1、第2章 传感器的功能材料及加工工艺,第2章 传感器的功能材料及加工工艺,传感器使用的材料,传感器的加工工艺,2.1传感器使用的材料,表 21各类材料在传感器中的应用情况,2.1.1材料的基本物理知识,2.1.1.1 基本粒子2.1.1.2元素的电子层结构,表 22键性与物性的关系,2.1.1材料的基本物理知识,2.1.1.3 固体的能带,图2-1 1在氢分子中1S和*1S分子轨道的状态能量与两氢核之间距离的关系曲线,图 22“金属”氢的能态与氢核之间距离的关系曲线,2.1.1材料的基本物理知识,2.1.1.4导体和非导体的能带,图 23在金刚石中SP3杂化原子轨道所产生的价带和导带图,2.1.
2、1.4导体和非导体的能带,图 24金属，绝缘体和半导体能带图,2.1.1.4导体和非导体的能带,图 25晶胞用空间点阵描述,2.1.2导体、半导体和电介质,2.1.2.1导体（金属和离子导体）敏感材料,（21）,（22）,电场使电子加速：,平均速度或漂移速度为：,电流密度为 ：,（23）,电导率为 ：,（24）,2.1.2.1导体（金属和离子导体）敏感材料,图 26金属系温度敏感元件的物理量变换方式,2.1.2导体、半导体和电介质,2.1.2.2半导体敏感材料 由于电子和空穴都影响总电流，因此式（2-4）变换成下面的形式：2.1.2.3电介质,（25）,2.1.2.2半导体敏感材料,表 23采
3、用半导体材料制作传感器的例子,2.1.3陶瓷敏感材料,表 24 利用陶瓷敏感材料制作传感器的例子,2.1.3陶瓷敏感材料,2.1.3陶瓷敏感材料,2.1.3.1物理敏感陶瓷材料陶瓷热敏器件陶瓷光敏电阻陶瓷压电元件陶瓷热释电材料,2.1.3.1物理敏感陶瓷材料,表 25 各种热释电体的特性,2.1.3陶瓷敏感材料,2.1.3.2化学敏感陶瓷材料湿敏陶瓷气敏陶瓷2.1.3.3其他陶瓷材料,表 26 主要利用化学现象的氧化物载体金属敏感元件,2.1.3有机高分子敏感材料,2.1.4.1有机敏感材料的种类和特性,表 27 有机敏感材料,2.1.4.1有机敏感材料的种类和特性,表 28 利用有机材料的敏
4、感元件,2.1.4.1有机敏感材料的种类和特性,2.1.4 有机高分子敏感材料,2.1.4.2 有机高分子湿敏材料2.1.4.3 有机高分子气敏材料2.1.4.4 有机高分子压电材料,表 29 几种有代表性的高分子气体传感器,2.1.5 磁性材料,真空中的磁通量与外加磁场强度成正比：其中，M是每单位体积的磁偶极矩或磁化强度，为相对磁导率。,2-6,2-7,图 27 由磁畴位移和定向引起的铁磁材料的磁化,2.2 传感器的加工工艺,2.2.1结构型传感器的加工工艺,图 28 应用不同的加工方法所能得到的加工精度,2.2.1结构型传感器的加工工艺,图 29悬臂梁式称重传感器,2.2.1结构型传感器的
5、加工工艺,1弹性体的加工和处理2应变计的粘贴与固化3组桥、布线卫性能检查4传感器的性能补偿与老化5防潮密封工艺6性能检测和标定工艺,2.2.1结构型传感器的加工工艺,图 210 电阻应变式传感器的防护密封结构示意图,2.2.2微机械加工工艺,2.2.2.1微传感器与微机电系统,图 211 MEMS所涉及到的技术领域,2.2.2.1微传感器与微机电系统,图 212 MEMS的应用,2.2.2微机械加工工艺,2.2.2.2 MEMS所用材料 1单晶硅与多晶硅,图 213单晶硅的硅胞及常用晶片,2.2.2微机械加工工艺,2氧化硅与氮化硅3金属材料4光刻胶,图 214 光刻胶用于平面光刻,2.2.2微
6、机械加工工艺,2.2.2.3传统超精密与特种加工技术超精密机械加工微钻孔加工微铣削加工微细磨削（超精密磨削）微细电火花加工,2.2.2.3传统超精密与特种加工技术,图 215 线电极电火花磨削法原理示意,图 216 采用线电极电火花磨削加工的微结构,2.2.2微机械加工工艺,高能束微机械加工技术激光束加工电子束加工电子束加工,图 217 激光束加工示意,图 218 热型电子束加工示意,2.2.2微机械加工工艺,离子束加工,图 219 非热型电子束加工示意,2.2.2微机械加工工艺,2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺薄膜成形氧化,图 220 湿氧氧化法示意,2.2.2.4微机电系统常用的
7、集成电路工艺,金属化,图 221 真空蒸镀法示意,图 222 溅射法示意,2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺,化学气相淀积,图 223 常压化学气相工艺装置的示意,图 224 等离子化学气相工艺装置的示意,2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺,外延旋涂法厚膜工艺,图 225厚膜压力传感器工艺流程示意图,2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺,掺杂技术扩散杂质离子注入,图 226 离子注入机示意图,2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺,光刻技术,图 227 光刻工艺流程,2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺,掩模制作（掩模原图绘制、掩模母板制作、工作 掩模制作）光刻胶的涂布前烘曝光显影坚膜蚀刻（湿法蚀刻、干法蚀刻 ）去胶（湿法去胶 、干法去胶 ）,
