一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法技术

一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法，本发明专利技术属于温度传感器技术领域，具体涉及一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法。本发明专利技术的目的是为了解决柔性热电偶制备工艺复杂、稳定性差，热电偶精度难以保证的问题。方法：一、制备牺牲层；二、制备高稳定厚膜热电偶；三、转移高稳定厚膜热电偶；四、包封，得到高稳定厚膜热电偶柔性温度传感器。本发明专利技术的热电偶具有稳定性优异、精度高和柔性化优点，可广泛应用于柔性电子和异型表面微环境温度信号采集和测量；本发明专利技术制备的柔性温度传感器基于厚膜工艺技术设计与制造，制造工艺成熟、成本低和易于批量化生产。和易于批量化生产。和易于批量化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法


[0001]本专利技术属于温度传感器
，具体涉及一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法。

技术介绍

[0002]温度传感器用于感知环境、物体温度的变化在众多领域得到广泛应用，例如仪器仪表、家用电器、医疗器械、汽车电子等。温度传感器大致分为电阻温度传感器、热电偶温度传感器、PN结温度传感器、光纤温度传感器等。热电偶温度传感器利用两种不同导体材料两端结合点热电效应进行温度测量，热电偶具有构造简单、测量精度高和使用方便等特点在温度测控领域得到广泛应用。近些年，随着柔性电子设备兴起，健康监测、医疗环保、智能制造等领域对柔性温度传感器需求大增。柔性温度传感器可用于人体温度、环境温度、工业设备等微区温度分布测量。传统热电偶温度测量方法使用受到限制，热电偶技术的柔性化、膜式化是满足新一代温度测试技术的有效途径。目前，柔性膜式热电偶均采用柔性基底薄膜制备工艺过程，该过程制作涉及薄膜制备及图形化，制作工艺及其复杂，生产条件苛刻，生产成本高。制作的薄膜难以进行热处理导致存在大量缺陷影响薄膜稳定性，热电偶精度难以得到保证，限制了柔性热电偶技术推广应用。因此开发一种制备工艺简单、稳定性优异的柔性热电偶温度传感器是非常必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决柔性热电偶制备工艺复杂、稳定性差，热电偶精度难以保证的问题，而提供一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法。
[0004]一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法，是按以下步骤完成的：
[0005]一、制备牺牲层：
[0006]①
、采用清洗液对基片进行超声清洗，再使用去离子水对基片冲洗至中性，最后在下烘干，得到表面清洁的基片；
[0007]②
、采用丝网印刷技术或物理气相沉积技术在基片表面制备牺牲层，牺牲层厚度控制在0.2μm～2μm；
[0008]二、制备高稳定厚膜热电偶：
[0009]首先采用丝网印刷技术在牺牲层表面上印制正极热电偶厚膜，在150℃～350℃保温1h～3h，再采用丝网印刷技术在牺牲层表面上印刷负极热电偶厚膜，在150℃～350℃保温1h～3h；正极热电偶厚膜的一端与负极热电偶厚膜的一端对接形成热电偶节点，另一端分别连接有信号输出电极；最后在1000℃～1300℃和氩气保护下保温2h～3h，在基片上得到高稳定厚膜热电偶；
[0010]三、转移高稳定厚膜热电偶：
[0011]①
、将表面含有高稳定厚膜热电偶的基片放入酸性腐蚀液中，待酸性腐蚀液将牺牲层腐蚀完全，释放高稳定厚膜热电偶；
[0012]②
、将高稳定厚膜热电偶转移至柔性基底上，完成高稳定厚膜热电偶在柔性基底上的附着；
[0013]四、包封：
[0014]将包封材料涂覆到高稳定厚膜热电偶表面，再固化，完成包封，得到高稳定厚膜热电偶柔性温度传感器，即完成一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法。
[0015]本专利技术的原理及优点：
[0016]一、针对上述技术难点，本专利技术结合厚膜制备技术和牺牲层技术成功实现高稳定厚膜热电偶转移至柔性基底上；通过调整柔性基底材料满足不同温度测控领域对柔性温度传感器需求；该工艺技术简单、成熟、可控，可实现批量化生产；
[0017]二、本专利技术通过PI或PDMS材料完成高稳定厚膜热电偶表面包封，避免热电偶受外界环境干扰提升柔性热电偶工作的稳定性；本专利技术的热电偶具有稳定性优异、精度高和柔性化优点，可广泛应用于柔性电子和异型表面微环境温度信号采集和测量；
[0018]三、本专利技术制备的柔性温度传感器基于厚膜工艺技术设计与制造，制造工艺成熟、成本低和易于批量化生产；
[0019]四、本专利技术制备的高稳定厚膜热电偶柔性温度传感器的精度可达
±
(0.3～0.9)℃。
[0020]本专利技术可获得一种高稳定厚膜热电偶柔性温度传感器。
附图说明
[0021]图1为实施例1中一种高稳定厚膜转移柔性热电偶制作流程示意图，图中1为基片，2为牺牲层，3为正极热电偶厚膜，4为负极热电偶厚膜，5为柔性基底，6为包封材料。
具体实施方式
[0022]具体实施方式一：本实施方式一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法，是按以下步骤完成的：
