×
20.07.2014
216.012.de85

МИКРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002522751
Дата охранного документа
20.07.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для поддержания и регулирования температуры. Изобретение позволяет повысить быстродействие регулирования температуры при сохранении устойчивости микронагревателя к термоудару, его надежностных и ресурсных характеристик. Микронагреватель содержит резистор нагрева, токовводы и контактные площадки, являющиеся продолжением токовводов, резистор нагрева выполнен в виде трехслойного меандра, токовводы и контактные площадки выполнены в едином технологическом цикле методом микроэлектронного напыления всех трех слоев: тугоплавкого химически пассивного токопроводящего слоя металла, напыленного на изолирующую подложку; резистора нагрева, токовыводов и котактных площадок из меди; тугоплавкого химически пассивного токопроводящего слоя металла, причем нанесение первого и второго слоев из тугоплавкого металла выполнено с перекрытием по отношению к слою резистора нагрева, токовводов и контактных площадок, а сверху вся структура защищена слоем из органического диэлектрика, в котором в области контактных площадок сформированы «окна» для подсоединения к ним внешних электрических проводников. 1 ил.
Основные результаты: Микронагреватель, содержащий резистор нагрева, токовводы и контактные площадки, являющиеся продолжением токовводов, отличающийся тем, что резистор нагрева в виде трехслойного меандра, токовводы и контактные площадки выполнены в едином технологическом цикле методом микроэлектронного напыления всех трех слоев: тугоплавкого химически пассивного токопроводящего слоя металла, напыленного на изолирующую подложку; резистора нагрева, токовыводов и котактных площадок из меди; тугоплавкого химически пассивного токопроводящего слоя металла, причем нанесение первого и второго слоев из тугоплавкого металла выполнено с перекрытием по отношению к слою резистора нагрева, токовводов и контактных площадок, а сверху вся структура защищена слоем из органического диэлектрика, в котором в области контактных площадок сформированы «окна» для подсоединения к ним внешних электрических проводников.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для поддержания и регулирования температуры, в том числе оперативного регулирования температуры поверхности, и создания динамических температурных полей поверхности.

Известны микронагреватели на основе металлических сплавов типа нихрома (Зайцев Ю.В., Громов B.C., Григораш Т.С.«Полупроводниковые термоэлектрические преобразователи», Радио и связь, 1985), в которых металлический сплав типа нихрома наносится на пластину кремния, пассивированного пленкой SiO2. Далее с помощью фотолитографии производится формирование токопроводящих дорожек микронагревателя и металлизированных контактов к нему.

Однако данный микронагреватель имеет низкое быстродействие. Указанное обусловлено тем, что для достижения высокого быстродействия через резистор нагрева микронагревателя необходимо пропускать большой по величине электрический ток, что в данной конструкции и при данных материалах неизбежно приведет к утрате резистором нагрева своих характеристик вследствие процессов рекристаллизации и внутреннего окисления. Кроме того, существующая металлургическая граница токоввод - резистивный слой, нагретая до рабочей температуры, создает нестабильность номинального сопротивления микронагревателя, что приводит к трудностям при его применении.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к заявляемому является микронагреватель, содержащий на подложке резистор, токовводы и металлические контактные площадки (патент РФ №2170992, H01L 23/34, 2001 г.). Резистор и токовводы выполнены из монокристаллической кремниевой фольги, причем микронагреватель имеет форму полоски переменного сечения, широкая часть которой является резистором, а узкая - токовводами. В полоске сформированы области низкоомного кремния и имеется силицидное покрытие, причем окончания токовводов выполняются в виде площадок с сформированными на них металлическими контактами. Микронагреватель за счет использования особенности резистора из монокристаллических проводников, а именно колоколообразного вида характеристики ρ-T (удельного сопротивления от температуры), позволяет производить термостатирование, не прибегая к отдельному измерению температуры. Реализовать указанную особенность ρ-T характеристики полупроводникового монокристаллического кремния можно лишь в том случае, если токовводы не служат теплостоками. В противном случае неизбежна неравномерность нагрева кремния по площади, что ведет к неопределенности термостатируемой характеристики. Микронагреватель позволяет поддерживать заданную температуру при изменении внешних условий, т.е. обеспечивать термостатирование объекта при условии, что его температура будет превышать температуру окружающей среды.

