CN110658238A - 基于陶瓷基微热板的催化燃烧气体传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于陶瓷基微热板的催化燃烧气体传感器及其制备方法中，在硅基底的第一表面依次形成有陶瓷膜以及加热层，以形成陶瓷基微热板，陶瓷膜通过设定的陶瓷浆料烧结形成，加热层通过设定的导电浆料烧结而成，陶瓷膜以及加热层均有高温烧结工艺形成，具有较好的耐高温性能，故相对于通过低温工艺条件的物理气相沉积形成加热层的现有技术，经过高温烧结工艺形成的加热层具有更好的耐高温特性，可以提高稳定性和可靠性。可以通过调节陶瓷浆料的组成，可以调节陶瓷膜的热导率，避免散热较快的问题，从而降低加热功耗。通过对应浆料烧结形成陶瓷膜以及加热层的设备相对于的化学气相沉积以及物理气相沉积设备，设备成本较低，降低了制作成本。

Description

基于陶瓷基微热板的催化燃烧气体传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及电子器件制造技术领域，更具体的说，涉及一种基于陶瓷基微热板的催化燃烧气体传感器及其制备方法。

背景技术

随着交通运输业的快速发展，汽车尾气中的CO、NO_x、SO_x等有害气体容易引发雾霾、光化学等环境污染，这些有毒气体及二次污染物对人们的身体健康造成了严重的威胁。基于此，新能源燃料电池汽车正在逐渐发展起来，燃料电池汽车只消耗氢气和氧气，在产生水的同时产生电力，这种“零排放”可以说是新能源汽车的终极形态。但鉴于氢气的爆炸范围较宽，极易扩散，难储存等特点，在氢燃料电池汽车中对氢气的泄露检测是保证车载人员安全的重要预警机制。因此，高稳定高可靠的氢气传感器在氢燃料电池汽车安全性方面发挥着重大的作用。

目前气体传感器种类繁多，应用范围广泛，大致可分为半导体式、电化学式、催化燃烧式、固体电解质式和红外线式等。其中，催化燃烧气体传感器能够快速的检测可燃气体的泄露，并且不受高低温、湿度的影响，具有高可靠性、高稳定性，符合汽车电子的需求。尤其是近年来随着微机械加工技术的发展，催化燃烧气体传感器更是向着微型化、低功耗方向发展。

催化燃烧气体传感器包含两个黑白元器件，其中黑元件对可燃气体具有催化活性，而白元件没有催化活性作为参比元件，两个元器件通过惠斯通电桥连接在一起，当有可燃气体出现时黑元件表面会产生催化燃烧放热反应改变黑元件的电阻阻值，进而使得惠斯通电桥输出信号发生变化。传统催化燃烧气体传感器通过将黑白两种催化材料分别涂抹于铂丝上，得到黑元件和白元件，但涂抹过程都是采用手工涂抹，不利于大批量生产，而且传统催化燃烧气体传感器功耗较大，在300mW-500mW左右。近年来随着微机械加工技术的发展，催化燃烧气体传感器向着微型化、低功耗方向发展。

基于硅微加工技术的微热板(Micro Hotplate,MHP)已广泛应用于微型气体传感器。微热板的基本结构包括悬空介质薄膜(包括氮化硅薄膜和二氧化硅介质薄膜)以及电阻加热膜。目前微热板采用物理气相沉积制备的电阻加热膜通常为厚度几百纳米的铂、钨、钼或者多晶硅，这些材料由于厚度较小，成膜晶粒较小，当经受高温热处理(600℃以上)时，加热电阻通常会发生不可逆的变化，基于硅基微热板的催化燃烧气体传感器，当其暴露于高浓度可燃气体时，由于可燃气体催化燃烧放热，微热板的温度可能达到七八百摄氏度，如果微热板不能承受此温度，那么催化燃烧传感器的可靠性将是一个问题，产品稳健性得到考验。其次，所采用的二氧化硅材料仍然具有较高的热导率(7W/m·K)，不利于催化燃烧气体传感器功耗的进一步降低。再者，介质薄膜和电阻加热膜都是采用化学或者物理气相沉积工艺所制备，所需设备比较昂贵，制备工艺成本也较高，不利于催化燃烧气体传感器成本的进一步降低。

通过上述描述可知，现有的基于MEMS技术的催化燃烧气体传感器需要通过低温工艺的物理气相沉积电阻加热膜，不能经受高温热处理或者高浓度可燃气体冲击，耐高温性能较差，导致产品的稳定性和可靠性较差；而且，采用二氧化硅作为介质薄膜，具有较高的热导率，由于散热较快，为了保持设定的工作温度，需要较大输入功率，不利于功耗的进一步降低；同时，物理气相沉积设备和化学气相沉积设备昂贵，导致制作成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明技术方案提供了一种基于陶瓷基微热板的催化燃烧气体传感器及其制备方法，使得催化燃烧气体传感器具有较好的稳定性和可靠性，制作工艺简单，成本低，且具有较低的加热功耗。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于陶瓷基微热板的催化燃烧气体传感器，所述催化燃烧气体传感器包括：

陶瓷基微热板，所述陶瓷基微热板包括硅基底、陶瓷膜以及加热层；所述硅基底具有相对的第一表面以及第二表面；所述第一表面具有中心加热区以及外围支撑区，所述中心加热区具有贯穿所述第一表面以及所述第二表面的空气绝热腔；所述陶瓷膜在所述硅基底的第一表面，所述陶瓷膜是由形成在所述硅基底表面的设定陶瓷浆料烧结而成；所述加热层设置在所述陶瓷膜背离硅基底的一侧表面，所述加热层包括电连接的加热电极以及加热电阻，所述加热电阻位于所述中心加热区，所述加热层由形成在所述陶瓷膜表面的设定导电浆料烧结而成；

催化材料层，所述催化材料层设置在所述加热电阻的表面。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述催化燃烧气体传感器具有黑元件以及白元件；

所述催化材料层包括设置在不同陶瓷基微热板的加热电阻上的黑元件催化材料以及白元件催化材料；

所述黑元件催化材料与所在陶瓷基微热板组成所述黑元件，所述黑元件为检测元件；

所述白元件催化材料与所在陶瓷基微热板组成所述白元件，所述白元件为补偿元件；

所述黑元件与所述白元件组成检测电路，用于检测设定可燃气体的浓度。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述黑元件与所述白元件组成惠斯通电桥。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述催化燃烧气体传感器封装固定在一外壳内，所述外壳具有引脚，所述加热电极与所述引脚连接，以连接外部电路。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述硅基底为双面氧化、单面氧化或是未氧化的单晶硅片，所述单晶硅片的晶向为100或是111；

或者，所述硅基底为双面氧化、单面氧化或是未氧化的多晶硅片。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述硅基底的厚度为50μm-700μm，包括端点值。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述陶瓷浆料为玻璃和陶瓷体系的混合材料；

或，所述陶瓷浆料为微晶玻璃体系；

或，所述陶瓷浆料为单相陶瓷。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述陶瓷膜的厚度为1μm-50μm，包括端点值。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述陶瓷膜的电阻率大于10¹³Ω·cm。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述陶瓷膜的热膨胀系数为0.5×10^-6/℃-10×10^-6/℃，包括端点值。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述陶瓷膜的介电常数为3-10，包括端点值。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述陶瓷膜的热导率为0.5W/(m·K)-10W/(m·K)，包括端点值。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述陶瓷膜的应力为100MPa-1000MPa，包括端点值。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述陶瓷膜经过抛光处理，使得所述陶瓷膜的粗糙度为0.5nm-1μm，包括端点值。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述陶瓷膜完全覆盖所述第一表面，或是覆盖部分所述第一表面。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述催化燃烧气体传感器具有多层所述陶瓷膜，所述陶瓷膜的陶瓷浆料不同以及所述陶瓷膜的厚度不同。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，当所述陶瓷浆料为玻璃和陶瓷体系的混合材料时，所述陶瓷浆料中，陶瓷相材料包括氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化铍陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氮化钛陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化钛陶瓷、碳化硼陶瓷中的一种或者多种，玻璃相材料为多种无机矿物为主原料添加辅助原料制成的无规则结构的非晶态固体，陶瓷相材料的晶粒熔进玻璃相材料的无定形网格中形成所述陶瓷膜。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，当所述陶瓷浆料为微晶玻璃体系时，所述陶瓷浆料中，微晶玻璃是由基础玻璃通过加热处理形成的同时含有晶向和玻璃相的固体复合材料；

