本發明屬于微電子機械系統(mems)的氣體傳感器，尤其涉及一種微熱板及其制作方法。

背景技術：

1、微機電系統(mems)技術，以其微型化和易于集成的特點，被認為是21世紀最具影響力的技術之一。隨著硅基半導體技術的不斷進步，氣體傳感器結構的設計也進行了顯著的變革，傳統的陶瓷管式加熱結構已被新型的微熱板式氣體傳感器所取代。

2、微熱板式加熱結構因尺寸小、靈敏度高、功耗低、響應速度快以及低能耗等優勢，已在氣體檢測領域得到了廣泛的應用。目前，mems微熱板結構的傳感器已逐漸成為該領域的一種主要結構形式，但現有的微熱板設計有諸多缺點：

3、1.微熱板的隔熱性差，容易出現熱串擾；2.微熱板的均布性太差，發熱區域不集中；3.微熱板的機械強度低，容易被熱應力破壞，壽命短。

4、為此，提出一種微熱板及其制作方法。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種微熱板及其制作方法，以解決上述問題。

2、為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

3、一種微熱板，包括：襯底，所述襯底的頂面設置有絕緣層，所述襯底上周向等間隔開設有多個鏤空結構，相鄰兩所述鏤空結構之間形成懸臂梁，所述鏤空結構貫穿所述絕緣層，所述絕緣層的頂面上集成有加熱電極、插齒電極以及測溫電極，所述加熱電極、所述插齒電極以及所述測溫電極均位于多個所述鏤空結構的外側，所述加熱電極、所述插齒電極以及所述測溫電極的引腳分別通過多個所述懸臂梁且位于多個所述鏤空結構的內側，所述鏤空結構的邊角處設置為圓角。

4、優選的，所述襯底的材料為氧化鋯、氧化鋁或二氧化硅中的一種。

5、優選的，所述絕緣層的材料為二氧化硅。

6、優選的，所述懸臂梁的寬度為14μm、28μm、42μm中的一個。

7、優選的，所述圓角的角度為0.005μm-0.020μm。

8、優選的，所述加熱電極、所述插齒電極以及所述測溫電極為鉑電極材料。

9、優選的，所述加熱電極、所述插齒電極以及所述測溫電極的厚度為1μm-3μm。

10、優選的，所述加熱電極、所述插齒電極以及所述測溫電極位于同一水平面上。

11、一種微熱板的制作方法，用于制作所述的微熱板，步驟如下：選擇設定規格的襯底，在襯底的頂面沉積絕緣層，在絕緣層的頂面刻蝕沉積出加熱電極、插齒電極以及測溫電極，采用微噴成膜的方式使插齒電極上附著氣敏膜，用于涂放氣敏材料，根據加熱電極、插齒電極、測溫電極以及鏤空結構的形狀進行激光刻蝕出鏤空結構，得到微熱板。

12、與現有技術相比，本發明具有如下優點和技術效果：

13、本發明中，加熱電極、插齒電極以及測溫電極位于同一平面且互交叉分布，溫度增長更快，使得插齒電極可以更好地接收熱量，從而使氣敏傳感器可以更快地響應，更低功耗的運行；加熱電極、插齒電極以及測溫電極之間互不接觸，避免疊層式微熱板電極之間電路串擾的影響；

14、襯底上方設置有絕緣層，絕緣層將襯底與加熱電極、插齒電極以及測溫電極分隔，能防止電流泄漏和短路，確保微熱板的電氣安全；具有良好的隔熱性能，有助于維持微熱板工作時的溫度穩定，減少熱量損失，同時提供機械保護，增強微熱板壽命；

15、通過鏤空結構、懸臂梁以及圓角的設置，減少熱傳導面積從而減小熱應力，同時增強懸臂梁的壽命，有效地避免了微熱板在熱應力的作用下由于應力累積而發生破裂的現象，提高了微熱板結構的可靠性和穩定性，使得微熱板在各種場合下都可以高效率地運用。

技術特征：

1.一種微熱板，其特征在于，包括：襯底(7)，所述襯底(7)的頂面設置有絕緣層(4)，所述襯底(7)上周向等間隔開設有多個鏤空結構(8)，相鄰兩所述鏤空結構(8)之間形成懸臂梁(3)，所述鏤空結構(8)貫穿所述絕緣層(4)，所述絕緣層(4)的頂面上集成有加熱電極(1)、插齒電極(2)以及測溫電極(5)，所述加熱電極(1)、所述插齒電極(2)以及所述測溫電極(5)均位于多個所述鏤空結構(8)的外側，所述加熱電極(1)、所述插齒電極(2)以及所述測溫電極(5)的引腳分別通過多個所述懸臂梁(3)且位于多個所述鏤空結構(8)的內側，所述鏤空結構(8)的邊角處設置為圓角(6)。

2.根據權利要求1所述的一種微熱板，其特征在于：所述襯底(7)的材料為氧化鋯、氧化鋁或二氧化硅中的一種。

3.根據權利要求1所述的一種微熱板，其特征在于：所述絕緣層(4)的材料為二氧化硅。

4.根據權利要求1所述的一種微熱板，其特征在于：所述懸臂梁(3)的寬度為14μm、28μm、42μm中的一個。

5.根據權利要求1所述的一種微熱板，其特征在于：所述圓角(6)的角度為0.005μm-0.020μm。

6.根據權利要求1所述的一種微熱板，其特征在于：所述加熱電極(1)、所述插齒電極(2)以及所述測溫電極(5)為鉑電極材料。

7.根據權利要求1所述的一種微熱板，其特征在于：所述加熱電極(1)、所述插齒電極(2)以及所述測溫電極(5)的厚度為1μm-3μm。

8.根據權利要求1所述的一種微熱板，其特征在于：所述加熱電極(1)、所述插齒電極(2)以及所述測溫電極(5)位于同一水平面上。

9.一種微熱板的制作方法，用于制作權利要求1-8任一項所述的微熱板，其特征在于，步驟如下：選擇設定規格的襯底(7)，在襯底(7)的頂面沉積絕緣層(4)，在絕緣層(4)的頂面刻蝕沉積出加熱電極(1)、插齒電極(2)以及測溫電極(5)，采用微噴成膜的方式使插齒電極(2)上附著氣敏膜，用于涂放氣敏材料，根據加熱電極(1)、插齒電極(2)、測溫電極(5)以及鏤空結構(8)的形狀進行激光刻蝕出鏤空結構(8)，得到微熱板。

技術總結
本發明屬于微電子機械系統(MEMS)的氣體傳感器技術領域，尤其涉及一種微熱板及其制作方法，微熱板包括：襯底，襯底的頂面設置有絕緣層，襯底上周向等間隔開設有多個鏤空結構，相鄰兩鏤空結構之間形成懸臂梁，鏤空結構貫穿絕緣層，絕緣層的頂面上集成有加熱電極、插齒電極以及測溫電極，加熱電極、插齒電極以及測溫電極均位于多個鏤空結構的外側，加熱電極、插齒電極以及測溫電極的引腳分別通過多個懸臂梁且位于多個鏤空結構的內側，鏤空結構的邊角處設置為圓角。本發明的微熱板響應速度快，功耗低，結構穩定，使用壽命長，耐受性高。

技術研發人員：楊黎,孫浩,侯明,郭勝惠,江國鑫,趙秋妮,葉小磊
受保護的技術使用者：昆明理工大學
技術研發日：
技術公布日：2025/3/27