一種光纖傳感探頭的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種光纖傳感探頭，光纖傳感探頭包括玻璃體，所述玻璃體的一側(cè)設(shè)置有凹槽，所述凹槽的槽口處設(shè)置有硼硅敏感薄膜；所述硼硅敏感薄膜與所述玻璃體之間設(shè)置有反射膜，所述硼硅敏感薄膜與所述反射膜一體成型，所述反射膜密封所述凹槽，在所述玻璃體內(nèi)構(gòu)成真空腔。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型機(jī)械靈敏度高、反射率高，而且耐高溫，溫度效應(yīng)小，適合于不同溫度環(huán)境下的壓力測(cè)量，能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；⒓苫a(chǎn)，提高傳感器芯片生產(chǎn)效益，降低成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種光纖傳感探頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及屬于光纖傳感器元件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于測(cè)量壓力的法布里-帕羅復(fù)合腔光纖傳感探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]法布里-帕羅(F-P)腔微型光纖壓力傳感器結(jié)構(gòu)通常有石英毛細(xì)管結(jié)構(gòu)和膜片式結(jié)構(gòu)。石英毛細(xì)管結(jié)構(gòu)的壓力傳感器由于毛細(xì)管壁較厚，對(duì)壓力的感知靈敏度低，且由于腔內(nèi)氣體和石英管的熱脹冷縮等因素的影響，對(duì)溫度的敏感性強(qiáng)，所以適用于測(cè)量精度要求不高的大范圍的壓力測(cè)量。膜片式結(jié)構(gòu)理論上可以獲得較高的靈敏度，但是在光纖端面上制作高靈敏度的膜片存在著技術(shù)不成熟，工藝復(fù)雜，材料溫度特性和力學(xué)特性差等不足。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種機(jī)械靈敏度高、反射率高，而且耐高溫，溫度效應(yīng)小，適合于不同溫度環(huán)境下的壓力測(cè)量，能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、集成化生產(chǎn)，提高傳感器芯片生產(chǎn)效益，降低成本的光纖傳感探頭。
[0004]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種光纖傳感探頭，包括玻璃體，所述玻璃體的一側(cè)設(shè)置有凹槽，所述凹槽的槽口處設(shè)置有硼硅敏感薄膜。
[0005]本實(shí)用新型的有益效果是:硼硅敏感薄膜的機(jī)械靈敏度高，壓力測(cè)量的分辨率高，最小分辨率達(dá)62Pa，高溫穩(wěn)定性更好，適合于不同溫度環(huán)境下的壓力測(cè)量，且靈敏度達(dá)到
0.51nw/KPa，使本裝置具有良好的線性度、靈敏度和重復(fù)性。
[0006]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。
[0007]進(jìn)一步，所述硼硅敏感薄膜與所述玻璃體之間設(shè)置有反射膜，所述硼硅敏感薄膜與所述反射膜一體成型，所述反射膜密封所述凹槽，在所述玻璃體內(nèi)構(gòu)成真空腔。
[0008]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:反射膜能增強(qiáng)本裝置的反射率，提升靈敏度。
[0009]進(jìn)一步，所述硼硅敏感薄膜和所述反射膜之間設(shè)置有阻擋層，所述阻擋層由金屬制成。
[0010]進(jìn)一步，所述硼硅敏感薄膜和所述反射膜的上端設(shè)置有保護(hù)層，所述保護(hù)層由金屬制成。
[0011]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:保護(hù)層能對(duì)硼硅敏感薄膜和反射膜進(jìn)行保護(hù)，提升硼硅敏感薄膜和反射膜的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，不易脫落。
[0012]進(jìn)一步，所述反射膜為鋁反射膜。
[0013]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:鋁反射膜的反光率高，能有效提升本裝置的反射率。
[0014]進(jìn)一步，所述玻璃體遠(yuǎn)離所述硼娃敏感薄膜的一端固定連接有單模光纖。
[0015]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:單模光纖便于信號(hào)傳輸。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型一種光纖傳感探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型一種光纖傳感探頭制備方法的流程圖。
[0018]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0019]210、玻璃體，220、硼硅敏感薄膜，230、反射膜，240、真空腔，250、單模光纖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