其中，所述基础玻璃包括多组分氧化物，在设定条件下，一部分所述基础玻璃形成规则性排列，在玻璃相中形成微晶玻璃相。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述基础玻璃包括硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、氟硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃中的一种或者多种。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述陶瓷浆料中，微晶玻璃相包括MgO-Al₂O₃-SiO₂堇青石体系、Li₂O-Al₂O₃-SiO₂锂辉石体系、Li₂O-ZnO-Al₂O₃-SiO₂锂辉石体系、BaO-Al₂O₃-SiO₂钡长石体系、BaO-Al₂O₃-SiO₂-TiO₂钡长石体系、CaO-Al₂O₃-SiO₂钙长石体系、CaO-B₂O₃-SiO₂钙硼硅玻璃体系、Li₂O-ZnO-MgO-Al₂O₃-SiO₂β石英体系、F-K₂O-Na₂O-CaO-SiO₂硅碱钙石体系、F-X-MgO-SiO₂氟闪石体系、F-X-MgO-Al₂O₃-SiO₂氟云母体系、P₂O₅-Li₂O-SiO₂硅酸锂体系中的任意一种或者多种。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，当所述陶瓷浆料为单相陶瓷时，所述陶瓷浆料中，单相陶瓷为硼酸锡钡陶瓷或者硼酸锆钡陶瓷。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述加热电极的厚度为0.5um-50um，包括端点值；

所述加热电极的材料为Pt、Au、Ag、Cu、Al、Ni、W、Ag/Pd合金以及Pt/A u合金中的任一种。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述加热电阻的厚度为0.5um-50um，包括端点值；

所述加热电阻为导电膜层图案化处理形成的预设形状的电阻走线；

所述加热电阻的材料为Pt、Au、Ag、Cu、Al、Ni、W、Mo、Ni/Cr合金、Mo/Mn合金、Cu/Zn合金、Ag/Pd合金、Pt/Au合金、Fe/Co合金、RuO2以及SnO2:Sb2O3中的任一种。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述黑元件催化材料由催化载体、载体助剂、贵金属催化剂以及催化助剂组成。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述催化载体为耐火材料，所述耐火材料包括氧化铝、氧化硅、氧化铪、氧化镁、高岭土以及沸石中的任一种或多种；

所述载体助剂为金属氧化物，所述金属氧化物包括二氧化钍、二氧化钛、二氧化锆以及二氧化铍中的任一种或多种；

所述贵金属催化剂包括铂、钯、钌、铱、铑以及铕中的任一种或多种；

所述催化助剂为能够改善催化活性的金属氧化物，所述金属氧化物包括CeO₂、La₂O₃、ZrO₂、CaO、BaO中的任一种或多种。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述白元件催化材料由耐火材料和玻璃粉组成，其中，所述耐火材包括氧化铝、氧化硅、氧化铪、氧化镁、高岭土以及沸石中的任一种或多种，所述玻璃粉的软化点为600℃-1200℃。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述催化燃烧气体传感器检测的气体包括氢气、甲烷、一氧化碳、丙烷、丁烷、汽油、柴油以及煤油中的任一种或多种。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述外壳为陶瓷封装管壳、塑料封装管壳以及PCB封装管壳中的任一种。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述外壳包括：防爆防尘透气帽和/或防水透气膜。

优选的，在上述催化燃烧气体传感器中，所述防爆防尘透气帽由多孔的不锈钢粉末烧结体或者多孔金属片组成。

本发明还提供了一种制备方法，用于制备上述任一项所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述制备方法包括：

提供一硅基底，所述硅基底具有相对的第一表面以及第二表面；所述第一表面具有中心加热区以及外围支撑区；

在所述第一表面形成设定陶瓷浆料的膜层；

依次通过烘干和烧结工艺形成附着于所述第一表面的陶瓷膜；

在所述陶瓷膜表面形成设定导电浆料的导电膜层；

依次通过烘干和烧结工艺形成附着于所述陶瓷膜表面的导电层；所述加热层包括电连接的加热电极以及加热电阻，所述加热电阻位于所述中心加热区；

对所述第二表面进行刻蚀，对应所述中心加热区，形成贯穿所述第一表面以及所述第二表面的空气绝热腔；

在所述加热电阻表面形成催化材料层。

优选的，在上述制备方法中，所述催化燃烧气体传感器由硅晶圆制备，所述硅晶圆具有多个芯片区域，每个芯片区域用于形成一个陶瓷基微热板，所述陶瓷基微热板包括所述硅基底以及位于所述硅基底表面的陶瓷膜以及加热层；

在所述加热电阻表面形成催化材料层后，所述制备方法还包括：

对所述硅晶圆进行切割，形成多个单粒的芯片结构，每个所述芯片具有一个所述芯片区域；

当所述催化材料层采用黑元件催化材料制备时，所述芯片结构为黑元件，当所述催化材料层采用白元件催化材料制备时，所述芯片结构为白元件。

优选的，在上述制备方法中，制备所述陶瓷膜以及所述加热层时，烘干的工艺温度是40℃-200℃，包括端点值，烧结的工艺温度是500℃-1400℃，包括端点值。

优选的，在上述制备方法中，所述在所述加热电阻表面形成催化材料层包括：

配置催化材料浆料；

将所述浆料印刷在加热层后，进行烘干以及烧结处理；

其中，烘干的工艺温度是40℃-200℃，包括端点值，烧结的工艺温度是600℃-1200℃，包括端点值。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的基于陶瓷基微热板的催化燃烧气体传感器及其制备方法中，在硅基底的第一表面依次形成有陶瓷膜以及加热层，以形成陶瓷基微热板，所述陶瓷膜通过设定的陶瓷浆料烧结形成，所述加热层通过设定的导电浆料烧结而成，可见，所述陶瓷膜以及所述加热层均有高温烧结工艺形成，具有较好的耐高温性能，故相对于通过低温工艺条件的物理气相沉积形成加热层的现有技术，经过高温烧结工艺形成的加热层具有更好的耐高温特性，可以提高稳定性和可靠性。而且可以通过调节陶瓷浆料的组成，可以调节陶瓷膜的热导率，避免散热较快的问题，从而降低加热功耗。同时，通过对应浆料烧结形成陶瓷膜以及加热层的设备相对于的化学气相沉积以及物理气相沉积设备，设备成本较低，降低了制作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种催化燃烧气体传感器的切面图；

图2为本发明实施例提供的一种催化燃烧气体传感器的俯视图；

图3为本发明实施例提供的另一种催化燃烧气体传感器的切面图；

图4为本发明实施例提供的一种陶瓷膜微热板的俯视图；

图5为本发明实施例提供的另一种催化燃烧气体传感器的切面图；

图6为本发明实施例提供的一种加热层的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种用于检测氢气的催化燃烧气体传感器对不同浓度氢气的响应曲线图；

图8为本发明实施例提供的一种制备方法的流程示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如现有技术所述，现有的微热板是在硅片基底的一侧表面通过化学气相沉积依次形成氮化硅薄膜以及二氧化硅薄膜，而后在二氧化硅表面通过物理气相沉积形成电阻加热膜。

物理气相沉积工艺温度较低，形成的电阻加热膜的耐高温性能较差，而微热板的在后续金丝球焊工艺或是作为催化燃烧气体传感器时，具有较高的温度，电阻加热膜的耐高温性能差会导致产品的可靠性和稳定性较差，影响产品质量。

而且二氧化硅具有较高的热导率，将会导致散热速度较快，这样，当微热板用于加热工作时，如催化燃烧传感器中需要通过该微热板加热到气体燃烧温度，需要较高的功耗以克服散热速度较快导致的热量流逝，这样会导致产品工作时功耗较大。

同时，由于物理气相沉积设备以及化学气相沉积设备较为昂贵，导致产品的制备成本较高。

发明人研究发现，如果将硅基底的成熟加工技术和陶瓷基底优异的电学、力学、热学特性相结合起来，在硅基底上制备陶瓷膜，将可以满足特定产品的需求。也就是说，通过设定的陶瓷浆料在硅基底上形成陶瓷膜，可以形成具有较好电学、力学、热学特性的陶瓷基底，且制作成本较低。然后，在通过设定导电浆料在陶瓷基表面经过烧结形成耐高温的加热层，在提高产品可靠性和稳定性的同时，可以大大降低制作成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1和图2，图1为本发明实施例提供的一种催化燃烧气体传感器的切面图，图2为本发明实施例提供的一种催化燃烧气体传感器的俯视图，所述化燃烧气体传感器包括：陶瓷基微热板以及催化材料层。

所述陶瓷基微热板包括硅基11、陶瓷膜12以及加热；所述硅基底11具有相对的第一表面111以及第二表面112；所述第一表面111具有中心加热区以及外围支撑区，所述中心加热区具有贯穿所述第一表面111以及所述第二表面112的空气绝热腔15；所述陶瓷膜12在所述硅基底11的第一表面111，所述陶瓷膜12是由形成在所述硅基底11表面的设定陶瓷浆料烧结而成；所述加热层设置在所述陶瓷膜12背离硅基底11的一侧表面，所述加热层包括电连接的加热电极13以及加热电阻14，所述加热电阻14位于所述中心加热区，所述加热层由形成在所述陶瓷膜表面的设定导电浆料烧结而成；其中，催化材料层，所述催化材料层设置在所述加热电阻14的表面。加热电极13用于获取外部电路输入的电信号，以为加热电阻提供工作电压。

将设定的陶瓷浆料采用厚膜印刷工艺在硅基底11的表面形成陶瓷膜12，经过高温烧结后，可以形成致密的陶瓷膜12，可以使得陶瓷膜12可以与硅基底11稳定可靠的结合，结合力良好，且致密坚硬。

