专利名称：铂钨合金膜力学量传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种薄膜力学量传感器，用于力学量测量和自动化测量控制技术。
在已有技术中，力学量传感器是在介质衬底上生长一层单晶硅、多晶硅、无定形硅或镍铬合金等，并采用常规的半导体平面工艺，根据应变效应或压敏效应与电桥原理制成的四个条状电阻组成惠斯登电桥，解决了一般力学量的测量。但这种力学量传感器耐高温性能及耐腐蚀性能差，精度低，温度漂移大，在使用方面受到限制。
本实用新型的任务是克服已有技术的不足，设计出一种使用温度高，稳定性好、温度漂移小的力学量传感器。
本实用新型的任务是通过以下措施来达到的铂钨合金膜力学量传感器的工作原理是根据R1、R2、R3、R4组成的惠斯登电桥，在受力后，一组对边电阴R1，、R3阻值增加，而另一组对边电阻R2、R4阻值减小，破坏了电桥的平衡，产生输出电压U0。
铂钨合金具有很好的应变效应，优良的抗腐蚀抗氧化性能，以及耐高温容易成膜等优点，在兰宝石或其他弹性材料上通过溅射或蒸发的方法形成一层3000 ～1μm铂钨合金敏感薄膜，进行光刻后刻蚀成所需要的条电阻图形，具体工艺过程如下(1)兰宝石基片抛光，清洗干净；(2)溅射铂钨合金；将铂钨合金做成φ100的靶板，粘在高频溅射仪的阴极，兰宝石衬底材料4放在阴极加工台上，溅射一层3000A～1μm的铂钨合金膜5；(3)将铂钨合金膜5光刻，刻蚀成图2的图形，构成力敏元件；(4)将力敏元件放入氢气炉内加热到900～1100℃热处理半小时，以形成稳定的合金；(5)将力敏元件在850～900℃温度下用玻璃粉烧结到瓷骨架3，制成传感器的管芯；(6)将管芯在750～800℃温度下用玻璃粉烧结到接管咀1上；(7)焊接引出线6，加装外壳2。
由于该传感器可测量400℃的流体压力，其接管咀1，外壳2、瓷骨架3、兰宝石衬底材料4，以及铂钨合金膜5均处于或接近400℃高温下。为解决降低温度和散热问题，本实用新型设计了散热管7，使得接线盒8、接线片9以及插座10的温度低于70℃。装入插座10的目的是保证传感器能很方便地与外电路联接。
本实用新型与已有技术相比，取得了如下实出效果(1)已有技术的工作温度只能到150～200℃，本实用新型可高达400℃；(2)已有技术的稳定性差，本实用新型为0.05％；(3)已有技术的温度漂移为(10－3～10－4)／℃.FS，本实用新型为5×10－5／℃.FS。
图1是铂钨合金膜压力传感器的结构示意图。
图2是铂钨合金膜压力传感器的力敏元件图。
图3是铂钨合金膜压力传感器的示意图。
图4是铂钨合金膜加速度传感器的示意图。图中11是兰宝石等强度梁，12是质量块。
图5是铂钨合金膜拉力传感器的示意图。图中13是弹性柱，14是介质层。
图6是铂钨合金膜荷重传感器的示意图。
在各图中，接管咀1用合金钢制成，外壳2用可阀合金制成，瓷骨架3用可加工陶瓷制成，散热管7用不锈钢制成，质量块12用钨铜合金制成，弹性柱13用可阀合金制成，介质层14用兰宝石或陶瓷制成。
权利要求1.一种薄膜力学量传感器，由介质衬底材料、应变薄膜和其他部件构成，其特征是，应变薄膜用特殊加工的铂钨合金制成，在兰宝石衬底4上溅射一层铂钨合金膜5构成力敏元件，力敏元件与瓷骨架烧结构成管芯，管芯烧结到接管咀1上，加装外壳2，设计有散热管7，使得接线盒8、接线片9、插座10上面的温度低于70℃，由上述各件构成铂钨合金膜力学量传感器。
2.根据权利要求1所述的铂钨合金膜力学量传感器，其特征是，铂钨合金膜的厚度是3000 ～1μm。
专利摘要本实用新型涉及一种薄膜力学量传感器，设计了用特殊工艺加工的铂钨合金膜与蓝宝石衬底构成的力敏元件，力敏元件与瓷骨架烧结后构成管芯，管芯烧结到接管嘴上。传感器的工作温度高达400℃，其稳定性好，温度漂移小，可用于测量压力、加速度、拉力、荷重等力学量。
文档编号G01L9/02GK2099969SQ9120456
公开日1992年3月25日 申请日期1991年3月30日 优先权日1991年3月30日
发明者张孝禄, 金福清 申请人:机械电子工业部第四十九研究所