全柔性热膜微传感器阵列制造工艺及性能优化  

Fabrication of flexible hot film sensor array and its optimization

作　　者：马炳和[1] 赵建国[1] 邓进军[1] 苑伟政[1] 

机构地区：[1]西北工业大学陕西省微/纳米系统重点实验室,陕西西安710072

出　　处：《光学精密工程》2009年第8期1971-1977,共7页Optics and Precision Engineering

基　　金：国家自然科学基金航空飞行器重大研究计划项目(No.90305017);航空科学基金项目(No.04I53074);国家863高技术研究发展计划资助项目(No.2007AA04Z347)

摘　　要：为了测量飞机、流体管腔等气动面上的温度、剪应力等流场参数分布,以镍作为热敏材料,利用MEMS微加工技术在聚酰亚胺衬底上制作出了一种全柔性的热膜微传感器阵列。该传感器阵列的整体厚度薄(100μm以内)、软性可弯,可以紧贴曲型壁面从边界层底部实现非破坏性的动态流场参数测量。设计了器件阵列结构,研发了基于溅射成型与退火热处理的微加工工艺。结合工艺与测试实验,系统地分析了氩气压强、衬底温度、溅射功率、退火温度等工艺参数对电阻温度系数的影响规律。为了获得更高的器件灵敏度,通过优化工艺参数提高了柔性热膜微传感器的电阻温度系数,使其达到了4.64×10-3/℃,并且保持了好的线性度。To measure the flow field distribution parameters on the aerodynamic surfaces of airplanes and flow pipes, a hot film sensor array with the sensing material of nickel is fabricated on a polyimide substrate by the MEMS technology. The flexible and thin （whole thickness less than 100um） sensor array can be attached upon a curved surface （such as airfoil） to measure the temperature distribution or flow parameters in a minimal invasion rapidly. The structure of sensor array is designed and the fabrication techniques are presented based on the magnetron sputtering and heat annealing. Then, the influences of the argon pressure, substrate temperature, sputtering power, and the annealing temperature on the temperature coefficient of resistance（TCR） for the sensor is studied. Finally, a high TCR of 4.64×10^-3/℃ with good linearity is obtained.

关 键 词：镍 柔性热膜传感器阵列 电阻温度系数 微加工 

分 类 号：TP212.11[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]