一种微型加热器、制备方法及多通道气体传感器与流程

本发明涉及微型加热器，特别是涉及一种微型加热器、制备方法及多通道气体传感器。

背景技术：

1、随着社会经济的进步，随之而来的污染也越来越严重，对各种有毒有害气体的监测也越来越受人们的关注。随着科学的发展，人们生活水平的提高，对气体传感器的需求也已有所不同，由于检测环境的气体复杂多样性，单一通道的气体传感器已经满足不了测试需求，而多通道的气体传感器可解决单一通道的气体传感器的局限性，多通道的气体传感器可以同时检测多种气体的种类及浓度。

2、传统技术方案中，多通道气体传感器的微型加热器采用统一供电的方式，采用统一供电的方式的缺点在于若单个通道出现故障或共用的焊盘出现故障时，会导致整个气体传感器无法使用，使得气体传感器的使用灵活性较差。

技术实现思路

1、本发明第一方面的目的是要提供一种微型加热器，解决现有技术中多通道气体传感器的微型加热器采用统一供电的方式影响气体传感器使用灵活性的技术问题。

2、本发明第二方面的目的是要提供一种应用于微型加热器的制备方法。

3、本发明第三方面的目的是要提供一种具有上述微型加热器的多通道气体传感器。

4、根据本发明第一方面的目的，本发明提供了一种微型加热器，包括：

5、硅基底；

6、多个膜层结构组，呈阵列式布置在所述硅基底上，每个所述膜层结构组包括多个膜层结构，多个所述膜层结构中所有所述膜层结构单独供电，且用于与不同的气敏材料接触。

7、可选地，每个所述膜层结构包括第一测试膜区和向所述第一测试膜区提供拉扯力的第一悬梁区和第二悬梁区；

8、所述第一测试膜区包括由下至上依次设置的第一支撑层、第一加热层的第一主体部分、第一绝缘层和第一电极层的第二主体部分；

9、所述第一悬梁区包括由下至上依次设置的第一支撑层、所述第一加热层的第一引线和第一绝缘层组成，所述第一引线和所述第一主体部分连接；

10、所述第二悬梁区包括由下至上依次设置的第一支撑层、第一绝缘层和所述第一电极层的第二引线，所述第二引线和所述第二主体部分连接。

11、可选地，所述第一悬梁区和所述第二悬梁区的数量均为多个；

12、至少一个所述第一悬梁区远离所述第一测试膜区的一端形成有第一焊盘区；

13、至少一个所述第二悬梁区远离所述第一测试膜区的一端形成有第二焊盘区；

14、所述第一焊盘区和所述第二焊盘区均与外部电路连接。

15、可选地，其中一个所述第一悬梁区远离所述第一测试膜区的一端以及其中一个所述第二悬梁区远离所述第一测试膜区的一端均接地。

16、可选地，所述硅基底具有多个开口朝上的凹腔，每个所述膜层结构的所述第一悬梁区和所述第二悬梁区用于将所述第一测试膜区悬空在对应的凹腔处。

17、可选地，每个所述膜层结构包括第二测试膜区，所述第二测试膜区包括由下之上依次设置的第二支撑层、第二加热层、第二绝缘层和第二电极层；

18、所述第二加热层具有第三引线，所述第二电极层具有第四引线，所述第三引线的一端和所述第四引线的一端分别具有第三焊盘区和第四焊盘区，所述第三焊盘区和第四焊盘区均与外部电路连接。

19、可选地，所述硅基底具有多个空腔，所述多个空腔贯穿所述硅基底，每个所述膜层结构的第二测试膜区悬空在所述空腔处。

20、可选地，每个所述膜层结构组中多个膜层结构呈阵列式布置在所述硅基底上。

21、根据本发明第二方面的目的，本发明还提供了一种应用于上述的微型加热器的制备方法，每个所述膜层结构具有多个材料层，所述制备方法包括以下步骤：

22、在comsol软件模型向导中选择所述微型加热器的膜层结构中各个材料层的各项参数、相邻两个所述膜层结构组之间的第一预设间距以及每个膜层结构组中相邻两个膜层结构之间的第二预设间距，所述各项参数包括所述材料层的材料和厚度；

