專利名稱：一種檢測(cè)腐蝕性氣體的石英傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石英晶體傳感器，具體涉及一種檢測(cè)腐蝕性氣體的石英傳感器。
背景技術(shù)：
石英晶體傳感器是根據(jù)石英晶體的壓電效應(yīng)、壓電逆效應(yīng)對(duì)某些物理量和化學(xué)量的變化會(huì)引起其頻率和Q值(或等效阻抗)發(fā)生變化的原理而制成，它因具有精度高、靈敏度好、測(cè)量范圍寬、反映迅速、數(shù)字輸出等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用。石英晶體真空鍍膜的原理是在真空中加熱金屬，當(dāng)它們?cè)谡魵鈮哼_(dá)10_2mmHg時(shí)，這些金屬被蒸發(fā)。由于真空中氣體分子很少，蒸發(fā)的金屬分子以很大的能量直線向空間飛濺，就在石英晶片表面沉積上一層很薄的金屬膜。如果在蒸發(fā)前在石英晶片表面加上一定 形狀的掩膜板，就形成各種形狀的電極。石英晶體傳感器的電極應(yīng)便于施加電場(chǎng)和校準(zhǔn)頻率。電極材料目前較通用的有金、銀、鋁、銅等。其中金的化學(xué)性質(zhì)最穩(wěn)定，導(dǎo)電性能最好，價(jià)格昂貴。但金與石英(尤其是拋光晶片)的結(jié)合最差，使用時(shí)往往在金膜與石英片之間加鍍一層過(guò)渡膜，以增強(qiáng)金膜的附著力；銀、銅的化學(xué)性質(zhì)居中，價(jià)格適中，導(dǎo)電性居中，但易氧化或與腐蝕性物質(zhì)反應(yīng)；鋁的化學(xué)性質(zhì)相比較最活潑，質(zhì)量小，與石英片附著力最好，價(jià)格最便宜，極容易氧化。鍍膜時(shí)電極材料的選取要綜合考慮材料的穩(wěn)定性以及線膨脹系數(shù)、電阻率、與石英晶片的結(jié)合力等，從中選取不同的組合驗(yàn)證。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種檢測(cè)腐蝕性氣體的石英傳感器，主要用于測(cè)量腐蝕性氣體含量，采用Ti/Cu組合鍍層，生產(chǎn)成本低，測(cè)量準(zhǔn)確，穩(wěn)定性強(qiáng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案—種檢測(cè)腐蝕性氣體的石英傳感器，其中，包括石英晶片、Ti膜層和Cu膜層，所述Ti膜層蒸鍍到石英晶片上，Cu膜層蒸鍍到Ti膜層上。進(jìn)一步，在所述諧振頻率為6MHz的石英晶片上蒸鍍O 15kA厚的Ti膜層，再在Ti膜層之上蒸鍍3.0 kA Cu膜層。進(jìn)一步，所述石英晶片的晶片Θ切角為35° 12' 30" ±30"。本實(shí)用新型的有益效果為本實(shí)用新型采用采用Ti/Cu組合鍍層，生產(chǎn)成本低，主要用于測(cè)量腐蝕性氣體含量。因銀的化學(xué)性質(zhì)最穩(wěn)定，幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通常用于對(duì)頻率穩(wěn)定性要求較高的傳感器制作，而該類型傳感器需要與腐蝕性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故選取銅作為電極材料，考慮銅與石英晶片的結(jié)合力及膨脹系數(shù)，選擇一層薄薄的Ti作為二者之間的過(guò)渡層。Ti/Cu組合鍍層的傳感器與HC-40基座、外殼組裝成一體，不但便于測(cè)量頻率、而且能夠保護(hù)傳感器。[0012]本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本實(shí)用新型的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)或者附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖I所示，本實(shí)用新型包括石英晶片I、Ti膜層2和Cu膜層3，Ti膜層2蒸鍍 到石英晶片I上，Cu膜層3蒸鍍到Ti膜層2上。在諧振頻率為6MHz的石英晶片I上蒸鍍
0.15kA厚的Ti膜層2，再在Ti膜層2之上蒸鍍3.0 kA Cu膜層3。本實(shí)用新型主要用于測(cè)量腐蝕性氣體含量，其原理為腐蝕性氣體通過(guò)與傳感器表面的鍍層材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而引起鍍層厚度及質(zhì)量變化，既其本身頻率相應(yīng)發(fā)生，通過(guò)測(cè)量頻率的變化，達(dá)到推算出氣體含量的目的。石英晶體的頻率與溫度有強(qiáng)相關(guān)性，而該傳感器則是要盡量避免溫度對(duì)晶體傳感器頻率的影響，故此需要尋找出合適的切角，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)晶片Θ切角為35° 12' 30" ±30"在溫度0°C 50°C內(nèi)頻率幾乎無(wú)變化，故選取該切角。在石英晶體傳感器的制造工藝中鍍膜是一個(gè)非常關(guān)鍵的工序。鍍膜的作用一方面在于在潔凈的石英晶片表面被上電極，使石英晶片可以振蕩，另一方面由于石英傳感器的頻率與厚度成反比，鍍膜可以對(duì)石英晶體的頻率進(jìn)行微調(diào)。本實(shí)用新型選取銅作為電極材料，考慮銅與石英晶片的結(jié)合力及膨脹系數(shù)，選擇一層薄薄的Ti作為二者之間的過(guò)渡層。為了頻率測(cè)量的準(zhǔn)確、方便，該傳感器使用HC-40基座，即將傳感器放置在HC-40基座上，基座上的彈片與上下電極通過(guò)銀膠固定和導(dǎo)通，而彈片與基座底部的引腳是導(dǎo)通的，這樣通過(guò)直接與底部?jī)蓚€(gè)引腳的連接即可測(cè)量傳感器頻率。HC-40基座配套有外殼，平時(shí)將外殼放上，可以保護(hù)內(nèi)部傳感器不受損壞，使用時(shí)將外殼取下即可。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種檢測(cè)腐蝕性氣體的石英傳感器，其特征在于包括石英晶片、Ti膜層和Cu膜層，所述Ti膜層蒸鍍到石英晶片上，Cu膜層蒸鍍到Ti膜層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種檢測(cè)腐蝕性氣體的石英傳感器，其特征在于所述石英晶片的晶片Θ切角為35° 12' 30" ±30"。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種檢測(cè)腐蝕性氣體的石英傳感器，其中，包括石英晶片、Ti膜層和Cu膜層，所述Ti膜層蒸鍍到石英晶片上，Cu膜層蒸鍍到Ti膜層上。本實(shí)用新型選取銅作為電極材料，考慮銅與石英晶片的結(jié)合力及膨脹系數(shù)，選擇Ti膜層作為二者之間的過(guò)渡層，生產(chǎn)成本低，測(cè)量準(zhǔn)確，穩(wěn)定性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01N27/00GK202548080SQ20112053647
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者張積武 申請(qǐng)人:鄭州原創(chuàng)電子科技有限公司