专利名称：声表面波气体传感器及其制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器制作领域，特别是一种声表面波气体传感器及其制作方法。
背景技术：
1979年，Wohlt jen和Dessy最早报道采用声表面波(SAW)延迟线振荡器探测化学
蒸汽，由此开启了人们对一种新型传感器——声表面波传感器的研究之门。 声表面波气体传感器测量气体具有精度高，分辨率高，抗干扰能力强，适合远距离
传输，测量再现性好，易与计算机、微处理机接口 ，易实现微型化、集成化、智能化，不需要在
加热状态下工作，稳定度高、功耗小等特点。经过数十年的研究，声表面波传感器被越来越
广泛的应用在气体传感器等方面。 SAW气体传感器是众多SAW传感器中最为复杂，涉及面较广的传感器类型。目前， SAW气体传感器已用于对S(^、水蒸气、丙酮、甲醇、112、1125、冊2及有毒气体的检测。在SAW气 体传感器研究初期，均采用延迟线型单端或双端结构SAW器件作为传感器。直到1990年， Wastson等人首次报道了采用高Q值SAW谐振器结构的SAW传感器用于气体浓度的检测，大 大提高了分辨率。但是不管是最早的延迟线型，还是后来的谐振器型，都存在着三次行程反 射信号的干扰问题。
发明内容
( — )要解决的技术问题 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种声表面波气体传感器及其制作方法， 以解决三次行程反射信号的干扰问题。
( 二 )技术方案 为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下 —种声表面波气体传感器，该声表面波气体传感器包括 —压电晶体衬底； 制备于该压电晶体衬底表面的三组相互平行且间隔相等的第一叉指电极、第二叉 指电极和第三叉指电极；以及 在第一叉指电极与第二叉指电极，以及第二叉指电极与第三叉指电极之间的衬底 表面分别蒸镀或涂敷的能够吸附被测气体的敏感膜。 上述方案中，所述第一叉指电极与第三叉指电极通过金属线并联连接，并作为该 声表面波气体传感器输出端；所述第二叉指电极作为该声表面波气体传感器输入端。
上述方案中，所述压电晶体衬底为石英衬底、铌酸锂衬底或锗酸锂衬底。
上述方案中，所述敏感膜为金属钯膜。 上述方案中，所述第一叉指电极、第二叉指电极和第三叉指电极，三者完全相同， 且第一叉指电极与第三叉指电极关于第二叉指电极对称。 上述方案中，所述第一叉指电极与第二叉指电极以及第二叉指电极与第三叉指电极之间的敏感膜完全相同。 —种制作声表面波气体传感器的方法，该方法包括 在压电晶体衬底上涂胶、光刻、显影、蒸镀金属，制作三组相互平行且间隔相等的 第一叉指电极、第二叉指电极和第三叉指电极； 在第一叉指电极与第二叉指电极，以及第二叉指电极与第三叉指电极之间的衬底 表面分别蒸镀或涂敷能够吸附被测气体的敏感膜； 采用金属线将第一叉指电极与第三叉指电极并联连接，作为该声表面波气体传感 器输出端，将第二叉指电极作为该声表面波气体传感器输入端；
封装，完成声表面波气体传感器的制作。 上述方案中，所述压电晶体衬底为石英衬底、铌酸锂衬底或锗酸锂衬底。
上述方案中，所述敏感膜为金属钯膜。 上述方案中，所述封装是将器件与管壳连接起来，并设置好管脚。
(三)有益效果 本发明提供的声表面波气体传感器及其制作方法，很好的解决了三次行程反射信 号的干扰问题。另外结构上不需要增加新的组成部分，相比于谐振器型声表面波传感器需 要较多的反射栅，本发明精简了结构，抑制了噪声。而且将接收到的信号强度增强了一倍。 具有灵敏度高，结构简单，方便制作，信号处理容易，能与半导体工艺兼容的优点。
图1是本发明提供制作声表面波气体传感器的方法流程图；
图2是本发明提供的在压电晶体衬底上制作第一叉指电极、第 叉指电极的示意图； 图3是本发明提供的在第一叉指电极与第二叉指电极，以及第 叉指电极之间的衬底表面蒸镀或涂敷敏感膜的示意图；
图4是本发明制作的声表面波气体传感器的结构示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。 如图1所示，图1是本发明提供制作声表面波气体传感器的方法流程图，该方法包 括 步骤101 :在压电晶体衬底上涂胶、光刻、显影、蒸镀金属，制作三组相互平行且间 隔相等的第一叉指电极(叉指电极A)、第二叉指电极(叉指电极B)和第三叉指电极(叉 指电极C);如图2所示，所述压电晶体衬底可以为石英衬底、铌酸锂衬底或锗酸锂衬底等， 在本发明中采用127.86° Y-X切向的铌酸锂，敏感膜无吸附气体时声表面波传播速度为 3485m/s。铌酸锂的厚度约为0. 5mm，经过清洗，光刻，显影，蒸金属等步骤在铌酸锂上形成三 个完全相同的叉指电极。 步骤102 :在第一叉指电极与第二叉指电极，以及第二叉指电极与第三叉指电极 之间的衬底表面分别蒸镀或涂敷能够吸附被测气体的敏感膜；如图3所示，所述敏感膜为
二叉指电极和第三 二叉指电极与第三金属钯膜。