与现有技术相比，本发明实施例提供陶瓷基微热板的陶瓷膜12和加热层分别采用设定浆料成膜并高温烧结制备而成。而且经过高温热处理或者加热到一定高温下，加热层和陶瓷膜12均具有较好的耐高温特性，加热层的加热电阻14的阻值稳定，产品稳健性更好。陶瓷膜12具有更低的热导率，具有更优的绝热性能，有利于陶瓷基微热板功耗的进一步降低。再者，陶瓷膜12和加热层可以全部采用厚膜印刷的技术成膜，没有采用昂贵的物理气相沉积或者化学气相沉积设备，采用低成本的成膜工艺，更加有利于产品成本的降低。

加热电极13和加热电阻14可以采用同一导电浆料形成的同一导电层制备。其他方式中，二者可以采用不同的电阻浆料以及电极浆料分别制备，此时，加热电极13为具有一定面积的导电焊盘，外界电路可以通过压焊、球焊、点焊等焊接方式与加热电极13进行电性连接。加热电极13主要为微热板提供外界施加的电信号，加热电阻14为微热板的主要发热元件，当外界的电流通过加热电极传输到加热电阻时，加热电阻产生焦耳热，进而为微热板提供热源。为了使微热板具有更小的热容，更快的热响应，将与加热电阻相接触的陶瓷膜设置成悬膜，通过刻蚀技术，将基底11与陶瓷膜相接触的硅全部刻蚀掉，形成空气绝热腔15，由于空气具有较低的热导率，具有很好的绝热性。加热电阻14的形状根据加热层的不同形状做适当调整，但无论为何种形状，加热电极13与加热电阻14均电性连接，加热电阻14根据需要设置成特定的形状，加热后为微热板的工作提供特定的温度。

所述催化燃烧气体传感器具有黑元件以及白元件；所述催化材料层包括设置在不同陶瓷基微热板的加热电阻14上的黑元件催化材料16以及白元件催化材料17；所述黑元件催化材料16与所在陶瓷基微热板组成所述黑元件，所述黑元件为检测元件；所述白元件催化材料17与所在陶瓷基微热板组成所述白元件，所述白元件为补偿元件；所述黑元件与所述白元件组成检测电路，用于检测设定可燃气体的浓度。其中，所述黑元件催化材料16设置于对应的加热电阻14上，对待检测的可燃气体具有催化活性，在陶瓷基微热板提供的加热温度下，待检测的可燃气体能够在该黑元件催化材料上发生催化燃烧反应；所述白元件催化材料17设置于对应的加热电阻14上，对待检测的可燃气体没有催化活性，在陶瓷基微热板提供的加热温度下，待检测的可燃气体在所述白元件催化材料17上不发生催化燃烧反应，白元件作为黑元件的参比元件，用于消除周围工作环境中的温度、湿度、气压等对催化燃烧气体传感器的影响。一个黑元件为一个独立芯片，一个白元件为一个独立芯片。

所述黑元件与所述白元件组成惠斯通电桥。如图2所示，所述催化燃烧气体传感器具有两个黑元件以及两个白元件，四个元件组成惠斯通电桥。每个所述黑元件与每个所述白元件分别采用独立的陶瓷基微热板，这样，通过硅晶圆可以同时制备多个单粒的白元件或是黑元件，然后通过芯片封装工艺，将两个黑元件以及两个白元件进行一体封装，形成所述催化燃烧气体传感器。其他实施方式中，所述催化燃烧气体传感器中的四个元件也可以采用同一陶瓷基微热板，此时，仅具有所述黑元件与所述白元件集成在一个芯片上。

需要说明的时，所述催化燃烧气体传感器中，检测电路不局限于惠斯通电桥的实现方式。检测电路也可以是其他电路连接方式，可以根据电路连接方式设置检测元件以及补偿元件的个数以及互联方式。

参考图3，图3为本发明实施例提供的另一种催化燃烧气体传感器的切面图，在上述实施方式的基础上，图3所示实施方式进一步包括：外壳31。所述催化燃烧气体传感器封装固定在所述外壳31，内所述外壳31具有引脚，所述加热电极与所述引脚连接，以连接外部电路。

所述外壳31为陶瓷封装管壳、塑料封装管壳以及PCB封装管壳中的任一种。所述外壳31包括：防爆防尘透气帽34和防水透气膜35。其他方式中，可以根据使用环境设置外壳31仅包括防爆防尘透气帽34和防水透气膜5中的一者。防爆防尘透气帽34由多孔的不锈钢粉末烧结体或者多孔金属片组成。防水透气膜35用于放置液态水，可以通过气态水蒸气。黑元件中的加热电极13通过导线32与外壳31内的引脚连接，白元件中的加热电极13通过导线33与外壳31内其他引脚连接。

采用集成电路封装技术对所述催化燃烧气体传感器进行封装，封装保护所用的外壳31不仅起到安装放置、固定和芯片和增强导热性能的作用，还是用于使得内部芯片和外部电路连接。具体的，黑元件以及白元件的加热电极13分别通过对应的导线连接到所述外壳的引脚上，所述引脚通过印刷电路板上的导线与其他器件电连接。

所述硅基底11为双面氧化、单面氧化或是未氧化的单晶硅片，所述单晶硅片的晶向为100或是111，可以使得陶瓷膜12和硅基底11具有稳定的接触效果。或者，所述硅基底为双面氧化、单面氧化或是未氧化的多晶硅片。采用单晶硅片或是多晶硅片，能够使得陶瓷膜12和硅基底11具有稳定的接触效果。

所述硅基底11的厚度为50μm-700μm，包括端点值。具体的，所述硅基底11的厚度可以为100μm、200μm、300μm、50μm或是600μm。采用上述厚度取值的硅基底11，在保证陶瓷膜微热板10具有较薄厚度的同时，使得陶瓷膜微热板10具有较好的机械强度。

本申请实施例中，所述陶瓷浆料可以为玻璃和陶瓷体系的混合材料；或，所述陶瓷浆料可以为微晶玻璃体系；或，所述陶瓷浆料可以为单相陶瓷。

当所述陶瓷浆料为玻璃和陶瓷体系的混合材料时，所述陶瓷浆料中包括两种晶相，分别是玻璃相和陶瓷相。其中，陶瓷相材料包括氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化铍陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氮化钛陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化钛陶瓷、碳化硼陶瓷中的一种或者多种；玻璃相材料为多种无机矿物(包括石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、钾长石、钠长石、纯碱、氧化锌、氧化铋、氧化铅、氧化铜以及氧化铬等中的一种或是多种)为主原料添加辅助原料制成的无规则结构的非晶态固体，具有无定形网格结构。主要原料中添加少量的辅助原料，可以根据需求设定主要原料和辅助原料的比例。高温条件下，陶瓷相材料的晶粒熔进玻璃相材料的无定形网格中形成所述陶瓷膜。

当所述陶瓷浆料为微晶玻璃体系时，所述陶瓷浆料中，微晶玻璃是由基础玻璃通过加热处理形成的同时含有晶向和玻璃相的固体复合材料。其中，所述基础玻璃包括多组分氧化物，在设定条件下，一部分所述基础玻璃形成规则性排列，在玻璃相中形成微晶玻璃相。具体的，所述基础玻璃包括硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、氟硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃中的一种或者多种。

当所述陶瓷浆料为微晶玻璃体系时，所述陶瓷浆料的晶向具有微晶玻璃相，可选的，微晶玻璃相包括MgO-Al₂O₃-SiO₂堇青石体系、Li₂O-Al₂O₃-SiO₂锂辉石体系、Li₂O-ZnO-Al₂O₃-SiO₂锂辉石体系、BaO-Al₂O₃-SiO₂钡长石体系、BaO-Al₂O₃-SiO₂-TiO₂钡长石体系、CaO-Al₂O₃-SiO₂钙长石体系、CaO-B₂O₃-SiO₂钙硼硅玻璃体系、Li₂O-ZnO-MgO-Al₂O₃-SiO₂β石英体系、F-K₂O-Na₂O-CaO-SiO₂硅碱钙石体系、F-X-MgO-SiO₂氟闪石体系(X为Li、Na、K、Ca等氧化物)、F-X-MgO-Al₂O₃-SiO₂氟云母体系(X为碱金属及碱土金属氧化物)、P₂O₅-Li₂O-SiO₂硅酸锂体系中的任意一种或者多种。

当所述陶瓷浆料为单相陶瓷时，所述陶瓷浆料中，单相陶瓷为硼酸锡钡陶瓷或者硼酸锆钡陶瓷。

所述陶瓷膜12的厚度可以为1μm-50μm，包括端点值。具体的，所述陶瓷膜12的厚度可以为10μm、20μm、30μm或是40μm。在所述硅基底11的表面形成上述厚度取值的陶瓷膜12，在保证陶瓷膜12厚度较薄的同时，可以使得陶瓷膜12具有较好的电学、力学以及热学性能。

