Способ изготовления чувствительного элемента электрореверберационного первичного преобразователя

Способ изготовления чувствительного элемента электрореверберационного первичного преобразователя

Реферат

 

Сущность изобретения: способ заключается в том, что слоистое металлоферромагнитное покрытие формируют из тонкой ленты аморфного ферромагнетика, предварительно металлизированной с одной ее стороны легкоплавким сплавом или составом, наносимым также и на адгезионный подслой магнитодиэлектрической подложки. Совмещением металлизированных поверхностей ленты и подложки и их нагревом получают неразъемное соединение, на основе которого далее выполняют обычные последующие операции изготовления чувствительного элемента электрореверберационного первичного преобразователя. 1 ил.

Изобретение относится к элементам техники неразрушающего контроля глубинных физических характеристик и параметров неметаллических композитных или керамических изделий, имеющих определенную гладкую поверхность зоны контроля с односторонним доступом, в частности к первичным преобразователям электрореверберационного типа этих средств контроля. Изобретение может быть использовано также для производства иных безинтрузивных первичных преобразователей (датчиков) диэлькометрических приборов неразрушающего контроля качества неметаллических покрытий по совокупности изменений поверхностных и приповерхностных свойств, коррелирующих с изменениями диэлектрических и кондуктивных параметров покрытий изделий различного назначения.

Известны чувствительные элементы устройства, основой которых является многообходовый плоский контур, формируемый на изоляционной подложке путем вакуумного или ионно-плазменного последовательного процессов напыления тонкого слоистого металлопокрытия и последующего применения технологий микрофотолитографии химического травления.

Электрические параметры многообходового плоского контура чувствительного элемента, изготовленного таким образом, определяются геометрическими и электрофизическими параметрами отдельных слоев металлокомпозитного плоского проводника. При прочих равных условиях возможности формирования контура чувствительного элемента с заданными электрическими параметрами здесь ограничены исходным набором электромагнитных свойств компонент слоистого металлокомпозитного покрытия, что ограничивает возможности улучшения метрологических характеристик чувствительных элементов соответствующих первичных преобразователей и усложняет технологические процессы их изготовления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ изготовления чувствительного элемента диэлькометрического первичного преобразователя, согласно которому плоский спиралевидный электрод, представляющий собой многообходовый контур, изготавливается на основе вакуумного напыления на полированную магнитодиэлектрическую подложку подслоя хрома и далее слоя меди, закрываемого слоем пермаллоевой пленки. Здесь при прочих равных условиях конструктивного исполнения чувствительного элемента преобразователя, за счет увеличения индуктивности на единицу длины контура, возможно улучшение чувствительности преобразователя, обусловленное замедлением электрореверберационного тест-процесса. Однако, электромагнитные характеристики пермаллоев, представляющих собой легированные сплавы никеля-хрома-железа, в процессе вакуумного напыления их пленок, подвержены определенной деградации, например, исходных магнитных свойств, из-за фракционирования компонент сплава в силу различающихся атомных весов элементов-компонент, различающихся их коэффициентов диффузии и различающихся адгезионных взаимодействий с подложкой. В итоге незначительные отклонения технологического процесса напыления приводят здесь к значительным разбросам электромагнитных параметров контура чувствительного элемента, в частности к разбросу по магнитной проницаемости и коэрцитивной силе пермаллоевой пленки, т.е. к дисперсии рабочих характеристик таких элементов.

Цель изобретения упрощение технологического процесса и улучшение метрологических характеристик чувствительного элемента преобразователя.

Цель достигается тем, что в способе изготовления чувствительного элемента электрореверберационного первичного преобразователя, заключающемся в вакуумном напылении на полированную магнитодиэлектрическую подложку адгезионного подслоя, напылении слоистого металлоферромагнитного покрытия, микрофотолитографии, химического травления и нанесения защитного изоляционного слоя с последующим формированием высокопотенциального электрода, слоистое металлоферромагнитное покрытие формируют из тонкой ленты аморфного ферромагнетика, предварительно металлизированной с одной ее стороны легкоплавким составом, наносимым также и на адгезионный подслой магнитодиэлектрической подложки, совмещают металлизированные поверхности ленты и подложки, нагревают их до получения неразъемного соединения, на основе которого далее выполняют последующие технологические операции изготовления чувствительного элемента электрореверберационного первичного преобразователя.

