[实用新型]多层梁式结构的陶瓷微加热板

说明书

本实用新型公开了一种多层梁式结构的陶瓷微加热板，其包括依次层叠的隔热陶瓷层、加热层、导热绝缘层和测试电极层，并且所述陶瓷微加热板内还形成有依次贯穿所述测试电极层、导热绝缘层、加热层及隔热陶瓷层的槽状结构，使所述陶瓷微加热板具有悬臂梁隔热结构。本实用新型提供的陶瓷微加热板的结构简单牢固，加热性能好，可靠性高，结构稳定性好，能在高温工作，使用寿命长，同时其制备工艺简单易操作，可控性好，可以实现高精度的加工，适于进行工业化生产。

技术领域

本实用新型涉及一种微加热板，特别涉及一种多层梁式结构的陶瓷微加热板及其制作方法，属于半导体微纳加工技术领域。

背景技术

现阶段气敏传感器主要有半导体式、电化学式、催化燃烧式等几种，其中半导体式气体传感器最实用的一类气体传感器。它具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。尤其是MEMS气体传感器，以其功耗低，体积小，易集成化等优点，近年来得到很大的应用。目前成熟的半导体式气敏传感器以微加热板为基础，在其上面涂覆敏感材料，使敏感材料在一定温度下工作，可以实现半导体式气敏传感器的良好工作。

目前常用的微加热板主要以硅基底或陶瓷基底为主。其中硅基微加热板主要以悬空结构为主，在背面开腔体，表面用氮化硅、氧化硅形成复合层，用于绝缘和隔热层。例如，有研究人员以SOI硅为基底进行了微加热板的研究。但目前硅基MEMS微加热板存在良率低、难以抗高温、支撑薄膜容易损坏等方面的缺点。而陶瓷基底主要用于对传统的高温敏感材料进行加热，相对体积较大，用于传统气体传感器的较多。目前常用的陶瓷微加热板的制备工艺大致如下：在烧结好的陶瓷上，利用涂覆的方式在上面沉积上金属加热层，然后再以烧结的方式使得金属加热层形成加热结构；或者，在陶瓷衬底上利用光刻、溅射的方式，实现金属加热层的构建。例如，有研究人员先以光刻、溅射的方式形成加热层，然后以激光加热的方式形成隔热梁。此种结构存在两方面的问题，即：一方面直接在陶瓷上沉积加热层金属，会影响其结合力；另一方面，在激光直接切割硬陶瓷是，容易对微结构形成损伤，从而影响器件的良率。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种多层梁式结构的陶瓷微加热板，其制作工艺简单、能在高温下工作、使用寿命长，从而克服了现有技术的不足。

本实用新型的另一目的在于提供一种制作所述多层梁式结构的陶瓷微加热板的方法。

为实现前述发明目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型实施例提供了一种多层梁式结构的陶瓷微加热板，其包括依次层叠的隔热陶瓷层、加热层、导热绝缘层和测试电极层，并且所述陶瓷微加热板内还形成有依次贯穿所述测试电极层、导热绝缘层、加热层及隔热陶瓷层的槽状结构，使所述陶瓷微加热板具有悬臂梁隔热结构。

在一些实施方案中，所述陶瓷微加热板包括工作区和支撑框架区，所述工作区分布在支撑框架区内，所述槽状结构为环形槽并环绕设置于工作区周围，所述工作区与支撑框架区之间经悬臂梁连接。

在一些实施方案中，所述隔热陶瓷层、加热层、导热绝缘层和测试电极层被烧结为一体

本实用新型实施例还提供了一种多层梁式结构的陶瓷微加热板的制备方法，其包括：

采用隔热陶瓷浆料制作形成隔热陶瓷层的前体；

在所述隔热陶瓷层上制作形成加热层；

采用导热绝缘陶瓷浆料在所述加热层上制作形成导热绝缘层的前体；

在所述导热绝缘层的前体上制作形成测试电极层；

对包含隔热陶瓷层的前体、加热层、导热绝缘层的前体和测试电极层的坯体进行加工，从而获得具有悬臂梁隔热结构的初成品；

对所述初成品进行整体烧结，制得陶瓷微加热板。