柔性声表面波传感器及其制作方法转让专利
申请号 : CN201811605608.1
文献号 : CN109778122B
文献日 : 2022-03-18
发明人 : 冯雪 , 王志建 , 陈颖
申请人 : 浙江清华柔性电子技术研究院 , 清华大学
摘要 :
一种柔性声表面波传感器及其制作方法，包括柔性氮化铝薄膜及设置于所述柔性氮化铝薄膜上的电极层，所述柔性氮化铝薄膜包括铝基底及氮化铝膜层，所述氮化铝膜层包括第一氮化铝膜层及第二氮化铝膜层，所述铝基底、所述第一氮化铝膜层及所述第二氮化铝膜层依次层叠设置，所述电极层包括输入电极及输出电极，所述输入电极及所述输出电极间隔设置于所述第二氮化铝膜层上，所述第一氮化铝膜层为由所述铝基底的表面经过氮化处理而形成的膜层。该柔性声表面波传感器中的氮化铝膜层与基底之间的结合力较强。
权利要求 :
1.柔性声表面波传感器，其特征在于：包括柔性氮化铝薄膜及设置于所述柔性氮化铝薄膜上的电极层，所述柔性氮化铝薄膜包括铝基底及氮化铝膜层，所述氮化铝膜层包括第一氮化铝膜层及第二氮化铝膜层，所述铝基底、所述第一氮化铝膜层及所述第二氮化铝膜层依次层叠设置，所述电极层包括输入电极及输出电极，所述输入电极及所述输出电极间隔设置于所述第二氮化铝膜层上，所述第一氮化铝膜层为由所述铝基底的表面经过氮化处理而形成的膜层，所述氮化铝薄膜还包括衬底层，所述铝基底设置于所述衬底层上，所述衬底层为非铝金属箔，所述柔性声表面波传感器还包括第一过渡膜层及第二过渡膜层，所述第一过渡膜层设置于所述衬底层上，所述第二过渡膜层形成于所述第一过渡膜层上，所述第一过渡膜层为与衬底层同材质金属形成的膜层，所述第二过渡膜层为铝与衬底层同材质金属的合金的膜层。
2.如权利要求1所述的柔性声表面波传感器，其特征在于：所述第二氮化铝膜层为通过沉积工艺形成的膜层。
3.如权利要求 2所述的柔性声表面波传感器，其特征在于：所述第一过渡膜层为由与所述衬底层同材质的金属在所述衬底层上通过沉积工艺形成的膜层，所述第二过渡膜层为由在所述第一过渡膜层上通过磁过滤多弧离子镀方法沉积所述铝基底时同时形成。
4.如权利要求1所述的柔性声表面波传感器，其特征在于：在所述输入电极及所述输出电极之间还设置有气敏材料区。
5.如权利要求1所述的柔性声表面波传感器，其特征在于：所述柔性声表面波传感器还包括柔性高分子膜层，所述衬底层设置于所述柔性高分子膜层上。
6.如权利要求1所述的柔性声表面波传感器，其特征在于：所述输入电极及所述输出电极均为叉指电极。
7.柔性声表面波传感器的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：提供铝基底；
对所述铝基底进行氮化处理，在所述铝基底的表面上形成第一氮化铝膜层；
在所述第一氮化铝膜层上形成第二氮化铝膜层；
在所述第二氮化铝膜层上形成间隔设置的输入电极及输出电极；
该方法还包括提供衬底层，并使所述铝基底形成于所述衬底层上；
当所述衬底层为非铝材质金属时，该方法还包括：通过沉积工艺在所述衬底层上形成第一过渡 膜层，所述第一过渡膜层为与所述衬底层同材质金属形成的膜层；
通过磁过滤多弧离子镀在所述第一过渡膜层上沉积所述铝基底，同时在所述铝基底与所述第一过渡膜层之间形成第二过渡膜层，所述第二过渡膜层为与所述衬底层同材质金属及铝的合金形成的膜层。
8.如权利要求7所述的柔性声表面波传感器的制作方法，其特征在于：在所述第一氮化铝膜层上通过沉积工艺形成所述第二氮化铝膜层。
9.如权利要求7所述的柔性声表面波传感器的制作方法，其特征在于：通过磁过滤多弧离子镀工艺，在所述第二氮化铝膜层的表面沉积形成所述输入电极及所述输出电极。
10.根据权利要求7所述的柔性声表面波传感器的制作方法，其特征在于：该方法还包括提供柔性高分子膜层，并使所述衬底层形成于所述柔性高分子膜层上。
说明书 :
柔性声表面波传感器及其制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及柔性技术领域，尤其是一种柔性声表面波传感器及其制作方法。
背景技术
[0002] 声表面波传感器(SAW)是基于超声表面波振荡器的频率随着被测物理量的变化而改变，从而实现被测量的一种新型传感器。根据目前对声表面波器件的研究结果，用声表面
波器件可以做成测量机械应变、应力、微小位移、作用力以及温度等参数的传感器。
波器件可以做成测量机械应变、应力、微小位移、作用力以及温度等参数的传感器。
[0003] 声表面波器件(SAW)是由电压材料基片和沉淀在基片上不同功能的叉指换能器组成。基片材料有压电单晶、有压电薄膜和压电陶瓷三大类。叉指换能器是金属电极，其形状
如手指交叉，故称叉指换能器。声表面波传感器的一个关键器件是声表面波振荡器，而在甚
高频和超高频段能实现高Q值的唯一器件是声表面波谐振型振荡器。
