專利名稱：聲表面波氣體傳感器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器制作領(lǐng)域，特別是一種聲表面波氣體傳感器及其制作方法。
背景技術(shù)：
1979年，Wohlt jen和Dessy最早報(bào)道采用聲表面波(SAW)延遲線振蕩器探測(cè)化學(xué)
蒸汽，由此開啟了人們對(duì)一種新型傳感器——聲表面波傳感器的研究之門。 聲表面波氣體傳感器測(cè)量氣體具有精度高，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)，適合遠(yuǎn)距離
傳輸，測(cè)量再現(xiàn)性好，易與計(jì)算機(jī)、微處理機(jī)接口 ，易實(shí)現(xiàn)微型化、集成化、智能化，不需要在
加熱狀態(tài)下工作，穩(wěn)定度高、功耗小等特點(diǎn)。經(jīng)過數(shù)十年的研究，聲表面波傳感器被越來越
廣泛的應(yīng)用在氣體傳感器等方面。 SAW氣體傳感器是眾多SAW傳感器中最為復(fù)雜，涉及面較廣的傳感器類型。目前， SAW氣體傳感器已用于對(duì)S(^、水蒸氣、丙酮、甲醇、112、1125、冊(cè)2及有毒氣體的檢測(cè)。在SAW氣 體傳感器研究初期，均采用延遲線型單端或雙端結(jié)構(gòu)SAW器件作為傳感器。直到1990年， Wastson等人首次報(bào)道了采用高Q值SAW諧振器結(jié)構(gòu)的SAW傳感器用于氣體濃度的檢測(cè)，大 大提高了分辨率。但是不管是最早的延遲線型，還是后來的諧振器型，都存在著三次行程反 射信號(hào)的干擾問題。

發(fā)明內(nèi)容
( — )要解決的技術(shù)問題 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種聲表面波氣體傳感器及其制作方法， 以解決三次行程反射信號(hào)的干擾問題。
( 二 )技術(shù)方案 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 —種聲表面波氣體傳感器，該聲表面波氣體傳感器包括 —壓電晶體襯底； 制備于該壓電晶體襯底表面的三組相互平行且間隔相等的第一叉指電極、第二叉 指電極和第三叉指電極；以及 在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的襯底 表面分別蒸鍍或涂敷的能夠吸附被測(cè)氣體的敏感膜。 上述方案中，所述第一叉指電極與第三叉指電極通過金屬線并聯(lián)連接，并作為該 聲表面波氣體傳感器輸出端；所述第二叉指電極作為該聲表面波氣體傳感器輸入端。
上述方案中，所述壓電晶體襯底為石英襯底、鈮酸鋰襯底或鍺酸鋰襯底。
上述方案中，所述敏感膜為金屬鈀膜。 上述方案中，所述第一叉指電極、第二叉指電極和第三叉指電極，三者完全相同， 且第一叉指電極與第三叉指電極關(guān)于第二叉指電極對(duì)稱。 上述方案中，所述第一叉指電極與第二叉指電極以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的敏感膜完全相同。 —種制作聲表面波氣體傳感器的方法，該方法包括 在壓電晶體襯底上涂膠、光刻、顯影、蒸鍍金屬，制作三組相互平行且間隔相等的 第一叉指電極、第二叉指電極和第三叉指電極； 在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的襯底 表面分別蒸鍍或涂敷能夠吸附被測(cè)氣體的敏感膜； 采用金屬線將第一叉指電極與第三叉指電極并聯(lián)連接，作為該聲表面波氣體傳感 器輸出端，將第二叉指電極作為該聲表面波氣體傳感器輸入端；
封裝，完成聲表面波氣體傳感器的制作。 上述方案中，所述壓電晶體襯底為石英襯底、鈮酸鋰襯底或鍺酸鋰襯底。
上述方案中，所述敏感膜為金屬鈀膜。 上述方案中，所述封裝是將器件與管殼連接起來，并設(shè)置好管腳。
(三)有益效果 本發(fā)明提供的聲表面波氣體傳感器及其制作方法，很好的解決了三次行程反射信 號(hào)的干擾問題。另外結(jié)構(gòu)上不需要增加新的組成部分，相比于諧振器型聲表面波傳感器需 要較多的反射柵，本發(fā)明精簡(jiǎn)了結(jié)構(gòu)，抑制了噪聲。而且將接收到的信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng)了一倍。 具有靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便制作，信號(hào)處理容易，能與半導(dǎo)體工藝兼容的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明提供制作聲表面波氣體傳感器的方法流程圖；
圖2是本發(fā)明提供的在壓電晶體襯底上制作第一叉指電極、第 叉指電極的示意圖； 圖3是本發(fā)明提供的在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第 叉指電極之間的襯底表面蒸鍍或涂敷敏感膜的示意圖；
圖4是本發(fā)明制作的聲表面波氣體傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。 如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供制作聲表面波氣體傳感器的方法流程圖，該方法包 括 步驟101 :在壓電晶體襯底上涂膠、光刻、顯影、蒸鍍金屬，制作三組相互平行且間 隔相等的第一叉指電極(叉指電極A)、第二叉指電極(叉指電極B)和第三叉指電極(叉 指電極C);如圖2所示，所述壓電晶體襯底可以為石英襯底、鈮酸鋰襯底或鍺酸鋰襯底等， 在本發(fā)明中采用127.86° Y-X切向的鈮酸鋰，敏感膜無吸附氣體時(shí)聲表面波傳播速度為 3485m/s。鈮酸鋰的厚度約為0. 5mm，經(jīng)過清洗，光刻，顯影，蒸金屬等步驟在鈮酸鋰上形成三 個(gè)完全相同的叉指電極。 步驟102 :在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極 之間的襯底表面分別蒸鍍或涂敷能夠吸附被測(cè)氣體的敏感膜；如圖3所示，所述敏感膜為
二叉指電極和第三 二叉指電極與第三金屬鈀膜。
步驟103 :采用金屬線將第一叉指電極與第三叉指電極并聯(lián)連接，作為該聲表面 波氣體傳感器輸出端，將第二叉指電極作為該聲表面波氣體傳感器輸入端；如圖4所示。
