【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
傳感器在許多應用中已經(jīng)被使用幾十年，這些應用如今在半導體領域中頗具代表性。由于諸如物聯(lián)網(wǎng)(iot)等新技術的出現(xiàn)、處理大數(shù)據(jù)以了解并預測復雜系統(tǒng)行為的必要性和可能性、工業(yè)4.0標準的引入以及用于監(jiān)視包括機械和電子部件在內的全自動化設備之用途，對其的需求正在急劇增長。傳感器是真實模擬世界與數(shù)字世界之間的接口，其允許將所有可測量的量如光強度、溫度、力、加速度、運動、磁場等轉換為電信號，然后對電信號進行數(shù)字處理和分析。在本說明書的上下文中，薄膜是厚度范圍從零點幾納米到幾微米的材料層，其中，可采用適于薄膜沉積的任何技術，并且薄膜沉積是將薄膜施加到基材表面或在先沉積的層的表面的動作。術語“嵌入式傳感器”通常用于指以下兩種傳感器：1.集成到半導體芯片中或包含在集成電路(ic)中并安放到電子設備中的傳感器元件，用以測量更大型設備或機器的不同狀態(tài)，這意味著例如用于確定汽車的位置或機械臂的加速度或加熱系統(tǒng)的冷卻溫度等。2.直接實現(xiàn)的傳感器，它意味著直接應用于部件表面或嵌入部件中，該部件需要與其特性和/或對部件本身的外部影響相關地被監(jiān)測。已知相同類型的或不同類型的多個傳感器可被嵌入在部件的不同位置以監(jiān)測該部件的一個或多個可測量的特性。本說明書上下文中的術語“部件”還包括部件的任何部分或者物品或工具的任何部分。特別是，在本說明書的上下文中，部件可以是(但不限于)工具、機械零件、加熱部件、汽車部件(如活塞、軸承、軸桿、軸、閥、電池、飛行器部件或飛行器例如渦輪發(fā)動機部件、起落架、殼體或工業(yè)機器的部件)。在這種應用中由傳感器監(jiān)測的典型特性例如是應變、力、壓力、振動和溫度(例如所述
技術介紹
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的目的通過提供一種根據(jù)權利要求1的涂層體系來達成。在從屬權利要求2至15中描述本專利技術的優(yōu)選實施方式或本專利技術的優(yōu)選方面。
2、根據(jù)本專利技術的涂層體系是用作薄膜傳感器的涂層體系，其包括壓阻式傳感器元件，其中，該壓阻式傳感器元件是嵌入到涂層體系中的層，其中，該涂層體系被沉積在基材表面上，基材最好是部件或工具或部件的一部分或工具的一部分，其中，該壓阻式傳感器元件包括摻雜x的至少一個無氫四面體無定形碳涂層、即ta-c:x涂層，其中，x是選自元素周期表的第13和15元素族中的一個或多個化學元素，優(yōu)選x是b、al、ga、in、ti、n和p中的一個或多個元素，其中，所述ta-c:x涂層顯現(xiàn)出各向異性應變計因子。
3、ta-c:x涂層的各向異性應變計因子應被理解為：ta-c:x涂層在應變電阻響應中表現(xiàn)出各向異性，使得在將應變施加在壓阻式傳感器元件的不同正交軸如縱向和豎向情況下的比較測量時電阻變化對應變的響應程度不同。
4、換言之，當沿傳感器元件的長度在縱向上施加應變或者垂直于傳感器元件的表面施加應變時，獲得不同的應變計因子，其中，所述差異至少為十倍。優(yōu)選地，垂直方向上的應變計因子比縱向上的應變計因子高至少10倍。
5、例如在具有如圖1所示構造的結構的薄膜傳感器中。薄膜傳感器可以通過拉伸或擠壓基材而承受應變，例如a)沿著表面，即，沿著傳感器元件的長度或寬度，或者b)垂直于表面，即，在傳感器元件厚度上。如果部件1是具有矩形橫截面的梁，則可以通過彎曲梁而容易地在縱向上施加應變并通過在兩個平坦面之間擠壓而在法線方向上施加應變。
6、在一個例子中，此時ta-c:n涂層被用作ta-c:x層，其具有通過用納米壓痕技術測量的約為380gpa和36gpa的彈性模量和硬度，通過施用上述方法，在情況a)下，縱向應變的響應為100微應變(相對尺寸變本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種用作薄膜傳感器的涂層體系，包括壓阻式傳感器元件，其中，該壓阻式傳感器元件是嵌入在該涂層體系中的層，其中，該涂層體系被沉積在基材表面上，該基材優(yōu)選是部件或工具或部件的一部分或工具的一部分，其特征是，該壓阻式傳感器元件包括至少一個摻雜有X的無氫四面體無定形碳涂層，即，ta-C:X涂層，其中，X是一個或多個選自元素周期表中第13和15元素族的化學元素，X優(yōu)選是來自B、Al、Ga、In、TI、N和P的一個或多個元素，其中，該ta-C:X涂層顯示出各向異性應變計因子。
