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專利名稱：鉑鎢合金膜力學(xué)量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種薄膜力學(xué)量傳感器，用于力學(xué)量測量和自動化測量控制技術(shù)。
在已有技術(shù)中，力學(xué)量傳感器是在介質(zhì)襯底上生長一層單晶硅、多晶硅、無定形硅或鎳鉻合金等，并采用常規(guī)的半導(dǎo)體平面工藝，根據(jù)應(yīng)變效應(yīng)或壓敏效應(yīng)與電橋原理制成的四個條狀電阻組成惠斯登電橋，解決了一般力學(xué)量的測量。但這種力學(xué)量傳感器耐高溫性能及耐腐蝕性能差，精度低，溫度漂移大，在使用方面受到限制。
本實用新型的任務(wù)是克服已有技術(shù)的不足，設(shè)計出一種使用溫度高，穩(wěn)定性好、溫度漂移小的力學(xué)量傳感器。
本實用新型的任務(wù)是通過以下措施來達(dá)到的鉑鎢合金膜力學(xué)量傳感器的工作原理是根據(jù)R1、R2、R3、R4組成的惠斯登電橋，在受力后，一組對邊電陰R1，、R3阻值增加，而另一組對邊電阻R2、R4阻值減小，破壞了電橋的平衡，產(chǎn)生輸出電壓U0。
鉑鎢合金具有很好的應(yīng)變效應(yīng)，優(yōu)良的抗腐蝕抗氧化性能，以及耐高溫容易成膜等優(yōu)點，在蘭寶石或其他彈性材料上通過濺射或蒸發(fā)的方法形成一層3000 ～1μm鉑鎢合金敏感薄膜，進(jìn)行光刻后刻蝕成所需要的條電阻圖形，具體工藝過程如下(1)蘭寶石基片拋光，清洗干凈；(2)濺射鉑鎢合金；將鉑鎢合金做成φ100的靶板，粘在高頻濺射儀的陰極，蘭寶石襯底材料4放在陰極加工臺上，濺射一層3000A～1μm的鉑鎢合金膜5；(3)將鉑鎢合金膜5光刻，刻蝕成圖2的圖形，構(gòu)成力敏元件；(4)將力敏元件放入氫氣爐內(nèi)加熱到900～1100℃熱處理半小時，以形成穩(wěn)定的合金；(5)將力敏元件在850～900℃溫度下用玻璃粉燒結(jié)到瓷骨架3，制成傳感器的管芯；(6)將管芯在750～800℃溫度下用玻璃粉燒結(jié)到接管咀1上；(7)焊接引出線6，加裝外殼2。
由于該傳感器可測量400℃的流體壓力，其接管咀1，外殼2、瓷骨架3、蘭寶石襯底材料4，以及鉑鎢合金膜5均處于或接近400℃高溫下。為解決降低溫度和散熱問題，本實用新型設(shè)計了散熱管7，使得接線盒8、接線片9以及插座10的溫度低于70℃。裝入插座10的目的是保證傳感器能很方便地與外電路聯(lián)接。
本實用新型與已有技術(shù)相比，取得了如下實出效果(1)已有技術(shù)的工作溫度只能到150～200℃，本實用新型可高達(dá)400℃；(2)已有技術(shù)的穩(wěn)定性差，本實用新型為0.05％；(3)已有技術(shù)的溫度漂移為(10－3～10－4)／℃.FS，本實用新型為5×10－5／℃.FS。


圖1是鉑鎢合金膜壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是鉑鎢合金膜壓力傳感器的力敏元件圖。
圖3是鉑鎢合金膜壓力傳感器的示意圖。
圖4是鉑鎢合金膜加速度傳感器的示意圖。圖中11是蘭寶石等強(qiáng)度梁，12是質(zhì)量塊。
圖5是鉑鎢合金膜拉力傳感器的示意圖。圖中13是彈性柱，14是介質(zhì)層。
圖6是鉑鎢合金膜荷重傳感器的示意圖。
在各圖中，接管咀1用合金鋼制成，外殼2用可閥合金制成，瓷骨架3用可加工陶瓷制成，散熱管7用不銹鋼制成，質(zhì)量塊12用鎢銅合金制成，彈性柱13用可閥合金制成，介質(zhì)層14用蘭寶石或陶瓷制成。
權(quán)利要求1.一種薄膜力學(xué)量傳感器，由介質(zhì)襯底材料、應(yīng)變薄膜和其他部件構(gòu)成，其特征是，應(yīng)變薄膜用特殊加工的鉑鎢合金制成，在蘭寶石襯底4上濺射一層鉑鎢合金膜5構(gòu)成力敏元件，力敏元件與瓷骨架燒結(jié)構(gòu)成管芯，管芯燒結(jié)到接管咀1上，加裝外殼2，設(shè)計有散熱管7，使得接線盒8、接線片9、插座10上面的溫度低于70℃，由上述各件構(gòu)成鉑鎢合金膜力學(xué)量傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉑鎢合金膜力學(xué)量傳感器，其特征是，鉑鎢合金膜的厚度是3000 ～1μm。
專利摘要本實用新型涉及一種薄膜力學(xué)量傳感器，設(shè)計了用特殊工藝加工的鉑鎢合金膜與藍(lán)寶石襯底構(gòu)成的力敏元件，力敏元件與瓷骨架燒結(jié)后構(gòu)成管芯，管芯燒結(jié)到接管嘴上。傳感器的工作溫度高達(dá)400℃，其穩(wěn)定性好，溫度漂移小，可用于測量壓力、加速度、拉力、荷重等力學(xué)量。
文檔編號G01L9/02GK2099969SQ9120456
公開日1992年3月25日 申請日期1991年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月30日
發(fā)明者張孝祿, 金福清 申請人:機(jī)械電子工業(yè)部第四十九研究所