Датчик температуры
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в приборостроении. Тонкопленочный медный термометр с защитными слоями из тугоплавкого материала и неорганического покрытия сформирован на адгезионном слое изолирующей подложки. Терморезистор выполнен в виде многослойной структуры Cr-Cu-Cr в форме меандра. Толщина слоя хрома составляет 0,05-0,06 мкм. Технический результат: получение хорошо воспроизводимого и стабильного значения температурного коэффициента сопротивления. 2 ил.
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в приборостроении в технологии изготовления термопреобразователей сопротивления с заданным температурным коэффициентом сопротивления.
Известен датчик температуры, содержащий тонкопленочный медныт тензорезистор с защитным слоем, снабженный контактами из меди в виде пленочных площадок и расположенный на поверхности изолирующей подложки [1]. Недостатком известного датчика является изменение параметров резистора при длительной эксплуатации. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является датчик температуры, содержащий тонкопленочный медный термометр с защитными слоями, снабженный контактами из меди и расположенный на поверхности изолирующей подложки, у которого терморезистор и контактные площадки расположены на адгезионном слое из тугоплавкого металла, защита терморезистора и контактных площадок выполнена из тугоплавкого металла толщиной 0,09-0,1 мкм с областью перекрытия 2-6 мкм по периметру элементов и из слоя неорганического диэлектрика, в котором в области контактных площадок сформированы "окна" для контактных узлов, куда нанесен токопроводящий слой, причем зона перекрытия токопроводящего узла с терморезистором составляет 0,1-0,5 мм, а по остальному периметру контактной площадки - 15-20 мкм [2]. Недостатком известного датчика является ограничение его применения в измерительных системах, где используются платиновые термометры сопротивления. Технический результат, создаваемый изобретением, состоит в получении дешевого, технологичного (тонкопленочного) датчика температуры, имеющего воспроизводимый и стабильный термический коэффициент сопротивления величиной (3,900,05)10-3 1/град, соответствующий платине по ГОСТ. Указанный технический результат достигается тем, что в датчике температуры, содержащем тонкопленочный медный термометр с защитными слоями, снабженный контактами из меди и расположенный на поверхности изолирующей подложки, у которого терморезистор и контактные плошадки расположены на адгезионном слое из тугоплавкого металла, защита терморезистора и контактных площадок выполнена из тугоплавкого металла толщиной 0,09-0,1 мкм с областью перекрытия 2-6 мкм по периметру элементов и из слоя неорганического диэлектрика, в котором в области контактных площадок сформированы "окна" для контактных узлов, куда нанесен токопроводящий слой, причем зона перекрытия токопроводящего узла с терморезистором составляет 0,1-0,5 мм, а по остальному периметру контактной площадки - 15-20 мкм, достигается выполнением терморезистора в виде многослойной структуры Cu-Cr-Cu в форме меандра, причем толщина слоя хрома составляет 0,05-0,06 мкм. Изобретение поясняется фиг.1 и 2, на которых показан датчик температуры, вид спереди и сверху соответственно. Датчик температуры представляет собой подложку (1) из изоляционного материала (ситалла, сапфира, поликора), на которой на адгезионном слое (2) расположены термочувствительный резистор (3), выполненный в виде многослойной структуры Сu (4) - Сr (5) - Сu (6) в форме меандра, снабженный подстроечными шунтирующими перемычками (7), и контактные площадки (8). Сверху терморезистор покрыт защитным слоем хрома (9) толщиной 0,09-0,1 мкм и слоем неорганического диэлектрика диоксида кремния (10), в котором вскрыты "окна" (11), куда нанесен проводящий никеля или золота (12) для контактного узла. В процессе изготовления на подложку (1) методом магнетронного распыления в вакууме наносят подслой хрома и резистивную многослойную структуру Cu-Cr-Cu, при этом толщина первого медного слоя (4) в этой многослойной структуре составляет 0,4-0,6 мкм, хромового слоя (5) - 0,05-0,06 мкм и второго медного слоя - 1,0-1,2 мкм с целью обеспечения ТКС (3,900,05)10-31/град. Методом контактной фотолитографии формируют терморезистор (3) и контактные площадки (8), проводят термостабилизирующий отжиг. Затем с помощью магнетронного распыления наносят защитный слой хрома (9) толщиной 0,09-1,0 мкм и методом фотолитографии формируют меандр и контактные площадки с перекрытием 2-6 мкм по периметру элементов. После этого наносят слой неорганического