2.根據(jù)權利要求1所述的涂層體系，其特征是，該ta-C:X涂層所具有的各向異性應變計因子包括豎向應變計因子和縱向因子，其中，該豎向因子比該縱向應變計因子高至少10倍，優(yōu)選的是該縱向應變計因子在4到20的范圍內，該豎向應變計因子在100到450的范圍內。
3.根據(jù)前述權利要求之一所述的涂層體系，其特征是，所述至少一個ta-C:X涂層顯示出：
4.根據(jù)前述權利要求之一所述的涂層體系，其特征是，X包括：
5.根據(jù)權利要求4所述的涂層體系，其特征是，在該至少一個ta-C:X涂層
6.根據(jù)權利要求4或5所述的涂層體系，其特征是，X是氮，即，ta-C:X是ta-C:N。
7.根據(jù)權利要求4至6之一所述的涂層體系，其特征是，該ta-C:N涂層中的氮含量在6.5原子％至7.5原子％的范圍內。
8.根據(jù)前述權利要求之一所述的涂層體系，其特征是，該壓阻式傳感器元件通過導電連接器被如此觸通，即，該壓阻式傳感器元件提供作為來自該基材表面的應變和/或溫度的函數(shù)的電信號。
9.根據(jù)前述權利要求之一所述的涂層體系，其特征是，該涂層體系包括設置在該基材表面與該壓阻式傳感器元件之間的下電絕緣層。
10.根據(jù)前述權利要求之一所述的涂層體系，其特征是，該涂層體系包括直接設置在該基材表面上的粘著層。
11.根據(jù)前述權利要求之一所述的涂層體系，其特征是，該涂層體系包括直接設置到該壓阻式傳感器元件上的上電絕緣層。
12.根據(jù)前述權利要求之一所述的涂層體系，其特征是，該涂層體系包括至少一個功能層，所述至少一個功能層優(yōu)選是DLC涂層或者顯示出依據(jù)用途的特定摩擦學特性的任何其它涂層。
13.一種薄膜傳感器，包括根據(jù)前述權利要求之一的用于確定溫度和/或應變的涂層體系。
14.一種部件、優(yōu)選是汽車部件或一種工具，包括根據(jù)權利要求13的薄膜傳感器，該薄膜傳感器被集成到該部件或工具中以確定溫度和/或應變。
15.一種用于制造根據(jù)前述權利要求1至12之一的涂層體系的方法或用于制造根據(jù)權利要求13或14的薄膜傳感器的方法，其中，至少一個ta-C:X涂層通過使用PVD或PA-CVD技術被沉積。
...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種用作薄膜傳感器的涂層體系，包括壓阻式傳感器元件，其中，該壓阻式傳感器元件是嵌入在該涂層體系中的層，其中，該涂層體系被沉積在基材表面上，該基材優(yōu)選是部件或工具或部件的一部分或工具的一部分，其特征是，該壓阻式傳感器元件包括至少一個摻雜有x的無氫四面體無定形碳涂層，即，ta-c:x涂層，其中，x是一個或多個選自元素周期表中第13和15元素族的化學元素，x優(yōu)選是來自b、al、ga、in、ti、n和p的一個或多個元素，其中，該ta-c:x涂層顯示出各向異性應變計因子。
2.根據(jù)權利要求1所述的涂層體系，其特征是，該ta-c:x涂層所具有的各向異性應變計因子包括豎向應變計因子和縱向因子，其中，該豎向因子比該縱向應變計因子高至少10倍，優(yōu)選的是該縱向應變計因子在4到20的范圍內，該豎向應變計因子在100到450的范圍內。
3.根據(jù)前述權利要求之一所述的涂層體系，其特征是，所述至少一個ta-c:x涂層顯示出：
4.根據(jù)前述權利要求之一所述的涂層體系，其特征是，x包括：
5.根據(jù)權利要求4所述的涂層體系，其特征是，在該至少一個ta-c:x涂層中的氮含量在2原子％至10原子％范圍內，優(yōu)選在6.5原子％至8.5原子％范圍內。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的涂層體系，其特征是，x是氮，即，ta-c:x是ta-c:n。
7.根據(jù)權利要求4至6之一所述的涂層體系，其特征是...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：J·科萊赫邁寧，S·泰爾瓦坎加斯，J·海科拉，J·貝克爾，A·吉斯，C·斯科爾茨，E·海科拉，
申請(專利權)人：歐瑞康表面處理解決方案股份公司普費菲孔，
類型：發(fā)明
國別省市：
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