Анализ прототипа выявляет его существенный недостаток, который состоит в низком быстродействии устройства, которое является недостаточным для регулирования температуры быстропротекающих процессов. Указанное обусловлено особенностями ρ-T характеристики полупроводникового монокристаллического кремния, из которого выполнен резистор нагрева, а также топологией резистора нагрева:

- принципиальной особенностью ρ-T характеристики является спад тока нагрева через резистор нагрева из-за роста его номинала при приближении к заранее установленной температуре термостатирования, т.е. происходит уменьшение скорости нагрева;

- топология резистора нагрева имеет форму полоски переменного сечения, широкая часть которой является нагревательным элементом, а узкая - токовводами, т.е. узкая часть резистора вследствие уменьшения своего сечения подвержена существенным механическим и тепловым напряжениям при прохождении больших токов нагрева, которые необходимы для достижения высокого быстродействия при нагреве.

Ожидаемым техническим результатом изобретения является повышение быстродействия устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в микронагревателе, содержащем резистор нагрева, токовводы и контактные площадки, являющиеся продолжением токовводов, резистор нагрева в виде трехслойного меандра, токовводы и контактные площадки выполнены в едином технологическом цикле методом микроэлектронного напыления всех трех слоев: тугоплавкого химически пассивного токопроводящего слоя металла, напыленного на изолирующую подложку; резистора нагрева, токовыводов и котактных площадок из меди; тугоплавкого химически пассивного токопроводящего слоя металла, причем нанесение первого и второго слоев из тугоплавкого металла выполнено с перекрытием по отношению к слою резистора нагрева, токовводов и контактных площадок, а сверху вся структура защищена слоем из органического диэлектрика, в котором в области контактных площадок сформированы «окна» для подсоединения к ним внешних электрических проводников.

На чертеже изображен общий вид микронагревателя в разрезе.

Микронагреватель содержит подложку 1 из изоляционного материала, слой резистора нагрева, токовводов и контактных площадок из меди 2, первый тугоплавкий слой 3 из химически пассивного токопроводящего слоя металла (адгезионный), второй тугоплавкий слой 4 из химически пассивного токопроводящего слоя металла, защитный слой 5 из органического диэлектрика, «окно» 6 в защитном слое 5.

Первый тугоплавкий слой 3 напылен на подложку 1 и служит для увеличения адгезии последующих слоев и повышения термической и механической стойкости напыленных слоев и конструкции в целом.

Первый 3 и второй 4 тугоплавкие слои из химически пассивного токопроводящего слоя металла напылены таким образом, что повторяют топологию резистора нагрева 2 и перекрывают его по ширине и, тем самым, защищают его от окисления и механических повреждений, в особенности при протекании значительных импульсных электрических токов при резком нагреве.

Для дополнительной защиты и повышения механической прочности на поверхность микронагревателя нанесен защитный слой из органического диэлектрика 5 с «окнами» 6.

Микронагреватель работает следующим образом. Через провода, которые подсоединяются к контактным площадкам резистора нагрева 2 (через «окна» 6 и второй тугоплавкий слой из химически пассивного токопроводящего слоя металла 4) происходит подведение электрического тока нагрева к резистору нагрева 2. При протекании электрического тока через резистор нагрева в нем выделяется тепловая мощность, пропорциональная квадрату значения протекающего электрического тока.

Выполнение микронагревателя в едином технологическом цикле обеспечивает лучшую адгезию слоев между собой и механическую прочность конструкции, что позволяет получить большую скорость его разогрева.

