EA041721B1 - THIN-FILM TITANIUM THERMISTOR ON A FLEXIBLE POLYIMIDE SUBSTRATE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE - Google Patents
THIN-FILM TITANIUM THERMISTOR ON A FLEXIBLE POLYIMIDE SUBSTRATE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE Download PDFInfo
- Publication number
- EA041721B1 EA041721B1 EA202100046 EA041721B1 EA 041721 B1 EA041721 B1 EA 041721B1 EA 202100046 EA202100046 EA 202100046 EA 041721 B1 EA041721 B1 EA 041721B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- layer
- thermistor
- titanium
- substrate
- thin
- Prior art date
Links
Description
Техническое решении относится к приборостроению, а именно к тонкопленочным терморезисторам и способам их изготовления. Такие тонкопленочные терморезисторы предназначены для дискретных измерителей уровня и могут быть использованы для контроля уровня и массового расхода компонентов топлива при заправке, расходовании и хранении в химической, космической и других областях промышленности.The technical solution relates to instrumentation, namely to thin-film thermistors and methods for their manufacture. Such thin-film thermistors are designed for discrete level meters and can be used to control the level and mass flow of fuel components during refueling, consumption and storage in the chemical, space and other industries.
Прототипом заявленных технических решений является конструктив тонкопленочного титанового терморезистора на полиимидной подложке по фиг. 1, приведенный в патенте на изобретение заявителя RU 2295115 C2 от 10.03.2007, МПК G01F23/00, G01F1/68, под названием Датчик контроля уровня жидкости [1]. В [1] (фиг. 1) представлен тонкопленочный титановый терморезистор на гибкой полиимидной подложке (далее по тексту терморезистор) прямоугольной формы, на которой в центре размещен пленочный резистор в форме меандра (далее по тексту меандр терморезистора), по краям длинной стороны прямоугольной подложки (на ее коротких сторонах) находятся контактные площадки, которые к меандру терморезистора подведены в виде клиньев, меандр терморезистора выполнен в точечном исполнении. Из описания изобретения [1] известно, что тонкопленочный титановый терморезистор на полиимидной подложке выполнен прямоугольной формы с размерами: длина 9 мм, ширина не более 2,5 мм и толщина 10...50 мкм, с толщиной титановой пленки не более 0,005 мм. Меандр терморезистора выполнен в точечном исполнении на площади не более (0,15...0,5)х(0,15...0,5) мм и толщиной титановой пленки не более 0,15 мкм.The prototype of the claimed technical solutions is the construct of a thin-film titanium thermistor on a polyimide substrate according to Fig. 1, shown in the applicant's patent RU 2295115 C2 dated March 10, 2007, IPC G01F23/00, G01F1/68, called Liquid level control sensor [1]. In [1] (Fig. 1) a thin-film titanium thermistor on a flexible polyimide substrate (hereinafter referred to as the thermistor) of a rectangular shape is presented, on which a meander-shaped film resistor (hereinafter referred to as the meander of the thermistor) is placed in the center, along the edges of the long side of the rectangular substrate (on its short sides) there are contact pads, which are connected to the thermistor meander in the form of wedges, the thermistor meander is made in a point design. From the description of the invention [1], it is known that a thin-film titanium thermistor on a polyimide substrate is made of a rectangular shape with dimensions: length 9 mm, width not more than 2.5 mm and thickness 10...50 μm, with a titanium film thickness not more than 0.005 mm. The meander of the thermistor is made in a point design on an area of not more than (0.15...0.5)x(0.15...0.5) mm and a titanium film thickness of not more than 0.15 µm.
Остальные (другие) параметры терморезистора [1] не раскрыты и являлись ноу-хау заявителя, потому что в изобретении-прототипе заявлен не сам тонкопленочный терморезистор, а датчик контроля уровня жидкости в сборе.The remaining (other) parameters of the thermistor [1] were not disclosed and were the applicant's know-how, because the prototype invention claimed not the thin-film thermistor itself, but the liquid level sensor assembly.
Способ изготовления тонкопленочных титановых терморезисторов на гибкой полиимидной подложке по устройству-прототипу [1], как и других известных аналогичных устройств, состоит в последовательном напылении на тонкую диэлектрическую подложку адгезивных слоев и резистивного слоя и контактного слоя, селективной фотолитографии и травления с образованием тонкопленочных терморезисторов.The method for manufacturing thin-film titanium thermistors on a flexible polyimide substrate according to the prototype device [1], as well as other known similar devices, consists in sequential deposition of adhesive layers and a resistive layer and a contact layer onto a thin dielectric substrate, selective photolithography and etching to form thin-film thermistors.
