一种四悬梁MEMS阵列式陶瓷悬梁微热板制造技术

本实用新型专利技术涉及传感器技术领域，具体涉及一种四悬梁MEMS阵列式陶瓷悬梁微热板。包括单晶硅衬底、陶瓷悬梁层、加热层及其电极端、绝缘层、测试层及其电极端，陶瓷悬梁层，通过印刷、烘干、煅烧在所述单晶硅衬底上，陶瓷悬梁层中间印刷为阵列式X形支撑悬梁，X形支撑悬梁的中心交叉部形成功能区，阵列式的每个功能区用于制备加热层、绝缘层和测试层，后期再测试层上涂覆敏感材料，即可形成多个功能模块。本实用新型专利技术通过阵列式，实现混合气体的检测，并且采用具有更低导热系数和更坚硬的陶瓷材料作为MEMS微热板的悬梁结构，比传统的开隔热槽单晶硅悬梁微热板而言，隔热效果显著，整体结构更可靠，而且通过陶瓷悬梁有效能够降低自身功耗。耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
一种四悬梁MEMS阵列式陶瓷悬梁微热板


[0001]本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种四悬梁MEMS阵列式陶瓷悬梁微热板。

技术介绍

[0002]随着MEMS技术和微电子技术的不断发展，微热板因为其阵列化制作工艺、体积小，功耗低并且易于其他材料结合的巨大优势得到广泛应用，比如微型气体传感器，微加速计、微气压计以及薄膜量热卡计等。其中微热板在微型气体传感器的应用中占比最大。并且随时市场的需求，阵列式的微热板因其能够实现混合气体的检测而广受喜爱。
[0003]但是，这些微热板和阵列微热板的研究方向中，大多数为悬膜式微热板，因为悬膜式微热板的具有较低的热损而备受追崇。然而悬膜式微热板在使用过程中，因为长期的通电断电导致的热胀冷缩会将悬膜结构变得翘曲不平，从而引起很多不利影响，比如说加热丝阻值变化，气体传感器使用中敏感材料的脱落等。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是提供一种采用陶瓷为悬梁结构的四悬梁MEMS阵列式陶瓷悬梁微热板。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种四悬梁MEMS阵列式陶瓷悬梁微热板，包括单晶硅衬底1；
[0007]陶瓷悬梁层，通过印刷、烘干、煅烧在所述单晶硅衬底上，所述陶瓷悬梁层中间印刷为阵列式X形支撑悬梁，所述X形支撑悬梁的中心交叉部形成功能区；
[0008]加热层及其电极端，沉积在所述陶瓷悬梁层上，所述加热层沉积在所述功能区上，所述电极端沉积在所述X形支撑悬梁外的所述陶瓷悬梁层上，所述电极端上下布置分别形成正负电极端，相邻两个功能区或多个功能区上的所述加热层共用同一个正负电极端；
[0009]绝缘层，通过气相沉积法沉积在所述加热层上，覆盖所述X形支撑悬梁或者覆盖除所述加热层电极端外的陶瓷悬梁层上；
[0010]测试层及其电极端，所述测试层沉积在所述功能区处的所述绝缘层上，所述测试层电极端沉积在所述X形支撑悬梁外的所述陶瓷悬梁层上或者所述X形支撑悬梁外的所述绝缘层上，所述测试层电极端上下布置，所述相邻两个功能区上的所述测试层均单独使用一个正负电极端；
[0011]所述单晶硅衬底位于所述阵列式X形支撑悬梁处刻穿成空腔，使所述阵列式X形支撑悬梁悬空构成陶瓷悬梁架。
[0012]进一步地，所述陶瓷悬梁层的厚度为50μm
‑
800μm。
[0013]进一步地，所述加热层的厚度为50nm
‑
500nm。
[0014]进一步地，所述绝缘层的厚度为100nm
‑
800nm。
[0015]进一步度，所述测试层为叉齿电极，其厚度为50nm
‑
500nm。
[0016]优选的，所述阵列式X形支撑悬梁印刷为两组。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]1.通过阵列式，实现混合气体的检测，并且采用具有更低导热系数和更坚硬的陶瓷材料作为MEMS微热板的悬梁结构，比传统的开隔热槽单晶硅悬梁微热板而言，隔热效果显著，整体结构更可靠，而且通过陶瓷悬梁有效能够降低自身功耗。
[0019]2.采用印刷、烘干和煅烧工艺将陶瓷与单晶硅衬底相结合，工艺简单可靠，成本更低。
附图说明
[0020]图1为本技术阵列式陶瓷悬梁层制备示意图；
[0021]图2为加热层制备示意图；
