DE3603785A1

DE3603785A1 - Platinwiderstand

Info

Publication number: DE3603785A1
Application number: DE19863603785
Authority: DE
Inventors: Hisatoshi Yamatokoriyama Nara Furubayashi; Masaya Yamatokoriyama Nara Hijikigawa; Hiroki Nara Tabuchi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-02-06
Filing date: 1986-02-04
Publication date: 1986-08-07
Also published as: JPH0340483B2; GB8602777D0; JPS61181103A; GB2171252B; DE3603785C2; GB2171252A; US4649365A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Platinwiderstand zur Temperaturmessung, der als Temperatursensor arbeitet.

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\~ / Platin ist chemisch stabil und läßt sich ohne weiteres mit einem hohen Grad an Reinheit gewinnen. Darüber hinaus hängt der elektrische Widerstand von Platin wesentlich von der Temperatur ab. Daher wurde Platin bereits seit längerer Zeit als Material für Temperatursensoren verwendet, die einen extrem dünnen Platindraht enthielten, der wendelförmig um einen Glimmerisolator gewickelt ist, während der Platindraht in einem Schutzrohr enthalten ist. Diese Temperatursensoren werden in großem Umfang als Widerstände zur Temperaturmes-

. p. sung eingesetzt, und Einzelheiten über ihren Aufbau sind in der japanischen Norm (JIS) C-1604, in DIN 43760 und in IEC .0 Pub 751 angegeben. Ein solcher Widerstand für die Temperaturmessung ist besonders genau, hat jedoch die folgenden * Nachteile:

„_n 1. Seine mechanische Festigkeit ist unzureichend,

2. seine Herstellung ist zeitaufwendig,
. 3. der Widerstand hat große Abmessungen,
4. der Widerstand ist teuer.

„₅ Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden bereits Widerstände zur Temperaturmessung entwickelt, die eine dicke oder dünne Schicht aus Platin enthielten. Von diesen Widerständen sind auch einige bereits kommerziell erhältlich. Diese Widerstände zur Temperaturmessung, die dicke Platinschichten enthalten, werden jedoch im Siebdruckverfahren hergestellt, wodurch sich Schwierigkeiten bei der Ausbildung eines feinverteilten Musters von 100 ,um oder weniger ergeben und die Qualitätssteuerung während der Herstellung schwierig ist.

Andererseits haben Widerstände zur Temperaturmessung mit dünnen Platinschichten die folgenden Vorteile:

1. Ein feinverteiltes Muster läßt sich leicht ausbilden, wodurch die Miniaturisierung ermöglicht und ein hoher

ρ- Widerstandswert erreicht werden kann, so daß die Empfindlichkeit der Anordnung vergrößert wird,

2. die mechanische Festigkeit ist groß,

3. da die Einrichtungen in Form von Waffelplättchen hergestellt werden, ist eine Qualitätssteuerung während der

^₀ Herstellung und damit eine Massenfertigung möglich, so daß die Herstellungskosten verringert werden.

Die Hefstellung von Widerständen für die Temperaturmessung mit dünnen Platinschichten verläuft wie folgt: Eine dünne Platinschicht mit einer Dicke von mehreren 1000 Angström wird zunächst durch Vakuumverdampfung, Kathodenzerstäubung o.a. auf einen isolierenden Träger aufgebracht. Die dünne Platinschidht wird dann durch Feuchtätzverfahren, Sprühätzverfahren o.a. mit nachfolgender Erwärmung auf Temperaturen

_?n von 800 C bis 1400 C in normaler Atmosphäre in ein feinverteiltes Muster verwandelt. Danach erfolgt zur Einstellung des Widerstandswertes ein Abgleich, worauf das Produkt in Chips zerschnitten wird, an die jeweils Leiterdrähte angeschlossen werden, so daß man einen eine dünne Platinschicht enthaltenden Widerstand zur Temperaturmessung erhält. Der isolierende Träger besteht beispielsweise aus Aluminium, Saphir, Silizium oder Glas, von denen jedes Vorteile und Nachteile hat.

Ein Aluminiumträger ist preiswert und hat einen sehr guten Wärmewiderstand. Darüber hinaus ist sein Haftungsverhalten zu Platin gut. Er ist jedoch wegen der Rauhigkeit seiner Oberfläche nachteilig für die Ausbildung von feinverteilten Mustern. Seine Oberfläche läßt sich zwar durch Polieren glätten, doch erforderte dies wegen der Harte erhebliche

Kosten. Ein Saphir-Träger hat sehr gutes Wärmewiderstandsverhalten, eine gute Haftung mit Platin und eine glatte Oberfläche. Er ist jedoch sehr teuer, und das Zerschneiden in kleinste Chips ist schwierig. Ein Siliziumträger ist verhältnismäßig preiswert und hat eine glatte Oberfläche. Ferner läßt er sich einfach bearbeiten. Bei der Wärmebehandlung wird jedoch eine Legierung aus Silizium und Platin gebildet, was die Sensoreigenschaften beeinträchtigt. Ein Glas-Träger ist preiswert, ergibt jedoch Schwierigkeiten ^q wegen der schlechten Haftung mit Platin, und er hat keinen geeigneten Wärmewiderstand. Somit haben alle vier Trägermaterialien Vorteile und Nachteile, und es besteht weiterhin ein Bedürfnis nach einem besseren Träger.

