氮化鋁基集成陣列結構的二維風速風向傳感器及其制造方法，涉及一種測量風速風向傳感器及其制造方法。本發明專利技術解決了集成熱溫差原理的風速傳感器采用硅基襯底工藝復雜、開發成本較高、傳感器響應速率慢、機械性能差等缺點。本發明專利技術所述風速風向傳感器由八邊形氮化鋁陶瓷基片、四個溫度探測器、四個矩形熱隔離槽、四對等腰直角三角形熱隔離通孔、兩個溫度傳感器、四個矩形熱隔離通孔和一個中間蛇盤形加熱器組成，制作該風速風向傳感器的方法為先將氮化鋁陶瓷基片用丙酮溶液和酒精溶液進行清洗，烘干后在進行涂膠，光刻，再進行鍍膜，放入丙酮溶液中溶解光刻膠，激光刻蝕，再放入稀鹽酸溶液中清洗，最后進行退火處理，獲得傳感器。本發明專利技術用于測量風速風向。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種測量風速風向傳感器及其制造方法
技術介紹
目前，現有的集成熱溫差原理的風速風向傳感器均采用硅基作為襯底，工藝成熟，但工藝程序復雜，設備成本昂貴，傳感器響應速率慢，機械性能較差。
技術實現思路
本專利技術為了解決集成熱溫差原理的風速傳感器采用硅基襯底工藝復雜、開發成本較高、傳感器響應速率慢、機械性能差等缺點，提出了。本專利技術所述的氮化鋁基集成陣列結構二維風速風向傳感器由八邊形氮化鋁陶瓷基片、四個溫度探測器，四個矩形熱隔離槽，四對等腰直角三角形熱隔離通孔，兩個溫度傳感器、四個矩形熱隔離通孔和一個中間蛇盤形加熱器組成，所述八邊形氮化鋁陶瓷基片為由四條長邊和四條短邊相間連接組成的不等邊的八邊形，所述四條長邊相等，四條短邊相等；所述中間蛇盤形加熱器位于八邊形氮化鋁陶瓷基片的中心，該中間蛇盤形加熱器的中間是由鉬膜按矩形同心盤繞獲得的矩形加熱器和兩個引出電極組成，所述鉬膜按矩形同心盤繞獲得的矩形加熱器的四條邊分別與八邊形氮化鋁陶瓷基片的四條短邊平行，所述兩個電極分別從矩形加熱器對角線的兩端引出且位于同一直線上，四個溫度探測器分別位于中間蛇盤形加熱器與八邊形氮化鋁陶瓷基片的四條短邊之間，每個溫度探測器與中間蛇盤形加熱器之間均刻蝕有矩形熱隔離槽，每個溫度探測器均由探測頭和兩根引出電極組成，所述探測頭臨近四個矩形熱隔離槽，兩根引出電極相互平行且垂直于與該溫度探測器對應的八邊形氮化鋁陶瓷基片的短邊，所述兩根引出電極之間設置有一個矩形熱隔離通孔；每個溫度探測器電極的兩側對稱設置有一對等腰直角三角形熱隔離通孔，且溫度探測器電極與等腰直角三角形的斜邊相臨；兩個溫度傳感器臨近八邊形氮化鋁陶瓷基片的相對的兩條長邊設置，且兩個溫度傳感器之間為中間蛇盤形加熱器的引出電極。獲得上述氮化鋁基集成陣列結構的二維風速風向傳感器的造方法的具體步驟為步驟一、用氮化鋁陶瓷基片為襯底，將氮化鋁陶瓷基片浸入在丙酮溶液中，并采用在50kHz頻率的超聲波對其進行清洗10 20min后，取出氮化鋁陶瓷基片再浸入酒精溶液中在30kHz頻率下進行超聲波清洗10 