【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于流量傳感器，具體涉及一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器。
技術(shù)介紹
1、現(xiàn)有流量的測(cè)試方式較多，常見(jiàn)如：差壓式、浮子式、渦輪式、電磁式和熱式等，熱式流量計(jì)基于加熱物體與流體的對(duì)流交換原理制作，電阻式熱式流量傳感器是熱式流量計(jì)的主要種類(lèi)之一，具有體積小、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好和抗酸抗腐蝕能等特點(diǎn)，現(xiàn)有電阻熱式流量傳感器測(cè)量原理為：在測(cè)量管路中加入兩個(gè)熱敏電阻，一個(gè)作為用于測(cè)量被測(cè)介質(zhì)溫度的測(cè)溫電阻，另一個(gè)作為用于測(cè)量被測(cè)介質(zhì)速度的測(cè)速電阻，以恒定功率為測(cè)速電阻提供熱量，使其加熱到高于環(huán)境的溫度，根據(jù)熱傳導(dǎo)原理，介質(zhì)流動(dòng)帶走測(cè)速電阻表面一部分熱量，流量越大，兩只熱敏電阻溫差越小，測(cè)量隨介質(zhì)流量變化的兩只熱敏電阻溫差可反映介質(zhì)流量大小。但現(xiàn)有電阻熱式流量傳感器結(jié)構(gòu)上由兩只分立電阻器件組成，產(chǎn)品存在使用不便，可靠性差等問(wèn)題；且由于測(cè)溫?zé)崦綦娮铇?biāo)稱(chēng)阻值較小，導(dǎo)致其對(duì)介質(zhì)測(cè)溫靈敏度較低，根據(jù)流量測(cè)量值與兩只熱敏電阻溫差有關(guān)的原理，現(xiàn)有流量計(jì)存在流量測(cè)量精確度較低問(wèn)題和分立器件導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的是要解決現(xiàn)有電阻熱式流量傳感器由多只分立器件組成，且介質(zhì)流量測(cè)量精確度較低的問(wèn)題，而提供一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器。
2、本專(zhuān)利技術(shù)提出陶瓷基片襯底層1的雙面不對(duì)稱(chēng)加工技術(shù)，工藝上采用陶瓷基雙面微機(jī)械加工工藝，在陶瓷基片正、反面制作阻值大小不同的感溫電阻膜敏感柵，阻值小的敏感柵作為測(cè)速電阻，阻值大的敏感柵作為測(cè)溫
3、一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器為多層結(jié)構(gòu)，包括陶瓷基片襯底層1、頂層溫度敏感薄膜層2、頂層玻璃封接鈍化層3、頂層電極漿料4、頂層玻璃漿料5、二個(gè)頂層引線(xiàn)6、底層溫度敏感薄膜層7、底層玻璃封接鈍化層8、底層電極漿料9、底層玻璃漿料10和二個(gè)底層引線(xiàn)11；
4、所述的頂層溫度敏感薄膜層2和底層溫度敏感薄膜層7分別置于陶瓷基片襯底層1的正、反表面上；頂層溫度敏感薄膜層2遠(yuǎn)離陶瓷基片襯底層1的表面上含有頂層感溫金屬線(xiàn)條圖形12；底層溫度敏感薄膜層7遠(yuǎn)離陶瓷基片襯底層1的表面上含有底層感溫金屬線(xiàn)條圖形13；
5、所述的頂層感溫金屬線(xiàn)條圖形12包括頂層感溫部分12-1和兩個(gè)頂層引線(xiàn)焊盤(pán)12-2；底層感溫金屬線(xiàn)條圖形13包括底層感溫部分13-1和兩個(gè)底層引線(xiàn)焊盤(pán)13-2；頂層電極漿料4覆蓋頂層感溫部分12-1，且在頂層感溫部分12-1上形成頂層玻璃封接鈍化層3；底層電極漿料9覆蓋底層感溫部分13-1，且在底層感溫部分13-1上形成底層玻璃封接鈍化層8；
6、所述的二個(gè)頂層引線(xiàn)6通過(guò)頂層電極漿料4燒焊在兩個(gè)頂層引線(xiàn)焊盤(pán)12-2上，焊點(diǎn)上設(shè)有頂層玻璃漿料5對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行防護(hù)；
7、所述的二個(gè)底層引線(xiàn)11通過(guò)底層電極漿料9燒焊在兩個(gè)底層引線(xiàn)焊盤(pán)13-2上，焊點(diǎn)上設(shè)有底層玻璃漿料10對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行防護(hù)。
8、本專(zhuān)利技術(shù)的原理：