所述陶瓷膜12的电阻率大于10¹³Ω·cm。本发明实施例所述硅基陶瓷膜10具有较大的电阻率，具有良好的绝缘性能。

所述陶瓷膜12的热膨胀系数为0.5×10^-6/℃-10×10^-6/℃，包括端点值。具体的，所述陶瓷膜12的热膨胀系数可以为1×10^-6/℃、4×10^-6/℃、6×10^-6/℃或是8×10^-6/℃。在硅基底11的表面形成上述热膨胀系数取值的陶瓷膜12，使得陶瓷膜12的热膨胀系数和硅基底11的热膨胀系数适配，可以避免由于温度变化导致陶瓷膜12和硅基底11的热膨胀程度幅度不同导致的陶瓷膜翘起或是断裂等问题，保证陶瓷膜微热板10的可靠性和稳定性。

所述陶瓷膜12的介电常数为3-10，包括端点值。具体的，该陶瓷膜12的介电常数可以为4、5、6、7或是9。在硅基底11的表面形成上述介电常数取值的陶瓷膜12，使得陶瓷膜12具有优异的电学特性。

所述陶瓷膜12的热导率为0.5W/(m·K)-10W/(m·K)，包括端点值。具体的，该陶瓷膜12的热导率为2W/(m·K)、4W/(m·K)、6W/(m·K)或是8W/(m·K)。在硅基底11的表面形成上述热导率取值的陶瓷膜12，使得陶瓷膜12具有优异的热学特性，导热速度适中。这样，当该陶瓷膜微热板10用于催化燃烧传感器的微热板时，由于催化燃烧传感器需要在催化剂最佳工作温度下进行气体探测，本申请技术方案可以避免由于散热过快导致的催化剂活性较差，需要通过增大电流进行热量补偿的问题，同时可以避免散热较慢导致温度超过催化剂最佳工作温度的问题，可见，本申请技术方案可以使得硅基陶瓷膜具有适中的导热速度，具有优异的热学特性，用于微热板时，使得温度维持在催化剂的最佳工作温度，避免温度过高以及过低问题的发生。

所述陶瓷膜12的应力为100MPa-1000MPa，包括端点值。具体的，所述陶瓷膜12的应力为200Mpa、500Mpa、800Mpa或是900Mpa。在硅基底11的表面形成上述应力取值的陶瓷膜12，使得陶瓷膜12具有优异的力学特性，可以承受较大的应力，避免陶瓷膜由于应力变化出现翘曲或是脱落的问题。

所述陶瓷膜12经过抛光处理，使得所述陶瓷膜12的粗糙度为0.5nm-1μm，包括端点值。具体的，所述陶瓷膜12的粗糙度可以为10nm、100nm、500nm或是800nm。在硅基底11的表面形成上述粗糙度取值的陶瓷膜12，使得陶瓷膜12具有较好的平坦性，便于在其表面制作其他结构。

本发明实施例提供的陶瓷膜微热板中，所述陶瓷膜12完全覆盖所述第一表面，或是覆盖部分所述第一表面。当陶瓷膜12覆盖部分第一表面时，具有多个区域，相邻区域之间具有间隙。通过调节第一表面区域的陶瓷膜12划分的区域大小以及数量以及间隙距离，调节硅基底11应力和陶瓷膜12应力相匹配，保证陶瓷膜微热板的稳定性和可靠性。

参考图4，图4为本发明实施例提供的一种陶瓷膜微热板的俯视图，图4的左图所示方式中，陶瓷膜121完全覆盖硅基衬底11的第一表面，图4的右图所示方式中，陶瓷膜123部分覆盖硅基衬底11，图2的中图所示方式中，陶瓷膜122部分覆盖硅基衬底11。

可以设置所述催化燃烧气体传感器包括多层所述陶瓷膜12，所述陶瓷膜12的陶瓷浆料不同以及所述陶瓷膜12的厚度不同，以使得硅基底11应力和陶瓷膜12应力匹配效果更佳，避免陶瓷基微热板发生翘曲问题。

参考图5，图5为本发明实施例提供的另一种催化燃烧气体传感器的切面图，图5所示方式与图1所示方式不同在于，图5所示方式中，硅基底11的表面具有两层陶瓷膜，分别为陶瓷膜121和陶瓷膜122。陶瓷膜121位于硅基底11的表面，陶瓷膜122位于陶瓷膜121的表面。需要说明的是，可以根据应力匹配需求设定陶瓷膜的层数，包括但不局限于图5所示的两层结构。在最外侧陶瓷膜122的表面设置有加热层，该加热层与上述实现方式相同，包括加热电极13和加热电阻14。

可选的，所述加热电极13的厚度为0.5um-50um，包括端点值，如可以为10μm、20μm或是30μm等。所述加热电极13的材料为Pt、Au、Ag、Cu、Al、Ni、W、Ag/Pd合金以及Pt/A u合金中的任一种，包括但不局限于上述材料。

所述加热电阻14的厚度为0.5um-50um，包括端点值，如可以为10μm、20μm或是30μm等。所述加热电阻14为导电膜层图案化处理形成的预设形状的电阻走线。导电膜层图画结构可以如图6所示。

参考图6，图6为本发明实施例提供的一种加热层的结构示意图，图6中，图6a所示加热层具有加热电阻141和加热电极131，加热电阻141为异型曲线；图6b所示加热层具有加热电阻142和加热电极132，加热电阻142为蚊香型曲线；图6c所示加热层具有加热电阻143和加热电极133，加热电阻143为蛇形曲线，加热电阻143的线宽均匀；图6d所示加热层具有加热电阻144和加热电极134，加热电阻144为蛇形曲线，加热电阻144的线宽不均匀；图6e具有加热电阻144和加热电极134，加热电阻144为矩形。加热层的图案结构不局限于图6中四种方式，不局限于一种图形结构，还可以为多种图形结构的结合，如同一加热层中可以包括上述四种方式中的至少两种的组合。加热电阻14的形状可以根据加热层的不同形状做适当调整，但无论加热电阻14位何种形状，同一黑元件芯片或是同一白元件芯片中，加热电极13余加热电阻14均电性连接，加热电阻14根据需求设置为设定形状，加热后为催化燃烧气体传感器提供设定的加热温度。

可以根据微热板的热场均匀性改变加热电阻的形状，控制加热电阻的线宽，进而调控加热电阻的阻值，如图6中，加热电阻143线条宽度一样，每根线条的电阻阻值也相同。而加热电阻144线条宽度不一致，中间粗，两边细，中间的线条电阻要小于两边的线条电阻，相同电流通过时，两边线条产生的焦耳热要大于中间线条电阻产生的焦耳热，而由于两边线条更靠近绝热腔边缘，热传导更高，导致两边线条温度低，通过变线宽设计，可以使得热场更加均匀一致。同理，蚊香型曲线的加热电阻142也做了变线宽设计。

所述加热电阻14的材料为Pt、Au、Ag、Cu、Al、Ni、W、Mo、Ni/Cr合金、Mo/Mn合金、Cu/Zn合金、Ag/Pd合金、Pt/Au合金、Fe/Co合金、RuO2以及SnO2:Sb2O3中的任一种，包括但不局限于上述材料。

本发明实施例中，陶瓷膜12与传统的要实现铁电、压电或是磁电耦合效应的传统陶瓷膜层不同，传统陶瓷膜层的陶瓷膜层是功能陶瓷，需要具有力电磁之间的优良转换性能，本发明实施例的陶瓷膜12是一种结构陶瓷，可以实现应力应变、弹性模量等力学参数，以使得其与相邻膜层之间具有可靠稳定的附着性。

故本申请实施例所述陶瓷膜12是结构陶瓷，传统陶瓷膜层是功能陶瓷，具有本质的不同，硅基底的功能陶瓷与本申请的硅基陶瓷膜是不同的。功能陶瓷主要利用其非力学性能的陶瓷材料，这类陶瓷材料通常具有一种或多种功能，如电、磁、光、热、化学生物等，或者具有耦合功能，如压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等。并且随着半导体技术的发展，功能陶瓷都是以薄膜的形式沉积在硅基底上，并蒸镀金属电极，主要研究和利用的是陶瓷材料的功能性。而本发明实施例的陶瓷膜材料可以使得陶瓷膜和硅基底具有相匹配的良好的力学性能，可以不要求具有传统陶瓷膜上述的非力学特性。

结构陶瓷的种类较多，但是一般的结构陶瓷均是以独立单一的形态使用，在维度上也都是大尺寸的结构性，而本发明实施例中陶瓷膜可以将微观尺寸的陶瓷膜和易于微加工的硅基底相结合，可以适用于MEMS微加热器领域。

如上述，基于与传统功能陶瓷的不同，本发明实施例中陶瓷膜可以实现特定的力学特性，需要具有特定的应力和热膨胀系数，而一些电学性能参数，如介电常数范围仅是3-10，传统功能性陶瓷，如压电陶瓷、铁电陶瓷，通常需要介电常数越高越好，较高的介电常数会使其功能性越好，压电陶瓷和铁电陶瓷的介电常数通常为几千到几万，故本发明技术方案在陶瓷膜材料选择上注重的是优良的力学特性，而多数功能性陶瓷材料的力学特性不满足本发明技术方案需求，本发明技术方案不包括力学特性差的功能层陶瓷材料，如本发明实施例中陶瓷膜加热时具有一定的弹性和形变，如果采用压电材料，智能形变会在两端产生电荷，势必会影响陶瓷膜后续应用扩展。

