悬置内埋式陶瓷基敏感器件及其制备方法与流程

本发明涉及敏感器件，尤其涉及一种悬置内埋式陶瓷基敏感器件及其制备方法。

背景技术：

1、敏感器件在各个领域均具有广泛的应用，随着器件集成化程度的提高，对传感器的要求也越来越高，其中以mems工艺为基础的微热板式气体传感器以其低功耗、体积小、易集成的特点成为当前低功耗气体传感器领域的研究热点。大多数mems气体传感器采用铂金线作为加热结构、au金属线为测试结构，中间设置氮化硅/氧化硅作为绝缘层，采用背面体硅加工技术实现微热板的悬空薄膜结构。也有报道更低功耗的气体传感器，刻蚀出硅梁式结构。

2、目前常用的半导体气体传感器气体敏感器有硅基底、玻璃基底、陶瓷基底气敏传感器，陶瓷基底的制备工艺通常包括混料、流延、预烧、压制、烧结等工艺，工艺复杂，烧结温度高，形成陶瓷基底的致密度高，导致陶瓷基衬底热量易流失，热损耗高；而对于梁式结构，陶瓷基底敏感器存在不易加工，生产工艺难度大的问题；由于衬底工艺的现在，敏感器件在衬底上通常形成绝缘层，加热层和测试层等，每层都需要相应的工艺步骤，工序繁琐，成本增加；

3、上述现有器件结构仍旧存在结构复杂、成本高以及制备困难的问题，研发一种制备工艺简单、一致性好、结构简单、抗损伤的低功耗气体传感器或其他类型的敏感器件，在消费电子、白色家电等领域具有非常广阔的应用价值。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种悬置内埋式陶瓷基敏感器件及其制备方法。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、第一方面，本发明提供一种悬置内埋式陶瓷基敏感器件，其包括层叠设置的陶瓷衬底以及敏感结构；

4、所述陶瓷衬底包括框架、中心块以及悬臂，所述框架环绕所述中心块设置并与所述中心块之间形成间隔空间，所述悬臂设置于所述间隔空间中，且所述悬臂的两端分别固定连接所述框架和中心块；

5、所述敏感结构中的敏感材料设置于所述中心块的表面，所述陶瓷衬底的内部设置电加热结构，陶瓷衬底与电加热结构一体成型；所述电加热结构中的加热电路的末端至少暴露于所述陶瓷衬底的外表面。

6、第二方面，本发明还提供一种上述悬置内埋式陶瓷基敏感器件的制备方法，其包括：

7、提供陶瓷材料以及电加热结构；

8、通过注塑工艺或热压工艺使所述陶瓷材料包埋所述电加热结构从而使得陶瓷材料和加热结构一体成型，并使所述电加热结构具有暴露的多个末端，形成陶瓷衬底；

9、在所述陶瓷衬底的表面覆设敏感结构。

10、基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

11、本发明所提供的悬置内埋式陶瓷基敏感器件通过陶瓷粉料或浆料通过注塑或压制可形成具有一定孔隙度的陶瓷衬底，并将加热结构设设置在模具内，与陶瓷衬底一体成型，不需要沉积加热器件叠层步骤，也因加热件叠层工艺不设置在衬底上，还减少了绝热层的沉积步骤，整个工艺简化，器件整体结构简单，降低成本，降低现有多层层叠带来应力问题；并且较常规工艺形成的陶瓷基底敏感器件不易形成悬臂梁式结构而言，陶瓷粉料或浆料通过注塑或压制工艺可一次成型悬臂梁式结构，工艺更为简单、成型率高、进一步降低成本；还可以根据器件热散要求，调整陶瓷粉料、浆料的组分、结构以及工艺来满足器件性能要求，工艺灵活。

12、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。

技术特征：

1.一种悬置内埋式陶瓷基敏感器件，其特征在于，包括层叠设置的陶瓷衬底以及敏感结构；

2.根据权利要求1所述的悬置内埋式陶瓷基敏感器件，其特征在于，所述电加热结构包括发热体和与所述发热体电连接的多个加热电路，所述发热体位于所述中心块内部。

3.根据权利要求1所述的悬置内埋式陶瓷基敏感器件，其特征在于，所述陶瓷衬底的孔隙率为10-60％。

4.根据权利要求3所述的悬置内埋式陶瓷基敏感器件，其特征在于，所述框架、中心块以及悬臂一体化设置。

5.根据权利要求4所述的悬置内埋式陶瓷基敏感器件，其特征在于，所述悬臂的孔隙率高于所述中心块的孔隙率。

6.根据权利要求5所述的悬置内埋式陶瓷基敏感器件，其特征在于，所述中心块为多层结构，包括层叠设置的第一层和第二层，所述第一层远离所述敏感结构，所述第二层靠近所述敏感架构；

7.根据权利要求1所述的悬置内埋式陶瓷基敏感器件，其特征在于，至少所述加热电路的一部分设置于所述悬臂的内部并沿所述悬臂向远离所述发热体的方向延伸，所述加热电路的末端暴露于所述框架的表面；

8.根据权利要求7所述的悬置内埋式陶瓷基敏感器件，其特征在于，所述敏感结构包括与所述敏感材料电连接的多个测试电路，所述测试电路沿所述悬臂的表面向远离所述敏感材料的方向延伸；

9.权利要求1-8中任意一项所述的悬置内埋式陶瓷基敏感器件的制备方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，具体包括：

技术总结
本发明公开了一种悬置内埋式陶瓷基敏感器件及其制备方法。所述悬置内埋式陶瓷基敏感器件包括层叠设置的陶瓷衬底及敏感结构；陶瓷衬底包括框架、中心块及悬臂，框架环绕中心块设置，悬臂两端分别固定连接框架和中心块；敏感材料设置于中心块的表面，陶瓷衬底的内部设置电加热结构，电加热结构包括发热体，发热体位于中心块内部，加热电路的末端至少暴露于表面。本发明所提供的悬置内埋式陶瓷基敏感器件无需叠层沉积加热结构，并且减少了绝热层的沉积，简化了工艺，器件整体结构简单，成本低，并避免了现有多层层叠带来应力问题；工艺简单、成型率高、进一步降低成本；还可调整陶瓷粉料、浆料的组分、结构以及工艺来满足器件性能要求，工艺灵活。

技术研发人员：刘瑞
受保护的技术使用者：安徽芯淮电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15