表面声波感测器的制作方法技术

一表面声波感测器制作方法，包括以下步骤：在一压电基材表面镀一感测材料层；采用纳米压印方法在该感测材料层表面制作预定图案；在镀该感测材料层的步骤之前或在该感测材料层表面制作预定图案之后，在压电基板表面的位于该感测材料层的相对两侧形成输入叉指电极和输出叉指电极，得到一表面声波感测器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
随着生活水平的提升，人们越来越重视环境质量的管理，各式各样的感测器产品开始因 应而生，其中，表面声波感测器由于灵敏度高、可靠性高，体积轻巧以及低廉的价格等优势 ，被大量的开发成许多感测器元件(请参见P3K-3 Surface Acoustic Waves in an Infinite Plate of Functionally Graded Materials, Ultrasonics Symposium, 2006. IEEE， 2-6 Oct. 2006， Page(s):2242 — 2245)。例如用于侦测空气粒子的气体感测器 、检测水溶液的液体感测器、用于测量环境因子的压力、温度、湿度感测器，以及使用于生 物体上的各类生物感测器等。该等感测器配合特定的感测薄膜，可在功能与待测目标物上做 更进一步的细分。表面声波感测器包括一压电基材、设置于压电基材表面的输入叉指电极(Interdigital Transducers, IDT)、输出叉指电极以及设置于压电基材表面且位于输入叉指电极与输出叉 指电极之间的感测薄膜，该感测薄膜用于吸附气体或液体中的微量待测分子。当在输入叉指 电极加上交流信号后，压电基材因逆压电效应产生应变，将电能转为声波能，进而产生表面 声波，经由压电基材的压电材料传递声波能至输出叉指电极，再通过正压电效应将声波信号 转为电信号输出，以提供给外部仪器精确地解读感测薄膜表面上的信号的变化情形。当表面 声波传播至压电基材时，感测薄膜的吸附造成感测薄膜上微量的质量改变，由于质量加载效 应(mass loading effect)影响，通过吸附特定气体的感测薄膜的声波能，将会改变其原 先的传播特性，而使得声波的相位速度与衰减量产生某程度的漂移量，侦测这些谐振频率的 漂移信号即可定量分析其吸附在压电材料表面的待测分子浓度。感测薄膜通常采用化学气相沉积法(Chemical Vapor D印osition， CVD)形成于压电基 材表面，然而，这种方法易造成感测薄膜表面不均匀，且与待测物接触面积较小。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种感测薄膜表面均匀且与待测物接触面积较大的表面声波感测 器的制作方法。一表面声波感测器制作方法，包括以下步骤提供一压电基材，其表面形成有输入叉指电极和输出叉指电极；在输入叉指电极与输出叉指电极之间的压电基材表面镀一感测材料层 ;采用纳米压印方法在该感测材料层表面制作预定图案，以形成感测薄膜，得到一表面声波 感测器。相对于现有技术，该采用纳米压印方法在感测材料层表面形 成的预定图案的精度可达到纳米级，因此可使感测薄膜表面均匀；且由于感测薄膜表面形成 之图案尺寸精度为纳米级，可使其与待测物质具有较大的接触面积，提高感测效率及精度。 另外，利用纳米压印方法形成感测薄膜制程简单，适用于批量生产。附图说明图l是本专利技术实施例的流程图。图2是表面形成有叉指电极的压电基材的立体示意图。图3是表面形成有叉指电极和感测材料层的压电基材的立体示意图。图4是图1的制作方法中感测薄膜形成方法的过程示意图。图5是由图1所示方法所制作的表面声波感测器的立体示意图。图6是图1中的制作方法中感测薄膜另一种形成方法的过程示意图。具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术作进一步详细说明。请参阅图l，本专利技术实施例提供一种，其包括以下步骤 步骤102:在一压电基材表面形成输入叉指电极和输出叉指电极； 步骤104:在输入叉指电极与输出叉指电极之间的压电基材表面镀一感测材料层； 步骤106:采用纳米压印方法在感测材料层表面制作预定图案，以形成感测薄膜，得到 一表面声波感测器。请参阅图2至图5，该具体如下所述请参阅图2，在步骤102中，提供一压电基材20，该压电基材20可以为一压电基板，也可 以为形成于基板表面的压电膜层，本实施例中，压电基材20为一压电基板。压电基材20呈长 方体形状，其由压电材料制成，该压电材料可为但不限于以下几类单晶类，如石英( quartz)、铌酸锂(LiNb03)、钽酸锂(LiTa03)等；薄膜类，如氮化铝(A1N)、氧化锌(ZnO);陶瓷类，如钛酸钡、锆钛酸铅(PZT)等；聚合物类，如聚偏氟乙稀( Polyvinylidene Fluoride, PVDF)。该压电基材20的表面形成一输入叉指电极22和一输出叉指电极24，该输入叉指电极22和 输出叉指电极24可由微影蚀刻或微机电制程等方法制作于压电基材20的表面。