Недостатком прототипа [1], а также способа его изготовления является то, что входящий в его состав тонкопленочный терморезистор без раскрытия ноу-хау заявителя невозможно изготовить, в том числе и без указания и уточнения параметров материалов его компонентов, а также без указания конкретных размеров, диапазонов их изменения и технологических режимов.The disadvantage of the prototype [1], as well as the method of its manufacture, is that the thin-film thermistor included in its composition cannot be manufactured without disclosing the know-how of the applicant, including without specifying and specifying the parameters of the materials of its components, as well as without specifying specific dimensions, ranges of their change and technological regimes.
Недостатки устройства и способа его изготовления по [1] ставят задачи повышения технологичности конструкции, т.е. оптимизации ее размеров и применяемых материалов, а также упрощения технологии изготовления устройства путем совершенствования технологии (способа) изготовления для повышения точности получения геометрических размеров.The disadvantages of the device and the method of its manufacture according to [1] pose the problem of improving the manufacturability of the design, i.e. optimization of its dimensions and materials used, as well as simplification of the manufacturing technology of the device by improving the manufacturing technology (method) to improve the accuracy of obtaining geometric dimensions.
Сущность заявленного устройства состоит в том, что тонкопленочный титановый терморезистор на гибкой полиимидной подложке (далее по тексту терморезистор) прямоугольной формы, на которой в центре размещен пленочный резистор в форме меандра (далее по тексту меандр терморезистора), по краям длинной стороны прямоугольной подложки (на ее коротких сторонах) находятся контактные площадки, которые к меандру терморезистора подведены в виде клиньев; меандр терморезистора выполнен в точечном исполнении. Подложка выполнена из тонкого теплоизоляционного материала - полиимида толщиной 25...125 мкм, подложка прямоугольной формы имеет размеры длинной 4...6 мм и шириной 0,8...2,0 мм, меандр терморезистора занимает площадь (0,1х0,1 мм)...(0,3х0,3 мм), меандр терморезистора выполнен из резистивного слоя титана толщиной 0,1...0,2 мкм, контактные площадки терморезистора выполнены из слоя меди толщиной 1,5...3,0 мкм, а в качестве адгезионного подслоя между слоем титана и меди применен слой хрома толщиной 0,02-0,03 мкм, в качестве защитного слоя для меди применен слой хрома толщиной 0,02-0,05 мкм.The essence of the claimed device is that a thin-film titanium thermistor on a flexible polyimide substrate (hereinafter referred to as the thermistor) is rectangular in shape, on which a film resistor in the form of a meander (hereinafter referred to as the meander of the thermistor) is placed in the center, along the edges of the long side of the rectangular substrate (on its short sides) there are contact pads, which are connected to the thermistor meander in the form of wedges; the meander of the thermistor is made in a dot design. The substrate is made of a thin heat-insulating material - polyimide with a thickness of 25 ... 125 microns, a rectangular substrate has dimensions of 4 ... 6 mm long and 0.8 ... 2.0 mm wide, the meander of the thermistor occupies an area 1 mm)...(0.3x0.3 mm), the meander of the thermistor is made of a resistive layer of titanium 0.1...0.2 µm thick, the contact pads of the thermistor are made of a copper layer 1.5...3 thick, 0 µm, and a 0.02-0.03 µm thick chromium layer is used as an adhesive sublayer between the titanium and copper layer, and a chromium layer 0.02-0.05 µm thick is used as a protective layer for copper.
Сущность заявленного способа состоит в том, что способ изготовления тонкопленочных титановых терморезисторов на гибкой полиимидной подложке, состоящий в последовательном напылении на тонкую диэлектрическую подложку адгезивных слов и резистивного слоя и контактного слоя, селективной фотолитографии и травления с образованием тонкопленочных терморезисторов. В качестве адгезивного и резистивного слоя используют (наносят) титан толщиной 0,1...0,2 мкм, на который последовательно наносят адгезивный слой хрома толщиной 0,02-0,03 мкм, контактный слой меди толщиной 1,5...3,0 мкм и защитный слой хрома толщиной 0,02-0,05 мкм, далее выполняют последовательно в четыре этапа селективную фотолитографию с травлениями с образованием тонкопленочных терморезисторов, а именно на первом этапе удаляют суммарный слой, на втором этапе формируют титановый пленочный резистор, на третьем этапе формируют медные контактные площадки на и четвертом этапе вскрывают окна в защитном слое хрома для покрытия слоем припоя контактных площадок из меди, разделяют подложку на отдельные терморезисторы, у каждого из которых их контактные площадки покрывают слоем припоя, припаивают на индивидуальную печатную плату сенсора по технологии флип-чип и осуществляют электротренировку каждого терморезистора.The essence of the claimed method lies in the fact that the method of manufacturing thin-film titanium thermistors on a flexible polyimide substrate, consisting in sequential deposition of adhesive words and a resistive layer and a contact layer on a thin dielectric substrate, selective photolithography and etching to form thin-film thermistors. As an adhesive and resistive layer, titanium 0.1 ... 3.0 µm and a protective layer of chromium with a thickness of 0.02-0.05 µm, then selective photolithography with etching is performed sequentially in four stages with the formation of thin-film thermistors, namely, at the first stage, the total layer is removed, at the second stage, a titanium film resistor is formed, at the third stage, copper pads are formed; at the fourth stage, windows are opened in the protective chromium layer to cover the copper pads with a solder layer, the substrate is divided into separate thermistors, each of which has their pads covered with a layer of solder, soldered onto an individual printed circuit board of the sensor flip-chip technology and carry out electrical training of each thermistor.
