氢气传感器的制备方法及氢气传感器与流程

本申请涉及互联网产业的分析测试，具体涉及一种氢气传感器的制备方法及氢气传感器。

背景技术：

1、热导式氢气传感器具有氢选择性较强、测量范围较宽、成本低、寿命长等优点，用于涉氢化工、制氢站、加氢站、输氢管网、氢能汽车、电动汽车等领域氢气泄漏报警和锂电池热失效监测。现有mems(微机电系统,全称 micro-electro-mechanicalsystem)热导式氢气传感器普遍采用氮化硅、氧化硅或两者复合薄膜做支撑梁，通过刻蚀掉底部硅使之悬空，因此对生长薄膜质量要求很高，并且需要足够的厚度保证支撑强度，但厚度的增大又会影响传感器性能。所以现有mems热导式氢气传感器良品率对参数要求较高，且工艺时间较长，成本较高。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种氢气传感器的制备方法及氢气传感器，以期在简化氢气传感器的生产工艺的同时，提高成品的良品率。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种氢气传感器的制备方法，所述方法包括：

3、提供第一衬底；

4、在所述第一衬底上镀黏附层和金属牺牲层；

5、在所述金属牺牲层上形成金属层，所述金属层形成有环境电阻和加热电阻；

6、在所述金属层上涂覆第一光刻胶，并坚膜形成支撑膜层，所述第一光刻胶为su-8光刻胶；

7、在所述支撑膜层上涂覆所述第一光刻胶，并采用光刻技术形成支撑柱层；

8、提供第二衬底；

9、在所述第二衬底上涂覆粘合剂，并粘合所述第二衬底和所述支撑柱层，得到传感器模型；

10、将所述传感器模型放置于刻蚀液中，以刻蚀所述金属牺牲层使第一衬底脱离所述金属层。

11、在一个可能的示例中，所述在所述金属牺牲层上形成金属层，包括：

12、在所述金属牺牲层上涂覆第二光刻胶，并采用光刻技术形成光刻层，所述光刻层具有特定形状的镂空区域；

13、对所述光刻层进行金属镀膜；

14、采用剥离技术剥离位于所述镂空区域外的所述光刻层、以及进行所述金属镀膜时镀膜在所述镂空区域外的金属，以在所述金属牺牲层上形成具有所述特定形状的所述金属层，并将形成的所述金属层划分为所述环境电阻和所述加热电阻。

15、在一个可能的示例中，所述环境电阻有两个，所述加热电阻有两个。

16、在一个可能的示例中，所述环境电阻包括第一电阻主体和两个第一连接焊盘，所述第一电阻主体为在同一平面内往返多次等距离折弯的金属薄膜，两个所述第一连接焊盘分别连接于所述第一电阻主体的两端，并位于所述第一电阻主体的同一侧；

17、两个所述环境电阻对称设置，且单个所述环境电阻的第一电阻主体与对称轴之间的第一距离小于所述第一连接焊盘与对称轴之间的第二距离。

18、在一个可能的示例中，所述加热电阻包括第二电阻主体和两个第二连接焊盘，所述第二电阻主体为在同一平面内多次等距离折弯的金属薄膜，两个所述第二连接焊盘分别连接于所述第二电阻主体相对的两端，并位于所述第二电阻主体的同一侧；

