用于高温压力传感器的AlN绝缘膜的研究

采用直流磁控反应溅射法制备了高温压力传感器用的AlN薄膜。用X射线衍射对薄膜的晶向结构进行了分析,研究了薄膜的绝缘特性和化学稳定性,分析了AlN与Si的热膨胀系数、热导系数的关系。选用AlN在力敏电阻条和硅弹性膜之间进行绝缘隔离,由于无p-n结,力敏电阻无反向漏电,得到了极好的压力传感器特性,即零点电漂移及热漂移小及非线性小。

高温压力传感器用多晶硅-AlN-硅单晶基片

论述纳米多晶硅-氮化铝隔膜-硅单晶衬底基片的研制。此基片可供制造高温力学量传感器。其要点是在力敏电阻条与硅弹性膜之间利用AlN进行绝缘隔离。AlN与硅的热膨胀系数接近,附着力高,耐击穿性好。又具有高化学稳定性,高热导率,对于压力传感器的电桥散热特别有利,可解决压力传感器启动时的零点时漂。由于无P-N结,力敏电阻无反向漏电,因此用此基片制造的力学量传感器的特性好(零点电漂移及热漂移小、非线性小)。力敏电阻条由纳米多晶硅构成。利用在600℃退火Al诱导晶化能使溅射得到的非晶硅转化成纳米多晶硅。

薄膜压力传感器的研究进展

物联网产业的发展使传感器的研究得到越来越多的重视。薄膜压力传感器作为传感器的一个重要分支,因其优异的性能得到广泛的使用。简要地介绍了薄膜压力传感器的组成及原理,详细介绍了不同种类材料制成薄膜压力传感器的特点,重点突出了不同合金材料、半导体材料制成的传感器之间性能的差异,并为电阻层材料的选取提供参考意见。通过总结薄膜的制备方法,来阐述在薄膜压力传感器中薄膜的制备技术,总结近年在薄膜制备技术上进行的研究,最后基于近年纳米材料、微电子机械系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)技术、微波技术等技术的发展,结合薄膜压力传感器的研究现状,对其未来的发展进行展望。

溅射薄膜压力传感器敏感元件的制作工艺研究

磁控溅射技术以其在制备薄膜中的独特优点,成为获得高性能薄膜材料的重要手段。采用掩膜法溅射的方法制作薄膜压力传感器敏感元件的电阻层,发现了掩膜法溅射在制作小间距线宽的弊端,引入了先溅射后光刻的制作工艺,实验结果表明,该方法能成功制作出所需的电阻图形。

高温压力传感器的力敏电阻条的制备

本文探讨了一种金属薄膜高温压力传感器的力敏电阻条的制作方法,采用氮化铝作铜衬底和金属力敏电阻条之间的电绝缘层,利用铜金属在高温条件下也能够表现出压阻特性,制作力敏电阻条。通过直流磁控溅射制作力敏电阻条,并引线,封装,进行测试,最后反应出随压力的变化电阻的变化关系。

氮化钽薄膜压力传感器研究

介绍了溅射薄膜压力传感器的技术要求、工作原理、结构设计、版图设计以及试验结果,并对研究过程中的关键技术及解决方法进行了探讨。传感器是依据溅射薄膜应变原理,选用圆平膜片感压膜片、17-4PH不锈钢作为弹性材料,采用机械研磨抛光技术制备压力传感器弹性体基底,利用直流离子束反应溅射及刻蚀技术制备了氮化钽薄膜压力传感器芯片。最后通过激光焊接、金丝球焊接等工艺封装芯片并对传感器的静态性能进行了标定。传感器具有非线性好、灵敏度高等特性。本文探讨了氮化钽薄膜压力传感器的制备方法,研究了不同热处理工艺下传感器性能的变化。

高压氢环境专用薄膜应变片的设计制备及性能测试

为解决普通箔式电阻应变片在高压氢环境中存在应变片脱落、零点漂移和蠕变等问题,设计了一种用于高压氢环境中的专用薄膜应变片,具体制备方式为:利用磁控溅射技术,依次在316L不锈钢基底上镀Cr膜(过渡缓冲层)、AlN膜(绝缘部分)、FeCrAl合金膜(功能层,使用掩模板镀膜为栅丝形状)。应变片的测试结果表明:与常规的粘贴型应变片相比,该薄膜应变片消除了在高压氢环境下应变片的零点漂移和蠕变。

灵敏度温度自补偿薄膜压力传感器的研制

溅射薄膜压力传感器具有长期稳定性好、耐高温等优点,但是由于受弹性体材料自身特性的影响,传感器的灵敏度温度误差大,大约在1.5×10-4~2×10-4/F.S℃,是导致传感器测量误差大的原因之一。在弹性体上设计加工灵敏度温度补偿电阻,使应变电阻和灵敏度温度误差补偿电阻可以在同一时间感受温度,比在后续电路上进行温度补偿,温度响应快。对灵敏度温度自补偿压力敏感元件进行设计与研制。实测结果表明,采用灵敏度温度自补偿工艺技术的敏感元件,灵敏度温度误差较小,可以控制在0.25×10-4/F.S℃以下,传感器的温度性能得到了提高。

小尺寸高精度薄膜压力传感器研制

针对目前溅射薄膜压力传感器由于芯片尺寸较大,导致封装尺寸难以小型化、轻量化问题,利用周边固支小挠度理论,结合ANSYS有限元仿真分析软件,进行小尺寸压力芯片的设计,然后采用研磨抛光和离子束溅射沉积等技术研制出压力芯片,并进行封装,形成更小尺寸的压力传感器。通过对传感器性能测试,静态测试精度达到0.058%,测试精度高,而在高低温下的输出漂移优于典型的薄膜压力传感器指标,且通过在长时间工作情况下的零点输出监测情况,证明传感器具有良好的工作稳定性。

溅射薄膜高精度双余度压力传感器研制

航空涡轴发动机是一种输出轴功率涡轮喷气发动机,是直升机的动力系统。涡轴发动机需要精确控制燃油流量,对压力传感器的输出精度和稳定性要求极高。为了提高可靠性,涡轴发动机需要压力传感器具有双路冗余设计。通过改进薄膜压力传感器结构,设计耐高温信号处理电路,并配套优化算法,研制高精度双余度溅射薄膜压力传感器,以满足涡轴发动机使用需求,对提升航空涡轴发动机整体性能具有重要意义。

溅射薄膜压敏芯体长期稳定性研究

溅射薄膜压敏芯体是制作薄膜压力传感器的核心敏感器件,测量精度高、长期稳定性好,尤其适合航天、航空等对可靠性、长寿命要求高的军事领域应用。对薄膜压敏芯体制备工艺过程进行分析,探讨影响芯体长期稳定性的原因,针对原因进行工艺改进,可获得高稳定的薄膜压敏芯体。