23、根据选择出的所述材料层的各项参数、所述第一预设间距和所述第二预设间距仿真搭建微型加热器模型；

24、在所述comsol软件模型中设定加热温度，以对所述微型加热器模型进行仿真加热测试；

25、将仿真加热测试结果最优的微型加热器模型对应的各个材料层的各项参数作为目标参数，以及对应的所述第一预设间距作为第一目标间距，以及对应的第二预设间距作为第二目标间距；

26、利用所述目标参数、所述第一目标间距和所述第二目标间距制备获得所述微型加热器。

27、可选地，利用所述目标参数、所述第一目标间距和所述第二目标间距制备获得所述微型加热器的步骤，包括如下步骤：

28、根据所述第一目标间距确定所述微型加热器的多个膜层结构组之间的间距，并根据所述第二目标间距确定每个所述膜层结构组中相邻两个膜层结构之间的间距；

29、根据所述目标参数确定各个膜层结构中各个材料层的材料以及厚度。

30、可选地，确定完每个所述膜层结构组中相邻两个膜层结构之间的间距以及各个膜层结构中各个材料层的材料以及厚度之后，所述制备方法还包括制备膜层结构的步骤，所述膜层结构的制备包括如下步骤：

31、在所述硅基底的目标位置处由下至上依次制备获得第一支撑层和第一加热层；

32、对所述第一加热层进行刻蚀，并刻蚀出第一预设图案，所述第一预设图案包括第一主体部分和与所述第一主体部分连接的多个第一引线；

33、在制备有所述第一支撑层和所述第一加热层的所述硅基底的所述目标位置处由下至上依次制备获得第一绝缘层和第一电极层；

34、对所述第一电极层进行刻蚀，并刻蚀出第二预设图案，所述第二预设图案包括第二主体部分和与所述第二主体部分连接的多个第二引线，所述第一主体部分和所述第二主体部分至少部分地重叠；

35、对所述第一主体部分、第二主体部分、所述多个第一引线和所述多个第二引线之外的预设区域进行光刻，以将所述预设区域的膜层全部刻蚀，从而获得第一测试膜区、第一悬梁区和第二悬梁区，所述第一测试膜区由由下至上层叠的第一支撑层、第一主体部分、第一绝缘层和第二主体部分组成，所述第一悬梁区由由下至上层叠的第一支撑层、第一引线和第一绝缘层组成，所述第二悬梁区由由下至上层叠的第一支撑层、第一绝缘层和第二引线组成，所述多个第一悬梁和所述多个第二悬梁构造成能够向所述第一测试膜区提供拉扯力；

36、采用正面湿法刻蚀工艺从所述预设区域置入刻蚀液，以对所述硅基底进行刻蚀，从而在所述多个目标位置形成凹腔。

37、根据本发明第三方面的目的，本发明还提供了一种多通道气体传感器，包括：

38、上述的微型加热器；

39、多个不同的气敏材料，分别涂覆在所述微型加热器的多个膜层结构的上表面，每个气敏材料与一个膜层结构对应布置。

40、本发明中微型加热器包括硅基底和呈阵列式布置在硅基底上的多个膜层结构组，每个膜层结构组包括多个膜层结构，多个膜层结构中所有膜层结构单独供电，且用于与不同的气敏材料接触。上述技术方案对微型加热器的所有膜层结构进行单独供电，所以即使在单个膜层结构出现故障时也不会影响其他膜层结构的使用，可以提高具有微型加热器的气体传感器的使用灵活性。

41、进一步地，本发明中每个膜层结构组中多个膜层结构呈阵列式布置在硅基底上，该实施例通过阵列的方式布置每个膜层结构，从而可以有效利用硅基底的布置空间，在同样大小的硅基底上可以布置更多的膜层结构。

42、根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。