[发明专利]一种双加热电极宽量程风速传感器及其制造方法

说明书

一种双加热电极宽量程风速传感器及其制造方法，用于提高检测灵敏度和速率，属于风速传感器领域。本发明包括：加热器电极位于八边形衬底的中心，加热器电极由双加热器围成中心为方形盘绕式结构和四个引用电极组成，四个引用电极分别从方形盘绕式结构的四个角引出，且每个引用电极的宽度逐渐变宽；每个温度探测器电极为对称结构，包括扇形本体及该本体边缘引出并延伸至八边形衬底边缘的两个探测电极，四个温度探测器电极分布在加热器电极周围的八边形衬底上，加热器电极的每相邻两个引出电极之间设置一个温度探测器电极；在每个温度探测器电极与加热器电极之间的八边形衬底上设置一个热隔离槽。

技术领域

本发明涉及一种风速传感器，特别涉及一种双加热电极宽量程风速传感器及其制造方法。

背景技术

风速传感器广泛应用于风力发电、矿山通风、太阳能发电风向控制及气体流量监测等领域。

现有采用氮化铝陶瓷基片作为衬底，在惰性的高温环境中非常稳定，在空气中，温度高于700℃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，同时通过中间加热电极加热附近空气温度，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，但是这种热温差型风速传感器具有检测量程小、功耗高、响应速率慢等问题，且硅基结构工艺复杂，兼容性差，高温恶劣环境下产品可靠性不高等问题，一直制约着微热型风速传感器的发展和应用。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种提高检测灵敏度和检测速率的双加热电极宽量程风速传感器及其制造方法。

本发明的一种宽量程风速传感器，包括八边形衬底1、四个温度探测器电极3、加热器电极4和四个热隔离槽5，所述加热器电极4位于八边形衬底1的中心，加热器电极4由双加热器围成中心为方形盘绕式结构和四个引用电极组成，所述四个引用电极分别从所述方形盘绕式结构的四个角引出，延伸至八边形衬底1的边缘，且每个引用电极的宽度逐渐变宽，四个引出电极呈十字交叉；

每个温度探测器电极3为对称结构，包括扇形本体及该本体边缘引出并延伸至八边形衬底1边缘的两个探测电极，四个温度探测器电极3分布在加热器电极4周围的八边形衬底1上，加热器电极4的每相邻两个引出电极之间设置一个温度探测器电极3；

在每个温度探测器电极3与加热器电极4之间的八边形衬底1上设置一个热隔离槽5。

优选的是，所述传感器还包括八边形导热介质层2；

八边形导热介质层2镀在八边形衬底1上，四个温度探测器电极3、加热器电极4和四个热隔离槽5设置在八边形导热介质层2上。

优选的是，所述八边形衬底1为纯度99％的三氧化二铝陶瓷衬底；

八边形导热介质层2为氮化铝导热介质薄膜；

四个温度探测器电极3和加热器电极4均为铂膜。

优选的是，所述加热器电极4的四个引出电极的末端和温度探测器电极3的八个探测电极的末端均设置有引出焊盘；所述八边形衬底1的边缘设置了12个通孔焊盘6，通孔焊盘的位置与加热器电极4和温度探测器电极3的引出焊盘的位置对应，位置对应的通孔焊盘与引出焊盘连接。

优选的是，引线穿过引出焊盘和通孔焊盘，从八边形衬底1的背面引出，且引出焊盘和通孔焊盘内设置铂浆焊接覆盖。

优选的是，八边形衬底1厚度为0.1-0.15mm，八边形导热介质层2膜厚0.1-10μm，温度探测器电极3和加热器电极4薄膜厚度均为50-500nm，加热器电极4的薄膜线宽a为40-100μm，温度探测器电极3的薄膜线宽b为10-50μm，热隔离槽5的槽深为0.1-0.15mm，槽宽为20-50μm，通孔焊盘6的通孔直径50-100μm。