一種Z-wave的溫度傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種Z?wave的溫度傳感器，襯底(1)中部設(shè)有凹槽(8)；在襯底(1)頂面涂覆一層聚二甲基硅氧烷層(9)，在聚二甲基硅氧烷層(9)上涂覆聚酰亞胺層(7)；所述凹槽(8)上懸跨懸梁臂(6)，懸梁臂(6)上有一層粘附層(3)；粘附層(3)上面有一層溫敏電阻層(4)；溫敏電阻層(4)上兩端各有一層導(dǎo)電層(5)；在襯底(1)下面有一層下襯底膜層(2)。本實(shí)用新型的溫度傳感器體極小、溫度測量范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、熱容量小、響應(yīng)速度快、測量精度高、線性度好、功耗低、可靠性高、一致性好、成本低。
【專利說明】
一種Z-wave的溫度傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本實(shí)用新型屬于傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種Ziave的溫度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感網(wǎng)絡(luò)是近幾年應(yīng)用較多的網(wǎng)絡(luò)之一，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究也會(huì)有大的發(fā)展，Z-wave技術(shù)正是眾多無線傳感網(wǎng)路技術(shù)中比較成熟的一種，它具有最低的功耗和成本、足夠的傳輸速度和距離、較大的網(wǎng)絡(luò)容量和較好的安全特性等特點(diǎn)。
[0003]溫度傳感器被廣泛的應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、汽車、醫(yī)用設(shè)備、游戲控制臺(tái)、微流體傳感器等設(shè)備中。隨著IC集成度的提高和筆記本電腦、移動(dòng)終端、PDA等便攜式設(shè)備的普及，功耗散熱問題變得越來越突出。只有對(duì)芯片的工作溫度進(jìn)行精確的控制，才能保證設(shè)備穩(wěn)定工作。微流體傳感器中也需要體積很小的溫度傳感器來敏感氣流的溫度。傳統(tǒng)的溫度傳感器由于體積大、功耗高、線性度不好等不足，從而制約了其進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種體積小、溫度測量范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、熱容量小、響應(yīng)速度快、測量精度高、線性度好、功耗低、可靠性高、一致性好、成本低的Z-wave的溫度傳感器。
[0005]本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題:
[0006]—種Z-wave的溫度傳感器，襯底中部設(shè)有凹槽;在襯底頂面涂覆一層聚二甲基硅氧烷層，在聚二甲基硅氧烷層上涂覆聚酰亞胺層;所述凹槽上懸跨懸梁臂，懸梁臂上有一層粘附層;粘附層上面有一層溫敏電阻層;溫敏電阻層上兩端各有一層導(dǎo)電層;在襯底下面有一層下襯底膜層。
[0007]所述襯底為單晶硅片。
[0008]所述聚二甲基硅氧烷層厚度為30_35μπι。
[0009]所述聚酰亞胺層厚度為25-35mm。
[0010]所述粘附層的厚度為5-500nm，采用鉻、鈦或鎳鉻制作。
[0011]溫敏電阻層厚度為5-400nm。
[0012]所述導(dǎo)電層的厚度為5-3000nm，采用金、銅或鋁制作。
[0013]所述下襯底膜層為氮化娃膜層，厚度為300-3000nm。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]1、本實(shí)用新型的溫度傳感器，器件體積極小，溫度測量精度高、線性度好、一致性好、性能穩(wěn)定可靠、溫度測量范圍寬，可達(dá)_78°C至600°C。
[0016]2、本實(shí)用新型采用單晶硅片腔體結(jié)構(gòu)和懸臂梁結(jié)構(gòu)，將整體結(jié)構(gòu)懸空，使傳感器降低熱容量、溫度響應(yīng)快、功耗低。
