CN111933786A - 热释电传感器的感应元及其制造方法、热释电传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热释电传感器的感应元及其制造方法、热释电传感器，感应元的制造方法包括以下步骤：S1、提供绝缘衬底和PZT片；S2、分别在所述绝缘衬底和PZT片的一面上镀设金属，形成金属镀膜；S3、将所述绝缘衬底和PZT片以所述金属镀膜相向进行叠置，两层所述金属镀膜进行键合使所述PZT片复合在所述绝缘衬底上；S4、对所述PZT片进行研磨，使所述PZT片的厚度减薄至0.015mm‑0.065mm；S5、在所述PZT片制作电极层，获得感应元。本发明的热释电传感器的感应元，通过金属镀膜将绝缘衬底和PZT片键合，再通过研磨PZT片实现其超薄厚度，显著改善感应元的热释电系数、内阻、介电常数和电容效应，提高机械强度，实现大尺寸加工，利于批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种热释电传感器，尤其涉及一种热释电传感器的感应元及其制造方法、热释电传感器。
背景技术
现有的热释电传感器的制备方法：采用PZT(锆钛酸铅压电陶瓷)陶瓷锭切割，再通过研磨和极化工艺获得厚度0.08-0.15mm的小尺寸薄片，然后切割为小尺寸感应元再进行装配，形成热释电传感器。
现有的制备方法存在以下缺点：
1、切割后PZT陶瓷片厚度大；
2、PZT陶瓷材料本身机械强度(0.1mm厚)，厚度难以实现再薄化；
3、因为本身材料容易破损，导致加工尺寸小，通常25-65mm直径的圆片；
4、生产报废率高；
5、因为厚度大(0.08-0.15mm)，所需极化工艺的电压高，需要400-600V。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种实现PZT片薄化的热释电传感器的感应元及其制造方法、热释电传感器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种热释电传感器的感应元的制造方法，包括以下步骤：
S1、提供绝缘衬底和PZT片；
S2、分别在所述绝缘衬底和PZT片的一面上镀设金属，形成金属镀膜；
S3、将所述绝缘衬底和PZT片以所述金属镀膜相向进行叠置，两层所述金属镀膜进行键合使所述PZT片复合在所述绝缘衬底上；
S4、对所述PZT片进行研磨，使所述PZT片的厚度减薄至0.015mm-0.065mm；
S5、在所述PZT片制作电极层，获得感应元。
优选地，步骤S1中，所述绝缘衬底为石英玻璃片、陶瓷片或刚玉片。
优选地，步骤S1中，所述绝缘衬底的直径为3-4英寸，厚度为0.05mm-0.15mm；
所述PZT片的直径为2-3.5英寸，厚度为0.1mm-0.2mm。
优选地，步骤S2中，所述绝缘衬底和所述PZT片上的金属镀膜为银、铂、镍或铬形成的镀膜。
优选地，步骤S2中，所述绝缘衬底上的金属镀膜的厚度为100nm-500nm；所述PZT片上的金属镀膜的厚度为100nm-500nm。
优选地，步骤S3中，将叠置的所述绝缘衬底和PZT片放入真空键合设备中，在200℃-600℃、压力为1-3个标准大气压下，使所述绝缘衬底和PZT片上的金属镀膜键合在一起。
优选地，步骤S5包括：在所述PZT片上预定位置镀金属膜，控制方阻为1000KΩ/□；对所述金属膜加电压和加热以进行极化，形成强电场。
优选地，步骤S5中，极化的加热温度为120℃-150℃；极化的电压为100V-500V。
本发明还提供一种热释电传感器的感应元，由以上任一项所述的制造方法制得。
本发明还提供一种热释电传感器，包括以上所述的感应元。
本发明的热释电传感器的感应元，通过金属镀膜将绝缘衬底和PZT片键合，再通过研磨PZT片实现其超薄厚度(厚度0.015mm-0.065mm)，显著改善感应元的热释电系数、内阻、介电常数和电容效应，提高机械强度，实现大尺寸加工，利于批量生产。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例的感应元的剖面结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明一实施例的热释电传感器的感应元，可包括绝缘衬底10、叠置在绝缘衬底10上的PZT片、设置在绝缘衬底10和PZT片20之间的金属键合层、设置在PZT片20远离绝缘衬底10的表面上的电极层30。
其中，PZT片20的厚度为0.015mm-0.065mm，较于现有的0.1mm厚度具有超薄的特点，实现感应元的高热释电响应，低内阻。金属键合层由设置在绝缘衬底10上的金属镀膜11和PZT片20上的金属镀膜21通过键合形成，从而将绝缘衬底10和PZT片20复合为一体。
参考图1，本发明的感应元的制造方法，可包括以下步骤：
S1、提供绝缘衬底10和PZT片20。
其中，绝缘衬底10选用石英玻璃片、陶瓷片或刚玉片等具高强度、不导电和不导热的绝缘材料，作为与PZT片20键合的高强度载体，实现感应元的大尺寸加工，减少成本。绝缘衬底10的直径为3-4英寸，厚度为0.05mm-0.15mm。PZT片20的直径为2-3.5英寸，厚度为0.1mm-0.2mm。
S2、分别在绝缘衬底10和PZT片20的一面上镀设金属，形成金属镀膜11、21。
绝缘衬底10上的金属镀膜11可以是采用银、铂、镍或铬等金属材料镀设形成的镀膜，厚度为100nm-500nm。PZT片20上的金属镀膜11也可以是采用银、铂、镍或铬等金属材料镀设形成的镀膜，厚度为100nm-500nm。
S3、将绝缘衬底10和PZT片20以金属镀膜11、21相向进行叠置，两个金属镀膜11、21进行键合，使PZT片20复合在绝缘衬底10上。
具体地，先将绝缘衬底10和PZT片20以金属镀膜11、21相向叠置，两层金属镀膜11、21相抵接；将叠置的绝缘衬底10和PZT片20放入真空键合设备中，在200℃-600℃、压力为1-3个标准大气压下，使绝缘衬底10和PZT片20上的金属镀膜11、21键合在一起；两层金属镀膜11、21键合形成金属键合层。
S4、对PZT片20进行研磨，使PZT片20的厚度减薄至0.015mm-0.065mm。
对PZT片20进行研磨时，采用单面研磨工艺，在PZT片20背向绝缘衬底10的表面上进行研磨操作，在研磨过程中需要控制PZT片20的平整性，确保整片的均匀厚度。
S5、在PZT片20制作电极层30，获得感应元。
该步骤S5具体可包括：先在PZT片20背向绝缘衬底10的表面上选择电极层20的设置位置，作为预定位置；在PZT片20上预定位置镀金属膜，金属膜的厚度不限，控制金属膜方阻为1000KΩ/□；对金属膜加电压和加热以进行极化，形成强电场以获得电极层30。其中，加热温度为120℃-150℃，电压为100V-500V。
进一步地，根据需要，还包括对步骤S5获得的感应元进行切割等加工，获得所需要形状的感应元。
