[发明专利]热电堆型高温热流传感器及其制备方法

说明书

本发明提供一种热电堆型高温热流传感器及其制备方法，热电堆型高温热流传感器包括：衬底，衬底内形成有隔热腔体；复合介质膜，位于衬底的上表面且覆盖隔热腔体的上表面；电阻块，位于复合介质膜的上表面，且位于衬底的正上方及隔热腔体的正上方；绝缘介质层，覆盖电阻块的表面；金属图层，包括电极及引线，电极位于绝缘介质层的上表面，引线位于绝缘介质层内，电极经由引线与所述电阻块电连接。本发明的热电堆型高温热流传感器的结构简单，热偶对数降低至1至2对，可以承受高温热流冲击，实现高温恶劣环境中热流密度的快速、准确测量，在高温环境中工作稳定，可靠性强。

技术领域

本发明属于热流检测技术领域，特别是涉及一种热电堆型高温热流传感器及其制备方法。

背景技术

自然界和生产过程中，存在着大量的热量传递问题。随着现代科学技术的发展，仅把温度作为热量传递的唯一信息已远远不够。因此，热流检测理论和技术越发受到重视，相应的热流传感器也得到了较大的发展和广泛的应用。

现有的热流传感器虽能够满足工农生产及日常生活中热流密度的一般测量需求，但其响应时间较长，常规在数十秒量级或是秒量级。因此，在诸如航空、航天发动机等高速反应的场合中，现有的热流传感器难以实现快速、准确的测量。

然而，现有的热流传感器普遍存在结构复杂、体积大、响应时间长、结构稳定性差、承受高温热流冲击能力差及无法在超高温环境中应用等问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术，本发明的目的在于提供一种热电堆型高温热流传感器及其制备方法，用于解决现有技术中的热流传感器存在的结构复杂、体积大、响应时间长、结构稳定性差、承受高温热流冲击能力差及无法在超高温环境中应用等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种热电堆型高温热流传感器，所述热电堆型高温热流传感器包括：

衬底，所述衬底内形成有隔热腔体，所述隔热腔体沿所述衬底的厚度方向贯穿所述衬底；

复合介质膜，位于所述衬底的上表面且覆盖所述隔热腔体的上表面；

电阻块，位于所述复合介质膜的上表面，且位于所述衬底的正上方及所述隔热腔体的正上方；

绝缘介质层，覆盖所述电阻块的表面；

金属图层，包括电极及引线，所述电极位于所述绝缘介质层的上表面，所述引线位于所述绝缘介质层内，所述电极经由所述引线与所述电阻块电连接。

可选地，所述衬底包括抛光单晶硅片。

可选地，所述复合介质膜包括单层或多层的氧化硅和氮化硅复合而成，所述复合介质膜的厚度包括0.3μm～10μm。

可选地，所述隔热腔体的纵截面形状包括矩形或梯形。

可选地，所述电阻块包括多晶硅层、单晶硅层、4H-SiC层、6H-SiC层及3C-SiC层中的至少一种；所述电阻块的厚度包括0.3μm～2μm。

可选地，所述绝缘介质层的材料包括氧化硅及氮化硅中的至少一种。

可选地，所述金属图层的材料包括钛、钨、铂、铬及金中的至少一种。

可选地，所述热电堆型高温热流传感器还包括热量吸收材料层，所述热量吸收材料层至少位于所述隔热腔体暴露出的所述复合介质膜的下表面。

可选地，所述电阻块包括热端结构、冷端结构及热电偶臂；所述热端结构至少部分位于所述隔热腔体的正上方；所述冷端结构位于所述热端结构的外围，且与所述热端结构之间具有间距；所述热电偶臂位于所述热端结构与所述冷端结构之间，一端与所述热端结构相连接，另一端与所述冷端结构相连接；