應用SU-8作為支撐橋的智能氣體傳感器微熱板

在我們的日常生活中，應用於氣體泄漏警示和空氣品質監測的氣體傳感器已經很常見。

在執行傳感功能的同時，還能夠進行信號處理和通訊的智能氣體傳感器獲得了廣泛關注，正變得無處不在。

另外，將這些功能集成進一顆單晶片中，便能得到低成本的微型智能氣體傳感系統。

半導體氣體傳感器是應用最廣泛的氣體傳感器，需要將傳感器材料加熱至數百度的高溫。

因此，要將這些氣體傳感器和電子電路（微熱板：基於MEMS技術的加熱結構）集成在一起，需要對傳感器和電路進行熱隔離。

微熱板（micro-hotplate, MHP）通常機械穩定性略差，在機械穩定性和絕熱性之間往往存在著一個平衡。

據麥姆斯諮詢報導，日本豐橋工業大學電氣和電子信息工程系的一支研究團隊近期提出應用SU-8光刻膠作為微熱板的支撐材料，在保證絕熱性的同時提高微熱板的機械穩定性。

而且，SU-8是一種聚合物材料，在MEMS領域應用廣泛，具有良好的機械穩定性和低熱導率。

研究人員利用該材料製造了微熱板，並研究了其加熱特性。

該研究成果的第一作者、助理教授Tatsuya Iwata說：「通過使用一層聚合物厚膜，或能同時實現機械穩定性和良好的絕熱性。

此外，儘管我們還需要評估其機械穩定性，這款器件應該具有智能氣體傳感器應用前景。

」

「機械穩定性是製造微熱板要考慮的主要因素之一。

利用聚合物材料來製作微熱板看似不合常理，但驚訝的是，其效果令人驚喜。

此外，該器件將促進我們研發包括氣體傳感器在內的多種多功能集成傳感器，」 Kazuaki Sawada教授說。

這款微熱板包含一塊140 μm × 140 μm加熱薄膜，以及沉積在支撐橋體上厚度為33 μm的SU-8層。

通過仿真確認這款微熱板具有良好的絕熱性能。

在供電電壓為5V時，這款微熱板的溫度達到了550°C。

此外，在加熱至300°C時，該微熱板的功耗約為13.9mW，這與以前研究報導的功耗相當。

而且，在恆定電壓下，這款微熱板可連續穩定運行100分鐘。

得益於厚SU-8層，這款微熱板無需對製造過程中出現的膜內應力進行嚴格的控制。

這一優勢結合良好的絕熱性能，使其晶片設計能夠更加靈活，因此，這款微熱板有利於微型智能氣體傳感器晶片應用。

研究人員將推進他們的研究以實現這種智能氣體傳感器。

該研究成果刊登於2017年1月發表的《微型機械與微型工程雜誌》（Journal of Micromechanics and Microengineering）。

T Iwata et al 2017 J. Micromech. Microeng. 27 024003。

延伸閱讀：

《室內空氣品質監測市場-2016版》

《氣體傳感器技術和市場》

《微型氣體傳感器專利分析報告》

《CCS揮發性有機化合物MEMS氣體傳感器：CCS801》

《AMS VOC MEMS氣體傳感器：AS-MLV-P2》

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