[0017]3、本實(shí)用新型的溫度傳感器結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、加工成品率高、成本低、便于批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型Ziave的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1的A-A剖視圖。
[0020]圖中，1-襯底，2-下襯底膜層，3-粘附層，4-溫敏電阻層，5-導(dǎo)電層，6-懸臂梁，7-聚酰亞胺層，8-凹槽，9-聚二甲基硅氧烷層。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。
[0022]實(shí)施例1:
[0023]如圖1和圖2所示，一種Z-wave的溫度傳感器，襯底I中部設(shè)有凹槽8;在襯底I頂面涂覆一層聚二甲基硅氧烷層9，在聚二甲基硅氧烷層9上涂覆聚酰亞胺層7;所述凹槽8上懸跨懸梁臂6，懸梁臂6上有一層粘附層3;粘附層3上面有一層溫敏電阻層4;溫敏電阻層4上兩端各有一層導(dǎo)電層5;在襯底I下面有一層下襯底膜層2。所述襯底I為單晶硅片。
[0024]所述聚二甲基硅氧烷層9厚度為30_35μπι。
[0025]所述聚酰亞胺層7厚度為25-35mm。
[0026]所述粘附層3的厚度為5-500nm，采用鉻、鈦或鎳鉻制作。
[0027]溫敏電阻層4厚度為5_400nm。
[0028]所述導(dǎo)電層5的厚度為5-3000nm，采用金、銅或鋁制作。
[0029]所述下襯底膜層2為氮化娃膜層，厚度為300-3000nm。
[0030]制作步驟如下:
[0031](I)在襯底I上面涂覆一層聚二甲基硅氧烷層9，并將聚二甲基硅氧烷層表面進(jìn)行氧等離子體活化處理;緊接著在所述聚二甲基硅氧烷層9上面重疊聚酰亞胺預(yù)聚體，經(jīng)過階梯式熱固化后，形成聚酰亞胺層7;
[0032](2)在襯底I下面采用低壓化學(xué)氣相淀積工藝或等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積工藝淀積一層下襯底膜層2;
[0033](3)在襯底I局部中心細(xì)加工出凹槽8;
[0034](4)采用磁控濺射工藝在聚酰亞胺層7上濺射一層粘附層3;
[0035](5)采用磁控濺射工藝在粘附層3上面濺射一層溫敏電阻層4;
[0036](6)采用磁控濺射工藝在溫敏電阻層4上面濺射一層導(dǎo)電層5;
[0037](7)將襯底I放入酒精容器內(nèi)，采用超聲剝離工藝剝離掉溫敏電阻層4結(jié)構(gòu)圖形以外的粘附層3、溫敏電阻層4、導(dǎo)電層5，襯底I上兩側(cè)露出聚酰亞胺層7，形成粘附層3、溫敏電阻層4、導(dǎo)電層5結(jié)構(gòu)層；
[0038](8)在導(dǎo)電層5結(jié)構(gòu)層上涂一層光刻膠，采用光刻工藝光刻形成導(dǎo)電層5電極結(jié)構(gòu)圖形；
[0039](9)采用碘化鉀濕法腐蝕工藝，腐蝕溫敏電阻層4上面中間部位的導(dǎo)電層5，露出中間部位的溫敏電阻層4，溫敏電阻層4兩端形成導(dǎo)電層5電極結(jié)構(gòu)；
[0040](10)在襯底I上露出的兩側(cè)聚酰亞胺層7上、露出中間部位的溫敏電阻層4上、導(dǎo)電層5電極結(jié)構(gòu)上面涂一層光刻膠，光刻出懸臂梁6結(jié)構(gòu)圖形；
[0041](11)采用等離子體刻蝕工藝在聚酰亞胺層7上面刻蝕形成懸臂梁6結(jié)構(gòu)，露出聚酰亞胺層7下面的聚二甲基硅氧烷層9;
[0042](12)采用氫氟酸緩沖液腐蝕掉露出聚酰亞胺層7下面的聚二甲基硅氧烷層9、懸臂梁6結(jié)構(gòu)下面的聚二甲基硅氧烷層9，形成懸空的懸臂梁6結(jié)構(gòu)；
[0043](13)采用硅各向異性濕法腐蝕工藝腐蝕襯底I形成腔體結(jié)構(gòu)，懸臂梁6、粘附層3、溫敏電阻層4、導(dǎo)電層5懸空固定在襯底I腔體上，完成溫度傳感器制作。
[0044]聚二甲基硅氧烷層9厚度為30μπι，它采用二次變速方法涂覆于加工載體上的，初始速度為150rpm，使被涂覆的聚二甲基硅氧烷覆蓋在整個(gè)襯底I上，在緩慢提速至900rpm，保持40s，然后再緩慢提速至4500rpm，并在室溫下固化48h。
