DE2327662A1 - RESISTANCE THERMOMETER - Google Patents
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Description
Anw.-Akte: 27.46 28β Mai 1973Application file: 27.46 28 β May 1973
PATEiTTANMELDUIFILE REGISTRATIONUI
The BAILEY METER COMPANY,The BAILEY METER COMPANY,
Anmelder; 29 801 Euclid Avenue, Wiokliffe, Ohio, Applicant; 2 9 801 Euclid Avenue, Wiokliffe, Ohio,
44 092 - USA -44 092 - USA -
Titel: WiderstandsthermometerTitle: Resistance Thermometer
Die Erfindung betrifft ein Widerstandsthermometer, das auf einer starren Trägerunterlage aufgebracht ist.The invention relates to a resistance thermometer which is applied to a rigid support base.
Die bekannten Widerstandsthermometer bestehen aus einen in geeigneter Weise gehalterten gewundenen Draht, dessen elektrischer Widerstand sich in vorher bestimmter Weise mit der Temperatur ändert. So ist Nickel ein gebräuchliches Material für einen solchen Draht, jedoch wird für eine größere Genauigkeit und bei höheren Temperaturen oft Platindraht verwendet«,The known resistance thermometers consist of one appropriately held coiled wire, the electrical resistance of which changes in a predetermined manner changes with temperature. Nickel is a common material for such a wire, but is used for greater accuracy and platinum wire is often used at higher temperatures «,
Diese Thermometer sind aus mehreren bekannten Gründen in der Industrie nur begrenzt angewendet worden« Der verhältnismäßig geringe Widerstand eines Drahtes von einer inFor a number of well-known reasons, these thermometers have found limited use in industry low resistance of a wire from one in
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der Praxis verwendbaren Länge, der gleichzeitig fest genug ist, um Stöße oder Vibrationen und andere derartige Bedingungen auszuhalten, erzeugt eine kleine Änderung des Widerstandes pro Grad der Temperaturänderung« Um solche Änderungen des Widerstandes genau zu messen, ist es notwendig, Präzisionsinstrumente zu verwenden, die z. B. nach dem Prinzip der Wheatstone'schen-Brücke arbeiten. Drei und am besten sogar vier Anschlußdrähte sind zwischen dem Instrument und dem Widerstandsthermometer erforderlich, um den Widerstand des Ansohlußdrahtes zu kompensieren· Außerdem ist kein zufriedenstellender Weg gefunden worden, um das übliche Widerstandsthermometer gegen eine schädliche Atmosphäre zu schützen. Nickel und besonders Platin werden verunreinigt, wenn sie bestimmten Gasen und Stoffen bei hohen Temperaturen ausgesetzt sind, die eine Änderung des Temperaturkoeffizienten des Drahtes verursachen, wodurch die Temperaturmessung ungenau wird»in practice usable length, which is at the same time strong enough to withstand shocks or vibrations and other such Enduring conditions produces a small change in resistance per degree of change in temperature «To such To accurately measure changes in resistance, it is necessary to use precision instruments, e.g. B. work on the principle of the Wheatstone bridge. Three and ideally even four connecting wires are required between the instrument and the resistance thermometer, to compensate for the resistance of the connecting wire In addition, no satisfactory way has been found to prevent the usual resistance thermometer from being harmful Protect atmosphere. Nickel and especially platinum are contaminated when they use certain gases and substances exposed to high temperatures, which cause a change in the temperature coefficient of the wire, thereby the temperature measurement becomes imprecise »
Es ergeben sich auch Schwierigkeiten bei der richtigen Halterung des Drahtes, der für eine genaue Temperaturmessung im weich geglühten Zustand sein muß, wodurch ein Durchhängen des Drahtes und Kurzschlüsse zwischen den Windungen der Spirale verursacht werden können.Difficulties also arise with the correct holding of the wire, which is necessary for an accurate temperature measurement must be in the annealed condition, causing sagging of the wire and short circuits between the Windings of the spiral can be caused.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Widerstandsthermometer zu schaffen, das in hohen Temperaturbereichen verwendet werden kann und das unempfindlichThe invention is therefore based on the object of creating a resistance thermometer which can be used in high temperature ranges can be used and insensitive
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gegen Erschütterungen sowie chemische Einwirkungen ist· Es soll außerdem preiswert und kostengünstig serienmäßig herzustellen sein.against vibrations as well as chemical effects is · It should also be inexpensive and inexpensive as standard to be manufactured.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einer hochtemperaturfesten Trägerunterlage eine mit dieser fest verbundene Schicht hochaluminiumoxidhaltigen Glases und ein schmaler Dünnfilm aus Metall aufgebracht wird, der mit der Glasschicht verbunden und hermetisch in ihr eingeschlossen ist.This object is achieved according to the invention in that a with This firmly bonded layer of high-aluminum oxide-containing glass and a thin thin film of metal are applied which is connected to the glass layer and hermetically enclosed in it.
