微压薄膜压力传感器的关键技术研究与企业技术平台建设方案

发布时间：2016-7-19 发布人：泽天传感点击：

微压薄膜压力传感器与常规量程的薄膜压力传感器相比，在工艺技术方面要困难得到多。具体来说，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、薄膜的稳定性研究

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。以上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。

微压薄膜压力传感器设计技术平台研究内容：

1）从事薄膜压力传感器研究、设计的人才梯队的建设。

2）建立薄膜微压传感器弹性体设计数据库。

3）研究建立适用于激光调阻的应变电桥版图设计数据库。

4）用于薄膜微压传感器弱信号处理的典型电路图和仿真。

5）用于薄膜压力传感器的非线性、温度漂移补偿的典型数字电路图。

6）能满足表压和绝压密封要求的薄膜微压传感器系列产品结构图库。

微压薄膜压力传感器制造工艺技术平台研究内容：

1）形成完整的、能有效指导生产的薄膜微压传感器生产工艺文件。

2）设计用于薄膜微压传感器弹性膜片研磨、抛光的设备和工装。

3）固化薄膜压力传感器多层复合薄膜溅射工艺、激光调阻等工艺。

4）设计改进薄膜压力传感器传统的引线、封装方式，固化工艺。

微压薄膜压力传感器检测技术平台研究内容：

1）建设压力传感器静态性能试验室，恒温精度±1℃。

2）设计微压传感器静态性能标定设备。

3）设计加工微压传感器温度特性试验用温度—压力试验装置，-55℃～+150℃。

4）设计微压薄膜传感器寿命试验专用压力循环试验设备。