專利名稱：具有溫濕度補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，是火箭運載系統(tǒng)中安全控制的重要部件，它擔(dān)負著運載火箭發(fā)射過程中所用推進劑氣體的泄漏檢測的重責(zé)，通過該傳感器的輸出，可直接測得運載系統(tǒng)發(fā)射過程推進劑是否出現(xiàn)泄漏，從而為系統(tǒng)提供啟動安全機構(gòu)的指令信息。同時該傳感器還應(yīng)用于火箭發(fā)動機用燃料的生產(chǎn)、儲存、運輸和火箭發(fā)射過程中燃料的泄漏檢測，它是保障整個運載系統(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，就對傳感器性能提出更高的要求，為達到這種高要求，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)傳感器的普遍特點是測試精度高、線性好，但是環(huán)境溫濕度對電化學(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，而且傳感器安裝時要求平穩(wěn)，不得傾斜，工作中也不能受到震動，這樣苛刻的要求對于在冬天野外工作環(huán)境、空中飛行工作環(huán)境及運輸工作環(huán)境，都將帶來無法使用的困難。因為由于環(huán)境溫、濕度的變化，對傳感器的測量精度影響大，其測試結(jié)果很難反映實際情況，給偏二甲肼氣體的檢測和控制都造成了困難。為此，本研制小組應(yīng)使用之需，從事了本項目的開發(fā)研究，在采用微電子機械加工技術(shù)和納米技術(shù)的基礎(chǔ)上制作出微小體積、高可靠、低成本等獨特性能的傳感器，并通過溫濕度補償技術(shù)，去實現(xiàn)在環(huán)境發(fā)生變化時仍能滿足運載火箭所要求的微偏二甲肼氣體傳感器。
所進行的溫度補償，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，兩個電阻對同一溫度有相同的阻值變化，氣體傳感器工作時，在電極a、c間加一激勵電壓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氣體傳感器的影響。
所進行的濕度補償，就是利用掩模技術(shù)在電極c與d之間濺射分子篩薄膜，補償原理同上，氣敏電阻和分子篩膜包封的氣敏電阻對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)境條件或在運輸條件下都能具有良好性能，滿足運載火箭要求。


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為溫度補償電路原理10為濕度補償電路原理圖(五)具體實施方案參照圖1-2，由已知技術(shù)完成，1為基體，2為絕緣介質(zhì)隔離層(I)，參照圖3-4，本實施例中，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，參照圖5，本實施例中采用金為薄膜金屬電極5，圖6為沉積對偏二甲肼氣體敏感的薄膜6，圖7為進行溫濕度補償?shù)氖疽鈭D，圖8為總體流程方框圖。圖9，10分別表示溫濕度補償電路原理圖。
權(quán)利要求
1.一種具有溫濕度補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)境條件或在運輸條件下都能具有良好性能，滿足運載火箭要求。
文檔編號G01N27/30GK1403805SQ0114204
公開日2003年3月19日 申請日期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 申請人:信息產(chǎn)業(yè)部電子第四十九研究所, 大連理工大學(xué)