Nach einer weiteren Maßnahme der Erfindung besteht die starre Trägerunterlage aus Aluminiumoxyd oder keramischen Material, sie kann dort, wo es notwendig ist, ein Saphir sein, Der Dünnfilm wird aus Edelmetall," beispielsweise Platin hergestellt. Die Unterlage kann rechtwinklige Form haben, auf dem der Dünnfilm aus Metall in Serpentinenform angeordnet ist. Bei einer kreisförmigen Form der Unterlage wird der Dünnfilm in Form einer flachen Spirale aufgetragen, ist sie ein Zylinder, wird er als zylindrische Spirale um den Zylinder gewickelt.According to a further measure of the invention, the rigid support base consists of aluminum oxide or ceramic Material, it can be a sapphire where it is necessary. The thin film is made of precious metal, "for example Made of platinum. The base can have a rectangular shape on which the thin film of metal in a serpentine shape is arranged. When the base is circular, the thin film is in the form of a flat spiral applied, if it is a cylinder, it is wrapped around the cylinder as a cylindrical spiral.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Widerstandsthermometers umfaßt die folgenden Verfahrensschritte:The inventive method for manufacturing a resistance thermometer comprises the following procedural steps:
a. Überziehen einer starren Unterlage mit einem hochaluminiumoxidhaltigen Glas durch Hochfrequenz-Zerstäubung, a. Coating a rigid base with a high aluminum oxide content Glass by high frequency atomization,
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b. Zerstäuben eines Dünnfilms aus Metall auf die Glasschicht, b. Sputtering a thin film of metal onto the glass layer,
c. Selektive Entfernung eines Teiles des Dünnfilms durch Zerstäubungs-Ätzen zur Ausbildung eines Widerstandes in einem vorherbestimmten Muster undc. Selective removal of a portion of the thin film by sputter etching to form a resistor in a predetermined pattern and
do Überziehen des Widerstandes mit einer Deckschicht aus hoch-aluminiumoxidhaltigern Glas mit dem Ziel, den Dünnfilm aus Metall hermetisch in den Glasschichten einzuschließen«.do cover the resistor with a topcoat high-alumina-containing glass with the aim of hermetically sealing the thin film of metal in the glass layers to include «.
Die erfindungsgemäße Entfernung eines Teiles des Dünnfilmes umfaßt auf selektivem Wege die folgenden Merkmale:The removal of a portion of the thin film according to the invention Selectively includes the following features:
a. Überziehen des Dünnfilms mit einem photoempfindlichen Material,a. Coating the thin film with a photosensitive material,
b. Abdecken des Dünnfilms, um ein gewünschtes Widerstandsmuster auf diesem photorasistiven Material freizulegen, undb. Covering the thin film to expose a desired resistor pattern on this photoresistive material, and
c. Zerstäubungsätzen des photoempfindlichen Materials und des Dünnfilms, um ein gewünschtes Dünnfilmmuster auf der Schicht aus hochaluminiumoxidhaltigem Glas zurückzulassen.c. Sputter etching the photosensitive material and the thin film to form a desired thin film pattern on the layer of high alumina glass.