Существенные отличия предлагаемого технического решения заключаются, во-первых, в том, что ферромагнитное покрытие чувствительного элемента электрореверберационного первичного преобразователя формируется в неразъемное соединение с подложкой без фазового перехода исходного ферромагнетика из состояния твердого тела. Это, с одной стороны, позволяет сохранить микроструктуру тонкой аморфной ленты, т.е. получить малый разброс параметров контура чувствительного элемента и высокие значения индуктивности на единицу длины контура. С другой стороны, металлизацию ленты аморфного ферромагнетика и металлизация адгезионного подслоя на магнитодиэлектрической подложке не только технологически более совершенна, например, позволяет использовать композиционные диффузионно-твердеющие припои, в частности, на основе индия (КДТПИ) или на основе галлия (КДТПГ), но и позволяет одновременно дополнительно увеличить значения индуктивности на единицу длины контура чувствительного элемента за счет эффекта вытеснения тока в слоистом металлоферромагнитом плоском проводнике в область немагнитного материала, расположенного между ферромагнитным покрытием и собственно магнитодиэлектрической подложкой. Сравнение с прототипом, т.е. для случая использования в качестве ферромагнетика пермаллоя 80 НХС, толщину (более 2 мкм) при одностадийном типовом процессе вакуумного напыления получить затруднительно, показывает, что если даже пренебречь упомянутым эффектом фракционирования компонент пермаллоя, то здесь уже сказывается снижение его исходных магнитных характеристик из-за влияния доменной структуры тонкой магнитной пленки на процессы ее перемагничивания. Сравнение с другими решениями, например, способами получения тонких аморфных ферромагнитных лент, позволяет заключить, что непосредственное их получение в неразъемном соединении на магнитодиэлектрической подложке в настоящее время еще не имеет альтернативных технологий.

На чертеже показан фрагмент поперечного сечения чувствительного элемента преобразователя в зоне расположения плоского металлоферромагнитного проводника.

Фрагмент поперечного сечения чувствительного элемента преобразователя, изготавливаемого согласно предлагаемому способу, содержит магнитодиэлектрическую подложку 1 с напыленным адгезионным подслоем 2, ленту 3 аморфного ферромагнетика, металлизационный слой 4 и защитный изоляционный слой 5.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

На магнитодиэлектрическую подложку 1, например, ферритгранатовую типа 10СЧ6 (ТУ 48-4-450-84), в зоне расположения электровыводов чувствительного элемента наносят отверстия путем их лазерной прошивки, которые затем заполняют металлизационной пастой, вжигаемой далее в стенки отверстий нагревом подложки в атмосфере инертного газа при 550-600^оС. На подготовленную таким образом подложку путем последующего вакуумного напыления наносят адгезионный подслой, например, хрома толщиной порядка 0,1-0,2 мкм. Между адгезионным подслоем 2 и заготовкой из ленты аморфного ферромагнетика 3 с площадью равной площади подложки 1 помещают по размеру площади подложки металлизационную ленту 4, например, типа КДТПИ, осуществляют ее равномерный поджим к поверхности ленты аморфного ферромагнетика 3 и адгезионного подслоя 2, нагревают в вакуумируемом объеме до температуры порядка 300^оС. После завершения термопроцесса диффузионного соединения указанных заготовок в неразъемное целое, далее осуществляют обычные операции микрофотолитографии, химического травления и нанесения защитного изоляционного слоя с последующим дальнейшим формированием центрального высокопотенциального электрода электрореверберационного первичного преобразователя.

В случае применения металлизационной пасты, например, типа КДТПГ технологический процесс принципиально не изменяется, термопроцесс диффузионного соединения осуществляется здесь при температуре порядка 70^оС, однако из-за весьма высокой диффузии атомов галлия необходима, например, для тонких кобальт-фосфорных аморфных ферромагнитных лент, защитная их металлизация, например, медью толщиной до 4-5 мкм, поверхности соединения. Для кобальт-хромовых и иных аморфных ферромагнетиков с толщинами ленты порядка 20 мкм защитная их металлизация не требуется.

Предлагаемый способ изготовления чувствительных элементов электрореверберационных первичных преобразователей позволяет увеличить производительность их промышленного выпуска, упростить технологический процесс и улучшить метрологические характеристики за счет повышения воспроизводимости электромагнитных параметров и за счет повышения индуктивности на единицу длины контура.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ЭЛЕКТРОРЕВЕРБЕРАЦИОННОГО ПЕРВИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, заключающийся в диффузионном формировании металлопокрытия на магнитодиэлектрической подложке, микрофотолитографии, химическом травлении и нанасении защитного изоляционного слоя с последующим формированием центрального высокопотенциального электрода, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса и улучшения метерологических характеристик чувствительного элемента преобразователя, слоистое металлоферромагнитное покрытие формируют из тонкой ленты аморфного ферромагнетика, металлизированной с одной стороны легкоплавким составом, наносимым также и на адгезионной подслой магнитодиэлектрической подложки, совмещают металлизированные поверхности ленты и подложки, нагревают их до получения неразъемного соединения.

РИСУНКИ

Рисунок 1