Brevet FR2517056A1 — publié le 19830527

RESISTANCE VARIANT AVEC LA TEMPERATURE L'invention concerne une résistance qui varie en fonction de la température, notamment pour des-thermo- mètres à résistance, comportant un support en oxyde métal- lique isolant et une mince couche de platine en tant que matériau résistif, la résistance étant soumise à un re- cuit, dans une atmosphère contenant de l'oxygène, après le dépôt du matériau résistif. Dans une résistance connue de ce type qui varie avec la température, la mince couche de platine est dépo- sée Dar évaporation sous vide directement sur le support isolant, suivant une épaisseur de 1 à 10 pm, ou est dépo- sée par pulvérisation cathodique (crépitement) Pour for- mer des dessins en méandres, une laque photosensible est déposée sur la pellicule de platine, puis partiellement recouverte, exposée et développée La voie conductrice souhaitée est alors réalisée par corrosion ionique ou au tre procédé Le règlage de ces voies conductrices sur une valeur de résistance déterminée a lieu au moyen d'un fais- ceau laser Pour obtenir des coefficients de température particulièrement élevés de la résistance électrique, la mince couche de platine est déposée par pulvérisation ca- thodique-dans une atmosphère constituée par un mélange d'azote et d'oxygène, et est soumise ensuite à un recuit à des températures supérieures à 8000 C, de préférence dans la gamme allant de 1 000 à 1 2000 C. Une résistance possédant une telle constitution présente le danger que la pellicule de platine s'arrache facilement Ainsi, par exemple elle est arrachée du sup- port par traction sur un fil soudé Même l'enlèvement d'une bande adhésive courante collée dessus peut conduire à 1 ' arrachement de la couche de platine. L'invention se propose-de fournir une résistance qui varie en fonction de la température du genre en question, dans laquelle la couche de platine adhère mieux à la cou- che de base. Ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait qu'entre le support et la couche de platine est dé- posée, sur le support, une couche intermédiaire constituée -par un métal qui lie le support et la couche de platine. De ce fait, la couche de platine supporte au moins les forces qui seraient nécessaires pour arracher un fil soudé sur cette couche de platine. De préférence, la couche intermédiaire comporte du titane Celui-ci assure des forces de liaison particuliè- rement élevées. De préférence, la couche intermédiaire est déposée par évaporation sur le support pour la lier intimement au sup- port. Ce faisant, la couche intermédiaire peut posséder une épaisseur d'environ 2 à 5 nanomètres, de préférence environ 1,5 nanomètres Une telle épaisseur faible est suffisante pour assurer une fixation sûre de la couche de platine sur la couche intermédiaire. La couche de platine peut posséder une épaisseur d' -environ 0,4 à 1,2 pm (micromètre), de préférence environ l vm Une épaisseur de couche de cet ordre permet non seulement la solidité nécessaire d'une liaison par soudure sur la couche de platine, mais également une valeur de résistance relativement élevée, telle qu'elle est souvent nécessaire pour la mesure par l'intermédiaire de conduc- teurs plus longs, sans que des-variations de la résistance du conducteur aient une importance notable. La couche de platine peut être déposée sur la couche intermédiaire par évaporation ou pulvérisation cathodique. On est également assuré de ce fait d'une solidité relati- vement importante de la liaison entre la couche de platine et la couche intermédiaire, notamment de la couche inter- médiaire en titane. De préférence, le matériau de support est de l'oxyde d'aluminium Ce matériau agit non seulement comme un bon isolant, mais assure également une solidité importante de liaison entre le support et la couche intermédiaire, no- tamment du titane. De plus, la résistance peut être soumise à un recuit à l'air De cette manière, des écarts, principalement fonctions de la température ou dûs au vieillissement, de la valeur de la résistance par rapport à la valeur nomi- nale pour la température respective, sont largement évités. Des écarts particulièrement faibles de la valeur de la résistance par rapport à la valeur nominale sont obte- nus lorsque la résistance est soumise à un recuit à une température d'environ 1 200 à-1 4250 C, de préférence à environ 1 300 'C -= A ce sujet, il suffit d'une durée de traitement ther- mique de seulement environ une heure. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription suivante de modes de réalisation préférés mais non limitatifs représentés aux dessins annexés surlesquels la figure 1 est une vue de côté d'une résistance sui- vant l'invention; la figure 2 est une vue en plan de la résistance sui- vant la figure 1; et la figure 3 est un diagramme d'erreurs pour différents exemples de réalisation de la résistance suivant l'invention. Suivant les figures 1 et 2, la résistance qui varie en fonction de la température est constituée par un support (substrat) 1 isolant du point de vue électrique, une cou- che intermédiaire 2 et une couche de platine 3. Le support 1 est constitué par une couche d'oxyde métallique isolante, qui est de préférence constituée par - une couche d'oxyde d'aluminium, mais peut aussi être cons- tituée par-d'autres oxydes métalliques, tel que de l'oxyde de magnésium. La couche intermédiaire 2 est constituée par un métal, de préférence du titane, mais peut aussi comporter du cui- vre Elle possède une épaisseur d'environ 2 à 5 nanomètres, de préférence environ 2,5 nanomètres, et est de préférence déposée par évaporation sur le substrat 1, après réchauf fement du support 1 à environ 250 C, mais peut aussi être déposée par pulvérisation cathodique. La couche de platine'constitue le matériau résistif qui varie en fonction de la température et possède une épaisseur d'environ 0,4 à 1,2 micromètre et, de préférence de 0,5 à 1 micromètre Comme là couche intermédiaire 2, elle est également mise sous forme de méandres suivant le procédé dit du photorésist, et est déposée sur la couche intermé- diaire 2 par évaporation ou par pulvérisation cathodique. La forme en méandrespeut cependant également être obtenue par brûlage au maoyen d'un faisceau laser. La résistance terminée, jusqu'à la réalisation de la forme en méandres, est tout d'abord encore soumise à un recuit (traitée thermiquement) dans une atmosphère contenant de l'oxygène, de préférence-de l'air, et ce à une température d'environ 1100 à 14250 C, de préférence à une température d'environ 1200 à 13000 C, la température la plus appréciée étant d'environ 1300 'C, pour maintenir très faibles les écarts de sa valeur de résistance par rapport à la valeur nominale pour la température de service respective Après le recuit on forme les méandres, puis suit encore un régla- ge fin de la valeur de la résistance, également par brûlage au moyen d'un faisceau laser Ensuite, on effectue encore un recuit. Le tableau I suivant contient différents exemples de réalisation de résistances qui possèdent la constitution de principe, représentée sur les figures 1 et 2, et diffèrent par la température de recuit, l'épaisseur-de la couche de platine et le métal de la couche intermédiaire, et leur valeur nominale est de 100 ohm à O C L'épaisseur de la couche intermédiaire est égale à 2,5 nanomètres Le recuit a été effectué dans l'air atmosphérique pendant environ une heure Le support 1 est constitué par de l'oxyde d'aluminium. TABLEAU I Exemple Température de Epaisseur de la Couche recuit ( 00 C) couche de platine intermédiaire Èn) a 500 0,38 0,5 Cu,pulvérisé b 850 il c 1200 " d 1400 " Titane évaporé e 1375 0,5 If f 1425 1 g 1375 1 h 1300 1 La figure 3 représente l'écart de la valeur de la ré- sistance des-différents exemples suivant le tableau-1 en fonction de la température de service Sur le diagramme on a représenté en outre, en pointillés et en traits mixtes, deux gammes de tolérance + A et + B prévues suivant la norme DIN, la gamme de tolérance + A étant plus étroite que la gamme de tolérance + B. Comme on le voit sur la figure 3, les écarts par rap- port à la valeur nominale dépassent très rapidement les gammes de tolérance + A et + B dans le cas des exemples a, b et c, tandis que dans le cas des exemples d et e ils sont tous dans la gamme de tolérance plus étroite + A entre au moins -50 'C et + 1400 C, et dans le cas des exemples-f g et h ils sont encore plus faibles au moins au-dessus de 00 C et restent dans la gamme de tolérance + A sur une gamme de tem- pérature encore plus importante, les écarts -étant minimum au moins jusqu'à environ 1450 C dans l'exemple h Par conséquent, dans une gamme de température