为满足现代社会发展的应用需要,越来越多系统装置已经朝着小型化,集成化方向发展,性能提升的同时还降低了成本。一些需要温度支撑的系统装置,经过小型化设计后,为加热元件留下的空间非常有限。因此,使这类系统装置达到工作温度是其小型化进程中的难点。目前,微型加热所使用的手段主要还是利用传统微热板加热,传统微热板是一种利用硅工艺在数百微米厚的硅片上制作的发热元件,具有体积小,功耗低的特点。但是,硅工艺制作成本高,并且制得的微热板存在可移植性差、稳定性较差和封装难度大等难以克服的缺点。本文旨在研究一种成本低、移植性强、稳定可靠且易于封装的陶瓷微热板,为各种需要在一定温度下工作的小型系统设备提供温度支持。具体地,主要包括以下内容:首先,本文提出了一种1.3 mm×2.05 mm×0.5 mm三层复合构型微热板模型,包括铜发热电阻层、中间黏附层和陶瓷基底。低导热系数的陶瓷层使得热量更加积聚,较大程度地减小传导引起的热流失,适当的电阻图形设计使得热量分布更加均匀,黏附层加强了电阻与陶瓷的结合能力,使其具有好的稳定性与可靠性。接着,利用Comsol提供的物理场接口对微热板建立了电-热耦合模型。探究了影响微热板热性能的一些因素,包括微热板面积、电阻形状、电阻宽度、电阻厚度以及电阻材料。仿真结果表明,面积大小对微热板的换能效率有着很大影响,面积越小换能效率越高。其中,面积为3 mm×3 mm的微热板的换能效率约40°C/W,面积为1.3mm×2.05 mm的微热板换能效率为134°C/W,面积缩小70%,换能效率提高了235%。研究还发现随着电阻宽度每增加1μm,温度可以升高1.5°C～2.5°C,但宽度的增加使得微热板的热均匀性发生了不同程度的退化,退化程度随电阻分布图形不同而略有差异,如双螺旋形为-0.18°C/μm,皮亚诺线形为-0.28°C/μm。电阻厚度影响着微热板稳态温度及加热功率,不同厚度电阻微热板的温度功率拟合数据线性相关。最后,制作了微热板实物并进行了一系列关键性能的测试,包括电阻一致性、电阻温度系数、功耗、温度均匀性及热响应时间,实测结果符合预期,表明了研究方法的正确性。