基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器及应用制造技术

本发明专利技术涉及一种基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器及应用，传感器包括基板和微米线3D结构，基板具有沿厚度方向设置的金属层，基板上设置有通孔，基板上沿着第一方向设置有第一传输线和第二传输线，第一传输线和第二传输线之间设置有金属板，第一方向与基板的厚度方向垂直；微米线3D结构包括主跳线、子跳线和跨接跳线，子跳线在金属板上平行排列，主跳线连接第一传输线和第二传输线，且主跳线与子跳线互相平行，跨接跳线连接金属板对角方向的通孔，跨接跳线横跨在所述主跳线上，形成带阻谐振器结构。本发明专利技术采用微米线3D结构的传感器设计，利用wi re

【技术实现步骤摘要】
基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器及应用


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其是指一种基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器及应用。

技术介绍

[0002]目前，已有许多基于微米线的传感器，但大多是用于力学传感方面，且微米线材料大多为半导体材料等，加工工艺复杂、成本较高。现有基于半导体微米线气体传感器都是利用半导体的电学特性(电流、电阻、电阻率等)来检测气体浓度的变化。气体分子与半导体材料发生反应，改变了半导体材料的物理、化学特性，进而导致半导体微米线的电学性质的改变，检测微米线电流、电阻等变化就可以表征气体浓度。基于半导体微米线的气体传感器大多将微米线加工于PCB、柔性衬底表面，属于平面结构，使得此类气体传感器灵敏度一般，对微米线的利用并没有达到最大化。同时，半导体微米线加工工艺对精度要求较高以保证微米线的形状符合要求，对加工设备提出了较高的要求。并且，半导体微米线加工需要用到各类有毒化学药品，对环境不友好，工艺流程复杂、用时较长。此外，有些半导体微米线是由纳米颗粒构成，不能被灰尘杂质污染，这需要在超净间进行加工，提高了加工的难度。
[0003]因此，迫切需要提供一种基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器以克服现有技术存在的问题。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中存在的技术缺陷，而提出一种能够克服上述缺陷的基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器及应用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器，包括：
[0006]基板，其具有沿厚度方向设置的金属层，所述基板上设置有通孔，所述基板上沿着第一方向设置有第一传输线和第二传输线，所述第一传输线和第二传输线之间设置有金属板，其中所述第一方向与所述基板的厚度方向垂直；
[0007]微米线3D结构，其包括主跳线、子跳线和跨接跳线，其中所述子跳线在所述金属板上平行排列，所述主跳线连接所述第一传输线和所述第二传输线，且所述主跳线与所述子跳线互相平行，所述跨接跳线连接所述金属板对角方向的通孔，且所述跨接跳线横跨在所述主跳线上，形成带阻谐振器结构。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述主跳线、子跳线和跨接跳线均为铝线。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述主跳线的数量为多个，多个主跳线等间距分布于所述金属板上，相邻两个主跳线之间设置有子跳线，且所述金属板边缘两侧布满子跳线。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，相邻所述主跳线与所述子跳线的间距为0.004～0.01mm，相邻所述子跳线之间的间距为0.004mm。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述主跳线和子跳线的一端均设置有折弯部，折弯部
与其主体之间的夹角均为直角。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述主跳线的长度为2mm，所述主跳线的折弯部的高度为0.1mm；所述子跳线的长度为0.9mm，所述子跳线的折弯部的高度为0.1mm。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述跨接跳线跨接于主跳线和子跳线上，且跨接跳线与主跳线、子跳线的高度差为0.1～0.15mm。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述金属板与第一传输线、金属板与第二传输线的间距为为0.275mm。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，通孔分布于传输线两侧并对称设置。
