專利名稱：液浮陀螺儀用薄膜溫度傳感器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種薄膜溫度傳感器的制備方法，具體是一種在鋁基體上直接形成液浮陀螺用薄膜溫度傳感器的制備方法。
背景技術(shù)：
目前液浮陀螺儀溫度測量是利用裝入陀螺儀的熱敏電阻、測溫電阻來實現(xiàn)的，傳統(tǒng)工藝采用高純鉬絲或銅絲均勻纏繞在陀螺儀外周絕緣骨架上。這種傳統(tǒng)的溫度傳感器長期使用后，有機絕緣骨架及金屬絲外絕緣層在氟溴油懸浮液中溶解，污染懸浮液，引起懸浮液拉絲，嚴重影響陀螺儀精度及可靠性。薄膜溫度傳感器是隨著薄膜技術(shù)的成熟發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型傳感器，與傳統(tǒng)金屬絲式傳感器相比具有體積小、熱響應(yīng)時間短、精度高、便于集成的特點。目前薄膜溫度傳感器的制作主要將拋光后Al2O3陶瓷片或硅片、微晶玻璃等介質(zhì)或作為基底，在其表面上沉積一層熱敏膜，或是在金屬基底表面先蒸鍍或濺射一層介質(zhì)隔離膜之后制備熱敏膜， 再通過光刻、腐蝕后封裝，這種不引入有機材料的薄膜溫度傳感器長時間浸泡在氟溴油中也不會產(chǎn)生污染。但這幾種薄膜溫度傳感器存在基底加工困難難以實現(xiàn)對陀螺儀整個工作面進行測量，且工藝復(fù)雜，機械強度低的缺點。鋁合金可通過微弧氧化生成致密的氧化膜，其絕緣強度可滿足作為薄膜溫度傳感器介質(zhì)隔離性能要求，然而采用鋁合金作為溫度傳感器基底，采用微弧氧化方法制備介質(zhì)隔離層還沒有相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種具備小型化、一體化、響應(yīng)時間短、結(jié)構(gòu)堅實、耐氟溴油浸泡的特點液浮陀螺儀用薄膜溫度傳感器的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的以招合金為原料，加工成招合金圓環(huán)；對鋁合金圓環(huán)經(jīng)機械拋光、除油、堿洗、酸洗、去離子水清洗后干燥；對鋁合金圓環(huán)采用微弧氧化的方法在KOH和Na2SiO3混合電解液中進行微弧氧化處理，處理過程電解液溫度維持在40°C以下，反應(yīng)時間為10-30min，得到Al基Al2O3試件；對微弧氧化制得Al基Al2O3膜試件機械拋光，在酒精中超聲清洗；在Al基Al2O3膜上采用物理沉積方法制備Cu膜，其中高純Cu靶純度大于99. 9%， 本底真空小于I. 6X 10_4Pa，濺射時間大于900s，得到Al基Al203/Cu膜試件；Al基A1203/Cu膜試件在真空環(huán)境熱處理，熱處理溫度200-50(TC，保溫l_6h，隨爐冷卻；熱處理后Al基Al203/Cu膜試件進行刻蝕，得到指定阻值，寬度為20-100μπκ邊緣平整銅線條；刻蝕后線條采用厚膜焊接技術(shù)焊接引線；
焊接引線試件與Al基Al2O3試件采用硅橡膠進行封裝，形成Al-Al2O3-Cu-Al2O3-Al 薄膜溫度傳感器。所述刻蝕是在FeCl3溶液中進行刻蝕濕法刻蝕，或采用離子束或等離子干法刻蝕。本發(fā)明所述方法制備的陀螺儀用薄膜溫度傳感器創(chuàng)新性的選擇鋁合金作為溫度傳感器結(jié)構(gòu)基體，并通過微弧氧化的方法表面生原位生長氧化鋁作為傳感器介質(zhì)隔離層， 濺射熱敏電阻Cu膜后刻蝕，并與采用同樣工藝制備的鋁基氧化鋁層封裝，形成鋁合金-介質(zhì)隔離層-熱敏電阻層-介質(zhì)隔離層-鋁合金的夾心結(jié)構(gòu)傳感器。傳感器介質(zhì)隔離層絕緣強度高、熱膨脹系數(shù)高、膜基結(jié)合力好。此薄膜溫度傳感器不僅優(yōu)化目前線繞式溫度傳感器，具備耐氟溴油浸泡、小型化、一體化、響應(yīng)時間短、結(jié)構(gòu)堅實的特點。其結(jié)構(gòu)設(shè)計、選材又為制備快響應(yīng)薄膜溫度傳感器提供了方向。本發(fā)明方法所形成的鋁基薄膜溫度傳感器制備技術(shù)可應(yīng)用于其他溫敏元器件的制造。


