一种平面半导体气体传感器的制作方法

本技术涉及气体传感器，具体为一种平面半导体气体传感器。

背景技术：

1、半导体气体传感器是利用半导体气敏元件作为敏感元件的气体传感器，在其工作时，由金属氧化物或金属半导体氧化物材料做成的元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。半导体气体传感器能广泛应用于家庭和工厂的可燃气体泄漏检测装置，适用于甲烷、液化气、氢气等的检测。

2、半导体气体传感器按传感器内部结构的差异可分为：旁热式、直热式和mems式等。其中，旁热式是加热器与半导体材料处于隔离状态时的一类气体传感器，又可分为管状旁热式和平面旁热式。

3、管状旁热式传感器的敏感元件是由管内部的加热丝和陶瓷管壁上的气敏材料层构成。在气敏材料层的制备过程中，需要将气敏浆料涂覆于陶瓷管壁上，涂覆的过程中需要旋转陶瓷管，同时要控制涂覆的厚度，此工艺在生产过程中，存在制备效率低下和难以实现批量制备的问题。平面旁热式传感器的气敏元件主要是通过丝网印刷技术进行制备，包括加热器的丝网印刷和气敏材料层的丝网印刷。由于丝网印刷技术较为成熟，因而平面旁热式传感器的气敏元件可以实现高效率的批量化生产。但在对350℃以上反应温度的气体进行探测时，其加热器往往存在温漂过大且使用寿命过短的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种平面半导体气体传感器，具有加热丝代替加热层，能克服传统片式半导体气体传感器加热电阻在长期的服役过程中温漂问题，同时制备的产品更加稳定，寿命延长的优点，解决了现有技术中的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种平面半导体气体传感器，包括金属基座和罩在金属基座上的金属帽，所述金属基座和金属帽之间形成的空腔内设置有个加热管脚、测量管脚和气体传感器敏感元，气体传感器敏感元与加热管脚和测量管脚连接。

3、优选的，所述金属基座包括支撑台和卡环，卡环固定在支撑台的顶面上。

4、优选的，所述金属帽包括帽头、挡环和金属网，帽头为中空结构的管状结构，帽头的一端开口外侧边沿上固定有挡环，帽头的另一端开口内覆盖金属网，帽头套在卡环上，挡环抵在支撑台上。

5、优选的，所述加热管脚和测量管脚各设有两根，同侧各设一根加热管脚和测量管脚，加热管脚和测量管脚位于卡环内的支撑台上。

6、优选的，所述气体传感器敏感元包括氧化铝陶瓷片、测量电极导电带、气敏材料层、加热丝和测量焊点，氧化铝陶瓷片的底面设置在加热管脚和测量管脚之间的支撑台上，所述加热丝置于氧化铝陶瓷片内；

7、所述测量电极导电带设有两条，测量电极导电带的外侧端角上连接测量焊点；

8、所述气敏材料层覆盖测量电极导电带与氧化铝陶瓷片的顶面连接。

9、优选的，所述氧化铝陶瓷片内设置有贯穿的通孔，加热丝为nicr合金丝螺旋缠绕而成，加热丝两端穿过通孔与两侧的加热管脚通过铂线连接。

10、优选的，所述测量电极导电带为叉指电极，采用折形相套的结构与加热丝上、下交错设置。

11、优选的，两条所述测量电极导电带的厚度为0.2 μm-0.3μm。

12、优选的，两条所述氧化铝陶瓷片的厚度0.5 mm，氧化铝陶瓷片的通孔的直径为0.25 mm。

13、优选的，两个所述测量焊点各自通过铂线接在两侧的测量管脚上。

14、与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

15、本实用新型通过加热丝和气敏材料层相互不干扰，加热丝稳定,能为测量电极导电带上的气敏材料层提供均匀的温场，结构设计合理且性能稳定。同时，使用较成熟的封装技术进行产品封装，加热丝代替加热层，能克服传统片式半导体气体传感器加热电阻在长期的服役过程中温漂问题，减少了制备过程中丝印和烧结的次数，便于工艺的简化，同时制备的产品更加稳定，寿命有所延长。

技术特征：

1.一种平面半导体气体传感器，包括金属基座（1）和罩在金属基座（1）上的金属帽（2），其特征在于，所述金属基座（1）和金属帽（2）之间形成的空腔内设置有个加热管脚（3）、测量管脚（4）和气体传感器敏感元（5），气体传感器敏感元（5）与加热管脚（3）和测量管脚（4）连接；

2.根据权利要求1所述的一种平面半导体气体传感器，其特征在于，两条所述测量电极导电带（52）为叉指电极，采用折形相套的结构与加热丝（54）上、下交错设置。

3.根据权利要求1所述的一种平面半导体气体传感器，其特征在于，两条所述测量电极导电带（52）的厚度为0.2 μm-0.3μm。

4.根据权利要求1所述的一种平面半导体气体传感器，其特征在于，两条所述氧化铝陶瓷片（51）的厚度0.5 mm，氧化铝陶瓷片（51）的通孔的直径为0.25 mm。

5.根据权利要求1所述的一种平面半导体气体传感器，其特征在于，两个所述测量焊点（55）各自通过铂线（6）接在两侧的测量管脚（4）上。

技术总结
本技术公开了一种平面半导体气体传感器，包括金属基座和罩在金属基座上的金属帽，所述金属基座和金属帽之间形成的空腔内设置有个加热管脚、测量管脚和气体传感器敏感元，气体传感器敏感元与加热管脚和测量管脚连接。本技术通过加热丝和气敏材料层相互不干扰，加热丝稳定,能为测量电极导电带上的气敏材料层提供均匀的温场，结构设计合理且性能稳定。同时，使用较成熟的封装技术进行产品封装，加热丝代替加热层，能克服传统片式半导体气体传感器加热电阻在长期的服役过程中温漂问题，减少了制备过程中丝印和烧结的次数，便于工艺的简化，同时制备的产品更加稳定，寿命有所延长。

技术研发人员：吕晶,魏峰,唐飞,汪晓波
受保护的技术使用者：杭州麦乐克科技股份有限公司
技术研发日：20230731
技术公布日：2024/1/14