一种抗腐蚀高稳定性的流量传感器及其制作方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特指一种抗腐蚀高稳定性的流量传感器及其制作方法。

背景技术

目前传统的MEMS流量传感器主要由铂电阻、热电堆、电容、压力等方式组成，表面采用真空镀膜方式沉积由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、聚合物等一层或者多层保护膜；由于应用的环境比较复杂，且受限于镀膜方法，导致钝化层的厚度一般不超过20um，且膜层容易产生针孔、缺陷，降低了钝化层的保护作用，因此，流量传感器的表面非常容易受到水汽、盐、酸碱、气流、液流的影响，降低了流量传感器的稳定性和寿命。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种抗腐蚀高稳定性的流量传感器及其制作方法，实现了流量传感器表面的高强度保护，不仅可以实现耐水汽、盐、酸碱等侵蚀，也提高了气流、液流对表面冲击的保护。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种抗腐蚀高稳定性的流量传感器，包含硅片和盖板；

所述硅片为整个器件的衬底，作为支撑结构；所述硅片的正反面均设置有钝化层；所述硅片的正面分别设置有连接电极、测量电极和测温电极，背面设置有隔热腔体；所述连接电极用于连接信号处理系统；所述测量电极能根据流体流量感受到温度的变化从而产生阻值的变化；所述测温电极能根据周围环境温度的变化从而产生阻值的变化；

所述盖板的正面设置有流体槽道，背面分别设置有与连接电极、测量电极和测温电极对应的腔室；所述硅片的正面与盖板的背面粘接在一起，且连接电极、测量电极和测温电极分别位于腔室内。

优选的，所述硅片的正面与盖板的背面通过键合、胶粘、贴合方式粘接在一起。

优选的，所述流体槽道保留有1um-100um厚度，用于隔离流体与传感器。

优选的，所述硅片的正面通过沉积、光刻、刻蚀方法制作出连接电极、测量电极和测温电极。

优选的，所述钝化层采用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、聚合物材料制成。

优选的，所述盖板采用玻璃和金属材料制成。

优选的，所述盖板的正反面分别通过气体干法刻蚀、湿法腐蚀、喷砂、激光刻蚀、压铸方式制作出流体槽道和腔室。

优选的，所述盖板的正反面分别通过激光刻蚀、湿法腐蚀、车床加工方式制作出流体槽道和腔室。

本发明还公开一种抗腐蚀高稳定性的流量传感器的制作方法，包含以下步骤：

S1制作流量传感器:先在硅片的正反面沉积钝化层，再通过沉积、光刻、刻蚀方法在硅片的正面制作出连接电极、测量电极、测温电极；

S2制作盖板：在盖板的正反面分别通过刻蚀、机加工、注塑方法制作出流体槽道和腔体；

S3封装:通过键合、胶粘、贴合技术将硅片的正面与盖板的背面粘接在一起，此时连接电极、测量电极和测温电极分别位于腔室内。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明通过采用盖板与流量传感器封装的方法，不仅能够增加流量传感器的抗腐蚀效果，还可以增加流量传感器的耐外力冲击强度，提高传感器的可靠性；

2、本发明通过刻蚀方法加工的盖板与流量传感器的封装，可以提高盖板的加工精度，减少流体与测量电极之间的距离，提高测量精度。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

附图1为本发明所述的抗腐蚀高稳定性的流量传感器的封装结构示意图；

附图2为本发明所述的抗腐蚀高稳定性的流量传感器的加工流程示意图

附图3为本发明中盖板刻蚀方法的加工流程示意图。

其中：1、硅片；11、钝化层；12、连接电极；13、测量电极；14、测温电极；15、隔热腔体；2、盖板；21、流体槽道；22、腔室。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例一：

附图1为本发明所述的抗腐蚀高稳定性的流量传感器，包含硅片1和盖板2；

所述硅片1为整个器件的衬底，作为支撑结构；所述硅片1的正反面均设置有钝化层11；所述硅片1的正面分别设置有连接电极12、测量电极13和测温电极14，背面设置有隔热腔体15；所述连接电极12用于连接信号处理系统；所述测量电极13能根据流体流量感受到温度的变化从而产生阻值的变化；所述测温电极14能根据周围环境温度的变化从而产生阻值的变化；

所述盖板2的正面设置有流体槽道21，背面分别设置有与连接电极12、测量电极13和测温电极14对应的腔室22；所述硅片1的正面与盖板2的背面粘接在一起，且连接电极12、测量电极13和测温电极14分别位于腔室22内。

工作时：当流体流过流体槽道21时，测量电极13会感受到温度的变化从而产生阻值的变化，通过连接电极12与信号处理系统进行流率的测量。

本发明还公开一种抗腐蚀高稳定性的流量传感器的制作方法，包含以下步骤：

S1制作流量传感器:如图2所述，先准备硅片1，然后在硅片1的正反面沉积钝化层11，接着通过沉积、光刻、刻蚀等方法在硅片1的正面制作出连接电极12、测量电极13、测温电极14，最后通过刻蚀等方法在硅片1的背面制作出隔热腔体15；

S2制作盖板2：如图3所述，先准备100um-1000um厚度的玻璃盖板，然后通过气体干法刻蚀、湿法腐蚀、喷砂、激光刻蚀、压铸等方式在玻璃正面制作流体槽道21，其中流体槽道21底部保留1um-100um厚度，用于隔离流体与流量传感器；最后通过气体干法刻蚀、湿法腐蚀、喷砂、激光刻蚀、压铸等方式在玻璃背面制作分别与连接电极12、测量电极13和测温电极14对应的腔室22；

S3封装:通过键合、胶粘、贴合技术将硅片1的正面与玻璃的背面粘接在一起，此时连接电极12、测量电极13和测温电极14分别位于腔室22内。

实施例二：

与实施一的区别在于：S2制作盖板2时，如图3所述，先准备100um-3000um厚度的金属薄片，然后通过激光刻蚀、湿法腐蚀、车床加工等方式在金属正面制作流体槽道21，其中流体槽道21底部保留10um-100um厚度，用于隔离流体与流量传感器；最后通过激光刻蚀、湿法腐蚀、车床加工等方式在金属背面制作分别与连接电极12、测量电极13和测温电极14对应的腔室22

S3封装:通过键合、胶粘、贴合技术将硅片1的正面与金属的背面粘接在一起，此时连接电极12、测量电极13和测温电极14分别位于腔室22内。

实施例1-2所得到的抗腐蚀高稳定性的流量传感器具有以下优点：

1、本发明通过采用盖板与流量传感器封装的方法，不仅能够增加流量传感器的抗腐蚀效果，还可以增加流量传感器的耐外力冲击强度，提高传感器的可靠性；

2、本发明通过刻蚀方法加工的盖板与流量传感器的封装，可以提高盖板的加工精度，减少流体与测量电极之间的距离，提高测量精度。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。