專利名稱：具有溫濕度補(bǔ)償功能的微偏二甲肼氣體傳感器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于傳感器領(lǐng)域，特別涉及到一種具有溫濕度補(bǔ)償功能的微偏二甲肼氣體傳感器的制造方法。
微偏二甲肼氣體傳感器，是火箭運(yùn)載系統(tǒng)中安全控制的重要部件，它擔(dān)負(fù)著運(yùn)載火箭發(fā)射過程中所用推進(jìn)劑氣體的泄漏檢測(cè)的重責(zé)，通過該傳感器的輸出，可直接測(cè)得運(yùn)載系統(tǒng)發(fā)射過程推進(jìn)劑是否出現(xiàn)泄漏，從而為系統(tǒng)提供啟動(dòng)安全機(jī)構(gòu)的指令信息。同時(shí)該傳感器還應(yīng)用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用燃料的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和火箭發(fā)射過程中燃料的泄漏檢測(cè)，它是保障整個(gè)運(yùn)載系統(tǒng)安全的重要手段。在載人航天工程中，有著十分重大的意義。由于這種特定的使用，就對(duì)傳感器性能提出更高的要求，為達(dá)到這種高要求，以往曾經(jīng)試圖利用電化學(xué)原理制造偏二甲肼氣體傳感器，電化學(xué)傳感器的普遍特點(diǎn)是測(cè)試精度高、線性好，但是環(huán)境溫濕度對(duì)電化學(xué)式傳感器影響較大，這是所不希望有的結(jié)果。該電化學(xué)式傳感器工作環(huán)境溫度要求在5-45℃間，而且傳感器安裝時(shí)要求平穩(wěn)，不得傾斜，工作中也不能受到震動(dòng)，這樣苛刻的要求對(duì)于在冬天野外工作環(huán)境、空中飛行工作環(huán)境及運(yùn)輸工作環(huán)境，都將帶來無法使用的困難。因?yàn)橛捎诃h(huán)境溫、濕度的變化，對(duì)傳感器的測(cè)量精度影響大，其測(cè)試結(jié)果很難反映實(shí)際情況，給偏二甲肼氣體的檢測(cè)和控制都造成了困難。為此，本研制小組應(yīng)使用之需，從事了本項(xiàng)目的開發(fā)研究，在采用微電子機(jī)械加工技術(shù)和納米技術(shù)的基礎(chǔ)上制作出微小體積、高可靠、低成本等獨(dú)特性能的傳感器，并通過溫濕度補(bǔ)償技術(shù)，去實(shí)現(xiàn)在環(huán)境發(fā)生變化時(shí)仍能滿足運(yùn)載火箭所要求的微偏二甲肼氣體傳感器。
所進(jìn)行的溫度補(bǔ)償，就是利用掩模技術(shù)在電極b與c之間電阻上濺射致密玻璃薄膜，則其對(duì)偏二甲肼無氣敏特性，氣敏電阻和玻璃薄膜包封的氣敏電阻在相同環(huán)境中，兩個(gè)電阻對(duì)同一溫度有相同的阻值變化，氣體傳感器工作時(shí)，在電極a、c間加一激勵(lì)電壓Vin，氣敏電阻和玻璃膜包封的氣敏電阻有相同的阻值變化，則電極c輸出信息Vout就不隨溫度變化而變化，從而消除了溫度變化對(duì)氣體傳感器的影響。
所進(jìn)行的濕度補(bǔ)償，就是利用掩模技術(shù)在電極c與d之間濺射分子篩薄膜，補(bǔ)償原理同上，氣敏電阻和分子篩膜包封的氣敏電阻對(duì)溫度有相同的阻值變化，則電極bc輸出信息就不隨濕度變化而變化，從而消除了環(huán)境濕度變化對(duì)氣敏元件的影響。
本發(fā)明的有益效果是由于具有溫、濕度補(bǔ)償功能，使所制的微偏二甲肼氣體傳感器能在惡劣環(huán)境條件或在運(yùn)輸條件下都能具有良好性能，滿足運(yùn)載火箭要求。


