CN104913881B - 一种利用离子溅射镀膜电路的漏液检测传感器及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用离子溅射镀膜电路的漏液检测传感器的制造工艺，采用耐热和耐腐蚀材料作为基底薄膜，在其上表面用离子溅射镀膜工艺形成绝缘物质涂层，在绝缘涂层上采用离子溅射镀膜方式制作两双传导线路；绝缘涂层上表面设置相互贴合的粘贴层与保护膜层；若在基底薄膜或绝缘涂层整体表面形成均匀的可导电薄膜，另外覆盖遮蔽胶带后进行镀膜，离子溅射镀膜过程后，去除遮蔽胶带即可形成传导线路；制成液体泄漏检测装置。本发明有益效果为：可防止因各种液体或湿气导致传导线路发生腐蚀，可准确检测可导电液体泄漏，最小化误报的发生；提高漏液检测装置的可靠性；有利于提高薄膜层间的贴合力，减少上层保护膜层剥离的可能性，降低产品不良率。

Description

一种利用离子溅射镀膜电路的漏液检测传感器及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种检测可导电液体泄漏的装置，尤其涉及一种利用离子溅射镀膜电路的漏液检测传感器及其制造工艺，其特点是可在薄膜材质上利用离子溅射镀膜工艺形成可感应液体的传导线路，从而构成液体泄漏检测装置。

背景技术

离子溅射形成干涉膜是增进相间衬度显示组织的新方法。离子溅射镀膜是在部分真空的溅射室中辉光放电，产生正的气体离子；在阴极(靶)和阳极(试样)间电压的加速作用下，荷正电的离子轰击阴极表面，使阴极表面材料原子化；形成的中性原子，从各个方向溅出，射落到试样的表面，于是在试样表面上形成一层均匀的薄膜。

现在的离子溅射镀膜，多半是在反应气体存在下进行的，化合物沉积膜的稳定性和光学常数，依赖于气体的类型和阴极材料。常用的反应气体为氧气，常用的阴极材料有铁、镍、铜铅等，有时电刚金、铂、钯、铟和其他金属，反应溅射形成的氧化物是属于有吸收而折射率不是很高的镀膜材料。溅射镀膜的操作与溅射镀膜设备密切相关。

申请号为200880128802.3的中国专利公开了一种粘贴式薄膜形状，可直接粘贴于易发生可导电液体泄漏的场所地面或设施表面，从而迅速检测液体泄漏的粘贴式薄膜型可导电液体泄漏检测装置。如图1与图2所示，可导电液体泄漏检测装置由下端的粘贴层110、中间的基底薄膜层120和上端的保护薄膜层130至下而上的顺序复合而成；下端的粘贴层110为胶带形式，可直接粘贴于检测液体泄漏的地面或设施表面；基底薄膜层120的上表面用于印制传导线路121、122、123、124，薄膜材质采用PET、PE、PTFE、PVC或其他聚四氟乙烯系列聚合物；

传导线路121、122、123、124在基底薄膜层120的上表面以一定的间距相隔呈平行线排列，由可导电油墨或银(Silver)化合物油墨进行印制而成；保护膜层130覆盖于基底薄膜层110上部，防止外部的物理性冲击破坏传导线路121、122、123、124，在对应于导电线路122、123的位置通有感应孔131并按一定的间距排列组成，可以使泄漏液体能够准确的落入感应电路的检测位置；保护膜层使用与基底薄膜层110相同的材质如PET、PE、PTFE、PVC或其他聚四氟乙烯系列的聚合物；基底薄膜层120的传导线路121、122、123、124上会有微量的电流通过，当发生可导电液体泄漏时，液体从感应孔131流入引起两个传导线路122、123发生电气短路，控制器根据检测到的模拟电子信号判断电路发生短路从而确认发生液体泄漏并发出警报。