本发明实施例所述技术方案中，采用设定陶瓷浆料通过厚膜印刷技术在硅基底表面成膜后，通过设定温度的高温烧结可以形成目标特性的陶瓷膜，该目标特性的陶瓷膜具有优异的电阻率、热膨胀系数、介电常数、热导率以及应力特性，其电阻率、热膨胀系数、介电常数、热导率以及应力满足设定的数值范围，具有优异的电学、热学以及力学特性，使得陶瓷膜微热板具有较好的稳定性以及可靠性。

与现有技术相比，本发明实施例将硅基底成熟的微加工技术与陶瓷优异的电学、力学和热学特性结合，可以在陶瓷膜上形成功能电路，在硅基底上实现微结构加工，该陶瓷膜微热板能够用于制备出性能优异的微机械系统、微光机电系统、微热板以及微流体等微结构系统。而且可以采用低成本的厚膜印刷工艺形成陶瓷膜，无需采用昂贵的物理气相沉积或者化学气象沉积设备，更加利于产品成本的降低。

采用设定导电浆料通过厚膜印刷技术在陶瓷膜表面成膜后，通过设定温度的高温烧结可以形成加热层，相对于传统的物理气相沉积，本发明实施例陶瓷基微热板中，加热层耐高温特性较好，保证了产品的稳定性和可靠性。加热层中，加热电阻和加热电极可以采用相同的导电浆料同时制备。其他方式中，也可以分别采用不同的电阻浆料和电极浆料分别制备，如加热电阻可以通过丝网印刷电阻浆料并通过高温烧结制备而成，加热电极通过丝网印刷电极浆料并通过高温烧结制备而成。

当形成加热层后，可以通过深硅刻蚀技术将重心加热区的硅基底11刻蚀掉，形成空气绝热腔，使得陶瓷膜成为绝热性良好的悬膜。

可选的，所述黑元件催化材料16由催化载体、载体助剂、贵金属催化剂以及催化助剂组成。所述催化载体为高熔点的耐火材料，所述耐火材料包括氧化铝、氧化硅、氧化铪、氧化镁、高岭土以及沸石中的任一种或多种。所述载体助剂为高熔点的金属氧化物，所述金属氧化物包括二氧化钍、二氧化钛、二氧化锆以及二氧化铍中的任一种或多种。所述贵金属催化剂包括铂、钯、钌、铱、铑以及铕中的任一种或多种。所述催化助剂为能够改善催化活性的金属氧化物，可以为稀土氧化物或是其他具有改善催化活性的金属氧化物，所述金属氧化物包括CeO₂、La₂O₃、ZrO₂、CaO、BaO中的任一种或多种。

所述白元件催化材料17由高熔点的耐火材料和玻璃粉组成，其中，所述耐火材包括氧化铝、氧化硅、氧化铪、氧化镁、高岭土以及沸石中的任一种或多种，所述玻璃粉的软化点为600℃-1200℃。

本发明实施例所述催化燃烧气体传感器，可以用于检测的气体包括氢气、甲烷、一氧化碳、丙烷、丁烷、汽油、柴油以及煤油中的任一种或多种。可以通过调节催化材料层中材料配比以及陶瓷基微热板的加热温度，以实现检测不同气体的目的。调节催化材料层中材料配比包括调节材料种类以及不同种类之间的成分比例。

所述催化燃烧气体传感器中，黑元件和白元件可以分别通过不同的晶圆制备。此时，通过一个晶圆同时制备多个黑元件，通过切割工艺将晶圆分割为多个单粒的黑元件，通过另一个晶圆同时制备多个白元件，通过切割工艺将该晶圆分割为多个单粒的白元件。黑白元件的制造不同在于采用不同的催化材料。切割工艺包括机械砂轮切割以及激光切割。

参考图7，图7为本发明实施例提供的一种用于检测氢气的催化燃烧气体传感器对不同浓度氢气的响应曲线图，横轴为时间，纵轴为响应电压，由图7可知，基于陶瓷基微热板的催化燃烧气体传感器对不同浓度的氢气均具有很好的响应特性。

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种基于陶瓷基微热板的催化燃烧氢气传感器，该氢气传感器使用陶瓷膜基微热板，所用微热板的陶瓷膜和加热层采用浆料成膜并高温烧结制备而成，经过高温热处理或者加热到一定高温下，加热电阻阻值稳定，氢气传感器稳健性更好；并且制备的陶瓷膜具有更低的热导率，具有更优的绝热性能，有利于氢气传感器功耗的进一步降低；再者，陶瓷膜和加热层全部采用厚膜印刷的技术成膜，没有采用昂贵的物理气相沉积或者化学气相沉积设备，采用低成本的成膜工艺，有利于氢气传感器成本的降低。

基于上述实施例，本发明另一实施例还提供了一种制备方法，用于置备上述实施例所述的催化燃烧气体传感器，所述制备方法如图8所示，图8为本发明实施例提供的一种制备方法的流程示意图，该制备方法包括：

步骤S11：提供一硅基底，所述硅基底具有相对的第一表面以及第二表面；所述第一表面具有中心加热区以及外围支撑区。

硅基底的材料以及厚度可以参考上述描述，在此不再赘述。

步骤S12：在所述第一表面形成设定陶瓷浆料的膜层。

根据需要的陶瓷膜的目标特性制备陶瓷浆料。陶瓷浆料可以为陶瓷粉体和有机载体组成。具体的，陶瓷粉体的实现方式有三种，一种为玻璃和陶瓷体系的混合材料，一种为微晶玻璃体系组成，一种为单相陶瓷。所述设定陶瓷浆料的实现方式可以参考上述描述，在此不再赘述。

可以通过丝网印刷、平板印刷、凹版印刷、凸版印刷、流延、刮涂以及喷涂中的任一种方式，利用上述陶瓷浆料在硅基底上成膜。

步骤S13：依次通过烘干和烧结工艺形成附着于所述第一表面的陶瓷膜。

陶瓷膜的目标特性可以参考上述描述，在此不再赘述。通过设定温度的高温烧结，可以在硅基底表面形成一定厚度的陶瓷膜，该陶瓷膜致密坚硬并和硅基底具有良好的附着力。

可选的，烘干时的温度为40℃-200℃，如可以为50℃、80℃、100℃或是150℃。采用该温度取值进行烘干，可以保证具有较好的烘干效果，避免温度过高或是过低导致的膜层烘干质量不好，影响后续烧结质量，保证陶瓷膜的可靠性和稳定性。

可选的，烧结时的温度为500℃-1400℃，包括端点值，如可以为550℃、800℃、1000℃或是1200℃。采用该温度取值进行烧结，可以保证具有较好的烧结效果，陶瓷膜致密、硬度特性好、且与硅基板的附着力较强，避免温度过高或是过低导致的膜层烧结不好，保证陶瓷膜的可靠性和稳定性。将设定浆料通过厚膜印刷工艺在硅基底表面成膜后，烧结后，可以形成厚度较大，且致密附着力好的陶瓷膜，陶瓷膜和硅基底的接触面之间相互稳定接触，相对于昂贵的物理气相沉积或者化学气象沉积设备，二者之间的接触结构不同，接触结构更加可靠稳定，且制作成本低。

在烧结后，所述制备方法还包括通过研磨抛光工艺，使得所述陶瓷膜的粗糙度为0.5nm-1μm，包括端点值。

步骤S14：在所述陶瓷膜表面形成设定导电浆料的导电膜层。

步骤S15：依次通过烘干和烧结工艺形成附着于所述陶瓷膜表面的导电层。

所述加热层包括电连接的加热电极以及加热电阻，所述加热电阻位于所述中心加热区。

可以通过丝网印刷工艺在陶瓷膜表面形成导电浆料的导电膜层，并通过烘干、烧结工艺得到与陶瓷膜附着力良好的加热层。烘干和烧结的温度范围与上述相同。陶瓷膜和加热层的烘干温度可以相同或是不同，烧结温度可以相同或是不同。该步骤中，烧结完成以后，同样可以通过研磨抛光工艺，使得所述加热层的粗糙度为0.5nm-1μm，包括端点值。通过设定丝网印刷的网版图形使得加热层具有设定的图案结构，以形成特定结构的加热电阻和加热电极。

步骤S16：对所述第二表面进行刻蚀，对应所述中心加热区，形成贯穿所述第一表面以及所述第二表面的空气绝热腔。

可以采用深硅刻蚀工艺形成所述空气绝热腔。具体的，在第二表面形成一层光刻胶层，可以通过旋涂工艺形成该光刻胶层，对该光刻胶层进行图形化曝光以及图形化显影，形成具有预设图案结构的光刻胶层，保留正对外围支撑区的光刻胶，去除正对中心加热区的光刻胶，然后，以图形化的光刻胶层为掩膜版对硅基底进行刻蚀，形成所述空气绝热腔，使得中心加热区的陶瓷膜悬空，最后去除边缘支撑区的光刻胶，形成绝热性能良好的陶瓷基微热板。光刻胶可以为正胶或是负胶。光刻胶层的厚度为1μm-30μm，包括端点值。