15min，取出氮化鋁陶瓷基片在120°C溫度下進行烘干，獲得烘干后的氮化鋁陶瓷基片；步驟二、在步驟一獲得烘干后的氮化鋁陶瓷基片的表面以傳感器圖形掩模版為制版進行光刻，獲得光刻后的氮化鋁陶瓷基片；所述傳感器圖形掩模版上設置有四個溫度探測器一個中間蛇盤形加熱器和兩個溫度傳感器的圖形；步驟三、使用真空多靶濺射鍍膜機對步驟二獲得的光刻后的氮化鋁陶瓷基片進行濺射鍍膜，獲得鍍有鉬膜的氮化鋁陶瓷基片；步驟四、將鍍有鉬膜的氮化鋁陶瓷基片放入丙酮溶液中浸泡，溶解光刻膠，同時對氮化鋁陶瓷基片進行微超聲清洗，直至金屬圖案形成清晰的鉬膜電極為止，獲得鍍有鉬膜電極的氮化鋁陶瓷基片；步驟五、采用激光劃片機對鍍有鉬膜電極的氮化鋁陶瓷基片進行激光刻蝕，在每個溫度探測器兩側刻蝕出一對三角隔離通孔，在每個溫度探測的兩條引線中間刻蝕一個矩形熱隔離通孔，最后在每個溫度探測器與中間蛇盤形加熱器之間刻蝕矩形熱隔離槽，獲得刻蝕完的氣化招陶瓷基片；步驟六、將刻蝕完的氮化鋁陶瓷基片放入稀鹽酸溶液中清洗，溶掉激光刻蝕過程中廣生的金屬招;步驟七、退火處理，將稀鹽酸清洗后的氮化鋁陶瓷基片在800°C環境中退火2h，獲得氮化鋁基集成陣列結構二維風速風向傳感器。本專利技術所述氮化鋁陶瓷是一種良好的絕緣陶瓷體，其被大量應用于微電子器件領域。氮化鋁陶瓷材料具有1、氮化鋁熱導率約170W/m · K是A1203約31. 4ff/m · K的5倍以上；2、氮化鋁熱膨脹系數為4. 5X10_6°C，A1203熱膨脹系數為8. 2X10_6°C均與Pt為8.9X10_6°C相當；3、各種電性能介電常數、介質損耗、體電阻率、介電強度優良；4、機械性能好，抗折和抗壓強度高；5、純度高；6、無毒；7、易金屬化成膜等優點。本專利技術所述利用了高熱導率氮化鋁襯底基片，與氧化鈹不同的是氮化鋁和三氧化二鋁無毒無污染。氮化鋁和A1203在惰性的高溫環境中非常穩定，在空氣中，溫度高于700°C時，氮化鋁物質表面會發生微氧化作用，形成5-10納米厚的Al2O3氧化物薄膜，起到保護作用，通過中間加熱加熱附近空氣溫度，利用溫度探測測量周圍空氣溫度，利用熱溫差原理達到測量風速風向的目的，并能夠快速達到熱平衡，提高了響應速率，同時具有工藝程序簡單，開發成本低、機械性能好等優點。附圖說明圖1為集成陣列風速風向傳感器的結構示意圖。圖2為八邊形氮化鋁陶瓷基片I的形狀示意圖。圖3為溫度探測器電極2的形狀示意圖。圖4為溫度傳感器電極5的形狀示意圖。圖5為中間蛇盤形加熱器電極7的形狀示意圖。圖6為矩形熱隔離槽3、矩形熱隔離通孔6、三角形熱隔離通孔4示意圖。具體實施例方式具體實施方式一、結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述氮化鋁基集成陣列結構二維風速風向傳感器由八邊形氮化鋁陶瓷基片1、四個溫度探測器2，四個矩形熱隔離槽3，四對等腰直角三角形熱隔離通孔4，兩個溫度傳感器5、四個矩形熱隔離通孔6和一個中間蛇盤形加熱器7組成，所述八邊形氮化鋁陶瓷基片為由四條長邊和四條短邊相間連接組成的不等邊的八邊形，所述四條長邊相等，四條短邊相等；所述中間蛇盤形加熱器7位于八邊形氮化鋁陶瓷基片I的中心，該中間蛇盤形加熱器7的中間是由鉬膜按矩形同心盤繞獲得的矩形加熱器和兩個引出電極組成，所述鉬膜按矩形同心盤繞獲得的矩形加熱器的四條邊分別與八邊形氮化鋁陶瓷基片I的四條短邊平行，所述兩個電極分別從矩形加熱器對角線的兩端引出且位于同一直線上，四個溫度探測器2分別位于中間蛇盤形加熱器7與八邊形氮化鋁陶瓷基片I的四條短邊之間，每個溫度探測器2與中間蛇盤形加熱器7之間均刻蝕有矩形熱隔離槽3，每個溫度探測器2均由探測頭和兩根引出電極組成，所述探測頭臨近四個矩形熱隔離槽3，兩根引出電極相互平行且垂直于與該溫度探測器2對應的八邊形氮化鋁陶瓷基片I的短邊，所述兩根引出電極之間設置有四個矩形熱隔離通孔6 ;每個溫度探測器電極2的兩側對稱設置有一對等腰直角三角形熱隔離通孔4，且溫度探測器電極2與等腰直角三角形的斜邊相臨；兩個溫度傳感器5臨近八邊形氮化鋁陶瓷基片I的相對的兩條長邊設置，且兩個溫度傳感器5之間為中間蛇盤形加熱器 7的引出電極。