Сущность заявленных устройства и способа его изготовления поясняется графическими материалами.The essence of the claimed device and method of its manufacture is illustrated by graphic materials.
- 1 041721- 1 041721
На фиг. 1 представлен увеличенный вид сбоку терморезистора в разрезе - структуры терморезистора по продольному сечению.In FIG. 1 is an enlarged side view of the thermistor in section - the structure of the thermistor in longitudinal section.
На фиг. 2 - вид сверху тонкопленочного платинового терморезистора на гибкой полиимидной подложке, где 1 - гибкая полиимидная подложка; 2 - терморезистивный слой титана; 3 - адгезионный подслой хрома; 4 - контактный слой из меди; 5 - защитный слой хрома; 6 - защитный слой из лака; 7 - меандр терморезистора из терморезистивного слоя титана.In FIG. 2 is a plan view of a thin film platinum thermistor on a flexible polyimide substrate, where 1 is a flexible polyimide substrate; 2 - thermoresistive layer of titanium; 3 - adhesive sublayer of chromium; 4 - contact layer of copper; 5 - protective layer of chromium; 6 - protective layer of varnish; 7 - meander of the thermistor from the thermoresistive layer of titanium.
На фиг. 3 представлены этапы изготовления титановых терморезисторов на гибкой полиимидной подложке: слева - структуры слоев, справа - получаемый рисунок после травления.In FIG. Figure 3 shows the stages of manufacturing titanium thermistors on a flexible polyimide substrate: on the left - layer structures, on the right - the pattern obtained after etching.
Фиг. 3а): на подложку последовательно напылены слои, а именно резистивный слой титана - 2; адгезионный подслой хрома - 3; контактный слой меди - 4; защитный слой хрома - 5.Fig. 3a): layers are sequentially deposited on the substrate, namely, the resistive layer of titanium - 2; adhesive sublayer of chromium - 3; copper contact layer - 4; protective layer of chromium - 5.
Фиг. 3б): после удаления напыленных слоев с использованием фотошаблона № 1 на подложке остается топология суммарного слоя, из которой формируется терморезистор.Fig. 3b): after removing the deposited layers using photomask no. 1, the topology of the total layer remains on the substrate, from which the thermistor is formed.
Фиг. 3в): после вскрытия окна - удаления с поверхности резистивного слоя слоев хрома и меди с использованием фотошаблона № 2 - в центре подложки сформирован пленочный резистор.Fig. 3c): after opening the window - removing the layers of chromium and copper from the surface of the resistive layer using photomask No. 2 - a film resistor was formed in the center of the substrate.
Фиг. 3г): после вскрытия окон - удаления хрома с поверхности меди с использованием фотошаблона № 3 - на краях платы сформированы медные контактные площадки для облуживания и пайки терморезистора к печатной плате.Fig. 3d): after opening the windows - removing chromium from the copper surface using photomask No. 3 - copper contact pads were formed on the edges of the board for tinning and soldering the thermistor to the printed circuit board.
На фиг. 4 приведен увеличенный вид меандра тонкопленочного титанового терморезистора с его размерами.In FIG. Figure 4 shows an enlarged view of the meander of a thin-film titanium thermistor with its dimensions.
На фиг. 5 - вид сверху заявленного тонкопленочного платинового терморезистора на гибкой полиимидной подложке.In FIG. 5 is a plan view of the claimed thin film platinum thermistor on a flexible polyimide substrate.