圖I是本發(fā)明元件制作流程中外觀示意圖；圖2a-圖2b為刻蝕后銅線條顯微照片。
具體實施例方式下面舉例對本發(fā)明做更詳細的描述具體實施方式
I :(I)以7075招合金為原料,切割成外徑50mm,內(nèi)徑為42mm,厚度為I. 5mm的圓環(huán)； 7075鋁合金試樣的化學(xué)成分如下表
權(quán)利要求
1.一種液浮陀螺儀用薄膜溫度傳感器的制備方法，其特征是以鋁合金為原料，加工成鋁合金圓環(huán)；對鋁合金圓環(huán)經(jīng)機械拋光、除油、堿洗、酸洗、去離子水清洗后干燥；對鋁合金圓環(huán)采用微弧氧化的方法在KOH和Na2SiCV混合電解液中進行微弧氧化處理， 處理過程電解液溫度維持在40°C以下，反應(yīng)時間為10-30min，得到Al基Al2O3試件；對微弧氧化制得Al基Al2O3膜試件機械拋光，在酒精中超聲清洗；在Al基Al2O3膜上采用物理沉積方法制備Cu膜，其中高純Cu靶純度大于99. 9 %，本底真空小于I. 6X 10_4Pa，濺射時間大于900s，得到Al基Al203/Cu膜試件；Al基A1203/Cu膜試件在真空環(huán)境熱處理，熱處理溫度200-50(TC，保溫l_6h，隨爐冷卻；熱處理后Al基A1203/Cu膜試件進行刻蝕，得到指定阻值，寬度為20-100 μ m、邊緣平整銅線條；刻蝕后線條采用厚膜焊接技術(shù)焊接引線；焊接引線試件與Al基Al2O3試件采用硅橡膠進行封裝，形成AI-AI2O3-Cu-AI2O3-AI薄膜溫度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液浮陀螺儀用薄膜溫度傳感器的制備方法，其特征是所述刻蝕是在FeCl3溶液中進行刻蝕濕法刻蝕，或采用離子束或等離子干法刻蝕。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種液浮陀螺儀用薄膜溫度傳感器的制備方法。加工鋁合金圓環(huán)；機械拋光、除油、堿洗、酸洗、去離子水清洗后干燥；采用微弧氧化的方法在KOH和Na2SiO3混合電解液中進行微弧氧化處理，得到Al基Al2O3試件；機械拋光，在酒精中超聲清洗；采用物理沉積方法制備Cu膜，得到Al基Al2O3/Cu膜試件；在真空環(huán)境熱處理；進行刻蝕，得到指定阻值，寬度為20-100μm、邊緣平整銅線條；采用厚膜焊接技術(shù)焊接引線；采用硅橡膠進行封裝，形成Al-Al2O3-Cu-Al2O3-Al薄膜溫度傳感器。本發(fā)明通過高絕緣致密介質(zhì)隔離層制備技術(shù)、等離子體閉合場溫敏Cu膜可控生長技術(shù)，電阻條刻蝕技術(shù)等關(guān)鍵步驟，具備耐氟溴油浸泡、小型化、一體化、響應(yīng)時間短、結(jié)構(gòu)堅實的特點的液浮陀螺儀用薄膜溫度傳感器。本發(fā)明方法所形成的鋁基薄膜溫度傳感器制備技術(shù)可應(yīng)用于其他溫敏元器件的制造。
文檔編號G01K7/22GK102607732SQ20121007351
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者喬英杰, 崔新芳, 張曉紅 申請人:哈爾濱工程大學(xué)