば、通流制御層６９は、気化本体６０中のこれらの微細流路６２の充填工程を制御するために使用される。

【0148】

さらに、通流制御層６９は、好ましくはＥＷＯＤ（ｅｌｅｃｔｒｏ ｗｅｔｔｉｎｇ ｏｎ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ）層として形成され得る。この場合、複数の貫通孔６８の内壁の表面が、誘電材料で被覆されている。このような誘電材料は、好ましくは自己組織化単分子層（ＳＡＭ）として形成され得る。液体とこれらの貫通孔６８との成す接触角度が、当該自己組織化単分子層によってさらに影響され得る。

【0149】

好ましくは、絶縁層７０を貫通して延在する複数の貫通開口部６７を有する、絶縁材料、例えばガラス又はセラミックから成る当該絶縁層７０が、通流制御層６９と基板６３との間に設けられている。絶縁層７０は、特に液体タンク１８内の液体の望まない高温の加熱及び／又は気化を当該気化中に回避するように、気化本体６０を液体タンク１８から熱絶縁するために使用される。絶縁層７０は、基板６３を通流制御層６９から電気絶縁するためにも使用され得る。これにより、当該気化及び／又は加熱が、当該通流制御から分離され得る。これらの貫通開口部６７は、特に複数の微細流路６２及び／又は複数の貫通孔６８に相当する。その結果、貫通している複数の微細流路が、液体タンク１８から基板６３の流出面６４上の流出開口部７６まで形成される。

【0150】

複数の微細流路６２、複数の貫通開口部６７及び／又は複数の貫通孔６８の長手軸線が、特に層６９，７０に対して直角に配置されている。一般に、層列が、基板６３及び通流制御層６９及び／又は絶縁層７０及び／又は少なくとも１つの別の層によって形成されているときに、これらの微細流路６２の長手軸線が、この層列に対して直角に有益に配置されている。こうして、熱が、基板６３からこれらの微細流路６２内に最適に流入され得て、これらの微細流路６２は、密封の問題から大幅に開放され得る。

【0151】

好ましく且つ特に有益に、全ての層６３，６９，７０等が、本発明の方法によって、好ましくは１つのウェハの少なくとも１つの領域内で製造又は形成され得る。

【0152】

図１７に示された吸入器１０、ここでは電子たばこ製品は、空気流路３０が少なくとも１つの空気流入口３１とたばこ製品１０のマウスエンド３２にある空気流出口２４との間に設けられているハウジング１１を有する。この場合、たばこ製品１０のマウスエンド３２は、喫煙者が喫煙の目的で吸引し、これによってたばこ製品１０に負圧を発生させ、気流３４を空気通路３０内に生成させる端部である。

【0153】

たばこ製品１０は、好ましくは、気化器ユニット２０と液体タンク１８とを有し、特に交換可能なカートリッジとして形成されている基幹部１６と消耗ユニット１７とから構成される。流入口３１を通じて吸引された空気が、空気通路３０内で気化器ユニット２０に向かって又は気化器ユニット２０に沿って送られる。気化器ユニット２０は、少なくとも１つの液体５０が貯蔵されている少なくとも１つの液体タンク１８、特に芯組織１９に通流可能に接続されているか又は接続可能である。気化器ユニット２０は、液体タンク１８から供給される液体５０をヒーター６０によって気化させ、当該気化した液体をエアロゾル／蒸気として流出面６４で気流３４中に混入させる。液体タンク１８の有益な容積は、０．１ｍｌ～５ｍｌ、特に０．５ｍｌ～３ｍｌ、さらに好ましくは０．７ｍｌ～２ｍｌの範囲内にあるか又は１．５ｍｌである。

【0154】

さらに、電子たばこ１０は、蓄電部１４を電圧源として有し、電子制御機構部１５を有する。蓄電部１４は、通常は基幹部１６内に配置されていて、特に使い捨て電池又は再充電可能な電池、例えばリチウムイオン電池でもよい。電子制御機構部１５は、少なくとも１つのデジタルデータ処理装置、特にマイクロプロセッサ及び／又はマイクロコントローラを基幹部１６及び／又は消耗ユニット１７内に有する。

【0155】

ハウジング１１内には、好ましくは、センサ、例えば圧力センサ又は圧力スイッチ又はフロースイッチが配置されている。この場合、制御機構部１５は、当該センサによって出力されるセンサ信号に基づいて、喫煙者が喫煙のためにたばこ製品１０のマウスエンド３２で吸引することを確認できる。この場合、制御機構部１５は、液体タンク１８からの液体５０をエアロゾル／蒸気として気流３４中に混入させるために気化器ユニット２０を制御する。

【0156】

液体タンク１８内に貯蔵された当該配量すべき液体５０は、例えば１，２－プロピレングリコールとグリセリンと水と少なくとも１つのアロマ（香料）及び／又は少なくとも１つの物質、特にニコチンとから成る混合物である。