本发明的感应元应用于热释电传感器中，作为热释电传感器的感应单元，安装在热释电传感器的外壳内。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种热释电传感器的感应元的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、提供绝缘衬底和PZT片；
S2、分别在所述绝缘衬底和PZT片的一面上镀设金属，形成金属镀膜；
S3、将所述绝缘衬底和PZT片以所述金属镀膜相向进行叠置，两层所述金属镀膜进行键合使所述PZT片复合在所述绝缘衬底上；
S4、对所述PZT片进行研磨，使所述PZT片的厚度减薄至0.015mm -0.065mm；
S5、在所述PZT片制作电极层，获得感应元。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤S1中，所述绝缘衬底为石英玻璃片、陶瓷片或刚玉片。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤S1中，所述绝缘衬底的直径为3-4英寸，厚度为0.05 mm-0.15mm；
所述PZT片的直径为2-3.5英寸，厚度为0.1 mm-0.2mm。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤S2中，所述绝缘衬底和所述PZT片上的金属镀膜为银、铂、镍或铬形成的镀膜。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤S2中，所述绝缘衬底上的金属镀膜的厚度为100nm-500nm；所述PZT片上的金属镀膜的厚度为100nm-500nm。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤S3中，将叠置的所述绝缘衬底和PZT片放入真空键合设备中，在200℃-600℃、压力为1-3个标准大气压下，使所述绝缘衬底和PZT片上的金属镀膜键合在一起。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤S5包括：在所述PZT片上预定位置镀金属膜，控制方阻为1000KΩ/□；对所述金属膜加电压和加热以进行极化，形成强电场。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，步骤S5中，极化的加热温度为120℃-150℃；极化的电压为100V-500V。
9.一种热释电传感器的感应元，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的制造方法制得。
10.一种热释电传感器，其特征在于，包括权利要求9所述的感应元。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080284541A1 (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Cree, Inc. | Bulk acoustic device and method for fabricating |
| CN102173790A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-09-07 | 上海交通大学 | 无铅反铁电陶瓷材料及其制备方法和应用 |
| CN102393249A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-03-28 | 中北大学 | 一种热释电红外探测器及其制备方法 |
| CN103703793A (zh) * | 2012-06-26 | 2014-04-02 | 本多电子株式会社 | 机电转换元件及其制造方法 |
| CN104529447A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-22 | 中国科学院声学研究所 | 铋层状复合结构压电陶瓷材料及其制备方法 |
| CN109103080A (zh) * | 2018-08-14 | 2018-12-28 | 济南晶正电子科技有限公司 | 一种带电极的反向台面超薄晶片及其制备方法 |
| CN110867381A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-03-06 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种带底电极的硅基钽酸锂单晶薄膜衬底及其制备方法和应用 |
-
2020
- 2020-08-17 CN CN202010826043.0A patent/CN111933786A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080284541A1 (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Cree, Inc. | Bulk acoustic device and method for fabricating |
| CN102173790A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-09-07 | 上海交通大学 | 无铅反铁电陶瓷材料及其制备方法和应用 |
| CN102393249A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-03-28 | 中北大学 | 一种热释电红外探测器及其制备方法 |
| CN103703793A (zh) * | 2012-06-26 | 2014-04-02 | 本多电子株式会社 | 机电转换元件及其制造方法 |
| CN104529447A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-22 | 中国科学院声学研究所 | 铋层状复合结构压电陶瓷材料及其制备方法 |
| CN109103080A (zh) * | 2018-08-14 | 2018-12-28 | 济南晶正电子科技有限公司 | 一种带电极的反向台面超薄晶片及其制备方法 |
| CN110867381A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-03-06 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种带底电极的硅基钽酸锂单晶薄膜衬底及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 曲远方: "《现代陶瓷材料及技术》", 31 May 2008 * |
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