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Zusammenfassend ist festzustellen daß erfindungsgemäß ein schmaler Dünnfilm aus Platin oder einem anderen Metall,, das einen geeigneten.Temperaturkoeffizienten hat, physikalisch mit einer Glasschicht verbunden und hermetisch in ihr eingeschlossen wird9 die ihrerseits wiederum mit einer geeigneten starren Unterlage verbunden ist«,In summary, it can be stated that, according to the invention, a narrow thin film made of platinum or another metal, which has a suitable temperature coefficient, is physically connected to a glass layer and hermetically enclosed in it 9, which in turn is connected to a suitable rigid base.
Durch die Anordnung des schmalen Dünnfilms aus Metall in Mäander- oder Serpentinenform wird ein Element hergestellt, das den Vorteil eines hohen Widerstandes,aber einer geringen Größe aufweist,, Der hohe Widerstand erzeugt eine verhältnismäßig große Änderung des Widerstandes mit der Änderung der Temperaturs so daß die Notwendigkeit von Präzisionsmeßgeräten zur Messung des Widerstandes entfälltβ Außerdem wird durch den hohen Widerstand der Widerstand des Anschlußdrahtes vernachlässigbar gering, so daß statt der üblichen drei-oder vier Anschlußdrähte zwei verwendet werden können, ohne daß eine Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit eintritt« Vielter'erübrigt sich wegen des hohen Widerstandes die Verwendung komplizierter und teurer Meß- und Regelvorrichtungen, und es können verhältnismäßig einfache, robuste Vorrichtungen zum Messen des Thermometerwiderstandes benutzt werden. Außerdem macht die hermetische Einschließung des Dünnfilms in eine Glasschicht das Thermometer unempfindlich gegen verschmutzende Gase und Stoffe; daher bleibt der TemperaturkoeffizientDue to the arrangement of the narrow metal thin film in meander or serpentine shape of an element is prepared which has the advantage of a high resistance, but a small size ,, The high resistance produces a relatively large change of resistance with the change of temperature s so that There is no need for precision measuring devices to measure the resistance β In addition, the resistance of the connecting wire is negligibly low due to the high resistance, so that instead of the usual three or four connecting wires, two can be used without impairing the measuring accuracy the use of complicated and expensive measuring and control devices because of the high resistance, and relatively simple, robust devices for measuring the thermometer resistance can be used. In addition, the hermetic enclosure of the thin film in a glass layer makes the thermometer insensitive to polluting gases and substances; therefore the temperature coefficient remains
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des schmalen Dünnfilms, wenn er einmal festgelegt ist, konstant. Ein erfindungs gemäß hergestelltes Widerstandsthermometer hat zusätzlich zu seiner geringen Größe eine geringe Masse und spricht demgemäß mit hoher Geschwindigkeit auf Temperaturänderungen an·of the narrow thin film, once set, is constant. A resistance thermometer produced according to the invention In addition to its small size, it has a small mass and accordingly speaks at high speed to temperature changes
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein stabiles Dünnfilm-Widerstandsthermometer geschaffen, das zu angemessenen Kosten in Serienfertigung hergestellt werden kann. Dadurch, daß die Unterlage mit einer Glaszwischenschicht versehen wird, werden die Probleme beseitigt, die vorher auftraten, wenn ein Dünnfilm aus Platin oder anderem Metall direkt auf eine Saphir-Unterlage aufgebracht wurde. Außerdem ist ein so konstruiertes Widerstandsthermometer im Wesentlichen stoß- und vibrationsfest, da es eine Festkörpervorrichtung ist.The method according to the invention provides a stable thin-film resistance thermometer that is suitable for Cost can be manufactured in series. In that the base with an intermediate layer of glass is provided, the problems previously encountered when a thin film made of platinum or others are eliminated Metal was applied directly to a sapphire base. There is also a resistance thermometer constructed in this way essentially shock and vibration resistant as it is a solid state device is.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigernAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it
