一种共烧结技术氧化钌温度传感器及其制备方法

专利检索2026-07-21  5


本发明涉及电阻型低温温度传感器,具体地,涉及一种共烧结技术氧化钌温度传感器及其制备方法。


背景技术:

1、温度是7个国际单位基本量之一,其准确测量在科技、军事、民用等各个领域均至关重要。温度传感器是一种专门用来准确测量温度的器件。按照温度传感技术的原理分类,温度传感器可以分为电阻式温度传感器、pn结式温度传感器、热电偶式温度传感器和光学温度传感器等多种类型。多年来,国内外研究人员致力于提高温度传感器性能,主要包括提高温度传感器的灵敏度、测试精度和稳定性等关键参数。

2、77k及以下的深低温环境,在生物医疗、国防、航天、高能物理等领域都有着多种应用。因此,准确测量深低温极端环境下的温度十分重要。在这样的深低温领域中,热电偶式温度传感器的精度较差,二极管式温度传感器的磁阻较高。电阻式传感器是深低温环境下最常使用的温度传感器,其利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温。正温度系数的铂电阻温度传感器虽然精度高,但是最低使用温度只能到达13.8k,温度继续降低则面临着电阻太小导致测量误差急剧增大的问题,且磁阻较高。在负温度系数电阻式温度传感器中,基于氮氧化锆薄膜的温度传感器的主要工作温区是1.4k-420k,在更低的温区下表现欠缺,甚至无法使用。基于氧化钌的温度传感器适用于50mk-40k的温度范围,且磁阻低,更适合在极低温温区下工作。lake shore cryotronics公司提出的roxtm系列即为基于氧化钌的低温温度传感器

3、然而,roxtm系列氧化钌温度传感器还存在着低温下灵敏度不够高、传感器灵敏温区难以调控等问题。同时,氧化钌温度传感器的电极通常裸露在外部,容易受到腐蚀,再遭受环境扰动后,电极容易从温度敏感膜表面脱落,使得传感器无法正常使用。为此,有必要提供一种新的氧化钌膜的制备方法以及一种新的基于氧化钌膜的低温温度传感器。


技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种共烧结技术氧化钌温度传感器及其制备方法。

2、根据本发明的第一方面,提供一种共烧结技术氧化钌温度传感器的制备方法,所述方法包括:

3、提供丝网版,所述丝网版上具有电极图案;

4、提供导电浆料,利用丝网印刷方式将所述导电浆料涂刷在衬底上,在所述衬底上形成电极图案;

5、对所述电极图案固化处理,得到固化后的电极图案,形成电极;

6、提供丝网版,所述丝网版上具有电阻图案,将所述电阻图案与所述固化后的电极图案对准;

7、提供氧化钌电阻浆料,将所述氧化钌电阻浆料利用丝网印刷方式对齐地涂刷在所述电极图案中间,得到图形化的氧化钌膜;

8、对所述图形化的氧化钌膜进行固化处理;

9、将氧化钌膜和电极进行共烧结处理后,得到活化器件,所述活化器件包括活化后的氧化钌膜和活化后的电极;

10、将所述活化器件切割成独立的器件,得到氧化钌温度传感器。

11、可选地,对所述电极图案固化处理,得到固化后的电极图案,其中:所述电极图案位于所述衬底与所述电阻图案之间。

12、可选地,所述提供氧化钌电阻浆料,包括:根据氧化钌膜的结构和电阻,确定所述氧化钌电阻浆料的组成。

13、可选地,所述根据氧化钌膜的结构和电阻,确定所述氧化钌电阻浆料的组成,其中:按质量百分比,所述氧化钌电阻浆料,包括:二氧化钌颗粒0.01%-50%,玻璃料颗粒0.01%-75%,有机溶剂0.01%-50%。