9、本專(zhuān)利技術(shù)研制的雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器工作時(shí)，正面敏感電阻柵為用于測(cè)量被測(cè)介質(zhì)速度的測(cè)速電阻，反面敏感電阻柵為用于測(cè)量被測(cè)介質(zhì)溫度的測(cè)溫電阻，將流量計(jì)至于管路中，測(cè)速電阻面向介質(zhì)流動(dòng)方向放置。在加熱器上加上一個(gè)恒定的功率對(duì)測(cè)速電阻加熱，介質(zhì)在靜止時(shí)，測(cè)速電阻和測(cè)溫電阻表面溫度差△t最大，隨著介質(zhì)的流動(dòng)，兩個(gè)電阻表面溫度差減小。介質(zhì)流量越大，兩只電阻的溫差越小。測(cè)溫、測(cè)速電阻分別連接在兩個(gè)惠斯通電橋中，介質(zhì)流經(jīng)器件時(shí)，正、反面的溫度不同使器件正、反面敏感電阻柵呈現(xiàn)不同阻值，從而使各自電橋不平衡，通過(guò)檢測(cè)電橋的電壓差來(lái)反應(yīng)介質(zhì)流量。
10、本專(zhuān)利技術(shù)研制的雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器為多層結(jié)構(gòu)，第一層為頂層玻璃封接鈍化層3，第二層為頂層溫度敏感薄膜層2，第三層為陶瓷基片襯底層1，第四層為底層溫度敏感薄膜層7，底層為底層玻璃封接鈍化層8；選用特定雙面拋光陶瓷基片作為襯底材料，制作過(guò)程中利用濺射的方法在陶瓷基片正、反面沉積敏感薄膜，采用光刻和精細(xì)刻蝕平面加工工藝，分別在正、反面敏感薄膜上加工阻值大小不同的敏感柵，阻值小的敏感柵測(cè)速，阻值大的敏感柵測(cè)溫，提高流量測(cè)量精確度，通過(guò)激光調(diào)阻的方法，修調(diào)正、反面敏感電阻柵達(dá)到預(yù)期阻值，采用玻璃封接工藝對(duì)陶瓷基片正、反面敏感柵圖形進(jìn)行鈍化保護(hù)，最后經(jīng)過(guò)芯片分離、引線(xiàn)焊接和焊點(diǎn)玻璃防護(hù)完成單個(gè)器件制作。
11、本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：
12、1、本專(zhuān)利技術(shù)一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器通過(guò)采用陶瓷基片雙面微機(jī)械加工工藝在陶瓷基片正、反面制作阻值大小不同的薄膜敏感柵，正、反兩個(gè)溫度敏感單元同時(shí)、獨(dú)立工作，正面頂層阻值小的敏感柵測(cè)速，反面底層阻值大的敏感柵測(cè)溫，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)流量精確測(cè)量；
13、2、本專(zhuān)利技術(shù)采用一體化單片集成設(shè)計(jì)，正、反兩個(gè)薄膜溫度敏感單元位于同一芯片上，產(chǎn)品尺寸小，便于安裝使用，解決多只分立器件組成的熱式介質(zhì)流量計(jì)體積大、精度低的問(wèn)題；
14、3本專(zhuān)利技術(shù)的雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器具有體積小、工作可靠、測(cè)量精度高優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、工業(yè)領(lǐng)域高可靠、高精度介質(zhì)流量測(cè)量。
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1.一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于所述薄膜電阻熱式流量傳感器為多層結(jié)構(gòu)，包括陶瓷基片襯底層(1)、頂層溫度敏感薄膜層(2)、頂層玻璃封接鈍化層(3)、頂層電極漿料(4)、頂層玻璃漿料(5)、二個(gè)頂層引線(xiàn)(6)、底層溫度敏感薄膜層(7)、底層玻璃封接鈍化層(8)、底層電極漿料(9)、底層玻璃漿料(10)和二個(gè)底層引線(xiàn)(11)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于所述的陶瓷基片襯底層(1)為AlN陶瓷、SiC陶瓷、Si3N4陶瓷或Al2O3陶瓷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于所述的頂層感溫金屬線(xiàn)條圖形(12)和底層感溫金屬線(xiàn)條圖形(13)分別通過(guò)兩個(gè)頂層引線(xiàn)焊盤(pán)(12-2)和兩個(gè)底層引線(xiàn)焊盤(pán)(13-2)，經(jīng)由表面涂覆的頂層