一种气体传感器芯片一体化微加工装置转让专利
申请号 : CN202010354221.4
文献号 : CN111505210B
文献日 : 2021-07-27
发明人 : 张顺平 , 杨恒
申请人 : 华中科技大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种气体传感器芯片一体化微加工装置,其特征在于,该微加工装置集成激光刻蚀、紫外曝光和微喷成膜功能于一体,包括光学平台(1)、激光器(2)、吸附平台(3)、曝光灯(4)、微喷机构(5)和滑移台(6),其中,
所述光学平台(1)是其它部件的载体,作为加工平台;所述吸附平台(3)用于放置待成形气体传感器的基片,该吸附平台(3)具备X、Y和Z方向的自由度,用于改变所述基片的位置;所述滑移台(6)具备X、Y和Z方向的自由度,用于吸附掩模版并将掩模版放置在所述吸附平台(3)上的基片上;所述曝光灯(4)用于当吸附平台(3)移至所述曝光灯(4)下方时,对放置有掩模版的基片进行曝光;所述激光器(2)用于对所述基片按照预设图案进行激光刻蚀;
所述微喷机构(5)用于在待成形气体传感器上成型气敏膜;
所述微喷机构(5)包括支架(7)和设置在该支架(7)上的注射器夹持模块(8)、气压输入接口(9)和电机(10),所述注射器夹持模块(8)上设置有多个注射器(11),所述气压输入接口(9)设置在每个注射器(11)的上端,与外接的气压输入机构连接,用于给所述注射器(11)中的原料提供压力,每个注射器(11)上方设置有电机(10),用于驱动注射器(11)上下移动,该注射器(11)还与电压输入机构连接,使得该注射器(11)末端和所述吸附平台(3)上基片之间形成电场,该微喷机构(5)中的原料在所述压力和电场的作用下,滴落在所述基片上,以此进行气敏膜的成型;所述激光器(2)上设置有第一摄像头(16),用于观察并校准所述基片在所述吸附平台上的位置,所述滑移台(6)上设置有第二摄像头(17)和第三摄像头(18),所述第二摄像头(17)用于观察并协助调整掩模版放置在所述基片上,所述第三摄像头(18)用于观察所述微喷机构(5)的注射器注射的位置。
2.如权利要求1所述的一种气体传感器芯片一体化微加工装置,其特征在于,所述微加工装置上还包括印刷网版(12),当不适应用所述微喷机构(5)进行气敏膜成型时,采用该印刷网版成型气敏膜。
3.如权利要求2所述的一种气体传感器芯片一体化微加工装置,其特征在于,所述滑移台(6)上还设置有丝印刮刀(13),在采用印刷网版(12)成型气敏膜时将气敏浆料铺展在所述印刷网版(12)上。
4.如权利要求1所述的一种气体传感器芯片一体化微加工装置,其特征在于,所述滑移台(6)上还设置有封装吸嘴(14),用于将所述基片从所述吸附平台(3)中取出。
5.如权利要求1所述的一种气体传感器芯片一体化微加工装置,其特征在于,所述吸附平台(3)中设置有电磁阀,用于吸附和固定放置在所述吸附平台(3)上的基片。
6.如权利要求1所述的一种气体传感器芯片一体化微加工装置,其特征在于,所述激光器(2)上设置有第一高度传感器(19),用于激光光刻蚀的定位,所述滑移台(6)上设置有第二高度传感器(20),用于定位掩模版的高度,以确保在掩模版吸嘴在吸附掩模版时该掩模版正好被所述掩模版吸嘴吸紧。
说明书 :
一种气体传感器芯片一体化微加工装置
技术领域
背景技术
用于智能终端是发展的主流趋势。为满足这一需求,气敏传感器必须往微型化、集成化、批
量化生产发展。
集成于一块或多块芯片上的微型器件或系统。基于MEMS技术可制造能应用于智能终端的气
体传感器。但利用MEMS技术制造气体传感器需要一套系列化的装备和平台,其中包括光学
刻蚀、激光刻蚀、物理沉积等。这些装备及平台成本昂贵、体积庞大且不易维护,此外利用这
些平台制造气体传感器,相应的制造工艺流程并不连贯,相应的成本十分高昂,不利于大批
量生成。
发明内容
功能,解决了传统方式制造气体传感器需要一系列复杂设备的问题,同时该平台的功能都
