DK2561369T3 - Varmetrådssensor med submillimeterstørrelse og tilhørende fremgangsmåde til fremstilling deraf - Google Patents

Varmetrådssensor med submillimeterstørrelse og tilhørende fremgangsmåde til fremstilling deraf Download PDF

Info

Publication number
DK2561369T3
DK2561369T3 DK11720186.3T DK11720186T DK2561369T3 DK 2561369 T3 DK2561369 T3 DK 2561369T3 DK 11720186 T DK11720186 T DK 11720186T DK 2561369 T3 DK2561369 T3 DK 2561369T3
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
wire
layer
metal
substrate
submillimeter
Prior art date
Application number
DK11720186.3T
Other languages
English (en)
Inventor
Philippe Jacques Pernod
Abdelkrim Talbi
Alain Merlen
Romain Victor Jean Viard
Ali Soltani
Vladimir Preobrazhensky
Monge Leticia Gimeno
Vincent Mortet
Original Assignee
Centre Nat Rech Scient
Lille Ecole Centrale
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre Nat Rech Scient, Lille Ecole Centrale filed Critical Centre Nat Rech Scient
Application granted granted Critical
Publication of DK2561369T3 publication Critical patent/DK2561369T3/da

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
    • G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6845—Micromachined devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
    • G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
    • G01F1/692—Thin-film arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/10—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables
    • G01P5/12—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables using variation of resistance of a heated conductor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
    • Y10T29/49156—Manufacturing circuit on or in base with selective destruction of conductive paths

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Claims (22)

1. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse, omfattende: et substrat (10); - to støttestænger (11,12), hvoraf en del (110) er anbragt på substratet (10), og den anden del (111, 121) strækker sig ud over substratet i forlængelse deraf; en metaltråd (13), som er beregnet til at udgøre varmetråden, idet denne tråd strækker sig mellem de to ender af støttestængerne (11, 12); elektriske kontakter (14, 15), som er anbragt på støttestængerne, hvilke kontakter hver især er forbundet til én af enderne af tråden (13), kendetegnet ved, at metaltråden (13) omfatter mindst to lag af metalliske materialer, hvoraf det ene er fremstillet af et materiale, som har en residual trækspænding, og det andet er fremstillet af et materiale, som har en residual trykspænding, idet tykkelsen af disse metallag er egnet til at kompensere for de residuale spændinger mellem de forskellige lag for at opnå en samlet residual spænding af metaltråden under en grænseværdi på 250 MPa.
2. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge krav 1, hvor støttestængerne (11, 12) er fremstillet af nanokrystallinsk diamant, af silicium (Si) eller af siliciumcar-bid (SiC).
3. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge det foregående krav, hvor støttestængerne (11, 12) af nanokrystallinsk diamant hver har en tykkelse på mindre end 3 μηι, fx mellem 100 nm og 3 μηι.
4. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor de mindst to lag af metalliske materialer af metaltråden (13) hver er fremstillet med mindst ét af følgende metalliske materialer: Ag, Ti, Cr, Al, Cu, Au, Ni, W eller Pt.
5. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor metaltråden (13) omfatter mindst ét lag af nikkel, som er coatet med mindst ét lag af wolfram, idet forholdet mellem tykkelsen af nikkellaget og af wolframlaget er mellem 2 og 5.
6. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge det foregående krav, hvor tykkelsen af nikkellaget er mellem 50 nm og 2 μηπ.
7. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor metaltråden (13) omfatter mindst ét lag af platin.
8. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor metaltråden (13) omfatter en flerhed af metallisk dobbeltlag, idet hvert dobbeltlag er dannet af et lag, som er fremstillet af et materiale, der har en residual trækspænding, og et andet lag, som er fremstillet af et materiale, der har en residual trykspænding, idet tykkelsen af disse metallag er egnet til at kompensere for de residuale spændinger mellem de forskellige lag for at opnå en samlet residual spænding af metaltråden, som er under grænseværdien.
9. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge det foregående krav, hvor metaltråden (13) omfatter: et første lag af platin; en flerhed af dobbeltlag, som er dannet af et lag af nikkel, der er coatet med et lag af wolfram; og et andet lag af platin.
10. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor tykkelsen af metaltråden (13) er mellem 100 nm og 5 pm, fortrinsvis mellem 1 pm og 3 pm.
11. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor metaltråden (13) har en længde på mellem 50 pm og 1 mm.
12. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor metaltråden (13) har en ohmsk modstand, som ændrer sig line ært med temperaturen, og således at den er mellem 5 ohm og 10 ohm ved 20°C og mellem 10 ohm og 15 ohm ved 200°C.
13. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor et varmeisolerende lag (16) er tilvejebragt mellem metalkontakterne (14, 15) og støttestængerne (11, 12), fx fremstillet af siliciumdioxid, siliciumnitrid, keramik eller et polymermateriale.
14. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor der er tilvejebragt en mekanisk forstærkning (17), som er anbragt mellem støttestængerne (11, 12) og under metaltråden (13).
15. Varmetrådssensor (1) med submillimeterstørrelse ifølge det foregående krav, hvor den mekaniske forstærkning (17) har en tykkelse på mindre end 3 pm, fx mellem 100 nm og 3 μηπ.
16. Fremgangsmåde til fremstilling af en varmetrådssensor med submillimeterstørrelse, hvilken fremgangsmåde omfatter følgende trin, som ved at gå ud fra et substrat består af: (a) anbringelse på den forreste overflade af substratet af et lag af et materiale, som er beregnet til at udgøre støttestænger af sensoren; (b) ætsning af det i trin (a) anbragte materiale for at danne mindst to støttestænger; (e) anbringelse af ét eller flere lag af metal på støttestængerne for at danne elektriske kontakter, således at hver kontakt er forbundet til én af enderne på metaltråden; (f) ætsning af substratet for at frigøre en portion af støttestængerne fra substratet; kendetegnet ved, at fremgangsmåden mellem trin (b) og trin (e) omfatter følgende trin, som består af: (c) anbringelse af mindst to lag af metalliske materialer mellem enderne af støttestængerne, som er ætset i trin (b), for at danne en metaltråd, idet ét af disse lag er fremstillet af et materiale, som har en residual trækspænding, og det andet er fremstillet af et materiale, som har en residual trykspænding, idet tykkelsen af disse metallag er egnet til at kompensere for de residuale spændinger mellem de forskellige lag for at opnå en samlet residual spænding af metaltråden, som er under en grænseværdi, (d) afhærdning af den i trin (c) anbragte metaltråd.
17. Fremgangsmåde til fremstilling afen varmetrådssensor med submillimeterstørrelse ifølge det foregående krav, hvor trin (a) består af at lade et lag af nanokrystallinsk diamant vokse på den forreste overflade af substratet.
18. Fremgangsmåde til fremstilling afen varmetrådssensor med submillimeterstørrelse ifølge det foregående krav, hvor trin (a) omfatter trin, der består af: (ai) fremstilling afen kolloid opløsning af diamantkrystalliter med nanometerstørrelse, som fx er fortyndet i vand; (a2) anbringelse af substratet i denne opløsning; (a3) underkastelse af det substrat, der er nedsænket i denne opløsning, for ultralyd.
19. Fremgangsmåde til fremstilling afen varmetrådssensor med submillimeterstørrelse ifølge et hvilket som helst af kravene 16 til 18, hvor trin (d) udføres ved en temperatur på mellem 200°C og 700°C i et tidsrum på mellem 15 minutter og 45 minutter.
20. Fremgangsmåde til fremstilling afen varmetrådssensor med submillimeterstørrelse ifølge et hvilket som helst af kravene 16 til 19, hvor trin (f) udføres ved kemisk ætsning, fx ved vådætsning i et bad af KOH eller ved gasfaseætsning i XeF2.
21. Fremgangsmåde til fremstilling af en varmetrådssensor med submillimeterstørrelse ifølge et hvilket som helst af kravene 16 til 19, hvor trin (f) udføres ved fysisk/kemisk ætsning, fx plasmaætsning af Bosch DRIE-typen.
22. Fremgangsmåde til fremstilling afen varmetrådssensor med submillimeterstørrelse ifølge et hvilket som helst af kravene 16 til 21, hvor et yderligere trin, som består af at anbringe et varmeisolerende lag på stængerne og på substratet i forlængelse af disse stænger, er tilvejebragt før trin (e).
DK11720186.3T 2010-04-12 2011-04-11 Varmetrådssensor med submillimeterstørrelse og tilhørende fremgangsmåde til fremstilling deraf DK2561369T3 (da)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1001523A FR2958754B1 (fr) 2010-04-12 2010-04-12 Capteur a fil chaud de taille sublimillimetrique et procede de realisation associe.
PCT/IB2011/051546 WO2011128828A1 (fr) 2010-04-12 2011-04-11 Capteur a fil chaud de taille submillimetrique et procede de realisation associe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DK2561369T3 true DK2561369T3 (da) 2015-07-06

