RU2065143C1 - Temperature sensor - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: thin-film copper temperature-sensitive resistor with protective layer made of refractory metal is formed on insulating backing. Copper contacts of temperature-sensitive resistor in the form of film lands are arranged on adhesive layer of chrome deposited on backing and protective layer. EFFECT: facilitated manufacture. 2 dwg

Description

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в приборостроении в технологии изготовления термопреобразователей сопротивления. The invention relates to microelectronics and can be used in instrumentation in the manufacturing technology of resistance thermocouples.

Известен датчик температуры, содержащий стеклянную подложку, нанесенный на ее поверхность тонкопленочный медный терморезистор в форме меандра и являющиеся контактами коваровые выводы, пропущенные через стекло /1/. A known temperature sensor containing a glass substrate deposited on its surface is a thin-film copper thermistor in the form of a meander and insidious terminals being contacts that are passed through glass / 1 /.

Толщина медной пленки t_пл. > n•100 нм, где n целое число.The thickness of the copper film t _pl. > n • 100 nm, where n is an integer.

Датчик с термочувствительным элементом /ТЧЭ/ из меди имеет линейную характеристику в рабочем диапазоне температур /-50 +20^oC/.The sensor with a thermosensitive element / TEC / made of copper has a linear characteristic in the operating temperature range / -50 +20 ^o C /.

Недостатком известного датчика является невозможность реализации в полной мере преимуществ тонкопленочной технологии формирования ТЧЭ, что приводит к большим размерам последнего. A disadvantage of the known sensor is the inability to fully realize the advantages of the thin-film technology for the formation of HSE, which leads to the large size of the latter.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик температуры, содержащий тонкопленочный медный терморезистор с защитным слоем, снабженный контактами из меди в виде пленочных площадок и расположенный на поверхности изолирующей подложки /2/. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a temperature sensor containing a thin-film copper thermistor with a protective layer, provided with copper contacts in the form of film pads and located on the surface of the insulating substrate / 2 /.

Недостатком известного датчика является изменение параметров терморезистора при длительной эксплуатации. A disadvantage of the known sensor is the change in the parameters of the thermistor during long-term operation.

Технический результат, создаваемый изобретением, состоит в повышении стабильности параметров датчика на основе медного терморезисторa. The technical result created by the invention is to increase the stability of the parameters of the sensor based on a copper thermistor.

Указанный результат достигается тем, что контактные площадки расположены на адгезионном слое из хрома, нанесенном на подложку и защитный слой терморезистора, выполненный из тугоплавкого металла, при этом протяженность областей перекрытия контактных площадок и терморезистора составляет 0,1-0,3 мм, а толщина защитного слоя 0,03-0,05 мкм. This result is achieved by the fact that the contact pads are located on the adhesive layer of chromium deposited on the substrate and the protective layer of the thermistor made of refractory metal, while the length of the areas of overlap of the contact pads and the thermistor is 0.1-0.3 mm, and the thickness of the protective layer 0.03-0.05 microns.

В качестве материала защитного слоя может быть использован тугоплавкий металл из группы Cr, W, Мо, Ti c поверхностным сопротивлением ρs = 50-200 Ом/□. As the material of the protective layer, a refractory metal from the Cr, W, Mo, Ti group with a surface resistance ρs = 50-200 Ohm / □ can be used.

Для улучшения адгезии к подложке контакты формируются на тонком адгезионном подслое из хрома. To improve adhesion to the substrate, contacts are formed on a thin adhesive chromium sublayer.

Для обеспечения надежного электрического контакта к резистивному слою контактные площадки сформированы с перекрытием относительно дорожек терморезистора. С этой целью адгезионный слой осаждают на поверхность подложки и часть защитного слоя так, что он образует на поверхности терморезистора "ступеньку". To ensure reliable electrical contact to the resistive layer, the contact pads are formed with overlapping relative to the tracks of the thermistor. To this end, the adhesive layer is deposited on the surface of the substrate and part of the protective layer so that it forms a “step” on the surface of the thermistor.

Протяженность взаимного перекрытия контактных площадок и резистивных участков составляет 0,1-0,3 мм. The length of the mutual overlap of the contact pads and resistive sections is 0.1-0.3 mm.

При меньшем размере перекрытия возможен разрыв электрической цепи, при размере перекрытия > 0,3 мм возрастают габаритные размеры датчика. With a smaller size of the overlap, an electric circuit may break, with an overlap size> 0.3 mm, the overall dimensions of the sensor increase.