На фиг. 6 - сенсор (для датчика) с припаянными на плату тонкопленочным титановым терморезистором с тремя резисторами точечного исполнения, расположенными на одной гибкой полиимидной подложке с контактными площадками, находящимися с противоположных сторон длинной стороны подложки (на коротких ее сторонах).In FIG. 6 - sensor (for the sensor) with a thin-film titanium thermistor soldered to the board with three point-type resistors located on one flexible polyimide substrate with contact pads located on opposite sides of the long side of the substrate (on its short sides).
Устройство - заявленный терморезистор - состоит из последовательно нанесенных на тонкую гибкую полиимидную подложку (1) слоев из терморезистивного слоя титана (2), адгезионного подслоя хрома (3), контактного слоя меди (4), защитного слоя хрома (5) и защитного слоя из лака (6), которым покрыт меандр (7), образованный из слоев из терморезистивного слоя титана (2). Тонкопленочный титановый терморезистор на гибкой полиимидной подложке (далее по тексту терморезистор) выполнен на подложке (1) прямоугольной формы, на которой в центре размещен пленочный резистор в форме меандра (7) (далее по тексту меандр терморезистора) из терморезистивного слоя титана (2). По краям длинной стороны прямоугольной подложки (1) (на ее коротких сторонах) находятся контактные площадки, которые к меандру терморезистора подведены в виде клиньев. Меандр (7) терморезистора выполнен в точечном исполнении. Подложка (1) прямоугольной формы имеет размеры длиной 4...6 мм и шириной 0,8...2,0 мм и выполнена из полиимида толщиной 25...125 мкм. Меандр (7) терморезистора занимает площадь (0,1х0,1 мм)...(0,3х0,3 мм) и выполнен из резистивного слоя титана (2) толщиной 0,1...0,2 мкм. Контактные площадки терморезистора выполнены из слоя меди (4) толщиной 1,5...3,0 мкм. В качестве адгезионного подслоя между слоем титана (2) и меди (4) применен слой хрома (3) толщиной 0,02-0,03 мкм. В качестве защитного слоя для меди (4) применен слой хрома (5) толщиной 0,02-0,05 мкм.The device - the claimed thermistor - consists of sequentially deposited on a thin flexible polyimide substrate (1) layers of a thermally resistive titanium layer (2), an adhesive chromium sublayer (3), a copper contact layer (4), a protective chromium layer (5) and a protective layer of varnish (6), which is covered with a meander (7), formed from layers of a thermoresistive layer of titanium (2). A thin-film titanium thermistor on a flexible polyimide substrate (hereinafter referred to as the thermistor) is made on a rectangular-shaped substrate (1), on which a meander-shaped film resistor (7) (hereinafter referred to as the thermistor meander) is placed in the center from a thermally resistive layer of titanium (2). Along the edges of the long side of the rectangular substrate (1) (on its short sides) there are contact pads, which are connected to the thermistor meander in the form of wedges. The meander (7) of the thermistor is made in a dot design. The rectangular substrate (1) has dimensions of 4...6 mm in length and 0.8...2.0 mm in width and is made of polyimide with a thickness of 25...125 μm. The meander (7) of the thermistor occupies an area (0.1x0.1 mm)...(0.3x0.3 mm) and is made of a resistive titanium layer (2) 0.1...0.2 µm thick. The contact pads of the thermistor are made of a layer of copper (4) 1.5...3.0 µm thick. A layer of chromium (3) with a thickness of 0.02-0.03 µm was used as an adhesive sublayer between the layer of titanium (2) and copper (4). A layer of chromium (5) with a thickness of 0.02-0.05 µm was used as a protective layer for copper (4).
Способ изготовления тонкопленочных титановых терморезисторов на гибкой полиимидной подложке состоит в последовательном напылении на тонкую диэлектрическую подложку (1) терморезистивного слоя титана (2), адгезионного подслоя хрома (3), контактного слоя меди (4), защитного слоя хрома (5). В качестве адгезивного и резистивного слоя используют (наносят) титан (2) толщиной 0,1...0,2 мкм, на который последовательно наносят адгезивный слой хрома (3) толщиной 0,02-0,03 мкм, контактный слой меди (4) толщиной 1,5...3,0 мкм и защитный слой хрома (5) толщиной 0,02-0,05 мкм. Далее выполняют последовательно в четыре этапа (№ 1, 2, 3 и 4) селективную фотолитографию с травлениями с образованием тонкопленочных терморезисторов в виде меандра (7), образованного из терморезистивного слоя титана (2). Этапы селективной фотолитографии следующие:A method for manufacturing thin-film titanium thermistors on a flexible polyimide substrate consists in sequential deposition on a thin dielectric substrate (1) of a thermally resistive titanium layer (2), an adhesive chromium sublayer (3), a copper contact layer (4), a protective chromium layer (5). As an adhesive and resistive layer, titanium (2) with a thickness of 0.1 ... 4) with a thickness of 1.5...3.0 µm and a protective layer of chromium (5) with a thickness of 0.02-0.05 µm. Next, sequentially in four stages (No. 1, 2, 3 and 4) selective photolithography with etching is performed to form thin-film thermistors in the form of a meander (7) formed from a thermally resistive layer of titanium (2). The steps of selective photolithography are as follows:
первый этап - удаление суммарного слоя;the first stage is the removal of the summary layer;
второй этап - формирование титанового пленочного резистора;the second stage is the formation of a titanium film resistor;
третий этап - формирование медных контактных площадок;the third stage - the formation of copper pads;
четвертый этап - вскрытие окон в защитном слое хрома для покрытия слоем припоя контактных площадок из меди.the fourth stage is the opening of windows in the protective chromium layer to cover the copper contact pads with a layer of solder.
