RU2513654C2 - Термометр сопротивления - Google Patents
Термометр сопротивления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2513654C2 RU2513654C2 RU2012124608/28A RU2012124608A RU2513654C2 RU 2513654 C2 RU2513654 C2 RU 2513654C2 RU 2012124608/28 A RU2012124608/28 A RU 2012124608/28A RU 2012124608 A RU2012124608 A RU 2012124608A RU 2513654 C2 RU2513654 C2 RU 2513654C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thin
- sensitive element
- copper
- mcm
- thermistor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
- G01K7/186—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer using microstructures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в приборостроении, в технологии изготовления пленочных термометров сопротивления с температурным коэффициентом сопротивления платины. Заявлен термометр сопротивления, содержащий изолирующую подложку, адгезионный слой из тугоплавкого металла, тонкопленочный чувствительный элемент из меди толщиной 1,5-2,5 мкм, защитные слои и контактные площадки. Тонкопленочный чувствительный элемент и контактные площадки расположены на адгезионном слое. Защита терморезистора и контактных площадок выполнена из тугоплавкого металла толщиной 0.09-0.1 мкм с областью перекрытия 2-6 мкм по периметру элементов и из слоя неорганического диэлектрика, в котором в области контактных площадок сформированы "окна" для контактных узлов, куда нанесен токопроводяший слой. Зона перекрытия токопроводяшего узла с терморезистором составляет 0,1-0,5 мм, а по остальному периметру контактной площадки - 15-20 мкм. Тонкопленочный чувствительный элемент выполнен из меди с добавкой никеля, концентрацией от 0,01 до 0,2 процента от массы. Технический результат - повышение точности определения температуры. 3 ил.
Description
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в приборостроении в технологии изготовления термометров сопротивления с заданным температурным коэффициентом сопротивления (α).
Известен чувствительный элемент термометра сопротивления (ЧЭ) (патент №2222790 RU, 27.01.2004 г.), который выполнен в виде многослойной структуры Сu-Сr-Сu с температурным коэффициентом сопротивления - 3,90 10-3 1/гр.
Недостатком известного ЧЭ является температурный коэффициент сопротивления величиной только 3,90 10-3 1/гр.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является термометр сопротивления с α=4,05 10-3 1/гр. (патент №2158419 RU, 27.10.2000 г.), содержащий тонкопленочный, медный чувствительный элемент термометра сопротивления с защитными слоями, снабженный контактами из меди и расположенный на поверхности изолирующей подложки, у которого терморезистор и контактные площадки расположены на адгезионном слое из тугоплавкого металла, защита терморезистора и контактных площадок выполнена из тугоплавкого металла толщиной 0.09-0.1 мкм с областью перекрытия 2-6 мкм по периметру элементов и из слоя неорганического диэлектрика, в котором в области контактных площадок сформированы "окна" для контактных узлов, куда нанесен токопроводяший слой, причем зона перекрытия токопроводяшего узла с терморезистором составляет 0,1-0,5 мм, а по остальному периметру контактной площадки - 15-20 мкм.
Недостатком известного термометра сопротивления является ограничение его применения в измерительных системах, где используются платиновые термометры сопротивления с α величиной (3,91±0,05) 10-3 1/гр. и (3,85±0,05) 10-3 1/гр.
Технический результат, создаваемый изобретением, состоит в получении хорошо воспроизводимого и стабильного значения α с величиной (3,91±0,05) 10-3 1/гр. и (3,85±0,05) 10-3 1/гр. и Ro, соответствующим значениям, указанным в ГОСТе для платины и замене платиновых термометров сопротивления, изготовленных из драгметалла, в диапазоне температур: -200°С до +200°С.
Указанный технический результат достигается тем, что в термометре сопротивления, содержащем тонкопленочный медный ЧЭ с защитными слоями, снабженный контактами из меди и расположенный на поверхности изолирующей подложки, у которого терморезистор и контактные площадки расположены на адгезионном слое из тугоплавкого металла, защита терморезистора и контактных площадок выполнена из тугоплавкого металла толщиной 0,09-0,1 мкм с областью перекрытия 2-6 мкм по периметру элементов и из слоя неорганического диэлектрика, в котором в области контактных площадок сформированы "окна" для контактных узлов, куда нанесен токопроводящий слой, причем зона перекрытия токопроводящего узла с терморезистором составляет 0,1-0,5 мм, а по остальному периметру контактной площадки - 15-20 мкм, ЧЭ выполнен в виде меди с добавкой никеля. Содержание никеля в зависимости от необходимого α - (3,91±0,05)·10-3 1/гр. или (3,85±0,05)·10-3 1/гр. колеблется от 0,01 до 0,2 мас.%.