Fig. 1 einen Aufriß, teils im Schnitt und mit einigen weggebrochenen Teilen, als typische Anwendung eines Widerstandsthermometers,Fig. 1 is an elevation, partly in section and with some broken away Sharing, as a typical application of a resistance thermometer,
Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht einer Ausführungsform der Erfindung,Fig. 2 is an enlarged plan view of an embodiment the invention,
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Fig. 3 onen Querschnitt entlang der Linie '3 - 3' der Fig» .in Richtung der Pfeile 9 3 shows a cross section along the line '3 - 3' of the figure in the direction of the arrows 9
Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung^4 is an enlarged plan view of another embodiment of the invention ^
Fig. 5 eiimQuerschnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. in Richtung der Pfeile,Fig. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of Fig. in the direction of the arrows,
Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und6 is an enlarged perspective view of a further embodiment of the invention and
Fig. 7 ein Blockdiagramm des Verfahrens, das zur Herstellung eines Dünnfilm-Widerstandsthermometers verwendet wirdc Figure 7 is a block diagram of the process used to manufacture a thin film resistance thermometer c
In Fig. 1 ist eine typische Anwendung eines Widerstandsthermometers dargestellt. In der gesamten Energie- und Verfahrensindustrie ist es z. B0 notwendig, ständig mit einem hohen Grad an Genauigkeit und Zuverlässigkeit die Temperaturen verschiedener Medien zu messen, die durch eine Leitung 24 strömen* In diese ist eine Schutzhülse 26 eingeschoben, die als Gehäuse für ein Widerstandsthermometer 10 dient, das innerhalb eines Schutzmantels 28 angeordnet ist. "Der Raum zwischen dem Widerstandsthermometer 10 und dem Schutzmantel 28 wird bevorzugt mit einem Stoff, wie z. B. Aluminiumoxidpulver 30, gefüllt,In Fig. 1, a typical application of a resistance thermometer is shown. In the entire energy and process industry it is z. B 0 necessary to constantly measure the temperatures of various media flowing through a line 24 with a high degree of accuracy and reliability is. "The space between the resistance thermometer 10 and the protective jacket 28 is preferably filled with a substance, such as, for example, aluminum oxide powder 30,
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um die Wärmeübergangsrate von dem durch die leitung 24 strömenden Medium auf das Widerstandsthermometer zu erhöhen. Anschlußdrähte 16 schließen das Widerstandsthermometer 10 an einen Verteiler 42 an. Ebenfalls an den Verteiler 42 .angeschlossen sind die äußeren Zuleitungsdrähte 52, die gewähnlich durch ein geeignetes Leitungsrohr 51 geschützt sind, und das am Gehäuse 40 durch geeignete Mittel, wie z. B0 Gewinde, befestigt werden kann, die in einem Durchgang 51 ausgebildet sind» Der Verteiler 42 ist in dem Innenhohlraum 43 eines Anschlußkopfes 37 befestigt, der das Gehäuse 40 und einen abnehmbaren Deckel 38 umfaßt. Eine durch Schrauben 48 am Gehäuse 40 und Deckel 38 befestigte Sicherheitskette 46 verhindert den Verlust des Deckels, wenn er vom Verteiler-Gehäuse 40 gelöst wirdο Ein Nippel 54 hält den Anschlußkopf in der Hülse 26 fest« Falls notwendig, kann der Schutzmantel 28 mittels einer