另外，根据两个传导线路122、123反馈的阻抗值大小可确认液体泄漏的位置，液体泄漏引起两个传导线路122、123发生短路时，反馈到控制器的阻抗值大时说明在离控制器距离较远的位置检测到液体泄漏，阻抗值相对小时说明离控制器距离较近的位置检测到液体泄漏；上述的粘贴式薄膜型导电液体泄漏检测系统的导电线路121、122、123、124主要使用凹版印刷(Gravure)、卷对卷(Roll to Roll)印刷以及狭缝涂布(Slot Die)、逗号辊(Comma)涂布方式制作；制作过程中由于可导电油墨或银化合物油墨的混合比率不同阻抗值会产生较大变化，同时印刷或涂布时设备的启动条件、印刷和涂布后的干燥方式和温度条件以及印刷时周边环境条件(温度，湿度)的不同都会使导电线路121、122、123、124的阻抗值发生较变化，从而导致控制器无法准确的指示液体泄漏距离。

同时，如果为降低传导线路121、122、123、124的阻抗值，提高化合物油墨中金属物质(银、金、铜等)的含量来印制传导线路121、122、123、124，实际应用中，受检测液体泄漏的场所或设施的周围环境的水分、湿气影响，传导线路121、122、123、124易发生腐蚀及氧化而导致阻抗值越来越高，以至于难以正确检测液体的泄漏与否以及准确定位泄漏位置，增加了控制器发生误报的可能性；并且，基底薄膜层120上表面涂布或印刷方式形成的传导线路121、122、123、124厚度增大，将导致与基底薄膜层与保护膜层130贴合力降低，容易发生剥离导致泄漏检测装置产生不良。

因此，针对以上方面，需要对现有技术进行有效创新。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种利用离子溅射镀膜电路的漏液检测传感器及其制造工艺，使用PI、PET、PO、PTFE等耐热性及耐腐蚀性优异的薄膜材料作为基底，在其表面以离子溅射镀膜方式形成传导线路，电路的阻抗值较原有的印刷电路相比较低并且分布均匀，使用此技术可构建数百米的薄膜型液体检测系统，可及时、稳定、准确的检测到可导电液体泄漏并进行定位，最小化控制器的误报率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用离子溅射镀膜电路的漏液检测传感器的制造工艺，由以下步骤组成：

⑴采用PI、PET、PO或PTFE耐热和耐腐蚀材料作为基底薄膜，在其上表面用离子溅射镀膜工艺形成绝缘物质涂层来提高绝缘阻抗，然后在上述绝缘涂层上采用离子溅射镀膜方式制作两双传导线路，使其按一定的间距以平行线的方式排列构成；

⑵绝缘涂层上表面设置相互贴合的粘贴层与保护膜层，保护膜层使用PI、PET、PO、PTFE或PO耐热和耐腐蚀的薄膜材料，传导线路相应的保护膜层位置上按一定的间距设有感应孔；

⑶为形成传导线路或层叠结构的传导线路，在真空腔内放置靶材和基底薄膜进行离子溅射镀膜制程，靶材采用导电性能好的金属材料，层叠结构的最外层传导线路采用耐腐蚀性能的可导电材料；

⑷以上的传导线路的成型方式为，靶材通过电极供应负直流电压，基底薄膜通过电极供应正直流电压，在真空腔内通入氩气惰性气体，等离子状态的高能量氩离子撞击靶材表面，靶材原子飞溅到基底薄膜层表面沉积形成导电线路，过剩物质由真空泵排出腔体，以上工序可连续运转完成；

⑸若在基底薄膜或绝缘涂层整体表面形成均匀的可导电薄膜，则在基底薄膜或绝缘涂层上表面需要另外覆盖遮蔽胶带后进行镀膜，靶材原子将沉积于遮蔽胶带缕空部位，离子溅射镀膜过程后，去除遮蔽胶带即可形成传导线路；

