CN107884444A - 一种柔性阵列气体传感器芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种柔性阵列气体传感器芯片，包括柔性衬底层、形成于柔性衬底层上的柔性透明导电层、形成于柔性透明导电层上的柔性第一中间层、形成于柔性中间层中的金属导电层、形成于金属导电层上的柔性第二中间层以及形成于柔性第二中间层上的柔性表面层，其中，在所述柔性第一中间层中形成每个探测孔之间互相间隔设置的探测孔阵列结构，探测孔底部填充气体敏感材料，所述气体敏感材料选择为分别检测不同种类气体的敏感材料，解决了目前气体传感器不适用弯折情形的问题，使气体传感器能够实现柔性，同时采用阵列式探测结构，在同一个传感器中实现对不同气体的探测，合理设计了电极分布及探测位点。
Description
技术领域
本发明属于气体传感器技术领域，尤其涉及一种柔性阵列气体传感器芯片。
背景技术
传感器是被广泛应用的电子器件，在人们的生产与生活中发挥着重要作用，在气体传感器领域，已经出现并建立的不同的气体传感技术的各个分支，包括：半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器、固体电解质气体传感器等。
从材料角度来看，随着工业生产和环境检测的迫切需要，纳米气敏传感器已获得长足的进展，用零维的金属氧化物半导体纳米颗粒、碳纳米管及二维纳米薄膜等都可以作为敏感材料构成气敏传感器。这是因为纳米气敏传感器具有常规传感器不可替代的优点：一是纳米固体材料具有庞大的界面，提供了大量气体通道，从而大大提高了灵敏度；二是工作温度大大降低；三是大大缩小了传感器的尺寸。例如基于金属氧化物半导体纳米颗粒的纳米气敏传感器,在气敏传感器的研究中，主要方向之一是在气体环境中依靠敏感材料(例如金属氧化物半导体气敏材料以SnO2、ZnO、TiO2、Fe2O3为代表)的电导发生变化来制作气敏传感器。
但是，目前的气体传感器应用的领域还比较窄，例如智能手机发展非常迅速，各大厂商没有发布任何一款具有气体传感功能的手机，手机下一把发展的方向就是将会是柔性，另外，柔性智能可穿戴设备的研究也十分火热，可穿戴设备通常是用于户外，虽然现在对人体数据的探测已经比较成熟，却很少关注可以用于穿戴设备的柔性气体传感器，随着微纳加工技术的发展，将气体传感器小型化并实现在手机或其它小型设备中的进行集成已经有了一定的成果，因此对于柔性的需求已经提上日程，如果能够实现柔性的气体传感，那对于可穿戴智能设备而言又能够提供一个不可忽略的功能。
发明内容
为了解决目前气体传感器不适用弯折情形的问题，使气体传感器能够实现柔性，同时采用阵列式探测结构，在同一个传感器中实现对不同气体的探测，合理设计了电极分布及探测位点，本发明提供了一种柔性阵列气体传感器芯片，包括柔性衬底层、形成于柔性衬底层上的柔性透明导电层、形成于柔性透明导电层上的柔性第一中间层、形成于柔性中间层中的金属导电层、形成于金属导电层上的柔性第二中间层以及形成于柔性第二中间层上的柔性表面层。
其中，在所述柔性第一中间层中形成每个探测孔之间互相间隔设置的探测孔阵列结构，探测孔之间的间隔大于探测孔直径的5倍，探测孔底部填充气体敏感材料，所述气体敏感材料选择为分别检测不同种类气体的敏感材料；
所述金属导电层形成为多个引线，每个引线一端连接至探测孔，另一端延伸至侧面，所述引线以嵌入柔性第一中间层上表面的形式形成在柔性第一中间层中，并且接触气体敏感材料；
柔性第二中间层中，具有与探测孔对应的容纳孔，所述容纳孔的直径与探测孔的直径相同；
所述柔性表面层具有与所述探测孔对应的通气孔，通气孔的直径小于探测孔直径。
进一步地，所述柔性衬底层的厚度大于柔性透明导电层、柔性中间层以及柔性表面层厚度的总厚度。
进一步地，所述柔性透明导电层的材料为银纳米线导电膜。
进一步地，所述柔性透明导电层均匀覆盖柔性衬底层，且作为阵列传感位点的公共电极。
进一步地，所述孔的阵列为m行n列形成的阵列，其中m大于3，n大于4。
进一步地，所述传感位点周围形成由绝缘硬质材料组成的围框，所述金属导电层中的引线穿过所述围框与传感位点上的敏感材料接触。
进一步地，所述引线分别延伸至侧面。
进一步地，在侧面形成再分布层，所述再分布层分别连接至各个引线和所述柔性透明导电层，在再分布层的另一端形成连接再分布层中各导线的焊盘。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种柔性阵列气体传感器芯片，包括柔性衬底层、形成于柔性衬底层上的柔性透明导电层、形成于柔性透明导电层上的柔性第一中间层、形成于柔性中间层中的金属导电层、形成于金属导电层上的柔性第二中间层以及形成于柔性第二中间层上的柔性表面层，其中，在所述柔性第一中间层中形成每个探测孔之间互相间隔设置的探测孔阵列结构，探测孔底部填充气体敏感材料，所述气体敏感材料选择为分别检测不同种类气体的敏感材料，解决了目前气体传感器不适用弯折情形的问题，使气体传感器能够实现柔性，同时采用阵列式探测结构，在同一个传感器中实现对不同气体的探测，合理设计了电极分布及探测位点。
