【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体传感器，特别涉及一种气体传感器及其制备方法。
技术介绍
1、监控系统作为产品安全生产以及落地使用的基本保障，其主要功能为监控产品在生产以及使用的过程中的潜在危险并及时反馈，避免事故的发生。例如，导弹发射车发射系统中，推进剂的化学成分具有一定的危险性，使用不当会造成有毒有害物质的泄露、燃烧甚至爆炸，因此，生产使用过程中的有毒有害物质泄露检测显得尤为重要。其中典型的便携设备传感器具有方便快捷，响应迅速的特点被广泛应用，基于半导体的电阻式气体传感器因其成本低、实用方便、易于小型化等优点而得到了广泛的研究。半导体电阻式传感器的工作机理大同小异，具体是指将半导体材料作为敏感材料，当目标气体到达传感器表面时，传感器的电阻会由于被吸附气体的表面掺杂而增大或减小，实际上，如果气体对半导体有足够的亲和性，则在被吸附的气体和半导体之间可以发生电子转移，从而导致半导体中载流子浓度的变化，以此改变材料的本征特性，将电信号转化为浓度信号，实现浓度监测以及报警功能。
2、现有的气体传感器包括气敏芯片和气敏薄膜，高性能的气敏材料合成与气敏芯片的制备是相互独立的，因此需要将高性能的气敏材料涂覆到制备好的气敏芯片表面以制备完整的传感器产品。该步骤为传感器产品形态的核心工艺，气敏薄膜自身的形貌和缺陷受成膜工艺直接影响，且气敏薄膜自身特性对气敏芯片最终传感性能的影响巨大，解决气敏传感薄膜制备的一致均匀性问题是提高传感器制备效率、实现传感器的高一致性制造的核心问题，而良好的成膜工艺是保证薄膜均匀性、芯片性能一致性的根本前提。
4、结合静电喷涂技术和mems工艺制备气敏薄膜，可实现导电聚合物基复合材料气体传感薄膜的均匀制备，但受气敏薄膜和气敏芯片形成工艺步骤的限制，存在制备的气敏薄膜和气敏芯片结合强度不高以及制备的气体传感器稳定性和精确度不高等问题。例如，申请号为20210026696.5的中国专利技术专利，其采用静电喷涂技术制备气体传感器。虽然采用静电喷涂技术制备气敏薄膜能够保证制备气敏薄膜的均匀性，但其采用先在硅片基底上制备气敏薄膜，再将叉指电极蒸镀在气敏薄膜的工艺顺序，叉指电极是通过蒸镀方式制备在气敏薄膜上，存在结合强度不高而导致脱落的问题，并且叉指电极形成在气体传感器的最上方，更会存在受空气中的漂浮物落入电极造成短路等问题，致使采用上述方法制备的气体传感器存在寿命短、精度低以及稳定性不高等诸多问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种寿命长、稳定性高以及测量精度高的气体传感器制备方法。
2、为实现上述目的，本专利技术气体传感器的制备方法，包括如下步骤：
3、在硅基底上制备包括叉指电极和电路连接结构的气敏芯片；
4、在所述气敏芯片上固定掩板，通过所述掩板将气敏芯片的电路连接结构遮挡并将所述叉指电极暴露；
5、利用喷涂工艺向所述气敏芯片的局部喷涂气敏材料，借由所述掩膜板以在气敏芯片的叉指电极上形成气敏薄膜。
6、进一步，在硅基底上制备包括叉指电极和电路连接结构的气敏芯片包括：
7、利用mems工艺在硅基底上制备间隔设置的多个叉指电极；
8、在多个叉指电极的电极连接区域制备电路连接结构。
9、进一步，所述制备方法还包括制备气敏材料，所述制备气敏材料包括：
10、称取聚合物材料和活性剂；
11、将聚合物材料、活性剂以预定配比溶解在乙醇溶液中并超声分散6-10h，制得气敏材料分散液。
12、进一步，所述聚合物材料为聚苯并咪唑苯并菲咯啉，所述活性剂为聚乙烯亚氨。
13、进一步，所述聚苯并咪唑苯并菲咯啉和所述聚乙烯亚氨的重量配比为1:1或者1:2。
14、进一步，所述掩板包括遮挡区和成膜区，所述掩板固定在气敏芯片上时使所述遮挡区与所述气敏芯片的电路连接结构对应，以通过所述遮挡区的板体结构将电路连接结构遮挡，并使所述成膜区与所述气敏芯片的叉指电极对应，以通过所述成膜区的镂空网格结构将叉指电极暴露。
15、进一步，所述掩板内还设置有加热单元。
16、进一步，在利用喷涂工艺喷涂气敏材料之前还包括：
17、对所述掩板进行供电以将所述加热单元的加热温度调节至恒定加热温度。
18、进一步，利用喷涂工艺向所述气敏芯片的局部喷涂气敏材料的控制工作台移动速率为0.1-1m/min，移动间距为0.1-1m/min。
19、本专利技术另一方面提供一种气体传感器，采用如上述的制备方法所制备。
20、本专利技术通过在静电喷涂工艺中引入掩板结构，使得在气敏芯片叉指电极上形成气敏薄膜，提升气敏薄膜成膜均匀性同时解决了保护电极过程中容易造成电极损坏的问题。并且气敏薄膜形成在气敏芯片叉指电极上，对叉指电极还能起到保护作用，避免空气中的漂浮物落入电极造成测量精确度不高，甚至造成短路等问题。
21、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种气体传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在硅基底上制备包括叉指电极和电路连接结构的气敏芯片包括：
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括制备气敏材料，所述制备气敏材料包括：
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物材料为聚苯并咪唑苯并菲咯啉，所述活性剂为聚乙烯亚氨。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚苯并咪唑苯并菲咯啉和所述聚乙烯亚氨的重量配比为1:1或者1:2。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述掩板包括遮挡区和成膜区，所述掩板固定在气敏芯片上时使所述遮挡区与所述气敏芯片的电路连接结构对应，以通过所述遮挡区的板体结构将电路连接结构遮挡，并使所述成膜区与所述气敏芯片的叉指电极对应，以通过所述成膜区的镂空网格结构将叉指电极暴露。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述掩板内还设置有加热单元。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在利用喷涂工艺喷涂气敏材料
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，利用喷涂工艺向所述气敏芯片的局部喷涂气敏材料的控制工作台移动速率为0.1-1m/min，移动间距为0.1-1m/min。
10.一种气体传感器，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的制备方法所制备。
...【技术特征摘要】
1.一种气体传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在硅基底上制备包括叉指电极和电路连接结构的气敏芯片包括：
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括制备气敏材料，所述制备气敏材料包括：
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物材料为聚苯并咪唑苯并菲咯啉，所述活性剂为聚乙烯亚氨。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚苯并咪唑苯并菲咯啉和所述聚乙烯亚氨的重量配比为1:1或者1:2。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述掩板包括遮挡区和成膜区，所述掩板固定在气敏芯片上...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭渤，刘宇航，臧金良，许诺，汪震海，王俊明，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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