Family

ID=43048812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK11720186.3T DK2561369T3 (da) 2010-04-12 2011-04-11 Varmetrådssensor med submillimeterstørrelse og tilhørende fremgangsmåde til fremstilling deraf

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8978462B2 (da)
EP (1) EP2561369B1 (da)
JP (1) JP5770828B2 (da)
DK (1) DK2561369T3 (da)
FR (1) FR2958754B1 (da)
WO (1) WO2011128828A1 (da)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2977886B1 (fr) * 2011-07-13 2017-03-03 Centre Nat Rech Scient Capteur miniaturise a element chauffant et procede de fabrication associe.
US10274353B2 (en) * 2017-03-22 2019-04-30 A. O. Smith Corporation Flow sensor with hot film anemometer
US11262250B2 (en) * 2018-02-28 2022-03-01 Applied Materials, Inc. Method for measuring a temperature
US20220081282A1 (en) * 2020-09-17 2022-03-17 Applied Materials, Inc. Micro-electromechanical device for use in a flow control apparatus

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3333470A (en) * 1964-06-01 1967-08-01 Thermo Systems Inc Method and apparatus for sensing fluid properties
US3448607A (en) * 1965-10-18 1969-06-10 Microdot Inc Strain gauge temperature compensation system
US4197360A (en) * 1978-05-01 1980-04-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Multilayer laminate of improved resistance to fatigue cracking
US4317102A (en) * 1980-08-14 1982-02-23 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Hot foil transducer skin friction sensor
US5006421A (en) * 1988-09-30 1991-04-09 Siemens-Bendix Automotive Electronics, L.P. Metalization systems for heater/sensor elements
US5231877A (en) * 1990-12-12 1993-08-03 University Of Cincinnati Solid state microanemometer
JP3157012B2 (ja) * 1991-06-18 2001-04-16 宮崎沖電気株式会社 半導体素子の配線形成方法
US5313832A (en) * 1991-12-23 1994-05-24 Ford Motor Company Composite mass air flow sensor
US5883310A (en) * 1994-11-04 1999-03-16 The Regents Of The University Of California Micromachined hot-wire shear stress sensor
US5576488A (en) * 1994-11-21 1996-11-19 The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration Micro-sensor thin-film anemometer
US5631417A (en) * 1995-09-06 1997-05-20 General Motors Corporation Mass air flow sensor structure with bi-directional airflow incident on a sensing device at an angle
DE19609167A1 (de) * 1996-03-09 1997-09-18 Dieter Dr Ing Huhnke Dünnfilm-Mehrschichtsensor zur Messung von Gastemperaturen, Gasgeschwindigkeiten und Infrarotstrahlung
US6422077B1 (en) 2000-04-06 2002-07-23 The University Of Chicago Ultrananocrystalline diamond cantilever wide dynamic range acceleration/vibration/pressure sensor
DE10063794A1 (de) * 2000-12-21 2002-06-27 E & E Elektronik Gmbh Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtsensoren, insbesondere Heissfilmanemometern
MXPA03011375A (es) * 2001-06-12 2005-03-07 Dana Corp Metodo y aparato de percepcion de flujo de empaque.
US20030106875A1 (en) * 2001-12-06 2003-06-12 Lin Chii Wann Micro-machined hot-wire flow sensor for spirometer
US6923054B2 (en) 2002-01-18 2005-08-02 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Microscale out-of-plane anemometer
JP3698679B2 (ja) * 2002-03-27 2005-09-21 株式会社日立製作所 ガス流量計及びその製造方法
CN1261754C (zh) * 2002-08-07 2006-06-28 中国科学院物理研究所 用于检测气体的传感器及其制作方法
JP2005146405A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Toru Yamazaki 電析積層合金薄板とその製造方法
JP4970751B2 (ja) * 2005-07-07 2012-07-11 株式会社リコー 検知素子、真空計及び真空管
FR2894486B1 (fr) * 2005-12-14 2008-11-21 Air Liquide Dispositif de mesure de la concentration de xenon et appareil d'anesthesie ventilatoire utilisant le xenon
US7603898B2 (en) * 2007-12-19 2009-10-20 Honeywell International Inc. MEMS structure for flow sensor
DE102008020874B4 (de) * 2008-04-25 2010-02-25 Eads Deutschland Gmbh Strömungs- oder Wirbelmessfühler