如手指交叉，故称叉指换能器。声表面波传感器的一个关键器件是声表面波振荡器，而在甚
高频和超高频段能实现高Q值的唯一器件是声表面波谐振型振荡器。
[0004] 声表面波器件(SAW)一般工作在射频波段(频率范围为50MHz～2.5GHz)，能够借助于无线读取系统实现无线无源监测，具备体积小、精度高、抗干扰能力强等优势，可满足在
狭小密闭空间和高速运动或旋转物体的参数检测(如温度、压力和气体等)。利用柔性材料
制备的声表面波传感器可弯曲，易延展的突出特点，可实现对小直径轴系结构，非平整或曲
面结构表面参数的高精度、无源无线的检测。
狭小密闭空间和高速运动或旋转物体的参数检测(如温度、压力和气体等)。利用柔性材料
制备的声表面波传感器可弯曲，易延展的突出特点，可实现对小直径轴系结构，非平整或曲
面结构表面参数的高精度、无源无线的检测。
[0005] 现有柔性SAW传感器的制造方法主要有通过对压电层的减薄使其柔性化，再通过转印至柔性衬底(专利201610873787.1一种柔性无源无线声表面波传感器及其制备方法)，
或通过磁控溅射工艺在柔性衬底上溅射压电薄膜和金属叉指电极层，实现柔性SAW传感器
的制备。由于转印或溅射沉积，各薄膜层间的结合主要靠范德华力，器件可靠性较低，在多
次柔动过程中易分层开裂，导致器件功能失效。
或通过磁控溅射工艺在柔性衬底上溅射压电薄膜和金属叉指电极层，实现柔性SAW传感器
的制备。由于转印或溅射沉积，各薄膜层间的结合主要靠范德华力，器件可靠性较低，在多
次柔动过程中易分层开裂，导致器件功能失效。
发明内容
[0006] 有鉴于此，本发明提供了一种柔性声表面波传感器及其制作方法，该柔性声表面波传感器中各膜层之间的结合力较好。
[0007] 本发明提供了一种柔性声表面波传感器，包括柔性氮化铝薄膜及设置于所述柔性氮化铝薄膜上的电极层，所述柔性氮化铝薄膜包括铝基底及氮化铝膜层，所述氮化铝膜层
包括第一氮化铝膜层及第二氮化铝膜层，所述铝基底、所述第一氮化铝膜层及所述第二氮
化铝膜层依次层叠设置，所述电极层包括输入电极及输出电极，所述输入电极及所述输出
电极间隔设置于所述第二氮化铝膜层上，所述第一氮化铝膜层为由所述铝基底的表面经过
氮化处理而形成的膜层，所述第二氮化铝膜层为通过沉积工艺形成的膜层，所述氮化铝薄
膜还包括衬底层，所述铝基底设置于所述衬底层上，所述衬底层为非铝金属箔，所述柔性声
表面波传感器还包括第一过渡膜层及第二过渡膜层，所述第一过渡膜层设置于所述衬底层
上，所述第二过渡膜层形成于所述第一过渡膜层上，所述第一过渡膜层为与衬底层同材质
金属形成的膜层，所述第二过渡膜层为铝与衬底层同材质金属的合金的膜层。
包括第一氮化铝膜层及第二氮化铝膜层，所述铝基底、所述第一氮化铝膜层及所述第二氮
化铝膜层依次层叠设置，所述电极层包括输入电极及输出电极，所述输入电极及所述输出
电极间隔设置于所述第二氮化铝膜层上，所述第一氮化铝膜层为由所述铝基底的表面经过
氮化处理而形成的膜层，所述第二氮化铝膜层为通过沉积工艺形成的膜层，所述氮化铝薄
膜还包括衬底层，所述铝基底设置于所述衬底层上，所述衬底层为非铝金属箔，所述柔性声
表面波传感器还包括第一过渡膜层及第二过渡膜层，所述第一过渡膜层设置于所述衬底层
上，所述第二过渡膜层形成于所述第一过渡膜层上，所述第一过渡膜层为与衬底层同材质
金属形成的膜层，所述第二过渡膜层为铝与衬底层同材质金属的合金的膜层。
[0008] 进一步地，所述第二氮化铝膜层为通过沉积工艺形成的膜层。
[0009] 进一步地，所述第一过渡膜层为由于所述衬底层同材质的金属在所述衬底层上通过沉积工艺形成的膜层，所述第二过渡膜层为由在所述第一过渡膜层上通过磁过滤多弧离
子镀方法沉积所述铝基底时同时形成。
子镀方法沉积所述铝基底时同时形成。
[0010] 进一步地，在所述输入电极及所述输出电极之间还设置有气敏材料区。
[0011] 进一步地，所述柔性声表面波传感器还包括柔性高分子膜层，所述衬底层设置于所述柔性高分子膜层上。
[0012] 进一步地，所述输入电极及所述输出电极均为叉指电极。
[0013] 本发明还提供了一种柔性声表面波传感器的制作方法，包括如下步骤：
[0014] 提供铝基底；
[0015] 对所述铝基底进行氮化处理，在所述铝基底的表面上形成第一氮化铝膜层；
[0016] 在所述第一氮化铝膜层上形成第二氮化铝膜层；
[0017] 在所述第二氮化铝膜层上形成间隔设置的输入电极及输出电极；
[0018] 该方法还包括提供衬底层，并使所述铝基底形成于所述衬底层上；
[0019] 当所述衬底层为非铝材质金属时，该方法还包括：
[0020] 通过沉积工艺在所述衬底层上形成第一过镀膜层，所述第一过渡膜层为与所述衬底层同材质金属形成的膜层；
