[发明专利]一种基于PVD的格栅式薄膜传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于PVD的格栅式薄膜传感器，其特征在于，格栅式薄膜传感器阵列覆盖整个检测区域，包括有两根导电棒(2)，两根导电棒(2)之间设置有若干根并联的导电格栅通道(1)，其中一根导电棒(2)的尾部连接有温度补偿通道(3)；

所述导电棒(2)、所述导电格栅通道(1)及所述温度补偿通道(3)结构均相同，均为由多层功能梯度材料构成的层状结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于PVD的格栅式薄膜传感器，其特征在于，所述多层功能梯度材料构成的层状结构具体为：由上至下依次为保护层(4)、传感层(7)及绝缘层(5)的三层结构，所述保护层(4)、传感层(7)及绝缘层(5)的厚度均在微米级。

3.根据权利要求1所述的一种基于PVD的格栅式薄膜传感器，其特征在于，所述多层功能梯度材料构成的层状结构具体为：由上至下依次为保护层(4)及传感层(7)的两层结构，所述保护层(4)、传感层(7)的厚度均在微米级。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于PVD的格栅式薄膜传感器，其特征在于，所述保护层(4)为N-90-A绝缘漆层、K-705RTV硅橡胶层或者AlN绝缘薄膜层。

5.根据权利要求2或3所述的一种基于PVD的格栅式薄膜传感器，其特征在于，所述传感层(7)为金属层、金属合金层或金属化合物导电薄膜层，所述传感层(7)的厚度为2μm～8μm。

6.根据权利要求2所述的一种基于PVD的格栅式薄膜传感器，其特征在于，所述绝缘层(5)为Al₂O₃绝缘层、SiO₂绝缘层或者AlN绝缘薄膜层。

7.制备权利要求1-6任意一项所述的一种基于PVD的格栅式薄膜传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：制备绝缘层

如果基体(6)为绝缘体其表面不需要在其表面制备绝缘层(5)，基体(6)表面即视为已经具有绝缘层(5)，直接对基体(6)进行清洗、烘干即可；如果基体(6)为非绝缘体则需要在基体(6)表面进行绝缘化处理在其表面制备得到绝缘层(5)，然后对覆有绝缘层(5)的基体(6)进行清洗、烘干；清洗的目的为：以去除表面油污及不利于传感层(7)制备的污染物；

步骤2：制备传感层

在绝缘层(5)上利用离子镀技术沉积2μm～8μm厚的金属层、金属合金层或金属化合物导电薄膜层，具体处理步骤如下：

步骤2.1：根据基体危险部位分布和破坏形式设计制作相适应的具有镂空结构的格栅状薄膜传感器掩盖板，格栅状薄膜传感器掩盖板包括有导电格栅通道掩盖板与导电棒掩盖板，分别制作导电格栅通道掩盖板与导电棒掩盖板，具体为：使导电格栅通道掩盖板上设置有与导电格栅通道(1)相匹配的镂空设计，使导电棒掩盖板上设置有与导电棒(2)及温度补偿通道(3)相匹配的镂空设计；

步骤2.2：依次将导电格栅通道掩盖板、覆有绝缘层(5)的基体(6)及遮蔽底板装卡配置，在导电格栅通道掩盖板上漏出的导电格栅通道(1)处的绝缘层(5)部分沉积传感层(7)；

步骤2.3：依次将导电棒掩盖板、步骤2.2得到的半成品及遮蔽底板装卡配置，在导电棒掩盖板上漏出的导电棒(2)及温度补偿通道(3)处的绝缘层(5)部分沉积传感层(7)；

步骤3：制备保护层

在传感层上制备N-90-A绝缘漆层、K-705RTV硅橡胶层，或者利用离子镀膜技术沉积一层AlN薄膜层，即得。

8.根据权利要求7所述的一种基于PVD的格栅式薄膜传感器的制备方法，其特征在于，步骤2.2及步骤2.3中在导电格栅通道掩盖板或导电棒掩盖板漏出的绝缘层(5)处沉积传感层(7)的方法相同，具体为：

S1：把需要制备格栅状薄膜传感器的工作面正对弧光蒸发源封入离子镀膜机真空室，抽真空至小于0.008Pa；

S2：通入氩气，使工作室真空度保持在0.5Pa～1Pa，对基体(6)加负偏压200V，进行离子轰击清洗10min；

S3：调整弧光蒸发源束流和负偏压，具体参数为：弧光蒸发源束流变化范围为60～80A，保持基体(1)负偏压100-180V；

S4：格栅状薄膜传感器的传感层(7)导电薄膜采用间歇式沉积，当离子镀膜机真空室温度高于250摄氏度时，关闭弧电源，冷却至温度低于80摄氏度时打开弧电源，继续沉积，累积沉积时间为20～80min。