DE2706418C3 - Verfahren zur Herstellung eines Temperaturmeßwiderstandes für ein Widerstandsthermometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Temperaturmeßwiderstandes für ein Widerstandsthermometer mit einer dünnen Platinschicht in einem definierten, geometrischen Muster, z. B. in Mäanderform, auf einem elektrisch isolierenden Substrat, wie z. B. Aluminiumoxid.

Temperaturmeßwiderstände der in Rede stehenden Art sind bekannt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Herstellungsmethode für Dünnfilm-Platinwiderstandsthermometer zu schaffen, die gleichzeitig die erforderlichen elektrischen Werte (spezifischer Widerstand und Temperaturkoeffizient) garantiert. Ein Dünnschichtmuster ist erforderlich, um bestimmte Widerstandswerte einhalten zu können und damit die Widerstandsbahn eine genügende Länge bei geringer Dicke und Breite aufweist. Wendet man z. B. ein aus der Dünnschichttechnik bekanntes Verfahren, z. B. die Fotolithografie, an, um das Muster herzustellen und versucht anschließend das Platin chemisch zu ätzen, so zeigt sich, daß die Resistenz des sehr reinen Widerstandsplatins so hoch ist, daß es mit keinem bekannten Ätzmittel gelingt, es aufzulösen, ohne gleichzeitig die bei diesem Verfahren notwendige Abdeckmaske zu zerstören.

Auch die elektrochemische Ätzung mit Strömen bestimmter Impulsformen führt nicht zum Ziel, da das Platin als Kathode geschaltet werden muß, und der sich bildende Wasserstoff die dünne Platinwiderstandsschicht vom Substrat abhebt.

Auch das lonenätzverfahren führt zu Schwierigkeiten, weil die Oberfläche des Widerstandsplatins, das erhalten bleiben soll, mit einem gegen Ionenzerstäubung schützenden Stoff abgedeckt werden muß, der seinerseits aber unter dem Einfluß der schnellen Ionen mit dem Platin reagieren kann, wodurch die elektrischen Eigenschaften der Platindünnschicht irreversibel verändert werden.

Eine Musterherstellung durch Laserstrahlbearbeitung scheidet wegen der vergleichsweise hohen Kosten für eine Anwendung beim Erfindungsgegenstand aus.

Die Aufgabe der Erfindung wird bei einem Temperaturmeßwiderstand der eingangs geschilderten Art durch die Kombination folgender Verfahrensschritte gelöst:

a) auf dem Substrat wird eine Dünnschicht eines Metalls der Eisengruppe aufgebracht,

b) auf der abgeschiedenen Dünnschicht wird eine positive Abdeckmaske aus einem positiv arbeitenden Kunststofflack erzeugt,

c) die Abdeckmaske wird bei 100 bis 160° C, vorzugsweise bei 120° C, getrocknet, die Dünnschicht weggeätzt und anschließend die Abdeckmaske abgewaschen,

d) danach wird eine Platindünnschicht auf das Substrat, das eine Temperatur von 400 bis 700° C hat, durch Kondensation aus der Gasphase aufgebracht,

e) anschließend wird eine Behandlung mit Königswasser durchgeführt, so daß ein Platinschichtmuster (Widerstandsbahn) stehenbleibt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung rein schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Temperaturmeßwiderstand gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 1, und

Fig. 3 die Folge der einzelnen Verfahrensschritte anhand je eines Schnittes entsprechend der Linie A-B am fertigen Produkt gemäß Fig. 2.

Auf dem Substrat 1, welches z. B. aus Aluminiumoxid oder einer ähnlich geeigneten Keramik hoher Reinheit, wie sie z. B. in der DE-OS 2527739 beschrieben ist, bestehen kann, wird zunächst eine dünne Schicht aus Nickel 2 oder einem anderen Metall der Eisengruppe in einer Schichtdicke zwischen etwa 0,5 und 2 Mikrometer, vorzugsweise zwischen 1 und 1,5 Mikrometer, aufgebracht (Verfahrensschritt a).

Auf der Dünnschicht 2 des genannten Metalls wird danach eine Abdeckmaske 3 aus einem hierfür an sich bekannten Kunststofflack erzeugt (Verfahrensschritt b).

Nachdem die Abdeckmaske getrocknet ist, wird das Metall der Dünnschicht 2 chemisch abgeätzt (Verfahrensschritt c).

Als Ätzmittel hat sich z. B. eine Eisenchloridlösung (FeCl₃) bewährt. Daraufhin wird eine Platindünnschicht 4 auf das so behandelte beheizte Substrat durch Kondensation auf der Gasphase aufgebracht (Verfahrensschritt d).

Abschließend wird dann eine Behandlung des nach Schritt d) gewonnenen Vorprodukts mit Königswasser (Verfahrensschritt e) durchgeführt, so daß ein PIatinschichtmuster 5 (Widerstandsbahn) stehenbleibt, welches das Endprodukt nach Fig. 2 ergibt. Die Widerstandsbahn ist am Rande mit äußeren Elektroden 6 elektrisch leitend verbunden.

Mit der Erfindung gelang es, den Effekt auszunutzen, daß die Löslichkeit von Platin durch Legierung mit einem Zusatz der genannten Metalle stark erhöht wird. Von großem Vorteil ist, daß bei der Erfindung durch die abschließende Behandlung in Königswasser das mit dem genannten Metall, wie Nickel, legierte Platin aufgelöst wird und nur das reine Widerstandsplatin unverändert bleibt.

Außer den genannten Metallen der Eisengruppe kommen nrch Kupfer, Silber, Gold und Palladium in Frage. Der für die Abdeckmaske verwendete Lack setzt selbstverständlich Lichtempfindlichkeit voraus, sonst ist er jedoch in seiner Zusammensetzung nicht eingeengt

Anstelle der genannten Ätzlösung können auch andere Lösungen verwendet werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auch ein Ionenätzen möglich. Allerdings ist dieses Verfahren teurer als die im AusfOhrungsbeispiel angegebene chemische Ätzung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

c) Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Temperaturwiderstandes für ein Widerstandsthermometer mit einer dünnen Platinschicht in einem definierten, geometrischen Muster, z. B. in Mäanderform, auf einem elektrisch isolierenden Substrat, wie z. B. Aluminiumoxid, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte:

a) auf dem Substrat wird eine Dünnschicht eines Metalls der Eisengruppe aufgebracht,

b) auf der abgeschiedenen Dünnschicht wird eine Abdeckmaske aus einem Kunststofflack erzeugt,

die Abdeckmaske wird bei 100 bis 160° C, vorzugsweise bei 120° C, getrocknet, die Dünnschicht weggeätzt und anschließend die Abdeckmaske abgewaschen,

d) danach wird eine Platindünnschicht auf das Substrat, das eine Temperatur von 400 bis 700° C hat, durch Kondensation aus der Gasphase aufgebracht,

e) anschließend wird eine Behandlung mit Königswasser durchgeführt, so daß ein Platinschichtmuster (Widerstandsbahn) stehenbleibt.

2. Verfahren zur Herstellung eines Temperaturmeßwiderstandes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bei Schritt a) aufgebrachte Metall der Eisengruppe durch ein Metall aus der Gruppe Kupfer, Silber, Gold oder Palladium ersetzt ist.