диэлектрика - диоксида кремния (10) и методом фотолитографии формируют "окна" (11) в области контактных площадок. Далее ионноплазменным распылением наносят проводящий слой никеля (12), методом фотолитографии формируют контактный узел и обслуживают. Следующий этап включает подгонку в номинал терморезистора с помощью лазера, разделение подложки на модули (кристаллы) путем механического скрайбирования и пайку токовыводов. После монтажа и подгонки на датчик температуры наносится слой органического покрытия для защиты его от воздействия окружающей среды. Проведенные исследования и испытания датчиков температуры на основе многослойной структуры Cu-Cr-Cu показали, что разработанная конструкция позволяет получить хорошо воспроизводимые и стабильные значения ТКС (3,900,05)10-3 1/град и R0, соответствующим значениям, указанным в ГОСТе на платину. Термоциклические и механические воздействия на датчик не приводят к изменениям значений R0 и ТКС. Гарантийная наработка датчика 100 000 ч. Изготовление разработанных датчиков температуры может осуществляться серийно по групповой технологии при минимальных затратах ручного труда. Датчики температуры могут быть использованы для измерения и регулирования температуры поверхности элементов конструкций, спокойных газов и потока жидкости в трубопроводах малого диаметра в диапазоне температур (-200)(+200)oС. Литература 1. Патент РФ 2065143, МКИ G 01 K 7/18, 1993 г. 2. Патент РФ 2158419, МКИ G 01 K 7/18, 2000 г.Формула изобретения
Датчик температуры, содержащий тонкопленочный медный термометр с защитными слоями, снабженный контактами из меди и расположенный на поверхности изолирующей подложки, у которого терморезистор и контактные площадки расположены на адгезионном слое из тугоплавкого металла, защита терморезистора и контактных площадок выполнена из тугоплавкого металла толщиной 0,09-0,1 мкм с областью перекрытия 2-6 мкм по периметру элементов и из слоя неорганического диэлектрика, в котором в области контактных площадок сформированы "окна" для контактных узлов, куда нанесен токопроводящий слой, причем зона перекрытия токопроводящего узла с терморезистором составляет 0,1-0,5 мм, а по остальному периметру контактной площадки – 15-20 мкм, отличающийся тем, что терморезистор выполнен в виде многослойной структуры Cu-Сr-Сu в форме меандра, причем толщина слоя хрома составляет 0,05-0,06 мкм.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Датчик температуры // 2158419
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в приборостроении в технологии изготовления термопреобразователей сопротивления
Датчик температуры // 2086936
Датчик температуры // 2065143
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в приборостроении в технологии изготовления термопреобразователей сопротивления
Устройство для измерения разности температур // 2030717
Изобретение относится к автоматизации животноводства
Устройство для измерения температуры // 1739212
Измеритель температуры // 1673877
Изобретение относится к термометрии и позволяет снизить динамическую погрешность и повысить надежность измерения температуры
Устройство для измерения температуры // 1624280
Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерений
Цифровой термометр // 1615570
Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность за счет уменьшения влияния на результат измерения изменения сопротивлений эталонных резисторов
Времяимпульсный измеритель температуры // 1435959
Изобретение относится к термометрии и позволяет увеличить быстродействие измерителя температуры путем сокращения интервалов времени между измерительными импульсами, а также повысить надежность измерителя
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в медицинской диагностике для неинвазивного измерения температуры частей тела и внутренних органов биообъекта при контакте с поверхностью
Изобретение относится к области стабилизации и регулирования температуры и может быть использовано при изготовлении и настройке работоспособности серийных терморегулирующих устройств, обеспечивающих управление исполнительными органами в заданном диапазоне температур
Резистивный термометр // 2426975
Изобретение относится к резистивному термометру, состоящему из множества компонентов, по меньшей мере, включающему: по меньшей мере, одну подложку (1), состоящую, в основном, из материала, коэффициент теплового расширения которого, в основном, выше 10.5 ppm/K; по меньшей мере, один резистивный элемент (4), расположенный на подложке (1); и, по меньшей мере, один электроизолирующий разделительный слой (2), расположенный, в основном, между резистивным элементом (4) и подложкой (1)