電極漿料(4)和底層電極漿料(9)與二個(gè)頂層引線(xiàn)(6)和二個(gè)底層引線(xiàn)(11)連通，實(shí)現(xiàn)正、反兩個(gè)溫度敏感單元的信號(hào)傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于所述的頂層溫度敏感薄膜層(2)的厚度為1.2μm～1.4μm；所述的底層溫度敏感薄膜層(7)的厚度為1.2μm～1.4μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于所述的金屬薄膜為鉑薄膜或銅薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于采用光刻和干法刻蝕的微機(jī)械加工方法在頂層感溫金屬線(xiàn)條圖形(12)上加工頂層感溫部分(12-1)和兩個(gè)頂層引線(xiàn)焊盤(pán)(12-2)；在底層感溫金屬線(xiàn)條圖形(13)上加工底層感溫部分(13-1)和兩個(gè)底層引線(xiàn)焊盤(pán)(13-2)；所述的頂層感溫金屬線(xiàn)條圖形(12)和底層感溫金屬線(xiàn)條圖形(13)的敏感柵的阻值不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于所述的頂層感溫部分(12-1)的線(xiàn)條寬度為20μm～30μm，阻值為20Ω～100Ω，為測(cè)速電阻；所述的底層感溫部分(13-1)的線(xiàn)條寬度為6μm～15μm，阻值為100Ω～1000Ω，為測(cè)溫電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于采用微機(jī)械加工工藝制備陶瓷基片襯底層(1)；所述的二個(gè)頂層引線(xiàn)(6)和二個(gè)底層引線(xiàn)(11)的材質(zhì)為鉑或銀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于所述的頂層電極漿料(4)和底層電極漿料(9)的材質(zhì)為鉑漿或銀鈀漿；所述的頂層玻璃漿料(5)和底層玻璃漿料(10)的燒結(jié)溫度為700℃～1000℃；熱膨脹系數(shù)為(3～9)×10-6/℃。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于所述薄膜電阻熱式流量傳感器為多層結(jié)構(gòu)，包括陶瓷基片襯底層(1)、頂層溫度敏感薄膜層(2)、頂層玻璃封接鈍化層(3)、頂層電極漿料(4)、頂層玻璃漿料(5)、二個(gè)頂層引線(xiàn)(6)、底層溫度敏感薄膜層(7)、底層玻璃封接鈍化層(8)、底層電極漿料(9)、底層玻璃漿料(10)和二個(gè)底層引線(xiàn)(11)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于所述的陶瓷基片襯底層(1)為aln陶瓷、sic陶瓷、si3n4陶瓷或al2o3陶瓷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于所述的頂層感溫金屬線(xiàn)條圖形(12)和底層感溫金屬線(xiàn)條圖形(13)分別通過(guò)兩個(gè)頂層引線(xiàn)焊盤(pán)(12-2)和兩個(gè)底層引線(xiàn)焊盤(pán)(13-2)，經(jīng)由表面涂覆的頂層電極漿料(4)和底層電極漿料(9)與二個(gè)頂層引線(xiàn)(6)和二個(gè)底層引線(xiàn)(11)連通，實(shí)現(xiàn)正、反兩個(gè)溫度敏感單元的信號(hào)傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于通過(guò)濺射的方法在陶瓷基片襯底層(1)的正、反表面上分別沉積金屬薄膜，形成頂層溫度敏感薄膜層(2)和底層溫度敏感薄膜層(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙面不對(duì)稱(chēng)一體化結(jié)構(gòu)薄膜電阻熱式流量傳感器，其特征在于所述的頂層溫度敏感薄膜層(2)的厚度為1.2μm～1.4μm；所述的底層溫度敏感薄膜層(7)的厚度為1.2...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王大興，楊永超，姜曉龍，高云鵬，皮倩倩，鄔奕欣，劉思?jí)?/a>，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所，
類(lèi)型：發(fā)明
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