專利名稱：利用光刻技術(shù)和氣相沉積技術(shù)制作新型熱電偶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是利用光刻技術(shù)和氣相沉積技術(shù)，制作新型熱電偶——薄膜熱電偶。
已知現(xiàn)有的測(cè)溫元件熱電偶是將兩種不同的金屬導(dǎo)體在一端相互焊接之后制成的一種溫度測(cè)量的熱工儀表，當(dāng)工作端與冷端有溫差時(shí)，冷端會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，計(jì)量這個(gè)電勢(shì)與溫差之間的關(guān)系就可以得出工作端的溫度。根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，目前常使用的熱電偶有貴金屬和廉金屬二種材料，廉金屬銅和廉銅熱電偶大多用于1000℃以下的測(cè)溫，鎳鉻和鎳硅用于1300℃以下的測(cè)溫，貴金屬鉑和鉑銠熱電偶用于1600℃以下的測(cè)溫，利用這種熱電偶無(wú)法對(duì)非常小尺寸上的發(fā)熱情況進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，也無(wú)法對(duì)許多特殊場(chǎng)合進(jìn)行溫度測(cè)量，如高速旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和集成路芯片等。
本發(fā)明的目的就是利用光刻技術(shù)和氣相沉積技術(shù)制作薄膜熱電偶，它體積小、重量輕、并且具有響應(yīng)時(shí)間短，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，將在微電子技術(shù)和航空航天技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。
本發(fā)明的內(nèi)容介紹制作薄膜熱電偶的方法和產(chǎn)品，本發(fā)明的具體制作方法如下1、根據(jù)被測(cè)溫物體的具體情況設(shè)計(jì)制作熱電偶的位置、形狀、大小，并完成設(shè)計(jì)圖紙；2、根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)制作母板；3、在準(zhǔn)備制作熱電偶的位置上利用物理氣相沉積(PVD)技術(shù)預(yù)鍍導(dǎo)熱絕緣層。
4、在導(dǎo)熱絕緣層上涂上光刻膠利用光刻技術(shù)制作掩膜5、利用磁控濺射鍍制熱電偶的一種材料6、重復(fù)4、5制作熱電偶的另一種材料并使兩種材料有一個(gè)結(jié)合點(diǎn)，從而形成一對(duì)熱電偶。
7、利用物理氣相沉積(PVD)或化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)鍍制無(wú)機(jī)或有機(jī)保護(hù)涂層由于利用光刻技術(shù)可以較為方便地在被測(cè)溫元件上制作高精度掩膜即可制得非常小的幾何尺寸(微米級(jí))薄膜熱電偶。
本發(fā)明的新型熱電偶是利用光刻技術(shù)和氣相沉積技術(shù)制作的兩種不同材質(zhì)的微小(微米級(jí))薄膜結(jié)合在一起，替代已有的焊在一起的兩種不同材質(zhì)的細(xì)長(zhǎng)(幾百毫米長(zhǎng))金屬電偶絲。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明是一種將光刻技術(shù)與濺射鍍膜技術(shù)相結(jié)合制作熱電側(cè)，它的特點(diǎn)是制作的熱電偶體積小、重量輕，可以根據(jù)被測(cè)溫物體的結(jié)構(gòu)、形狀任意地設(shè)計(jì)、制作，幾何尺寸最小可在微米量級(jí)的熱電偶；又由于濺射技術(shù)制作的薄膜致密、堅(jiān)固，制作的熱電偶具有響應(yīng)時(shí)間短，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。該產(chǎn)品將在微電子技術(shù)及航空航天技術(shù)中得到應(yīng)用。
