一种可回收重复制备的微瓦斯传感器制造技术

一种可回收重复制备的微瓦斯传感器，该微瓦斯传感器的硅加热器中间有散热-支撑硅块；硅悬臂的一端与硅微加热器一侧相连，硅悬臂的另一端与硅支座上的固定端连接；固定端设在硅支座的埋层氧化硅上，固定端的硅层内设有掺杂硅层，金属层通过氧化硅层的窗口与固定端的掺杂硅层相接触构成欧姆接触；硅加热器完全嵌入在催化剂载体中，催化剂载体贯穿于硅加热器的中间，催化剂载体自身形成一个整体结构；采用MEMS加工的用于煤矿井下检测瓦斯浓度的低功耗瓦斯传感器，制备工艺与CMOS工艺兼容，可批量生产；该瓦斯传感器可以回收后重复制备催化剂载体及催化剂，硅微传感器使用寿命长、性能稳定、体积小、成本低。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种可回收重复制备的微瓦斯传感器，该微瓦斯传感器的硅加热器中间有散热-支撑硅块；硅悬臂的一端与硅微加热器一侧相连，硅悬臂的另一端与硅支座上的固定端连接；固定端设在硅支座的埋层氧化硅上，固定端的硅层内设有掺杂硅层，金属层通过氧化硅层的窗口与固定端的掺杂硅层相接触构成欧姆接触；硅加热器完全嵌入在催化剂载体中，催化剂载体贯穿于硅加热器的中间，催化剂载体自身形成一个整体结构；采用MEMS加工的用于煤矿井下检测瓦斯浓度的低功耗瓦斯传感器，制备工艺与CMOS工艺兼容，可批量生产；该瓦斯传感器可以回收后重复制备催化剂载体及催化剂，硅微传感器使用寿命长、性能稳定、体积小、成本低。【专利说明】 —种可回收重复制备的微瓦斯传感器
本技术涉及一种微瓦斯传感器，特别是一种可回收重复制备的微瓦斯传感器。
技术介绍
目前基于传统钼丝加热的催化燃烧式瓦斯传感器仍在煤矿井下广泛应用，但其功耗较大，不能很好的满足物联网对低功耗瓦斯传感器的应用需求。而其它的瓦斯传感器则无法适应煤矿井下高湿度的环境，尤其是井下便携装备的应用需求。现有报道的微瓦斯传感器，大多仍是采用金属钼作为加热材料，加热用的金属钼制作在硅支撑材料上，金属钼制作的加热电阻同时也是测温电阻，催化剂载体负载在支撑面上，由于制作的钼电阻是薄层电阻、淀积钼之前需要粘附性的材料，这些导致了钼电阻的寿命较短，从而直接影响到了传感器的寿命。传统的催化燃烧式瓦斯传感器，由于绕制使用的钼丝直径小、绕制后的钼丝长度有限，即使在溶解掉催化剂载体后也无法重新绕制，因此无法进行重新制备，因此使用过后的传感器只有被遗弃掉。
技术实现思路
技术问题:本技术的目的是提供一种可回收重复制备的微瓦斯传感器，解决现有技术的热催化燃烧式瓦斯传感器等气体传感器无法通过重新制备催化剂载体与催化剂而延长传感器加热元件使用时间、降低生产与使用成本的问题。技术方案:本技术的目的是这样实现的:该微瓦斯传感器包括硅支座、固定端、对称设置的硅悬臂、硅加热器及催化剂载体；所述的硅加热器较佳为圆环形，圆环形硅加热器的中间较佳设有两个对称内伸的散热-支撑娃块；所述的娃支座包括娃衬底与设在硅衬底上的埋层氧化硅；所述的硅悬臂、硅加热器均包括支撑硅层、设在支撑硅层外的氧化娃层；所述娃悬臂的一端与娃加热器一侧相连，另一端与娃支座上的固定端连接；所述固定端设在硅支座的埋层氧化硅上，固定端包括支撑硅层、设在支撑硅层外的氧化硅层、设在氧化娃层上的作为电引出焊盘Pad的金属层，固定端的支撑娃层内设有掺杂娃层，所述电引出焊盘Pad的金属层通过氧化硅层的窗口与固定端的掺杂硅层相接触以形成欧姆接触；所述硅加热器完全嵌入在催化剂载体中，尤其催化剂载体贯穿于硅加热器的中间，催化剂载体是一个完整的整体结构。有益效果，本技术采用硅加热器加热催化剂载体，所述硅加热器同时也是检测温度的元件，施加一定的电流或电压到硅加热器使催化剂达到所需的高温工作状态，当有瓦斯气体与氧气与工作状态的传感器接触时，发生放热反应，传感器温度升高，导致其电压或电流发生变化，检测该电压或电流的变化，即可获知瓦斯的浓度。本技术的瓦斯传感器可构成惠斯通电桥检测瓦斯浓度，当微瓦斯传感器的催化剂性能降低或劣化后，利用微加热器结构及其在支撑板的引线定位，可以再制备催化剂载体与催化剂，重新获得性能完好的瓦斯传感器。有利于提高加热器的电-发热效率，其使用寿命长，该加热器可重复使用；硅加热器负载整体式的催化剂，即整体式的催化剂全面包裹加热器，减少了加热器的一个散热路径，从而高效地利用了加热器的热量，保证了低功耗的性能。所提供的微瓦斯传感器，其制备方法可与CMOS工艺兼容，批量制作可降低成本、并提高一致性；传感器的功耗低而灵敏度高，能够满足煤矿井下环境物联网对瓦斯传感器的需求；尤为突出的是能回收后重新制备催化剂载体及催化剂。优点:该微瓦斯传感器降低了功耗并具有较高的灵敏度，能够回收后重复制备催化剂载体及催化剂，相当于延长了传感器的使用寿命，降低了生产及使用成本、减少电子器件遗弃所造成的污染。同时还具有低功耗、微型化的优点。