步骤S17：在所述加热电阻表面形成催化材料层。

该步骤中，所述在所述加热电阻表面形成催化材料层包括：配置催化材料浆料；将所述浆料印刷在加热层后，进行烘干以及烧结处理；其中，烘干的工艺温度是40℃-200℃，包括端点值，烧结的工艺温度是600℃-1200℃，包括端点值。

可选的，所述催化燃烧气体传感器由硅晶圆制备，所述硅晶圆具有多个芯片区域，每个芯片区域用于形成一个陶瓷基微热板，所述陶瓷基微热板包括所述硅基底以及位于所述硅基底表面的陶瓷膜以及加热层。在所述加热电阻表面形成催化材料层后，所述制备方法还包括：对所述硅晶圆进行切割，形成多个单粒的芯片结构，每个所述芯片具有一个所述芯片区域；当所述催化材料层采用黑元件催化材料制备时，所述芯片结构为黑元件，当所述催化材料层采用白元件催化材料制备时，所述芯片结构为白元件。

具体的，可以采用两个硅晶圆分别制备黑元件以及白元件，硅晶圆的表面均形成有陶瓷膜以及加热层，每个晶圆是一个大尺寸的陶瓷基微热板，可以分割为多个单粒芯片。在硅晶圆的表面依次形成陶瓷膜和加热层后，通过刻蚀形成多个空气绝热腔。此时，需要分别配置黑元件的催化材料浆料以及白元件的催化材料浆料。在一个晶圆的加热层表面印刷黑元件的催化材料浆料，再另一个晶圆的加热层表面印刷白元件的催化材料浆料，之后，对两个晶圆均进行烘干和烧结处理，使得催化材料浆料固化。烘干温度为40℃-200℃，烧结温度为600℃-1200℃。再对各个晶圆进行切割处理，可以得到多个单粒的黑元件芯片以及单粒的白元件芯片。最后，根据设计的检测电路，将黑元件芯片和白元件芯片通过外壳进行封装保护，形成所述催化燃烧气体传感器。可以在外壳上设置防爆防尘透气帽以及防水透气膜。

参考图9，图9为本发明实施例提供的另一种制备方法的流程示意图，该制备方法包括：

步骤S21：提供一单晶硅基底，并对其表面进行清洗。

可以采用双面氧化的，具有100晶向的单晶硅基底，用丙酮进行超声清洗10min，在用异丙酮进行超声清洗5min，再用去离子水清洗5min，最后用氮气吹干。

步骤S22：配置陶瓷浆料，采用该陶瓷浆料在单晶硅基底的第一表面成膜后，在一定温度下进行烘干。

选用合适规格的陶瓷粉体，添加有机载体，配置成陶瓷浆料，采用丝网印刷工艺印刷在单晶硅基底的表面，其他实施方式中，还可以通过流延、刮涂或是喷涂等方式将陶瓷浆料在单晶硅基底表面成膜。

步骤S23：将烘干后的单晶硅基底放入马弗炉中烧结，在单晶硅表面形成致密坚硬的陶瓷膜，对陶瓷膜进行研磨抛光处理。

该步骤中，形成的陶瓷膜的厚度可以为10μm。研磨抛光处理后，陶瓷膜的粗糙度控制在0.2μm。

步骤S24：在陶瓷膜上采用印刷方式，形成导电膜层，进行烘干和烧结处理后，形成加热层，对加热层进行抛光处理。

可以分别采用不同的加热电极浆料和加热电阻浆料分别通过丝网印刷方式在陶瓷膜上成膜，烘干和烧结后形成加热电极和加热电阻，也可以通过同一种导电浆料通过一次丝网印刷方式在陶瓷膜上成膜，烘干和烧结后形成设定图案结构的加热层，该加热层包括加热电极和加热电阻。抛光处理后，加热电极和加热电阻的粗糙度为100nm。

步骤S25：对单晶硅基底的第二表面进行刻蚀，在加热电阻正对的中心加热区形成空气绝热腔。

在基底背面旋涂光刻胶，在热台上烘干，并进行图形化曝光和图形化显影，通过反应离子刻蚀技术，将背面的二氧化硅去掉，然后通过深硅刻蚀技术，将陶瓷膜下部光刻胶未保护的硅刻蚀掉，形成绝热空气腔15，得到陶瓷基微热板。该陶瓷基微热板具有多个芯片区域，每个芯片区域用于形成一个芯片。该单晶硅基底为单晶硅晶圆，可以同时制备多个芯片。所述芯片可以为黑元件或是白元件。

步骤S26：配置黑元件催化材料的浆料和白元件催化材料的浆料，将两种浆料分别印刷在两个不同晶圆制备的陶瓷基微热板上，经过烘干和烧结处理后，分别进行切割，形成多个黑元件和多个白元件。

步骤S27：将黑元件和白元件封装在外壳内，并在外壳开口处设置防爆防尘透气膜和防水透气膜，形成催化燃烧气体传感器。

现有技术中，制备陶瓷膜层的材料具有较高的烧结温度，如对于氧化锆陶瓷材料要求烧结温度不低于1350℃，较高的烧结温度导致无法采用硅片作为基底，这是因为硅片能不能承受如此高的烧结温度，该烧结温度已接近硅片的熔点(1400℃)。而且传统陶瓷材料制备的陶瓷膜层的应力不能和硅片相匹配(整体应力少于500MPa)。同时传统陶瓷材料制备的陶瓷膜层无法形成致密的陶瓷膜，导致后续采用深硅刻蚀工艺时，陶瓷基底可能会破裂。

本发明实施例中，采用特定的陶瓷浆料形成硅基陶瓷膜，具有优良的力学特性，可以与硅基底具有良好的附着效果，而且，制备陶瓷膜的材料的烧结温度小于硅片的熔点温度，如对于玻璃和陶瓷体系的混合材料，烧结温度低于1200℃，适合在硅片上印刷烧结，而且通过调节陶瓷浆料的成分和屏蔽，可以使得制备的陶瓷膜的热膨胀系数与硅片匹配，形成可靠力学接触，避免了受热形变导致的翘曲和脱落问题。

为了更好的阐述本发明，以下提供一些陶瓷基微热板制备方法的具体实施例。

实施例1

提供一双面抛光双面氧化的，具有100晶向的4英寸单晶硅晶圆，然后用丙酮超声清洗15min，再用异丙醇超声清洗5min，再用去离子水清洗5min，并用氮气吹干；选用合适规格的陶瓷粉体，添加有机载体，配置成陶瓷浆料，采用丝网印刷的方式印刷在晶圆上，并在120℃下烘干10min；将烘干好的晶圆放入马弗炉中，在1000℃烧结30min，得到10um厚的致密坚硬的陶瓷膜，并采用研磨抛光的方式对陶瓷膜表面进行处理，使得陶瓷膜表面粗糙度控制在0.2um。

采用丝网印刷的方式印刷长宽为300um×300um的蛇形加热电阻阵列和加热电极阵列在陶瓷膜上，在120℃烘干5min，并在850℃烧结15min，得到加热电极和加热电阻，然后对加热电极和加热电阻进行抛光处理，使得加热电极和加热电阻的表面粗糙度为100nm；在基底背面旋涂正光刻胶，在100℃烘干5min，进行图形化曝光和图形化显影，得到厚度10um，长宽为500um×500um的光刻胶未保护的区域，通过反应离子刻蚀技术，将未保护区域的二氧化硅去掉，然后通过深硅刻蚀技术，将光刻胶未保护的硅刻蚀掉，形成绝热空气腔，得到陶瓷膜基微热板。

配制黑元件催化材料浆料和白元件催化材料浆料，并分别印刷在陶瓷膜基微热板上，150℃烘干10min，并在800℃烧结60min，得到黑元件和白元件，然后通过激光切割技术，得到长宽都为1.0mm×1.0mm黑元件芯片和白元件芯片；将黑元件芯片和白元件芯片封装在陶瓷管壳中，陶瓷管壳贴装防爆防尘透气膜和防水透气膜，得到陶瓷膜基微热板催化燃烧氢气传感器。

实施例2

提供一双面抛光双面未氧化的，具有100晶向的6英寸单晶硅晶圆，然后用丙酮超声清洗10min，再用异丙醇超声清洗10min，再用去离子水清洗5min，并用氮气吹干；选用合适规格的陶瓷粉体，添加有机载体，配置成陶瓷浆料，采用流延的方式使陶瓷浆料在晶圆上成膜，并在150℃下烘干10min；将烘干好的晶圆放入马弗炉中，在1000℃烧结30min，得到20um厚的致密坚硬的陶瓷膜，并采用研磨抛光的方式对陶瓷膜表面进行处理，使得陶瓷膜表面粗糙度控制在0.2um。

采用丝网印刷的方式印刷长宽为400um×400um的变线宽蛇形加热电阻阵列和加热电极阵列在陶瓷膜上，在130℃烘干5min，并在900℃烧结30min，得到加热电极和加热电阻，然后对加热电极和加热电阻进行抛光处理，使得加热电极和加热电阻的表面粗糙度为50nm；在基底背面旋涂正光刻胶，在100℃烘干5min，进行图形化曝光和图形化显影，得到厚度15um，长宽为500um×500um的光刻胶未保护的区域，通过反应离子刻蚀技术，将未保护区域的二氧化硅去掉，然后通过深硅刻蚀技术，将光刻胶未保护的硅刻蚀掉，形成绝热空气腔，得到陶瓷膜基微热板。

