[发明专利]一种低温微型气敏元件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低温微型气敏元件及其制备方法，属于气体传感元件的制造技术领域。该低温微型气敏元件由基底、电极层、敏感层和覆盖层组成，电极层通过物理或化学沉积设置于基底上，电极层上设有激光刻蚀的凹槽，未刻蚀部分为电极图形；敏感层通过原位生长或涂覆填充于激光刻蚀的凹槽中，覆盖层通过涂覆设置于电极层和敏感层上。在基底上覆盖一层电极层，通过激光打字机在电极层上绘制所需电极图形；其上覆盖一层以金属氧化物为主要成分的敏感层，通过烧结将敏感层固定在电极层上；其上再涂覆一层高分子材料作为覆盖层。该气敏元件尺寸灵活可变，可依据应用器件的体积大小而改变，最小尺寸为0.2×0.2mm，工作温度低于100℃。

技术领域

本发明属于气体传感元件的制造技术领域，特别涉及一种低温微型气敏元件及其制备方法。

背景技术

空气污染严重威胁着人类的健康，研究表明室内污染可能要比室外高出5倍，而80％以上的城市人口，七成多的时间在室内度过，而儿童、孕妇和慢性病人，因为在室内停留的时间比其他人群更长，受到室内环境污染的危害就更加显著。室内空气污染源主要有新家具、涂料、新衣服等，污染源释放的甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等会引发呼吸道疾病、慢性肺病、气管炎、支气管炎和肺癌等诸多疾病，因而我们需要实时获取室内空气质量信息及时采取应对措施。

气敏元件的诞生实现了室内空气的实时监测。气敏元件可以将某种气体的体积分数转化成电信号控制空气净化器及时净化空气或空气交换气及时将室内空气与室外空气进行置换，保持室内空气新鲜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温微型气敏元件及其制备方法，该气敏元件尺寸灵活可变，可依据应用器件的体积大小而改变，最小尺寸为0.2×0.2mm，工作温度低于100℃。

一种低温微型气敏元件，由基底、电极层、敏感层和覆盖层组成，所述的电极层通过物理或化学沉积设置于基底上，所述的电极层上设有激光刻蚀的凹槽，未刻蚀部分为电极图形；所述的敏感层通过原位生长或涂覆填充于激光刻蚀的凹槽中，所述的覆盖层通过涂覆设置于电极层和敏感层上。

在本发明中，所述的基底为玻璃或陶瓷等。基底尺寸可依据应用器件的体积大小而改变，最小尺寸为0.2×0.2mm。

所述的电极层由氧化锡、金、银或铂等组成，厚度小于100微米；所述的电极图形通过激光打字机(或激光雕刻机、激光打码机)在电极层上刻蚀(即凹版雕刻)去除多余电极材料形成凹槽，未刻蚀部分为电极图形，所述的电极图形为叉指电极或圆形电极图形。

所述的敏感层由金属氧化物和玻璃或陶瓷材料构成，所述的金属氧化物可以为氧化锌、氧化钨或氧化铟，金属氧化物与玻璃或陶瓷的质量比为100:1～100:20；敏感层通过涂覆覆盖在激光刻蚀的凹槽中，再通过烧结固定在电极材料表面。

所述的覆盖层由导电高分子材料和胶黏剂组成，所述的导电高分子材料为聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等，胶黏剂为环氧树脂、聚亚酰胺等，混合比例为50：1～1：50；涂覆于敏感层和电极层表面。所述的覆盖层的厚度为10nm～10μm，优选为20nm～5μm。

该低温微型气敏元件的尺寸可依据应用器件的体积大小而改变，最小尺寸为0.2×0.2mm，工作温度为室温(25℃)至100℃。

一种低温微型气敏元件的制备方法，包括如下步骤：

(1)在基底上覆盖一层电极层，通过激光打字机在电极层上刻蚀多余导电极材料绘制所需电极图形；

(2)在绘制的电极图形表面覆盖一层以金属氧化物为主要成分的敏感层，通过烧结将敏感层固定在电极层上；

(3)在敏感层和绘制的电极图形的电极层表面，再涂覆一层高分子材料作为覆盖层。

所述基底可以为玻璃、陶瓷等，基底尺寸灵活可变，可依据应用器件的体积大小而改变，最小尺寸为0.2×0.2mm。