Большая скорость нагрева обеспечивается также применением меди для изготовления резистора нагрева

Выполнение малогабаритного малоинерционного микроэлектронного нагревателя по топологии со структурой: изоляционная подложка - первый тугоплавкий слой из химически пассивного токопроводящего слоя металла (адгезионный) - слой резистора нагрева, токовводов и контактных площадок из меди - второй тугоплавкий слой из химически пассивного токопроводящего слоя металла обеспечивает максимальную устойчивостью к возникновению механических напряжений при термоударе в процессе быстрого нагрева, а также надежность и долговечность вследствие защиты от внешней среды слоя медного резистора нагрева тугоплавкими слоями из химически пассивных токопроводящих слоев металлов. Дополнительная защита структуры микронагревателя обеспечивается защитным слоем из органического диэлектрика.

Микронагреватель, содержащий резистор нагрева, токовводы и контактные площадки, являющиеся продолжением токовводов, отличающийся тем, что резистор нагрева в виде трехслойного меандра, токовводы и контактные площадки выполнены в едином технологическом цикле методом микроэлектронного напыления всех трех слоев: тугоплавкого химически пассивного токопроводящего слоя металла, напыленного на изолирующую подложку; резистора нагрева, токовыводов и котактных площадок из меди; тугоплавкого химически пассивного токопроводящего слоя металла, причем нанесение первого и второго слоев из тугоплавкого металла выполнено с перекрытием по отношению к слою резистора нагрева, токовводов и контактных площадок, а сверху вся структура защищена слоем из органического диэлектрика, в котором в области контактных площадок сформированы «окна» для подсоединения к ним внешних электрических проводников.
МИКРОНАГРЕВАТЕЛЬ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 20 items.
10.04.2013
№216.012.343d

Вихревой способ измерения объема протекшего вещества

Вихревой способ измерения объемного количества протекшего вещества заключается в том, что в измерительном канале счетчика количества вещества создают регулярную последовательность вихрей, регистрируют каждый вихрь в виде электрического импульса, измеряют текущие значения частоты следования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478916
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e7b

Ионизационный вакуумметр

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к ионизационным вакуумметрам, в которых используется магнитный электроразрядный датчик вакуума. Заявленный ионизационный вакуумметр содержит магнитный электроразрядный датчик вакуума и измерительный блок, подключенный кабелем к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481562
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.10.2013
№216.012.74a1

Магниторезистивный датчик

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах контроля и измерения перемещений, магнитного поля и электрического тока. Магниторезистивный датчик содержит замкнутую мостовую измерительную схему из четырех магниторезисторов, сформированных из пленки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495514
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.10.2013
№216.012.7ac3

Ионизационный вакуумметр

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к ионизационным вакуумметрам, в которых используется магнитный электроразрядный датчик вакуума. Техническим результатом является повышение безопасности работы с вакуумметром посредством гальванической развязки цепи индикатора и цепи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497089
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.04.2014
№216.012.bb36

Термометр сопротивления

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в приборостроении, в технологии изготовления пленочных термометров сопротивления с температурным коэффициентом сопротивления платины. Заявлен термометр сопротивления, содержащий изолирующую подложку, адгезионный слой из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513654
Дата охранного документа: 20.04.2014
10.05.2014
№216.012.c0e4

Вихревой расходомер

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретно к вихревым расходомерам, предназначенным для измерения расхода жидкостей и газов, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для целей контроля, регулирования и учета потоков веществ. Вихревой расходомер содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515129
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.07.2014
№216.012.dedc

Устройство для измерения температуры газовых потоков

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры быстропротекающих высокотемпературных процессов в газодинамике. Устройство содержит термопару в металлическом корпусе, рабочий спай которой расположен внутри защитного наконечника, выступающего за пределы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522838
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.10.2014
№216.012.fb8c

