本发明专利技术涉及一种用于高灵敏度气体传感装置的加热装置，包括导热模块和具有若干个加热子单元的加热模块，加热子单元沿导热模块的第一表面的第一方向和/或第二方向周期性或非周期性排列以在导热模块的第二表面形成用于加热传感装置感测元件的传热区，从而使导热模块形成沿第二表面的第一方向和/或第二方向周期性或非周期性排列的散热区，加热装置还包括设置于第二表面的检测模块，检测模块包括若干个检测子单元，检测子单元基于其与导热模块的热传导以调整传热区和散热区的温度梯度，加热子单元在第一方向和/或第二方向上以具有至少两个间距的方式进行分布以使散热区具有至少两个尺寸参数，进而检测子单元具有至少两个不同温度。温度。温度。
【技术实现步骤摘要】
一种用于高灵敏度气体传感装置的加热装置
[0001]本专利技术涉及气体传感器
，尤其涉及一种用于高灵敏度气体传感装置的加热装置。
技术介绍
[0002]基于MEMS技术的硅基微热板是微型金属氧化物气体传感器的核心器件。微热板是采用MEMS技术在基底上制作的一类微型平板式加热器。它的基本结构包括起机械支撑作用的介质薄膜和充当热源的薄膜电阻。支撑膜一般采用绝缘性能良好的薄膜材料，如氧化硅、氮化硅、碳化硅或者是复合结构的薄膜；加热电阻可以是多晶硅、SiC、扩散硅等半导体，还可以是铂、钨、镍、镉等金属材料。淀积一层介质膜在加热电阻和基底之间形成良好的热隔离条件，给薄膜电阻通电，当电流流经薄膜电阻时，电阻产生的焦耳热使微热板升温，达到预定工作温度。
[0003]现有技术中如公开号为CN110651179A的专利文献所提出的一种微热板，所述微热板包括悬置在衬底上方的膜，所述膜通过连接在所述衬底与所述膜之间的多个系链悬置在所述衬底上方。所述膜包括电阻加热器，所述电阻加热器包括导电材料，所述导电材料从所述膜的外围部分到所述膜的中心具有变化的宽度。所述导电材料包括在第一方向上成螺旋形的第一部分，以及在第二方向上成螺旋形且在所述膜的所述中心与所述第一部分电接触的第二部分。所述微热板进一步包括在第一系链上方延伸且与所述衬底上的接合焊盘和所述第一部分电接触的第一导电迹线，和在另一系链上方延伸且与所述衬底上的另一接合焊盘和所述第二部分电接触的第二导电迹线。
[0004]如公开号为CN112047297A的专利文献所提出的一种可定位温控的微区加热阵列及其选择性转移半导体微纳集成元件的使用方法，包括微区加热阵列和程序控制系统，所述的微区加热阵列包括：电极层I、电极层II、n个微区加热单元，n≧64，其中，电极层I包括了n个电极I的阵列和引线I部分，电极层II包括了n个电极II的阵列和引线II部分。该专利技术提供的一种可定位温控的微区加热阵列，可以对阵列中指定位置进行温度控制；所述的可定位温控的微区加热阵列同时具备独立的温控驱动功能和独立的半导体微纳集成元件驱动功能；可选择性转移半导体微纳集成元件，解决了大批量、有选择性地转移、去除、焊接和修补半导体元件的问题；有利于提高生产良率和后期维护的工作。
[0005]上述专利所提出的方案针对气体传感器的加热装置进行设计，解决了多气体检测中需要设置不同温度的问题以及阵列中电极排布方式的问题，但其微热板的加热装置相对比较独立，未充分考虑阵列化传感器中单独的加热区域之间的相互影响问题以及集成后的能量损耗问题。
[0006]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
[0007]本专利技术公开了一种用于高灵敏度气体传感装置的加热装置，包括导热模块和具有若干个加热子单元的加热模块，加热子单元沿导热模块的第一表面的第一方向和/或第二方向周期性或非周期性排列以在导热模块的第二表面形成用于加热传感装置感测元件的传热区，从而使导热模块形成沿第二表面的第一方向和/或第二方向周期性或非周期性排列的散热区。
[0008]根据一种优选的实施方式，加热装置还包括设置于第二表面的检测模块，检测模块包括若干个检测子单元，检测子单元基于其与导热模块的热传导以调整传热区和散热区的温度梯度。
[0009]根据一种优选的实施方式，加热子单元在第一方向和/或第二方向上以具有至少两个间距的方式进行分布以使散热区具有至少两个尺寸参数，进而检测子单元具有至少两个不同温度。
[0010]现有技术中加热装置(微热板)主要分为悬臂式和薄膜式，悬臂式微热板为避免多个工作区相互影响，通常将工作区之间的部分绝缘层进行刻蚀以形成间隙，利用间隙间的空气进行绝热，避免热量散失，提高工作区温度均匀程度，但设置悬臂的方式严重影响了微热板的机械强度。薄膜式微热板主要针对单一工作区进行设计，其加热方式较为单一，无法满足包含多个检测单元的传感器的使用需求。针对上述问题，因此本专利技术对加热装置进行设计，将用于加热的加热子单元沿着导热模块的第一方向和第二方向采取周期性或非周期性的布置方式，来自加热子单元的热能够沿着导热模块传递至感测单元，进而在导热模块表面形成多个稳定的温区，在尽量减少能耗的基础上保证多个传感单元所在区域的所需的温度条件(包括受热均匀程度、温度、加热时间等)。
