本發明涉及氣體流量檢測技術利用，具體涉及一種氣體質量流量傳感器加工方法。

背景技術：

1、“智能能源網”工程的推進首先就需要實現水電氣等能源的智能化計量，組建智能能源網絡。而燃氣的智能化計量就需要研發兼容物聯網的智能燃氣流量計量傳感器。

2、基于熱溫差原理的mems傳感器利用氣體氣流流經加熱電阻時會吸收熱量從而導致熱溫差的原理檢測氣流流量，由于氣體吸收的熱量大小是與其自身的比熱容(ch4含量高低)和質量成直接的因果關系的，它檢測的是甲烷氣體的質量流量，因而比傳統的體積流量檢測法更能準確地反映出被用戶實際消費的甲烷量，不會因受其體積膨脹、壓力變化、不同氣田的甲烷含量不同等因素的干擾而影響燃氣計量的準確度。而且基于這一原理的氣體質量流量傳感器可以與mems技術相兼容，使其具有的體積小、重量輕、功耗低、可兼容物聯網、易于集成等優點。因此，它一經提出就被燃氣工業界認為這是解決燃氣精確計量，避免計量矛盾的一個理想檢測方案。

3、然而，一種新型傳感器的研發需要一套與之對應的加工制作工藝方法，設計合理的制作工藝是保證mems傳感器檢測功能的基礎。同時，加工工藝方法也直接影響傳感器的加工成本和檢測精度。傳統的加工工藝為了降低傳感器的基底傳熱(降低基底傳熱對傳感器的檢測精度有重要影響)，通常是在基底表面鍍一層絕熱性較好的氮化硅薄膜，然而，引入氮化硅膜層之后，由于鉑電阻薄膜(傳感器的檢測元件)與氮化硅薄膜之間的結合力較差，為了解決結合力不強的問題，通常是在氮化硅膜和鉑電阻膜之間鍍一層鈦膜。然而，鈦膜的引入使得原本純凈的鉑電阻實際變成了鉑/鈦混合物。混合物會導致鉑電阻的電阻率和溫度系數變復雜，因為混合物的溫度系數和電阻率會因其組分的不同而不同，甚至兩種組分混合時各自滲透的位置不同也會導致溫度系數不同，比如：鈦層和鉑層界限分明時的溫度系數和二者相互有滲透時的溫度系數就不同。而不同批次加工的電阻膜，很難保證每次加工時的組分和滲透的位置都一樣，這就導致電阻的溫度系數和電阻率的重復性和一致性不高，而傳感器利用的正是測溫元件鉑電阻膜的電阻值與溫度之間的線性函數關系進行熱溫差檢測的，而電阻值與溫度之間的函數關系是由鉑電阻膜的溫度系數和電阻率決定的。因此，這兩個物性參數的重復性和一致性對傳感器的性能至關重要，尤其是溫度系數的影響更大。

技術實現思路

1、針對現有技術存在的不足，本發明提供一種氣體質量流量傳感器的加工方法，取代傳統的氮化硅絕熱工藝和鈦/鉑混合過渡膜層工藝，使電阻膜的成分變成純凈的鉑單質材料，解決芯片電阻膜的溫度系數和電阻率等重要物性參數因膜層材料存在混合成分而導致的一致性和重復性差等問題，提升了傳感器檢測的準確性和穩定性。

2、為了實現上述目的，本發明通過如下的技術方案來實現：一種氣體質量流量傳感器加工方法，包括：

3、提供底板；

4、在所述底板的頂面加工制作檢測元件和加熱元件以構建檢測芯片，所述檢測元件制作在所述加熱元件的上游和下游以及氣體入口端；

5、提供蓋板，并在所述底板的底面和所述蓋板的一側表面加工制作一種凹槽結構，然后將所述底板的凹槽結構和所述蓋板的凹槽結構相對安裝形成第一隔熱腔，然后密封以構建第一熱隔離結構；

6、提供蓋體毛坯，并在所述蓋體毛坯上加工制作氣體主流道和氣體輔助流道以構建氣體流道，并制作第二隔熱腔以完成蓋體的制作；

7、將所述蓋體安裝于所述底板的頂面，然后將密封板安裝于第二隔熱腔的兩端并密封以構建第二熱隔離結構；安裝所述蓋體時，保障所述氣體流道覆蓋所述檢測芯片以構建檢測單元；

8、提供清潔芯片基板，并在所述清潔芯片基板上加工制作清潔芯片；及

9、將所述清潔芯片安裝在所述蓋板背對所述底板的表面以構建一種由所述清潔芯片、所述氣體主流道和所述氣體輔助流道所構成的傳感器臟污自主清潔系統。

10、進一步地，所述檢測芯片和第一隔熱腔的加工工藝方法為：

11、提供并清洗底板待用；

12、在所述底板的頂面鍍聚酰亞胺膜制作第一聚酰亞胺膜層；

13、在所述第一聚酰亞胺膜層上勻涂第一光刻膠膜層；

14、通過曝光、顯影、濺射、剝離工藝在所述底板上制作檢測芯片電阻膜層；

15、在所述第一聚酰亞胺膜層的表面加工制作第一電引線膜和第一接線端；

16、對已制作完成檢測元件電阻膜、加熱元件電阻膜、電引線膜和接線端的檢測芯片進行合金化處理；

17、在檢測芯片表面制作第二聚酰亞胺膜層覆蓋檢測元件電阻膜、加熱元件電阻膜和第一電引線膜所在的區域；

18、在底板的底面上進行凹槽結構的加工；

19、提供并清洗蓋板毛坯待用；

20、在蓋板毛坯表面進行凹槽結構的加工；

21、將所述底板的凹槽結構和所述蓋板的凹槽結構相對安裝形成所述第一隔熱腔，然后密封形成所述第一熱隔離結構。

22、進一步地，所述氣體質量流量傳感器加工方法，在底板表面鍍膜前設置了表面活化處理工藝；在完成所述底板的凹槽和所述蓋板的凹槽加工后，還設置了對底板的凹槽和蓋板的凹槽結構中的密封處進行打磨拋光的精加工工藝。

