陶瓷作为弹性材料在压力传感器行业的应用

陶瓷压力传感器分为电容式陶瓷压力传感器和压阻式陶瓷压力传感器二种，这二种传感器都采用厚膜技术(Thick Film Technology)制造的。

电容式陶瓷压力传感器：极薄的弹性体背面印刷烧结一圆形电极，而弹性体承载体(基座)亦采用厚膜技术印刷烧结相应的电极，并在两电极表面印刷烧结极薄的绝缘层，当弹性体受压后会产生微量位置变化,它与基座另一电极之间电容会产生变化,而组装在传感器上面ASIC电路中振荡回路即引起振荡频率变化,再由ASIC电路的"频率-电压"转换电路转换成电压变化或再转换成电流变化。从而实现压力/电信号物理量转换。

压阻式陶瓷压力传感器：采用电子浆料, 将四个厚膜电阻印刷--烧结在传感器弹性体上形成惠斯顿电桥路，并采用激光修调系统将电桥修调成平衡状态。当传感器弹性体微量形变便形成电桥不平衡，当在桥路相对两端施加直流激励电压，而桥路另两端便有毫伏级的电压信号输出。其桥路输出电压与压力大小完全精密线性相关，在信号调理电路中可不用线性补偿便可得到很高的线性精度和低温度漂移，但是压阻式陶瓷压力传感器的长期稳定性不是很理想，在要求测量精度高场合是合适采用的。

厚膜工艺是指采用Hybrid Integrated Technology技术。是在二次世界大战以后发展起来的二次集成工艺,它开始是直接应用于军事领域,后来发展到通信和计算机领域。一体化厚膜陶瓷压力传感器是国际上近三年来才开始出现第三代高性能压力传感器。它的特点是传感器弹性体与瓷环在陶瓷制造过程中直接做成一体,与以往的同类产品相比，一体化厚膜陶瓷压力传感器弹性体和瓷环从设计和工艺技术上实现一体化，较目前国际上第一代和第二代陶瓷压力传感器弹性体和瓷环需要用有机粘结剂粘合大大提高了陶瓷压力传感器的机械特性、电特性和可靠性。特别是提高了传感器过载压力、灵敏度、重复性、迟滞性和稳定性等性能。

从生产设备来讲，所有厚膜工艺设备(包括自动丝网印刷机、膜厚非接触式测试设备、烧结炉、激光修调系统等)都必须从美国、英国、日本等国家进口，这些都是国际一流设备，国内不具备生产能力。另外，传感器是敏感元件，对生产环境要求极高，生产线必须具备净化厂房。而这一点，国内的生产线亦无法达到要求。以前，我们曾尝试，将自己设计的一体化陶瓷环、高压阻系数电子浆料，配方研制完成后，在国内生产，但生产出的产品性能始终无法达到要求。以设备来讲，国内生产线加工的传感器存在的最大的问题就是时漂和温漂大，也就是说性能不太稳定。

我国压力传感器市场主要是工业自动化控制领域，和汽车领域。在工控领域里目前我国绝大部份采用扩散硅压力传感器、应变片式压力传感器和溅射薄膜压力传感器，而国内厂家生产面广量大的就是扩散硅压力传感器。

进入九十年代,国际上MEMS技术有了长足的发展，硅片定向微机电加工精度和成品率不断提高，加上离子注入技术的发展使扩散硅压力传感器从技术上有了可靠保证，成本也有所下降。在许多应用领域里，扩散硅压力传感器还必须与充油蕊体配套,这又使它的售价大幅度上升。这些原因无疑在一定程度上促进了国内压力传感器市场的兴盛。

在国外，压阻式陶瓷压力传感器以其高可靠性，抗腐蚀、优良的线性精度和低成本开始逐渐替代扩散硅压力传感器，这也将是必然的发展趋势。瑞士Metallux公司,此外德国WIKA公司和韩国Greensensor公司也生产陶瓷压力传感器,他们都看好中国市场。本文源自泽天传感，版权所有，转载请保留出处。