⑹所形成的传导线路以金属为靶材采用离子溅射镀膜方式制成液体泄漏检测装置。

离子溅射镀膜方式时，传导线路以及层叠结构的传导线路，总厚度可控制在0.01～1μm范围内；

为使传导线路的阻抗值降低并提高其耐腐蚀性，采用不同电导率和化学特性的金属进行多层叠加的方式进行加工为特征的漏液检测装置；

利用两个感应线路通过泄漏液体的通电效果根据电压的差异进行判断，在终端各个线路连接处配置贴片电阻，可检测电路的接通状态；

液体泄漏通过一双感应线路反馈的电压信号差异来实现，传导线路断开时，控制器内部通过分析各个传导线路反馈的电压信号予以判断，从而构成液体泄漏检测系统；

与基底薄膜复合的保护膜层上，在感应泄漏液体的传导线路相应位置处均设定有按一定规律排列的感应孔为特征的液体泄漏检测装置；

所述基底薄膜上以离子溅射镀膜方式形成绝缘涂层，在绝缘层上形成传导线路为特征的液体泄漏检测系统；

所述基底薄膜或绝缘涂层上覆盖遮蔽胶带，根据遮蔽胶带的缕空图样控制传导线路镀膜形态为特征的液体泄漏检测装置。

本发明所述的利用离子溅射镀膜电路的漏液检测传感器及其制造工艺的有益效果为：

⑴本案是通过使用PI、PET、PO、PTFE等具有耐腐蚀性和耐热性的薄膜作为基底，以离子溅射镀膜方式形成传导线路的可导电液体泄漏检测装置；

⑵在基底薄膜层上表面用离子溅射镀膜方式连续层叠多种金属从而形成传导线路，最后为提高传导线路耐腐蚀性，电路的最外层使用耐腐蚀性强的金属作为离子溅射镀膜，防止因各种液体或湿气导致传导线路发生腐蚀，有利于准确的检测可导电液体泄漏，最小化误报的发生；

⑷与原有的环境变化因素较多的印刷和涂布方式相比，离子溅射镀膜制程在真空状态下进行，可做到超精密控制，便于降低阻抗值并实现均匀分布，有利于准确的感应液体泄漏位置，从而提高漏液检测装置的可靠性；同时，使用离子溅射镀膜方式形成的传导线路厚度可做到1μm以内，有利于提高薄膜层间的贴合力，减少上层保护膜层剥离的可能性，降低产品的不良率。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是漏水检测装置分解示意图；

图2是图1的整体示意图；

图3是在基底薄膜层上表面采用离子溅射镀膜方式形成绝缘涂层以及用来检测液体泄漏位置的四个传导线路的漏液检测装置结构图；

图4是图3的整体示意图；

图5是在基底薄膜层上表面采用离子溅射镀膜方式形成绝缘涂层以及两个传导线路的漏液检测装置结构图；

图6是图5的整体示意图；

图7是去除基底薄膜层上表面的绝缘涂层后以离子溅射镀膜方式形成用来检测液体泄漏位置的四个传导线路的漏液检测装置结构图；

图8是图7的整体示意图；

图9是去除基底薄膜层上表面绝缘涂层后以离子溅射镀膜方式形成两个传导线路的漏液检测装置结构图；

图10是图9的整体示意图；

图11是离子溅射镀膜方式形成的两组传导线路利用可导电液体的电气导通现象检测液体泄漏与否以及泄漏位置的液体泄漏检测装置的控制电路图；

图12是离子溅射镀膜方式形成的一组传导线路利用可导电液体的电气导通现象检测液体的泄漏与否的液体泄漏检测装置的控制电路图；

图13是真空腔以及在基底薄膜层上表面形成绝缘涂层和传导线路的离子溅射镀膜制程原理图；

图14是离子溅射镀膜制程使用的遮蔽胶带及其与基底薄膜层的组合示意图。

具体实施方式

如图3-14所示，本发明实施例所述的利用离子溅射镀膜电路的漏液检测传感器的制造工艺，由以下步骤组成：

⑴采用PI、PET、PO、PTFE耐热和耐腐蚀材料作为基底薄膜220，在其上表面用离子溅射镀膜工艺形成绝缘物质涂层230来提高绝缘阻抗，然后在上述绝缘涂层230上采用离子溅射镀膜方式制作两双传导线路，即传导线路231、232、233、234，使其按一定的间距以平行线的方式排列构成；