[0021] 通过磁过滤多弧离子镀在所述第一过渡膜层上沉积所述铝基底，同时在所述铝基底与所述第一过渡膜层之间形成第二过渡膜层，所述第二过渡膜层为与所述衬底层同材质
金属及铝的合金形成的膜层。。
金属及铝的合金形成的膜层。。
[0022] 进一步地，在所述第一氮化铝膜层上通过沉积工艺形成所述第二氮化铝膜层。
[0023] 进一步地，通过磁过滤多弧离子镀工艺，在所述第二氮化铝膜层的表面沉积形成所述输入电极及所述输出电极。
[0024] 进一步地，该方法还包括提供柔性高分子膜层，并使所述衬底层形成于所述柔性高分子膜层上。
[0025] 综上所述，在本发明中，通过将第一氮化铝膜层及第二氮化铝膜层依次在铝基底上形成，由于第一氮化铝膜层是由铝基底的表面经过氮化处理而形成的，因此，第一氮化铝
膜层与铝基底的结合力较强，并且在器件受到热冲击时，第一氮化铝膜层还可以起到缓冲
热应力的作用，提高器件的可靠性和寿命。由于第二氮化铝膜层通过沉积工艺形成于第一
氮化铝膜层上，两层氮化铝膜层的结合同样会较为紧密，同时沉积工艺也可以的设置也可
以使第一氮化铝膜层及第二氮化铝膜层的总厚度满足氮化铝薄膜对于氮化铝膜层厚度的
要求，防止针孔的产生。因此，在本实施例中氮化铝膜层与铝基底之间具有较高的结合力。
进一步地，通过不同材料衬底层的设置，能够使本发明提供的柔性声表面波传感器具备更
广的使用空间。相比较现有技术方案，本发明可采用卷对卷生产工艺，通过一次性真空处
理、沉积形成所需器件，工艺过程简单，生成效率高，生产成本低，避免了现有技术通过转印
等方法带来的材料浪费、工业废水的污染和成本高等问题。
膜层与铝基底的结合力较强，并且在器件受到热冲击时，第一氮化铝膜层还可以起到缓冲
热应力的作用，提高器件的可靠性和寿命。由于第二氮化铝膜层通过沉积工艺形成于第一
氮化铝膜层上，两层氮化铝膜层的结合同样会较为紧密，同时沉积工艺也可以的设置也可
以使第一氮化铝膜层及第二氮化铝膜层的总厚度满足氮化铝薄膜对于氮化铝膜层厚度的
要求，防止针孔的产生。因此，在本实施例中氮化铝膜层与铝基底之间具有较高的结合力。
进一步地，通过不同材料衬底层的设置，能够使本发明提供的柔性声表面波传感器具备更
广的使用空间。相比较现有技术方案，本发明可采用卷对卷生产工艺，通过一次性真空处
理、沉积形成所需器件，工艺过程简单，生成效率高，生产成本低，避免了现有技术通过转印
等方法带来的材料浪费、工业废水的污染和成本高等问题。
[0026] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够
更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0027] 图1所示为本发明第一实施例提供的柔性声表面波传感器的俯视结构示意图。
[0028] 图2所示为图1中柔性声表面波传感器的截面结构示意图。
[0029] 图3所示为本发明第二实施例提供的柔性声表面波传感器的截面结构示意图。
[0030] 图4所示为本发明第三实施例提供的柔性声表面波传感器的截面结构示意图。
具体实施方式
[0031] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，详细说明如下。
[0032] 本发明提供了一种柔性声表面波传感器及其制作方法，该柔性声表面波传感器中各膜层之间的结合力较好。
[0033] 图1所示为本发明第一实施例提供的柔性声表面波传感器的俯视结构示意图，图2所示为图1中柔性声表面波传感器的截面结构示意图，如图1及图2所示，本发明第一实施例
提供的柔性声表面波传感器包括柔性氮化铝薄膜10及设置于柔性氮化铝薄膜10上的电极
层20，该柔性氮化铝薄膜10包括铝基底13及氮化铝膜层14，氮化铝膜层14包括第一氮化铝
膜层141及第二氮化铝膜层142，铝基底13、第一氮化铝膜层141、第二氮化铝膜层142及电极
层20依次设置。电极层20包括输入电极21及输出电极23，输入电极21及输出电极23间隔设
置于第二氮化铝膜层142上，其中第一氮化铝膜层141由铝基底13的表面经过氮化处理而形
成。
提供的柔性声表面波传感器包括柔性氮化铝薄膜10及设置于柔性氮化铝薄膜10上的电极
层20，该柔性氮化铝薄膜10包括铝基底13及氮化铝膜层14，氮化铝膜层14包括第一氮化铝
膜层141及第二氮化铝膜层142，铝基底13、第一氮化铝膜层141、第二氮化铝膜层142及电极
层20依次设置。电极层20包括输入电极21及输出电极23，输入电极21及输出电极23间隔设
置于第二氮化铝膜层142上，其中第一氮化铝膜层141由铝基底13的表面经过氮化处理而形
成。
[0034] 在本实施例中，通第一氮化铝膜层141及第二氮化铝膜层142在铝基底13上形成，由于第一氮化铝膜层141是由铝基底13的表面经过氮化处理而形成的，第一氮化铝膜层141