[0023]一、制备牺牲层：
[0024]①
、采用清洗液对基片进行超声清洗，再使用去离子水对基片冲洗至中性，最后在下烘干，得到表面清洁的基片；
[0025]②
、采用丝网印刷技术或物理气相沉积技术(Physical Vapor Deposition,PVD)在基片表面制备牺牲层，牺牲层厚度控制在0.2μm～2μm；
[0026]二、制备高稳定厚膜热电偶：
[0027]首先采用丝网印刷技术在牺牲层表面上印制正极热电偶厚膜，在150℃～350℃保温1h～3h，再采用丝网印刷技术在牺牲层表面上印刷负极热电偶厚膜，在150℃～350℃保温1h～3h；正极热电偶厚膜的一端与负极热电偶厚膜的一端对接形成热电偶节点，另一端分别连接有信号输出电极；最后在1000℃～1300℃和氩气保护下保温2h～3h，在基片上得到高稳定厚膜热电偶；
[0028]三、转移高稳定厚膜热电偶：
[0029]①
、将表面含有高稳定厚膜热电偶的基片放入酸性腐蚀液中，待酸性腐蚀液将牺牲层腐蚀完全，释放高稳定厚膜热电偶；
[0030]②
、将高稳定厚膜热电偶转移至柔性基底上，完成高稳定厚膜热电偶在柔性基底上的附着；
[0031]四、包封：
[0032]将包封材料涂覆到高稳定厚膜热电偶表面，再固化，完成包封，得到高稳定厚膜热电偶柔性温度传感器，即完成一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法。
[0033]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一
①
中所述的基片为氮化硅基片、碳化硅基片、氮化铝基片或氧化铝基片；步骤一
①
中所述的超声时间为60min～180min，所述的烘干的温度为80℃。其它步骤与具体实施方式一相同。
[0034]具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一
①
中所述的清洗液为浓硫酸、重铬酸钾和水混合而成，其中重铬酸钾的质量与浓硫酸的体积比为(1.2g～1.6g):(25mL～35mL)，重铬酸钾的质量与水的体积比为(1.2g～1.6g):(25mL～35mL)，所述的浓硫酸的质量分数为98％。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
[0035]具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一
②
中所述的牺牲层为二氧化硅或三氧化二铝；步骤一
②
中采用丝网印刷技术在基片表面制备牺牲层的工艺如下：将二氧化硅或三氧化二铝浆料印刷在基片表面，在150℃～350℃保温1h～3h，将基片放入烧结炉600℃～1100℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法，其特征在于该制备方法是按以下步骤完成的：一、制备牺牲层：
①
、采用清洗液对基片进行超声清洗，再使用去离子水对基片冲洗至中性，最后在下烘干，得到表面清洁的基片；
②
、采用丝网印刷技术或物理气相沉积技术在基片表面制备牺牲层，牺牲层厚度控制在0.2μm～2μm；二、制备高稳定厚膜热电偶：首先采用丝网印刷技术在牺牲层表面上印制正极热电偶厚膜，在150℃～350℃保温1h～3h，再采用丝网印刷技术在牺牲层表面上印刷负极热电偶厚膜，在150℃～350℃保温1h～3h；正极热电偶厚膜的一端与负极热电偶厚膜的一端对接形成热电偶节点，另一端分别连接有信号输出电极；最后在1000℃～1300℃和氩气保护下保温2h～3h，在基片上得到高稳定厚膜热电偶；三、转移高稳定厚膜热电偶：
①
、将表面含有高稳定厚膜热电偶的基片放入酸性腐蚀液中，待酸性腐蚀液将牺牲层腐蚀完全，释放高稳定厚膜热电偶；
②
、将高稳定厚膜热电偶转移至柔性基底上，完成高稳定厚膜热电偶在柔性基底上的附着；四、包封：将包封材料涂覆到高稳定厚膜热电偶表面，再固化，完成包封，得到高稳定厚膜热电偶柔性温度传感器，即完成一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法。2.根据权利要求1所述的一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法，其特征在于步骤一
①
中所述的基片为氮化硅基片、碳化硅基片、氮化铝基片或氧化铝基片；步骤一
①
中所述的超声时间为60min～180min，所述的烘干的温度为80℃。3.根据权利要求1所述的一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法，其特征在于步骤一
①
中所述的清洗液为浓硫酸、重铬酸钾和水混合而成，其中重铬酸钾的质量与浓硫酸的体积比为(1.2g～1.6g):(25mL～35mL)，重铬酸钾的质量与水的体积比为(1.2g～1.6g):(25mL～35mL)，所述的浓硫酸的质量分数为98％。4.根据权利要求1所述的一种高稳定厚膜转移柔性热电偶的制备方法，其特征在于步骤一

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永超，王大兴，皮倩倩，刘玺，高云鹏，高飞，程振乾，刘志远，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十九研究所，
类型：发明
国别省市：