铂薄膜电阻温度传感器玻璃密封材料的稳定性能研究

针对铂薄膜电阻温度传感器中绝缘封装过程中存在的气密、绝缘等性能问题,研究了两种玻璃与铂薄膜温度传感器氧化铝基底间浸润性、气密性、绝缘性及热循环稳定性等性能,优选性能最佳的玻璃密封材料应用在铂薄膜温度传感器中。研究结果表明,热稳定性存在差异SiO_(2)-Ba O-Al_(2)O_(3)-CaO系微晶玻璃与SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-CaO系微晶玻璃在800℃~1000℃间与氧化铝基底均具有良好的浸润性。SiO_(2)-Ba O-Al_(2)O_(3)-CaO系玻璃与SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-CaO系玻璃密封材料在800℃、通气压力在20.7 k Pa下的漏气率分别约为0.0073 sccm·cm^(-1)和0.0065 sccm·cm^(-1),绝缘电阻率分别约为21.6×106Ω·cm和31.1×106Ω·cm。此外,在30℃~800℃热循环500次后,两种玻璃表面出现尺寸不一的孔洞,其中,SiO_(2)-Ba O-Al_(2)O_(3)-CaO玻璃经历500次热循环后孔洞尺寸由0.13μm增至15.62μm,而SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-CaO系玻璃孔洞尺寸变化较小,表面形貌较为致密。以上研究结果表明,SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-CaO系玻璃具有更加优异的密封性能、高温绝缘性能及热循环稳定性,更适合用于铂薄膜电阻温度传感器的封装工艺。

铂薄膜电阻温度传感器封装研究

封装可以保护铂薄膜电阻温度传感器避免机械损伤,减弱薄膜高温下热挥发和团聚现象,提升器件综合性能。设计了一种玻璃釉料/高温陶瓷胶/氧化铝3层复合封装结构。通过合理设计封装结构,选择封装材料,优化封装工艺,调节各层材料热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion,CTE),减小了热应力,提升了封装可靠性。根据CTE和熔融温度加和性系数计算法则设计玻璃成分,制备玻璃粉末,优化玻璃釉料黏度,制备玻璃釉料。通过对玻璃粉末进行热分析,研究烧结温度对玻璃的影响,设计玻璃釉料烧结曲线,完成铂薄膜电阻封装。实验发现封装层结构致密,封装后电阻响应时间较短,封装提升了电阻温度系数(Temperature Coefficient of Resistance,TCR)和高温(850℃)稳定性。研究表明这种封装结构有利于提升电阻温度传感器的综合性能。该研究对铂薄膜电阻封装具有指导价值。

铂膜电阻温度传感器耐高温结构设计与性能验证

针对铂(Pt)膜电阻温度传感器难以实现850℃高温环境长期稳定测量问题。采用磁控溅射法在996氧化铝(Al_(2)O_(3))陶瓷衬底沉积Pt膜温度敏感层,通过对Pt膜进行热处理、耐高温表面防护结构提升其耐高温性能,采用阻值修调技术控制传感器阻值精度,结合微机电系统(MEMS)与厚膜工艺技术制备Pt膜电阻温度传感器。结果表明:Pt膜电阻温度传感器电阻温度系数(TCR)为(3851±3)×10^(-6)℃;0℃电阻值控制在199.92~200.06Ω范围内;传感器从室温阶跃至850℃热响应时间(τ_(90))为15.1 s;传感器经100次室温至850℃温度冲击后输出稳定;经850℃环境1000 h寿命考核,传感器0℃阻值漂移量小于0.5%。制备的Pt膜电阻温度传感器可长期保持850℃高温环境稳定测量,该温度传感器广泛应用于汽车尾气排放、发动机健康监测等高温测量领域。

高温老化和可靠性试验对Pt薄膜微型温度传感器的性能影响

设计了一种铂(Pt)薄膜热电阻微型温度传感器,采用磁控溅射方法制备传感器薄膜,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)等手段对老化前后的Pt薄膜组织进行了系统表征;采用温度标定法对Pt薄膜电阻的温度-电阻特性进行了研究;通过振动、冲击、温度冲击等试验研究了温度传感器的环境可靠性。结果表明,老化处理增加了Pt薄膜组织结晶度,减少了组织中的杂质元素、降低了Pt薄膜电阻;线性拟合得出Pt薄膜温度-电阻线性度为0.999 93,具有良好的线性关系;可靠性试验后Pt薄膜电阻上升,测温精度一定程度上受到影响,但误差不大于0.205 K,满足高精度传感器的要求。

