【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气敏传感器，具体涉及一种多层复合膜结构的mems气体传感器及其制备方法。
技术介绍
1、mems(微机电系统)气体传感器是一种基于微机电技术制备的传感器，具有高灵敏度、高精度、小体积、低功耗等优点，广泛应用于气体检测、环境监测、安全监控等领域，例如公开号为cn116381212a的中国专利申请文献公开了一种氧化铟基mems丙酮气体传感器，其对丙酮气体具备良好的选择性。然而，由于mems气体传感器在实际应用中常常受到湿气的影响(湿度影响气体分子的扩散速率，导致响应恢复时间增加，间接影响传感器响应值)。同时，受到环境中氧化性气体影响，如氮氧化物，臭氧等气体(市面上商用mems气体传感器敏感材料一般采用氧化锡、氧化铟、氧化钨这类n型半导体，基于n型半导体特性，当其检测乙醇、硫化氢、一氧化碳、氨气等气体时，材料电导率上升，电阻下降，而对于氧化性气体则表现出相反的现象，这使得当环境中氧化性气体，如臭氧浓度较高时，对上述气体的检测将产生较大误差)。因此，mems气体传感器其稳定性、检测精度、响应速度和寿命会受到较大的环境影响。例如，当出现打雷下雨天时，环境湿度将明显提高，同时雷电放电导致氧气与氮气分子发生氧化、氮化反应，形成一氧化氮(no)、二氧化氮(no2)等氮氧化物，还会产生臭氧(o3)和活性氧(o)等物质，环境中氧化性气体浓度明显增加，使得传感器输出信号值精度降低，传感器本身稳定性变差，限制了其在某些应用领域的发展和应用。目前，常用的提高mems气体传感器抗湿性能或抗臭氧的方法主要是直接采用粉体材料封装或者采用加热干燥的
2、总的来说，需要一种新的方法来提高mems气体传感器的抗湿性能及抗氧化性气体，改善传感器的灵敏度和稳定性，以满足实际应用的需求。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于如何提高mems气体传感器的灵敏度、稳定性和选择性。
2、本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
3、一种多层复合膜结构的mems气体传感器的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将in2o3气敏材料加载至mems微加热芯片上得到mems敏感芯片；
5、s2、将抗湿膜、炭膜、抗臭氧膜中的一种或多种放入热压设备上进行一次热压；在表面再设置膨体聚四氟乙烯膜后再进行二次热压，得到多层复合膜；其中，所述炭膜的制备方法包括以下步骤：将活性炭、pva与水混合后球磨得到活性炭浆料；将活性炭浆料用乙醇稀释得到活性炭浸渍液；将无纺布用乙醇与水的混合液清洗、烘干后利用活性炭浸渍液浸渍，干燥后得到炭膜；所述抗湿膜的制备方法包括以下步骤：将分子筛、二氧化硅、pva与水混合后球磨得到分子筛与二氧化硅混合浆料；将分子筛与二氧化硅混合浆料用乙醇稀释得到抗湿浸渍液；将无纺布用乙醇与水的混合液清洗、烘干后利用抗湿浸渍液浸渍，干燥后得到抗湿膜；所述抗臭氧膜的制备方法包括以下步骤：将二氧化锰、水与pva混合后球磨得到二氧化锰浆料；将二氧化锰浆料用乙醇稀释得到抗臭氧浸渍液；将无纺布用乙醇与水的混合液清洗、烘干后利用抗臭氧浸渍液浸渍，干燥后得到抗臭氧膜；
6、s3、将s1中的mems敏感芯片进行贴片，打线操作后，将多层复合膜粘贴至封装基座上得到所述多层复合膜结构的mems气体传感器。
7、优选地，在s2中，所述无纺布均为厚度为0.08-0.12mm的pp无纺布；所述乙醇与水的混合液中乙醇与水的体积比均为1：1。