[0021]如圖1所示，一種光纖傳感探頭，包括玻璃體210，所述玻璃體210的一側(cè)設(shè)置有凹槽，所述凹槽的槽口處設(shè)置有硼硅敏感薄膜220;硼硅敏感薄膜的機(jī)械靈敏度高，壓力測(cè)量的分辨率高，最小分辨率達(dá)62Pa，高溫穩(wěn)定性更好，可在1000°C以內(nèi)進(jìn)行壓力測(cè)量，且靈敏度達(dá)到0.51nw/Kpa，所述硼硅敏感薄膜220與所述玻璃體210之間設(shè)置有反射膜230，所述硼硅敏感薄膜220與所述反射膜230—體相連，所述反射膜230密封所述凹槽，在所述玻璃體210內(nèi)構(gòu)成真空腔240，反射膜230的反光率高，能有效提升本裝置的反射率。所述硼硅敏感薄膜220和所述反射膜230之間設(shè)置有阻擋層，所述阻擋層由金屬鈦制成，提升了硼硅敏感薄膜220和反射膜230的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。所述玻璃體210遠(yuǎn)離所述硼硅敏感薄膜220的一端固定連接有單模光纖250，單模光纖便于信號(hào)傳輸。
[0022]優(yōu)選的，所述硼硅敏感薄膜220和所述反射膜230的上端設(shè)置有保護(hù)層，所述保護(hù)層由金屬金制成，能有效保護(hù)硼硅敏感薄膜220和反射膜230，提升硼硅敏感薄膜220和反射膜230的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
[0023]優(yōu)選的，所述反射膜230為鋁反射膜，鋁反射膜的反射率高，且成本低，技術(shù)成熟，便于加工。
[0024]如圖2所示，一種光纖傳感探頭制備方法，包括
[0025]對(duì)玻璃體210的一側(cè)進(jìn)行光刻腐蝕得凹槽；
[0026]將硼源片正對(duì)晶體硅進(jìn)行硼擴(kuò)散，對(duì)晶體硅的硼擴(kuò)散面進(jìn)行磁控濺射反射得到反射膜230，硼源片正對(duì)晶體硅進(jìn)行硼擴(kuò)散的擴(kuò)散溫度為1100?1250°C，擴(kuò)散時(shí)間為3?5個(gè)小時(shí);然后對(duì)反射膜230進(jìn)行光刻，光刻后與玻璃體210凹槽的槽口真空鍵合，在玻璃體210內(nèi)構(gòu)成真空腔240;
[0027]對(duì)晶體硅遠(yuǎn)離反射膜230的一面進(jìn)行自停止腐蝕，通過(guò)四甲基氫氧化銨對(duì)晶體硅進(jìn)行自停止腐蝕，腐蝕溫度在50°C?80°C，時(shí)長(zhǎng)為10?18個(gè)小時(shí)，去除硅襯底，得與反射膜230—體成型的硼硅薄膜220;
[0028]將玻璃體210遠(yuǎn)離硼硅薄膜220的一側(cè)與單模光纖250激光鍵合，得光纖傳感探頭。
[0029]在上述實(shí)施例中，所述硼擴(kuò)散的溫度是一個(gè)相對(duì)寬泛的范圍，在1000?1500°C這個(gè)溫度范圍內(nèi)都是可行的，溫度低，擴(kuò)散速度慢一些，生產(chǎn)效率相對(duì)較低，擴(kuò)散效果相對(duì)較好，溫度高，則擴(kuò)散速度較快，同時(shí)產(chǎn)品的不良率有所上升，實(shí)踐中在整個(gè)溫度區(qū)間產(chǎn)品的成品率還是有保證的。對(duì)于腐蝕溫度而言，一般50°C?80°C就可以了，當(dāng)然把上限溫度提升至IJ120 °C速度也差不多，時(shí)間差不多在10個(gè)小時(shí)以上，高溫腐蝕的情況下，時(shí)間有望控制在6個(gè)小時(shí)左右，最長(zhǎng)腐蝕時(shí)間需要18個(gè)小時(shí)。
[0030]采用高溫濃硼擴(kuò)散自停止腐蝕技術(shù)制備的硼硅薄膜，溫度特性好，與玻璃體鍵合粘附性極高，不脫落，硼硅薄膜表面濺射金屬，反射率高，測(cè)量的靈敏度高;本工藝與CMOS工藝兼容，可批量生產(chǎn)，提高器件的靈敏度和線性度，實(shí)現(xiàn)微型化、降低生產(chǎn)成本。
[0031]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光纖傳感探頭，包括玻璃體(210)，所述玻璃體(210)的一側(cè)設(shè)置有凹槽，其特征在于:所述凹槽的槽口處設(shè)置有硼硅敏感薄膜(220)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種光纖傳感探頭，其特征在于:所述硼硅敏感薄膜(220)與所述玻璃體(210)之間設(shè)置有反射膜(230)，所述硼硅敏感薄膜(220)與所述反射膜(230)—體成型，所述反射膜(230)密封所述凹槽，在所述玻璃體(210)內(nèi)構(gòu)成真空腔(240)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種光纖傳感探頭，其特征在于:所述硼硅敏感薄膜(220)和所述反射膜(230)之間設(shè)置有阻擋層，所述阻擋層由金屬制成。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種光纖傳感探頭，其特征在于:所述硼硅敏感薄膜(220)和所述反射膜(230)的上端設(shè)置有保護(hù)層，所述保護(hù)層由金屬制成。5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述一種光纖傳感探頭，其特征在于:所述反射膜(230)為鋁反射膜。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種光纖傳感探頭，其特征在于:所述玻璃體(210)遠(yuǎn)離所述硼硅敏感薄膜(220)的一端固定連接有單模光纖(250)。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK205538040SQ201620049058
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月19日
【發(fā)明人】鄭志霞, 黃元慶, 馮勇建, 黃國(guó)樹(shù)
【申請(qǐng)人】莆田學(xué)院