Feder 32, die zwischen einem Bund 34 und dem Gehäuse 40 angeordnet ist, in Stellung oder unten in der Hülse 26 gehalten werden,. Ein Anschlag 49 begrenzt das Verstellen des Schutzmantels 28 durch die Feder 32. Die Zuleitungsdrähte 52 sind zu einem Anzeiger führend dargestellt, der typisch für eine große Vielzahl von Meß- und Regelvorrichtungen ist, die zur Messung des Widerstandes des Widerstandsthermometers 10 und damit indirekt zur Messung der Temperatur des durch die Leitung 24 strömenden Mediums verwendet werden können.in order to increase the heat transfer rate from the medium flowing through the line 24 to the resistance thermometer. Connecting wires 16 connect the resistance thermometer 10 to a distributor 42. Also connected to the manifold 42 are the outer lead wires 52, which are usually protected by a suitable conduit 51, and which are attached to the housing 40 by suitable means, such as, for. B 0 threads, which are formed in a passage 51. The manifold 42 is fastened in the inner cavity 43 of a connection head 37 which comprises the housing 40 and a removable cover 38. A safety chain 46 fastened to the housing 40 and cover 38 by screws 48 prevents the cover from being lost when it is detached from the distributor housing 40. A nipple 54 holds the connection head firmly in the sleeve 26 32, which is arranged between a collar 34 and the housing 40, are held in position or below in the sleeve 26 ,. A stop 49 limits the adjustment of the protective jacket 28 by the spring 32. The lead wires 52 are shown leading to an indicator, which is typical of a large number of measuring and control devices used to measure the resistance of the resistance thermometer 10 and thus indirectly for measurement the temperature of the medium flowing through the line 24 can be used.
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In Figo 2 und 3 ist, eine bevorzugte Form des erfindungsgemäßen Widerstandsthermometers 10 im vergrößerten Maßstab dargestellt· Die tatsächlichen Abmessungen der dargestellten rechtwinkligen Ausführungeform liegen in der Größenordnung von 2,54 cm lang mal 0,30 cm breit bei einer Dicke von ca. 0,06 cm. Das WiderstandsthermometerIn Figs. 2 and 3, a preferred form of the resistance thermometer 10 of the present invention is shown on an enlarged scale shown · The actual dimensions of the rectangular design shown are in the On the order of 2.54 cm long by 0.30 cm wide with a thickness of about 0.06 cm. The resistance thermometer
10 besteht aus einer starren keramischen Unterlage 12, mit der eine Glaszwischenschicht 11 durch Hochfrequenz-Zerstäubung verbunden ist« Die Unterlage 12 ist vorzugsweise ein sehr reines keramisches Material mit einer Oberflächenglätte von 1-2 Mikrozoll oder ein geschliffener Kristall, wie z. B0 ein Saphir.10 consists of a rigid ceramic base 12, to which an intermediate glass layer 11 is connected by high-frequency sputtering. The base 12 is preferably a very pure ceramic material with a surface smoothness of 1-2 microinches or a cut crystal, e.g. B 0 a sapphire.
Ein schmaler Dünnfilm-Widerstand aus Platin 14 in Mäanderoder Serpentinenanordnung wird in die- GlaszwischenschichtA narrow thin-film platinum resistor 14 in a meander or serpentine arrangement is inserted into the interlayer of glass
11 eingesinterte Die gesamte obere Fläche wird dann mit einer Glasdeckschicht 20 beschichtet, die die metallurgische Mikrostruktur des Widerstandes fixiert und ihn hermetisch einschließt. Die Anschlußdrähte 16 sind an die an den Enden des Widerstandes 14 ausgebildeten Stege 18 angeschweißt.11 sintered in. The entire upper surface is then coated with a glass cover layer 20, which is the metallurgical The resistor's microstructure is fixed and hermetically sealed. The connecting wires 16 are on the webs 18 formed at the ends of the resistor 14 are welded on.
