CN103021605B - 片式铂热敏电阻器制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电阻制造技术领域，具体公开了一种片式铂热敏电阻器制作方法，包括表背电极制作、电阻体制作、激光调阻、包封、裂片、烧结、端涂、电镀，具体制作步骤在于，设计迷宫图形，制作阻挡层阳图，通过磁控溅射工艺在陶瓷基板表面形成一层铂薄膜，最后通激光调阻将铂电阻的阻值调整到目标阻值，最后经过切条、分割、测试、封装等工艺形成铂薄膜电阻温度传感器成品。该制作方法制作的片式铂热敏电阻器具有精度高、稳定性好、可靠性高、应用温度范围广等特点，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计供计量和校准使用。

Description

片式铂热敏电阻器制作方法

技术领域

本发明属于电阻制造技术领域，具体涉及一种片式铂热敏电阻器制作方法。

背景技术

温度是表征物体冷热程度的物理量,它可以通过物体随温度变化的某些特性（如电阻、电压变化等特性）来间接测量。通过研究发现，金属铂(Pt)的电阻值在一定的温度范围内随温度基本呈线性变化,并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器。铂电阻温度传感器精度高、稳定性好、应用温度范围广，是中低温区最常用的一种温度检测器。产品问世后，迅速占领了一定的市场。但是，由于铂材料价格昂贵,丝绕式铂温度传感器成本高,热响应速度和尺寸大小不能满足要求，其实际应用仍然被限制。

20世纪90年代中期，随着薄膜技术的引入，世界上的温度传感器主流生产厂家开发出了铂薄膜电阻产品。这种产品在基本保持了传统线绕铂电阻性能优势的基础上，同时又大大降低了产品成本并且能够进行大批量的生产。从而彻底解决了制约铂电阻大规模应用的瓶颈，在许多领域迅速取代了传统的热敏电阻和热电偶等测温元件。

铂薄膜电阻温度传感器问世以后，它以热响应快，机械性能好,线性好，材料成本低的特点，受到人们关注，并已在航天、电子、化学、汽车、环保及科研方面获得广泛的应用。

对于高精度的铂热电阻来说，仅通过溅射工艺或者刻蚀工艺来达到目标阻值，离散性较大，合格率很低。因此要进行激光调阻才能实现高精度的要求，然而，铂热电阻对温度敏感，激光切割时的激光温度高，对铂电阻的阻值有影响。通过电阻图形的设计后，再进行激光调阻，最终实现阻值精度的提高。

磁控溅射过程中，正离子冲击靶面，溅出铂原子淀积在基片上，经过晶粒的形成、长大、晶核合并、沟道和空洞的四个阶段，形成了连续膜。由于淀积速率快，基片温度还不够高、来不及形成完整的晶格，薄膜结构中出现空位、位错、晶粒间界等缺陷。

发明内容

针对上述现有技术中的特点，本发明旨在提供一种设计合理、阻值精度高、稳定可靠性高的片式铂热敏电阻器及其制造方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案：一种片式铂热敏电阻器制作方法，包括表电极制作、电阻体制作、激光调阻、包封、裂片、烧结、端涂、电镀，其具体制作方法如下，

1）、选取氧化铝陶瓷基片，按常规方法使用三氯乙烷、无水乙醇对氧化铝陶瓷基片进行抛光打磨、清洗，要求氧化铝陶瓷基片的表面粗糙度小于50纳米，干燥；

2）、铂薄膜的沉积，采用溅射镀膜的方式制备Pt薄膜，靶材为纯铂金，溅射过程中充入1～5sccm的氮气和100sccm的氩气，溅射功率500～900瓦，溅射时间20～60分钟；

3）、铂薄膜热处理，磁控溅射,正离子冲击靶面,溅出铂原子淀积在基片上,经过晶粒的形成、长大、晶核合并、沟道和空洞的四个阶段,形成了连续膜；通过热处理,将薄膜由介稳状态转变到隐定状态，消除空位、位错、净利间界缺陷，降低薄膜的ρ,增大TCR，排除膜中部分气态、固态杂质；

4）、光刻，采用常规方法进行涂胶、前烘、曝光、显影、硬烘、刻蚀、去胶，将设计在掩膜版上的阻挡层阳图通过干法蚀刻转移到铂薄膜上，要求薄膜铂电阻阻值控制在90%～95%范围内；

5）、Au电极制作，使用溅射镀膜的方式制作纯金电极，用于焊接引线和电路连接；

6）、激光调阻，用常规方法对电阻体进行S形切割，调阻精度控制在±0.04%以内；

7）、引线焊接和包封，经过点焊接进行引线焊接，玻璃釉保护层制备印刷，烘干，烧结工艺，完成包封；

8）、划片，用常规方法将整版按单元尺寸划成单片；

9）、按照常规方法进行老化。

进一步的，在磁控溅射前，先设计不同的图形使用低阻靶材进行磁控溅射来调整合理的溅射参数。

在光刻工序后，在真空度8.0×10^-4下随炉冷却。

本发明的有益效果：本制作方法制作的片式铂热敏电阻器具有精度高、稳定性好、可靠性高、应用温度范围广等特点，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步详细说明本发明。

