[發明專利]一種智能嗅覺氣味陣列傳感器及制作方法

在審

• 申請號: 201711036310.9
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107643326A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 吳青海;吳云翔;張輝
• 申請（專利權）人: 智能（廈門）傳感器有限公司
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及氣味傳感器技術領域，具體為一種智能嗅覺氣味陣列傳感器及制作方法。

背景技術

迄今為止，牽涉氣體探測，主要有四種常規技術：1、金屬氧化物半導體（MOS）氣體傳感器，對許多還原氣體都敏感，缺點是選擇性很差，2、催化燃燒，利用催化劑助燃燒產生熱量使傳感器電阻變大的原理，缺點是只對可燃性氣體響應、靈敏度低。3、電化學傳感器對一些重要氣體有一定選擇性響應，缺點是壽命短，穩定性差。4、光學氣體傳感器：利用部分氣體在紅外光區有吸收譜，使用紅外光光源發生器，濾波器，和紅外探測器制成氣體傳感器、選擇性好，缺點是儀器復雜、本身就相當于一部儀器，造價昂貴。

這些常規氣體傳感器的共同點是制造復雜，基本上是一個個手工單一裝配，造成性能低，一致性差，無法實現大批量規模的生產。

世上目前用量最大的是半導體MOS結構的傳感器，傳感器需工作于200℃以上的溫度，制造方法是高溫燃燒，稱為第一代，第二代采用絲絹漏印技術把傳感器和加熱器都印刷在陶瓷基片上，稱為第二代產品。這類氣體傳感器的靈敏度取決于傳感顆粒面積與體積比，顆粒越小，面積與體積比越大，靈敏度越高。就是取決于傳感器顆粒大小和多孔性。第一代燃燒型，傳感體很大，顆粒很大，表面與體積比很小，第二代厚膜的顆粒只是略小，表面與體積比值仍很低，造成這二代產品靈敏度都很低。要取得高靈敏度的條件，就是傳感器顆粒需達到最小，達到納米級。傳感器體需做成薄膜， 否則無法做到顆粒為納米的傳感器。此外，目前所有氣體傳感器只包含傳感器本身和加熱器，沒有測溫器，沒有測溫功能，無法做精準溫度控制，造成氣體傳感器檢測精度很低。

目前氣體傳感器結構均非薄膜，無法達到高靈敏度，高一致，和高穩定性的批量生產，這是迄今世上單種氣體傳感器的背景狀況。

嗅覺傳感最起碼要求需有多種氣味傳感器的陣列，目前世界上還沒有可以探測香臭的傳感器，也沒有多種氣味類型于一個芯片上的陣列傳感器出現，也就是無法實現類似人鼻嗅覺電性能轉換與探測的解決途徑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種智能嗅覺氣味陣列傳感器及制作方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種智能嗅覺氣味陣列傳感器，其組成包括：芯片，所述的芯片上表面設置有電絕緣層，所述的電絕緣層內設置有加熱器和測溫器，所述的測溫器設置在加熱器之間，所述的電絕緣層上表面設置有不同類型的氣味傳感器膜層，不同類型所述的氣味傳感器膜層成陣列布置，所述的氣味傳感器膜層里嵌入不同類型氣味傳感器，所述的不同類型氣味傳感器上設置有傳感器電極，所述的電絕緣層上表面兩側設置有數個電極引線柱。

優選的，所述的智能嗅覺氣味陣列傳感器，數個所述的電極引線柱用于支撐芯片兼充導電引線。

優選的，所述的智能嗅覺氣味陣列傳感器的制作方法，

第一：利用微電子平面技術光刻，擴散，蒸發技術基片上制造加熱器，測溫器電極；

第二：在上述電極上覆蓋電絕緣層 ；

第三：在電電絕緣層上制造各種類型傳感器的電極引線；

第五：在上述各種類型傳感器的電極引線上的限定區域，分別制造不同類型的氣味傳感器薄膜；

第六：對各種類型氣味傳感器膜層進行納米化，使其顆粒具有最高的表面積/體積比。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：該傳感器使用微電子芯片技術，使傳感器的制造進入微米級，在同一芯片上制造多種類型氣味傳感器陣列，改變常規氣體傳感器單一傳感器制造的歷史，實現人類氣味傳感所需嗅覺神經感元陣列，一個芯片可以集成多達十種不同香味類型的陣列芯片；使用微電子技術，使氣體與氣味傳感器的制造使用硅集成電路平面技術，這樣，氣體傳感器最主要，最大產量的半導體氣體器（MOS）的傳感膜制造，加熱裝置和測溫器，可以在一個平面上完成，克服常規氣體傳感器不帶測溫器，無法實現精確溫度控制的缺點；采用近代的MEMS技術：由于半導體氣體傳感器必須工作于較高溫度，每個傳感器都需加熱，芯片的加熱系統，互相電隔離，阻斷傳感器的熱量流失，以最少功率使傳感器長期穩定工作成為核心技術的一部分；薄膜化技術：把傳感器、加熱器和測溫器用IC技術做在同一芯片上（On chip），使用光亮表面，IC技術實現傳感器薄膜化，薄膜技術使傳感器，加熱器，測溫器分層電隔離；傳感器顆粒達到納米水平，大大提高了傳感器的靈敏度；采用耐高溫基質材料，結合MEMS及時，使傳感器的有源區達到極薄，使用懸空阻斷熱流失，使每個傳感器的加熱功率低于0.1使傳感器陣列芯片的可靠性，穩定性大大提高。

附圖說明