Изобретение поясняется фиг.1, 2 и 3. На фиг.1 и 2 показан термометр сопротивления, вид сверху и сбоку соответственно.
Термометр сопротивления представляет собой подложку 1 из изоляционного материала (например, ситалл, сапфир, поликор), на которой на адгезионном слое 2 расположен ЧЭ 3, выполненный в виде меди с добавкой никеля в форме меандра 4, снабженный подстроечными шунтирующими перемычками 5, и контактные площадки 6. Сверху ЧЭ покрыт защитным слоем хрома 7 толщиной 0,09-0,1 мкм и слоем неорганического диэлектрика, диоксида кремния 8, в котором вскрыты "окна", куда нанесен проводящий слой никеля или золота для контактного узла.
В процессе изготовления на подложку 1 методом магнетронного распыления в вакууме наносят подслой хрома и резистивную смесь меди с никелем толщиной не менее 1,5 мкм, при этом концентрация никеля в меди в зависимости от необходимого α (3,91±0,05)·10-3 1/гр. или (3,85±0,05)·10-3 1/гр. колеблется от 0,01 до 0,2 мас.%. Методом контактной фотолитографии формируют терморезистор 3 и контактные площадки 6, проводят термостабилизирующий отжиг. Затем с помощью магнетронного распыления наносят защитный слой хрома 7 толщиной 0,09-1,0 мкм и методом фотолитографии формируют меандр и контактные площадки с перекрытием 2-6 мкм по периметру элементов. После этого наносят слой неорганического диэлектрика - диоксида кремния 8 и методом фотолитографии формируют «окна» в области контактных площадок. Далее ионноплазменным распылением наносят проводящий слой никеля, методом фотолитографии формируют контактный узел и облуживают. Следующий этап включает подгонку в номинал ЧЭ с помощью лазера, разделение подложки на модули (кристаллы) путем механического скрайбирования и пайку токовыводов. После монтажа и подгонки на термометр сопротивления наносится слой органического покрытия для защиты его от воздействия окружающей среды.
На фиг.3 приведена зависимость температурного коэффициента сопротивления от концентрации никеля в меди для пленок, толщиной (1,5-2,5) мкм, на подложке из сапфира, полученная экспериментальным путем. Исходя из полученного результата, определили необходимую концентрацию никеля в меди (0,01-0,2) мас.%, соответствующей α - (3,96-3,8)·10- 1/гр.
Проведенные исследования и испытания термометров сопротивления на основе меди с добавкой никеля показали, что разработанная конструкция позволяет получить хорошо воспроизводимые и стабильные значения α (3,91±0,05)·10-3 1/гр. или (3,85±0,05)·10-3 1/гр. и Ro, соответствующим значениям, указанным в ГОСТе. Температурное (100 ч при 180°С) воздействие на датчики не привело к изменениям значений Ro и α.
Изготовление разработанных термометров сопротивления может осуществляться серийно по групповой технологии при минимальных затратах ручного труда.
Термометры сопротивления могут быть использованы для измерения и регулирования температуры поверхности элементов конструкций, спокойных газов и потока жидкости в трубопроводах малого диаметра в диапазоне температур: -200°С до +200°С.