配制黑元件催化材料浆料和白元件催化材料浆料，并分别印刷在陶瓷膜基微热板上，130℃烘干20min，并在900℃烧结90min，得到黑元件和白元件，然后通过砂轮切割技术，得到长宽都为1.0mm×1.0mm黑元件芯片和白元件芯片；将黑元件芯片和白元件芯片封装在陶瓷管壳中，陶瓷管壳贴装防爆防尘透气膜和防水透气膜，得到陶瓷膜基微热板催化燃烧氢气传感器。

实施例3

提供一双面抛光单面氧化的，具有100晶向的2英寸单晶硅晶圆，然后用丙酮超声清洗10min，再用异丙醇超声清洗10min，再用去离子水清洗5min，并用氮气吹干；选用合适规格的陶瓷粉体，添加有机载体，配置成陶瓷浆料，采用刮涂的方式使陶瓷浆料在晶圆未氧化的一面上成膜，并在100℃下烘干10min；将烘干好的晶圆放入马弗炉中，在1200℃烧结30min，得到6um厚的致密坚硬的陶瓷膜，并采用研磨抛光的方式对陶瓷膜表面进行处理，使得陶瓷膜表面粗糙度控制在0.1um。

采用丝网印刷的方式印刷长宽为500um×500um的蚊香形加热电阻阵列和加热电极阵列在陶瓷膜上，在150℃烘干5min，并在1000℃烧结10min，得到加热电极和加热电阻，然后对加热电极和加热电阻进行抛光处理，使得加热电极和加热电阻的表面粗糙度为10nm；在基底背面旋涂负光刻胶，在150℃烘干5min，进行图形化曝光和图形化显影，得到厚度25um，长宽为700um×700um的光刻胶未保护的区域，通过反应离子刻蚀技术，将未保护区域的二氧化硅去掉，然后通过深硅刻蚀技术，将光刻胶未保护的硅刻蚀掉，形成绝热空气腔，得到陶瓷膜基微热板。

配制黑元件催化材料浆料和白元件催化材料浆料，并分别印刷在陶瓷膜基微热板上，150℃烘干5min，并在900℃烧结20min，得到黑元件和白元件，然后通过激光切割技术，得到长宽都为1.0mm×1.0mm黑元件芯片和白元件芯片；将黑元件芯片和白元件芯片封装在陶瓷管壳中，陶瓷管壳贴装防爆防尘透气膜和防水透气膜，得到陶瓷膜基微热板催化燃烧氢气传感器。

实施例4

提供一双面抛光双面氧化的，具有100晶向的8英寸单晶硅晶圆，然后用丙酮超声清洗10min，再用异丙醇超声清洗5min，再用去离子水清洗5min，并用氮气吹干；选用合适规格的陶瓷粉体，添加有机载体，配置成陶瓷浆料，采用丝网印刷的方式使陶瓷浆料在晶圆上成膜，并在150℃下烘干10min；将烘干好的晶圆放入马弗炉中，在1200℃烧结60min，得到8um厚的致密坚硬的陶瓷膜，并采用研磨抛光的方式对陶瓷膜表面进行处理，使得陶瓷膜表面粗糙度控制在0.5um。

采用丝网印刷的方式印刷长宽为500um×500um的异形加热电阻阵列和加热电极阵列在陶瓷膜上，在150℃烘干5min，并在1100℃烧结10min，得到加热电极和加热电阻，然后对加热电极和加热电阻进行抛光处理，使得加热电极和加热电阻的表面粗糙度为100nm；在基底背面旋涂正光刻胶，在150℃烘干5min，进行图形化曝光和图形化显影，得到厚度10um，长宽为800um×800um的光刻胶未保护的区域，通过反应离子刻蚀技术，将未保护区域的二氧化硅去掉，然后通过深硅刻蚀技术，将光刻胶未保护的硅刻蚀掉，形成绝热空气腔，得到陶瓷膜基微热板。

配制黑元件催化材料浆料和白元件催化材料浆料，并分别印刷在陶瓷膜基微热板上，130℃烘干15min，并在900℃烧结60min，得到黑元件和白元件，然后通过激光切割技术，得到长宽都为1.5mm×1.5mm黑元件芯片和白元件芯片；将黑元件芯片和白元件芯片封装在陶瓷管壳中，陶瓷管壳贴装防爆防尘透气膜和防水透气膜，得到陶瓷膜基微热板催化燃烧氢气传感器。

实施例5

提供一双面抛光双面未氧化的，具有100晶向的12英寸单晶硅晶圆，然后用丙酮超声清洗10min，再用异丙醇超声清洗5min，再用去离子水清洗5min，并用氮气吹干；选用合适规格的陶瓷粉体，添加有机载体，配置成陶瓷浆料，以晶圆圆心为中心，分成四个相互间隔的象限区域，采用凹版印刷的方式使陶瓷浆料在晶圆上成膜，并在150℃下烘干10min；将烘干好的晶圆放入马弗炉中，在1300℃烧结20min，得到25um厚的致密坚硬的陶瓷膜，并采用研磨抛光的方式对陶瓷膜表面进行处理，使得陶瓷膜表面粗糙度控制在0.5um。

采用丝网印刷的方式印刷长宽为300um×300um的正方形加热电阻阵列和加热电极阵列在陶瓷膜上，在130℃烘干5min，并在800℃烧结60min，得到加热电极和加热电阻，然后对加热电极和加热电阻进行抛光处理，使得加热电极和加热电阻的表面粗糙度为100nm；在基底背面旋涂正光刻胶，在150℃烘干5min，进行图形化曝光和图形化显影，得到厚度12um，长宽为600um×600um的光刻胶未保护的区域，通过反应离子刻蚀技术，将未保护区域的二氧化硅去掉，然后通过深硅刻蚀技术，将光刻胶未保护的硅刻蚀掉，形成绝热空气腔，得到陶瓷膜基微热板。

配制黑元件催化材料浆料和白元件催化材料浆料，并分别印刷在陶瓷膜基微热板上，130℃烘干5min，并在950℃烧结30min，得到黑元件和白元件，然后通过激光切割技术，得到长宽都为1.5mm×1.5mm黑元件芯片和白元件芯片；将黑元件芯片和白元件芯片封装在陶瓷管壳中，陶瓷管壳贴装防爆防尘透气膜和防水透气膜，得到陶瓷膜基微热板催化燃烧氢气传感器。

实施例6

提供一双面抛光双面氧化的，具有111晶向的10英寸单晶硅晶圆，然后用丙酮超声清洗10min，再用异丙醇超声清洗5min，再用去离子水清洗5min，并用氮气吹干；选用合适规格的陶瓷粉体，添加有机载体，配置成陶瓷浆料，以晶圆圆心为中心，分成16个相互间隔的区域，采用丝网印刷的方式使陶瓷浆料在晶圆上成膜，并在150℃下烘干10min；将烘干好的晶圆放入马弗炉中，在1100℃烧结20min，得到15um厚的致密坚硬的陶瓷膜，并采用研磨抛光的方式对陶瓷膜表面进行处理，使得陶瓷膜表面粗糙度控制在0.8um。

采用丝网印刷的方式印刷长宽为500um×400um的长方形加热电阻阵列和加热电极阵列在陶瓷膜上，在150℃烘干5min，并在850℃烧结60min，得到加热电极和加热电阻，然后对加热电极和加热电阻进行抛光处理，使得加热电极和加热电阻的表面粗糙度为100nm；在基底背面旋涂正光刻胶，在150℃烘干5min，进行图形化曝光和图形化显影，得到厚度8um，长宽为600um×600um的光刻胶未保护的区域，通过反应离子刻蚀技术，将未保护区域的二氧化硅去掉，然后通过深硅刻蚀技术，将光刻胶未保护的硅刻蚀掉，形成绝热空气腔，得到陶瓷膜基微热板。

配制黑元件催化材料浆料和白元件催化材料浆料，并分别印刷在陶瓷膜基微热板上，100℃烘干10min，并在1000℃烧结30min，得到黑元件和白元件，然后通过激光切割技术，得到长宽都为1.2mm×1.2mm黑元件芯片和白元件芯片；将黑元件芯片和白元件芯片封装在陶瓷管壳中，陶瓷管壳贴装防爆防尘透气膜和防水透气膜，得到陶瓷膜基微热板催化燃烧氢气传感器。

本发明实施例所述制备方法可以用于制备上述实施例所述催化燃烧气体传感器，制作工艺简单，制作成本低，而且制备的催化燃烧气体传感器具有较好的稳定性和可靠性，功耗低。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (34)