Устройство для измерения температуры среды // 2534633
Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры окружающей среды. Заявлено устройство для измерения температуры среды, в котором источник постоянного напряжения 1 подключен выходом к n-канальному коммутатору постоянного напряжения 6 и формирует ток опроса в измерительной цепи. Термопреобразователи 41-4n и эталонный резистор 5 соединены последовательно с образованием общей электрической цепи для протекания тока опроса. Введен (n+1)-канальный коммутатор 7, передающий поочередно информацию о падении напряжения на термопреобразователях и на эталонном резисторе на АЦП 2. Информация, преобразованная в цифровой код, поступает в контроллер 3. Коммутаторы 6 и 7 работают под управлением контроллера 3, программно. Ток опроса формируют в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов со скважностью, при которой средний ток через термопреобразователь сопротивления не превышает допустимой величины. По полученному значению сопротивления термопреобразователя в исследуемой среде определяют температуру среды. Технический результат - повышение точности измерений. 1 ил.
Способ измерения температуры среды // 2547882
Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры окружающей среды. Заявлен способ измерения температуры среды, согласно которому программно под управлением контроллера измеряют падение напряжения на терморезисторе и на эталонном резисторе. Термопреобразователь и эталонный резистор соединяют последовательно с образованием общей электрической цепи для протекания тока опроса. Платиновый термопреобразователь сопротивления помещают в исследуемую среду. Ток опроса формируют в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов со скважностью, при которой средний ток через термопреобразователь сопротивления не превышает допустимой величины. Величину скважности определяют по формуле:
Q
>
U
и
(
R
t
+
R
э
т
)
×
I
д
о
п
,
где Q - требуемая скважность последовательности импульсов, Uи - значение постоянного напряжения источника питания, формирующего ток опроса термопреобразователя сопротивления и эталонного резистора, Rt - значение сопротивления термопреобразователя при минимальной измеряемой температуре, Rэт - номинал сопротивления эталонного резистора, Iдоп - максимально допустимый ток опроса термопреобразователя. Технический результат - повышение точности измерения температуры. 1 ил.
Изобретение относится к способу измерения температуры намотанного компонента, содержащему подачу известного постоянного тока в калибровочный провод (1) из резистивного материала; причем сопротивление калибровочного провода меняется вместе с температурой согласно известному закону; измерение разности потенциалов между зажимами (7a, 7b) упомянутого калибровочного провода; и этап вычисления, в ходе которого разность потенциалов преобразуется в среднюю температуру калибровочного провода; причем упомянутый калибровочный провод (1) намотан внутри катушки и уложен в ряд витков «Вперед» (5) и в ряд витков «Обратно» (6), объединенных попарно по существу с одинаковыми геометрической формой и местом расположения. Оно также относится к компоненту, выполненному для обеспечения возможности осуществления данного способа и совокупности измерительного устройства. Технический результат - повышение точности определения температуры для снижения рисков превышения критической температуры или образования ложных сигналов опасности. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Изобретение относится к способу измерения температуры намотанного компонента, содержащему подачу известного постоянного тока в калибровочный провод (1) из резистивного материала; причем сопротивление калибровочного провода меняется вместе с температурой согласно известному закону; измерение разности потенциалов между зажимами (7a, 7b) упомянутого калибровочного провода; и этап вычисления, в ходе которого разность потенциалов преобразуется в среднюю температуру калибровочного провода; причем упомянутый калибровочный провод (1) намотан внутри катушки и уложен в ряд витков «Вперед» (5) и в ряд витков «Обратно» (6), объединенных попарно по существу с одинаковыми геометрической формой и местом расположения. Оно также относится к компоненту, выполненному для обеспечения возможности осуществления данного способа и совокупности измерительного устройства. Технический результат - повышение точности определения температуры для снижения рисков превышения критической температуры или образования ложных сигналов опасности. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.