14、可选地,将所述电阻图案与所述固化后的电极图案对准,其中:对准的方式包括标记对准或限位对准。

15、可选地,所述将氧化钌膜和电极进行共烧结处理后,得到活化器件,包括:根据氧化钌膜的结构和电阻,确定烧结处理的参数。

16、可选地,所述根据氧化钌膜的结构和电阻,确定烧结处理的参数,其中:所述烧结处理的参数包括烧结时的气流速度、烧结时通入的气体种类、烧结时的峰值温度以及峰值温度的保持时间中的任意一种或几种。

17、可选地,所述导电浆料与所述氧化钌电阻浆料的烧结活化温度相同。

18、根据本发明的另一方面,提供一种共烧结技术氧化钌温度传感器,该氧化钌温度传感器由上述的制备方法制备得到。

19、与现有技术相比,本发明具有如下至少一种的有益效果:

20、本发明通过电极-温度敏感膜共烧结方法制备出具有保护型电极的温度传感器,将电极置于温度敏感膜之下保护起来,避免了电极因长时间暴露而被氧化腐蚀的问题,解决了传统传感器电极易受腐蚀、与温度敏感膜结合不牢固的问题,可以减少因电极脱落而导致的温度传感器不可靠问题,本发明的制备方法新颖,且成本低廉。



技术特征:

1.一种共烧结技术氧化钌温度传感器的制备方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的共烧结技术氧化钌温度传感器的制备方法,其特征在于,对所述电极图案固化处理,得到固化后的电极图案,其中:所述电极图案位于所述衬底与所述电阻图案之间。

3.根据权利要求1所述的共烧结技术氧化钌温度传感器的制备方法,其特征在于,所述提供氧化钌电阻浆料,包括:根据氧化钌膜的结构和电阻,确定所述氧化钌电阻浆料的组成。

4.根据权利要求3所述的共烧结技术氧化钌温度传感器的制备方法,其特征在于,所述根据氧化钌膜的结构和电阻,确定所述氧化钌电阻浆料的组成,其中:按质量百分比,所述氧化钌电阻浆料,包括:二氧化钌颗粒0.01%-50%,玻璃料颗粒0.01%-75%,有机溶剂0.01%-50%。

5.根据权利要求1所述的共烧结技术氧化钌温度传感器的制备方法,其特征在于,将所述电阻图案与所述固化后的电极图案对准,其中:对准的方式包括标记对准或限位对准。

6.根据权利要求1所述的共烧结技术氧化钌温度传感器的制备方法,其特征在于,所述将氧化钌膜和电极进行共烧结处理后,得到活化器件,包括:根据氧化钌膜的结构和电阻,确定烧结处理的参数。

7.根据权利要求6所述的共烧结技术氧化钌温度传感器的制备方法,其特征在于,所述根据氧化钌膜的结构和电阻,确定烧结处理的参数,其中:所述烧结处理的参数包括烧结时的气流速度、烧结时通入的气体种类、烧结时的峰值温度以及峰值温度的保持时间中的任意一种或几种。

8.根据权利要求1所述的共烧结技术氧化钌温度传感器的制备方法,其特征在于,所述导电浆料与所述氧化钌电阻浆料的烧结活化温度相同。

9.一种共烧结技术氧化钌温度传感器,其特征在于,由权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。


技术总结
本发明提供一种共烧结技术氧化钌温度传感器及其制备方法。氧化钌温度传感器的技术路线是利用电极‑温度敏感膜共烧结方法将氧化钌膜制备于电极之上,以更好地保护电极。氧化钌温度传感器的制备方法包括:利用丝网印刷方式将导电浆料涂刷在衬底上,得到电极;提供氧化钌电阻浆料,利用丝网印刷方式将氧化钌电阻浆料涂刷在衬底的对应位置上,使氧化钌电阻膜落在电极之间;经烧结处理后,得到氧化钌温度传感器。其中,根据氧化钌膜的结构和电阻,确定氧化钌电阻浆料的组成和烧结处理的参数。本发明能够延长温度传感器在低温下的使用寿命,同时提高低温下的灵敏度,有助于开发更适用于深低温温区的温度传感器。

技术研发人员:刘景全,朱康来,尤敏敏
受保护的技术使用者:上海交通大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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