[發明專利]一種基于LTCC的基片集成波導式無線無源氣體傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201710735159.1
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107677707B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 譚秋林;熊繼軍;郭彥杰;張磊;逯斐;郭曉威;董和磊;張文棟
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種基于LTCC的基片集成波導式無線無源氣體傳感器的制備方法，其特征在于：基于LTCC的基片集成波導式無線無源氣體傳感器包括上表面金屬層（4）、下表面金屬層（5）以及設置在中間的LTCC氧化鋁陶瓷片，上表面金屬層（4）、下表面金屬層（5）和LTCC氧化鋁陶瓷片組成基片，基片周側設有一圈基片集成波導的側壁金屬圓柱通孔（3），基片集成波導的側壁金屬圓柱通孔（3）內填充有銀漿料，基片中部設有氣體敏感結構（2），上表面金屬層（4）表面設有縫隙天線（1）；所述的氣體敏感結構（2）包括在LTCC氧化鋁陶瓷片上設置的圓柱孔（6），圓柱孔（6）內表面涂有一層銀漿料，銀漿料外側涂有氧化石墨烯與氧化鋅混合的氣敏材料涂層（7）；所述的LTCC氧化鋁陶瓷片設有6層；

制備方法，具體步驟如下：

1）首先，準備好6片LTCC生瓷帶，第一層到第六層的編號為9-14，取9-11三層LTCC生瓷帶在70℃、21MPa的參數下進行20分鐘的層壓，之后將層壓好的9-11層的生瓷帶在中部位置切掉25個圓柱體；

2）將切割完圓柱的9-11層生瓷帶與12-14層生瓷帶繼續進行層壓，層壓參數為70℃、21MPa的參數下進行20分鐘的層壓；

3）在層壓完的9-14層生瓷帶的周側一圈的位置切除出一系列的小圓柱通孔，對切除出的小圓柱通孔進行銀漿料的填充，對第一步中切除出的25個小圓柱的內壁進行銀漿料的刷涂；

4) 將第三步中印刷完銀漿料的生瓷帶置于高溫爐中進行850℃的燒結，得到9-14層的熟瓷；

5）采用絲網印刷的工藝，在9-14層熟瓷的上表面進行銀漿料的印刷，在高溫爐中進行850℃的燒結，得到基片集成波導的上金屬面以及縫隙天線結構；在9-14層熟瓷的下表面進行銀漿料的印刷，燒結得到基片集成波導的下金屬面；

6）氧化石墨烯的制備，取100mL濃硫酸和10mL磷酸依次加入到三頸瓶中；將混合酸置于冰水浴中，再加入0.8g鱗片石墨和5g 高錳酸鉀，攪拌45min；將混合物置于45~55℃恒溫水箱中攪拌35min后，置于60℃恒溫水箱中反應16h，混合物呈墨綠色；滴加50mL5%的雙氧水，充分攪拌至混合物呈現金黃色；將產物移至燒杯中，常溫靜置冷卻，用去離子水洗滌多次直至中性；將洗滌后的產物置于干燥箱中60℃烘干，所得產物即是氧化石墨烯；

7）將第六步中制備出的氧化石墨烯以5%的質量比與氧化鋅進行摻雜，利用瑪瑙研缽研磨均勻，加入去離子水，調制成漿料，作為氣敏材料；

8）取第七步中制備的氣敏材料，均勻地旋涂于第一步中切除出的25個圓柱孔的側壁及下表面，制備出最終的無線無源氣體傳感器。