[实用新型]一种基于金属基底的薄膜传感器的绝缘层结构

说明书

本实用新型公开了一种基于金属基底的薄膜传感器的绝缘层结构，包括金属基底层，设置在金属基底层上的粘接层，在粘接层上的设置第一绝缘层，在第一绝缘层上设置隔离层，在隔离层上设置第二绝缘层，在第二绝缘层上设置的传感器电路层。本实用新型能快速制作氧化铝绝缘层，借助原子层堆积工艺的台阶覆盖能力制备隔离层将氧化铝绝缘层中的针孔覆盖住，确保传感器电路层与金属基底之间不会出现短路；同时隔离层的厚度在10～500 nm，不会产生大量的时间和成本；本实用新型的结构简单，在不增加时间及成本的前提下，解决了基于金属基底的薄膜传感器在高温环境条件下使用时出现短路的难题。

技术领域

本实用新型涉及一种基于金属基底的薄膜传感器的绝缘层结构，属于薄膜传感器技术领域。

背景技术

随着工业互联网及智能制造的产业升级，制造过程实时监控已经变得越来越重要，不仅可以通过制造过程中关键工艺参数的获取来改进产品质量、提升生产效率，还可以提前发现问题并及时进行干预，从而避免恶性事故的发生。作为获取关键工艺参数等数据的传感器扮演着十分重要的角色，然而传统传感器由于尺寸大，很难接近待测点，即便通过不同的安装方式接触待测点，对于原有物理场的破坏也很大，破坏了检测的真实性；同时由于传统传感器响应慢，有很大的滞后性，很难满足现场实时监测的需求。薄膜传感器借助其尺寸小、响应快的特点，能够提供较高的空间分辨率和时间分辨率，使得现场的监控更真实、更及时。但是常规基于硅基底的薄膜传感器由于基底材料的脆性和不耐高温等缺点，很难应用到高温、高压、大应变以及腐蚀性的场合。

为了解决上述问题，基于金属基底的薄膜传感器被开发出来，但是由于金属基底的特殊性，基底需在清洁度并不高的传统加工环境中进行抛光，然后转入超净间进行传感器的制作，极易在金属基底上留下各种颗粒等污染物，在后续的制作过程中产生问题。如：用于高温环境条件下的基于金属基底薄膜传感器的绝缘材料氧化铝，通过物理气相沉积（PVD）的电子束蒸发（E-beam evaporation）工艺制备过程中，淀积的氧化铝绝缘层中易出现针孔（pin hole），使得传感器电路层与金属基底之间存在短路，从而导致绝缘失败。而使用原子层堆积工艺（ALD），覆盖能力强，制备的氧化铝绝缘层中不存在针孔，但由于其工艺淀积效率低，制作满足高温条件下绝缘能力所需的一定厚度的绝缘层，需花费大量的时间和成本。因此，都没能很好的解决现有技术的问题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于金属基底的薄膜传感器的绝缘层结构，在不增加时间及成本的前提下，提出一种新型氧化铝绝缘层结构，用于解决基于金属基底的薄膜传感器在高温环境条件下使用时出现的短路难题。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于金属基底的薄膜传感器的绝缘层结构，包括金属基底层，设置在金属基底层上的粘接层，在粘接层上的设置第一绝缘层，在第一绝缘层上设置隔离层，在隔离层上设置第二绝缘层，在第二绝缘层上设置的传感器电路层。

所述粘接层为在金属基底上淀积的厚5～50nm的金属钛层。

所述第二绝缘层和传感器电路层上设置保护层。

所述第一绝缘层为通过电子束蒸发在粘接层上淀积的厚0.2～5 um的氧化铝层。

所述隔离层为通过原子层堆积在第一绝缘层上淀积的厚10～500 nm 的氧化铝层。

所述第二绝缘层为通过电子束蒸发在隔离层上淀积的厚0.2～5 um的氧化铝层。

所述保护层包括第一保护层，第一保护层为通过电子束蒸发在第二绝缘层上淀积的厚0.2～5 um的氧化铝层，第一保护层不覆盖传感器电路层的焊盘。

所述保护层还包括第二保护层，第二保护层为通过原子层堆积在第一保护层上淀积的厚10～500 nm的氧化铝层，第二保护层不覆盖传感器电路层的焊盘。