请参阅图3，在步骤104中，在输入叉指电极22与输出叉指电极24之间的压电基材20表面 镀一感测材料层26，该感测材料层26可采用但不限于溅镀法形成于压电基材20的表面，该溅 镀法包括辉光放电、磁控溅镀、射频溅镀、反应性溅镀、回旋波溅镀等。感测材料层26的材料选择取决于其所感测的物质，如感测紫外光线时可采用氧化锌( ZnO)，感测氢气时可采用氧化锌或钯(Pd)，感测一氧化碳时可采用二氧化锡(Sn02)。请参阅图4，在步骤106中，采用一种纳米压印方法在感测材料层26表面制作预定图案， 以形成感测薄膜，本实施方式为采用热压式纳米压印方法，采用热压式纳米压印方法在感测 材料层26表面形成预定图案的过程如下请参阅图4 (a)和图4 (b)，在感测材料层26表面涂布一层高分子材料层28，并加热该 高分子材料层28，加热温度高于该高分子材料层28的玻璃转化温度，以使高分子材料层28软 化。此步骤的加热温度不宜过高，否则会延长模压周期。本实施例中，该高分子材料层28的 材料为聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate， PMMA)，其玻璃转化温度为104r ， 则此步骤的加热温度可以为105°C至11 (TC 。请参阅图4(c)，提供一纳米压印模仁30，该纳米压印模仁30包括一基片302及多个凸起 304，该多个凸起304设置于该基片302的表面且与基片302—体成型。多个凸起304组成一预 定图案，用于压印高分子材料层28，以在高分子材料层28表面形成与该多个凸起304相对应 的图案，本实施例中，该凸起304为圆柱状。模仁30的材料通常具有如下性质高硬度、大 压縮强度、大抗拉强度，如此则可以减少模仁30的变形和磨损；高热导率和低热膨胀系数， 使得在加热过程中模仁30的热变形很小。模仁30通常用采用硅，氧化硅，氮化硅、金刚石等 材料制成。凸起304的尺寸精度可达到10纳米。将该模仁30的多个凸起304对准高分子材料层28，并对高分子材料层28施加压力，使高 分子材料层28充满该多个凸起304之间的空腔。模压过程结束后，高分子材料层28冷却到其玻璃转化温度以下，以使图案化的高分子材 料层28固化，提供足够大的机械强度。脱模，移走该模仁30，至此，该多个凸起304的图案形成于高分子材料层28。请参阅图4(d)，经过上述步骤后，原高分子材料层28被压得凹下去的那些部分便成了极 薄的残留高分子材料层，利用各向异性反应离子刻蚀方法将该残留高分子材料层去除。请参阅图4 (e)，将高分子材料层28所形成的图案转移至该感测材料层26。本实施例中 ，该转移方法为刻蚀(etch)方法，即以上一步骤中形成的图案化的高分子材料层28为掩模， 对感测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一表面声波感测器制作方法，包括以下步骤：　在一压电基材表面镀一感测材料层；　采用纳米压印方法在该感测材料层表面制作预定图案；　在镀该感测材料层的步骤之前或在该感测材料层表面制作预定图案之后，在压电基板表面的位于该感测材料层 的相对两侧形成输入叉指电极和输出叉指电极，得到一表面声波感测器。

【技术特征摘要】
1.一表面声波感测器制作方法，包括以下步骤在一压电基材表面镀一感测材料层；采用纳米压印方法在该感测材料层表面制作预定图案；在镀该感测材料层的步骤之前或在该感测材料层表面制作预定图案之后，在压电基板表面的位于该感测材料层的相对两侧形成输入叉指电极和输出叉指电极，得到一表面声波感测器。2 如权利要求l所述的表面声波感测器制作方法，其特征在于，该纳 米压印方法为热压式纳米压印方法或紫外线基纳米压印方法。3 如权利要求l所述的表面声波感测器制作方法，其特征在于，该感 测材料层为氧化锌、钯或二氧化锡。4 如权利要求2所述的表面声波感测器制作方法，其特征在于，利用 该热压式纳米压印方法在该感测材料层表面形成预定图案的方法包括以下步骤 在该感测材料层表面涂布一层高分子材料层并加热；提供一纳米压印模仁，该纳米压印模仁包括一基片及设置于基片表面的多个纳米级尺 寸的凸起，该多个凸起组成该预定图案，该多个凸起之间形成有空腔；将该模仁的多个凸起对准该高分子材料层，并对高分子材料层施加压力，使该高分子 材料层的高分子材料充满该多个凸起之间的空腔；冷却该高分子材料层；脱模；去除残留在该高分子材料层凹下去部分的高分子材料； 将该高分子材料层所形成的预定图案转移形成至该感测材料层； 去除该感测材料层表面残余的高分子材料层，得到具有预定图案的感测薄膜。5 如权利要求4所述的表面声波感测器制作方法，其特征在于，该高 分子材料层的材料为聚甲基丙烯酸甲酯。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：周代栩，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]