Claims (1)
- Термометр сопротивления, содержащий изолирующую подложку, адгезионный слой из тугоплавкого металла, тонкопленочный чувствительный элемент из меди толщиной 1,5-2,5 мкм, защитные слои и контактные площадки, тонкопленочный чувствительный элемент и контактные площадки расположены на адгезионном слое, защита терморезистора и контактных площадок выполнена из тугоплавкого металла толщиной 0.09-0.1 мкм с областью перекрытия 2-6 мкм по периметру элементов и из слоя неорганического диэлектрика, в котором в области контактных площадок сформированы "окна" для контактных узлов, куда нанесен токопроводяший слой, причем зона перекрытия токопроводяшего узла с терморезистором составляет 0,1-0,5 мм, а по остальному периметру контактной площадки - 15-20 мкм, отличающийся тем, что тонкопленочный чувствительный элемент выполнен из меди с добавкой никеля, концентрацией от 0,01 до 0,2 процента от массы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012124608/28A RU2513654C2 (ru) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | Термометр сопротивления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012124608/28A RU2513654C2 (ru) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | Термометр сопротивления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012124608A RU2012124608A (ru) | 2013-12-20 |
RU2513654C2 true RU2513654C2 (ru) | 2014-04-20 |
Family
ID=49784592
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012124608/28A RU2513654C2 (ru) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | Термометр сопротивления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2513654C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104807554A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-07-29 | 江苏多维科技有限公司 | 一种铜热电阻薄膜温度传感器芯片及其制备方法 |
RU2756800C1 (ru) * | 2020-12-08 | 2021-10-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Сверхпроводящий термометр сопротивления |
RU220876U1 (ru) * | 2023-07-10 | 2023-10-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) | Комбинированный электрод экг-температура |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2030473C1 (ru) * | 1991-07-01 | 1995-03-10 | Национальный Научный Центр "Харьковский Физико-Технический Институт" | Сплав на основе меди |
RU2065143C1 (ru) * | 1993-08-31 | 1996-08-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Эльф LТD." | Датчик температуры |
RU2158419C1 (ru) * | 1999-11-04 | 2000-10-27 | Научно-производственное объединение измерительной техники | Датчик температуры |
RU2256160C1 (ru) * | 2004-02-18 | 2005-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Чувствительный элемент термометра сопротивления |
-
2012
- 2012-06-14 RU RU2012124608/28A patent/RU2513654C2/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2030473C1 (ru) * | 1991-07-01 | 1995-03-10 | Национальный Научный Центр "Харьковский Физико-Технический Институт" | Сплав на основе меди |
RU2065143C1 (ru) * | 1993-08-31 | 1996-08-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Эльф LТD." | Датчик температуры |
RU2158419C1 (ru) * | 1999-11-04 | 2000-10-27 | Научно-производственное объединение измерительной техники | Датчик температуры |
RU2256160C1 (ru) * | 2004-02-18 | 2005-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Чувствительный элемент термометра сопротивления |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104807554A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-07-29 | 江苏多维科技有限公司 | 一种铜热电阻薄膜温度传感器芯片及其制备方法 |
WO2016138840A1 (zh) * | 2015-03-03 | 2016-09-09 | 江苏多维科技有限公司 | 一种铜热电阻薄膜温度传感器芯片及其制备方法 |
EP3267165A4 (en) * | 2015-03-03 | 2018-11-07 | Multidimension Technology Co., Ltd. | Copper thermal resistance thin film temperature sensor chip, and preparation method therefor |
RU2756800C1 (ru) * | 2020-12-08 | 2021-10-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Сверхпроводящий термометр сопротивления |
RU220876U1 (ru) * | 2023-07-10 | 2023-10-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) | Комбинированный электрод экг-температура |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012124608A (ru) | 2013-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2310819B1 (en) | Thermocouple for gas turbine environments | |
EP2902761B1 (en) | Temperature sensor | |
RU2668087C2 (ru) | Планарный нагревательный элемент с резисторной структурой с положительным ткс | |
US9291543B1 (en) | PC board mount corrosion sensitive sensor | |
EP2894447B1 (en) | Temperature sensor | |
KR20140128395A (ko) | 플렉시블 온도 및 스트레인 센서들 | |
US8106740B2 (en) | Resistance thermometer | |
JP2018508781A (ja) | 銅熱抵抗薄膜温度センサチップおよびその製造方法 | |
RU2513654C2 (ru) | Термометр сопротивления | |
JP2001510562A (ja) | セラミックサブストレート上に少なくとも二つの接続接触フィールドを有する電気抵抗体およびその製造方法 | |
US4100524A (en) | Electrical transducer and method of making | |
RU2158419C1 (ru) | Датчик температуры | |
Wang et al. | Design and batch preparation of a high-performance temperature sensor for new energy vehicles using platinum film | |
KR19980080155A (ko) | 박막 부재를 구비한 센서 | |
KR20150091479A (ko) | 기류 센서 | |
RU2222790C2 (ru) | Датчик температуры | |
CN102539004A (zh) | 一种温度传感器的制作方法 | |
KR101848764B1 (ko) | 초소형 온도센서 및 그 제조방법 | |
JP5029885B2 (ja) | 薄膜サーミスタ素子及びその製造方法 | |
RU2537754C1 (ru) | Способ изготовления датчиков температуры и теплового потока (варианты) | |
RU2646545C1 (ru) | Полупроводниковый резистор | |
JP2021060399A (ja) | 抵抗温度計のセンサ素子およびセンサ素子用の基材 | |
RU78933U1 (ru) | Термометр сопротивления (варианты) | |
EP0905494A2 (de) | Hochtemperatursensor | |
RU2017138542A (ru) | Комбинированный микронагреватель и термометр сопротивления для планарных чувствительных элементов газовых сенсоров |