Das beschriebene Widerstandsthermometer, bei dem ein schmaler Dünnfilm aus Platin für das Widerstandselement in einer Breite in der Größenordnung von 3 MiMzoll und einer Dicke in der Größenordnung von 800A verwendet wird, kann am Gefrierpunkt leicht einen Widerstand von 5000 0hmThe resistance thermometer described, in which a narrow thin film of platinum for the resistance element is used on the order of 3 microns wide and on the order of 800A thick, can easily have a resistance of 5000 ohms at freezing point
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haben und ist für.einen Temperaturbereich in den ungefähren Grenzen von - 20O0C .bis + 6000C als geeignet befunden worden*, Die Beziehung zwischen Temperatur und Widerstand wird annähernd durch die bekannte Callendar-Van Dusen-Gleichung ausgedrückt.and has been found to be suitable for a temperature range in the approximate limits of - 20O 0 C. to + 600 0 C *, The relationship between temperature and resistance is approximately expressed by the well-known Callendar-Van Dusen equation.
In Fig. 4 und 5 ist eine flache kreisförmige Form der Erfindung dargestellt, deren Abmessungen" in der gleichen Größenordnung liegen wie bei den in Fig, 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen. Darin ist der schmale Platin-Dünnfilm-Widerstand 14' als eine flache Spirale angeordnet. So wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 ausgeführt wurde, ist die kreisförmige Unterlage 12' durch Eochfrequenzzerstäubung mit einer Glaszwischenschicht 11' verbunden, in die der Platin-Dünnfilm-Widerstand 14' eingesintert ist, und die gesamte obere Fläche ist mit einer Glasdeokschicht 20' überzogen«In Figs. 4 and 5, a flat circular shape is the Invention shown, the dimensions of which "are in the same order of magnitude as those shown in FIGS Embodiments. Inside is the narrow platinum thin-film resistor 14 'arranged as a flat spiral. As set out with reference to FIG the circular base 12 'by high frequency atomization connected to an intermediate glass layer 11 'into which the platinum thin-film resistor 14' is sintered, and the entire upper surface is covered with a Glasdeok layer 20 '"
Fig. 6 zeigt eine weitere abgeänderte Form der Erfindung, in der das Widerstandsthermometer 10" eine zylindrische Unterlage 12" umfaßt, die durch Hochfrequenz-Zerstäubung mit einer Glaszwischenschicht 11" verbunden ist, in die ein Platin-Dünnfilm-Widerstand 14" eingesintert ist und die von einer Glasdeckschicht 20" bedeckt ist.Fig. 6 shows a further modified form of the invention in which the resistance thermometer 10 "is cylindrical Base 12 "comprises, which is connected by high frequency sputtering with an intermediate glass layer 11" into which a platinum thin-film resistor 14 "is sintered in and which is covered by a glass cover layer 20".
Es wird nun auf Fig. 7 verwiesen, in der durch Blockdiagramme die aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte erläu-Reference is now made to FIG. 7, in which the successive method steps are explained by means of block diagrams.
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tert werden, die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Widerstandsthermometers notwendig sind wobei selbstverständlich Abänderungen und Umstellungen möglich sind*tert are used to produce the invention Resistance thermometers are necessary, although changes and adjustments are of course possible *
Bei dem durch Block 56 bezeichneten Schritt wird die Unterlage 12 mit der hoch-aluminiumoxidhaltigen Glaszwischenschicht 11 durch Hochfrequenzzerstäubung verbunden. Es wurde festgestellt, daß eine schnelle dauerhafte Verbindung zwischen der Unterlage 12 und der Zwischenschicht 11 dadurch erzielt wird, daß der Zerstäubungsvorgang in einer Atmosphäre von zu 99,999 i° reinem Argon mit 8 Mikron absolutem Druck stattfindet«, 600 Watt Hochfrequenzleistung wird ca«, 30 Minuten lang auf ein Glasmaterial zur Einwirkung gebracht, während das Material in 50 mm Abstand von der Unterlage gehalten wird«,In the step indicated by block 56, the substrate 12 is connected to the glass interlayer 11 with a high aluminum oxide content by means of high-frequency sputtering. It has been found that a rapid permanent connection between the pad 12 and the intermediate layer 11 is achieved in that the sputtering takes place in an atmosphere of 99.999 i ° purity argon absolute 8 micron pressure, "600 watt high frequency power is about" 30 Brought to action on a glass material for minutes while the material is held at a distance of 50 mm from the substrate «,
