傳感器敏感芯體的快速制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及制造傳感器敏感芯體的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳感器技術(shù)屬于信息技術(shù)的三大部門之一，與通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相比，傳感器技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)不能滿足發(fā)展需求，特別是化學(xué)類傳感器，這是由于傳感器敏感芯體的材料種類多，制造工藝與常規(guī)半導(dǎo)體工藝有較大差異，導(dǎo)致成本居高不下，開發(fā)周期較長，機(jī)械加工精度低，采用半導(dǎo)體工藝的加工方法需要大量昂貴的設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有制備敏感芯體的方法成本高、開發(fā)周期長及加工精度低的問題，從而提供傳感器敏感芯體的快速制造方法。
[0004]傳感器敏感芯體的快速制造方法，該方法包括以下步驟:
[0005]步驟一、制備打印漿料:
[0006]將襯底材料、敏感材料、電極材料和保護(hù)層材料分別制成打印漿料；
[0007]步驟二、采用3D打印技術(shù)進(jìn)行打印，用襯底材料打印襯底，用電極材料在所述襯底的一側(cè)打印電極，在所述襯底的另一側(cè)或所述電極的表面打印引線，用敏感材料在襯底上打印N層敏感層，且敏感層覆蓋住電極，N 2 I;得到裸露芯體；
[0008]步驟三、采用3D打印技術(shù)，用保護(hù)層材料封裝步驟二得到的裸露芯體，熱處理裸露芯體，去除裸露芯體中的溶劑，即得到傳感器敏感芯體。
[0009]新興的以3D打印技術(shù)為代表的增材制造技術(shù)具有設(shè)計(jì)周期短、加工難度低和能夠定制化小量生產(chǎn)、成本均一等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)即生產(chǎn)、隨時回應(yīng)市場需求、工藝流程短、全自動生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場制造，因此，可通過“打印”方式一次性直接制造出任何高性能難成型的部件，不需要通過組裝拼接等復(fù)雜過程來實(shí)現(xiàn)，制造過程更快速、更高效。本發(fā)明利用3D打印技術(shù)，將襯底材料、敏感材料、電極材料、保護(hù)層材料分別制成漿料，根據(jù)需要制備所需結(jié)構(gòu)，通過熱處理，燒結(jié)或蒸發(fā)溶劑，固化結(jié)構(gòu)，節(jié)約開發(fā)成本，加快研發(fā)進(jìn)度。本發(fā)明所述的方法即使制造復(fù)雜傳感器也不會增加成本、傳感器產(chǎn)品多樣化也不會不增加成本、無需組裝、能夠快速設(shè)計(jì)制造和驗(yàn)證、設(shè)計(jì)空間大、零技能制造、減少廢棄副產(chǎn)品，無需昂貴的半導(dǎo)體設(shè)備，加工精度可以達(dá)到0.001mm。
【附圖說明】
[0010]圖1是【具體實(shí)施方式】十一中的氣體傳感器敏感芯體的正面的結(jié)構(gòu)示意圖，其中I為襯底，2為叉指電極，3為敏感層。
[0011]圖2是【具體實(shí)施方式】十一中的氣體傳感器敏感芯體的反面的結(jié)構(gòu)示意圖，其中4為加熱電阻，5為測溫電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0012]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式所述的傳感器敏感芯體的快速制造方法，該方法包括以下步驟:
[0013]步驟一、制備打印漿料:
[0014]將襯底材料、敏感材料、電極材料和保護(hù)層材料分別制成打印漿料；
[0015]步驟二、采用3D打印技術(shù)進(jìn)行打印，用襯底材料打印襯底，用電極材料在所述襯底的一側(cè)打印電極，在所述襯底的另一側(cè)或所述電極的表面打印引線，用敏感材料在襯底上打印N層敏感層，且敏感層覆蓋住電極，N 2 I;得到裸露芯體；
[0016]步驟三、采用3D打印技術(shù)，用保護(hù)層材料封裝步驟二得到的裸露芯體，熱處理裸露芯體，去除裸露芯體中的溶劑，即得到傳感器敏感芯體。
[0017]步驟一中，用化學(xué)合成的方法或者混合方法制備打印漿料。敏感材料的打印漿料包括敏感材料基體、增塑劑、粘結(jié)劑和溶劑。
[0018]本實(shí)施方式所述的傳感器敏感芯體包含至少一種敏感層，也可以是多種敏感材料在同一襯底上形成的傳感器陣列，可根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行組合。所述電極材料可以是金、鉑或者其他金屬以及金屬合金;敏感材料可以是金屬或者合金，氧化物，硫化物以及其他無機(jī)非金屬材料，陶瓷，高分子以及有機(jī)小分子材料;敏感材料前驅(qū)體可以是金屬、金屬鹽、金屬氧化物、高分子單體、高分子、晶體或非晶體材料。
[0019]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對【具體實(shí)施方式】一所述的傳感器敏感芯體的快速制造方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，所述傳感器敏感芯體為物理傳感器敏感芯體、化學(xué)傳感器敏感芯體或生物傳感器敏感芯體。
[0020]物理傳感器敏感芯體可以是壓力傳感器敏感芯體、光學(xué)傳感器敏感芯體、磁傳感器敏感芯體或溫度傳感器敏感芯體，化學(xué)傳感器敏感芯體可以是濕度傳感器敏感芯體或氣體傳感器敏感芯體。
[0021]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對【具體實(shí)施方式】一所述的傳感器敏感芯體的快速制造方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，步驟二中，打印電極后進(jìn)行一次熱處理，打印引線后進(jìn)行一次熱處理，打印敏感層后進(jìn)行一次熱處理。
[0022]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式是對【具體實(shí)施方式】一所述的傳感器敏感芯體的快速制造方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，所述芯體為壓力傳感器敏感芯體，敏感材料為金屬、金屬合金或壓阻材料。
[0023]敏感材料為金屬、金屬合金、半導(dǎo)體及其它壓阻材料。
[0024]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式是對【具體實(shí)施方式】一所述的傳感器敏感芯體的快速制造方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，所述芯體為溫度傳感器敏感芯體，敏感材料為金屬、金屬合金、熱敏電阻材料、貴金屬熱電偶材料或非貴金屬熱電偶材料。
[0025 ]敏感材料為鉑、銅或鎳等金屬、金屬合金、NTC、PTC或CTR等熱敏電阻材料、貴金屬熱電偶材料或非貴金屬熱電偶材料。
[0026]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式是對【具體實(shí)施方式】一所述的傳感器敏感芯體的快速制造方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，所述芯體為磁傳感器敏感芯體，敏感材料為InSb或InAs0
[0027]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式是對【具體實(shí)施方式】一所述的傳感器敏感芯體的快速制造方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，所述芯體為濕度傳感器敏感芯體，敏感材料為氧化鋁、鉻酸鎂、醋酸纖維素或聚酰亞胺。
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