氮化铝基集成阵列结构的二维风速风向传感器及其制造方法，涉及一种测量风速风向传感器及其制造方法。本发明专利技术解决了集成热温差原理的风速传感器采用硅基衬底工艺复杂、开发成本较高、传感器响应速率慢、机械性能差等缺点。本发明专利技术所述风速风向传感器由八边形氮化铝陶瓷基片、四个温度探测器、四个矩形热隔离槽、四对等腰直角三角形热隔离通孔、两个温度传感器、四个矩形热隔离通孔和一个中间蛇盘形加热器组成，制作该风速风向传感器的方法为先将氮化铝陶瓷基片用丙酮溶液和酒精溶液进行清洗，烘干后在进行涂胶，光刻，再进行镀膜，放入丙酮溶液中溶解光刻胶，激光刻蚀，再放入稀盐酸溶液中清洗，最后进行退火处理，获得传感器。本发明专利技术用于测量风速风向。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量风速风向传感器及其制造方法
技术介绍
目前，现有的集成热温差原理的风速风向传感器均采用硅基作为衬底，工艺成熟，但工艺程序复杂，设备成本昂贵，传感器响应速率慢，机械性能较差。
技术实现思路
本专利技术为了解决集成热温差原理的风速传感器采用硅基衬底工艺复杂、开发成本较高、传感器响应速率慢、机械性能差等缺点，提出了。本专利技术所述的氮化铝基集成阵列结构二维风速风向传感器由八边形氮化铝陶瓷基片、四个温度探测器，四个矩形热隔离槽，四对等腰直角三角形热隔离通孔，两个温度传感器、四个矩形热隔离通孔和一个中间蛇盘形加热器组成，所述八边形氮化铝陶瓷基片为由四条长边和四条短边相间连接组成的不等边的八边形，所述四条长边相等，四条短边相等；所述中间蛇盘形加热器位于八边形氮化铝陶瓷基片的中心，该中间蛇盘形加热器的中间是由钼膜按矩形同心盘绕获得的矩形加热器和两个引出电极组成，所述钼膜按矩形同心盘绕获得的矩形加热器的四条边分别与八边形氮化铝陶瓷基片的四条短边平行，所述两个电极分别从矩形加热器对角线的两端引出且位于同一直线上，四个温度探测器分别位于中间蛇盘形加热器与八边形氮化铝陶瓷基片的四条短边之间，每个温度探测器与中间蛇盘形加热器之间均刻蚀有矩形热隔离槽，每个温度探测器均由探测头和两根引出电极组成，所述探测头临近四个矩形热隔离槽，两根引出电极相互平行且垂直于与该温度探测器对应的八边形氮化铝陶瓷基片的短边，所述两根引出电极之间设置有一个矩形热隔离通孔；每个温度探测器电极的两侧对称设置有一对等腰直角三角形热隔离通孔，且温度探测器电极与等腰直角三角形的斜边相临；两个温度传感器临近八边形氮化铝陶瓷基片的相对的两条长边设置，且两个温度传感器之间为中间蛇盘形加热器的引出电极。获得上述氮化铝基集成阵列结构的二维风速风向传感器的造方法的具体步骤为步骤一、用氮化铝陶瓷基片为衬底，将氮化铝陶瓷基片浸入在丙酮溶液中，并采用在50kHz频率的超声波对其进行清洗10 20min后，取出氮化铝陶瓷基片再浸入酒精溶液中在30kHz频率下进行超声波清洗10 