一种基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法

本发明属于传感器制备，特别是涉及一种基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法。

背景技术：

1、在现代科学和工业领域中，高温环境下的温度测量是一项至关重要的任务。在这方面，钨铼薄膜温度传感器已经成为一种广泛应用的高性能传感器，因为钨铼合金具有良好的高温稳定性和耐腐蚀性，故其备受推崇。

2、钨铼薄膜温度传感器的制备技术包括物理气相沉积、化学气相沉积、磁控溅射等等，每种制备技术都具有其独特的优点与限制，这些制备方法虽然可实现高质量、高精度的薄膜制备，但制备成本高、技术实现复杂，无法实现快速的制备，在保证所制备传感器的性能和精度的前提下，如何降低制备成本，且使所需技术相对简单，提高制备效率，是本领域的重要技术课题之一。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种用于钨铼薄膜温度传感器的制备方法，制备钨铼薄膜温度传感器测温上限可达1800k，且提高钨铼薄膜温度传感器的制备效率，实现相对快速的制备。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法，包括以下步骤：

4、1)对陶瓷片依次进行清洗和表面亲水化处理；

5、2)以陶瓷片作为基底，采用丝网印刷技术，将第一钨铼浆料涂覆在具有第一图案的丝印网板上，并在陶瓷片上形成第一图案薄膜；将第二钨铼浆料涂覆在具有第二图案的丝印网板上，并在陶瓷片上形成第二图案薄膜；所述第一钨铼浆料和第二钨铼浆料的铼含量不同；其中第一图案薄膜和第二图案薄膜之一为正极薄膜，另一为负极薄膜，构成传感器的敏感芯体，且第一图案薄膜和第二图案薄膜具有重叠部分作为传感器结点；

6、3)通过烧结工艺使敏感芯体固化；

7、4)将两根分别与正极薄膜和负极薄膜匹配的同质钨铼丝分别与正极薄膜和负极薄膜对应进行电性连接，作为传感器信号延长线。

8、可选的，步骤1)中，所述清洗是将所述陶瓷片浸泡于酒精中进行超声清洗，清洗时间20～40分钟。

9、可选的，步骤1)中，所述表面亲水化处理是将陶瓷片在惰性气体氛围中进行等离子轰击处理，处理时间5～20分钟。

10、可选的，步骤2)中，所述第一钨铼浆料的铼含量占比≤5wt％，并形成所述正极薄膜；所述第二钨铼浆料的铼含量占比为20～30wt％，并形成所述负极薄膜。

11、可选的，步骤2)中，所述第一图案和第二图案分别为具有一直角弯折的l形，以所述陶瓷片的中间对称线作为定位标识，将所述具有第一图案的丝印网板置于中间对称线一侧，使第一图案l形末端边缘于一侧与所述中间对称线对齐进行印刷并初步固化，然后将所述具有第二图案的丝印网板置于中间对称线另一侧，使第二图案l形末端边缘越过中间对称线并与所述第一图案l形末端部分重叠进行印刷并初步固化，重叠部分作为所述传感器结点。

12、可选的，所述重叠部分的长度为0.5～1.5mm。

13、可选的，所述初步固化是于150～250℃下加热30～200s。

14、可选的，步骤3)中，所述烧结工艺的温度曲线为：按8～12℃/min的速率升温至1300～1450℃，按3～7℃/min的速率升温至1500～1700℃，在1500～1700℃时保温25～35min，接着按3～7℃/min的速率降温至1300～1450℃，按8～12℃/min的速率降温至300～500℃，最后自然降温，烧结过程在惰性气体氛围下进行。

15、可选的，步骤4)中，将两根所述同质钨铼丝置于所述陶瓷片上并分别与所述正极薄膜和负极薄膜的末端接触，通过氧化铝胶固定钨铼丝，在接触区域涂覆铂浆进行电性连接。

16、可选的，在接触区域涂覆铂浆后，于200～250℃下固化10～30min后，放入高温管式炉中，在惰性气体氛围下升温到880～920℃，烧结30min～60min后，完成制备。

17、本发明的有益效果在于：

18、与其他钨铼薄膜温度传感器制备技术相比，通过本发明提供的制备工艺，无需昂贵制作成本和复杂制备技术，就可以有效提高钨铼薄膜温度传感器的制备效率和成品率，实现相对快速的钨铼薄膜温度传感器制备。制备得到的钨铼薄膜温度传感器具有稳定的性能。

技术特征：

1.一种基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法，其特征在于，步骤1)中，所述清洗是将所述陶瓷片浸泡于酒精中进行超声清洗，清洗时间20～40分钟。

3.根据权利要求1所述的基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法，其特征在于，步骤1)中，所述表面亲水化处理是将陶瓷片在惰性气体氛围中进行等离子轰击处理，处理时间5～20分钟。

4.根据权利要求1所述的基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法，其特征在于，步骤2)中，所述第一钨铼浆料的铼含量≤5wt％，并形成所述正极薄膜；所述第二钨铼浆料的铼含量占比为20～30wt％，并形成所述负极薄膜。

5.根据权利要求1所述的基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法，其特征在于，步骤2)中，所述第一图案和第二图案分别为具有一直角弯折的l形，以所述陶瓷片的中间对称线作为定位标识，将所述具有第一图案的丝印网板置于中间对称线一侧，使第一图案l形末端边缘于一侧与所述中间对称线对齐进行印刷并初步固化，然后将所述具有第二图案的丝印网板置于中间对称线另一侧，使第二图案l形末端边缘越过中间对称线并与所述第一图案l形末端部分重叠进行印刷并初步固化，重叠部分作为所述传感器结点。

6.根据权利要求5所述的基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法，其特征在于，所述重叠部分的长度为0.5～1.5mm。

7.根据权利要求5所述的基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法，其特征在于，所述初步固化是于150～250℃下加热30～200s。

8.根据权利要求1所述的基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法，其特征在于，步骤3)中，所述烧结工艺的温度曲线为：按8～12℃/min的速率升温至1300～1450℃，按3～7℃/min的速率升温至1500～1700℃，在1500～1700℃时保温25～35min，接着按3～7℃/min的速率降温至1300～1450℃，按8～12℃/min的速率降温至300～500℃，最后自然降温，烧结过程在惰性气体氛围下进行。

9.根据权利要求1所述的一种基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法，其特征在于，步骤4)中，将两根所述同质钨铼丝置于所述陶瓷片上并分别与所述正极薄膜和负极薄膜的末端接触，通过氧化铝胶固定钨铼丝，在接触区域涂覆铂浆进行电性连接。

10.根据权利要求9所述的基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法，其特征在于，在接触区域涂覆铂浆后，于200～250℃下固化10～30min后，放入高温管式炉中，在惰性气体氛围下升温到880～920℃，烧结30min～60min后，完成制备。

技术总结
本发明公开一种基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法，包括丝网印刷技术制备敏感芯体工艺、敏感芯体烧结工艺、焊点烧结工艺。丝网印刷技术制备敏感芯体工艺用于制备钨铼薄膜传感器正负极，形成传感器结点；敏感芯体烧结工艺使敏感芯体由液相转变为固相并将其合金化；焊点烧结工艺使敏感芯体两极同质信号延长线与敏感芯体紧密结合。通过本发明提供的一种基于丝网印刷技术制备钨铼薄膜温度传感器的工艺方法，可以制备测温上限达1800K的钨铼薄膜温度传感器，该方法也有效提高了钨铼薄膜温度传感器的制备效率。

技术研发人员：薛晨阳,海振银,苏智轩,陈越,陈俊
受保护的技术使用者：厦门大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7