与铝基底13之间是金属键和共价键结合，因此，第一氮化铝膜层141与铝基底13的结合力较
强，并且在器件受到热冲击时，第一氮化铝膜层还可以起到缓冲热应力的作用，提高器件的
可靠性和寿命。
与铝基底13之间是金属键和共价键结合，因此，第一氮化铝膜层141与铝基底13的结合力较
强，并且在器件受到热冲击时，第一氮化铝膜层还可以起到缓冲热应力的作用，提高器件的
可靠性和寿命。
[0035] 进一步地，第二氮化铝膜层142为通过沉积工艺在第一氮化铝膜层141上形成的膜层。由于第二氮化铝膜层142通过沉积工艺形成于第一氮化铝膜层141上，两层氮化铝之间
通过离子键和共价键相互结合，两层氮化铝膜层14的结合同样会较为紧密，同时沉积工艺
也可以使第一氮化铝膜层141及第二氮化铝膜层142的总厚度满足氮化铝薄膜对于氮化铝
膜层14厚度的要求，防止针孔的产生。因此，在本实施例中氮化铝膜层14与铝基底13之间具
有较高的结合力。
通过离子键和共价键相互结合，两层氮化铝膜层14的结合同样会较为紧密，同时沉积工艺
也可以使第一氮化铝膜层141及第二氮化铝膜层142的总厚度满足氮化铝薄膜对于氮化铝
膜层14厚度的要求，防止针孔的产生。因此，在本实施例中氮化铝膜层14与铝基底13之间具
有较高的结合力。
[0036] 进一步地，在本实施例中，第一氮化铝膜层141可以通过霍尔离子源对铝基底13进行氮化处理而得到，由于该处理方法的温度较低，因此，可以选用熔点较低的柔性高分子薄
膜，这能够进一步地节约成本。氮化铝膜层14的厚度为20nm‑2μm，其中，第一氮化铝膜层141
的厚度为5nm‑10nm，第二氮化铝膜层142的厚度为15nm‑1.99μm。
膜，这能够进一步地节约成本。氮化铝膜层14的厚度为20nm‑2μm，其中，第一氮化铝膜层141
的厚度为5nm‑10nm，第二氮化铝膜层142的厚度为15nm‑1.99μm。
[0037] 进一步地，在本实施例中，氮化铝薄膜10还可以包括衬底层12，上述的铝基底13设置于衬底层12上。
[0038] 在本实施例中，衬底层12为铝金属，如铝金属箔，此时，衬底层12可以与铝基底13形成于一体，也即，可以直接在铝金属箔的表面上直接进行氮化处理以形成第一氮化铝膜
层141，不需要再额外形成铝基底13，这减少柔性声表面波传感器的厚度、减轻氮化铝薄膜
的质量，以及减少工艺。为了满足衬底层12厚度的要求，此时的铝箔的厚度会较厚，其厚度
可以达到12μm‑18μm。
层141，不需要再额外形成铝基底13，这减少柔性声表面波传感器的厚度、减轻氮化铝薄膜
的质量，以及减少工艺。为了满足衬底层12厚度的要求，此时的铝箔的厚度会较厚，其厚度
可以达到12μm‑18μm。
[0039] 电极层20在本实施例中可以通过磁过滤多弧离子镀工艺形成于第二氮化铝膜层142上，由于该工艺的能量较高，因此，可以提高电极层20与第二氮化铝膜层142之间的结合
力。
力。
[0040] 进一步地，在本实施例中，当检测气体时，输入电极21及输出电极23之间还设置有气敏材料区22，气体敏感材料区22遇到敏感气体产生电信号，然后将电信号传给氮化铝薄
膜10，使氮化铝薄膜10震动。输入电极21及输出电极23均可以为叉指电极。
膜10，使氮化铝薄膜10震动。输入电极21及输出电极23均可以为叉指电极。
[0041] 进一步地，在本实施例中，柔性声表面波传感器还包括柔性高分子膜层11，上述的衬底层12形成于柔性高分子膜层11上。柔性高分子膜层11由PI(Polyimide；聚酰亚胺)，PET
(Polyethylene terephthalate；聚对苯二甲酸乙二醇酯)，LCP(Liquid Crystal Polymer；
液晶聚合物)、PTPE(Polytetrafluoro ethylene；聚四氟乙烯薄膜)等材质制成，其厚度小
于200μm。
(Polyethylene terephthalate；聚对苯二甲酸乙二醇酯)，LCP(Liquid Crystal Polymer；
液晶聚合物)、PTPE(Polytetrafluoro ethylene；聚四氟乙烯薄膜)等材质制成，其厚度小
于200μm。
[0042] 在本实施例中，柔性高分子膜层11的厚度小于200μm。
[0043] 图3所示为本发明第二实施例提供的柔性声表面波传感器的截面结构示意图，本发明第二实施例提供的柔性声表面波传感器与第一实施例基本相同，其不同之处在于，在
本实施例中，衬底层12为铝合金，此时，铝基底13通过沉积工艺形成于铝合金上。由于衬底
层12为铝合金，而铝基底13形成于铝合金上，因此，在该实施例中，柔性声表面波传感器可
以在保证结合力的情况下，提高氮化铝薄膜的耐腐蚀等性能，使得器件能够应用在腐蚀性
较强的环境，如海中。