После чего покрывают в каждом терморезисторе меандр (7) с подведенными к нему клиньями слоями из терморезистивного слоя (2) и покрывают защитным слоем из лака (6). Далее разделяют подложку (1) на отдельные терморезисторы, у каждого из которых их контактные площадки из меди (4) покрывают слоем припоя. Покрытие слоем припоя контактных площадок из меди (4) каждого терморезистора могут производить на одной (большой) подложке перед ее разделением (разрезанием) на отдельные терморезисторы, что дополнительно повышает технологичность производства и снижение его стоимости.After that, a meander (7) is covered in each thermistor with layers of a thermoresistive layer (2) brought to it by wedges and covered with a protective layer of varnish (6). Next, the substrate (1) is divided into separate thermistors, each of which has their contact pads made of copper (4) covered with a layer of solder. Coating with a solder layer of contact pads made of copper (4) of each thermistor can be carried out on one (large) substrate before its separation (cutting) into separate thermistors, which further increases the manufacturability of production and reduces its cost.
После разделения на отдельные терморезисторы, последние (их) припаивают на индивидуальную печатную плату (8) сенсора по технологии флип-чип и осуществляют электротренировку каждого тер-After separation into separate thermistors, the latter (them) are soldered onto an individual printed circuit board (8) of the sensor using flip-chip technology and each thermo-resistor is electrically trained.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020106350 | 2020-02-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA041721B1 true EA041721B1 (en) | 2022-11-25 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6325979B1 (en) | Device for gas-sensoring electrodes | |
US5111179A (en) | Chip form of surface mounted electrical resistance and its manufacturing method | |
US9291543B1 (en) | PC board mount corrosion sensitive sensor | |
US6703683B2 (en) | Chip resistor and method for manufacturing the same | |
US8941951B2 (en) | Head suspension flexure with integrated strain sensor and sputtered traces | |
JP4873659B2 (en) | Method for directly determining the boiling point of a fluid | |
JP4204029B2 (en) | Chip resistor | |
JP2008283131A (en) | Multilayer wiring board, method of manufacturing the same, and probe apparatus | |
EA041721B1 (en) | THIN-FILM TITANIUM THERMISTOR ON A FLEXIBLE POLYIMIDE SUBSTRATE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE | |
EP3789745B1 (en) | Flexible passive electronic component and method for producing the same | |
US8284012B2 (en) | Ultra-stable refractory high-power thin film resistors for space applications | |
RU2736233C1 (en) | Thin-film titanium thermistor on flexible polyimide substrate and method of manufacture thereof | |
RU2736630C1 (en) | Thin-film platinum thermistor on glass substrate and method of manufacturing thereof | |
RU2791082C1 (en) | Method for producing thin-film platinum thermistors on a dielectric substrate and a thermistor device (options) | |
EA043242B1 (en) | THIN-FILM PLATINUM THERMISTOR ON A GLASS SUBSTRATE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE | |
DE102018130547A1 (en) | Sensor element, method for its production and thermal flow sensor | |
JP4934867B2 (en) | Thermocouple sensor substrate and manufacturing method thereof | |
JP5262159B2 (en) | Method for manufacturing thin film chip resistor | |
CN112186103B (en) | Resistor structure and manufacturing method thereof | |
RU2065143C1 (en) | Temperature sensor | |
JPH01152701A (en) | Chip-type electronic component | |
JP2017175014A (en) | Chip resistor for substrate inner layer, manufacturing method of chip resistor for substrate inner layer, and component built-in circuit board | |
RU2222790C2 (en) | Temperature-sensitive element | |
JP2015201489A (en) | Resistance value measuring method of chip resistor | |
CN116660311A (en) | Integrated heating device capable of accurately realizing bubble excitation and monitoring and preparation method |