[發(fā)明專利]一種薄膜鉑電阻中阻柵結(jié)構(gòu)的加工方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011558217.6
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112775559A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧耀鋒;唐志鋒;鄭強(qiáng);龍明昇;廖文;呂啟濤;高云峰
• 申請（專利權(quán)）人: 大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: B23K26/362
• 分類號: B23K26/362;B23K26/60;C23C14/34;C23C14/18;C23C14/58
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本申請?zhí)峁┝艘环N薄膜鉑電阻中阻柵結(jié)構(gòu)的加工方法，包括：在所述陶瓷基板表面沉積鉑薄膜層；根據(jù)預(yù)設(shè)圖案，利用激光在所述鉑薄膜層上刻蝕出電阻條間距≤5um的阻柵結(jié)構(gòu)，所述激光的波長為355nm～532nm，激光的脈寬≤10ps。該加工方法可在鉑薄膜層刻蝕出電阻條間距≤5um的阻柵結(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)的曝光顯影制作掩膜和蝕刻的制作工藝，激光加工阻柵結(jié)構(gòu)可避免鉑電阻因刻蝕后線條產(chǎn)生晶格畸變的內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)該加工方法還減少了掩膜的制作、化學(xué)藥品的使用等，加工效率更快，經(jīng)濟(jì)效益更高，且更環(huán)保。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于薄膜鉑電阻加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種薄膜鉑電阻中阻柵結(jié)構(gòu)的加工方法。

背景技術(shù)

相對于熱敏和熱偶電阻，鉑電阻溫度傳感器具有線性好、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、測溫范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、高速列車、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。鉑電阻元件主要采用厚膜、薄膜和絲繞工藝制作。薄膜鉑電阻用膜工藝改變原有的線繞工藝來制備，它是由微米級厚度的鉑薄膜沉積在陶瓷基板上，適用于表面、狹小區(qū)域、快速測溫計(jì)和需要高阻值元件的場合。由于薄膜熱容量小，熱導(dǎo)率大，而陶瓷基板又是良好的絕緣材料，薄膜鉑電阻能準(zhǔn)確地測出所在表面的真實(shí)溫度。薄膜鉑電阻超細(xì)阻柵結(jié)構(gòu)的電阻條特征尺寸及電阻條間距均為微米尺度。

傳統(tǒng)的阻柵結(jié)構(gòu)加工方法使用曝光顯影制作掩膜和蝕刻的方法對薄膜鉑電阻的超細(xì)阻柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工。曝光顯影技術(shù)設(shè)備成本昂貴，涉及的加工工序繁多，加工效率低。濕法化學(xué)腐蝕刻蝕技術(shù)缺乏各向異性，特征尺寸較小的工藝難以利用濕法化學(xué)腐蝕刻蝕技術(shù)實(shí)現(xiàn)。干法刻蝕如離子束刻蝕，由于工作腔內(nèi)溫度較高，容易導(dǎo)致鉑表面的光刻膠發(fā)生變形和變質(zhì)，影響電阻條的均勻一致性。

申請內(nèi)容

本申請?zhí)峁┮环N薄膜鉑電阻中阻柵結(jié)構(gòu)的加工方法，以解決上述背景技術(shù)所提到的的技術(shù)問題。

一種薄膜鉑電阻中阻柵結(jié)構(gòu)的加工方法，包括：

在陶瓷基板表面沉積鉑薄膜層；

根據(jù)預(yù)設(shè)圖案，利用激光在所述鉑薄膜層上刻蝕出電阻條之間的間距≤5um的阻柵結(jié)構(gòu)，其中，所述激光的波長為355nm～532nm，激光的脈寬≤10ps。

進(jìn)一步地，所述對陶瓷基板進(jìn)行預(yù)處理，獲取特定的陶瓷基板表面粗糙度，所述表面粗糙度為1um～3um。

進(jìn)一步地，所述在所述陶瓷基板表面沉積鉑薄膜層，包括：

在真空環(huán)境下以純度≥99.99％鉑金作為靶材，采用濺射沉積的方法在陶瓷基板表面沉積厚度≤10um的鉑薄膜層。

進(jìn)一步地，所述利用激光在所述鉑薄膜層上刻蝕預(yù)設(shè)圖案的阻柵結(jié)構(gòu)，還包括：

調(diào)整激光焦距，使陶瓷基板表面處于激光焦點(diǎn)位置，該激光焦點(diǎn)位置誤差精度≤0.02mm。

進(jìn)一步地，對沉積有鉑薄膜層的陶瓷基板進(jìn)行熱處理，熱處理的溫度控制在350℃～550℃，處理時(shí)間可控制在2h～3h。

進(jìn)一步地，還包括：

根據(jù)薄膜鉑電阻中的阻柵結(jié)構(gòu)、電阻條的寬度、以及電阻條的間距在計(jì)算機(jī)上繪制阻柵結(jié)構(gòu)的預(yù)設(shè)圖案。

進(jìn)一步地，還包括：

根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案在激光設(shè)備上設(shè)置所述激光的加工參數(shù)以及加工路徑。

進(jìn)一步地，所述激光的加工參數(shù)設(shè)置包括：設(shè)置打標(biāo)次數(shù)為1～10次、Q開關(guān)頻率為200KHz～1000KHz、掃描填充間距為0.005mm～0.05mm、激光功率為2.4W～5.6W。

進(jìn)一步地，所述激光設(shè)備包括超快激光器和光學(xué)元件，其中的光學(xué)元件采用3倍～8倍的擴(kuò)束鏡、30mm～70mm的F-θ聚焦鏡、以及重復(fù)掃描精度≤0.003mm的掃描振鏡。