本实施例中，衬底层12为铝合金，此时，铝基底13通过沉积工艺形成于铝合金上。由于衬底
层12为铝合金，而铝基底13形成于铝合金上，因此，在该实施例中，柔性声表面波传感器可
以在保证结合力的情况下，提高氮化铝薄膜的耐腐蚀等性能，使得器件能够应用在腐蚀性
较强的环境，如海中。
[0044] 在此实施例中，铝合金的厚度为12μm‑18μm，由于此时，铝基底13不再承担衬底层12的作用，因此铝基底13可以较薄，其厚度为15nm‑40nm。
[0045] 图4所示为本发明第三实施例提供的柔性声表面波传感器的截面结构示意图，如图4所示，本发明第三实施例提供的柔性声表面波传感器与第一实施例基本相同，其不同之
处在于，在本实施例中，衬底层12的材质不为铝，其高导热性的Cu、Fe、Ti、Ag、Ni、Sn等非铝
金属，以增加其导热性能，以及增加使用寿命，铝基底13形成于衬底层12上。
处在于，在本实施例中，衬底层12的材质不为铝，其高导热性的Cu、Fe、Ti、Ag、Ni、Sn等非铝
金属，以增加其导热性能，以及增加使用寿命，铝基底13形成于衬底层12上。
[0046] 进一步地，在本实施例中，氮化铝薄膜还包括第一过渡膜层151及第二过渡膜层152，第一过渡膜层151设置于衬底层12上，第二过渡膜层152设置于第一过渡膜层151上，铝
基底13设置于第二过渡膜层152上，其中第一过渡膜层151为与衬底层12同材质金属形成的
膜层，第二过渡膜层152为铝与衬底层12同材质金属的合金的膜层。通过第一过渡膜层151
及第二过渡膜层152的设置，能够增加铝基底13与衬底层12之间的结合力。
基底13设置于第二过渡膜层152上，其中第一过渡膜层151为与衬底层12同材质金属形成的
膜层，第二过渡膜层152为铝与衬底层12同材质金属的合金的膜层。通过第一过渡膜层151
及第二过渡膜层152的设置，能够增加铝基底13与衬底层12之间的结合力。
[0047] 更为具体地，第一过渡膜层151由与衬底层12同材质的金属在衬底层12上通过沉积工艺形成，第二过渡膜层152由在第一过镀膜层上通过磁过滤多弧离子镀方法沉积铝基
底13时同时形成。也即在向第一过渡膜层151上衬底层12铝基底13时，由于磁过滤多弧离子
镀的能量较强，因此，沉积的铝金属会先与接触的第一过渡膜层151形成一层合金层。
底13时同时形成。也即在向第一过渡膜层151上衬底层12铝基底13时，由于磁过滤多弧离子
镀的能量较强，因此，沉积的铝金属会先与接触的第一过渡膜层151形成一层合金层。
[0048] 在本实施例中，衬底层12的厚度为12μm‑18μm。第一过渡膜层151的厚度为20nm‑50nm，第二过渡膜层152的厚度为5nm‑10nm。由于在此实施例中，铝基底13不再承担衬底层
12的作用，因此铝基底13可以较薄，其厚度为15nm‑40nm。
12的作用，因此铝基底13可以较薄，其厚度为15nm‑40nm。
[0049] 综上所述，在本发明中，通过将第一氮化铝膜层141及第二氮化铝膜层142依次在铝基底13上形成，由于第一氮化铝膜层141是由铝基底13的表面经过氮化处理而形成的，因
此，第一氮化铝膜层141与铝基底13的结合力较强，并且在器件受到热冲击时，第一氮化铝
膜层还可以起到缓冲热应力的作用，提高器件的可靠性和寿命。进一步地，由于第二氮化铝
膜层142通过沉积工艺形成于第一氮化铝膜层141上，两层氮化铝膜层14的结合同样会较为
紧密，同时沉积工艺也可以使第一氮化铝膜层141及第二氮化铝膜层142的总厚度满足氮化
铝薄膜对于氮化铝膜层14厚度的要求，防止针孔的产生。因此，在本实施例中氮化铝膜层14
与铝基底13之间具有较高的结合力。进一步地，通过不同材料衬底层12的设置，能够使本发
明提供的柔性声表面波传感器具备更广的使用空间。进一步地，相比较现有技术方案，本发
明可采用卷对卷生产工艺，通过一次性真空处理、沉积形成所需器件，工艺过程简单，生成
效率高，生产成本低，避免了现有技术通过转印等方法带来的材料浪费、工业废水的污染和
成本高等问题。
此，第一氮化铝膜层141与铝基底13的结合力较强，并且在器件受到热冲击时，第一氮化铝
膜层还可以起到缓冲热应力的作用，提高器件的可靠性和寿命。进一步地，由于第二氮化铝
膜层142通过沉积工艺形成于第一氮化铝膜层141上，两层氮化铝膜层14的结合同样会较为
紧密，同时沉积工艺也可以使第一氮化铝膜层141及第二氮化铝膜层142的总厚度满足氮化
铝薄膜对于氮化铝膜层14厚度的要求，防止针孔的产生。因此，在本实施例中氮化铝膜层14
与铝基底13之间具有较高的结合力。进一步地，通过不同材料衬底层12的设置，能够使本发
明提供的柔性声表面波传感器具备更广的使用空间。进一步地，相比较现有技术方案，本发
明可采用卷对卷生产工艺，通过一次性真空处理、沉积形成所需器件，工艺过程简单，生成
