[發明專利]一種溫度系數可調的耐1000℃高溫金屬薄膜熱電阻及其制備方法

有效

• 申請號: 202011121722.4
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112268632B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 楊永超;王大興;皮倩倩;劉璽;劉志遠;于海超
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十九研究所
• 主分類號: G01K7/18
• 分類號: G01K7/18;C23C14/58;C23C14/35;C23C14/18;C23C14/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

一種溫度系數可調的耐1000℃高溫金屬薄膜熱電阻及其制備方法，本發明屬于溫度傳感器技術領域，具體涉及一種高溫金屬薄膜熱電阻及其制備方法。本發明的目的是為了解決現有Pt膜熱電阻在1000℃高溫環境下Pt膜結構穩定性差、高溫環境Pt膜表面防護弱、溫度系數難以調控和高溫引線連接可靠性低的問題。一種溫度系數可調的耐1000℃高溫金屬薄膜熱電阻包括耐高溫基底層、高穩定感溫層、耐高溫防護層和高可靠引線防護層，且集成一體。方法：清洗陶瓷片；二、制備高穩定感溫層；三、制備耐高溫防護層；四、引線焊接；五、制備高可靠引線防護層。本發明通過三層的感溫膜防護技術，實現高溫環境下穩定測量。

技術領域

本發明屬于溫度傳感器技術領域，具體涉及一種高溫金屬薄膜熱電阻及其制備方法。

背景技術

環境、物體的溫度變化通過溫度感知器件進行檢測，目前市場主要的測溫方法包括熱敏電阻、熱電偶及金屬薄膜熱電阻等。金屬薄膜熱電阻具有結構簡單、穩定性好、精度高、線性度好、使用簡單、價格低廉等優點廣泛應用于各種高精度的溫度測控設備中，包括環境、衛星、氣象、醫療、軍事、汽車電子等領域。金屬薄膜熱電阻中，鉑金屬具有耐腐蝕、結構穩定、溫度系數高等優點，是制作金屬薄膜熱電阻的理性材料。目前，德國、瑞士、日本等公司推出了鉑膜熱電阻技術產品用于環境、物體溫度的測控，但由于受制作方法的限制，鉑膜熱電阻最高僅實現600℃的穩定測溫，難以實現1000℃環境的溫度測量，如發動機控制系統、工業溫度控制系統等。標準鉑熱電阻溫度系數為3851ppm/k，該溫度系數難以滿足針對溫度系數特殊需求的高溫測控領域。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有Pt膜熱電阻在1000℃高溫環境下Pt膜結構穩定性差、高溫環境Pt膜表面防護弱、溫度系數難以調控和高溫引線連接可靠性低的問題，而提供一種溫度系數可調的耐1000℃高溫金屬薄膜熱電阻及其制備方法。

一種溫度系數可調的耐1000℃高溫金屬薄膜熱電阻包括耐高溫基底層、高穩定感溫層、耐高溫防護層和高可靠引線防護層，且集成一體；

所述的耐高溫基底層為表面拋光的耐高溫的陶瓷片；

所述的高穩定感溫層包括感溫電阻條、電阻精調區、第一引線焊盤、第二引線焊盤、第一引線和第二引線；所述的感溫電阻條的一端與第一引線焊盤的一端連通；感溫電阻條的另一端與第二引線焊盤的一端連通；電阻精調區與感溫電阻條連通；第一引線與第一引線焊盤的另一端連通；第二引線與第二引線焊盤的另一端連通；

所述的耐高溫防護層包括氧化鋁層、高溫玻璃封接層和陶瓷封接層；所述的高溫玻璃封接層覆蓋氧化鋁層；陶瓷封接層覆蓋高溫玻璃封接層；

所述的高可靠引線防護層為耐高溫玻璃；所述的耐高溫玻璃主要成分由O、Al、Si組成，耐受溫度達到1100℃；

所述的高穩定感溫層設置在耐高溫基底層上表面，氧化鋁層覆蓋在感溫電阻條和電阻精調區上表面，高可靠引線防護層覆蓋電阻精調區、第一引線焊盤和第二引線焊盤。

一種溫度系數可調的耐1000℃高溫金屬薄膜熱電阻的制備方法，是按以下步驟完成的：

一、清洗：

首先采用濃硫酸、重鉻酸鉀混合溶液對陶瓷片進行蒸煮，蒸煮溫度為60℃～100℃，蒸煮時間為30min～60min，再使用去離子水對陶瓷片沖洗至中性，最后在80℃下烘干，得到表面拋光的耐高溫的陶瓷片，即為耐高溫基底層；

步驟一中所述的濃硫酸的質量分數為98％；所述的重鉻酸鉀混合溶液由濃硫酸、重鉻酸鉀和水混合而成，其中重鉻酸鉀的質量與濃硫酸的體積比為(0.8g～1.2g):(15mL～25mL)，重鉻酸鉀的質量與水的體積比為(0.8g～1.2g):(15mL～25mL)，所述的濃硫酸的質量分數為98％；

二、制備高穩定感溫層：