圖1為微傳感器結(jié)構(gòu)基體圖2為在基體上沉積絕緣介質(zhì)隔離層(I)圖3在隔離層(I)上制成金屬薄膜加熱器圖4為再繼續(xù)沉積絕緣介質(zhì)隔離層(II)圖5為再利用濺射工藝制作薄膜金屬電極圖6為沉積敏感薄膜圖7為濺射致米密玻璃薄膜及分子篩薄膜圖8為總體流程方框9為溫度補(bǔ)償電路原理10為濕度補(bǔ)償電路原理圖(五)具體實(shí)施方案參照?qǐng)D1-2，由已知技術(shù)完成，1為基體，2為絕緣介質(zhì)隔離層(I)，參照?qǐng)D3-4，本實(shí)施例中，金屬薄膜加熱器3可用鎳、鉻、鉭等金屬；4為介質(zhì)隔離層(II)，為氮化硅、五氧化二氮，參照?qǐng)D5，本實(shí)施例中采用金為薄膜金屬電極5，圖6為沉積對(duì)偏二甲肼氣體敏感的薄膜6，圖7為進(jìn)行溫濕度補(bǔ)償?shù)氖疽鈭D，圖8為總體流程方框圖。圖9，10分別表示溫濕度補(bǔ)償電路原理圖。
權(quán)利要求
1.一種具有溫濕度補(bǔ)償功能的微偏二甲肼氣體傳感器的制造方法，主要包括利用微電子機(jī)械加工技術(shù)加工微傳感器結(jié)構(gòu)基體及在基本上沉積絕緣介質(zhì)隔離層(I)，其特征在于，繼續(xù)按照以下步驟進(jìn)行傳感器制造工藝(1)在絕緣介質(zhì)隔離層上利用薄膜濺射工藝操作；A濺射金屬薄膜電極，B激光刻蝕圖型，制成金屬薄膜加熱器；(2)在金屬薄膜加熱器上沉積絕緣介質(zhì)隔離層(II)；(3)在絕緣介質(zhì)隔離層(II)上再利用濺射工藝制作薄膜金屬電極；(4)A在各電極之間沉積對(duì)偏二甲肼氣體敏感的薄膜；B利用激光調(diào)節(jié)電阻技術(shù)調(diào)整電極電阻；(5)A利用掩模技術(shù)在電極b與c之間的電阻上濺射致密玻璃薄膜，B利用掩模技術(shù)在電極c與d之間濺射分子篩薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所說的利用激光調(diào)節(jié)電阻，是指調(diào)整電極ab間、bc間和cd間電阻完全相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，濺射玻璃薄膜和分子篩薄膜，均在300℃條件下進(jìn)行，并控制分子篩孔徑小于偏二甲肼氣體分子直徑，大于水分子直徑。
全文摘要
具有溫濕度補(bǔ)償功能的微偏二甲肼氣體傳感器的制造方法屬于傳感器領(lǐng)域，主要包括利用微電子機(jī)械加工技術(shù)加工微傳感器結(jié)構(gòu)基體及在基本上沉積絕緣介質(zhì)隔離層(I)，在絕緣介質(zhì)隔離層上利用薄膜濺射工藝操作；濺射金屬薄膜電極，激光刻蝕圖型，制成金屬薄膜加熱器；再在金屬薄膜加熱器上沉積絕緣介質(zhì)隔離層(II)；利用濺射工藝制作薄膜金屬電極；在各電極之間沉積對(duì)偏二甲肼氣體敏感的薄膜；利用激光調(diào)節(jié)電阻技術(shù)調(diào)整電阻，濺射致密玻璃薄膜，濺射分子篩薄膜，由于具有溫、濕度補(bǔ)償功能，使所制的微偏二甲肼氣體傳感器能在惡劣環(huán)境條件或在運(yùn)輸條件下都能具有良好性能，滿足運(yùn)載火箭要求。
文檔編號(hào)G01N27/30GK1403805SQ0114204
公開日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2001年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月7日
發(fā)明者張洪泉, 范茂軍, 唐禎安 申請(qǐng)人:信息產(chǎn)業(yè)部電子第四十九研究所, 大連理工大學(xué)