15min，取出氮化铝陶瓷基片在120°C温度下进行烘干，获得烘干后的氮化铝陶瓷基片；步骤二、在步骤一获得烘干后的氮化铝陶瓷基片的表面以传感器图形掩模版为制版进行光刻，获得光刻后的氮化铝陶瓷基片；所述传感器图形掩模版上设置有四个温度探测器一个中间蛇盘形加热器和两个温度传感器的图形；步骤三、使用真空多靶溅射镀膜机对步骤二获得的光刻后的氮化铝陶瓷基片进行溅射镀膜，获得镀有钼膜的氮化铝陶瓷基片；步骤四、将镀有钼膜的氮化铝陶瓷基片放入丙酮溶液中浸泡，溶解光刻胶，同时对氮化铝陶瓷基片进行微超声清洗，直至金属图案形成清晰的钼膜电极为止，获得镀有钼膜电极的氮化铝陶瓷基片；步骤五、采用激光划片机对镀有钼膜电极的氮化铝陶瓷基片进行激光刻蚀，在每个温度探测器两侧刻蚀出一对三角隔离通孔，在每个温度探测的两条引线中间刻蚀一个矩形热隔离通孔，最后在每个温度探测器与中间蛇盘形加热器之间刻蚀矩形热隔离槽，获得刻蚀完的氣化招陶瓷基片；步骤六、将刻蚀完的氮化铝陶瓷基片放入稀盐酸溶液中清洗，溶掉激光刻蚀过程中广生的金属招;步骤七、退火处理，将稀盐酸清洗后的氮化铝陶瓷基片在800°C环境中退火2h，获得氮化铝基集成阵列结构二维风速风向传感器。本专利技术所述氮化铝陶瓷是一种良好的绝缘陶瓷体，其被大量应用于微电子器件领域。氮化铝陶瓷材料具有1、氮化铝热导率约170W/m · K是A1203约31. 4ff/m · K的5倍以上；2、氮化铝热膨胀系数为4. 5X10_6°C，A1203热膨胀系数为8. 2X10_6°C均与Pt为8.9X10_6°C相当；3、各种电性能介电常数、介质损耗、体电阻率、介电强度优良；4、机械性能好，抗折和抗压强度高；5、纯度高；6、无毒；7、易金属化成膜等优点。本专利技术所述利用了高热导率氮化铝衬底基片，与氧化铍不同的是氮化铝和三氧化二铝无毒无污染。氮化铝和A1203在惰性的高温环境中非常稳定，在空气中，温度高于700°C时，氮化铝物质表面会发生微氧化作用，形成5-10纳米厚的Al2O3氧化物薄膜，起到保护作用，通过中间加热加热附近空气温度，利用温度探测测量周围空气温度，利用热温差原理达到测量风速风向的目的，并能够快速达到热平衡，提高了响应速率，同时具有工艺程序简单，开发成本低、机械性能好等优点。附图说明图1为集成阵列风速风向传感器的结构示意图。图2为八边形氮化铝陶瓷基片I的形状示意图。图3为温度探测器电极2的形状示意图。图4为温度传感器电极5的形状示意图。图5为中间蛇盘形加热器电极7的形状示意图。图6为矩形热隔离槽3、矩形热隔离通孔6、三角形热隔离通孔4示意图。具体实施例方式具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述氮化铝基集成阵列结构二维风速风向传感器由八边形氮化铝陶瓷基片1、四个温度探测器2，四个矩形热隔离槽3，四对等腰直角三角形热隔离通孔4，两个温度传感器5、四个矩形热隔离通孔6和一个中间蛇盘形加热器7组成，所述八边形氮化铝陶瓷基片为由四条长边和四条短边相间连接组成的不等边的八边形，所述四条长边相等，四条短边相等；所述中间蛇盘形加热器7位于八边形氮化铝陶瓷基片I的中心，该中间蛇盘形加热器7的中间是由钼膜按矩形同心盘绕获得的矩形加热器和两个引出电极组成，所述钼膜按矩形同心盘绕获得的矩形加热器的四条边分别与八边形氮化铝陶瓷基片I的四条短边平行，所述两个电极分别从矩形加热器对角线的两端引出且位于同一直线上，四个温度探测器2分别位于中间蛇盘形加热器7与八边形氮化铝陶瓷基片I的四条短边之间，每个温度探测器2与中间蛇盘形加热器7之间均刻蚀有矩形热隔离槽3，每个温度探测器2均由探测头和两根引出电极组成，所述探测头临近四个矩形热隔离槽3，两根引出电极相互平行且垂直于与该温度探测器2对应的八边形氮化铝陶瓷基片I的短边，所述两根引出电极之间设置有四个矩形热隔离通孔6 ;每个温度探测器电极2的两侧对称设置有一对等腰直角三角形热隔离通孔4，且温度探测器电极2与等腰直角三角形的斜边相临；两个温度传感器5临近八边形氮化铝陶瓷基片I的相对的两条长边设置，且两个温度传感器5之间为中间蛇盘形加热器 7的引出电极。