Антенна

Изобретение относится к области антенно-фидерных устройств и может быть использовано, например, в качестве направленной двухполяризационной антенны с ортогональными поляризациями в дециметровом диапазоне волн. Технический результат - расширение рабочего диапазона широт, увеличение коэффициента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530242
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.10.2014
№216.012.feb6

Устройство контроля аккумуляторной батареи

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к контролю выходного напряжения и сопротивления изоляции аккумуляторных батарей. Устройство контроля аккумуляторной батареи содержит аккумуляторную батарею, преобразователь постоянного напряжения, выполненный по схеме автогенератора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531062
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.11.2014
№216.013.092a

Магниторезистивный датчик тока

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой магниторезистивный датчик тока и может быть использовано в устройствах бесконтактного контроля и измерения электрического тока. Датчик содержит замкнутую мостовую измерительную схему, проводники перемагничивания и управления....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533747
Дата охранного документа: 20.11.2014
Showing 1-10 of 22 items.
10.04.2013
№216.012.343d

Вихревой способ измерения объема протекшего вещества

Вихревой способ измерения объемного количества протекшего вещества заключается в том, что в измерительном канале счетчика количества вещества создают регулярную последовательность вихрей, регистрируют каждый вихрь в виде электрического импульса, измеряют текущие значения частоты следования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478916
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e7b

Ионизационный вакуумметр

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к ионизационным вакуумметрам, в которых используется магнитный электроразрядный датчик вакуума. Заявленный ионизационный вакуумметр содержит магнитный электроразрядный датчик вакуума и измерительный блок, подключенный кабелем к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481562
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.10.2013
№216.012.74a1

Магниторезистивный датчик

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах контроля и измерения перемещений, магнитного поля и электрического тока. Магниторезистивный датчик содержит замкнутую мостовую измерительную схему из четырех магниторезисторов, сформированных из пленки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495514
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.10.2013
№216.012.7ac3

Ионизационный вакуумметр

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к ионизационным вакуумметрам, в которых используется магнитный электроразрядный датчик вакуума. Техническим результатом является повышение безопасности работы с вакуумметром посредством гальванической развязки цепи индикатора и цепи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497089
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.04.2014
№216.012.bb36

Термометр сопротивления

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в приборостроении, в технологии изготовления пленочных термометров сопротивления с температурным коэффициентом сопротивления платины. Заявлен термометр сопротивления, содержащий изолирующую подложку, адгезионный слой из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513654
Дата охранного документа: 20.04.2014
10.05.2014
№216.012.c0e4

Вихревой расходомер

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретно к вихревым расходомерам, предназначенным для измерения расхода жидкостей и газов, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для целей контроля, регулирования и учета потоков веществ. Вихревой расходомер содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515129
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.07.2014
№216.012.dedc

Устройство для измерения температуры газовых потоков

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры быстропротекающих высокотемпературных процессов в газодинамике. Устройство содержит термопару в металлическом корпусе, рабочий спай которой расположен внутри защитного наконечника, выступающего за пределы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522838
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.10.2014
№216.012.fb8c

Антенна

Изобретение относится к области антенно-фидерных устройств и может быть использовано, например, в качестве направленной двухполяризационной антенны с ортогональными поляризациями в дециметровом диапазоне волн. Технический результат - расширение рабочего диапазона широт, увеличение коэффициента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530242
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.10.2014
№216.012.feb6

Устройство контроля аккумуляторной батареи

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к контролю выходного напряжения и сопротивления изоляции аккумуляторных батарей. Устройство контроля аккумуляторной батареи содержит аккумуляторную батарею, преобразователь постоянного напряжения, выполненный по схеме автогенератора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531062
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.11.2014
№216.013.092a

Магниторезистивный датчик тока

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой магниторезистивный датчик тока и может быть использовано в устройствах бесконтактного контроля и измерения электрического тока. Датчик содержит замкнутую мостовую измерительную схему, проводники перемагничивания и управления....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533747
Дата охранного документа: 20.11.2014
+ добавить свой РИД