铂电阻薄膜温度传感器设计与动态特性研究

传统铂电阻温度传感器的特性稳定,具有广泛的温度测量范围,但在瞬时变化时响应速度较慢。为此论文设计了一种薄膜型铂电阻温度传感器,该传感器由内部芯片与外部陶瓷管壳组成,利用传感器电阻值随环境温度变化而变化的原理进行测温,通过COMSOL有限元仿真验证传感器内部芯片的技术原理与参数设计的可行性,并通过工艺加工出传感器样品,该样品在经过激光加热法测试后,得到该铂电阻薄膜温度传感器响应时间为6.3ms。

氧化铂、钛过渡层对铂薄膜温度传感器性能的影响

铂(Pt)薄膜电阻具有体积小、结构简单、电阻温度系数(TCR)高和响应速度快的优点,结合MEMS技术可以实现发动机叶片温度的检测,但纯Pt与衬底之间的结合力较差,易导致薄膜失效。采用磁控溅射分别制备了氧化铂(Pt_(x)O_(y))和钛(Ti)过渡层的Pt薄膜电阻,分析了不同过渡层在不同温度(800,900,1000℃)下退火的微观形貌和电学性能,并分别测试了2种Pt电阻在900℃和1000℃下的稳定性。结果表明:1000℃退火的Pt/Pt_(x)O_(y)薄膜电阻的TCR值最大,达到了3434×10^(-6)/℃,Pt/Pt_(x)O_(y)薄膜电阻的电学性能优于Pt/Ti薄膜电阻,综合分析,900℃退火的Pt/Pt_(x)O_(y)薄膜电阻性能最优。

基于激光干涉测量的铂热电阻温度传感器智能测温校准方法研究

为了提升铂热电阻温度传感器的测温精度,文章提出了基于激光干涉测量的铂热电阻温度传感器智能测温校准方法。激光干涉测量技术依据激光器发射的入射光和衍射光之间的多普勒频移,确定激光发射频率和接收频率之差,调节激光发射频率校准温度;将铂热电阻温度传感器与激光干涉仪设置于光学聚焦系统的两个焦点位置,利用聚光镜和全反射镜汇聚激光器发射的能量,传输至铂热电阻温度传感器校准测温结果;利用最小二乘法拟合测温校准数据,确定激光干涉仪的最高功率与出光时间两项参数,利用最佳参数保障激光干涉仪维持在最佳校准状态。实验结果表明,该方法有效校准铂热电阻温度传感器的测温结果,将测温误差降低至0.05℃以内。

栅丝型薄膜铂电阻表面温度传感器空间温度测量应用技术

介绍了一种在太空空间特殊环境下应用的栅丝型薄膜铂电阻表面温度传感器,详细阐述了传感器的设计方法和制造工艺。结合大量的性能测试和环境试验结果,对可能存在的测量误差进行了分析。试验结果表明,该传感器能够在特殊的太空空间环境条件下,完成卫星电池表面温度的长期且较为精确的测量。

薄膜铂温度传感器多点温度检测系统

酒精生产过程中,需要对蒸馏塔多点温度进行检测。采用新型薄膜铂温度传感器设计了多点温度检测系统,使用正反馈型线性校正电路使输出电压与温度成线性关系,从而提高了检测系统的测量准确度。本系统的特点是电路设计新颖、测温准确度高、实用性强。

SiC薄膜热敏电阻器及温度传感器

利用射频溅射法用烧结多晶碳化硅靶制取了SiC薄膜热敏电阻器;研究并分析了SiC薄膜从非晶态到晶态的转变过程及有关现象;制取了SiC薄膜温度传感器;对非晶态及晶态SiC薄膜温度传感器的电学性能、热稳定性及热敏特性进行了对比和研究。

薄膜SOI扩展电阻温度传感器

重点阐述了在薄膜SOI上制成的扩展电阻温度(SRT)传感器的阻温特性(R-T).利用器件二维模拟软件PISCES研究了最高工作温度(Tmax)的Si膜厚度效应,模拟结果表明,在相同的衬底掺杂浓度下,Si膜厚度越薄,器件的Tmax越高.实验结果也验证了这一点,薄膜SOISRT传感器不仅具有非常好的器件特性,Tmax高至450℃以上,而且它的工作偏置电流低至1μA,比体Si SRT传感器小103倍.因此,薄膜SOISRT传感器具有很广阔的低功耗应用前景.