[0016]此外，本专利技术还提供一种基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器在气体检测领域的应用。
[0017]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0018]1、本专利技术采用微米线3D结构的传感器设计，利用wire
‑
bonding工艺进行微米线连接，相比于传统的平面微波传感器，降低了加工成本和难度，加工时间也大幅缩减；同时，相比于半导体微米线，铝微米线不需要较好的加工环境，在普通环境下就可以加工，极大降低了工艺成本，易于规模化生产；同时，一块基板上可以重复加工多次铝微米线，只需要用盐酸清除原有的铝微米线后，再进行跳线加工，可行性高；
[0019]2、本专利技术微米线3D结构使气敏材料对气体吸收和解吸效应更强，提高了传感器的可重复性和响应速度；
[0020]3、本专利技术在基板上构建微米线3D结构，构成了一种谐振器型谐振器，在使用不同的气敏材料时，传感器能实现对不同气体的精确检测，传感器具有气体检测功能的多样性；
[0021]4、本专利技术铝微米线3D结构形成的谐振器结构，具有高品质因数，可以用于不同的场景，功能具有多样性，尺寸较小，仅为2.3mm
×
1mm。
附图说明
[0022]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
[0023]图1为本专利技术提出的一种基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器的结构示意图。
[0024]图2为本专利技术提出的一种基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器的俯视示意图。
[0025]图3为本专利技术基板示意图。
[0026]图4为本专利技术2根跨接跳线数的传感器S参数结果图。
[0027]图5为本专利技术4根跨接跳线数的传感器S参数结果图。
[0028]图6为本专利技术6根跨接跳线数的传感器S参数结果图。
[0029]图7为本专利技术8根跨接跳线数的传感器S参数结果图。
[0030]其中，附图标记说明如下：1、主跳线；2、子跳线；3、跨接跳线；4、通孔；5、金属板；6、传输线。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0032]请参照图1至图3所示，本专利技术实施例提供一种基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器，包括基板和微米线3D结构，基板具有沿厚度方向设置的金属层，所述基板上设置有通孔4，所述基板上沿着第一方向设置有第一传输线6和第二传输线6，所述第一传输线6和第二传输线6之间设置有金属板5，其中所述第一方向与所述基板的厚度方向垂直；微米线3D结构包括主跳线1、子跳线2和跨接跳线3，其中所述子跳线2在所述金属板5上平行排列，所述主跳线1连接所述第一传输线6和所述第二传输线6，且所述主跳线1与所述子跳线2互相平行，所述跨接跳线3连接所述金属板5对角方向的通孔4，且所述跨接跳线3横跨在所述主跳线1上，形成带阻谐振器结构。
[0033]本专利技术采用微米线3D结构的传感器设计，利用wire
‑
bonding工艺进行微米线连接，相比于传统的平面微波传感器，降低了加工成本和难度，加工时间也大幅缩减；同时，相比于半导体微米线，铝微米线不需要较好的加工环境，在普通环境下就可以加工，极大降低了工艺成本，易于规模化生产；同时，一块基板上可以重复加工多次铝微米线，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器，其特征在于：包括：基板，其具有沿厚度方向设置的金属层，所述基板上设置有通孔，所述基板上沿着第一方向设置有第一传输线和第二传输线，所述第一传输线和第二传输线之间设置有金属板，其中所述第一方向与所述基板的厚度方向垂直；微米线3D结构，其包括主跳线、子跳线和跨接跳线，其中所述子跳线在所述金属板上平行排列，所述主跳线连接所述第一传输线和所述第二传输线，且所述主跳线与所述子跳线互相平行，所述跨接跳线连接所述金属板对角方向的通孔，且所述跨接跳线横跨在所述主跳线上，形成带阻谐振器结构。2.根据权利要求1所述的一种基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器，其特征在于：所述主跳线、子跳线和跨接跳线均为铝线。3.根据权利要求1或2所述的一种基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器，其特征在于：所述主跳线的数量为多个，多个主跳线等间距分布于所述金属板上，相邻两个主跳线之间设置有子跳线，且所述金属板边缘两侧布满子跳线。4.根据权利要求3所述的一种基于铝微米线3D结构的高灵敏谐振器型气体传感器，其特征在于：相邻所述主跳线与所述子跳线的间距为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：强天，陈仟龙，雷玉双，杨森，李仲浩，李渊博，王彦雄，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：