效率高，生产成本低，避免了现有技术通过转印等方法带来的材料浪费、工业废水的污染和
成本高等问题。
[0050] 本发明还提供了一种柔性声表面波传感器的制作方法，该制作方法包括如下步骤：
[0051] 提供一铝基底13；
[0052] 对铝基底13进行氮化处理，以在铝基底13的表面上形成第一氮化铝膜层141；
[0053] 在第一氮化铝膜层141上形成第二氮化铝膜层142；
[0054] 在第二氮化铝膜层142上形成输入电极21及输出电极23。
[0055] 第二氮化铝膜层142可以通过沉积工艺形成于第一氮化铝膜层141上。
[0056] 进一步地，该方法还包括，提供一衬底层12，并使铝基底13形成于衬底层12上。
[0057] 在本实施例中，该衬底层12的材料为铝箔，此时，铝基底13与衬底层12结合为一体，也即，该铝箔即作为铝基底13的存在，也作为衬底层12的存在，不再额外设置铝基底13，
此时，铝箔的厚度较厚，其厚度为12‑18μm。
此时，铝箔的厚度较厚，其厚度为12‑18μm。
[0058] 更为具体地，为了提高第一氮化铝薄膜与铝基底13的结合力强度，铝基底13表面的粗糙度为10nm‑0.4μm。
[0059] 在进行氮化处理时，可以以氮化铝陶瓷为靶材，将真空室抽真空至真空度高于3×‑3 ‑2
10 Pa，向真空腔充入流量为20‑50sccm的氮气，使真空腔的真空度为2.0×10 Pa～5.0～
‑2
10 Pa，打开霍尔离子源，调整电压至800‑2000V，使霍尔离子源的电流为0.1‑2A，对铝基底
1310进行等离子体清洗，其时间为10‑20min，使铝基底1310表面产生厚度为5nm‑10nm的第
一氮化铝膜层141。
10 Pa，向真空腔充入流量为20‑50sccm的氮气，使真空腔的真空度为2.0×10 Pa～5.0～
‑2
10 Pa，打开霍尔离子源，调整电压至800‑2000V，使霍尔离子源的电流为0.1‑2A，对铝基底
1310进行等离子体清洗，其时间为10‑20min，使铝基底1310表面产生厚度为5nm‑10nm的第
一氮化铝膜层141。
[0060] 在进行氮化处理后，可以关闭霍尔离子源，氮气流量关小至5‑10sccm，并充入流量为40‑100sccm的氩气，使得真空腔室的真空度为0.1‑0.5Pa，打开磁控溅射，使磁控溅射功
率为80w‑200w，对附有第一氮化铝薄膜的铝基底13表现进行沉积，沉积时间为1‑100min，使
第一氮化铝膜层141上产生厚度为15nm‑1.99μm后的第二氮化铝膜层142。
率为80w‑200w，对附有第一氮化铝薄膜的铝基底13表现进行沉积，沉积时间为1‑100min，使
第一氮化铝膜层141上产生厚度为15nm‑1.99μm后的第二氮化铝膜层142。
[0061] 需要说明的是，在形成第二氮化铝膜时，其方法不限于磁控溅射法，其还可以采用脉冲激光沉积法、分子束外延法等将第二氮化铝膜层142形成于第一氮化铝膜层141上。
[0062] 在形成电极层20时，可以通过磁过滤多弧离子镀工艺，在氮化铝薄膜表面沉积输入电极21及输出电极23，该电极层20的材质为Cu,Ag,Au,Pt,Ni,Al,Cr等金属。
[0063] 其具体方法为，将带有叉指电极图形的掩膜板固定在氮化铝薄膜上，并置于真空‑3
室内，抽真空至3×10 Pa。打开氩气阀门，调节氩气流量为15‑30sccm，使真空腔内的真空度
‑2 ‑2
为1.5×10 Pa～3.0×10 Pa，打开磁过滤多弧离子镀电源，在第二氮化铝膜层142上沉积
金属薄膜，以形成电极层20。
室内，抽真空至3×10 Pa。打开氩气阀门，调节氩气流量为15‑30sccm，使真空腔内的真空度
‑2 ‑2
为1.5×10 Pa～3.0×10 Pa，打开磁过滤多弧离子镀电源，在第二氮化铝膜层142上沉积
金属薄膜，以形成电极层20。
[0064] 在完成柔性声表面波传感器的制作后，通过用百格法进行测试，该氮化铝膜层14与铝基底13的结合力为5B，其最小弯折半径为2nm‑10mm。
[0065] 进一步地，该方法还包括提供一柔性高分子膜层11，并使衬底层12形成于柔性高分子膜层11上。
[0066] 该柔性高分子膜层11可以由PI(Polyimide；聚酰亚胺)，PET(Polyethylene terephthalate；聚对苯二甲酸乙二醇酯)，LCP(Liquid Crystal Polymer；液晶聚合物)、
PTPE(Polytetrafluoro ethylene；聚四氟乙烯薄膜)等材质制成，其厚度小于200μm。
PTPE(Polytetrafluoro ethylene；聚四氟乙烯薄膜)等材质制成，其厚度小于200μm。
