[實用新型]多層梁式結構的陶瓷微加熱板

有效

• 申請號: 201822238724.6
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN209472775U
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 劉瑞
• 申請（專利權）人: 蘇州甫一電子科技有限公司
• 主分類號: H05B3/22
• 分類號: H05B3/22;H05B3/10;C04B35/10;C04B35/581;C04B35/584;C04B35/622;C04B38/10
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本實用新型公開了一種多層梁式結構的陶瓷微加熱板，其包括依次層疊的隔熱陶瓷層、加熱層、導熱絕緣層和測試電極層，并且所述陶瓷微加熱板內還形成有依次貫穿所述測試電極層、導熱絕緣層、加熱層及隔熱陶瓷層的槽狀結構，使所述陶瓷微加熱板具有懸臂梁隔熱結構。本實用新型提供的陶瓷微加熱板的結構簡單牢固，加熱性能好，可靠性高，結構穩定性好，能在高溫工作，使用壽命長，同時其制備工藝簡單易操作，可控性好，可以實現高精度的加工，適于進行工業化生產。

技術領域

本實用新型涉及一種微加熱板，特別涉及一種多層梁式結構的陶瓷微加熱板及其制作方法，屬于半導體微納加工技術領域。

背景技術

現階段氣敏傳感器主要有半導體式、電化學式、催化燃燒式等幾種，其中半導體式氣體傳感器最實用的一類氣體傳感器。它具有成本低廉、制造簡單、靈敏度高、響應速度快、壽命長、對濕度敏感低和電路簡單等優點。尤其是MEMS氣體傳感器，以其功耗低，體積小，易集成化等優點，近年來得到很大的應用。目前成熟的半導體式氣敏傳感器以微加熱板為基礎，在其上面涂覆敏感材料，使敏感材料在一定溫度下工作，可以實現半導體式氣敏傳感器的良好工作。

目前常用的微加熱板主要以硅基底或陶瓷基底為主。其中硅基微加熱板主要以懸空結構為主，在背面開腔體，表面用氮化硅、氧化硅形成復合層，用于絕緣和隔熱層。例如，有研究人員以SOI硅為基底進行了微加熱板的研究。但目前硅基MEMS微加熱板存在良率低、難以抗高溫、支撐薄膜容易損壞等方面的缺點。而陶瓷基底主要用于對傳統的高溫敏感材料進行加熱，相對體積較大，用于傳統氣體傳感器的較多。目前常用的陶瓷微加熱板的制備工藝大致如下：在燒結好的陶瓷上，利用涂覆的方式在上面沉積上金屬加熱層，然后再以燒結的方式使得金屬加熱層形成加熱結構；或者，在陶瓷襯底上利用光刻、濺射的方式，實現金屬加熱層的構建。例如，有研究人員先以光刻、濺射的方式形成加熱層，然后以激光加熱的方式形成隔熱梁。此種結構存在兩方面的問題，即：一方面直接在陶瓷上沉積加熱層金屬，會影響其結合力；另一方面，在激光直接切割硬陶瓷是，容易對微結構形成損傷，從而影響器件的良率。

發明內容

本實用新型的主要目的在于提供一種多層梁式結構的陶瓷微加熱板，其制作工藝簡單、能在高溫下工作、使用壽命長，從而克服了現有技術的不足。

本實用新型的另一目的在于提供一種制作所述多層梁式結構的陶瓷微加熱板的方法。

為實現前述發明目的，本實用新型采用的技術方案包括：

本實用新型實施例提供了一種多層梁式結構的陶瓷微加熱板，其包括依次層疊的隔熱陶瓷層、加熱層、導熱絕緣層和測試電極層，并且所述陶瓷微加熱板內還形成有依次貫穿所述測試電極層、導熱絕緣層、加熱層及隔熱陶瓷層的槽狀結構，使所述陶瓷微加熱板具有懸臂梁隔熱結構。

在一些實施方案中，所述陶瓷微加熱板包括工作區和支撐框架區，所述工作區分布在支撐框架區內，所述槽狀結構為環形槽并環繞設置于工作區周圍，所述工作區與支撐框架區之間經懸臂梁連接。

在一些實施方案中，所述隔熱陶瓷層、加熱層、導熱絕緣層和測試電極層被燒結為一體

本實用新型實施例還提供了一種多層梁式結構的陶瓷微加熱板的制備方法，其包括：

采用隔熱陶瓷漿料制作形成隔熱陶瓷層的前體；

在所述隔熱陶瓷層上制作形成加熱層；

采用導熱絕緣陶瓷漿料在所述加熱層上制作形成導熱絕緣層的前體；

在所述導熱絕緣層的前體上制作形成測試電極層；

對包含隔熱陶瓷層的前體、加熱層、導熱絕緣層的前體和測試電極層的坯體進行加工，從而獲得具有懸臂梁隔熱結構的初成品；

對所述初成品進行整體燒結，制得陶瓷微加熱板。