2、由于上述光刻技術(shù)和濺射技術(shù)鍍膜的厚度都在微米或亞微米的量級(jí)，所以熱電偶的熱容量非常小，響應(yīng)時(shí)間非常短。由于利用射頻磁控濺射技術(shù)制作了保護(hù)涂層使得熱電偶與空氣隔離不易被腐蝕，同時(shí)也增加了抗磨擦性能，提高了熱電偶使用壽命。附表1給出了本發(fā)明與傳統(tǒng)熱電偶的一些參數(shù)比較附表1
實(shí)施例 在集成電路芯片上制作溫度熱電偶1、在芯片上選擇準(zhǔn)備測(cè)溫的部位，設(shè)計(jì)出熱電偶的具體形狀，并完成設(shè)計(jì)圖紙；2、根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)制作母板兩塊；3、在準(zhǔn)備制作熱電偶的位置上，利用射頻磁控濺射技術(shù)預(yù)鍍0.5μ厚的SiO2絕緣層；4、在導(dǎo)熱絕緣導(dǎo)上均勻涂上BP212紫外區(qū)型光刻膠厚度約0.6μ，送入烤箱90℃烤30分鐘，將母板蓋在光刻膠上，紫外光曝光5分鐘后，用0.5％NaOH溶液沖洗，再放入烤箱120℃烤45分鐘。便制成了掩膜板；5、利用直流磁控濺射鍍制0.15μ的NiCr合金，用丙酮去膠；6、換另一母板，及另一種NiSi合金重復(fù)4、5步驟，兩種合金具有一個(gè)結(jié)合點(diǎn)，從而形成一對(duì)熱電偶；7、利用射頻磁控濺射技術(shù)，在熱電偶上鍍制1μ厚的Al2O3保護(hù)層。
利用上述方法為高速旋轉(zhuǎn)的葉片在靜態(tài)時(shí)設(shè)計(jì)制作熱電偶，以便隨時(shí)測(cè)量高速旋轉(zhuǎn)的葉片的溫度變化，但設(shè)計(jì)時(shí)需考慮測(cè)溫元件不能影響葉片配重和空氣動(dòng)力學(xué)特性。
權(quán)利要求
1.利用光刻技術(shù)和氣相沉積技術(shù)制作新型熱電偶的方法，其特征在于本發(fā)明的具體方法如下1.根據(jù)被測(cè)溫物體的具體情況設(shè)計(jì)制作熱電偶的位置、形狀、大小，并完成設(shè)計(jì)圖紙；2.根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)制作母板；3.在準(zhǔn)備制作熱電偶的位置上利用物理氣相沉積(PVD)技術(shù)預(yù)鍍導(dǎo)熱絕緣層；4.在導(dǎo)熱絕緣層上涂上光刻膠利用光刻技術(shù)制作掩膜；5.利用磁控濺射鍍制熱電偶的一種材料；6.重復(fù)4、5制作熱電偶的另一種材料并使兩種材料有一個(gè)結(jié)合點(diǎn)，從而形成一對(duì)熱電偶；7.利用物理氣相沉積(PVD)或化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)鍍制無(wú)機(jī)或有機(jī)保護(hù)涂層；由于利用光刻技術(shù)可以較為方便地在被測(cè)溫元件上制作高精度掩膜，即可制得非常小的幾何尺寸(微米級(jí))薄膜熱電偶。
2.利用光刻技術(shù)和氣相沉積技術(shù)制作的新型熱電偶，其特征在于該新型熱電偶是利用光刻技術(shù)和氣相沉積技術(shù)制作的兩種不同材質(zhì)的微小薄膜有一個(gè)結(jié)合點(diǎn)，替代焊接在一起的兩種不同材質(zhì)的細(xì)長(zhǎng)金屬電偶絲。
全文摘要
利用光刻技術(shù)和氣相沉積技術(shù)制作新型熱電偶,其特征是用光刻技術(shù)和氣相沉積技術(shù)制作的兩種不同材質(zhì)的微小薄膜有一個(gè)結(jié)合點(diǎn),替代焊接在一起的兩種不同材質(zhì)的細(xì)長(zhǎng)金屬電偶絲。該薄膜電偶體積小、重量輕,并且有響應(yīng)時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),將在微電子技術(shù)和航空航天技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01L35/34GK1357930SQ00135030
公開(kāi)日2002年7月10日 申請(qǐng)日期2000年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月8日
發(fā)明者高勁松 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所