一种耐磨耐腐蚀的GaN紫外传感器的制作方法

本技术涉及gan紫外传感器耐腐蚀耐磨，尤其涉及一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器。

背景技术：

1、紫外光探测技术在水质监测、火焰预警、环境安全及工业过程控制等领域具有重要应用价值。其中，基于氮化镓（gan）及其合金（如 algan）的紫外传感器因其宽禁带特性（~3.4 ev），可实现对紫外光（特别是日盲波段 240–280 nm）的高选择性响应，无需额外滤光片即可有效抑制可见光与红外干扰，具有响应速度快、热稳定性好、抗辐射能力强等显著优势，已成为新一代紫外探测器件的研究热点。

2、但是现有的gan紫外传感器尤其是用于在线水质检测或户外工业监测场景时，常面临严峻的机械磨损与化学腐蚀挑战。一方面，水体中悬浮颗粒、泥沙或工业流体中的硬质杂质易对传感器前端光学窗口及外壳造成刮擦、冲刷，导致表面划伤、透光率下降，进而影响检测精度；另一方面，传感器长期暴露于含氯离子、酸碱性或高盐雾环境中，传统金属外壳易发生点蚀、应力腐蚀开裂，而内部电极及钝化层也可能因水汽渗透而性能退化，严重缩短器件使用寿命。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器，具备多层复合防护外壳、可拆卸模块化结构、高硬度光学窗口及优异环境适应性的优点，解决了现有的 gan 紫外传感器在在线水质检测或户外工业监测场景中因机械磨损导致透光率下降、因化学腐蚀引发密封失效与器件性能退化、以及因结构不可维护造成运维成本高昂的问题。

2、本实用新型的技术方案为：一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器，包括有gan紫外传感器本体，所述gan紫外传感器本体包括基板，所述基板的上端设有芯片和正极焊盘，所述基板的下端设有负极焊盘，所述基板的上方设有供芯片保护的保护外壳，所述保护外壳的上端面固定连接有观察窗，所述保护外壳与基板之间通过安装密封组件可拆卸地密封固定，所述观察窗由熔融石英制成；

3、所述保护外壳为多层复合结构，包括基层，所述基层的外表面贴合连接有加强层，所述加强层的外表面贴合连接有防护层。

4、通过采用上述技术方案，通过多层复合结构设计，使传感器外壳在保持结构强度的同时，兼具高硬度、高耐磨性与强耐腐蚀性，有效应对水质监测中泥沙冲刷、氯离子侵蚀等严苛工况，显著提升整机使用寿命。

5、进一步，所述基层为不锈钢l，所述加强层为激光熔覆wc-co合金层，所述防护层为类金刚石碳（dlc）涂层。

6、通过采用上述技术方案，不锈钢l提供良好的机械支撑与基础耐蚀性；wc-co合金层具有极高硬度，可抵抗颗粒冲刷磨损；dlc涂层则具备超硬、化学惰性及低摩擦系数特性，三者协同作用，形成梯度功能防护体系，实现“结构-耐磨-防腐”一体化。

7、进一步，所述基板外部固定连接有用于支撑基板并作为密封连接结构基础的金属外框架，所述安装密封组件包括位于外框架上端面固定连接的第一连接法兰。

8、通过采用上述技术方案，避免了陶瓷或硅基板直接与金属法兰连接所导致的热膨胀失配与应力开裂问题，通过金属外框架作为过渡结构，既保障了基板的稳定性，又为可拆卸密封提供了可靠的机械接口。