19、两个所述加热电阻的第二电阻主体相对设置，且单个所述第二电阻主体的折弯部分位于另一个所述第二电阻主体折弯形成的凹槽内。

20、在一个可能的示例中，所述黏附层的厚度为3nm至20nm；

21、和/或，所述金属牺牲层的厚度为50nm至200nm；

22、和/或，所述金属层的厚度为20nm至500nm；

23、和/或，所述支撑膜层的厚度为300nm至50μm；

24、和/或，所述支撑柱层的厚度为0.2μm至650μm。

25、在一个可能的示例中，所述黏附层的厚度为5nm至10nm；

26、和/或，所述金属牺牲层的厚度为100nm至150nm；

27、和/或，所述金属层的厚度为50nm至150nm；

28、和/或，所述支撑膜层的厚度为300nm至2μm；

29、和/或，所述支撑柱层的厚度为1μm至100μm。

30、在一个可能的示例中，所述第二光刻胶为正性光刻胶、负性光刻胶、或者正负转换胶；

31、和/或，所述剥离技术采用丙酮、环己酮、异丙醇、乙醇中的至少一种进行超声冲洗；

32、和/或，所述金属牺牲层、所述金属层采用热蒸镀技术、电子束蒸镀技术、或者磁控溅射技术中的一种镀膜制备；

33、和/或，所述黏附层的材质为钛、铬、镍中的任意一种；

34、和/或，所述金属牺牲层的材质为铜、铝中的任意一种；

35、和/或，所述金属层的材质为金、铂、镍中的任意一种。

36、在一个可能的示例中，所述将所述传感器模型放置于刻蚀液中，以刻蚀所述金属牺牲层使第一衬底脱离所述金属层之后，所述方法还包括：

37、进行划片切割，得到单个氢气传感器；

38、将所述氢气传感器中环境电阻和加热电阻的焊盘引脚引出，并将所述焊盘引脚与前端电路连接，所述前端电路为恒流电路或者pwm电路调制，所述前端电路用于对所述加热电阻进行温度控制。

39、第二方面，本申请实施例提供了一种氢气传感器，所述氢气传感器通过上述任意示例所述的方法制备生成。

40、可以看出，本实施例中，可以通过提供第一衬底；在第一衬底上镀黏附层和金属牺牲层；在金属牺牲层上形成金属层，金属层形成有环境电阻和加热电阻；在金属层上涂覆第一光刻胶，并坚膜形成支撑膜层，第一光刻胶为su-8光刻胶；在支撑膜层上涂覆第一光刻胶，并采用光刻技术形成支撑柱层；提供第二衬底；在第二衬底上涂覆粘合剂，并粘合第二衬底和支撑柱层，得到传感器模型； 将传感器模型放置于刻蚀液中，以刻蚀金属牺牲层使第一衬底脱离金属层，进而制备得到氢气传感器。在本申请中，通过采用第一光刻胶作支撑膜层和支撑柱层，相较于现有技术中用氮化硅、氧化硅或两者复合薄膜作支撑梁成本更低，且制备生成氢气传感器所需的工艺时间更短，简化了生产工艺，降低了工艺难度。此外，通过采用第一光刻胶制备支撑膜层和支撑柱层，还可以提高支撑强度，有利于提高制成的氢气传感器的良品率。

41、附图说明

42、为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

43、图1是本申请实施例提供的一种氢气传感器的制备方法的流程示意图；

44、图2是本申请实施例提供的一种氢气传感器的结构示意图；

45、图3是本申请实施例提供的一种氢气传感器中环境电阻和加热电阻的结构示例图；

46、图4是本申请实施例提供的一种氢气传感器制备的过程示意图。

技术特征：

1.一种氢气传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述金属牺牲层上形成金属层，包括：

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述环境电阻有两个，所述加热电阻有两个。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述环境电阻包括第一电阻主体和两个第一连接焊盘，所述第一电阻主体为在同一平面内往返多次等距离折弯的金属薄膜，两个所述第一连接焊盘分别连接于所述第一电阻主体的两端，并位于所述第一电阻主体的同一侧；

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述加热电阻包括第二电阻主体和两个第二连接焊盘，所述第二电阻主体为在同一平面内多次等距离折弯的金属薄膜，两个所述第二连接焊盘分别连接于所述第二电阻主体相对的两端，并位于所述第二电阻主体的同一侧；

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述黏附层的厚度为3nm至20nm；

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述黏附层的厚度为5nm至10nm；

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二光刻胶为正性光刻胶、负性光刻胶、或者正负转换胶；

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述传感器模型放置于刻蚀液中，以刻蚀所述金属牺牲层使第一衬底脱离所述金属层之后，所述方法还包括：

10.一种氢气传感器，其特征在于，所述氢气传感器通过如权利要求1至9中任意一项所述的方法制备生成。

技术总结本申请公开了一种氢气传感器的制备方法及氢气传感器，方法包括：提供第一衬底；在第一衬底上镀黏附层和金属牺牲层；在金属牺牲层上形成金属层，金属层形成有环境电阻和加热电阻；在金属层上涂覆第一光刻胶，并坚膜形成支撑膜层，第一光刻胶为SU‑8光刻胶；在支撑膜层上涂覆第一光刻胶，并采用光刻技术形成支撑柱层；提供第二衬底；在第二衬底上涂覆粘合剂，并粘合第二衬底和支撑柱层，得到传感器模型；将传感器模型放置于刻蚀液中，使第一衬底脱离金属层。本申请有利于在简化氢气传感器的生产工艺的同时，提高成品的良品率。技术研发人员：周军,欧宗现,李南奇,孙树清,谢昊苏,萧彤,谭建熙,张富源,刘斌,杜野受保护的技术使用者：港华能源创科（深圳）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5