Способ изготовления термопар

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iu934251

{6l ) Дополнительное к авт. санд-ву

{22) Заявлено 26. 03 ° 79 {2! ) 2740532/18-10 с присоединением заявки JI6

{ 23 ) П рнори тет

Опубликовано 07.06.82. Бтоллетень РЬ 21

Дата опубликования описания 07.06.82 (я)м. кл.

G О1 К 7/02 тоаударствеиый комитат

СССР ао делам изобретений и открытий (53) УД3(536 532 (088.8) Г

Г.А. Гуманский, М.В. Дайнеко и В.М. Янфвскйии,"„,;: -,, .,; <

1 ь,т,Т

< .. т . - - ;; "т ; : (72) Авторы изобретения

{7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОПАР

Изобретение относится к термометрии, а именно к способам изготовления термопар, и может быть использовано в термоэлектрических приборах.

Известен способ изготовления термопар путем сварки встык термоэлектродов из разнородных материалов Г1

Недостатком этого способа является невозможность получения серии термопар с одинаковыми характеристиками из-за попадания в место спая в процессе сварки посторонних примесей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления термопар, включающий формирование одного иэ термоэлектродов путем осаждения металлического слоя на диэлектрическую подложку.

Второй термоэлектрод также формируют путем гальванического осаждения слоя металла с некоторым перекрытием по отношению к первому E2).

Однако известный способ не обес-! печивает хорошей воспроизводимости параметров термопар, например, термо-ЭДС, вследствие неизбежного

5 попадания в граничный слой неконтролируемых посторонних примесей из внешней среды, а иэ-за образования переходных слоев и диффузии примесей размеры граничного слоя, в частности ширина, не могут быть достаточно малыми.

Цель изобретения - повышение воспроизводимости параметров термопар.

Поставленная цель достигается тем, что на часть поверхности метал. лического слоя, образующего один термоэлектрод, наносят защитную маску и осуществляют имплантацию ускоренных ионов до образования в объеме незащищенного слоя второго термоэлектрода.

Формирование одного из электродов термопарй предлагаемым способом позволяет получить резкую границу между 3 93425 двумя термоэлектродами в объеме одного из них без контакта с окружающей средой и одновременно строго контролируемым образом, благодаря использованию направленных, регули. руемых потоков ионов, формировать термоэлектрод с заданными свойствами.

На фиг. 1-3 показана последовательность операций предлагаемого- ge способа.

Для изготовления термопары на диэлектрической подложке 1 формируют первый термоэлектрод 2 в виде пленки4или Фольги металла, затем часть слоя закрывают защитной маской 3 и осуществляют ионную имплантацию до образования второго термоэлектрода 4 с граничным слоем 5. В процессе имплантации ионов, для их более

29 равномерного распределения, обеспечивают снятие зарядов с термоэлектрода.

Сорт ускоренных ионов ограничивается одним условием: работа выхода электронов в образованном граничном слое должна отличаться от работы выхода электронов материала первого электрода, в который внедряют ускоренные ионы. Доза внедряемых ионов определяется величиной необходимой термо-ЭДС и лежит в пределах (представляющих интерес для практических приложений 1 10 - 5-10" ион/см

Пример. На подложку из керамики типа "Поликор" методом ионноплаэменного ВЧ распыления наносят первый термоэлектрод в виде слоя Ti толщиной 50 нм. Затеи часть подложки закрывают фотореэистом типа

ФТ 617, а слой Ti для снятия зарядов в процессе имплантации закорачивают с держателем подложки золотой проволокой (не показано).Осуществляют имплантацию ионов азота

45 ,Ng a ускорителе типа "Иолла-2". с изменяющейся энергией 20,40 и 50 кзВ и общей дозой 4 10" ион/см до формирования второго термоэлектрода в виде нитридной фазы Т М В, 1 4 близкой к стехиометрической. Из. полученной структуры методом фотолитографии формируют термопары.

Термо-ЭДС полученных термопар составляет 80+ 1,0 мк8/ С, разброс параметров термопар не превышает 24 в случае, когда пленка Ti закорочена с держателем и 5-74, когда не закорочена.

Изобретение, благодаря формированию граничного слоя в объеме термоэлектрода без контакта с внешней средой, обеспечивает высокую воспроизводимость параметров термопар.Размеры граничного слоя при этом могут быть до нескольких десятков ангстрем.

Поскольку оба электрода формируются в одном слое методом Фотолитографии легко изготовить термопары с шириной электродов в единицы микрон, что позволяет получать эа счет повышения степени интеграции высокоэффективные термобатареи.

Формула изобретения

Способ изготовления термопар, включающий формирование одного из термоэлектродов путем осаждения ме1 таллического слоя на диэлектрическую подложку, о т л и ч а ю щ и й- . с я тем, что, с целью повышения воспроизводимости параметров термопар на часть поверхности металлического слоя, образующего один термозлектрод, наносят защитную маску и осуществляют имплантацию ускоренных ионов до образования в объеме незащищенного слоя второго термоэлектрода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бычковский P.Â. Контактные датчики температуры, M., "Металлургия", 1978, с. 82-92.

2. Авторское свидетельство СССР

t 3997М, кл. G 01 K 7/02, 1971 (прототип) .

934251

Состави гель H. Соловьева

Техред И.Надь Корректор У. Пономаренко

Редактор Н. Пушненкова

Заказ е

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

3913/34 Тираж 887 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ю ф «