[发明专利]利用激光直写技术制造整体式薄膜铂电阻传感器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及整体式薄膜铂电阻传感器制造技术领域。更具体地说，本发 明涉及一种利用激光直写技术制造用于激波风洞气动热环境测量试验的整体 式薄膜铂电阻传感器的方法。

背景技术

薄膜铂电阻传感器作为高超声速飞行器在脉冲风洞热环境试验中表面热 流测量的重要元件，具有灵敏度高(约毫伏量级/摄氏度)、响应时间短(微秒 量级)、尺寸小等诸多优势。薄膜铂电阻传感器根据飞行器测热区域的外形， 可制作成点式、片式、整体式三种。制备过程主要包括基底玻璃外形加工与 抛光、真空溅射与掩膜配合制备铂电阻以及成膜热处理等。

一般来说，掩膜过程需要卡具将掩膜紧密得贴合于玻璃基底表面，对于 点式传感器，尺寸固定，批量生产，掩膜和卡具可重复使用，使用该方法较 为合理，但对于整体式传感器，其弊端主要表现在以下几个方面：

1)不同外形的传感器需要制作配套专用卡具和掩膜，其制作周期长、费 用高、生产效率低；

2)镀膜一旦完成，很难再修改，质量不好的只能作废，成品率低；

3)对于越来越复杂的飞行器外形及拐点热流的测量，尤其是曲率较大小 的位置，只能用整体式传感器测量表面热流，而这些位置掩膜缝隙处张力大， 与玻璃基底无法紧密贴合，会造成测点边缘发虚等问题，影响传感器质量， 无法准确测量。

这一系列的因素限制了整体式薄膜电阻传感器的发展，亟需新的工艺及 方法进行改进。

由于激光打标机单次扫描可以对金属进行切割将表面0.3mm以内厚度的 金属薄层去除掉，而对玻璃基底无破坏，因此激光直写可以用来去除将玻璃 表面的铂膜去除掉。铂金属薄膜的激光加工包括以下几个过程:激光聚焦后 照射至薄膜表面；薄膜吸收激光能量；薄膜被加热，气化；热量通过热传导 散失。

发明内容

本发明的一个目的是解决上述至少一个问题或缺陷，并提供后面将说明 的至少一个优点。

本发明还有一个目的是提供一种利用激光直写技术制造整体式薄膜铂电 阻传感器的方法，其通过利用激光直写技术制造整体式铂电阻传感器，由于 激光可以对金属进行切割，而对玻璃基底无破坏，因此激光直写可以将玻璃 表面的铂膜去除掉。利用激光直写技术，将不再使用传统加工方法中的掩膜 和卡具，大大缩短了加工周期，提高了成品率，大幅度提高生产效率和产品 质量。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种利用激光直写 技术制造整体式薄膜铂电阻传感器的方法，包括以下步骤：

步骤一、按照传统的方法加工玻璃基底，对所述玻璃基底的镀膜面进行 抛光；

步骤二、将所述步骤一得到的抛光的玻璃基底的镀膜面进行镀铂膜，并 进行热处理；

步骤三、将所述步骤二得到的镀铂膜的玻璃基底卡设在可转动卡具上， 利用激光直写技术扫描镀铂膜面的玻璃基底以得到具有预设图案以及特定宽 度的铂电阻；

步骤四、对所述铂电阻进行银浆描涂引线操作，并经过热处理使银浆浆 料烘干和固结。

优选的是，其中，所述步骤三中，所述扫描包括：利用计算机控制激光 打标机，调整合适的激光打标机参数，根据计算机上绘制的扫描路径来扫描 镀铂膜面，使扫描区域的镀铂膜面在激光高能量的作用下脱去铂层，而未经 扫描的区域留下镀铂膜层，即得到具有预设图案的铂电阻。

优选的是，其中，在所述步骤三中，在得到具有预设图案的铂电阻之后 还包括步骤：对得到的铂电阻进行阻值测量，并按照阻值进行判定，当阻值 在60～80欧姆之间时，进入所述步骤四，而如果阻值不在上述区间，则视为 不合格品，再次利用激光直写技术去除铂电阻层，再次进入所述步骤二。

优选的是，其中，所述激光打标机采用的是HR-YDP-50L半导体激光打 标机，所述激光打标机采用的激光重复频率大于3kHz。

优选的是，其中，在所述步骤二中，热处理具体包括：首先，充入氩气， 当温度升高到600℃时，保持温度4个小时，然后，停止保温，开始冷却， 当镀膜冷却到160℃时，保持温度持续24小时，最后，停止保温并自然冷却 至室温后取出。

优选的是，其中，在所述步骤二中，采用真空粒子溅射镀膜机对抛光的 玻璃基底的镀膜面进行镀铂膜。