⑵上述基底薄膜220上依次为传导线路231、232、233、234，绝缘涂层230上表面设置相互贴合的粘贴层240与保护膜层250，保护膜层250使用PI(polyimide)、PET(Polyester)、PO(polyolefin)、PTFE(Teflon系列)、PO(polyolefine)耐热和耐腐蚀的薄膜材料，传导线路232、233相应的保护膜层位置上按一定的间距设有感应孔241、251，上述保护膜层250和粘贴层240根据被检测的液体种类、使用者的需求、节约制造成本、调节感应灵敏度等理由也可省略；

⑶为形成传导线路231、232、233、234或层叠结构的传导线路231-1、231-2、232-1、232-2、233-1、233-2、234-1、234-2，在真空腔310内放置具有多种功能的靶材312和基底薄膜220(有绝缘涂层230或无绝缘涂层230)进行离子溅射镀膜制程，为改善电气信号传输、准确检测液体泄漏，靶材312主要采用导电性能好的金属材料，层叠结构的最外层传导线路231-2、232-2、233-2、234-2采用耐腐蚀性能卓越的可导电材料以提高产品的稳定性；

⑷以上的传导线路231、232、233、234的成型方式为，靶材312通过电极311供应负直流电压，基底薄膜220通过电极313供应正直流电压，在真空腔310内通入氩气等惰性气体，等离子状态的高能量氩离子撞击靶材312表面，靶材原子314飞溅到基底薄膜层表面沉积形成导电线路，过剩物质由真空泵排出腔体，以上工序可连续运转完成；

⑸如单纯应用上述离子溅射镀膜制程可在基底薄膜220或绝缘涂层230整体表面形成均匀的可导电薄膜，但无法按设定大小和间距形成传导线路231、232、233、234，为解决此问题，如图14所示，在基底薄膜220或绝缘涂层230上表面需要另外覆盖遮蔽胶带后进行镀膜，靶材原子314将沉积于遮蔽胶带缕空部位321，离子溅射镀膜过程后，去除遮蔽胶带即可形成传导线路231、232、233、234；

⑹使用此类型的离子溅射镀膜方式时，传导线路231、232、233、234以及层叠结构的传导线路231-1、231-2、232-1、232-2、233-1、233-2、234-1、234-2，总厚度可控制在0.01～1μm范围内，线路厚度变薄，可提高薄膜层之间的贴合力，还具有均匀且较低的电气阻抗值；

⑺采用此类型的离子溅射镀膜方式制作传导线路过程中，第一层传导线路231、232、233、234需选用与基底薄膜220或绝缘涂层230结合性能良好，阻抗值尽可能低的材料；第二层传导线路231-2、232-2、233-2、234-2需选用与第一层传导线路231、232、233、234结合性能良好、电气阻抗值最低的材料；第三层传导线路231-2、232-2、233-2、234-2要选用和第二层的传导线路231-1、232-1、233-1、234-1结合性能良好、耐腐蚀性能优异的材料。

图5是只有一组传导线路232、233结构的液体检测装置，只具有检测可导电液体的泄漏与否的功能；

图7是基底薄膜层220上无绝缘层230的液体检测装置，通过两组传导线路线231、232、233、234可检测导电液体的泄漏与否和泄漏位置；

一般，在基底薄膜220上为提高传导线路231、232、233、234间的电气绝缘阻抗一般会设置绝缘涂层230，但为了简化生产工序、降低制造成本，无需精确定位的漏液检测装置则可省略此类绝缘涂层230；

图9是无绝缘涂层230的具有一双传导线路线232、233的可导电液体检测装置，只检测可导电液体的泄漏与否；

图11是具有两组传导线路、能够检测可导电液体泄漏与否并可定位液体泄漏位置的检测装置的电路示意图；传导线路213、232、233、234可使用直流(DC)或交流(AC)，四通路控制器290把相应电流以脉冲方式传输到传感系统，脉冲信号电压为1～30V，电流为数毫安；通常将传导线路232、233用作感应电路，在其相应位置的保护膜上开设与电路方向一致的有规律排列的感应孔241、251，但在一些特定液体检测或需要降低感应灵敏度的情况下，也可使用另外的一组传导线路231、234作为感应电路，并且去除保护膜层250、粘贴层240、感应孔241、251也可作为液体检测系统独立使用；

