[发明专利]一种微型热导气体传感器

说明书

一种微型热导气体传感器，包括硅基底，所述的硅基底上面设有中心开孔的支撑膜，支撑膜中心孔对应的硅基底开有空腔，支撑膜四角处设有相互对称的四个电极焊盘，支撑膜经向中心的四个支撑梁与悬浮在空腔上的微热板相连，微热板上面设有呈蛇形分布的加热丝，四个电极焊盘分别经支撑梁与加热丝相连，支撑梁和加热丝与支撑膜间构成四个窗口，窗口与硅基底的空腔相连通。本发明设计科学合理，器件体积小，功耗低；微热板机械结构稳定，器件精度和灵敏度高；可实现温度补偿，有显著的社会和经济效益。

技术领域

本发明涉及气体传感器，特别是根据气体导热系数不同实现混合气体浓度检测的一种微型热导气体传感器。

背景技术

热导气体传感器是一种工作寿命长、结构稳定性好，可实现气体宽量程浓度检测的气体传感器。与现有其他类型的气体传感器（如半导体金属氧化物型、电化学式型、接触燃烧型，红外光谱吸收型等）相比，热导式气体传感器仅依靠被测气体间的热导率的不同来实现气体浓度的测量，基本对所有气体物质可以产生响应。并且热导传感器具有器件结构简单、测量范围广、稳定性高、线性范围宽、工作寿命长和对物质分子的非破坏性等特点，因此其被广泛应用于气体成分和浓度检测领域。然而，热导气体传感器也存在气体选择性差，灵敏度较低，受环境温度、湿度影响大等缺点，限制了其应用场景。

随着MEMS（Micro-EletroMechanical-System，微机电系统）工艺技术的发展，基于该技术加工制造的微型热导传感器相比于传统结构的热导传感器，具有更小的体积，更快的响应速度，更高的测量精度和器件一致性等优点，但至今未见公开报导。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种基于MEMS工艺技术的微型热导气体传感器，可有效解决现有热导式气体传感器体积较大、器件结构稳定性差，测量精度和灵敏度较低，受环境温度影响大的问题。

为实现上述目的，本发明解决的技术方案是，一种微型热导气体传感器，包括硅基底，所述的硅基底上面设有中心开孔的支撑膜，支撑膜中心孔对应的硅基底开有空腔，支撑膜四角处设有相互对称的四个电极焊盘，支撑膜经向中心的四个支撑梁与悬浮在空腔上的微热板相连，微热板上面设有呈蛇形分布的加热丝，四个电极焊盘分别经支撑梁与加热丝相连，支撑梁和加热丝与支撑膜间构成四个窗口，窗口与硅基底的空腔相连通。

本发明设计科学合理，器件体积小，功耗低；微热板机械结构稳定，器件精度和灵敏度高；可实现温度补偿，有显著的社会和经济效益。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明微热板平面图。

图3是本发明主要制作过程各阶段结构示意图。

图4是本发明恒流驱动电路图。

具体实施方式

以下结合附图和具体情况对本发明的具体实施方式作详细说明。

结合附图给出，一种微型热导气体传感器，包括硅基底，所述的硅基底3上面设有中心开孔的支撑膜8，支撑膜8中心孔对应的硅基底3开有空腔301，支撑膜8四角处设有相互对称的四个电极焊盘6，支撑膜8经向中心的四个支撑梁4与悬浮在空腔301上的微热板1相连，微热板1上面设有呈蛇形分布的加热丝2，四个电极焊盘6分别经支撑梁4与加热丝2相连，支撑梁4和加热丝2与支撑膜8间构成四个窗口7，窗口7与硅基底3的空腔301相连通。

为保证更好的实施效果，所述的支撑膜8和微热板1均为二氧化硅和氮化硅交替淀积形成的SiO₂-SiN-SiO₂三层复合膜结构。

所述的电极焊盘6和加热丝2为Pt/Ti金属制成的电阻丝，加热丝2上面淀积有二氧化硅层或氮化硅层作为钝化层。