合金薄膜電阻應變式壓力傳感器的發展史

　　我國國防、航空航天、工業生產和自動控製
，如運載火箭燃料室的壓力測量、發動機燃燒室壓力監測、供油壓力、導彈飛行的平衡控製以及石油工業的井下壓力測量等，都需要高精度
、高穩定性、耐(nai)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)的(de)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)，而(er)且(qie)大(da)多(duo)需(xu)要(yao)金(jin)屬(shu)彈(dan)性(xing)襯(chen)底(di)的(de)薄(bo)膜(mo)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)，因(yin)為(wei)金(jin)屬(shu)的(de)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)優(you)良(liang)
，耐(nai)高(gao)溫(wen)性(xing)能(neng)和(he)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)都(dou)很(hen)好(hao)，而(er)薄(bo)膜(mo)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)敏(min)感(gan)度(du)高(gao)，能(neng)適(shi)應(ying)現(xian)代(dai)科(ke)技(ji)發(fa)展(zhan)的(de)要(yao)求(qiu)。

　　yanzhinengshiyinggezhongeliehuanjingceyayaoqiudeyazushibomochuanganqi
，qiguanjianjishuzaiyuhejinminganbomodezhibei。gaodianzuwendingxingdehejinminganbomoshibaozhengyalichuanganqizaigezhongeliehuanjingxiarengjuyouwendingdegaolingmindudeguanjian。

　　壓力傳感器製備工藝進展

　　典型合金薄膜應變壓力傳感器的功能模塊主要由彈性敏感元件、轉zhuan換huan元yuan件jian等deng部bu分fen組zu成cheng。彈dan性xing敏min感gan元yuan件jian是shi將jiang被bei測ce物wu理li量liang預yu先xian轉zhuan換huan為wei一yi種zhong易yi於yu變bian換huan成cheng電dian信xin號hao的de物wu理li量liang的de部bu件jian。轉zhuan換huan元yuan件jian是shi能neng將jiang感gan受shou到dao的de物wu理li量liang直zhi接jie轉zhuan換huan成cheng電dian信xin號hao的de部bu件jian。

　　合金薄膜應變壓力傳感器的工作原理可簡述為：壓(ya)力(li)引(yin)起(qi)電(dian)阻(zu)變(bian)化(hua)，通(tong)過(guo)電(dian)阻(zu)值(zhi)變(bian)化(hua)轉(zhuan)換(huan)為(wei)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)，實(shi)現(xian)對(dui)壓(ya)力(li)的(de)準(zhun)確(que)測(ce)量(liang)。薄(bo)膜(mo)彈(dan)性(xing)元(yuan)件(jian)質(zhi)量(liang)的(de)優(you)劣(lie)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)及(ji)精(jing)度(du)。

　　利用電阻應變效應製造的電阻應變式壓力傳感器經曆了以下3 個發展階段：絲式電阻應變壓力傳感器、箔式電阻應變壓力傳感器和薄膜電阻應變壓力傳感器。

　　sishidianzuyingbianyalichuanganqizhuyaoyoujinshusizuoweizhuanhuanyuanjian，yongjiaozhantiezaiminganyuanjianshang。youyuyuanjiemiandejinshusiyubianxingbiaomianjiehebugoujinmi，erqiedianzusimoduanshuchuxianjietoubuyihanjie，hanjiejietoujiyisunhuai
，suoyigaileichuanganqishoumingduan、穩定性差、精度不高。

　　隨(sui)著(zhe)半(ban)導(dao)體(ti)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，特(te)別(bie)是(shi)光(guang)刻(ke)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，人(ren)們(men)又(you)成(cheng)功(gong)研(yan)製(zhi)出(chu)箔(bo)式(shi)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)式(shi)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)。它(ta)的(de)轉(zhuan)換(huan)元(yuan)件(jian)是(shi)箔(bo)式(shi)應(ying)變(bian)片(pian)
，其(qi)敏(min)感(gan)柵(zha)是(shi)通(tong)過(guo)光(guang)刻(ke)、腐蝕工藝等製成，箔合金材料為康銅或改性鎳鉻合金。由於箔敏感柵斷麵為長方形, 表麵積大、散熱性能好