Also Published As

Publication number Publication date
FR2958754A1 (fr) 2011-10-14
EP2561369B1 (fr) 2015-04-01
US20130125644A1 (en) 2013-05-23
FR2958754B1 (fr) 2012-10-26
US8978462B2 (en) 2015-03-17
JP2013527436A (ja) 2013-06-27
EP2561369A1 (fr) 2013-02-27
JP5770828B2 (ja) 2015-08-26
WO2011128828A1 (fr) 2011-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4185088B2 (ja) 標準校正リークの製造方法
DK2561369T3 (da) Varmetrådssensor med submillimeterstørrelse og tilhørende fremgangsmåde til fremstilling deraf
JP4246733B2 (ja) 標準校正リーク
Han et al. MEMS-based Pt film temperature sensor on an alumina substrate
DK2731908T3 (da) Miniaturiseret sensor omfattende et varmeelement, og associeret fremstillingsfremgangsmåde
JP6022881B2 (ja) 歪ゲージ
EP1994394B1 (en) Fluid probe
Peiner et al. Diamond-like carbon for MEMS
KR101886400B1 (ko) 박막 서미스터 소자 및 그 제조 방법
Jackson et al. Mechanical properties of epitaxial 3C silicon carbide thin films
WO2007114143A1 (ja) 薄膜センサの製造方法、薄膜センサおよび薄膜センサモジュール
Mizubayashi et al. Young’s modulus of silver films
Tibrewala et al. Piezoresistive gauge factor of hydrogenated amorphous carbon films
Wang et al. Effect of annealing on the performance of nickel thermistor on polyimide substrate
CN114045467B (zh) 柔性应变传感器的制备方法以及柔性应变传感器
Fraga et al. Fabrication and characterization of piezoresistive strain sensors for high temperature applications
Valentino et al. Fabrication of freestanding metallic Ni-Mo-W microcantilever beams with high dimensional stability
CN108871656B (zh) 一种新型柔性剪应力与压力传感器结构和制作方法
Nabki et al. LOW-TEMPERATURE (< 300ºC) LOW-STRESS SILICON CARBIDE SURFACE MICROMACHINING FABRICATION TECHNOLOGY
JP2023178267A (ja) 層構造を備えたダイヤフラム装置
Peng et al. Preparation of highly c-axis oriented AlN thin films on Hastelloy tapes with Y2O3 buffer layer for flexible SAW sensor applications
CN112730945B (zh) 基于自加热非晶锗热电阻的柔性mems流速传感器
Steen et al. Electrically conducting probes with full tungsten cantilever and tip for scanning probe applications
Tibrewala et al. Piezoresistive effect in amorphous carbon thin films
JP7217876B2 (ja) 電子素子、温度センサー、磁気センサー、振動センサーおよび加速度センサー