是通过操作电脑实现,减少了因为人为操作带来的误差,因此很大程度上改善了所制备的
气敏传感器的一致性。
灯、微喷机构和滑移台,其中,
滑移台具备X、Y和Z方向的自由度,用于吸附掩模版并将掩模版放置在所述吸附平台上的基
片上;所述曝光灯用于对放置有掩模版的基片进行曝光;所述激光器用于对所述基片按照
预设图案进行激光刻蚀;所述微喷机构用于在待成形气体传感器上成型气敏膜;
端,与外接的气压输入机构连接,用于给所述注射器中的原料提供压力,每个注射器上方设
置有电机,用于驱动注射器上下移动,该注射器还与电压输入机构连接,使得该注射器末端
和所述吸附平台上基片之间形成电场,该微喷机构中的原料在所述压力和电场的作用下,
滴落在所述基片上,以此进行气敏膜的成型。
观察并协助调整掩模版放置在所述基片上,所第三摄像头用于观察所述微喷机构的注射器
注射的位置。
掩模版时该掩模版正好被所述掩模版吸嘴吸紧。
极层上的沉积,微“喷”孔孔径在10‑100μm范围,可解决现有微滴技术在成膜方法中出现的
无法滴定粘稠浆料的问题,可以实现尺寸不大于1μm颗粒的纳米气敏原材料的nL级定量微
喷;
期,可批量化生产气体传感器;
以及功耗都有很好的保证。
附图说明
装吸嘴,15‑掩模版吸嘴,16‑第一摄像头,17‑第二摄像头,18‑第三摄像头,19‑第一高度传
感器,20‑第二高度传感器,21‑网板支架。
具体实施方式
不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要
彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
位限位固定。
制试样台在三维方向上的移动。
发射出平行光。
入接口9和电机10,注射器夹持模块8上设置有多个注射器11,气压输入接口9设置在每个注
射器11的上端,与外接的气压输入机构连接,用于给注射器11中的原料提供压力,每个注射
器11上方设置有电机10,用于驱动注射器11上下移动,该注射器11还与电压输入机构连接,
使得该注射器11末端和吸附平台3上基片之间形成电场,该微喷机构5中的原料在压力和电
场的作用下,滴落在基片上,以此进行气敏膜的成型。
传感器19用于激光光刻时的精准定位,此外考虑到在刻蚀期间基片本身要保持不动但又要
根据与激光器2的相对位置调整位置,因此设计了吸附平台3,一种内置电磁阀具有吸附功
能的三维滑台,通过将激光器2和基片吸附平台3结合,对基片进行精确定位的激光刻蚀,具
体包括划片以及打孔;
嘴15用于将掩模版吸附后放置在基片上,第二摄像头17用于确认掩模版图案是否在基片正
确位置上,通过曝光灯4、滑移台6以及吸附平台3的配合工作,实现了对基片的准确曝光,将
掩模版上的图形转移到基片表面的同时为后续的磁控溅射电极层做好准备;
置在滑移台6上的第三摄像头18、滑移台6以及吸附平台3、气压/电压输入模块,第三摄像头
18用于确定玻璃针头与基片的相对位置,并观察为微喷成膜的情况,实现了多路微喷阵列
成膜功能,具体指将预制的浆料通过电流体喷印的方式沉积在基片的电极层;
及吸附平台3的相互配合,实现了高精度丝网印刷功能,能够将高粘度浆料以丝网印刷的方
式沉积在基片电极层,丰富了本平台的成膜方式;
的封装。
单元按相应指令运行。
片上,吸附平台3移至曝光灯4下,曝光150‑200s,使得光刻胶发生反应,将曝光后的基片从
吸附平台3中取出后显影,磁控溅射镀电极;然后,将表面溅射有电极的基片放回吸附平台3
中,利用激光器2进行激光刻蚀,在基片上除电极以外的地方上刻蚀形成镂空的结构,形成
镂空的目的在于,后续使用芯片时对电极的加热的热量集中在电极处,而不是分散在整个
基板上;最后,微喷机构5在电极上进行微喷成膜,将镀膜后的基片放在吸附平台3上并移动
到微喷机构5下方,向预装有气敏浆料的注射器中通入气压,在注射器尖端部分接入电压并
移动吸附平台3,气敏浆料会喷印在金属电极的插齿部分,至此完成芯片的制备,利用封装
吸嘴14将该芯片取出,之后与气体传感器的其他组件组装后后的所需的气体传感器。
施例。
在本发明的保护范围之内。