【专利附图】【附图说明】图1为本技术的分立硅器件的俯视示意图。图2为本技术的分立硅器件负载催化剂载体后的俯视示意图。图3为本技术的分立硅器件负载催化剂载体后的主视示意图。图4为本技术的微瓦斯传感器或分立硅器件的固定端的剖视图，即图2中的A-A截面首I]视图。图5为本技术的分立硅器件负载催化剂载体后的剖视图，即图2中的B-B截面剖视图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术的一个实施例作进一步的描述:在图1、图2和图3中，该微瓦斯传感器包括:硅支座101、固定端102、对称设置的硅悬臂103、硅加热器104及催化剂载体106 ;所述的硅加热器104较佳为圆环形，圆环形硅加热器104的中间较佳设两个对称内伸的散热-支撑娃块105 ;所述的娃支座101包括娃衬底11与设在硅衬底11上的埋层氧化硅12 ;所述的硅悬臂103、硅加热器104均包括支撑娃层21、设在支撑娃层21外的氧化娃层23 ;所述娃悬臂103的一端与娃加热器104 —侧相连，另一端与娃支座101上的固定端102连接；所述固定端102设在娃支座101的埋层氧化硅12上，固定端102包括支撑硅层21、设在支撑硅层21外的氧化硅层23、设在氧化硅层23上的作为电引出焊盘Pad的金属层22，固定端102的支撑硅层21内设有掺杂硅层24，所述电引出焊盘Pad的金属层22通过氧化硅层23的窗口与固定端的掺杂硅层24相接触以形成欧姆接触，如图4所示；所述硅加热器104完全嵌入在催化剂载体106中，尤其催化剂载体106贯穿于硅加热器104的中间，催化剂载体106是一个完整的整体结构，如图5所示。【权利要求】1.一种可回收重复制备的微瓦斯传感器，其特征是:该微瓦斯传感器包括硅支座(101)、固定端(102)、对称设置的硅悬臂(103)、硅加热器(104)及催化剂载体(106);所述娃加热器(104)较佳为圆环形，圆环形娃加热器(104)的中间较佳设有两个对称内伸的散热-支撑娃块(105);所述娃支座(101)包括娃衬底(11)与设在娃衬底(11)上的埋层氧化娃(12);所述硅悬臂(103)、硅加热器(104)均包括支撑硅层(21)、设在支撑硅层(21)外的氧化娃层(23);所述娃悬臂(103)的一端与娃加热器(104) —侧相连,另一端与娃支座(101)上的固定端(102)连接；所述固定端(102)设在娃支座(101)的埋层氧化娃(12)上，固定端(102)包括支撑硅层(21)、设在支撑硅层(21)外的氧化硅层(23)、设在氧化硅层(23)上的作为电引出焊盘Pad的金属层(22),固定端(102)的支撑娃层(21)内设有掺杂娃层(24),所述电引出焊盘Pad的金属层(22)通过氧化硅层(23)的窗口与固定端的掺杂硅层(24)相接触以形成欧姆接触；所述硅加热器(104)完全嵌入在催化剂载体(106)中，催化剂载体(106)贯穿于硅加热器(104)的中间，为一个完整的整体结构。【文档编号】G01N27/16GK203519541SQ201320600029【公开日】2014年4月本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可回收重复制备的微瓦斯传感器，其特征是：该微瓦斯传感器包括硅支座（101）、固定端（102）、对称设置的硅悬臂（103）、硅加热器（104）及催化剂载体（106）；所述硅加热器（104）较佳为圆环形，圆环形硅加热器（104）的中间较佳设有两个对称内伸的散热‑支撑硅块（105）；所述硅支座（101）包括硅衬底（11）与设在硅衬底（11）上的埋层氧化硅（12）；所述硅悬臂（103）、硅加热器（104）均包括支撑硅层（21）、设在支撑硅层（21）外的氧化硅层（23）；所述硅悬臂（103）的一端与硅加热器（104）一侧相连，另一端与硅支座（101）上的固定端（102）连接；所述固定端（102）设在硅支座（101）的埋层氧化硅（12）上，固定端（102）包括支撑硅层（21）、设在支撑硅层（21）外的氧化硅层（23）、设在氧化硅层（23）上的作为电引出焊盘Pad的金属层（22），固定端（102）的支撑硅层（21）内设有掺杂硅层（24），所述电引出焊盘Pad的金属层（22）通过氧化硅层（23）的窗口与固定端的掺杂硅层（24）相接触以形成欧姆接触；所述硅加热器（104）完全嵌入在催化剂载体（106）中，催化剂载体（106）贯穿于硅加热器（104）的中间，为一个完整的整体结构。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马洪宇，王文娟，丁恩杰，赵小虎，程婷婷，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32