[發明專利]基于微通道板三維結構的高靈敏度氣體傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201310485008.7
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103543183A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 朱一平;王連衛
• 申請（專利權）人: 華東師范大學;上海歐普泰科技創業有限公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

1.基于微通道板三維結構的高靈敏度氣體傳感器，其特征在于：由檢測模塊和加熱模塊兩部分組成；檢測模塊和加熱模塊之間通過導電漿料粘合；檢測模塊和加熱模塊分別設置有兩個引線引出電極，分別為檢測電極和加熱電極，所述的檢測模塊和加熱模塊封裝于封裝管殼內，所述的封裝管殼上共有至少四個電極；所述的檢測模塊，其結構自上而下依次為上電極、微通道板和下電極；所述的加熱模塊，其結構自下而上依次為隔熱絕緣襯底材料、加熱電阻線圈和絕緣薄膜。

2.根據權利要求1所述的基于微通道板三維結構的高靈敏度氣體傳感器，其特征在于：所述的微通道板的橫向結構由內而外依次為微通道板骨架結構、側壁絕緣層和氣敏薄膜材料。

3.根據權利要求2所述的基于微通道板三維結構的高靈敏度氣體傳感器，其特征在于：所述的微通道板骨架結構由硅材料或玻璃材料制成。

4.根據權利要求2所述的基于微通道板三維結構的高靈敏度氣體傳感器，其特征在于：所述的側壁絕緣層為二氧化硅或氮化硅。

5.根據權利要求2所述的基于微通道板三維結構的高靈敏度氣體傳感器，其特征在于：所述的氣敏薄膜材料為二氧化錫、氧化鋅、三氧化二鐵和五氧化二鈮中的一種。

6.根據權利要求1所述的基于微通道板三維結構的高靈敏度氣體傳感器，其特征在于：所述的隔熱絕緣襯底材料為7740康寧玻璃或Al₂O₃陶瓷片。

7.根據權利要求1所述的基于微通道板三維結構的高靈敏度氣體傳感器，其特征在于：所述的加熱電阻線圈為鉑、金和鎢中的一種，其下方添加鈦或鉻作為與隔熱絕緣襯底材料的粘附層。

8.根據權利要求1所述的基于微通道板三維結構的高靈敏度氣體傳感器，其特征在于：所述的絕緣薄膜為氮化硅或二氧化硅。

9.權利要求1所述的基于微通道板三維結構的高靈敏度氣體傳感器的制備方法，其特征在于：如以玻璃材料的微通道板為骨架材料，其制作步驟為：

（1）在玻璃材料上制作獲得微通道板，每個微通道的孔徑、深度和側壁厚度可調，典型值為孔徑1-10微米、深度50-1000微米、側壁厚度1-20微米。經過激光切割，獲得直徑為0.5-100毫米的圓片；

（2）采用溶膠凝膠法，在微通道側壁上淀積大于0.1微米的二氧化錫氣敏薄膜材料；

（3）采用磁控濺射的方法，在微通道板的上下兩側分別淀積0.1-0.3微米的金屬鉑電極，在此之前先濺射10-20納米的金屬鈦以增強粘附性；

（4）在一定尺寸的Al₂O₃陶瓷圓片基底上進行光刻，定義加熱電阻線圈的圖形；

（5）采用磁控濺射的方法，在Al₂O₃陶瓷圓片基底上淀積0.1-0.3微米的金屬鉑，在此之前先濺射10-20納米的金屬鈦以增強粘附性；

（6）采用剝離（Lift-off）工藝，獲得金屬鉑加熱電阻線圈的圖形；

（7）采用等離子增強化學氣相淀積法，在表面淀積0.2-1.0微米的氮化硅；

（8）在氮化硅表面進行再一次光刻，定義加熱電阻線圈引線電極部分的圖形；

（9）采用反應離子刻蝕的方法，刻蝕氮化硅，直至露出加熱電阻線圈引線電極部分的圖形。到此步可獲得器件的加熱模塊；

（10）用絲網印刷的方法，在加熱模塊上淀積導電漿料；

（11）在導電漿料上安裝檢測模塊，然后在200℃的環境下烘烤2小時以上；

（12）對作為加熱模塊的Al₂O₃陶瓷圓片進行激光切割，獲得方形器件；

（13）將該方形器件安裝到的管座上，并進行引線鍵合；

（14）蓋上網狀管帽，氣體傳感器制作完成。