[0022]图3为绝缘层制备示意图；
[0023]图4为测试层制备示意图；
[0024]图5为单晶硅刻穿示意图；
[0025]图6为本技术应用示意图；
[0026]图中标记为：
[0027]1、单晶硅衬底，2、陶瓷悬梁层，3、加热层，4、绝缘层，5、测试层，101、空腔，201、X形支撑悬梁，202、功能区，301、加热层电极端，501、测试层电极端，601、第一敏感材料，602、第二敏感材料。
具体实施方式
[0028]为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0029]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0030]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0031]一种四悬梁MEMS阵列式陶瓷悬梁微热板，如图1
‑
5所示，包括单晶硅衬底 1、陶瓷悬梁层2、加热层3及其电极端301、绝缘层4、测试层5及其电极端 501。
[0032]如图1所示，陶瓷悬梁层2，通过印刷、烘干、煅烧在所述单晶硅衬底1上，陶瓷悬梁层2中间印刷为阵列式X形支撑悬梁201，X形支撑悬梁201的中心交叉部形成功能区202，X形支撑悬梁构成四悬梁提高支撑强度。
[0033]如图2所示，加热层3及其电极端301，沉积在陶瓷悬梁层2上，加热层3 沉积在功能区202上，电极端301沉积在X形支撑悬梁201外的陶瓷悬梁层2 上，电极端301上下布置分别
形成正负电极端，相邻两个功能区或多个功能区 202上的所述加热层3共用同一个正负电极端。
[0034]如图3所示，绝缘层4，通过气相沉积法沉积在加热层3上，覆盖X形支撑悬梁201或者覆盖除加热层电极端301外的陶瓷悬梁层2上。
[0035]如图4所示，测试层5及其电极端501，测试层5沉积在功能区202处的绝缘层4上，测试层电极端501沉积在X形支撑悬梁201外的陶瓷悬梁层2上或 X形支撑悬梁201外的绝缘层4上，测试层电极端501上下布置，相邻两个功能区202上的测试层5均单独使用一个正负电极端。
[0036]如图5所示，单晶硅衬底1位于阵列式X形支撑悬梁201处刻穿成空腔101，使阵列式X形支撑悬梁201悬空构成陶瓷悬梁架。
[0037]本实施例中，阵列式X形支撑悬梁201印刷为两组，构成两个功能区202，分别形成两组加热层，两组加热层共用同一个加热层正负电极端，两个功能区 202处的绝缘层4上沉积两组测试层，两组测试层分别单独使用一个正负电极端，共形成两组测试层正负电极端，后期封装形成六个引脚，分别对应加热层电极端和两组测试层电极端。
[0038]如图6所示，后期封装时，在两组测试层上分别涂覆第一敏感材料601和第二敏感材料602共两种敏感材料，即本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四悬梁MEMS阵列式陶瓷悬梁微热板，其特征在于：包括单晶硅衬底(1)；陶瓷悬梁层(2)，通过印刷、烘干、煅烧在所述单晶硅衬底(1)上，所述陶瓷悬梁层(2)中间印刷为阵列式X形支撑悬梁(201)，所述X形支撑悬梁(201)的中心交叉部形成功能区(202)；加热层(3)及其电极端(301)，沉积在所述陶瓷悬梁层(2)上，所述加热层(3)沉积在所述功能区(202)上，所述电极端(301)沉积在所述X形支撑悬梁(201)外的所述陶瓷悬梁层(2)上，所述电极端(301)上下布置分别形成正负电极端，相邻两个功能区或多个功能区(202)上的所述加热层(3)共用同一个正负电极端；绝缘层(4)，通过气相沉积法沉积在所述加热层(3)上，覆盖所述X形支撑悬梁(201)或者覆盖除所述加热层电极端(301)外的陶瓷悬梁层(2)上；测试层(5)及其电极端(501)，所述测试层(5)沉积在所述功能区(202)处的所述绝缘层(4)上，所述测试层电极端(501)沉积在所述X形支撑悬梁(201)外的所述陶瓷悬梁层(2)上或者所述X形支撑悬梁(201)外的所述绝缘层(4)上，所述测试层电极端(501)上下布置...

【专利技术属性】
技术研发人员：井华，谷文，陈红林，
申请(专利权)人：苏州麦茂思传感技术有限公司，
类型：新型
国别省市：