测热式和风速计一体化传感器的研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名．膨签字日期．硎年)月7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授

2、权浙江大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印，缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：履诱落签字日期：z耐年；月‘7日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导师躲伊锄签字日期：枷e年3月?日电话：邮编：浙江大学硕士学位论文摘要微型机电系统技术在经过二十多年的研究后，逐步开始应用于传统工业领域。其中开发可应用于常规工业领域的微型传感器成为该领域的研究重点。本论文着重阐述了应用于工业领域的微型热式流量传感器的设计与实现。对于应用于

3、常规工业领域的微型热式流量传感器，需要对以下几点进行深入研究：(1)测量方法必须合理选择，以便可以保证传感器具有较大的测量范围；(2)传感器结构必须同时具有较好的热绝缘特性和较强的抗压抗冲击能力；(3)传感器的封装方式应当使传感器的传感部件能够与气体介质有效接触；(4)传感器工艺流程应当成本低廉并且具有较高的加工效率。本论文主要展示了测热式／风速计一体化热式流量测量方法以及采用该测量方法进行测量的微型流量传感器的设计与实现。测热式／风速计一体化测量方法将传统的测热式工作模式和风速计工作模式集成到一块单一的芯片上，通过在

4、低流速测量范围采用测热式工作模式，在较高流速采用风速计工作模式的方法，在保证传感器的始动灵敏度的同时，极大的扩大了传感器的测量范围。基于姬惦工艺的流量传感器样机以玻璃为衬底，采用剥离工艺制成铂质加热／N温薄膜电阻结构，采用聚酰亚胺作为钝化层。通过采用玻璃实心支撑结构代替现有硅传感器的悬空结构，该传感器的抗冲击和抗压性能得到大幅提高，从而将微型测热式传感器的应用范围从毫米级与亚毫米级尺寸的微管道扩展到常规工业管道。传感器样机在工业用气体标定装置上进行了标定实验，通过对不同的加热／测温电阻间距进行测试，得至q传感器的输出电

5、压一流量特性曲线并进行了讨论。实验证明，在测热式／风速计一体化测量方法的工作模式下，该传感器可用于常规工业管道的气体流量的测量。基于CMoS工艺的流量传感器的结构主要包括一个填充有硅胶的单晶硅腔体支撑结构，二氧化硅绝热层，形成加热器和热电堆的硅膜和金属膜，以及作为钝化层的氮化硅层。该传感器的支撑结构由填充有硅胶的单晶硅腔体结构和其上的二氧化硅绝热层共同构成，可获得良好的绝热特性和抗压抗冲击特性。由于该传感器的工艺流程与常规CMOS工艺兼容，因此易于实现批量生产，并且有利于在未来的研究过程中将传感器后端电路与前端探头集成

6、到一块芯片上，有效提高流量传感器的集成度．关键词：脏煅；微型传感器；流量传感器；测热式；风速计；实心结构；玻璃衬底；CMOS兼容浙江大学硕士学位论文AbstractMicroelectromechanicalsystems(MEMS)technologyhasmaturedtothepointwherepracticalindustrialapplicationsarepossible．Oneparticularlyactiveresearchareaisthedevelopmentofmicrosensorsyste

7、ms．Thispaperisfocusedonthedesignandimplementationofmicrothermalgasflowsensor5．Formicrothermalgasflowsensorsusedinconventionalindustrialmeasurement,thefollowingattributesarenecessary．Firstly,alleffectivemeasurementmethodmustbechosentoobtainalargemeasurementrange．

8、Secondly,thestructureofthesensorshouldprovidegoodanti-pressureandanti—impactperformanceandgoodthermalisolation．Thirdly,aproperdiepackageshouldbeusedtorealizegoodprote