微压薄膜压力传感器关键性技术研究

关注:1885     发表时间:2015-08-19 16:18:34

    与常规量程的薄膜压力传感器相比,微压薄膜压力传感器的关键技术主要是以下几个方面的关键技术需要重点研究。

1、弹性材料的研究

    由于薄膜微压传感器弹性材料的厚度将减薄到0.3mm以下,给膜片加工带来很大困难,尤其是表面抛光时间不能过长,否则会造成厚度不均匀、平行度下降、内应力增大等现象。因此,要求弹性材料本身有良好的材质和良好的弹性性能、强度,更好的热稳定性,同时研究改变镀膜工艺路线和方法,提高镀膜工艺水平,以便在较粗糙的弹性膜片表面制造合格的绝缘薄膜。

2、弹性材料的加工

    弹性体膜片减薄以后,加工是主要难题之一。由于膜片很薄,要保证膜片的厚度尺寸、平行度、光洁度等要求,现有传感器的弹性体加工方法已不能使用,需研究新的弹性材料加工技术、手段和工艺,包括专用加工设备、工装具、磨料、磨抛速度、磨抛压力等工艺,以及磨抛过程监测与控制系统。设计低硬度的磨盘和不同的夹具,采用较低硬度的磨料,研究、摸索合适的压力、转速等参数,用“精密磨抛机”对弹性膜片作预减薄、研磨、抛光,再利用离子束进行精减处理。

3、薄膜工艺研究

    以多层绝缘层单位重叠组合,是提高芯片的绝缘性能的有效解决方案,通过双层绝缘形式,使两层绝缘膜的疵点和弱点相互遮掩,并提高耐压强度。

4、激光调阻工艺研究

    由于膜片减薄带来的问题关系到本项目产品能否满足环境适应性能和可靠性要求,尤其关系到批量生产时产品的质量一致性和可靠性保证,也是随着薄膜压力传感器在装备中的应用剧增而提出,因此针对在各类薄膜压力传感器中普及应用的新工艺进行研究。

研究激光调阻工艺的目的,是采用激光束对多层薄膜的中间层,即组成电桥的薄膜电阻条阻值进行修正,取代人工绕制电阻串联在桥臂中进行补偿的方法,提高产品的可靠性。

5、稳定性研究

    主要包括:材料加工后的应力、薄膜内应力、产品装配等应力的加速消除,薄膜晶格及结构缺陷的稳定性处理等。研究方法包括低温时效、疲劳、退火、超声振动等。传感器的稳定性评定研究的目的是在较短时间内测量给出传感器的年漂移量。研究方案是通过统计个别和批量产品在一定条件下(温度、压力载荷等)的漂移趋势导出稳定性指标。

    这些关键技术的解决,对于提高我国薄膜压力传感器产业的整体技术水平具有重要的意义。


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