CN205580613U - 一种Z-wave的温度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种Z‑wave的温度传感器，衬底(1)中部设有凹槽(8)；在衬底(1)顶面涂覆一层聚二甲基硅氧烷层(9)，在聚二甲基硅氧烷层(9)上涂覆聚酰亚胺层(7)；所述凹槽(8)上悬跨悬梁臂(6)，悬梁臂(6)上有一层粘附层(3)；粘附层(3)上面有一层温敏电阻层(4)；温敏电阻层(4)上两端各有一层导电层(5)；在衬底(1)下面有一层下衬底膜层(2)。本实用新型的温度传感器体极小、温度测量范围宽、结构简单、重量轻、热容量小、响应速度快、测量精度高、线性度好、功耗低、可靠性高、一致性好、成本低。

Description

一种Z-wave的温度传感器

技术领域

本实用新型属于传感器领域，具体涉及一种Z-wave的温度传感器。

背景技术

无线传感网络是近几年应用较多的网络之一，随着互联网技术的发展对无线传感网络的研究也会有大的发展，Z-wave技术正是众多无线传感网路技术中比较成熟的一种，它具有最低的功耗和成本、足够的传输速度和距离、较大的网络容量和较好的安全特性等特点。

温度传感器被广泛的应用于个人计算机、移动电话、汽车、医用设备、游戏控制台、微流体传感器等设备中。随着IC集成度的提高和笔记本电脑、移动终端、PDA等便携式设备的普及，功耗散热问题变得越来越突出。只有对芯片的工作温度进行精确的控制，才能保证设备稳定工作。微流体传感器中也需要体积很小的温度传感器来敏感气流的温度。传统的温度传感器由于体积大、功耗高、线性度不好等不足，从而制约了其进一步发展和应用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种体积小、温度测量范围宽、结构简单、重量轻、热容量小、响应速度快、测量精度高、线性度好、功耗低、可靠性高、一致性好、成本低的Z-wave的温度传感器。

本实用新型采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种Z-wave的温度传感器，衬底中部设有凹槽；在衬底顶面涂覆一层聚二甲基硅氧烷层，在聚二甲基硅氧烷层上涂覆聚酰亚胺层；所述凹槽上悬跨悬梁臂，悬梁臂上有一层粘附层；粘附层上面有一层温敏电阻层；温敏电阻层上两端各有一层导电层；在衬底下面有一层下衬底膜层。

所述衬底为单晶硅片。

所述聚二甲基硅氧烷层厚度为30-35μm。

所述聚酰亚胺层厚度为25-35mm。

所述粘附层的厚度为5-500nm，采用铬、钛或镍铬制作。

温敏电阻层厚度为5-400nm。

所述导电层的厚度为5-3000nm，采用金、铜或铝制作。

所述下衬底膜层为氮化硅膜层，厚度为300-3000nm。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的温度传感器，器件体积极小，温度测量精度高、线性度好、一致性好、性能稳定可靠、温度测量范围宽，可达-78℃至600℃。

2、本实用新型采用单晶硅片腔体结构和悬臂梁结构，将整体结构悬空，使传感器降低热容量、温度响应快、功耗低。

3、本实用新型的温度传感器结构简单、重量轻、加工成品率高、成本低、便于批量生产。

附图说明

图1是本实用新型Z-wave的温度传感器的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图。

图中，1-衬底，2-下衬底膜层，3-粘附层，4-温敏电阻层，5-导电层，6-悬臂梁，7-聚酰亚胺层，8-凹槽，9-聚二甲基硅氧烷层。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细的描述，但不构成对本实用新型权利要求保护范围的限制。

实施例1：

如图1和图2所示，一种Z-wave的温度传感器，衬底1中部设有凹槽8；在衬底1顶面涂覆一层聚二甲基硅氧烷层9，在聚二甲基硅氧烷层9上涂覆聚酰亚胺层7；所述凹槽8上悬跨悬梁臂6，悬梁臂6上有一层粘附层3；粘附层3上面有一层温敏电阻层4；温敏电阻层4上两端各有一层导电层5；在衬底1下面有一层下衬底膜层2。所述衬底1为单晶硅片。

所述聚二甲基硅氧烷层9厚度为30-35μm。

所述聚酰亚胺层7厚度为25-35mm。

所述粘附层3的厚度为5-500nm，采用铬、钛或镍铬制作。

温敏电阻层4厚度为5-400nm。

所述导电层5的厚度为5-3000nm，采用金、铜或铝制作。

所述下衬底膜层2为氮化硅膜层，厚度为300-3000nm。

制作步骤如下：

(1)在衬底1上面涂覆一层聚二甲基硅氧烷层9，并将聚二甲基硅氧烷层表面进行氧等离子体活化处理；紧接着在所述聚二甲基硅氧烷层9上面重叠聚酰亚胺预聚体，经过阶梯式热固化后，形成聚酰亚胺层7；