Erfindungsgemäß werden die vorstehenden Nachteile dadurch vermieden, daß ein Platinwiderstand einen Siliziumträger aufweist, auf dem ein Aluminiumoxidfilm ausgebildet ist, auf dem sich der Platinfilm befindet.

Der Aluminiumoxidfilm wird vorzugsweise durch Vakuumverdampfung, Kathodenzerstäubung, Ionenplattierung, chemische Verdampfung oder anodische Oxidation auf dem Träger hergestellt.

Durch die Erfindung wird somit ein Platinwiderstand zur Temperaturmessung geschaffen, der wegen des Einsatzes eines Siliziumträgers billig ist, der wegen der Verwendung eines Siliziumträgers und eines Aluminiumoxidfilmes sehr gute Wärmewiderstandseigenschaften hat, bei dem die Ausbildung einer Legierung aus Platin und Silizium vermieden und eine gute Haftungsverbindung zwischen dem Platin und dem Siliziumträger erreicht wird, weil sich der Platinfilm auf einem den Siliziumträger bedeckenden Aluminiumoxidfilm befindet, bei dem sich der Platinfilm in einem feinverteilten Muster

^₅ ausbilden läßt, weil der Platinfilm über einen Aluminiumoxid-

film auf der glatten Oberfläche eines Siliziumträgers ausgebildet wird, und bei dem der aus Silizium bestehende Träger sich einfach in Chips zerschneiden läßt.

c Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Platinwiderstand zur Temperaturmessung.

Figuren 2 zeigen in Schnittdarstellungen Schritte bei der

bis 4 Herstellung des Platinwiderstandes aus Figur 1 .

Der Platinwiderstand für Temperaturmessungen gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß auf einem SiIi-

ziumträger ein Aluminiumoxidfilm ausgebildet ist und daß auf dem Aluminiumoxidfilm ein Platinfilm vorhanden ist.

Der Erfindung liegen die Erkenntnisse zugrunde, daß ein Aluminiumträger oder ein Saphirträger eine gute Haftung für einen dünnen Platinfilm hat und zwischen ihnen keine Legierung gebildet wird, daß ein Siliziumträger verhältnismäßig billig ist, sehr gute Glätte aufweist und sich leicht bearbeiten läßt und daß die vorstehend erwähnten Träger ausreichende Wärmewiderstandseigenschaften haben, so daß durch Haftung eines Aluminiumoxidfilms auf einem Siliziumträger die vorstehend erwähnten Nachteile und Probleme des Standes der Technik beseitigt werden.

Der erfindungsgemäße Platinwiderstand zur Temperaturmessung kann sowohl einen dünnen als auch einen dicken Platinfilm bzw. sowohl eine dünne als auch eine dicke Platinschicht aufweisen. Die Ausbildung eines Aluminiumoxidfilms auf einem Siliziumträger erfolgt beispielsweise durch Vakuumverdampfung, Kathodenzerstäubung, Ionenplattierung, chemische Ver-

— ο —

dämpfung, anodische Oxidation ο. ä.. Um die Verschmutzung durch Verunreinigungen zu verringern, wird vorzugsweise eine Vakuumverdampfung, eine Kathodenzerstäubung oder ein Ionenplattieren angewendet.

Der in Figur 1 gezeigte Platinwiderstand zur Temperaturmessung enthält einen Siliziumträger 1, einen Aluminiumoxidfilm 2, der auf dem Siliziumträger 1 ausgebildet ist, ein auf dem Aluminiumoxidfilm 2 ausgebildetes Muster eines Platinfilms 3 sowie mit dem Platinfilm 3 verbundene Anschlußleitungen 5.

Die Herstellung des Platinwiderstandes erfolgt in der nachstehend beschriebenen Weise.

Auf einen Siliziumträger 1 wird durch Kathodenzerstäubung oder Ionenplattierung ein Aluminiumoxidfilm 2 mit einer Dicke von mehreren 1000 Angström bis mehreren Mikron aufgebracht, worauf durch Kathodenzerstäubung o.a. ein Platinfilm 3 mit einer Dicke von mehreren 1000 Angström bis mehreren Mikron aufgebracht wird (Figur 2). Danach wird auf dem Platinfilm 3 ein Fotoresist-Muster 4 ausgebildet (Figur 3), wodurch dann durch ein Sprühätzverfahren im Platinfilm 3 ein Muster entsprechend dem Muster des Fotoresists 4 erzeugt wird (Figur 4). Der Fotoresist 4 wird danach entfernt. Das so erhaltene Produkt wird an der Umgebungsluft auf etwa 1000° C erhitzt sowie zur Einstellung des Widerstandes abgeglichen. Schließlich werden Anschlußleitungen 5 durch Schweißung mit dem Platinfilm 3 verbunden, so daß ein Platinwiderstand für Temperaturmessungen erhalten wird.

Claims

Platinwiderstand zur Temperaturmessung, gekennzeichnet durch einen Siliziumträger (1), auf dem ein Film (2) aus Aluminiumoxid ausgebildet ist, auf dem ein Platinfilm (3) vorgesehen ist.

Platinwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminiumoxidfilm (2) auf dem Siliziumträger (1) durch Vakuumverdampfung, Kathodenzerstäubung, Ionenplattierung, chemische Verdampfung oder anodische Oxidation hergestellt ist.