步骤103 :采用金属线将第一叉指电极与第三叉指电极并联连接，作为该声表面 波气体传感器输出端，将第二叉指电极作为该声表面波气体传感器输入端；如图4所示。
步骤104 :封装，完成声表面波气体传感器的制作。封装是将器件与管壳连接起 来，并设置好管脚。 再参照图4，图4是本发明制作的声表面波气体传感器的结构示意图，该声表面波
气体传感器包括 —压电晶体衬底； 制备于该压电晶体衬底表面的三组相互平行且间隔相等的第一叉指电极、第二叉 指电极和第三叉指电极；以及 在第一叉指电极与第二叉指电极，以及第二叉指电极与第三叉指电极之间的衬底 表面分别蒸镀或涂敷的能够吸附被测气体的敏感膜。 所述第一叉指电极与第三叉指电极通过金属线并联连接，并作为该声表面波气体 传感器输出端；所述第二叉指电极作为该声表面波气体传感器输入端。 所述压电晶体衬底为石英衬底、铌酸锂衬底或锗酸锂衬底，所述敏感膜为金属钯膜。 所述第一叉指电极、第二叉指电极和第三叉指电极，三者完全相同，且第一叉指电 极与第三叉指电极关于第二叉指电极对称。 所述第一叉指电极与第二叉指电极以及第二叉指电极与第三叉指电极之间的敏 感膜完全相同。 在本发明中，为了实现减小噪声，增强信号，简化结构，提出在压电晶体上做出三 个各个参数完全相同的叉指电极，如图1所示，叉指电极A与叉指电极B之间的距离和叉指 电极B与叉指电极C之间的距离相等；且吸附膜D与吸附膜E也是完全相同，如图2所示； 叉指电极A与叉指电极C作为并联输出，叉指电极B作为输入端。 两个接收叉指电极A与C是完全对称，并且它们是并联的。从两个接收叉指电极A 和C反射回来的声信号在发射叉指电极B吸收，因为发射叉指电极B是一个理想的吸收体， 所以输出端不再出现三次行程反射信号，另外由于叉指电极A和C是并联连接，使发射叉指 电极B产生的信号得到了完全的吸收，增强了信号输出强度，也不用像谐振器型声表面波 传感器那样需要大量的反射栅。 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
一种声表面波气体传感器，其特征在于，该声表面波气体传感器包括一压电晶体衬底；制备于该压电晶体衬底表面的三组相互平行且间隔相等的第一叉指电极、第二叉指电极和第三叉指电极；以及在第一叉指电极与第二叉指电极，以及第二叉指电极与第三叉指电极之间的衬底表面分别蒸镀或涂敷的能够吸附被测气体的敏感膜。
2. 根据权利要求1所述的声表面波气体传感器，其特征在于，所述第一叉指电极与第 三叉指电极通过金属线并联连接，并作为该声表面波气体传感器输出端；所述第二叉指电极作为该声表面波气体传感器输入端。
3. 根据权利要求1所述的声表面波气体传感器，其特征在于，所述压电晶体衬底为石 英衬底、铌酸锂衬底或锗酸锂衬底。
4. 根据权利要求1所述的声表面波气体传感器，其特征在于，所述敏感膜为金属钯膜。
5. 根据权利要求1所述的声表面波气体传感器，其特征在于，所述第一叉指电极、第二 叉指电极和第三叉指电极，三者完全相同，且第一叉指电极与第三叉指电极关于第二叉指 电极对称。
6. 根据权利要求1所述的声表面波气体传感器，其特征在于，所述第一叉指电极与第 二叉指电极以及第二叉指电极与第三叉指电极之间的敏感膜完全相同。
7. —种制作声表面波气体传感器的方法，其特征在于，该方法包括 在压电晶体衬底上涂胶、光刻、显影、蒸镀金属，制作三组相互平行且间隔相等的第一叉指电极、第二叉指电极和第三叉指电极；在第一叉指电极与第二叉指电极，以及第二叉指电极与第三叉指电极之间的衬底表面 分别蒸镀或涂敷能够吸附被测气体的敏感膜；采用金属线将第一叉指电极与第三叉指电极并联连接，作为该声表面波气体传感器输 出端，将第二叉指电极作为该声表面波气体传感器输入端；封装，完成声表面波气体传感器的制作。
8. 根据权利要求7所述的制作声表面波气体传感器的方法，其特征在于，所述压电晶 体衬底为石英衬底、铌酸锂衬底或锗酸锂衬底。
9. 根据权利要求7所述的制作声表面波气体传感器的方法，其特征在于，所述敏感膜 为金属钯膜。
10. 根据权利要求7所述的制作声表面波气体传感器的方法，其特征在于，所述封装是 将器件与管壳连接起来，并设置好管脚。
全文摘要
本发明公开了一种声表面波气体传感器，包括一压电晶体衬底；制备于该压电晶体衬底表面的三组相互平行且间隔相等的第一叉指电极、第二叉指电极和第三叉指电极；以及在第一叉指电极与第二叉指电极，以及第二叉指电极与第三叉指电极之间的衬底表面分别蒸镀或涂敷的能够吸附被测气体的敏感膜。本发明同时公开了一种制作声表面波气体传感器的方法。利用本发明制备的声表面传感器，与不同的敏感膜搭配可以测量多种气体，具有灵敏度高，结构简单，方便制作，信号处理容易，能与半导体工艺兼容的优点。
文档编号G01N29/036GK101726538SQ20081022490
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者朱晨昕, 李昊峰, 李维龙, 贾锐, 陈晨 申请人:中国科学院微电子研究所