23、進一步地，所述氣體質量流量傳感器加工方法，在所述底板的頂面加工制作檢測芯片時，設置了在所述檢測芯片上制作兩組相互間隔設置的檢測元件和加熱元件的工藝，使每組所述檢測元件制作在每組的所述加熱元件的上游和下游以及每組所述氣體流道的氣體入口端。

24、進一步地，在所述蓋體上加工制作所述氣體流道和所述第二隔熱腔的工藝方法為：

25、提供蓋體毛坯，清洗并烘干；

26、配制濕法腐蝕液待用；

27、在不需要腐蝕加工的地方涂保護層進行保護，用配制的濕法腐蝕液在蓋體毛坯上對氣體主流道、氣體輔助流道和第二隔熱腔進行腐蝕加工。

28、進一步地，所述氣體質量流量傳感器加工方法，在所述蓋體毛坯上加工制作所述氣體流道時，還設置了對所述氣體主流道和所述輔助流道的流道壁面進行打磨拋光的精加工工藝。

29、進一步地，所述氣體質量流量傳感器加工方法，在所述蓋體毛坯上加工制作所述氣體流道時，設置了在所述蓋體上加工制作兩組所述氣體流道的加工工藝，安裝所述蓋體時，使兩組所述氣體流道分別覆蓋兩組檢測元件和加熱元件，可構建兩組檢測單元，可將其中一組檢測單元用于氣體的小流量檢測，將另一組檢測單元用于氣體的大流量檢測。

30、進一步地，所述氣體質量流量傳感器加工方法，加工所述蓋體時，還設置了在兩組所述氣體流道之間加工制作第二隔熱腔的工藝，加工制作完成兩組所述氣體流道和所述第二隔熱腔后，將包含所述第二隔熱腔的所述蓋體安裝于所述底板的頂面，并將密封板安裝于所述第二隔熱腔的兩端并密封以構建第二熱隔離結構。

31、進一步地，所述氣體質量流量傳感器加工方法，在所述蓋體毛坯上加工制作所述第二隔熱腔時，還設置了對所述第二隔熱腔的內壁的密封處進行打磨拋光處理的工藝，以保障第二熱隔離結構的密封性，增強隔熱效果。

32、進一步地，所述清潔芯片的加工工藝方法為：

33、提供清潔芯片基板用于清潔芯片的制作，并對所述清潔芯片基板的待鍍膜表面進行活化處理；

34、在所述清潔芯片基板的待鍍膜表面勻涂第二光刻膠膜層；

35、采用曝光、顯影、磁控濺射和剝離工藝相結合的工藝加工制作清潔電極；

36、在所述清潔芯片基板上制作第二電引線膜和第二接線端；

37、在已制作完成清潔電極、第二電引線膜及第二接線端后進行合金化處理；

38、合金化處理后在清潔芯片基板上制作第三聚酰亞胺絕緣層覆蓋清潔電極和第二電引線膜以完成清潔芯片的制作；

39、將清潔芯片安裝在所述蓋板背對所述底板的表面以構建一種由所述清潔芯片、所述氣體主流道和所述氣體輔助流道構成的傳感器臟污自主清潔系統。

40、本發明的有益效果：

41、由于本發明公開了一種“固體-真空/氣體-固體”耦合隔熱結構及其加工制作工藝，形成了一種新型隔熱方式，取代了傳統的加工制作氮化硅薄膜的絕熱工藝方案，實現了更優的絕熱效果；又由于本發明提出了一種在硅基底表面制作聚酰亞胺膜，經表面活化處理后制作芯片電阻膜的加工工藝，取代了傳統的為解決鉑膜與氮化硅膜之間黏附力弱的問題而制作鈦/鉑混合膜層的加工工藝，使電阻膜的成分變成純凈的鉑單質材料，解決了芯片電阻膜材料的溫度系數和電阻率等重要物性參數的一致性和重復性問題，不僅提升了傳感器的檢測精度和穩定性，而且由于聚酰亞胺具有絕佳的電氣絕緣性能、屏蔽性能和抗干擾性能，此工藝還能增強傳感器的安全性、屏蔽性和抗干擾性。

42、此外，由于本發明提供了一種由清潔芯片、氣體主流道和氣體輔助流道所構成的傳感器臟污自主清潔和保護系統的加工工藝方法，利用此方法加工制作傳感器芯片臟污自主清潔和保護系統，可使傳感器具有自主清潔和保護的先進功能，避免了氣體中的微顆粒物沉積在傳感器芯片表面造成芯片臟污，解決了傳感器芯片易受微顆粒物附著而影響檢測精度和使用壽命的問題。