发明名称 具有负载于氮化铝上之钨之稳定高温感测器/加热器系统及方法
摘要 本发明揭示一种感测器系统,其具有一氮化铝(AlN)基板(4)、一在该基板之上的W层(2)、一经调适以向该W层施加电致动讯号的讯号源(70)及一经调适以感测该W层之回应的感测器(72)。该W层可包含一薄膜,该薄膜上具有多种类型之可选择保护层(12)。应用包括感测温度、流体流动速率、流体水平、压力及化学环境。对一平面加热器而言,该W层包含分布在该基板上之复数个传导线(34),对于一矩形基板(32)而言该等线大致平行且蜿蜓成型,且对于一圆形基板(42)而言该等线沿在该基板之相对极点(44)处合并的各自之经线(40)延伸。
申请公布号 TWI247099 申请公布日期 2006.01.11
申请号 TW093114815 申请日期 2004.05.25
申请人 海创尼斯公司 发明人 詹姆斯D. 派森斯
分类号 G01K7/18 主分类号 G01K7/18
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种感测器系统,其包含: 一AlN基板(4), 一在该基板上之W层(2), 一经调适以向该W层施加一电致动讯号之讯号源(70 ),及 一经调适以感测该W层对该致动讯号之回应的感测 器(72)。 2.如请求项1之系统,该W层包含一薄膜。 3.如请求项1之系统,其进一步包含一在该W层上之 抗氧化保护层(12)。 4.如请求项1之系统,其建构为一温度感测器,其中 该致动讯号向该W层施加一非加热电讯号,且该感 测器感测该W层对该致动讯号之回应,作为该感测 器附近温度之指示。 5.如请求项1之系统,其中该讯号源施加一讯号以加 热该W层。 6.如请求项5之系统,其中该感测器感测该W层指示 其温度之回应。 7.如请求项6之系统,其进一步包含一在表层上具有 一额外W层(2)之额外AlN基板(76),连接该讯号源以对 该额外W层施加一大体上非加热电讯号,且连接一 感测器(72)以感测一该额外W层指示其温度之的回 应, 该额外基板及W层安置在一流体流动路径(64)中之 该基板及传导层之下游,其中该W及额外W层之间的 温度之差别对应该流体流动速率。 8.如请求项1之系统,该基板及W层安置在一流体流 动路径(64)中,可控制该讯号源以施加一加热该W层 之致动讯号,其中由该感测器所感测之回应对应一 沿该路径之流体流动速率。 9.如请求项1之系统,其中将该基板及W层交替地浸 入一预定流体(80)中并自该流体清除,由该感测器 所感测之回应指示该基板及W层是否在该流体中。 10.如请求项1之系统,其中该基板及W层安置在一可 变压力环境(82)中,该感测器感测该W层之回应,作为 在该环境中之压力的指示。 11.如请求项1之系统,其中该基板及W层安置在一环 境(86)中,在该环境中该W层受改变该W层对一给定致 动讯号之回应的该环境之变更支配,其中该致动讯 号与该回应之间的关系指示该环境之化学本质。 12.一种电路元件,其包含: 一AlN基板(32),及 一在该基板上之W薄膜层(34)。 13.如请求项12之电路元件,其中该W层包含分布于该 基板上之复数个导线(34),其中该基板为矩形且该 等线大体上平行并蜿蜒成型。 14.如请求项13之电路元件,其中该W层包含分布在该 基板上之复数个导线,其中该基板为圆形(42)且该 等线沿各自之经线(40)延伸,该等经线在该基板之 相对极点(44)处合并。 15.一种感测方法,其包含以下步骤:向一A1N基板(4) 上之一W层(2)施加一电致动讯号,且感测该W层对该 致动讯号之回应。 16.如请求项15之方法,其中对该W层施加一非加热致 动讯号,并感测其回应,以作为其附近温度之指示 。 17.如请求项15之方法,其中该致动讯号加热该W层。 18.如请求项17之方法,其中感测该W层之温度。 图式简单说明: 图1系根据本发明之一实施例之感测器/加热器的 透视图,其中在一AlN基板上有一薄膜钨层; 图2系另一实施例之剖视图,其中藉由一WC层将AlN基 板及盖接合在一起; 图3系另一实施例之透视图,其中在图1之该钨层上 具有一保护层; 图4系另一实施例之透视剖视图,其中在图1之该结 构上有一保护封装; 图5系另一实施例之透视剖视图,其中在图4之该结 构上具有一AlN盖; 图6系另一实施例之一前躯体之透视图,其中Au-Pt合 Au为图1所示之结构提供一保护盖; 图7系另一实施例之透视剖视图,其中如图6中所述 之一对该等结构共同装配; 图8系一藉由热回应图12之结构形成之结构的透视 剖视图; 图9系另一实施例之透视剖视图,其中在热回应图6 之结构后在该结构上形成一保护封装; 图10系具有一AlN盖之图9所示之结构的透视剖视图; 图11与12系说明根据本发明之一实施例之一矩形平 面加热器之平面图,其具有两个不同电极组态; 图13系说明一圆形平面加热器实施例之平面图; 图14与15系说明本发明之两种加热器/温度感测器 实施例之简化示意图,其分别具有电压及电流驱动 ; 图16系对比图1所示之结构之理论及所量测之灵敏 性对温度特征之图表; 图17与18分别系用于图11所述实施例之用作温度之 功能之每单位基板面积能量及每单位基板体积能 量的曲线图; 图19、20、21、22与23系说明本发明分别对一单元件 流动速率感测器、双元件流动速率感测器、流体 位准感测器、压力感测器及环境感测器之施加的 简化示意图;及 图24、25及26分别系概述用于不同操作环境之本发 明之各种实施例之温度范围、使用本发明之各种 实施例之温度感测器与先前技术温度感测器对比 之特征及使用本发明之各种实施例之加热器与先 前技术加热器对比之特征的表格。
地址 美国