[0067] 进一步地，在本实施例中，衬底层12可以通过压合工艺与柔性高分子膜层11结合为一体。在另一个实施例中，衬底层12及柔性高分子膜层11可以共同组成覆金属箔层压板。
[0068] 在本发明的另一个实施例中，该衬底层12为其高导热性的Cu、Fe、Ti、Ag、Ni、Sn等非铝材质金属。在将铝基底13形成于衬底层12上时，该方法还包括如下步骤：
[0069] 通过沉积工艺在非铝金属材质金属的衬底层12上形成第一过渡膜层151，第一过渡膜层151为与衬底层12同材质金属形成的膜层；
[0070] 通过磁过滤多弧离子镀在第一过渡膜层151上沉积铝基底13，同时在铝基底13与第一过渡膜层151之间第二过渡膜层152，第二过渡膜层152为与衬底层12同材质金属及铝
形成的合金膜层。
形成的合金膜层。
[0071] 更为具体地，在进行沉积工艺时，提供一非铝材质金属箔作为衬底层12，以A金属、‑3
铝金属和氮化铝陶瓷作为靶材，初始真空度高于3×10 Pa。其中，非铝材质的金属箔的表面
粗糙度为10nm～0.4μm，厚度为12μm～18μm。
铝金属和氮化铝陶瓷作为靶材，初始真空度高于3×10 Pa。其中，非铝材质的金属箔的表面
粗糙度为10nm～0.4μm，厚度为12μm～18μm。
[0072] 向真空腔充入流量为15‑30sccm的氩气，使真空腔室的真空度为1.5×10‑2Pa～3.0‑2
×10 Pa，打开第一磁过滤多弧离子镀电源，调整电弧电流为55‑65A，沉积时间为2min‑
5min，使第一过渡膜层151的厚度达到20nm‑50nm。
×10 Pa，打开第一磁过滤多弧离子镀电源，调整电弧电流为55‑65A，沉积时间为2min‑
5min，使第一过渡膜层151的厚度达到20nm‑50nm。
[0073] 关闭第一磁过滤多弧离子镀电源，打开第二磁过滤多弧离子镀电源，调整电弧电流至55‑65A，沉积时间为2min‑5min，在第一过渡膜层151上沉积铝基底13至一定厚度，由于
磁过滤多弧离子镀的能量是溅射能量的几十倍，因此，在沉积过程中，铝基底13与第一过渡
膜层151之间可以形成作为第二过渡膜层152的衬底层12同材质金属与铝的合金层。此时，
铝基底13的厚度为15‑40nm，第二过渡膜层152的厚度为5‑10nm。
磁过滤多弧离子镀的能量是溅射能量的几十倍，因此，在沉积过程中，铝基底13与第一过渡
膜层151之间可以形成作为第二过渡膜层152的衬底层12同材质金属与铝的合金层。此时，
铝基底13的厚度为15‑40nm，第二过渡膜层152的厚度为5‑10nm。
[0074] 在本发明的又一实施例中，该衬底层12为铝合金，在将铝基底13形成于铝合金材质的衬底层12上时，该方法还包括如下步骤：
[0075] 通过沉积工艺将铝基底13沉积于该衬底层12上。
[0076] 更为具体地，在进行沉积工艺时，提供铝合金的金属箔作为衬底层12，以铝合金和氮化铝陶瓷作为靶材，初始真空度高于3×10‑3Pa。其中，铝合金的表面粗糙度为10nm～0.4
μm，厚度为12μm～18μm；
μm，厚度为12μm～18μm；
[0077] 向真空腔室通入流量为15‑30sccm的氩气，使真空腔室的真空度为1.5×10‑2Pa～‑2
3.0×10 Pa，打开磁过滤多弧离子镀电源，调整电弧电流为55‑65A，沉积时间为2min‑5min，
以在铝合金衬底层12上形成厚度为20nm‑50nm的铝基底13。
3.0×10 Pa，打开磁过滤多弧离子镀电源，调整电弧电流为55‑65A，沉积时间为2min‑5min，
以在铝合金衬底层12上形成厚度为20nm‑50nm的铝基底13。
[0078] 以下以具体的实施例对本发明提供的柔性声表面波传感器进行说明：
[0079] 实施例1
[0080] 以柔性透明PI覆铜板为柔性高分子膜层11及衬底层12，置于真空腔室，抽真空至3‑3 ‑2
×10 Pa。打开氩气阀门，调节氩气流量为15sccm，使得真空度为1.5×10 Pa，打开磁过滤
多弧离子镀电源(铜)，调节电弧电流为55A，沉积2min。关闭磁过滤多弧离子镀电源(铜)，打
开磁过滤多弧离子镀电源(铝)，调节电弧电流至55A,沉积2min。获得的第一过渡膜层151厚
度为20nm，第二过渡膜层152的厚度为5nm，铝基底13的厚度为15nm。
×10 Pa。打开氩气阀门，调节氩气流量为15sccm，使得真空度为1.5×10 Pa，打开磁过滤
多弧离子镀电源(铜)，调节电弧电流为55A，沉积2min。关闭磁过滤多弧离子镀电源(铜)，打
开磁过滤多弧离子镀电源(铝)，调节电弧电流至55A,沉积2min。获得的第一过渡膜层151厚
度为20nm，第二过渡膜层152的厚度为5nm，铝基底13的厚度为15nm。
[0081] 关闭氩气阀门和磁过滤多弧离子镀电源(铝)，打开氮气阀门，调节氮气流量为‑2
