热电堆型高温热流传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种热电堆型高温热流传感器及其制备方法，热电堆型高温热流传感器包括：衬底，衬底内形成有隔热腔体；复合介质膜，位于衬底的上表面且覆盖隔热腔体的上表面；电阻块，位于复合介质膜的上表面，且位于衬底的正上方及隔热腔体的正上方；绝缘介质层，覆盖电阻块的表面；金属图层，包括电极及引线，电极位于绝缘介质层的上表面，引线位于绝缘介质层内，电极经由引线与所述电阻块电连接。本发明专利技术的热电堆型高温热流传感器的结构简单，热偶对数降低至1至2对，可以承受高温热流冲击，实现高温恶劣环境中热流密度的快速、准确测量，在高温环境中工作稳定，可靠性强。

【技术实现步骤摘要】
热电堆型高温热流传感器及其制备方法
本专利技术属于热流检测
，特别是涉及一种热电堆型高温热流传感器及其制备方法。
技术介绍
自然界和生产过程中，存在着大量的热量传递问题。随着现代科学技术的发展，仅把温度作为热量传递的唯一信息已远远不够。因此，热流检测理论和技术越发受到重视，相应的热流传感器也得到了较大的发展和广泛的应用。现有的热流传感器虽能够满足工农生产及日常生活中热流密度的一般测量需求，但其响应时间较长，常规在数十秒量级或是秒量级。因此，在诸如航空、航天发动机等高速反应的场合中，现有的热流传感器难以实现快速、准确的测量。然而，现有的热流传感器普遍存在结构复杂、体积大、响应时间长、结构稳定性差、承受高温热流冲击能力差及无法在超高温环境中应用等问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术，本专利技术的目的在于提供一种热电堆型高温热流传感器及其制备方法，用于解决现有技术中的热流传感器存在的结构复杂、体积大、响应时间长、结构稳定性差、承受高温热流冲击能力差及无法在超高温环境中应用等问题。r>为实现上述目的及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热电堆型高温热流传感器，其特征在于，包括：/n衬底，所述衬底内形成有隔热腔体，所述隔热腔体沿所述衬底的厚度方向贯穿所述衬底；/n复合介质膜，位于所述衬底的上表面且覆盖所述隔热腔体的上表面；/n电阻块，位于所述复合介质膜的上表面，且位于所述衬底的正上方及所述隔热腔体的正上方；/n绝缘介质层，覆盖所述电阻块的表面；/n金属图层，包括电极及引线，所述电极位于所述绝缘介质层的上表面，所述引线位于所述绝缘介质层内，所述电极经由所述引线与所述电阻块电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种热电堆型高温热流传感器，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底内形成有隔热腔体，所述隔热腔体沿所述衬底的厚度方向贯穿所述衬底；
复合介质膜，位于所述衬底的上表面且覆盖所述隔热腔体的上表面；
电阻块，位于所述复合介质膜的上表面，且位于所述衬底的正上方及所述隔热腔体的正上方；
绝缘介质层，覆盖所述电阻块的表面；
金属图层，包括电极及引线，所述电极位于所述绝缘介质层的上表面，所述引线位于所述绝缘介质层内，所述电极经由所述引线与所述电阻块电连接。


2.根据权利要求1所述的热电堆型高温热流传感器，其特征在于：所述衬底包括抛光单晶硅片。


3.根据权利要求1所述的热电堆型高温热流传感器，其特征在于：所述复合介质膜包括单层或多层的氧化硅和氮化硅复合而成，所述复合介质膜的厚度包括0.3μm～10μm。


4.根据权利要求1所述的热电堆型高温热流传感器，其特征在于：所述隔热腔体的纵截面形状包括矩形或梯形。


5.根据权利要求1所述的热电堆型高温热流传感器，其特征在于：所述电阻块包括多晶硅层、单晶硅层、4H-SiC层、6H-SiC层及3C-SiC层中的至少一种；所述电阻块的厚度包括0.3μm～2μm。


6.根据权利要求1所述的热电堆型高温热流传感器，其特征在于：所述绝缘介质层的材料包括氧化硅及氮化硅中的至少一种。


7.根据权利要求1所述的热电堆型高温热流传感器，其特征在于：所述金属图层的材料包括钛、钨、铂、铬及金中的至少一种。


8.根据权利要求1所述的热电堆型高温热流传感器，其特征在于：所述热电堆型高温热流传感器还包括热量吸收材料层，所述热量吸收材料层至少位于所述隔热腔体暴露出的所述复合介质膜的下表面。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的热电堆型高温热流传感器，其特征在于：
所述电阻块包括热端结构、冷端结构及热电偶臂；所述热端结构至少部分位于所述隔热腔体的正上方；所述冷端结构位于所述热端结构的外围，且与所述热端结构之间具有间距；所述热电偶臂位于所述热端结构与所述冷端结构之间，一端与所述热端结构相连接，另一端与所述冷端结构相连接；
所述电极包括：中心电极、正电极、负电极及连接臂电极；所述中心电极位于所述热端结构的正上方；所述正电极位于所述冷端结构的正上方，且位于所述中心电极的一侧，与所述中心电极具有间距；所述负电极位于所述冷端结构的正上方，且位于所述中心电极远离所述正电极的一侧，与所述中心电极及所述正电极均具有间距；所述连接臂电极位于所述热电偶臂的正上方，且位于所述中心电极与所述正电极及所述负电极之间，所述连接臂电极的数量为两个，其中，一个所述连接臂电极一端与所述中心电极相连接，另一端与所述正电极相连接，另一所述连接臂电极一端与所述中心电极相连接，另一端与所述负电极相连接；
所述引线位于所述正电极与所述电阻块之间及所述中心电极与所述电极块之间，以将所述正电极及所述中心电极与所述电阻块电连接。


10.根据权利要求1至8中任一项所述的热电堆型高温热流传感器，其特征在于：
所述电阻块包括热端结构、冷端结构及热电偶臂；所述热端结构的数量为两个，两个所述热端结构至少部分位于所述隔热腔体的正上方，且两个所述热端结构之间具有间距；所述冷端结构位于所述热端结构的外围，且与所述热端结构之间具有间距；所述热电偶臂位于所述热端结构与所述冷端结构之间，所述热电偶臂的数量为两个，其中，一所述热电偶臂的一端与一所述热端结构相连接，另一端与所述冷端结构相连接，另一所述热电偶臂的一端与另一所述热端结构相连接，另一端与所述冷端结构相连接；
所述电极包括：中心电极、正电极、负电极、连接电极及连接臂电极；所述中心电极的数量为两个，各所述中心电极分别一一对应设置于各所述热端结构的正上方；所述正电极、所述负电极及所述连接电极均位于所述中心电极外围，且所述正电极、所述负电极及所述连接电极与所述中心电极之间及所述正电极、所述负电极及所述连接电极之间均具有间距；所述连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铁，王翊，周宏，田伟，王跃林，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31