本实施方式中所述热隔离通孔和热隔离槽，有效的降低了传感器热传导功耗损失，提高热流转换效率。实施方式二、结合图2、图3、图4、图5、图6说明本实施方式，本实施方式所述是对具体实施方式一所述的述氮化铝基集成阵列结构二维风速风向传感器的进一步说明，所述八边形氮化铝陶瓷基片I的厚度为O. 2-0. 25mm,短边的长度a3为5_10mm，长边的长度a2为3-6. Olmm ;所述温度探测器2包括探测头和两根引出电极，所述探测头为矩形波状，该矩形波状探测头包括三个波峰两个波谷，波峰与波谷之间的距离b3为O. 05-0. 1mm，任意相邻两个波峰之间的距离与任意相邻两个波谷之间的距离相等、且与钼膜的宽度b5相同，所述钼膜的宽度b5为O. 05-0. 1mm，矩形波状探测头的两端分别通过两根电极引线与两个电极连接，电极引线长b2为O. 95-1. 9mm,宽b4为O. 15-0. 3mm,电极的宽bl为O. 25-0. 5mm ；本文档来自技高网...
【技术保护点】
氮化铝基集成阵列结构二维风速风向传感器，其特征在于，该传感器由八边形氮化铝陶瓷基片（1）、四个温度探测器（2）、四个矩形热隔离槽（3）、四对等腰直角三角形热隔离通孔（4）、两个温度传感器（5）、四个矩形热隔离通孔（6）和一个中间蛇盘形加热器（7）组成，所述八边形氮化铝陶瓷基片（1）为由四条长边和四条短边相间连接组成的不等边的八边形，所述四条长边相等，四条短边相等；所述中间蛇盘形加热器（7）位于八边形氮化铝陶瓷基片（1）的中心，该中间蛇盘形加热器（7）的中间是由铂膜按矩形同心盘绕获得的矩形加热器和两个引出电极组成，所述铂膜按矩形同心盘绕获得的矩形加热器的四条边分别与八边形氮化铝陶瓷基片（1）的四条短边平行，所述两个电极分别从矩形加热器对角线的两端引出且位于同一直线上，四个温度探测器（2）分别位于中间蛇盘形加热器（7）与八边形氮化铝陶瓷基片（1）的四条短边之间，每个温度探测器（2）与中间蛇盘形加热器（7）之间均刻蚀有矩形热隔离槽（3），每个温度探测器（2）均由探测头和两根引出电极组成，所述探测头临近四个矩形热隔离槽（3），两根引出电极相互平行且垂直于与该温度探测器（2）对应的八边形氮化铝陶瓷基片（1）的短边，所述两根引出电极之间设置有一个矩形热隔离通孔（6）；每个温度探测器电极（2）的两侧对称设置有一对等腰直角三角形热隔离通孔（4），且温度探测器电极（2）与等腰直角三角形的斜边相临；两个温度传感器（5）临近八边形氮化铝陶瓷基片（1）的相对的两条长边设置，且两个温度传感器（5）之间为中间蛇盘形加热器（7）的引出电极。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵文杰，施云波，周真，罗毅，孙奇，南慧杰，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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