8、优选地，在s2炭膜的制备方法中，所述活性炭、pva、水的用量比为1g：0.1g：10ml。
9、优选地，在s2中，将活性炭浆料用活性炭浆料5-8倍体积的乙醇稀释；将分子筛与二氧化硅混合浆料用分子筛与二氧化硅混合浆料5-8倍体积的乙醇稀释；将二氧化锰浆料用二氧化锰浆料5-8倍体积的乙醇稀释。
10、优选地，在s2抗湿膜的制备方法中，所述分子筛、二氧化硅、pva与水的用量比为0.5g：0.5g：0.1g：10ml。
11、优选地，在s2抗臭氧膜的制备方法中，所述二氧化锰、水与pva的用量比为1g：10ml：0.1g。
12、优选地，在s2中，所述二氧化锰按照以下工艺进行制备：将mn(ch3coo)2·4h2o与浓硫酸和水混合搅拌得到醋酸锰溶液，加入kmno4水溶液，搅拌均匀后进行水热反应，反应结束后冷却、离心、洗涤、干燥后煅烧得到所述二氧化锰。
13、优选地，所述mn(ch3coo)2·4h2o、浓硫酸、水的用量比为2.06g：800μl：35ml；所述mn(ch3coo)2·4h2o与kmno4水溶液中的kmno4的重量比为2.06：1.2；所述kmno4水溶液的质量浓度为0.034g/ml；所述水热反应的温度为140℃，时间为8h；所述煅烧的温度为450℃，时间为2h。
14、优选地，在s2中，所述一次热压的温度为150℃，压力为8-10mpa；所述二次热压的温度为90℃，压力为8-10mpa。
15、优选地，在s2中，按照抗湿膜、炭膜、抗臭氧膜、抗湿膜、炭膜的顺序将炭膜、抗湿膜、抗臭氧膜置于热压设备上进行一次热压。
16、本专利技术还提出一种多层复合膜结构的mems气体传感器，采用所述的多层复合膜结构的mems气体传感器的制备方法制备而成。
17、本专利技术的优点在于：
18、对比现有技术中采用开孔的金属片作为盖板，进行透气封装使用，本专利技术的复合膜具有极高的颗粒捕获率，用其封装传感器能防止环境中的尘土影响内部敏感芯片；复合的膨体聚四氟乙烯膜其微孔结构可让气体自由通过，同时还可疏水，疏油及防止颗粒物进入；复合膜结构的mems气体传感器具有较小体积，为设计和生产带来便利；在制备过程中对pp无纺布等进行清洗，有利于后续浸渍负载，帮助负载固定。同时采用超声操作防止浆料发生聚沉，提高浸渍稳定性。球磨中加入pva作为粘接剂，提高材料负载量，解决材料脱粉问题；所制备的炭膜可吸附大部分硫化氢、乙醇、氮氧化物、水汽等，具有较高的吸附能力；采用分子筛加二氧化硅混合材料制备的抗湿膜具有更好的抗水汽能力；采用水热法合成的二氧化锰纳米材料，作为臭氧催化剂，可将臭氧催化分解；复合ptfe膜，大大提高了疏水能力，同时多层复合结构配合使用，提高了抗湿，抗氧化性气体能力，即提高了传感器选择性和稳定性，同时采用多层复合，提高了膜的机械强度。
19、本专利技术通过多层复合膜控制传感器内部湿度，降低湿度对传感器输出信号的影响，提高传感器的精确度和可靠性，同时该多层复合膜还可以提高传感器抗氮氧化物，臭氧，乙醇等气体性能，具有广泛的应用场景，且制备出的多层膜复合结构mems气体传感器具有低功耗，高灵敏，高稳定，低成本等优点，打破了mems气体传感器应用场景的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多层复合膜结构的MEMS气体传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多层复合膜结构的MEMS气体传感器的制备方法，其特征在于：在S2中，所述无纺布均为厚度为0.08-0.12mm的PP无纺布；所述乙醇与水的混合液中乙醇与水的体积比均为1：1。