Die vorstehend genannten spezifischen Zahlen und die folgenden Zahlen sollen nur zur Erläuterung und nicht als Begrenzung dienen, wobei es sich versteht, daß die beschriebenen und noch zu beschreibenden Vorgänge mit Erfolg in einem bestimmten Bereich der Hochfrequenzleistungen, der absoluten Drücke, der Ablagerungszeiten und der Trennung der Unterlage von der Materialquelle ausgeführt werden können«, So kann der Zerstäubungsvorgang in einer Argon- oder Xenon-Atmosphäre mit einem absoluten Druck von 0,1 bis 100 Mikron, mit einer Hoch-The above specific numbers and the following numbers are intended for illustration only and not as a Serve limitation, it being understood that the processes described and yet to be described with Success in a specific area of high frequency performance, the absolute pressures, the deposition times and the separation of the substrate from the material source can be carried out «, the sputtering process in an argon or xenon atmosphere with a absolute pressure from 0.1 to 100 microns, with a high
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frequenzleistung im Bereich von 50 bis 5000 Watt, bei einer AbIagerungszeit im Bereich von 3 bis 300 Minuten und einem Abstand der Materialquelle von der Unterlage im Bereich von 2 -bis 200 mm ausgeführt werden«,frequency output in the range from 50 to 5000 watts, with a deposition time in the range from 3 to 300 minutes and a distance of the material source from the base in the range of 2 to 200 mm «,
Bei dem nächsten Schritt 58 wird ein Dünnfilm aus Platin durch Hochfrequenzzerstäubung über der Zwischenschicht abgelagert» Ein geeigneter Platin-Dünnfilm kann mit der Zwischenschicht verbunden werden, wenn der Zerstäubungsvorgang in einer Atmosphäre 99,999 f° reinen Argons bei ■ einem absoluten Druck von 10 Mikron stattfindet, in der 200 Watt Hochfrequenzleistung 170 Sekunden lang auf ein Platinmaterial einwirkt. Diese Zahlen sind nur erläuternd, da eine Kombination von Energie, Atmosphäre, Drücken, Aufbringungszeiten, absoluten Drücken und Trennabständen verwendet werden kann, die wiederholbar einen Platinfilm in vorherbestimmter Dicke ergibt, der fest mit der Glaszwischenschicht verbunden ist. So kann der Energiebereich von 50 bis 5000 Watt reichen, die Atmosphäre kann aus praktisch reinem Argon oder Xenon mit einem absoluten Druck von 0,1 bis 100 Mikron bestehen, der Bereich der Ablagerungszeit kann von 10 bis 1000 Sekunden gehen, und der Bereich des Trennabstandes kann in den Grenzen zwischen 2 und 200 Millimeter liegen.At the next step 58, a thin film of platinum by high-frequency sputtering is deposited on the intermediate layer "A suitable platinum thin-film can be bonded to the intermediate layer when the sputtering process in an atmosphere 99.999 f ° pure argon at ■ an absolute pressure of 10 microns takes place, in which 200 watts of high frequency power acts on a platinum material for 170 seconds. These numbers are illustrative only as a combination of energy, atmosphere, pressures, application times, absolute pressures and separation distances can be used that repeatably results in a platinum film of a predetermined thickness firmly bonded to the glass interface. The energy range can range from 50 to 5000 watts, the atmosphere can consist of practically pure argon or xenon with an absolute pressure of 0.1 to 100 microns, the range of the deposition time can go from 10 to 1000 seconds, and the range of the separation distance can be between 2 and 200 millimeters.
