[實用新型]一種MEMS可燃氣體傳感器

有效

• 申請號: 201820362729.7
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN207957757U
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 沈方平
• 申請（專利權）人: 蘇州鉭氪電子科技有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 南京常青藤知識產權代理有限公司 32286
• 代理人: 史慧敏

本實用新型提供一種MEMS可燃氣體傳感器，包括硅基底，硅基底的下表面設有2個絕熱槽，上表面設有絕熱層，絕熱層表面設有對稱分布且為多孔結構的第一貴金屬催化層和第二貴金屬催化層，第一貴金屬催化層和第二貴金屬催化層分別位于2個絕熱槽的正上方，第一貴金屬催化層表面設有氣體隔絕層，第二貴金屬催化層表面開有透氣孔，氣體隔絕層表面設有一組參比電阻，且與第一貴金屬催化層和第二貴金屬催化層串聯，氣體隔絕層邊緣設有若干引線窗口。本實用新型提供的MEMS可燃氣體傳感器體積小，功耗低，性能穩定，加工方法簡單，生產效率高。

技術領域

本實用新型屬于可燃氣體傳感器技術領域，具體涉及一種MEMS可燃氣體傳感器。

背景技術

MEMS全稱Micro Electromechanical System，微機電系統，是指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置，其內部結構一般在微米甚至納米量級，是一個獨立的智能系統。是在微電子技術(半導體制造技術)基礎上發展起來的，融合了光刻、腐蝕、薄膜、硅微加工、非硅微加工和精密機械加工等技術制作的高科技電子機械器件。

可燃氣體傳感器廣泛應用于煤礦、家用燃氣報警、工業監測、安防等領域。隨著氫燃料電池汽車逐漸走向人們的視野，可燃氣體傳感器也開始進入汽車電子領域，用于監測汽車的燃料—氫氣的泄露情況，保障駕駛員的安全。催化型可燃氣體傳感器是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來測定可燃氣體濃度。當可燃氣體進入探測器時，在鉑絲表面引起氧化反應(無焰燃燒)，其產生的熱量使鉑絲的溫度升高，而鉑絲的電阻便發生變化，根據電阻的變化即可計算出氣體的濃度。

傳統的催化燃燒氣體傳感器體積大、能耗高，加工時需要手工制作，工藝復雜，生產效率低，且人工生產具有很大的誤差，容易導致傳感器的性能不穩定。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有催化燃燒氣體傳感器的不足，提供一種體積小，功耗低，性能穩定，加工方法簡單，生產效率高的MEMS可燃氣體傳感器。

本實用新型提供了如下的技術方案：

一種MEMS可燃氣體傳感器，包括硅基底，所述硅基底的下表面設有2個絕熱槽，上表面設有絕熱層，所述絕熱層表面設有對稱分布且為多孔結構的第一貴金屬催化層和第二貴金屬催化層，所述第一貴金屬催化層和第二貴金屬催化層分別位于2個所述絕熱槽的正上方，所述第一貴金屬催化層表面設有氣體隔絕層，所述第二貴金屬催化層表面開有透氣孔，所述氣體隔絕層表面設有一組參比電阻，且與所述第一貴金屬催化層和所述第二貴金屬催化層串聯，所述氣體隔絕層邊緣設有若干引線窗口。

優選的，所述第一貴金屬催化層和所述第二貴金屬催化層的下表面均設有第一抗氧化緩沖層，所述第一貴金屬催化層與所述氣體隔絕層間設有第二抗氧化緩沖層。

優選的，所述第一抗氧化緩沖層和所述第二抗氧化緩沖層為氮化鈦、氮化鉭、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、氧化鎢、氧化釔和氧化釩中的一種或者幾種。

優選的，所述參比電阻的溫度系數小于50PPM/℃。

優選的，所述參比電阻的電阻阻值為所述第一貴金屬催化層和第二貴金屬催化層的100-1000倍。

優選的，所述參比電阻為氮化鈦或者氮化鉭。

優選的，所述第一貴金屬催化層和所述第二貴金屬催化層為鉑、鈀或鉑鈀合金，厚度為400nm-3000nm。

一種MEMS可燃氣體傳感器的加工方法，包括以下步驟：

S1：清洗硅基底并吹干，分別以低壓化學氣相沉積法和等離子體增強化學氣相沉積法，在硅基底表面依次沉積一層氮化硅和一層二氧化硅，獲得1-5μm厚的絕熱層；

S2：以磁控濺射法在絕熱層表面沉積一組對稱的貴金屬催化層并圖形化，經過退火處理獲得多孔結構的第一貴金屬催化層和第二貴金屬催化層；