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溅射压力传感器敏感芯体薄膜的布局及手艺请求

宣布时候:2020-6-18      宣布人:泽天传感      点击:

溅射薄膜压力传感器敏感芯体的功效薄膜普通接纳多层薄膜布局,这些功效薄膜普通是接纳真空离子束溅射工艺出产,因为敏感薄膜厚度普通在100nm以下,是以咱们也称其为纳米薄膜,接纳离子束溅射工艺出产建造的压力传感器偶然称为纳米薄膜压力传感器。泽天传感是这类薄膜压力传感器的专业建造厂家

溅射压力传感器

溅射薄膜压力传感器的薄膜衬底是圆形特种资料金属弹性体。第一层功效薄膜是起断绝感化的介质绝缘薄膜,凡是接纳SiO2、Al2O3或复合布局。第二层薄膜是起应变感化的金属敏感薄膜,经由进程光刻工艺构成电桥应变电阻,成为压力敏感芯体的焦点,其资料业内普通接纳Ni-Cr合金、NiCrMnSi合金制备。第三层是钝化掩护介质薄膜,这层薄膜首要用来掩护应变电阻和断绝氛围、水气,避免应变薄膜氧化、侵蚀等构成应变电阻的不不变性。钝化掩护介质薄膜普通是接纳SiO2、Al2O3等资料。第四层薄膜是金丝引线用的窗口镀金薄膜,它与应变电阻膜打仗,完成电气引出。

按照薄膜压力传感器的薄膜所起感化的差别,对各层薄膜的品质请求也差别,对绝缘薄膜,请求应变电阻与传感器的壳体间的绝缘性电阻为100000MΩ以上,耐压100VDC以上,而绝缘电阻5000MΩ以上。同时,绝缘薄膜与弹性体的外表粘附力高。在量程规模内,曲折变形跨越10000000次轮回不生效。请求绝缘薄膜与弹性体的热收缩系数根基分歧,不因它们之间的差别引发内应力,从而构成传感器的输入不不变,对制成的薄膜压力传感器蠕变要小。除金属弹性体的严酷热处置外,请求堆积在其上的介质绝缘薄膜附出力高、致密无针孔、浮泛等缺点。若有蠕变发生,则会增添零点漂移偏差,下降传感器的非线性。绝缘薄膜含杂品质少,无吸附气体。如许,能避免利用进程中杂质的迁徙和蔼体开释所构成绝缘机能下降,泄电流增大,乃至绝缘生效。总之,介质绝缘膜层要具备高的电阻系数;高的击穿电压;杰出的绝缘机能;对弹性体的杰出附着性;杰出的弹性变形的通报性;高的热不变性。

对应变金属敏感薄膜,因为接纳多种资料成分,普通是请求构成薄膜后的构成成分与体材分歧,如许保障它的温度系数和活络度不变。对Ni-Cr薄膜而言,应变金属敏感薄膜在热处置后剩余应力要尽能够小。剩余应力的存在,将引发零点漂移偏差。请求堆积的应变金属敏感薄膜与介质绝缘薄膜的热收缩系数尽能够分歧;薄膜的厚度应当在保障不变的持续薄膜的均匀厚度的条件下,尽能够节制薄膜的抱负厚度。膜太厚,膜内晶格缺点引发畸变增添,内应力增大,别的阻值也不不变;膜太薄,薄膜是不持续的,不能经由进程热处置使其不变。同时斟酌到电阻值要高,桥阻节制在(3~6)KΩ, 应变金属敏感薄膜的方块电阻应为50Ω摆布。其膜厚约莫为(50~90)nm。电阻值高,功耗小,可削减自热引发电阻的不不变。制成的应变电阻阻值在很宽的温度规模内不变比方传感器的不变性请求为0.1%FS,那末电阻的变更量应小于0.05%规模。对持久任务不变性请求,则电阻不变性请求小于0.001%。保障如许高的电阻不变性,其难度较大,须要接纳一些特别成分的资料改性手艺,使其电阻不变性尽能够小。总之,应变金属敏感薄膜层要具备电阻率对应变的活络度高;应变检测受温度影响小;高的电阻率;低的温度电阻系数;靠得住的化学和布局不变性。

对钝化掩护介质薄膜的请求除热收缩系数,粘附性请求之外,膜的厚度不能太厚,太厚轻易龟裂破坏。普通在很是致密膜的环境下,尽能够的薄,约莫300nm摆布。钝化掩护介质薄膜层要具备高电断气缘性;杰出的防潮性与附着性;耐低温(300度以上);离子渗入的高抗性;低应力。

对引线区窗口镀金薄膜,请求薄膜附出力好,球焊时不易剥离,也不能破坏绝缘层。是以窗口镀金薄膜普通较厚约1500 nm。这层薄膜是金制备而成,金是重金属,易分散穿透Ni-Cr、SiO2 层引发绝缘破坏。以是Ni-Cr和SiO2层有必然的厚度,乃至需增添导电的反对层,避免金穿透。引线窗口镀金薄膜层要具备与应变层杰出的电气毗连;低电阻率;与后序加工的兼容性;高的热不变性;杰出的附着性;电阻温度系数与应变层相婚配。

综上所述,溅射薄膜压力传感器对各层薄膜品质总的请求首要是机器特征与电气特征。机器特征包含:薄膜的附出力,内应力,热应力,受力形变后弹性好,热收缩系数小等。电气特征首要是介质膜的绝缘机能好,击穿强度高,泄电流小,金属薄膜的方块电阻适中,电阻值的不变性好。薄膜压力传感器薄膜的机器特征、电特征,首要依靠于薄膜制备装备及制备工艺手艺,因为薄膜构成进程很是庞杂,即便是统一出产装备建造的薄膜,其品质差别偶然也有较大的差别。本文源自泽天传感,版权一切,转载请保留来由。