一种薄膜温度传感器及制备方法与流程

技术特征：

1.一种薄膜温度传感器，其特征在于，至少包括：

基片；

薄膜热电偶，其通过离子束溅射沉积技术在所述基片上形成；所述薄膜热电偶包括正极热电偶膜和负极热电偶膜，所述正极热电偶膜和负极热电偶膜的内端对接形成热电偶接点；

焊盘膜，其通过离子束溅射沉积技术在正极热电偶膜和负极热电偶膜的外端上形成，用于与外接引线连接；

保护膜，其通过离子束溅射沉积技术覆盖在所述薄膜热电偶上，并覆盖薄膜热电偶所在基片区域表面。

2.根据权利要求1所述的薄膜温度传感器，其特征在于，所述薄膜热电偶的厚度为0.5～0.8μm。

3.根据权利要求1所述的薄膜温度传感器，其特征在于，所述薄膜热电偶从以下一组热电偶材料中选择：镍铬10-镍硅3、铂铑30-铂铑6、钨铼5-钨铼26、钨铼3-钨铼25、镍铬-铜镍、铁-铜镍、镍铬硅-镍硅、铂铑13-铂、铂铑10-铂和铜-铜镍。

4.根据权利要求3所述的薄膜温度传感器，其特征在于，所述薄膜热电偶中正极热电偶膜和负极热电偶膜分别采用镍铬和镍硅热电偶材料，其中镍铬热电偶材料的薄膜沉积时间t₁通过以下公式计算：

$t_1=\frac{m}{-3\×{10}^{-8}{x}^3+6\×{10}^{-5}{x}^2-0.0255x+4.6282};$

镍硅热电偶材料的薄膜沉积时间t₂通过以下公式计算：

$t_2=\frac{m}{1\×{10}^{-10}{x}^4-4\×{10}^{-7}{x}^3+0.0003x^2-0.1072x+13.69};$

其中m为预设薄膜厚度，x为离子束的离子能量，且离子束流设置为100mA。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的薄膜温度传感器，其特征在于，所述薄膜温度传感器还包括通过离子束溅射沉积技术形成于所述薄膜热电偶以及保护膜之间的五氧化二钽绝缘过渡膜。

6.一种薄膜温度传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S1、提供基片；

S2、通过离子束溅射沉积技术在基片上沉积薄膜热电偶；所述薄膜热电偶包括正极热电偶膜和负极热电偶膜，所述正极热电偶膜和负极热电偶膜的内端对接形成热电偶接点；

S3、通过离子束溅射沉积技术在正极热电偶膜和负极热电偶膜的外接端上形成焊盘膜；

S4、通过离子束溅射沉积技术在所述薄膜热电偶上形成保护膜，且所述保护膜覆盖薄膜热电偶所在基片区域表面。

7.根据权利要求6所述的薄膜温度传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S2-1、在基片上制作正极热电偶膜光刻胶，并固定在工件台上；

S2-2、设置离子束的离子能量为500～700eV，设置离子束流密度为0.4～0.55mA/cm²；并使真空仓的本底压强抽到并保持在3×10^-3及以下；

S2-3、利用离子源轰击正极热电偶靶材，使正极热电偶靶材溅射出来的粒子沉积在基片上，形成正极热电偶膜，随后去除正极热电偶膜光刻胶；

S2-4、在基片上制作负极热电偶膜光刻胶，并固定在工件台上；

S2-5、利用离子源轰击负极热电偶靶材，使负极热电偶靶材溅射出来的粒子沉积在基片上，形成负极热电偶膜，随后去除负极热电偶膜光刻胶。

8.根据权利要求6所述的薄膜温度传感器的制备方法，其特征在于，所述薄膜热电偶中正极热电偶膜和负极热电偶膜分别采用镍铬和镍硅热电偶材料，其中步骤S2中选取的镍铬热电偶材料的薄膜沉积时间t₁通过以下公式计算：

$t_1=\frac{m}{-3\×{10}^{-8}{x}^3+6\×{10}^{-5}{x}^2-0.0255x+4.6282};$

步骤S2中选取的镍硅热电偶材料的薄膜沉积时间t₂通过以下公式计算：

$t_2=\frac{m}{1\×{10}^{-10}{x}^4-4\×{10}^{-7}{x}^3+0.0003x^2-0.1072x+13.69};$

其中m为预设薄膜厚度，x为离子束的离子能量，且离子束流设置为100mA。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的薄膜温度传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S2～S4中离子源在轰击靶材前还包括靶材清洗步骤，该步骤中采用低能离子束对靶材表面轰击2～4分钟，以去除靶材表面杂质，该低能离子束的离子能量为200～500eV，离子束流密度为0.2～0.4mA/cm²；

所述步骤S2～S4中离子源在轰击靶材前还包括预处理步骤，该步骤中采用低能离子束对需要镀膜的工件表面轰击2～4分钟，以增大工件表面附着力，该低能离子束的离子能量为200～500eV，离子束流密度为0.2～0.4mA/cm²。

10.根据权利要求9所述的薄膜温度传感器的制备方法，其特征在于，所述薄膜温度传感器采用六靶台双离子束反应溅射沉积设备制作，所述六靶台双离子束反应溅射沉积设备包括主离子源、辅离子源、工件台和可旋转的六靶台；所述六靶台位于主离子源的离子束发射方向上，所述工件台位于所述辅离子源的离子束发射方向上以及主离子源的离子束溅射沉积的方向上，且所述工件台设置有可开关的挡板，用于在关闭时遮挡工件台上工件防止离子束溅射；

所述制备方法中将靶材固定于六靶台的各个靶面上，并将基片固定在工件台上，在步骤S2～S4中通过旋转六靶台将所需的靶材置于主离子源的轰击范围内，并在靶材清洗步骤中关闭工件台的挡板防止离子束溅射，使用主离子源产生的低能离子束对靶材进行轰击；在预处理步骤中打开工件台的挡板，使用辅离子源产生的低能离子束对需要镀膜的工件进行轰击。