一种用于高温大热流测量的薄膜热流传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于高温大热流测量的薄膜热流传感器，包括基片，所述基片上镀有热电偶堆，所述热电偶堆由两个以上包括第一电极和第二电极的薄膜热电偶通过外接点串联而成；所述热电偶堆上覆盖有过渡层；所述第一电极和第二电极的接点所在位置的过渡层上表面设有厚热障层；所述外接点所在位置的过渡层上表面设有薄热障层，且所述薄热障层覆盖所述厚热障层；所述过渡层上设有保护层，且所述保护层覆盖所述薄热障层；所述热电偶堆的两个外接端分别经一个焊盘与各自的外接引线连接。本实用新型热流传感器具有耐高温和适合大热流测试的特点；大大提高了传感器的信号输出，减小了信号后续处理的难度，提高了传感器的测试精度。
【专利说明】一种用于高温大热流测量的薄膜热流传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种热流传感器，特别是一种用于高温大热流测量的薄膜热流传感器。
【背景技术】
[0002]热流传感器在科学研究、航空航天、动力工程等方面有广泛的应用，传统的热流传感器采用热偶丝或片式的热偶结构，具有传感器稳定时间长，响应慢等特点。同时传统的热流传感器受限于材料的选择及封装工业的缺陷，不能用于高温大热流环境的测量。传统的热流传感器由于输出信号较小对后期的信号处理带来了困难，同时造成了传感器的精度较低。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种用于高温大热流测量的薄膜热流传感器，克服现有热流传感器稳定时间长、响应慢的缺陷，提高传感器的信号输出，减小信号后续处理的难度，提高传感器的测试精度。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:一种用于高温大热流测量的薄膜热流传感器，包括基片，所述基片上镀有热电偶堆，所述热电偶堆由两个以上包括第一电极和第二电极的薄膜热电偶通过外接点串联而成，通过离子束溅射镀膜和光刻工艺来制备薄膜热偶接点；所述热电偶堆上覆盖有过渡层；所述第一电极和第二电极的接点所在位置的过渡层上表面设有厚热障层；所述外接点所在位置的过渡层上表面设有薄热障层，且所述薄热障层覆盖所述厚热障层；所述过渡层上设有保护层，且所述保护层覆盖所述薄热障层；所述热电偶堆的两个外接端分别经一个焊盘与各自的外接引线连接。
[0005]所述基片材料为Al2O3或SiC，基片尺寸为20X20mm;所述热电偶堆材料为镍铬-镍硅的K型热偶材料、钼铑13-钼的R型热偶材料、钼铑10-钼的S型热偶材料、钼铑30-钼铑6的B型热偶材料中的一种；所述第一电极为Pt电极；所述第二电极为PtRhl3电极；所述厚热障层的材料为SiO2或Al2O3，厚度为5μπι;所述薄热障层的材料为SiO2或Al2O3,厚度为I μ m ;所述过渡层材料为Ta2O5,厚度为500nm ;所述保护层材料为碳化硼或耐高温黑色保护漆；所述焊盘表面涂覆有耐高温无机胶状材料11。
[0006]本实用新型的薄膜热流传感器高温环境下测量热流的原理为:(I)根据热传导方程当热流矢量方向与等温面垂直，则有:
【权利要求】
1.一种用于高温大热流测量的薄膜热流传感器，包括基片(I)，其特征在于，所述基片(I)上镀有热电偶堆，所述热电偶堆由两个以上包括第一电极(2)和第二电极(3)的薄膜热电偶通过外接点(12)串联而成；所述热电偶堆上覆盖有过渡层(9);所述第一电极(2)和第二电极(3)的接点所在位置的过渡层(9)上表面设有厚热障层(4);所述外接点(12)所在位置的过渡层(9)上表面设有薄热障层(5)，且所述薄热障层(5)覆盖所述厚热障层(4);所述过渡层(9)上设有保护层(10)，且所述保护层(10)覆盖所述薄热障层(5);所述热电偶堆的两个外接端分别经一个焊盘(8 )与各自的外接引线连接。
2.根据权利要求1所述的用于高温大热流测量的薄膜热流传感器，其特征在于，所述基片(I)材料为Al2O3或SiC，所述基片(I)尺寸为20 X 20mm。
3.根据权利要求1或2所述的用于高温大热流测量的薄膜热流传感器，其特征在于，所述热电偶堆材料为镍铬-镍硅的K型热偶材料、钼铑13-钼的R型热偶材料、钼铑10-钼的S型热偶材料、钼铑30-钼铑6的B型热偶材料中的一种。
4.根据权利要求3所述的用于高温大热流测量的薄膜热流传感器，其特征在于，所述第一电极(2)为Pt电极；所述第二电极(3)为PtRhl3电极。
5.根据权利要求4所述的用于高温大热流测量的薄膜热流传感器，其特征在于，所述厚热障层(4)的材料为SiO2或Al2O3,厚度为5 μ m。
6.根据权利要求4所述的用于高温大热流测量的薄膜热流传感器，其特征在于，所述薄热障层(5)的材料为SiO2或Al2O3，厚度为I μ m。
7.根据权利要求1所述的用于高温大热流测量的薄膜热流传感器，其特征在于，所述过渡层(9)材料为Ta2O5,厚度为500nm。
8.根据权利要求1所述的用于高温大热流测量的薄膜热流传感器，其特征在于，所述保护层(10)材料为碳化硼或耐高温黑色保护漆。
9.根据权利要求1所述的用于高温大热流测量的薄膜热流传感器，其特征在于，所述焊盘(8 )表面涂覆有耐高温无机胶状材料(11)。
【文档编号】G01K17/08GK203643055SQ201320749230
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】白庆星, 景涛, 颜志红, 何峰, 黄华山, 龚星 申请人:中国电子科技集团公司第四十八研究所