、柵條均勻、尺寸小、應變片薄
，所以相對於絲式電阻應變傳感器, 箔bo式shi電dian阻zu應ying變bian式shi壓ya力li傳chuan感gan器qi的de溫wen度du特te性xing和he精jing度du都dou有you了le非fei常chang大da的de提ti高gao，能neng滿man足zu一yi般ban的de自zi動dong控kong製zhi和he測ce量liang的de需xu要yao。但dan是shi，由you於yu粘zhan貼tie膠jiao本ben身shen固gu有you的de缺que陷xian，膠jiao在zai較jiao高gao溫wen度du和he較jiao大da濕shi度du等deng惡e劣lie環huan境jing下xia使shi用yong一yi定ding時shi間jian後hou

，其qi力li學xue性xing能neng明ming顯xian變bian差cha，致zhi使shi傳chuan感gan器qi穩wen定ding性xing變bian差cha，蠕ru變bian與yu遲chi滯zhi增zeng大da。所suo以yi粘zhan貼tie式shi傳chuan感gan器qi不bu能neng滿man足zu惡e劣lie環huan境jing下xia使shi用yong。

　　隨著現代科技的飛速發展，許多工業生產和自動控製，如運載火箭燃料室的壓力測量

、導彈飛行的平衡控製以及石油工業的井下壓力測量等
，都需要在耐高溫、naifushieliehuanjingxiagongzuodeyalichuanganqi，zhejiucushirenmencaiyongxindejishuhegongyishouduanlaikaifazhizuoxinxingyalichuanganqi，yincijinshudanxingchendidejinshubomoyingbianyalichuanganqibianyingyunershengle。

　　金屬薄膜應變壓力傳感器的敏感薄膜是采用真空沉積或真空濺射等方法製成：直接在彈性襯底(表麵有絕緣層的金屬或石英、雲母等無機材料)上濺射沉積一層導電金屬薄膜

，再采用光刻技術製成應變電阻
，然後在應變電阻上濺射一層SiO2、Al2O3等(deng)絕(jue)緣(yuan)保(bao)護(hu)膜(mo)來(lai)保(bao)護(hu)應(ying)變(bian)電(dian)阻(zu)
，使(shi)其(qi)不(bu)暴(bao)露(lu)於(yu)大(da)氣(qi)，以(yi)免(mian)電(dian)阻(zu)條(tiao)被(bei)氧(yang)化(hua)。如(ru)果(guo)是(shi)金(jin)屬(shu)彈(dan)性(xing)襯(chen)底(di)，一(yi)般(ban)應(ying)首(shou)先(xian)在(zai)金(jin)屬(shu)彈(dan)性(xing)襯(chen)底(di)上(shang)濺(jian)射(she)一(yi)層(ceng)或(huo)多(duo)層(ceng)絕(jue)緣(yuan)膜(mo)(如SiO2、Si3N4、Al2O3 等)。

　　相(xiang)對(dui)於(yu)絲(si)式(shi)與(yu)箔(bo)式(shi)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)，薄(bo)膜(mo)應(ying)變(bian)式(shi)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)性(xing)能(neng)上(shang)有(you)很(hen)大(da)提(ti)高(gao)
，能(neng)適(shi)應(ying)惡(e)劣(lie)的(de)環(huan)境(jing)。但(dan)是(shi)直(zhi)接(jie)在(zai)金(jin)屬(shu)彈(dan)性(xing)襯(chen)底(di)上(shang)濺(jian)射(she)或(huo)沉(chen)積(ji)薄(bo)膜(mo)需(xu)要(yao)解(jie)決(jue)3 個問題：高質量金屬彈性襯底表麵的製備、薄膜與襯底間的強粘附性、金屬彈性襯底與納米薄膜電阻間的高絕緣性等關鍵技術。目前，這仍然是一個尚待解決的技術難題。