[發明專利]嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201611066228.6
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106596657B
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 陳偉;張龍賜;陳浩;周國方
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: G01N27/16
• 分類號: G01N27/16;B81C1/00
• 代理公司: 43008 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 周長清

本發明公開了一種嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器及其制備方法。該嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器包括柔性基體，柔性基體的表面為溝槽陣列；溝槽陣列的凹槽中依次沉積有過渡層、燒蝕層和保護層。其制備方法包括在柔性基體表面制備溝槽陣列的掩膜圖形，在柔性基體表面制備溝槽陣列，依次沉積過渡層、燒蝕層、保護層。本發明的嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器能同時測量絕熱層燒蝕溫度和燒蝕速率，具有測量精度高、可靠性好、抗環境干擾能力強、響應快速且易安裝的優點，解決了現有技術中存在的精度和可靠性不能滿足實際需要求，敏感元件線條易斷裂、薄膜易脫落等問題，同時其制備方法具有工藝簡單、成本低的優點，可實現薄膜燒蝕敏感元件的批量生產。

技術領域

本發明屬于微加工技術領域，涉及一種嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器及其制備方法。

背景技術

絕熱層主要應用于固體火箭發動機、再入大氣飛行器等航天器的防熱保護中，絕熱層性能的好壞直接影響到發動機工作的可靠性，甚至影響到火箭發射的成敗。

絕熱層的工作環境十分惡劣，它要經受高溫高壓燃氣的燒蝕和凝相顆粒的沖刷，嚴重時會導致內絕熱層防護失效，發動機殼體燒穿，造成發動機失效。因此，絕熱材料燒蝕性能檢測的可靠性直接影響到固體火箭發動機結構可靠性，而傳統的鋪線式檢測技術原理可行，精度和可靠性遠遠不能滿足航天、航空高速飛行實際需求，新式的薄膜電阻陣列雖然在理論上可極大地提高測量精度，但在高溫熱流沖刷及安裝過程中很容易造成薄膜脫落、線條斷裂等情況，可靠性及精度也難以得到保證。現有技術中存在的問題有：（1）基片材料導熱率普遍較大，不適用于耐燒蝕材料低導熱率的要求（≤0.25 W/mK）；（2）敏感薄膜陣列沉積在基片表面，在高溫熱流沖刷及敏感元件安裝過程中易造成線條斷裂及薄膜脫落等，無法保證高可靠性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種能同時測量絕熱層燒蝕溫度和燒蝕速率，具有測量精度高、可靠性好、抗環境干擾能力強、響應快速且易安裝的嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器，所述嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器1包括柔性基體2，所述柔性基體2的表面為溝槽陣列；所述溝槽陣列的凹槽中依次沉積有過渡層4、燒蝕層5和保護層6。

上述的嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器中，優選的，還包括引線焊盤7和槽孔8。

上述的嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器中，優選的，所述柔性基體2為三元乙丙；所述柔性基體2的厚度為0.5mm～1mm。

上述的嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器中，優選的，所述過渡層4為聚酰亞胺、FR4電路板基材；所述過渡層4的厚度為0.05μm～0.1μm。

上述的嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器中，優選的，所述燒蝕層5為鉑、金；所述燒蝕層5的厚度為2μm～3μm。

上述的嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器中，優選的，所述保護層6為電介質材料；所述保護層6的厚度為0.1μm～0.2μm。

上述的嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器中，優選的，所述電介質材料為Al₂O₃、氧化鉭。

作為一個總的技術構思，本發明還提供了一種上述的嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器的制備方法，包括以下步驟：

（1）利用光刻掩膜技術在柔性基體表面制備溝槽陣列的掩膜圖形；

（2）利用反應離子束刻蝕技術對步驟（1）中得到的表面制備有溝槽陣列的掩膜圖形的柔性基體進行刻蝕，使柔性基體表面形成溝槽陣列；

（3）利用離子束濺射技術在步驟（2）中得到的柔性基體表面依次沉積過渡層、燒蝕層、保護層，得到嵌入式柔性基體薄膜燒蝕傳感器。