溅射薄膜压力传感器研制及应用

本文介绍溅射薄膜压力传感器的主要制造工艺，以有溅射薄膜压力传感器及其扩展产品的型号应用。溅射薄膜压力传感器采用了现代薄膜工艺技术，用陶瓷介质代替了传统应变式压力传感器的粘贴胶层，并采用先进的离子束溅射刻蚀工艺制作桥臂电阻。

溅射薄膜压力传感器是由贴片式压力传感器发展而来。薄膜式压力传感器是利用薄膜技术弹性上直接制作薄膜应变电路的一体化敏感元件（及薄膜压力敏感元件），一方面沿用了传统的弹性体粘贴箱式应变计的电测机理，并继承了其原有的一些优点，另一方面采用现代薄膜工艺技术，用陶瓷介质代替了粘贴胶层，克服了由胶层引起的蠕变等一系列弊端，使其在长期稳定性、耐高温、高输出阻抗等性能指标得到了极大的提高。所以薄膜压力传感器适合于要求稳定性好、可靠性高或温度范围宽等恶劣条件下的压力参数测量。特别是在航天、工程机械等领域，其应用前景极为广泛。

溅射薄膜压力传感器元件的结构形式和工作原理：

溅射薄膜压力传感器敏感元件的结构形式，一种是直接在绝缘基底上，先制作金属薄膜，再用光化学等方法生成应变图形和电极，从而制做成溅射薄膜压力传感器敏感元件，另一种是在金属弹性体上先制作一层绝缘介质层，再在其上制作金属薄膜，然后通过光刻、刻蚀的一系列的工艺形成应变图形和电极，一般制作好的敏感元件表面还需覆盖一层保护层。

溅射薄膜压力传感器敏感元件的工作原理和传统的粘贴箱式应变计的压力传感器工作原理一样，敏感元件的应变图形由四个应变电阻组成惠斯墩电桥，随着被测压力的变化弹性体产生变形，电桥的四个电阻感知弹性体的应变，生产电阻值变化，通过应变电测量压力。

溅射薄膜压力传感器的主要制造工艺:

溅射薄膜压力传感器的主要制作工艺包括膜片的研磨抛光、清洗、成膜、制作光化学图形和表面保护。

溅射薄膜压力传感器的一般结构

溅射薄膜压力传感器的一般结构是把敏感元件和接管嘴组成一个封闭的腔体，压力通过接管嘴作用到敏感元件上，敏感元件上的四个应变电阻组成惠斯敦电桥，随着压力的变化，敏感元件的不锈钢弹性体产生应变，从而使应变电阻产生变化，电桥失去平衡，在激励电压的作用下，压力传感器输出发生变化。传感器输出的变化与所感受的压力成正比。

敏感元件与接管嘴用先进的激光焊工艺焊接，这种焊接方法具有热应力小，焊接速度快、焊接设备简单易维护等优点。

为了改善传感器的性能，通常在一般结构的基础上进行优化设计，如为防止接管嘴在安装时扳手产生的应力传递到敏感元件上，在接管嘴上设计应力隔离糟；为改善传感器的动态相应特性，在引压部设计了迷宫结构，中径向小孔，使介质压力不直接作用在敏感元件上，而是通过四个小孔传递到敏感元件上，迷宫小孔起阻尼作用。

压力传感器的灵敏度一般为15MV左右，通常需配差动放大电路对信号进行放大信号0-5V的幅度要求。

溅射薄膜压力传感器的应用

溅射薄膜压力传感器有的膜片和接管嘴通常使用相同的材料，焊接使用激光焊接，属于自熔焊，且焊接接时用惰性气体对焊口进行保护，焊接强度高，焊缝安全性较好。因此溅射薄膜压力传感器常用做型号上各类发动机或贮箱等对安全性要求较高的部位的压力测量。

我司销售的溅射薄膜压力传感器产品性能指标和工艺水平在国际技术领先水平。主要技术指标达到如下：

量程范围：0-3.5BAR  0-1800BAR  (0-50PSI 到 0-25,000PSI)

工作电压8-30VDC

输出4-20MA  0-10V

精度0.25%FS

疲劳寿命设计寿命超过100，000，000次循环

响应时间：1MS

溅射薄膜压力传感器具有稳定性好、可靠性高、温度性能好、能够在恶劣环境条件下使用等特点，可以更好地为型号任务提供服务，满足型号任务对压力参数可靠、准确测量控制的需要。同时溅射薄膜压力传感器技术是军民两用技术，溅射薄膜压力传感器不公可以为型号任何提供服务，还可以将期推向社会，推动和促进国际传感器行业发展。

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