1.一种基于陶瓷基微热板的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述催化燃烧气体传感器包括：

陶瓷基微热板，所述陶瓷基微热板包括硅基底、陶瓷膜以及加热层；所述硅基底具有相对的第一表面以及第二表面；所述第一表面具有中心加热区以及外围支撑区，所述中心加热区具有贯穿所述第一表面以及所述第二表面的空气绝热腔；所述陶瓷膜在所述硅基底的第一表面，所述陶瓷膜是由形成在所述硅基底表面的设定陶瓷浆料烧结而成；所述加热层设置在所述陶瓷膜背离硅基底的一侧表面，所述加热层包括电连接的加热电极以及加热电阻，所述加热电阻位于所述中心加热区，所述加热层由形成在所述陶瓷膜表面的设定导电浆料烧结而成；

催化材料层，所述催化材料层设置在所述加热电阻的表面。

2.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述催化燃烧气体传感器具有黑元件以及白元件；

所述催化材料层包括设置在不同陶瓷基微热板的加热电阻上的黑元件催化材料以及白元件催化材料；

所述黑元件催化材料与所在陶瓷基微热板组成所述黑元件，所述黑元件为检测元件；

所述白元件催化材料与所在陶瓷基微热板组成所述白元件，所述白元件为补偿元件；

所述黑元件与所述白元件组成检测电路，用于检测设定可燃气体的浓度。

3.根据权利要求2所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述黑元件与所述白元件组成惠斯通电桥。

4.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述催化燃烧气体传感器封装固定在一外壳内，所述外壳具有引脚，所述加热电极与所述引脚连接，以连接外部电路。

5.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述硅基底为双面氧化、单面氧化或是未氧化的单晶硅片，所述单晶硅片的晶向为100或是111；

或者，所述硅基底为双面氧化、单面氧化或是未氧化的多晶硅片。

6.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述硅基底的厚度为50μm-700μm，包括端点值。

7.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述陶瓷浆料为玻璃和陶瓷体系的混合材料；

或，所述陶瓷浆料为微晶玻璃体系；

或，所述陶瓷浆料为单相陶瓷。

8.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述陶瓷膜的厚度为1μm-50μm，包括端点值。

9.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述陶瓷膜的电阻率大于10¹³Ω·cm。

10.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述陶瓷膜的热膨胀系数为0.5×10^-6/℃-10×10^-6/℃，包括端点值。

11.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述陶瓷膜的介电常数为3-10，包括端点值。

12.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述陶瓷膜的热导率为0.5W/(m·K)-10W/(m·K)，包括端点值。

13.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述陶瓷膜的应力为100MPa-1000MPa，包括端点值。

14.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述陶瓷膜经过抛光处理，使得所述陶瓷膜的粗糙度为0.5nm-1μm，包括端点值。

15.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述陶瓷膜完全覆盖所述第一表面，或是覆盖部分所述第一表面。

16.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述催化燃烧气体传感器具有多层所述陶瓷膜，所述陶瓷膜的陶瓷浆料不同以及所述陶瓷膜的厚度不同。

17.根据权利要求7所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，当所述陶瓷浆料为玻璃和陶瓷体系的混合材料时，所述陶瓷浆料中，陶瓷相材料包括氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化铍陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氮化钛陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化钛陶瓷、碳化硼陶瓷中的一种或者多种，玻璃相材料为多种无机矿物为主原料添加辅助原料制成的无规则结构的非晶态固体，陶瓷相材料的晶粒熔进玻璃相材料的无定形网格中形成所述陶瓷膜。

18.根据权利要求7所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，当所述陶瓷浆料为微晶玻璃体系时，所述陶瓷浆料中，微晶玻璃是由基础玻璃通过加热处理形成的同时含有晶向和玻璃相的固体复合材料；

其中，所述基础玻璃包括多组分氧化物，在设定条件下，一部分所述基础玻璃形成规则性排列，在玻璃相中形成微晶玻璃相。

19.根据权利要求18所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述基础玻璃包括硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、氟硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃中的一种或者多种。

20.根据权利要求18所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述陶瓷浆料中，微晶玻璃相包括MgO-Al₂O₃-SiO₂堇青石体系、Li₂O-Al₂O₃-SiO₂锂辉石体系、Li₂O-ZnO-Al₂O₃-SiO₂锂辉石体系、BaO-Al₂O₃-SiO₂钡长石体系、BaO-Al₂O₃-SiO₂-TiO₂钡长石体系、CaO-Al₂O₃-SiO₂钙长石体系、CaO-B₂O₃-SiO₂钙硼硅玻璃体系、Li₂O-ZnO-MgO-Al₂O₃-SiO₂β石英体系、F-K₂O-Na₂O-CaO-SiO₂硅碱钙石体系、F-X-MgO-SiO₂氟闪石体系、F-X-MgO-Al₂O₃-SiO₂氟云母体系、P₂O₅-Li₂O-SiO₂硅酸锂体系中的任意一种或者多种。

21.根据权利要求7所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，当所述陶瓷浆料为单相陶瓷时，所述陶瓷浆料中，单相陶瓷为硼酸锡钡陶瓷或者硼酸锆钡陶瓷。

22.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述加热电极的厚度为0.5um-50um，包括端点值；

所述加热电极的材料为Pt、Au、Ag、Cu、Al、Ni、W、Ag/Pd合金以及Pt/A u合金中的任一种。

23.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述加热电阻的厚度为0.5um-50um，包括端点值；

所述加热电阻为导电膜层图案化处理形成的预设形状的电阻走线；

所述加热电阻的材料为Pt、Au、Ag、Cu、Al、Ni、W、Mo、Ni/Cr合金、Mo/Mn合金、Cu/Zn合金、Ag/Pd合金、Pt/Au合金、Fe/Co合金、RuO2以及SnO2:Sb2O3中的任一种。

24.根据权利要求2所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述黑元件催化材料由催化载体、载体助剂、贵金属催化剂以及催化助剂组成。

25.根据权利要求24所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述催化载体为耐火材料，所述耐火材料包括氧化铝、氧化硅、氧化铪、氧化镁、高岭土以及沸石中的任一种或多种；

所述载体助剂为金属氧化物，所述金属氧化物包括二氧化钍、二氧化钛、二氧化锆以及二氧化铍中的任一种或多种；

所述贵金属催化剂包括铂、钯、钌、铱、铑以及铕中的任一种或多种；

所述催化助剂为能够改善催化活性的金属氧化物，所述金属氧化物包括CeO₂、La₂O₃、ZrO₂、CaO、BaO中的任一种或多种。

26.根据权利要求2所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述白元件催化材料由耐火材料和玻璃粉组成，其中，所述耐火材包括氧化铝、氧化硅、氧化铪、氧化镁、高岭土以及沸石中的任一种或多种，所述玻璃粉的软化点为600℃-1200℃。

27.根据权利要求1所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述催化燃烧气体传感器检测的气体包括氢气、甲烷、一氧化碳、丙烷、丁烷、汽油、柴油以及煤油中的任一种或多种。

28.根据权利要求4所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述外壳为陶瓷封装管壳、塑料封装管壳以及PCB封装管壳中的任一种。

29.根据权利要求4所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述外壳包括：防爆防尘透气帽和/或防水透气膜。

30.根据权利要求29所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述防爆防尘透气帽由多孔的不锈钢粉末烧结体或者多孔金属片组成。

31.一种制备方法，用于制备如权利要求1-30任一项所述的催化燃烧气体传感器，其特征在于，所述制备方法包括：

提供一硅基底，所述硅基底具有相对的第一表面以及第二表面；所述第一表面具有中心加热区以及外围支撑区；

在所述第一表面形成设定陶瓷浆料的膜层；

依次通过烘干和烧结工艺形成附着于所述第一表面的陶瓷膜；

在所述陶瓷膜表面形成设定导电浆料的导电膜层；

依次通过烘干和烧结工艺形成附着于所述陶瓷膜表面的导电层；所述加热层包括电连接的加热电极以及加热电阻，所述加热电阻位于所述中心加热区；

对所述第二表面进行刻蚀，对应所述中心加热区，形成贯穿所述第一表面以及所述第二表面的空气绝热腔；

在所述加热电阻表面形成催化材料层。

32.根据权利要求31所述的制备方法，其特征在于，所述催化燃烧气体传感器由硅晶圆制备，所述硅晶圆具有多个芯片区域，每个芯片区域用于形成一个陶瓷基微热板，所述陶瓷基微热板包括所述硅基底以及位于所述硅基底表面的陶瓷膜以及加热层；

在所述加热电阻表面形成催化材料层后，所述制备方法还包括：

对所述硅晶圆进行切割，形成多个单粒的芯片结构，每个所述芯片具有一个所述芯片区域；

当所述催化材料层采用黑元件催化材料制备时，所述芯片结构为黑元件，当所述催化材料层采用白元件催化材料制备时，所述芯片结构为白元件。

33.根据权利要求31所述的制备方法，其特征在于，制备所述陶瓷膜以及所述加热层时，烘干的工艺温度是40℃-200℃，包括端点值，烧结的工艺温度是500℃-1400℃，包括端点值。

34.根据权利要求31所述的制备方法，其特征在于，所述在所述加热电阻表面形成催化材料层包括：

配置催化材料浆料；

将所述浆料印刷在加热层后，进行烘干以及烧结处理；

其中，烘干的工艺温度是40℃-200℃，包括端点值，烧结的工艺温度是600℃-1200℃，包括端点值。

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