20sccm，使得腔室的真空度为2.0×10 Pa，打开霍尔离子源，调节电压为800V，电流为0.1A，
处理时间为10min，获得的第一氮化铝膜层141厚度为5nm。
20sccm，使得腔室的真空度为2.0×10 Pa，打开霍尔离子源，调节电压为800V，电流为0.1A，
处理时间为10min，获得的第一氮化铝膜层141厚度为5nm。
[0082] 关闭霍尔离子源，关小氮气流量至5sccm，打开氩气阀门，调节氩气流量至40sccm，使得真空度为0.1Pa，打开磁控溅射电源，调节功率至80W，沉积时间1min，获得的第二氮化
铝膜层142厚度为15nm。
铝膜层142厚度为15nm。
[0083] 在氮化铝膜层14上固定掩膜板，置于真空腔室，抽真空至3.0×10‑2Pa，打开氩气阀‑2
门，调节流量至15sccm，使得真空度为1.5×10 Pa，打开磁过滤多弧离子镀电源(铜)，在氮
化铝膜层14的表面沉积叉指电极。
门，调节流量至15sccm，使得真空度为1.5×10 Pa，打开磁过滤多弧离子镀电源(铜)，在氮
化铝膜层14的表面沉积叉指电极。
[0084] 经测试，氮化铝膜层14的厚度为20nm，纯度≥99％，氮化铝膜层14与铝基底13的结合力为5B，柔性器件的最小弯折半径为2mm。经过1000次弯折之后，氮化铝膜层14与铝基底
13的结合力为5B。
13的结合力为5B。
[0085] 实施例2
[0086] 以柔性透明PET覆铜板为柔性高分子膜层11及衬底层12，置于真空腔室，抽真空至‑3 ‑2
3×10 Pa。打开氩气阀门，调节氩气流量为30sccm，使得真空度为3.0×10 Pa，打开磁过滤
多弧离子镀电源(铜)，调节电弧电流为65A，沉积5min。关闭磁过滤多弧离子镀电源(铜)，打
开磁过滤多弧离子镀电源(铝)，调节电弧电流至65A,沉积5min。获得的第一过渡膜层151的
厚度为50nm，第二过渡膜层152的厚度为10nm，铝基底13的厚度为40nm。
3×10 Pa。打开氩气阀门，调节氩气流量为30sccm，使得真空度为3.0×10 Pa，打开磁过滤
多弧离子镀电源(铜)，调节电弧电流为65A，沉积5min。关闭磁过滤多弧离子镀电源(铜)，打
开磁过滤多弧离子镀电源(铝)，调节电弧电流至65A,沉积5min。获得的第一过渡膜层151的
厚度为50nm，第二过渡膜层152的厚度为10nm，铝基底13的厚度为40nm。
[0087] 关闭氩气阀门和磁过滤多弧离子镀电源(铝)，打开氮气阀门，调节氮气流量为‑2
50sccm，使得腔室的真空度为5.0×10 Pa，打开霍尔离子源，调节电压为2000V，电流为
2.0A，处理时间为20min，获得的第一氮化铝膜层141的厚度为10nm。
50sccm，使得腔室的真空度为5.0×10 Pa，打开霍尔离子源，调节电压为2000V，电流为
2.0A，处理时间为20min，获得的第一氮化铝膜层141的厚度为10nm。
[0088] 关闭霍尔离子源，关小氮气流量至10sccm，打开氩气阀门，调节氩气流量至100sccm，使得真空度为0.5Pa，打开磁控溅射电源，调节功率至200W，沉积时间100min，获得
的第二氮化铝膜层142的厚度为1.99μm。
的第二氮化铝膜层142的厚度为1.99μm。
[0089] 在氮化铝膜层14上固定掩膜板，置于真空腔室，抽真空至3.0×10‑2Pa，打开氩气阀‑2
门，调节流量至30sccm，使得真空度为3.0×10 Pa，打开磁过滤多弧离子镀电源(铜)，在氮
化铝膜层14的表面沉积输入电极21和输出电极23。
门，调节流量至30sccm，使得真空度为3.0×10 Pa，打开磁过滤多弧离子镀电源(铜)，在氮
化铝膜层14的表面沉积输入电极21和输出电极23。
[0090] 经测试，氮化铝膜层14的厚度为2μm，纯度≥99％，氮化铝膜层14与铝基底13的结合力为5B，柔性器件的最小弯折半径为10mm。经过1000次弯折之后，氮化铝膜层14与铝基底
13的结合力为5B。
13的结合力为5B。
[0091] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人
员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰
为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对
以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰
为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对
以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。