[发明专利]一种高稳定性温度传感器敏感芯片的制作方法

说明书

本发明涉及温度测量技术领域，具体为一种高稳定性温度传感器敏感芯片的制作方法，包括以下步骤：铂浆制作步骤，将铂粉、玻璃粉与有机载体进行混合、研磨，配置成铂浆料；厚膜铂膜制作步骤，利用铂浆料在陶瓷基板上印刷铂膜，将印刷的铂膜进行烧结，烧结后在陶瓷基板上形成呈蜂窝结构的厚膜铂层；薄膜溅射镀膜步骤，将铂材料制作成铂靶，在氩氮气氛中向厚膜铂层溅射，获得在陶瓷基板上形成由厚膜铂层和薄膜铂层构成相互嵌套的复合铂膜；电路制作步骤，对复合铂膜进行光刻和刻蚀，将刻蚀完的复合铂膜进行烧结，烧结后获得在陶瓷基板上形成物理性能稳定的复合铂膜感温电路。采用本方案获得一种高稳定性、高可靠性的膜式温度传感器芯片。

技术领域

本发明涉及温度测量技术领域，具体为一种高稳定性温度传感器敏感芯片的制作方法。

背景技术

现有的温度传感器多种多样，其中最为常用的便是铂电阻温度传感器，以制作工艺来说，现有的铂电阻传感器分为三种。第一种是由铂丝绕制而成的丝绕铂电阻，稳定性好，但是成本高、体积大、阻值小、抗震性差，逐渐被市场淘汰。

第二种是由厚膜技术制作而成的厚膜铂电阻，在衬底上采用厚膜印刷工艺印刷铂浆，再经热处理，最终制得铂电阻温度传感器。由于其结构为中空的正六边网状结构，性能稳定，测温精度高，测温范围宽，但是在使用过程或高低温循环过程中，由于膜厚度不均匀或应力作用下，六边形网状结构的边容易产生微细裂纹，导致元件断路。

第三种是由薄膜技术制作而成的薄膜铂电阻，在陶瓷基板上采用真空溅射技术制得薄膜铂层，最终制得铂电阻温度传感器。其铂膜较薄、体积小，使用方便。但是由于铂膜上下表面发生电子散射，使得高温300度以上时，电阻的阻值不稳，测得的温度也发生较大飘动；同时铂膜与陶瓷基板的膨胀系数差异较大，在长期使用过程中，随温度升高或降低，铂膜与陶瓷基板接触面产生应力，铂电阻元件的标称阻值也发生微小变化，使得元件的稳定性不理想。

发明内容

本发明意在提供一种高稳定性温度传感器敏感芯片的制作方法，以获得一种高稳定性、高可靠性的膜式温度传感器芯片。

本发明提供基础方案：一种高稳定性温度传感器敏感芯片的制作方法，包括以下步骤：

铂浆制作步骤，将铂粉、玻璃粉与有机载体按质量比7:1:2进行混合、研磨，配置成铂浆料；

厚膜铂膜制作步骤，利用铂浆制作步骤中配置的铂浆料在陶瓷基板上印刷铂膜，将印刷的铂膜进行烧结，烧结温度为1150-1280℃，保温时间为50-80分钟，烧结后在陶瓷基板上形成呈网状结构的厚膜铂层；

薄膜溅射镀膜步骤，将铂材料制作成铂靶，在真空及氩氮气氛中向厚膜铂层溅射铂离子，获得在陶瓷基板上形成由厚膜铂层和薄膜铂层构成相互嵌套的复合铂膜；

电路制作步骤，在薄膜溅射镀膜步骤中制得的复合铂膜上涂覆光刻胶，并用预先准备的光刻模板进行曝光、显影处理，再对光刻完的复合铂膜进行刻蚀，将刻蚀完的复合铂膜进行烧结，烧结温度为1150-1280℃，保温时间为60-120分钟，烧结后获得在陶瓷基板上形成由复合铂膜构成的感温电路，经过激光调阻，制得温度传感器敏感芯片。

基础方案的工作原理及有益效果：结合厚膜技术和薄膜技术，在陶瓷基板上通过厚膜铂膜制作步骤印刷、烧结成厚膜铂层，此时的厚膜铂层呈网状结构，在厚膜铂层上通过薄膜溅射镀膜步骤溅射薄膜铂层，形成以厚膜铂层为骨架，薄膜铂层进行填充，以构成相互嵌套的复合铂膜。利用厚膜铂层的网状结构提高薄膜铂层的稳定性和使用温度范围，使用温度范围可达-200-1000℃；利用薄膜铂层的连续性与致密性提高厚膜铂层的可靠性，使得使用寿命提高至20年以上。在600-1000℃温区段中可以代替热电偶，提高测温精度，降低成本。

进一步，所述网状结构为蜂窝结构。

进一步，还包括以下步骤：