de mesure très souvent intéres- sante d'environ -300 C à environ + 1800 C, c'est l'exemple h qui se révèle le plus approprié. La solidité de la liaison entre la couche de platine 2 et le support 1 est si importante, dans tous les exemples, que lors d'une traction sur un conducteur soudé sur la cou- che de platine 2, l'agent à braser est brisé, et que dans chaque cas l'arrachement d'une bande adhésive courante collée sur la couche de platine 2 ne conduit pas à l'arrachement de la couche de platine 2. Le tableau II suivant réunit deux exemples de principe avantageux pour la fabrication d'une résistance suivant l'invention, qui diffèrent essentiellement seulement par le type de réalisation du dessin (par exemple une forme en méan- dres),au moyen de la technique du laser d'une part et de la technique du photorésist d'autre part TABLEAU II Technique du laser 1 Nettoyage du support. 2 Dépôt par évaporation de titane Epaisseur de cou- che d'environ 2,5 nm. 3 Dépôt par évaporation de platine Epaisseur de cou- che d'environ 1)m. 4 Recuit à environ 1100 à 1425 C,de préférence à 1300 C. Durée environ 1 h. 5 Formation du dessin par brûla- ge partiel des couches de tita- ne et de platine. 6 Nouveau recuit 7 Réglage fin par laser. 8 Découpage de l'agencement de couches en constituants résistifs plus petits. 9 Mise en place de bornes de raccordement. 3010 Encapsulage - Technique du photorésist 1 Nettoyage du support. 2 Application de laque photosensible. 3 Exposition par l'in- termédiaire d'un masque 4 Elimination de la laque photosensible aux en- droits exposés. Dépôt de titane par é- vaporation Epaisseur de couche d'environ 2,5 nm. 6 Dépôt de platine par é- vaporation Epaisseur de couche d'environ 1 m. 7 Recuit à environ 1100 à 1425 C, de préférence environ 1300 C Durée environ 1 h. 8 Elimination de la laque photosensible non expo- sée pour former le desin. 9 Réglage numérique et/ou analogique de la valeur de la résistance au moyen du laser. Découpage de l'agence- ment de couches en cons- tituants résistifs plus petits. Technique du photorésist il Xise en place de bornes de raccordement. 12 Encapsulage. Différentes modifications peuvent être apportées aux exemples de réalisation représentés sans sortir du cadre de l'invention Ainsi, à la place de cuivre ou de titane on peut également utiliser du zirconium pour la couche intermé- diaire 2. REVENDDICATIONS 1 Résistance qui varie en fonction de la tempé- rature, notamment pour des thermomètres à résistance, com- portant un support en oxyde métallique isolant et une min- ce couche de platine en tant que matériau résistif, la ré- sistance étant soumise à un recuit, dans une atmosphère contenant de l'oxygène, après le dépôt du matériau résis- tif, caractérisée en ce qu'entre le support ( 1) et la cou- che de platine ( 3) est déposée, sur le support ( 1), une couche intermédiaire ( 2) constituée par un métal qui lie le support ( 1) et la couche de platine ( 2). 2 Résistance suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que la couche intermédiaire comporte du ti- tane. 3 Résistance suivant la revendication 1 ou 2, caractériséeen ce que la couche intermédiaire ( 2) est dé- posée par évaporation sur le support ( 1). 4 Résistance suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisée en ce que la couche in- termédiaire ( 2) possède une épaisseur d'environ 2 à 5 na- nomètres, de préférence environ 2,5 nanomètres. Résistance suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisée en ce que la couche de platine ( 3) possède une épaisseur d'environ 0,4 à 1,2 mi- cromètres, de préférence environ 1 micromètre. 6 Résistance suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisée en ce que la couche de platine ( 3) est déposée par évaporation ou pulvérisation cathodique sur la couche intermédiaire ( 2). 7 Résistance suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisée en ce que le matériau de support est de l'oxyde d'aluminium. 8 Résistance suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est soumise à un recuit à l'air. 9 Résistance suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est soumise un recuit à une température d'environ 1 200 à 1 425 c, de préférence à environ 1 300 C. 10 Résistance suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle est soumise un recuit pendant environ une heure.