Bei dem nächsten Schritt 60 wird der Dünnfilm aus Platin abgedeckt, um die gewünschte Form des Widerstandes zuAt the next step 60, the thin film is made of platinum covered to the desired form of resistance
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erhalten, die? wie vorstehend beschrieben, je nach der Form der Saphirunterlage eine flache Serpentinen- oder Spiralform sein kann, oder, wie in Fig„ 6 dargestellt, die Form einer zylindrischen Spirale aufweist. Der nicht abgedeckte Teil des Platinfilms wird mit Hochfrequenz« Zerstäubungsätzen entfernt, indem das nicht abgedeckte Platin als Materialquelle unter Bedingungen verwendet wird, wie sie in Schritt 58 beschrieben sind» Zerstäubungsätzen hinterläßt atomar saubere scharfe Kanten an dem schmalen Platin-Dünnfilm,der in der gewünschten Form mit der Zwischenschicht aus Glas verbunden bleibt. Dadurch wird eine ausgezeichnete Wiederholbarkeit der Teile erzielt, und das Widerstandsthermometer ist nicht anfällig für Widerstandsdrift mit dem Altern infolge ungleichmäßiger Kanten mit mikroskopisch kleinen Unebenheiten, wie es gewöhnlich bei chemisch geätztem Platin der Fall ist«get that ? As described above, depending on the shape of the sapphire base, it can be a flat serpentine or spiral shape, or, as shown in FIG. 6, has the shape of a cylindrical spiral. The uncovered part of the platinum film is removed with high frequency "sputter etching, using the uncovered platinum as a material source under conditions as described in step 58" sputter etching leaves atomically clean sharp edges on the narrow platinum thin film that is desired in the desired Form remains connected to the intermediate layer of glass. This provides excellent part repeatability and the resistance thermometer is not prone to resistance drift with aging due to uneven edges with microscopic bumps, as is usually the case with chemically etched platinum «
In dem nächsten Schritt 62 werden die elektrischen Zuleitungsdrähte 16 an die Stege 18 angeschweißt. Die Glaszwischenschicht 11 verhindert, daß die Kontaktoberflächen der Stege 18 abblättern, was erfolgen würde, wenn sie direkt auf der Unterlage ausgebildet wären.In the next step 62 the electrical lead wires 16 welded to the webs 18. The intermediate glass layer 11 prevents the contact surfaces of the ridges 18 flake off, which would occur if they were formed directly on the substrate.
In dem nächsten Schritt 64 wird eine Deckschicht 20 aus hoch-aluminiumoxidhaltigem Glas auf den Widerstand 14, die Stege 18 und den Teil des Anschlußdrahtes 16 auf den Stegen 18, d„ hc über die ganze obere Fläche der Saphir-In the next step 64 is a cover layer 20 made of high-aluminiumoxidhaltigem glass to the resistor 14, the bars 18 and the portion of the lead wire 16 on the webs 18, d "h c over the entire upper surface of the sapphire
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unterlage 12 durch Hochfrequenz-Zerstäubung unter den bezüglich Schritt 56 beschriebenen Bedingungen aufgebracht. Die Deckschicht 20 fixiert, die Kornstruktur des Widerstandes 14 und verhindert die Widerstandsdrift im Verlauf der Zeit, Diese Kornfixierung (grain setting) ist besonders wirksam bei Dünnfilmen, bei denen die Drift im Korngefüge vorwiegend in der oberen Oberfläche vorkommt. pad 12 is applied by high frequency atomization under the conditions described with respect to step 56. The cover layer 20 fixes the grain structure of the resistor 14 and prevents the resistance drift in the Course of time, This grain setting is particularly effective for thin films where the drift in the grain structure occurs predominantly in the upper surface.
Bei dem nächsten Schritt 66 wird die gesamte Vorrichtung bei einer Temperatur von ca. 815° C dauergeglüht, um den Widerstand 14 an die Glasschichten 11 und 12 zu sintern und sie einwandfrei an diesen festhaften zu lassen.At the next step 66, the entire device Permanently annealed at a temperature of approx. 815 ° C. in order to connect the resistor 14 to the glass layers 11 and 12 sinter and let them adhere perfectly to these.
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