薄膜铂电阻温度传感器多股线束渐次屈服与断裂失效分析

薄膜铂电阻温度传感器内部导线多为多股线束绞合结构,在尺寸、缠绕结构和材料性能等方面存在分散性,造成导线在拉伸状态下表现出渐次屈服和断裂过程,增加了失效分析的难度。鉴于上述情况,在本文中设计并开展了多股线束拉伸实验来分析多股线束的渐次屈服和断裂机制,试验结果表明屈服点位移所服从的概率分布为N(0.52,0.0212),断裂点位移所服从的概率分布为N(21.91,0.7512)。同时,多股线束屈服点力的均值仅为断裂点力均值的36.23%,屈服点位移均值仅为断裂点位移均值的2.38%,其表明多股线束较快地从弹性阶段进入了屈服阶段,且屈服阶段用时相对更长,反映了多股线束渐次屈服和渐次断裂的特点。研究成果将为后续开展温度传感器的可靠性设计与优化改进提供理论依据。

金属薄膜电阻温度传感器的结构设计探讨(一)

本文分析了金属薄膜电阻温度传感器的工作原理,据此探讨了传感器的结构设计要点,并对初步实验结果进行了讨论。

金属薄膜电阻温度传感器的结构设计探讨(二)

2.图形设计 图形设计主要是决定金属薄膜线条的几何尺寸,用l表示线条长度,d表示线条宽度,h表示金属薄膜的厚度,则传感器的额定阻值（R0）可表示为:R0=ρl/dh（10）式中ρ——金属薄膜的电阻率 以铂薄膜电阻温度传感器的设计为例。

铜薄膜电阻温度传感器的研制

本文分析了铜膜电阻温度传感器的工作原理,介绍了光刻掩模板的图形设计和制造工艺,并对实验结果进行了讨论。

Cr金属薄膜温度传感器的研究

采用等离子体溅射方法制备了Cr金属薄膜式温度传感器。探讨了光刻腐蚀工艺、Cr薄膜厚度及薄膜热处理温度对Cr薄膜电阻温度系数的影响。通过选择合适的制备工艺,得到了较理想的Cr金属薄膜温度传感器。

磁控溅射制备镍薄膜热阻温度传感器工艺研究

利用镍薄膜的温度电阻特性以及磁控溅射镀膜技术设计并制备了薄膜热阻型温度传感器，为了达到较好的工作稳定性，设计了多层的复合膜系。文中分析了沉积薄膜的工作压力、电源功率、靶基距、退火温度、退火时间等制备工艺参数对热阻薄膜特性的影响，以及工艺参数对所沉积的镍薄膜的膜厚均匀度和温度电阻曲线，温度电阻系数等传感特性的影响。通过调整实验的工艺参数，最终得到电阻温度性能较好的镍薄膜温度传感器。测试结果表明薄膜传感器在0-250℃之间温度电阻曲线有较好的线性度和稳定性。

镍薄膜温度传感器

镍薄膜电阻器是近年来开发研究的新型测温元件。70年代末,日本报导了圆柱状镍膜测温电阻;1985年,联邦德国的Saufer-Cuinulus公司研制出其电阻温度系数等特性达到该国标准的镍薄膜电阻器(温度系数为6170ppm/℃),为此获得1985年度联邦德国传感器发明大奖。

薄膜SOI温度传感器中的少数载流子排斥效应(英文)

在薄膜 SOI衬底上制备普通电阻结构的硅温度传感器 ,并具有令人满意的特性 :即使在 0 .1m A的低偏置电流下 ,器件的最高温度工作温度仍能达到 5 5 0℃ .实验结果分析说明 ,当硅膜足够薄时 ,普通电阻结构中可表现出较强的少数载流子排斥效应 ,大大提高了本征转折温度 ,从而提高器件的最高工作温度 .同时 ,由于薄膜 SOI温度电阻的结构对器件最高工作温度的影响不大 ,因而传感器的器件结构可以根据需要来选择 .

金属薄膜温度传感器的设计

金属热电阻是利用纯金属的电阻-温度特性制作的温度传感器。在给定的温度范围内,传感器的电阻与温度呈较好的线性,且测温精度高、稳定、可靠。金属薄膜温度传感器因其独特而极高的性能-价格比受到各国普遍重视。本文讨论金属薄膜温度传感器的灵敏度、互换性和可靠性设计思想。 灵敏度设计原则: 定义金属电阻型温度传感器的灵敏度S为温度每变化1℃传感器的电阻值变化值。