[發明專利]一種薄膜型超高溫熱流傳感器敏感元及其制備方法

在審

• 申請號: 201711475117.5
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108287027A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 陳實;阮富崇;付小麗;楊曉非
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

1.一種薄膜型熱流傳感器敏感元，其特征在于，包括基底、位于所述基底上表面的熱阻層和差分熱電偶陣列，所述差分熱電偶陣列由多個差分熱電偶串聯而成，所述差分熱電偶的冷端位于所述基底上表面，熱端位于所述熱阻層上表面，所述差分熱電偶的冷端和熱端首尾相連組成所述差分熱電偶陣列。

2.如權利要求1所述的熱流傳感器敏感元，其特征在于，所述差分熱電偶為鎢錸合金熱電偶，所述鎢錸合金熱電偶采用不同錸含量的鎢錸合金材料作為所述差分熱電偶的正負極材料。

3.如權利要求1所述的熱流傳感器敏感元，其特征在于，所述熱流傳感器敏感元還包括位于頂部的抗氧化保護層。

4.如權利要求2所述的熱流傳感器敏感元，其特征在于，所述不同錸含量的鎢錸合金選自鎢錸3合金、鎢錸5合金、鎢錸10合金、鎢錸25合金和鎢錸26合金；優選地，所述鎢錸合金熱電偶的兩極材料為鎢錸5合金-鎢錸26合金或鎢錸3合金-鎢錸25合金。

5.如權利要求1所述的熱流傳感器敏感元，其特征在于，所述基底的導熱系數大于所述熱阻層的導熱系數。

6.一種薄膜型熱流傳感器敏感元的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)在絕緣導熱基底材料上淀積初始熱阻層，且所述絕緣導熱基底材料的熱導率大于所述初始熱阻層材料的熱導率；

(2)通過光刻、蝕刻所述初始熱阻層得到側面為斜坡狀的呈陣列式排列的熱阻層，且所述熱阻層的底部邊緣位于所述絕緣導熱基底的邊緣內側；

(3)使用第一熱電偶材料層的掩膜版進行光刻，然后通過磁控濺射和超聲剝離得到第一熱電偶材料層，且所述第一熱電偶材料層的一端與步驟(2)所述熱阻層的上表面相接觸，另一端與所述絕緣導熱基底一側的上表面相接觸；

(4)使用第二熱電偶材料層的掩膜版進行光刻，然后通過磁控濺射和超聲剝離得到第二熱電偶材料層，且所述第二熱電偶材料層的一端與步驟(3)位于熱阻層上表面的第一熱電偶材料層的上表面相接觸，另一端與所述絕緣導熱基底另一側的上表面相接觸；

(5)淀積抗氧化保護層；

其中，所述第一熱電偶材料層和第二熱電偶材料層為不同錸含量的鎢錸合金。

7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述導熱基底、熱阻層、第一熱電偶材料層、第二熱電偶材料層和抗氧化保護層的熱膨脹系數接近，且其中最高熱膨脹系數與最低熱膨脹系數之差不大于5×10^-6K^-1。

8.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述使用第一熱電偶材料層的掩膜版進行光刻，所述光刻使用的光刻膠為負膠；所述第一熱電偶材料優選為鎢錸5合金或鎢錸3合金。

9.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述使用第二熱電偶材料層的掩膜版進行光刻，所述光刻使用的光刻膠為負膠；所述第二熱電偶材料優選為鎢錸26合金或鎢錸25合金。