[0011]当一个加热子单元进行工作时，其热量通过导热模块传递的过程中不可避免地发生热量在导热模块的内部传导，使得导热模块表面传热区的附近出现了温度逐渐降低的部分(散热区)，这部分热量未得到有效利用，极大地增加了传感器的能耗，同时也会影响传热区的温度分布均匀程度，降低预定加热温度值。
[0012]传热区边缘的温度分布不均，不能成为均匀稳定的用于加热敏感层的热源，因此本专利技术在导热模块与加热电极相对的表面上设置有用于感测的电极，由于感测电极(优选为Pt)具有较高的热导率，因此处于两个传热区之间的不稳定热源(散热区)能够经过感测电极的传导形成一个稳定的具有稍低于其相邻的传热区的第二温度的间接传热区，同时针对加热电极预定传热区出现部分偏移以及微小温度梯度差异的状况能够通过与加热电极对应的感测电极进行优化，进而基于加热子单元的热量传递在感测电极上形成具有更优均匀性的热源。
[0013]进一步地，间隔的第一传热区和第三传热区处于第一温度(优选工作温度范围为300至500℃，优选第一散热区和第三散热区的覆盖范围为1000um*1000um，优选第一传热区和第三传热区的面积为400um*400um)，上述两个传热区在导热模块上的梯度温度分布覆盖至其对应的散热区，与之对应的第二传热区处于第二温度(优选工作温度范围范围100至300℃，优选第二传热区的面积为400um*400um)，进而使得第二传热区处于稍低温度的工作状态，将第一传热区和第三传热区的余热(分布于第一散热区和第二散热区)进行有效利用。但也随之造成上述传热区存在微小的梯度，其会影响传热区的温度均匀性，因此在传热
区上的感测电极通过其高热导率，在其内部将温度梯度进行均匀化，以形成更稳定均匀的热源。
[0014]进一步地，通过控制两个传热区之间的距离，使得设置于两个传热区之间的散热区形成的间接传热区能够根据两个传热区的距离的差别具有不同的温度，从而有效利用处于工作状态的传热区的对应的散热区的热量，通过调整两个传热区的间距进而使得多个散热区形成的间接加热区具有多个不同的工作温度。
[0015]进一步地，使调节间距后的间接传热区的温度不高于其预定工作温度以便于通过间接传热区所在位置的传热区的加热子单元进行补充加热。
[0016]进一步地，当检测模块的检测电极与其检测区域处于绝缘状态时，用于检测检测区域阻抗变化的检测电极还能够准确反映传感器的温度变化情况本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于高灵敏度气体传感装置的加热装置，包括导热模块(1)和具有若干个加热子单元(21、22、23、24)的加热模块(2)，其特征在于，所述加热子单元(21、22、23、24)沿所述导热模块(1)的第一表面(11)的第一方向和/或第二方向周期性或非周期性排列以在所述导热模块(1)的第二表面(12)形成用于加热传感装置感测元件的传热区(1201、1202、1203、1204)，从而使所述导热模块(1)形成沿所述第二表面(12)的第一方向和/或第二方向周期性或非周期性排列的散热区(1211、1212、1213、1214)。2.根据权利要求1所述的用于高灵敏度气体传感装置的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括设置于所述第二表面(12)的检测模块(3)，所述检测模块(3)包括若干个检测子单元(31、32、33、34)，所述检测子单元(31、32、33、34)基于其与所述导热模块(1)的热传导以调整所述传热区(1201、1202、1203、1204)和所述散热区(1211、1212、1213、1214)的温度梯度。3.根据权利要求2所述的用于高灵敏度气体传感装置的加热装置，其特征在于，所述加热子单元(21、22、23、24)在第一方向和/或第二方向上以具有至少两个间距的方式进行分布以使所述散热区(1211、1212、1213、1214)具有至少两个尺寸参数，进而所述检测子单元(31、32、33、34)具有至少两个不同温度。4.根据权利要求1所述的用于高灵敏度气体传感装置的加热装置，其特征在于，所述加热子单元(21、22、23、24)包括用于加热的第一区段(201)和用于导电的第二区段(202)，所述加热子单元(21、22、23、24)的第二区段(202)分布于所述导热模块(1)的边缘以便于封装。5.根据权利要求4所述的用于高灵敏度气体传感装置的加热装置，其特征在于，所述第二区段(202)连接有至少一个第一区段(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：周清峰，杨国宇，龚元兵，
申请(专利权)人：艾感科技广东有限公司，
类型：发明
国别省市：
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