[发明专利]传感器敏感芯体的快速制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造传感器敏感芯体的技术领域。

背景技术

传感器技术属于信息技术的三大部门之一，与通信技术和计算机技术相比，传感器技 术发展远不能满足发展需求，特别是化学类传感器，这是由于传感器敏感芯体的材料种类 多，制造工艺与常规半导体工艺有较大差异，导致成本居高不下，开发周期较长，机械加 工精度低，采用半导体工艺的加工方法需要大量昂贵的设备。

发明内容

本发明是为了解决现有制备敏感芯体的方法成本高、开发周期长及加工精度低的问 题，从而提供传感器敏感芯体的快速制造方法。

传感器敏感芯体的快速制造方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、制备打印浆料：

将衬底材料、敏感材料、电极材料和保护层材料分别制成打印浆料；

步骤二、采用3D打印技术进行打印，用衬底材料打印衬底，用电极材料在所述衬底 的一侧打印电极，在所述衬底的另一侧或所述电极的表面打印引线，用敏感材料在衬底上 打印N层敏感层，且敏感层覆盖住电极，N≥1；得到裸露芯体；

步骤三、采用3D打印技术，用保护层材料封装步骤二得到的裸露芯体，热处理裸露 芯体，去除裸露芯体中的溶剂，即得到传感器敏感芯体。

新兴的以3D打印技术为代表的增材制造技术具有设计周期短、加工难度低和能够定 制化小量生产、成本均一等特点，能够实现设计即生产、随时回应市场需求、工艺流程短、 全自动生产，可实现现场制造，因此，可通过“打印”方式一次性直接制造出任何高性能 难成型的部件，不需要通过组装拼接等复杂过程来实现，制造过程更快速、更高效。本发 明利用3D打印技术，将衬底材料、敏感材料、电极材料、保护层材料分别制成浆料，根 据需要制备所需结构，通过热处理，烧结或蒸发溶剂，固化结构，节约开发成本，加快研 发进度。本发明所述的方法即使制造复杂传感器也不会增加成本、传感器产品多样化也不 会不增加成本、无需组装、能够快速设计制造和验证、设计空间大、零技能制造、减少废 弃副产品，无需昂贵的半导体设备，加工精度可以达到0.001mm。

附图说明

图1是具体实施方式十一中的气体传感器敏感芯体的正面的结构示意图，其中1为衬 底，2为叉指电极，3为敏感层。

图2是具体实施方式十一中的气体传感器敏感芯体的反面的结构示意图，其中4为加 热电阻，5为测温电阻。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式所述的传感器敏感芯体的快速制造方法，该方法包括 以下步骤：

步骤一、制备打印浆料：

将衬底材料、敏感材料、电极材料和保护层材料分别制成打印浆料；

步骤二、采用3D打印技术进行打印，用衬底材料打印衬底，用电极材料在所述衬底 的一侧打印电极，在所述衬底的另一侧或所述电极的表面打印引线，用敏感材料在衬底上 打印N层敏感层，且敏感层覆盖住电极，N≥1；得到裸露芯体；

步骤三、采用3D打印技术，用保护层材料封装步骤二得到的裸露芯体，热处理裸露 芯体，去除裸露芯体中的溶剂，即得到传感器敏感芯体。

步骤一中，用化学合成的方法或者混合方法制备打印浆料。敏感材料的打印浆料包括 敏感材料基体、增塑剂、粘结剂和溶剂。

本实施方式所述的传感器敏感芯体包含至少一种敏感层，也可以是多种敏感材料在同 一衬底上形成的传感器阵列，可根据实际的需要进行组合。所述电极材料可以是金、铂或 者其他金属以及金属合金；敏感材料可以是金属或者合金，氧化物，硫化物以及其他无机 非金属材料，陶瓷，高分子以及有机小分子材料；敏感材料前驱体可以是金属、金属盐、 金属氧化物、高分子单体、高分子、晶体或非晶体材料。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的传感器敏感芯体的快速制 造方法作进一步说明，本实施方式中，所述传感器敏感芯体为物理传感器敏感芯体、化学 传感器敏感芯体或生物传感器敏感芯体。

物理传感器敏感芯体可以是压力传感器敏感芯体、光学传感器敏感芯体、磁传感器敏 感芯体或温度传感器敏感芯体，化学传感器敏感芯体可以是湿度传感器敏感芯体或气体传 感器敏感芯体。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的传感器敏感芯体的快速制 造方法作进一步说明，本实施方式中，步骤二中，打印电极后进行一次热处理，打印引线 后进行一次热处理，打印敏感层后进行一次热处理。