步驟104 :封裝，完成聲表面波氣體傳感器的制作。封裝是將器件與管殼連接起 來，并設(shè)置好管腳。 再參照?qǐng)D4，圖4是本發(fā)明制作的聲表面波氣體傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，該聲表面波
氣體傳感器包括 —壓電晶體襯底； 制備于該壓電晶體襯底表面的三組相互平行且間隔相等的第一叉指電極、第二叉 指電極和第三叉指電極；以及 在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的襯底 表面分別蒸鍍或涂敷的能夠吸附被測(cè)氣體的敏感膜。 所述第一叉指電極與第三叉指電極通過金屬線并聯(lián)連接，并作為該聲表面波氣體 傳感器輸出端；所述第二叉指電極作為該聲表面波氣體傳感器輸入端。 所述壓電晶體襯底為石英襯底、鈮酸鋰襯底或鍺酸鋰襯底，所述敏感膜為金屬鈀膜。 所述第一叉指電極、第二叉指電極和第三叉指電極，三者完全相同，且第一叉指電 極與第三叉指電極關(guān)于第二叉指電極對(duì)稱。 所述第一叉指電極與第二叉指電極以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的敏 感膜完全相同。 在本發(fā)明中，為了實(shí)現(xiàn)減小噪聲，增強(qiáng)信號(hào)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提出在壓電晶體上做出三 個(gè)各個(gè)參數(shù)完全相同的叉指電極，如圖1所示，叉指電極A與叉指電極B之間的距離和叉指 電極B與叉指電極C之間的距離相等；且吸附膜D與吸附膜E也是完全相同，如圖2所示； 叉指電極A與叉指電極C作為并聯(lián)輸出，叉指電極B作為輸入端。 兩個(gè)接收叉指電極A與C是完全對(duì)稱，并且它們是并聯(lián)的。從兩個(gè)接收叉指電極A 和C反射回來的聲信號(hào)在發(fā)射叉指電極B吸收，因?yàn)榘l(fā)射叉指電極B是一個(gè)理想的吸收體， 所以輸出端不再出現(xiàn)三次行程反射信號(hào)，另外由于叉指電極A和C是并聯(lián)連接，使發(fā)射叉指 電極B產(chǎn)生的信號(hào)得到了完全的吸收，增強(qiáng)了信號(hào)輸出強(qiáng)度，也不用像諧振器型聲表面波 傳感器那樣需要大量的反射柵。 以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種聲表面波氣體傳感器，其特征在于，該聲表面波氣體傳感器包括一壓電晶體襯底；制備于該壓電晶體襯底表面的三組相互平行且間隔相等的第一叉指電極、第二叉指電極和第三叉指電極；以及在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的襯底表面分別蒸鍍或涂敷的能夠吸附被測(cè)氣體的敏感膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述第一叉指電極與第 三叉指電極通過金屬線并聯(lián)連接，并作為該聲表面波氣體傳感器輸出端；所述第二叉指電極作為該聲表面波氣體傳感器輸入端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述壓電晶體襯底為石 英襯底、鈮酸鋰襯底或鍺酸鋰襯底。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述敏感膜為金屬鈀膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述第一叉指電極、第二 叉指電極和第三叉指電極，三者完全相同，且第一叉指電極與第三叉指電極關(guān)于第二叉指 電極對(duì)稱。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲表面波氣體傳感器，其特征在于，所述第一叉指電極與第 二叉指電極以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的敏感膜完全相同。
7. —種制作聲表面波氣體傳感器的方法，其特征在于，該方法包括 在壓電晶體襯底上涂膠、光刻、顯影、蒸鍍金屬，制作三組相互平行且間隔相等的第一叉指電極、第二叉指電極和第三叉指電極；在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的襯底表面 分別蒸鍍或涂敷能夠吸附被測(cè)氣體的敏感膜；采用金屬線將第一叉指電極與第三叉指電極并聯(lián)連接，作為該聲表面波氣體傳感器輸 出端，將第二叉指電極作為該聲表面波氣體傳感器輸入端；封裝，完成聲表面波氣體傳感器的制作。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作聲表面波氣體傳感器的方法，其特征在于，所述壓電晶 體襯底為石英襯底、鈮酸鋰襯底或鍺酸鋰襯底。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作聲表面波氣體傳感器的方法，其特征在于，所述敏感膜 為金屬鈀膜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作聲表面波氣體傳感器的方法，其特征在于，所述封裝是 將器件與管殼連接起來，并設(shè)置好管腳。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聲表面波氣體傳感器，包括一壓電晶體襯底；制備于該壓電晶體襯底表面的三組相互平行且間隔相等的第一叉指電極、第二叉指電極和第三叉指電極；以及在第一叉指電極與第二叉指電極，以及第二叉指電極與第三叉指電極之間的襯底表面分別蒸鍍或涂敷的能夠吸附被測(cè)氣體的敏感膜。本發(fā)明同時(shí)公開了一種制作聲表面波氣體傳感器的方法。利用本發(fā)明制備的聲表面?zhèn)鞲衅?，與不同的敏感膜搭配可以測(cè)量多種氣體，具有靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便制作，信號(hào)處理容易，能與半導(dǎo)體工藝兼容的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N29/036GK101726538SQ20081022490
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者朱晨昕, 李昊峰, 李維龍, 賈銳, 陳晨 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所