[实用新型]一种基于金属基底的薄膜传感器绝缘层复合结构有效

专利信息
申请号: 202120316005.0 申请日: 2021-02-04
公开(公告)号: CN214046190U 公开(公告)日: 2021-08-24
发明(设计)人: 曹建峰;毛羽宏 申请(专利权)人: 曹建峰
主分类号: H05K3/00 分类号: H05K3/00;H05K3/46;H05K3/26;H05K1/18
代理公司: 北京高航知识产权代理有限公司 11530 代理人: 李浩
地址: 234000 安徽省宿*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 金属 基底 薄膜 传感器 绝缘 复合 结构
【说明书】:

实用新型公开了一种基于金属基底的薄膜传感器绝缘层复合结构,包括金属基底层,设置在金属基底层上的粘接层,设置在粘接层上的第一绝缘层,设置在第一绝缘层上的第一隔离层,设置在第一隔离层上的第二绝缘层,在第二绝缘层上设置的传感器电路层,在第二绝缘层和传感器电路层上覆盖或不覆盖保护层。本实用新型由于氮化硅隔离层不与金属基底直接接触,杜绝了在高温环境下与金属基底发生反应的可能;同时由于氮化硅隔离层的隔离,使得氧化铝绝缘层中的针孔被阻隔,从而不会导致传感器电路层与金属基底之间的短路,确保了基于金属基底的薄膜传感器在高温环境下使用时的绝缘能力。

技术领域

本实用新型涉及一种应用高温环境下基于金属基底的薄膜传感器绝缘层复合结构,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,导致后续在超净间进行传感器制作的工艺过程中,采用电子束蒸发(E-beam evaporation)工艺制作的绝缘层中存在针孔(pinhole)的现象,而采用等离子增强化学气相淀积(PECVD)工艺制作的绝缘层尽管不存在针孔(pin hole),但其会在高温下与金属基底发生反应,这两种现象都会带来传感器电路与金属基底之间的短路,最终导致传感器制作的失败。

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绝缘层复合结构,保证了绝缘层的可靠性,从而实现了基于金属基底的薄膜传感器在高温环境下的成功使用。

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绝缘层复合结构,包括金属基底层,设置在金属基底层上的粘接层,设置在粘接层上的第一绝缘层,设置在第一绝缘层上的第一隔离层,设置在第一隔离层上的第二绝缘层,在第二绝缘层上设置的传感器电路层,在第二绝缘层和传感器电路层上覆盖或不覆盖保护层。

进一步的,所述粘接层为在金属基底上淀积的厚5~50nm的金属钛层。

进一步的,所述第一绝缘层为在粘接层上淀积的厚0.2~5 um的氧化铝层。

进一步的,所述第一隔离层为在第一绝缘层上淀积的厚0.5~5 um的氮化硅层。

进一步的,所述第二绝缘层为在第一隔离层上淀积的厚0.2~5 um的氧化铝层。

进一步的,所述保护层为在第二绝缘层上淀积的厚0.2~5 um的氧化铝层,氧化铝层不覆盖传感器电路层的焊盘。

更进一步的,所述保护层上还设置有第二隔离层,第二隔离层为在保护层上淀积的厚0.5~5 um的氮化硅层,氮化硅层不覆盖传感器电路层的焊盘。

更进一步的,所述第二隔离层上还设置有第二保护层,第二保护层为在第二隔离层上淀积的厚0.2~5 um的氧化铝层,氧化铝层不覆盖传感器电路层的焊盘。

所述基于金属基底的薄膜传感器绝缘层复合结构,其制备的工艺步骤如下:

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