【0157】

消耗ユニット又はカートリッジ１７は、好ましくは、消耗ユニット又はカートリッジ１７に関する情報又はパラメータを記憶するための不揮発性のデータ記憶装置を有する。当該データ処理装置は、電子制御機構部１５の一部でもよい。当該データ処理装置内には、好ましくは、液体タンク１８内に貯蔵された液体に関する情報、プロセスプロファイル、特に出力制御／温度制御に関する情報、状態監視又はシステム検査、特に漏れ試験に関するデータ、コピープロテクト及び偽造防止に関するデータ、当該消耗ユニット又はカートリッジ１７を一義的に特徴づけるＩＤ、シリアルナンバー、製造年月日及び／又は使用期限及び／又は吸引回数（喫煙者による喫煙吸引の回数）又は使用期間が記憶されている。当該データ記憶装置は、好ましくは接点及び／又は導線を介して制御機構部１５に接続されているか又は接続可能である。

【0158】

適切に且つ公知の方法で少なくとも一時的に当該吸入器に通信技術を用いて接続され得る吸入器１０内及び／又は外部記憶装置内には、喫煙者に関するデータ、特に喫煙挙動に関するデータが記憶され得て、特に当該吸入器を制御又は調整するために使用され得る。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の態様として以下の構成も包含し得る：
１．
吸入器、特に電子たばこ製品用の電子式に作動可能な、特に液体を気化させるための、特に扁平なヒーターを製造するための方法において、
複数の流路内の液体が、半導体材料を通流可能であるように、特に金属を含まない半導体材料が、ほぼプレート状に提供され、これらの流路が、当該プレート状の半導体材料の面のほぼ法線の方向にこの半導体材料中に形成される当該方法。
２．
主にシリコンが、半導体材料として使用され、特にポリシリコンが使用される上記１に記載の方法。
３．
前記半導体材料の少なくとも特定の領域の導電率が、ドーピングによって改善されている上記１又は２に記載の方法。
４．
前記半導体材料は、特に燐を使用してｎドーピングされている上記３に記載の方法。
５．
少なくとも１つの被覆部が、前記半導体材料の少なくとも片側で前記半導体材料の少なくとも特定の領域に被覆される上記１～４のいずれか１つに記載の方法。
６．
被覆部は、金属製である上記５に記載の方法。
７．
複数の電気接点が、特に金属被覆部を使用して前記半導体材料に設けられる上記１～６のいずれか１つ、特に上記６に記載の方法。
８．
前記半導体材料の少なくとも特定の領域が酸化される上記１～７のいずれか１つに記載の方法。
９．
前記複数の流路は、特に乾式エッチングによって前記半導体材料中に形成される上記１～８のいずれか１つに記載の方法。
１０．
主に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が使用される上記９に記載の方法。
１１．
前記複数の流路は、前記半導体材料の両面を起点として通流可能に形成される上記１～１０、特に上記９又は１０に記載の方法。
１２．
複数の加熱要素が、１つのウェハ上に形成され、特にその後に、個々のヒーター又は一群のヒーターが、特にいわゆるダイとしてこのウェハから取り出される上記１～１１のいずれか１つに記載の方法。
１３．
前記ヒーターは、主にベアダイ（いわゆる「ベアチップ」）として再利用される上記９に記載の方法。
１４．
吸入器、特に電子たばこ製品用の加熱要素、特にヒーターにおいて、
上記１～１３のいずれか１つに記載の方法にしたがって製造されていることを特徴とする吸入器。
１５．
上記１～１３のいずれか１つ、特に上記１２に記載の方法にしたがって製造又は準備されている複数の加熱要素として適した複数の要素を有することを特徴とする半導体材料から成るウェハ。

【符号の説明】

【0159】

１ ヒーター
２ 領域
３ 縁領域
４ 電気接点
５ 半導体材料
６ 絶縁層
７ ポリシリコン
８ 微細流路
９ 電気接点
１０ 吸入器、電子たばこ
１１ ハウジング
１４ 蓄電部
１５ 電子制御機構部
１６ 基幹部
１７ 消耗ユニット、カートリッジ
１８ 液体タンク
１９ 芯組織
２０ 気化器ユニット
２４ 空気流出口
２９ コントローラ
３０ 空気通路
３１ 空気流入口
３２ マウスエンド
３４ 気流
３５ 芯層、接触領域、接触層
３６ 芯層
５０ 液体
６０ ヒーター、気化本体
６１ 流入面
６２ 微細流路、液体流路
６３ 半導体基板
６４ 流出面
６５ 加熱要素
６６ 通流制御装置
６７ 貫通開口部
６８ 流出口、開口部、スリット、貫通孔
６９ 通流制御層
７０ 絶縁層
７１ 小孔、加熱電圧源
７２ 電極、抵抗測定装置、測定装置
７４ ＥＷ電圧源
７５ 電極
７６ 流出開口部
７９ 供給口
８０ 中央ウェブ
８１ 横延在部
８２ 狭窄部
８３ 拡張部
８４ 電極
８５ 発熱体、加熱構造体
８６ 流路
８７ 導電部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13-13A】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】