Изобретение поясняется фиг.1, 2, на которых показан датчик температуры, вид спереди и сверху, соответственно. The invention is illustrated in figures 1, 2, which shows a temperature sensor, a front view and a top view, respectively.

Датчик температуры содержит изолирующую подложку 1 из ситалла, на поверхности которой расположен выполненный в форме меандра термочувствительный медный резистор 2, снабженный подстроечными шунтирующими перемычками 3. Сверху терморезистор покрыт защитным слоем 4 хрома толщиной 0,03-0,05 мкм. Контактами к терморезистору 2 служат медные пленочные площадки 5, расположенные на адгезионном слое 6 из хрома. Протяженность Δ (фиг.2) перекрытия контактных площадок 5 и дорожек терморезистора 2 составляет 0,1-0,03 мм. The temperature sensor contains an insulating substrate 1 of ceramic, on the surface of which a heat-sensitive copper resistor 2 made in the form of a meander is arranged, equipped with trimming shunt jumpers 3. The thermistor is coated with a protective layer 4 of chromium 0.03-0.05 μm thick. The contacts to the thermistor 2 are copper film pads 5 located on the adhesive layer 6 of chromium. The length Δ (Fig.2) overlap of the contact pads 5 and the tracks of the thermistor 2 is 0.1-0.03 mm.

Контактные площадки 5 снабжены выводами (на фиг. не показаны) для подсоединения к электрической схеме термопреобразователя. The contact pads 5 are provided with leads (not shown in FIG.) For connection to a thermal converter circuitry.

В процессе изготовления на подложку 1 методом термического испарения в вакууме через трафарет или маску наносят резистивный медный слой 2, толщину которого с целью обеспечения высокого и воспроизводимого уровня ТКС выбирают не менее 1,5 мкм. Затем на поверхность слоя 2 напыляют тонкую защитную пленку 4 хрома толщиной 0,03-0,05 мкм. После этого, используя другую маску или трафарет, на поверхности подложки 1 в соответствующих местах и на части защитного слоя 4 методом напыления формируют адгезионный слой 6 хрома. На поверхность подслоя 6 методом термического испарения в вакууме наносится медная пленка толщиной ≥ 1,5 мкм, являющаяся контактом к резистивному слою. In the manufacturing process, a resistive copper layer 2 is applied to the substrate 1 by thermal evaporation in a vacuum through a stencil or mask, the thickness of which is at least 1.5 μm to ensure a high and reproducible level of TCS. Then, a thin chromium protective film 4 is deposited on the surface of layer 2 with a thickness of 0.03-0.05 microns. After that, using another mask or stencil, on the surface of the substrate 1 in the appropriate places and on the part of the protective layer 4, a chromium adhesive layer 6 is formed by spraying. A copper film with a thickness of ≥ 1.5 μm, which is a contact to the resistive layer, is applied to the surface of sublayer 6 by thermal evaporation in vacuum.

Следующий этап включает формирование методом фотолитографии топологии резистивного слоя /меандра с шунтирующими перемычками/, нанесение на резистивный слой неорганического диэлектрика, обслуживание контактных площадок и присоединение выводов, подгонку методом механического скрайбирования шунтирующих перемычек 3 и нанесение на датчик защитного органического покрытия. The next stage includes the formation by the method of photolithography of the topology of the resistive layer / meander with shunt jumpers /, application of an inorganic dielectric to the resistive layer, maintenance of contact pads and connection of leads, fitting by means of mechanical scribing of the shunt jumpers 3 and applying a protective organic coating to the sensor.

Датчик температуры характеризуется высокой точностью изготовления и надежностью работы. The temperature sensor is characterized by high manufacturing accuracy and reliability.

Claims (1)

Датчик температуры, содержащий тонкопленочный медный терморезистор с защитным слоем, снабженный контактами из меди в виде площадок и расположенный на поверхности изолирующей подложки, отличающийся тем, что контактные площадки расположены на адгезионном слое из хрома, нанесенном на подложку и защитный слой терморезистора, выполненный из тугоплавкого металла, при этом протяженность областей перекрытия контактных площадок и терморезистора составляет 0,1 0,3 мм, а толщина защитного слоя 0,03 0,05 мкм. A temperature sensor containing a thin-film copper thermistor with a protective layer, provided with copper contacts in the form of pads and located on the surface of the insulating substrate, characterized in that the contact pads are located on the chromium adhesive layer deposited on the substrate and the protective layer of the thermistor made of refractory metal while the length of the areas of overlap of the contact pads and the thermistor is 0.1 0.3 mm, and the thickness of the protective layer is 0.03 0.05 μm.

Images