9、进一步，所述第一连接法兰的内部开设有密封槽，所述第一连接法兰的表面开设有多个均匀分布的螺纹孔。

10、通过采用上述技术方案，密封槽用于嵌设环形密封垫，确保密封界面均匀受压；均匀分布的螺纹孔配合紧固螺栓，使法兰连接受力均衡，防止局部泄漏，提升整体密封可靠性。

11、进一步，所述安装密封组件还包括有与保护外壳下端面固定连接的第二连接法兰，所述第二连接法兰的内部开设有多个均匀分布的螺纹通孔。

12、通过采用上述技术方案，第二连接法兰与保护外壳一体化设计，确保连接刚性；螺纹通孔与第一连接法兰的螺纹孔对齐，便于快速装配与拆卸，支持现场维护操作。

13、进一步，所述第一连接法兰与第二连接法兰之间通过紧固螺栓穿过螺纹通孔且插入到螺纹孔内螺纹连接，所述保护外壳的内壁固定连接有与密封槽卡合的环形密封垫。

14、通过采用上述技术方案，通过螺栓预紧力压紧密封垫，使环形密封垫紧密嵌入密封槽中，形成双重密封路径，有效防止水汽、腐蚀性介质沿界面渗透。

15、进一步，所述环形密封垫为全氟醚橡胶制成。

16、通过采用上述技术方案，全氟醚橡胶具有优异的耐紫外、耐臭氧、耐高温及耐强腐蚀性（如氯、酸、碱），在长期户外或水质监测环境中不易老化、溶胀或失效，显著提升密封系统的长期可靠性。

17、进一步，所述观察窗的外表面设有类金刚石碳耐磨涂层。

18、通过采用上述技术方案，在保持熔融石英高紫外透过率的基础上，dlc涂层大幅提高窗口表面硬度与抗刮擦能力，防止因水中硬质颗粒造成的划伤或雾化，确保光学信号采集的长期稳定性与检测精度。

19、本实用新型的有益效果：

20、1、该一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器，保护外壳采用基层（316l 不锈钢）、加强层（激光熔覆 wc-co 合金）和防护层（dlc 涂层）的多层复合结构，表面硬度显著提升，有效抵抗水体中泥沙、悬浮颗粒的冲刷与刮擦，避免因外壳或窗口磨损导致的结构失效或信号衰减。

21、2、该一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器，观察窗采用熔融石英基底并覆盖超薄类金刚石碳耐磨涂层，大幅提升表面抗划伤能力，防止因窗口模糊或划痕导致的检测精度漂移。

22、3、该一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器，通过外框架、第一连接法兰、第二连接法兰、紧固螺栓及全氟醚橡胶环形密封垫组成的安装密封组件，实现高级别以上的高可靠性密封，同时支持无损拆卸，便于现场清洁观察窗、更换光学部件或维护内部芯片，降低运维成本。

1.一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器，包括有gan紫外传感器本体（1），所述gan紫外传感器本体（1）包括基板（101），所述基板（101）的上端设有芯片（104）和正极焊盘（105），所述基板（101）的下端设有负极焊盘（106），其特征在于：所述基板（101）的上方设有供芯片（104）保护的保护外壳（103），所述保护外壳（103）的上端面固定连接有观察窗（102），所述保护外壳（103）与基板（101）之间通过安装密封组件（2）可拆卸地密封固定，所述观察窗（102）由熔融石英制成；

2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器，其特征在于：所述基层（1031）为不锈钢316l，所述加强层（1032）为激光熔覆wc-co合金层，所述防护层（1033）为类金刚石碳（dlc）涂层。

3.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器，其特征在于：所述基板（101）外部固定连接有用于支撑基板（101）并作为密封连接结构基础的金属外框架，所述安装密封组件（2）包括位于外框架上端面固定连接的第一连接法兰（203）。

4.根据权利要求3所述的一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器，其特征在于：所述第一连接法兰（203）的内部开设有密封槽（207），所述第一连接法兰（203）的表面开设有多个均匀分布的螺纹孔（204）。

5.根据权利要求4所述的一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器，其特征在于：所述安装密封组件（2）还包括有与保护外壳（103）下端面固定连接的第二连接法兰（206），所述第二连接法兰（206）的内部开设有多个均匀分布的螺纹通孔（202）。

6.根据权利要求5所述的一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器，其特征在于：所述第一连接法兰（203）与第二连接法兰（206）之间通过紧固螺栓（201）穿过螺纹通孔（202）且插入到螺纹孔（204）内螺纹连接，所述保护外壳（103）的内壁固定连接有与密封槽（207）卡合的环形密封垫（205）。

7.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器，其特征在于：所述环形密封垫（205）为全氟醚橡胶制成。

8.根据权利要求1所述的一种耐磨耐腐蚀的gan紫外传感器，其特征在于：所述观察窗（102）的外表面设有类金刚石碳耐磨涂层。