3.根据权利要求1所述的多层复合膜结构的MEMS气体传感器的制备方法，其特征在于：在S2炭膜的制备方法中，所述活性炭、PVA、水的用量比为1g：0.1g：10mL。
4.根据权利要求1所述的多层复合膜结构的MEMS气体传感器的制备方法，其特征在于：在S2中，将活性炭浆料用活性炭浆料5-8倍体积的乙醇稀释；将分子筛与二氧化硅混合浆料用分子筛与二氧化硅混合浆料5-8倍体积的乙醇稀释；将二氧化锰浆料用二氧化锰浆料5-8倍体积的乙醇稀释。
5.根据权利要求1所述的多层复合膜结构的MEMS气体传感器的制备方法，其特征在于：在S2抗湿膜的制备方法中，所述分子筛、二氧化硅、PVA与水的用量比为0.5g：0.5g：0.1g：10mL。
6.根据权利要求1所述的
7.根据权利要求1所述的多层复合膜结构的MEMS气体传感器的制备方法，其特征在于：在S2中，所述二氧化锰按照以下工艺进行制备：将Mn(CH3COO)2·4H2O与浓硫酸和水混合搅拌得到醋酸锰溶液，加入KMnO4水溶液，搅拌均匀后进行水热反应，反应结束后冷却、离心、洗涤、干燥后煅烧得到所述二氧化锰。
8.根据权利要求7所述的多层复合膜结构的MEMS气体传感器的制备方法，其特征在于：所述Mn(CH3COOH)2·4H2O、浓硫酸、水的用量比为2.06g：800μL：35mL；所述Mn(CH3COOH)2·4H2O与KMnO4水溶液中的KMnO4的重量比为2.06：1.2；所述KMnO4水溶液的质量浓度为0.034g/ml；所述水热反应的温度为140℃，时间为8h；所述煅烧的温度为450℃，时间为2h。
9.根据权利要求1所述的多层复合膜结构的MEMS气体传感器的制备方法，其特征在于：在S2中，所述一次热压的温度为150℃，压力为8-10MPa；所述二次热压的温度为90℃，压力为8-10MPa。
10.一种多层复合膜结构的MEMS气体传感器，其特征在于：采用如权利要求1-9中任一项所述的多层复合膜结构的MEMS气体传感器的制备方法制备而成。
...【技术特征摘要】
1.一种多层复合膜结构的mems气体传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多层复合膜结构的mems气体传感器的制备方法，其特征在于：在s2中，所述无纺布均为厚度为0.08-0.12mm的pp无纺布；所述乙醇与水的混合液中乙醇与水的体积比均为1：1。
3.根据权利要求1所述的多层复合膜结构的mems气体传感器的制备方法，其特征在于：在s2炭膜的制备方法中，所述活性炭、pva、水的用量比为1g：0.1g：10ml。
4.根据权利要求1所述的多层复合膜结构的mems气体传感器的制备方法，其特征在于：在s2中，将活性炭浆料用活性炭浆料5-8倍体积的乙醇稀释；将分子筛与二氧化硅混合浆料用分子筛与二氧化硅混合浆料5-8倍体积的乙醇稀释；将二氧化锰浆料用二氧化锰浆料5-8倍体积的乙醇稀释。
5.根据权利要求1所述的多层复合膜结构的mems气体传感器的制备方法，其特征在于：在s2抗湿膜的制备方法中，所述分子筛、二氧化硅、pva与水的用量比为0.5g：0.5g：0.1g：10ml。
6.根据权利要求1所述的多层复合膜结构的mems气体传感器的制备方法，其特征在于：在s2抗臭氧膜的制备方法中，所述二氧化锰、水与pva的用量比为1g：...
【专利技术属性】
技术研发人员：荣钱，陈江军，杨正，杨冉，吴秋菊，姚冬婷，谢东成，陈栋梁，许磊，
申请(专利权)人：微纳感知合肥技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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