[0045]聚二甲基硅氧烷層9表面的活化處理是采用氧等體活化處理，處理?xiàng)l件為100 %氧氣，壓強(qiáng)為15mTorr，功率為50W，時(shí)間為30s。
[0046]聚二甲基硅氧烷層9上面四次重疊涂覆液態(tài)高粘度聚酰亞胺預(yù)聚體的階梯式熱固化的工藝是每重疊涂覆一次的轉(zhuǎn)速比前一次的轉(zhuǎn)速提高200rpm;每次重疊涂覆后的預(yù)烘溫度比前一次高5°C，并采用“由表及里”的階梯式熱處理方法預(yù)固化聚酰亞胺預(yù)聚物;最后一次聚酰亞胺預(yù)熱聚體涂覆后，熱板溫度由95°C上升到200°C保溫15min，然后緩慢降溫至室溫;所述聚酰亞胺預(yù)聚體的粘度為6000mPa.s，形成聚酰亞胺層厚度為25mm。
[0047]溫敏電阻層4厚度尺寸為5納米至400納米，采用磁控濺射的濺射漿料制備方法:是將有機(jī)鉑化合物或有機(jī)金化合物150 0C加熱15分鐘，得到由有機(jī)金化合物的微分解固化物、超細(xì)金粉、低分子量有機(jī)物、超細(xì)碳粉組成的混合物，將此混合物添加有機(jī)銠化合物、有機(jī)鉍化合物、有機(jī)鉛化合物、有機(jī)硅化合物、有機(jī)鉻化合物、有機(jī)銅化合物、有機(jī)硼化合物中的一種，金與銠的重量比例控制在1:0.0001，金與其他金屬的重量比控制在1:0.003，同時(shí)添加樹脂和溶劑，形成混合型鉑漿料或金漿料。
[0048]下襯底膜層2的厚度尺寸為300納米。粘附層3的厚度尺寸為5納米，采用鉻制作。導(dǎo)電層5的厚度尺寸為5納米，采用金制作。襯底I為單晶硅片，下襯底膜層2為氮化硅膜層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種z-wave的溫度傳感器，其特征在于，襯底(I)中部設(shè)有凹槽(8);在襯底(I)頂面涂覆一層聚二甲基硅氧烷層(9)，在聚二甲基硅氧烷層(9)上涂覆聚酰亞胺層(7);所述凹槽(8)上懸跨懸梁臂(6)，懸梁臂(6)上有一層粘附層(3);粘附層(3)上面有一層溫敏電阻層(4);溫敏電阻層(4)上兩端各有一層導(dǎo)電層(5);在襯底(I)下面有一層下襯底膜層(2)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Z-wave的溫度傳感器，其特征在于:所述襯底(I)為單晶硅片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ziave的溫度傳感器，其特征在于:所述聚二甲基硅氧烷層(9)厚度為30-35μπι。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Z-wave的溫度傳感器，其特征在于:所述聚酰亞胺層(7)厚度為25_35mm05.根據(jù)權(quán)利要求4所述的Z-wave的溫度傳感器，其特征在于:所述粘附層(3)的厚度為5-500nm，采用鉻、鈦或鎳鉻制作。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的Z-wave的溫度傳感器，其特征在于:溫敏電阻層(4)厚度為5-400nmo7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的Z-wave的溫度傳感器，其特征在于:所述導(dǎo)電層(5)的厚度為5-3000nm，采用金、銅或鋁制作。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的Z-wave的溫度傳感器，其特征在于:所述下襯底膜層(2)為氮化硅膜層，厚度為300-3000nmo
【文檔編號(hào)】G01K7/00GK205580613SQ201620384203
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】黃慶雷, 韋冬萍, 巫柳燕, 黃慧, 聶紫懿, 李卓, 莫丹萍, 王萌, 梁偉鄯
【申請(qǐng)人】廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院