所述片式铂热敏电阻器制作方法，包括表背电极制作、电阻体制作、激光调阻、包封、裂片、烧结、端涂、电镀，其具体制作方法如下，

1）、按常规方法使用三氯乙烷、无水乙醇等有机溶剂超声波清洗基片对99.6%的氧化铝陶瓷基板进行抛光、打磨、清洗，要求氧化铝陶瓷基片的表面粗糙度小于50纳米，干燥；

2）、铂薄膜的沉积，采用溅射镀膜的方式制备Pt薄膜，靶材为纯铂金，溅射过程中充入1～5sccm的氮气和100sccm的氩气，溅射功率500～900瓦，溅射时间20～60分钟；

3）、铂薄膜热处理。磁控溅射过程中,正离子冲击靶面,溅出铂原子淀积在基片上,经过晶粒的形成、长大、晶核合并、沟道和空洞的四个阶段,形成了连续膜。由于淀积速率快,基片温度还不够高、来不及形成完整的晶格,薄膜结构中出现空位、位错、晶粒间界等缺陷,这些缺陷又称晶格不整齐效应,需要通过热处理给予消除。通常热处理温度和再结晶温度有关。铂的再结晶温度近于500℃。通过热处理,提高铂薄膜电阻的稳定性。薄膜由介稳状态转变到隐定状态，消除空位、位错、净利间界等缺陷，降低薄膜的ρ,增大TCR，排除膜中部分杂质(气态、固态),纯度有所增加，附着力增强,铂膜更牢靠了，消除应力,薄膜强度提高。

4）、光刻，为了使Pt薄膜达到一定的厚度并具有一定的阻值，必须使薄膜形成一定的图形。图形设计主要是决定Pt薄膜线条的几何尺寸。用常规方法进行涂胶、前烘、曝光、显影、硬烘、刻蚀、去胶，将设计在掩膜版上的阻挡层阳图通过干法蚀刻转移到铂薄膜上，要求薄膜铂电阻阻值控制在90%～95%范围内；

5）、Au电极制作，使用溅射镀膜的方式制作纯金电极，用于焊接引线和电路连接；

6）、激光调阻，用常规方法对电阻体进行S形切割，调阻精度控制在±0.04%以内；

7）、引线焊接和包封，经过点焊接进行引线焊接，玻璃釉保护层制备印刷，烘干，烧结等工艺步骤，完成包封；

8）、划片，用常规方法将整版按单元尺寸划成单片；

9）、按照常规方法进行老化。

本制作方法所制作的铂薄膜电阻温度传感器是一种高技术含量、高附加值的电子产品，它具有精度高、稳定性好、可靠性高、应用温度范围广等特点，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。可作为厚膜铂电阻的替代产品，并可以部分替代热敏电阻，为国家发展微小型化、轻量化和多功能化的新型元器件产品做出了贡献。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种片式铂热敏电阻器制作方法，包括表电极制作、电阻体制作、激光调阻、包封、裂片、烧结、端涂、电镀，其特征在于：具体制作方法如下，

1)、选取氧化铝陶瓷基片，按常规方法使用三氯乙烷、无水乙醇对氧化铝陶瓷基片进行抛光打磨、清洗，要求氧化铝陶瓷基片的表面粗糙度小于50纳米，干燥；

2)、铂薄膜的沉积，采用溅射镀膜的方式制备Pt薄膜，靶材为纯铂金，溅射过程中充入1～5sccm的氮气和100sccm的氩气，溅射功率500～900瓦，溅射时间20～60分钟；

3)、铂薄膜热处理，磁控溅射,正离子冲击靶面,溅出铂原子淀积在基片上,经过晶粒的形成、长大、晶核合并、沟道和空洞的四个阶段,形成了连续膜；通过热处理,将薄膜由介稳状态转变到隐定状态，消除空位、位错、净利间界缺陷，降低薄膜的ρ,增大TCR，排除膜中部分气态、固态杂质；

4)、光刻，采用常规方法进行涂胶、前烘、曝光、显影、硬烘、刻蚀、去胶，将设计在掩膜版上的阻挡层阳图通过干法蚀刻转移到铂薄膜上，要求薄膜铂电阻阻值控制在最大电阻值的90％～95％范围内；

5)、Au电极制作，使用溅射镀膜的方式制作纯金电极，用于焊接引线和电路连接；

6)、激光调阻，用常规方法对电阻体进行S形切割，调阻精度控制在±0.04％以内；

7)、引线焊接和包封，经过点焊接进行引线焊接，玻璃釉保护层制备印刷，烘干，烧结工艺，完成包封；

8)、划片，用常规方法将整版按单元尺寸划成单片；

9)、按照常规方法进行老化。

2.根据权利要求1所述的片式铂热敏电阻器制作方法，其特征在于：所述电阻体制作前先设计迷宫图形，制作阻挡层阳图，要求铂电阻图形线宽为10微米。

3.根据权利要求1所述的片式铂热敏电阻器制作方法，其特征在于：在磁控溅射前，先设计不同的图形使用低阻靶材进行磁控溅射来调整合理的溅射参数。

4.根据权利要求1所述的片式铂热敏电阻器制作方法，其特征在于：在光刻工序后，在真空度8.0×10^-4MPa下随炉冷却。