图12是具有一组传导线路232、233的可导电液体泄漏检测装置的电路示意图；传导线路232、233可使用直流(DC)或交流(AC)，两通路控制器280把相应电流以脉冲方式传输到传感系统，脉冲信号电压为1～30V，电流为数毫安，在传导线路232、233相应位置的保护膜层开设有与电路方向一致的有规律排列的感应孔241、251，去除保护膜层250、粘贴层240、感应孔241、251也可作为液体检测系统独立使用；

基底薄膜220的下层为粘贴层210，用于将感应带粘贴在墙壁、地面、管道外壁等处，一般粘贴层210使用两面胶带，但根据安装的环境也可选用或同时使用其它类型的粘贴剂、固定支架等各种固定装置(螺栓、线缆、用带绑扎)等。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，本领域的技术人员根据本案的揭示，对于本案做出的改进和修改都应该在本案的保护范围内。

Claims (1)

1.一种利用离子溅射镀膜电路的漏液检测传感器的制造工艺，其特征在于，由以下步骤组成：

⑴采用PI、PET、PO或PTFE耐热和耐腐蚀材料作为基底薄膜，在其上表面用离子溅射镀膜工艺形成绝缘物质涂层来提高绝缘阻抗，然后在上述绝缘涂层上采用离子溅射镀膜方式制作两双传导线路，使其按一定的间距以平行线的方式排列构成；

⑵绝缘涂层上表面设置相互贴合的粘贴层与保护膜层，保护膜层使用PI、PET、PO、PTFE或PO耐热和耐腐蚀的薄膜材料，传导线路相应的保护膜层位置上按一定的间距设有感应孔；

⑶为形成传导线路或层叠结构的传导线路，在真空腔内放置靶材和基底薄膜进行离子溅射镀膜制程，靶材采用导电性能好的金属材料，层叠结构的最外层传导线路采用耐腐蚀性能的可导电材料；

⑷以上的传导线路的成型方式为，靶材通过电极供应负直流电压，基底薄膜通过电极供应正直流电压，在真空腔内通入氩气惰性气体，等离子状态的高能量氩离子撞击靶材表面，靶材原子飞溅到基底薄膜层表面沉积形成导电线路，过剩物质由真空泵排出腔体，以上工序可连续运转完成；

⑸若在基底薄膜或绝缘涂层整体表面形成均匀的可导电薄膜，则在基底薄膜或绝缘涂层上表面需要另外覆盖遮蔽胶带后进行镀膜，靶材原子将沉积于遮蔽胶带缕空部位，离子溅射镀膜过程后，去除遮蔽胶带即可形成传导线路；

⑹所形成的传导线路以金属为靶材采用离子溅射镀膜方式制成液体泄漏检测装置；

离子溅射镀膜方式时，传导线路以及层叠结构的传导线路，总厚度可控制在0.01～1μm范围内；

为使传导线路的阻抗值降低并提高其耐腐蚀性，采用不同电导率和化学特性的金属进行多层叠加的方式进行加工为特征的漏液检测装置；所述传导电路为三层，第一层传导线路选用与基底薄膜或绝缘涂层结合性能良好，阻抗值尽可能低的材料；第二层传导线路选用与第一层传导线路结合性能良好、电气阻抗值最低的材料；第三层传导线路选用和第二层的传导线路结合性能良好、耐腐蚀性能优异的材料；

利用两个感应线路通过泄漏液体的通电效果根据电压的差异进行判断，在终端各个线路连接处配置贴片电阻，可检测电路的接通状态；

液体泄漏通过一双感应线路反馈的电压信号差异来实现，传导线路断开时，控制器内部通过分析各个传导线路反馈的电压信号予以判断，从而构成液体泄漏检测系统；

与基底薄膜复合的保护膜层上，在感应泄漏液体的传导线路相应位置处均设定有按一定规律排列的感应孔为特征的液体泄漏检测装置；

所述基底薄膜上以离子溅射镀膜方式形成绝缘涂层，在绝缘层上形成传导线路为特征的液体泄漏检测系统；

所述基底薄膜或绝缘涂层上覆盖遮蔽胶带，根据遮蔽胶带的缕空图样控制传导线路镀膜形态为特征的液体泄漏检测装置。