【技术实现步骤摘要】
基于网状空腔热阻层结构的薄膜热流传感器及其制备方法
[0001]本专利技术属于薄膜热流传感器
，特别涉及到一种基于网状空腔热阻层结构的薄膜热流传感器及其制备方法
。
技术介绍
[0002]航空航天装备中的热端部件在工作过程中，存在着许多热传递现象，而热流密度大小及其分布是热端部件在设计和验证等过程中的重要参考指标，所以需要对这些热传递的分布以及变化进行准确测量和分析
。
因此，在实际应用和研究当中需要对热端部件表面的热传递进行实时精确的测量，作为考察航空
、
航天装备实际工作环境或工作状态的重要指标，在前期的设计和论证中显得尤为重要
。
[0003]随着航空航天技术的不断发展，热端部件的工作温度越来越高，工作环境愈发恶劣，更加迫切地需要更高性能的薄膜热流传感器
。
[0004]目前的薄膜热流传感器，是在衬底表面溅射薄膜热电堆，然后在热电堆上溅射不同厚度的热阻层
。
当热流经过传感器表面时，根据傅里叶定律，在不同厚度热阻层下的衬底表面将会产生温度差，该温度差经由热电堆转换为热电动势信号输出，从而实现被测物体表面热流的测量
。
由于目前薄膜热流传感器的热阻层厚度都在微纳米量级，导致热阻层两端温差较小，热电动势信号输出较小，使得这种薄膜热流传感器灵敏度较小，对热流微小的变化不敏感，测量误差较大，已不能满足现在热流准确测量的需求
。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种基于网状空腔热阻层结构的薄膜热流传感器，其特征在于，所述薄膜热流传感器包括衬底
(1)、
热电堆薄膜
、
网状空腔热阻层
(2)
；所述衬底上镀有热电堆薄膜，所述热电堆薄膜包括第一电极
(3)
和第二电极
(4)
，其中第一电极
(3)
和第二电极
(4)
横向与纵向均间隔设置且依次首尾连接得到电极阵列，电极阵列为
S
形连接的一条回路；在衬底上方还有两个电极盘，与位于电极阵列首行的左右两个外接点通过外接引线连接；所述热电堆薄膜上方每间隔一行所述第一电极
(3)
和第二电极
(4)
的接点覆盖一层网状空腔热阻层，使单个电极的两端形成温度差；所述网状空腔热阻层是通过微机械加工技术在热阻层薄膜上形成纵横交错的网状空腔线条；其中，所述衬底为
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氧化铝陶瓷材料，所述第一电极和电极盘材料为
Pt
，第二电极材料为
PtRh10。2.
根据权利要求1所述的一种基于网状空腔热阻层结构的薄膜热流传感器，其特征在于，形成的热电堆薄膜厚度为
300nm
，网状空腔热阻层材料为
Si3N4，厚度为
500nm
，所述外接引线为
100
μ
m
的
Pt
丝
。3.
一种基于网状空腔热阻层结构的薄膜热流传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
衬底的表面处理：选择导热率高的材料作为衬底，对衬底的表面进行清洗，清洗后置于氮气气氛下干燥；步骤
2、
在衬底表面溅射热电堆第一电极材料：将步骤1处理后的衬底表面采用光刻技术，经涂胶
、
曝光
、
显影在衬底表面形成热电堆第一电极图形，置于真空环境中，以
Pt
金属为靶材，通入氮气作为溅射介质，采用直流磁控溅射技术在衬底表面沉积热电堆第一电极材料
Pt
，再利用丙酮剥离衬底表面光刻胶，得到热电堆第一电极阵列及电极盘；步骤
3、
在衬底表面溅射热电堆第二电极材料：将步骤2处理后的衬底清洗后采用光刻技术，经涂胶
、
曝光
、
显影在衬底表面形成热电堆第二电极图形，置于真空环境中，以
PtRh10
合金为靶材，采用直流磁控溅射技术在衬底表面沉积热电堆第二电极材料
PtRh10
，再利用丙酮剥离衬底表面光刻胶，得到第二电极阵列，最终得到由第一电极和第二电极间隔设置且依次
S
形连接的热电堆薄膜；步骤
4、
热电堆薄膜的退火处理：将步骤3处理后的衬底在真空环境下进行退火，以消除薄膜沉积过程中产生的各种缺陷，提高热电堆薄膜致密度，减小电阻；步骤
5、
在沉积了热电堆薄膜的衬底表面形成网状
NaCl
薄膜线条：将步骤4处理后的衬底清洗后，采用光刻技术经涂胶
、
曝光
、
显影在所述热电堆薄膜表面形成网状图形，置于真空环境中，采用电子束蒸发技术，利用加速后的电子轰击放置在坩埚中的氯化钠，使氯化钠蒸发升腾并向样品台输运，最后在衬底表面沉积
NaCl
薄膜，再利用无水丙酮剥离衬底表面光刻胶，待光刻胶完全剥离后得到网状
NaCl
薄膜；步骤
6、
在网状
NaCl
薄膜上...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋洪川，朱锦，赵晓辉，谢尚航，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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