附图说明
图1是本发明的柔性阵列气体传感器芯片的截面示意图；
图2是本发明的柔性阵列气体传感器芯片的俯视示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1，图1是本发明的柔性阵列气体传感器芯片的截面示意图，图2是本发明的柔性阵列气体传感器芯片的俯视示意图，本发明的一种柔性阵列气体传感器芯片，包括柔性衬底层1、形成于柔性衬底层1上的柔性透明导电层2、形成于柔性透明导电层2上的柔性第一中间层3、形成于柔性中间层中的金属导电层、形成于金属导电层上的柔性第二中间层4以及形成于柔性第二中间层4上的柔性表面层5。
其中，在所述柔性第一中间层3中形成每个探测孔32之间互相间隔设置的探测孔32阵列结构，探测孔32之间的间隔大于探测孔32直径的5倍，探测孔32底部填充气体敏感材料，所述气体敏感材料选择为分别检测不同种类气体的敏感材料；
所述金属导电层形成为多个引线31，每个引线31一端连接至探测孔32，另一端延伸至侧面，所述引线31以嵌入柔性第一中间层3上表面的形式形成在柔性第一中间层3中，并且接触气体敏感材料；
柔性第二中间层4中，具有与探测孔32对应的容纳孔41，所述容纳孔41的直径与探测孔32的直径相同；
所述柔性表面层5具有与所述探测孔32对应的通气孔51，通气孔51的直径小于探测孔32直径。
进一步地，所述柔性衬底层1的厚度大于柔性透明导电层2、柔性中间层以及柔性表面层5厚度的总厚度。
进一步地，所述柔性透明导电层2的材料为银纳米线导电膜。
进一步地，所述柔性透明导电层2均匀覆盖柔性衬底层1，且作为阵列传感位点的公共电极。
进一步地，所述孔的阵列为m行n列形成的阵列，其中m大于3，n大于4。
进一步地，所述传感位点周围形成由绝缘硬质材料组成的围框，所述金属导电层中的引线31穿过所述围框与传感位点上的敏感材料接触。
进一步地，所述引线31分别延伸至侧面。
进一步地，在侧面形成再分布层，所述再分布层分别连接至各个引线31和所述柔性透明导电层2，在再分布层的另一端形成连接再分布层中各导线的焊盘。
本发明提供了一种柔性阵列气体传感器芯片，包括柔性衬底层、形成于柔性衬底层上的柔性透明导电层、形成于柔性透明导电层上的柔性第一中间层、形成于柔性中间层中的金属导电层、形成于金属导电层上的柔性第二中间层以及形成于柔性第二中间层上的柔性表面层，其中，在所述柔性第一中间层中形成每个探测孔之间互相间隔设置的探测孔阵列结构，探测孔底部填充气体敏感材料，所述气体敏感材料选择为分别检测不同种类气体的敏感材料，解决了目前气体传感器不适用弯折情形的问题，使气体传感器能够实现柔性，同时采用阵列式探测结构，在同一个传感器中实现对不同气体的探测，合理设计了电极分布及探测位点。
附图中描述关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种柔性阵列气体传感器芯片，包括柔性衬底层、形成于柔性衬底层上的柔性透明导电层、形成于柔性透明导电层上的柔性第一中间层、形成于柔性中间层中的金属导电层、形成于金属导电层上的柔性第二中间层以及形成于柔性第二中间层上的柔性表面层，其特征在于：
在所述柔性第一中间层中形成每个探测孔之间互相间隔设置的探测孔阵列结构，探测孔之间的间隔大于探测孔直径的5倍，探测孔底部填充气体敏感材料，所述气体敏感材料选择为分别检测不同种类气体的敏感材料；
所述金属导电层形成为多个引线，每个引线一端连接至探测孔，另一端延伸至侧面，所述引线以嵌入柔性第一中间层上表面的形式形成在柔性第一中间层中，并且接触气体敏感材料；
柔性第二中间层中，具有与探测孔对应的容纳孔，所述容纳孔的直径与探测孔的直径相同；
所述柔性表面层具有与所述探测孔对应的通气孔，通气孔的直径小于探测孔直径。
2.根据权利要求1所述的柔性阵列气体传感器芯片，其特征在于，所述柔性衬底层的厚度大于柔性透明导电层、柔性第一中间层、柔性第二中间层以及柔性表面层厚度的总厚度。
3.根据权利要求1或2所述的柔性阵列气体传感器芯片，其特征在于，所述柔性透明导电层的材料为银纳米线导电膜。
4.根据权利要求3所述的柔性阵列气体传感器芯片，其特征在于，所述柔性透明导电层均匀覆盖柔性衬底层，且作为阵列传感位点的公共电极。
5.根据权利要求1所述的柔性阵列气体传感器芯片，其特征在于，所述孔的阵列为m行n列形成的阵列，其中m大于3，n大于4。
6.根据权利要求1所述的柔性阵列气体传感器芯片，其特征在于，所述传感位点周围形成由绝缘硬质材料组成的围框，所述金属导电层中的引线穿过所述围框与传感位点上的敏感材料接触。
7.根据权利要求6所述的柔性阵列气体传感器芯片，其特征在于，所述引线分别延伸至侧面。
8.根据权利要求7所述的柔性阵列气体传感器芯片，其特征在于，在侧面形成再分布层，所述再分布层分别连接至各个引线和所述柔性透明导电层，在再分布层的另一端形成连接再分布层中各导线的焊盘。
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