(2)在衬底1下面采用低压化学气相淀积工艺或等离子增强化学气相淀积工艺淀积一层下衬底膜层2；

(3)在衬底1局部中心细加工出凹槽8；

(4)采用磁控溅射工艺在聚酰亚胺层7上溅射一层粘附层3；

(5)采用磁控溅射工艺在粘附层3上面溅射一层温敏电阻层4；

(6)采用磁控溅射工艺在温敏电阻层4上面溅射一层导电层5；

(7)将衬底1放入酒精容器内，采用超声剥离工艺剥离掉温敏电阻层4结构图形以外的粘附层3、温敏电阻层4、导电层5，衬底1上两侧露出聚酰亚胺层7，形成粘附层3、温敏电阻层4、导电层5结构层；

(8)在导电层5结构层上涂一层光刻胶，采用光刻工艺光刻形成导电层5电极结构图形；

(9)采用碘化钾湿法腐蚀工艺，腐蚀温敏电阻层4上面中间部位的导电层5，露出中间部位的温敏电阻层4，温敏电阻层4两端形成导电层5电极结构；

(10)在衬底1上露出的两侧聚酰亚胺层7上、露出中间部位的温敏电阻层4上、导电层5电极结构上面涂一层光刻胶，光刻出悬臂梁6结构图形；

(11)采用等离子体刻蚀工艺在聚酰亚胺层7上面刻蚀形成悬臂梁6结构，露出聚酰亚胺层7下面的聚二甲基硅氧烷层9；

(12)采用氢氟酸缓冲液腐蚀掉露出聚酰亚胺层7下面的聚二甲基硅氧烷层9、悬臂梁6结构下面的聚二甲基硅氧烷层9，形成悬空的悬臂梁6结构；

(13)采用硅各向异性湿法腐蚀工艺腐蚀衬底1形成腔体结构，悬臂梁6、粘附层3、温敏电阻层4、导电层5悬空固定在衬底1腔体上，完成温度传感器制作。

聚二甲基硅氧烷层9厚度为30μm，它采用二次变速方法涂覆于加工载体上的，初始速度为150rpm，使被涂覆的聚二甲基硅氧烷覆盖在整个衬底1上，在缓慢提速至900rpm，保持40s，然后再缓慢提速至4500rpm，并在室温下固化48h。

聚二甲基硅氧烷层9表面的活化处理是采用氧等体活化处理，处理条件为100％氧气，压强为15mTorr，功率为50W，时间为30s。

聚二甲基硅氧烷层9上面四次重叠涂覆液态高粘度聚酰亚胺预聚体的阶梯式热固化的工艺是每重叠涂覆一次的转速比前一次的转速提高200rpm；每次重叠涂覆后的预烘温度比前一次高5℃，并采用“由表及里”的阶梯式热处理方法预固化聚酰亚胺预聚物；最后一次聚酰亚胺预热聚体涂覆后，热板温度由95℃上升到200℃保温15min，然后缓慢降温至室温；所述聚酰亚胺预聚体的粘度为6000mPa·s，形成聚酰亚胺层厚度为25mm。

温敏电阻层4厚度尺寸为5纳米至400纳米，采用磁控溅射的溅射浆料制备方法：是将有机铂化合物或有机金化合物150℃加热15分钟，得到由有机金化合物的微分解固化物、超细金粉、低分子量有机物、超细碳粉组成的混合物，将此混合物添加有机铑化合物、有机铋化合物、有机铅化合物、有机硅化合物、有机铬化合物、有机铜化合物、有机硼化合物中的一种，金与铑的重量比例控制在1∶0.0001，金与其他金属的重量比控制在1∶0.003，同时添加树脂和溶剂，形成混合型铂浆料或金浆料。

下衬底膜层2的厚度尺寸为300纳米。粘附层3的厚度尺寸为5纳米，采用铬制作。导电层5的厚度尺寸为5纳米，采用金制作。衬底1为单晶硅片，下衬底膜层2为氮化硅膜层。

Claims (8)

1.一种Z-wave的温度传感器，其特征在于，衬底(1)中部设有凹槽(8)；在衬底(1)顶面涂覆一层聚二甲基硅氧烷层(9)，在聚二甲基硅氧烷层(9)上涂覆聚酰亚胺层(7)；所述凹槽(8)上悬跨悬梁臂(6)，悬梁臂(6)上有一层粘附层(3)；粘附层(3)上面有一层温敏电阻层(4)；温敏电阻层(4)上两端各有一层导电层(5)；在衬底(1)下面有一层下衬底膜层(2)。

2.根据权利要求1所述的Z-wave的温度传感器，其特征在于：所述衬底(1)为单晶硅片。

3.根据权利要求1所述的Z-wave的温度传感器，其特征在于：所述聚二甲基硅氧烷层(9)厚度为30-35μm。

4.根据权利要求1所述的Z-wave的温度传感器，其特征在于：所述聚酰亚胺层(7)厚度为25-35mm。

5.根据权利要求4所述的Z-wave的温度传感器，其特征在于：所述粘附层(3)的厚度为5-500nm，采用铬、钛或镍铬制作。

6.根据权利要求4所述的Z-wave的温度传感器，其特征在于：温敏电阻层(4)厚度为5-400nm。

7.根据权利要求4所述的Z-wave的温度传感器，其特征在于：所述导电层(5)的厚度为5-3000nm，采用金、铜或铝制作。

8.根据权利要求4所述的Z-wave的温度传感器，其特征在于：所述下衬底膜层(2)为氮化硅膜层，厚度为300-3000nm。