本實施方式中所述熱隔離通孔和熱隔離槽，有效的降低了傳感器熱傳導功耗損失，提高熱流轉換效率。實施方式二、結合圖2、圖3、圖4、圖5、圖6說明本實施方式，本實施方式所述是對具體實施方式一所述的述氮化鋁基集成陣列結構二維風速風向傳感器的進一步說明，所述八邊形氮化鋁陶瓷基片I的厚度為O. 2-0. 25mm,短邊的長度a3為5_10mm，長邊的長度a2為3-6. Olmm ;所述溫度探測器2包括探測頭和兩根引出電極，所述探測頭為矩形波狀，該矩形波狀探測頭包括三個波峰兩個波谷，波峰與波谷之間的距離b3為O. 05-0. 1mm，任意相鄰兩個波峰之間的距離與任意相鄰兩個波谷之間的距離相等、且與鉬膜的寬度b5相同，所述鉬膜的寬度b5為O. 05-0. 1mm，矩形波狀探測頭的兩端分別通過兩根電極引線與兩個電極連接，電極引線長b2為O. 95-1. 9mm,寬b4為O. 15-0. 3mm,電極的寬bl為O. 25-0. 5mm ；本文檔來自技高網...
【技術保護點】
氮化鋁基集成陣列結構二維風速風向傳感器，其特征在于，該傳感器由八邊形氮化鋁陶瓷基片（1）、四個溫度探測器（2）、四個矩形熱隔離槽（3）、四對等腰直角三角形熱隔離通孔（4）、兩個溫度傳感器（5）、四個矩形熱隔離通孔（6）和一個中間蛇盤形加熱器（7）組成，所述八邊形氮化鋁陶瓷基片（1）為由四條長邊和四條短邊相間連接組成的不等邊的八邊形，所述四條長邊相等，四條短邊相等；所述中間蛇盤形加熱器（7）位于八邊形氮化鋁陶瓷基片（1）的中心，該中間蛇盤形加熱器（7）的中間是由鉑膜按矩形同心盤繞獲得的矩形加熱器和兩個引出電極組成，所述鉑膜按矩形同心盤繞獲得的矩形加熱器的四條邊分別與八邊形氮化鋁陶瓷基片（1）的四條短邊平行，所述兩個電極分別從矩形加熱器對角線的兩端引出且位于同一直線上，四個溫度探測器（2）分別位于中間蛇盤形加熱器（7）與八邊形氮化鋁陶瓷基片（1）的四條短邊之間，每個溫度探測器（2）與中間蛇盤形加熱器（7）之間均刻蝕有矩形熱隔離槽（3），每個溫度探測器（2）均由探測頭和兩根引出電極組成，所述探測頭臨近四個矩形熱隔離槽（3），兩根引出電極相互平行且垂直于與該溫度探測器（2）對應的八邊形氮化鋁陶瓷基片（1）的短邊，所述兩根引出電極之間設置有一個矩形熱隔離通孔（6）；每個溫度探測器電極（2）的兩側對稱設置有一對等腰直角三角形熱隔離通孔（4），且溫度探測器電極（2）與等腰直角三角形的斜邊相臨；兩個溫度傳感器（5）臨近八邊形氮化鋁陶瓷基片（1）的相對的兩條長邊設置，且兩個溫度傳感器（5）之間為中間蛇盤形加熱器（7）的引出電極。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙文杰，施云波，周真，羅毅，孫奇，南慧杰，
申請(專利權)人：哈爾濱理工大學，
類型：發明
國別省市：
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