一种催化及热导集成气体传感器的制造方法、传感器及工作方法技术

一种催化及热导集成气体传感器的制造方法、传感器及工作方法，属于传感器技术领域。技术要点：利用原位生长氧化铝制造出传感器基片，在其上形成催化敏感单元、催化补偿单元、热导补偿单元，催化补偿单元同时兼有热导敏感单元功能。通过薄膜溅射和干法刻蚀工艺形成金属铂薄膜加热敏感电阻，通过蒸发和湿法刻蚀工艺形成金属镍铬薄膜桥路电阻，然后封装。工作模式：催化敏感单元的惠斯通电桥，检测被测气体浓度，当其浓度超过催化单元检测上限时，关闭催化单元的惠斯通电桥，启动热导单元的惠斯通电桥，检测被测气体的高浓度；当气体浓度下降到热导单元检测下限时，关闭热导单元的惠斯通电桥，启动催化单元的惠斯通电桥，实现高低浓度的气体检测。

Manufacturing method, sensor and working method of integrated gas sensor for catalytic and thermal conductivity

The invention relates to a manufacturing method, a sensor and a working method of a catalytic and thermal conductive integrated gas sensor, belonging to the technical field of sensors. Technical points: A sensor substrate is fabricated by in-situ growth of alumina, on which a catalytic sensing unit, a catalytic compensation unit and a thermal conductivity compensation unit are formed. The catalytic compensation unit has the function of both thermal conductivity sensing unit and thermal conductivity compensation unit. The platinum film heating sensitive resistor is formed by thin film sputtering and dry etching, and the nickel-chromium film bridge resistor is formed by evaporation and wet etching, and then packaged. Working mode: The Whiststone bridge of the catalytic sensitive unit detects the concentration of the gas under test. When the concentration exceeds the detection limit of the catalytic unit, the Whistton bridge of the catalytic unit is closed, and the Whistton bridge of the thermal conductive unit is started to detect the high concentration of the gas under test; when the concentration of the gas drops to the detection limit of the thermal conductive unit, the gas is turned off. Close the Wheatstone bridge of the thermal conductivity unit, start the Wheatstone bridge of the catalytic unit, realize the gas detection of high and low concentration.

【技术实现步骤摘要】
一种催化及热导集成气体传感器的制造方法、传感器及工作方法
本专利技术涉及一种传感器、工作方法及其制备方法，具体涉及一种催化及热导集成气体传感器的制造方法、传感器及工作方法，属于传感器

技术介绍
针对易燃易爆危险化学品检测，市场主流产品仍然是催化气体传感器和热导气体传感器。催化气体传感器用以测量被测气体爆炸下限以下浓度范围，热导气体传感器用以测量被测气体爆炸下限以上至100％浓度范围。催化气体传感器和热导气体传感器技术广泛应用于工业、农业、国防、科学研究领域。例如：煤矿领域瓦斯监测采用催化传感器，用于检测瓦斯浓度范围0.05％～4％，采用热导传感器，用于检测瓦斯浓度范围4％～100％；加气站的液化天然气、液化石油气采用催化传感器，用于检测燃气浓度范围0.05％～100％LEL(爆炸下限)等。由于危险的易燃易爆气体的防爆要求水平的不断提高，很多危险气体环境不但要检测爆炸下限气体浓度安全范围，往往还要检测泄露时产生的高浓度。目前，市场上应用的催化气体传感器和热导气体传感器都是分离器件，只能单独使用，若想实现宽范围气体浓度检测，只有通过由催化气体传感器制作的变送器和由热导气体传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化及热导集成气体传感器的制造方法，其特征在于：具体步骤为：具体步骤为：a、利用电化学原位生长方法制造多孔Al2O3陶瓷基片，表面机械研磨、抛光处理；b、采用微加工工艺，光刻掩模，湿法刻蚀Al2O3陶瓷基片，形成传感器芯片载体；c、使用溅射工艺，在芯片载体表面沉积铂膜；d、采用光刻工艺，掩模光刻，形成加热电极和信号电极图形；e、采用干法刻蚀工艺，刻蚀铂膜，直至未掩模的铂膜全部刻蚀完成；f、清洗，烘干，热处理；g、使用蒸镀工艺，在芯片载体表面沉积镍铬薄膜；h、采用光刻工艺，掩模光刻，形成镍铬薄膜桥路电阻图形；m、采用湿法刻蚀工艺，刻蚀镍铬薄膜，直至未掩模的镍铬薄膜全部刻蚀完成；n、采用反...

【技术特征摘要】
1.一种催化及热导集成气体传感器的制造方法，其特征在于：具体步骤为：具体步骤为：a、利用电化学原位生长方法制造多孔Al2O3陶瓷基片，表面机械研磨、抛光处理；b、采用微加工工艺，光刻掩模，湿法刻蚀Al2O3陶瓷基片，形成传感器芯片载体；c、使用溅射工艺，在芯片载体表面沉积铂膜；d、采用光刻工艺，掩模光刻，形成加热电极和信号电极图形；e、采用干法刻蚀工艺，刻蚀铂膜，直至未掩模的铂膜全部刻蚀完成；f、清洗，烘干，热处理；g、使用蒸镀工艺，在芯片载体表面沉积镍铬薄膜；h、采用光刻工艺，掩模光刻，形成镍铬薄膜桥路电阻图形；m、采用湿法刻蚀工艺，刻蚀镍铬薄膜，直至未掩模的镍铬薄膜全部刻蚀完成；n、采用反加电电化学反应，剥离芯片载体与金属基底，形成单个的传感器芯片载体，所述单个的传感器芯片载体分别为一对用于催化单元检测桥路电阻、一对用于热导单元检测桥路电阻、催化敏感单元、催化补偿单元和热导补偿单元；o、将芯片载体并放入烧结炉中烧结；p、向催化敏感单元、催化补偿单元、热导补偿单元浸硝酸铝溶液，高温650-700℃处理；q、向催化敏感单元、催化补偿单元、热导补偿单元浸铂钯盐溶液，高温550-600℃处理；j、向催化补偿单元、热导补偿单元浸硝酸铅溶液，高温600-650℃处理；s、将金属铂引线沾上高温导电金浆料，粘接在焊盘处，放入烧结炉中烧结；x、将芯片封装在标准14脚管座的引线柱上，封于管壳内，形成催化和热导集成气体传感器。2.根据权利要求1所述的一种催化及热导集成气体传感器的制造方法，其特征在于：所述步骤x中，将一对用于催化单元检测桥路、一对用于热导单元检测桥路电阻、催化敏感单元、催化补偿单元和热导补偿单元封装到一个具有五孔的管壳内，热导补偿单元实行气密性封装，催化敏感单元、催化补偿单元、一对用于催化单元检测桥路电阻和一对用于热导单元检测桥路电阻实行开口式非气密性封装，形成可检测宽范围气体浓度的集成气体传感器。3.根据权利要求1所述的一种催化及热导集成气体传感器的制造方法，其特征在于：所述步骤n中，一对用于催化单元检测桥路和一对用于热导单元检测桥路电阻采用薄膜工艺、湿法刻蚀工艺及激光刻蚀调阻工艺制造而成，形成成对的相同的结构尺寸的等阻值电阻，并做为惠斯通电桥的双臂，分别用于催化元件和热导元件信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪泉，张凯，安文斗，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，重庆海士测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23