基于非晶材料的高性能薄膜壓力傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種壓力傳感器，尤其涉及一種采用非晶材料為彈性敏感元件的高性能薄膜壓力傳感器。
【背景技術】
[0002]薄膜壓力傳感器是一種性能優良的壓力傳感器，它具有綜合精度高、工作溫度范圍寬、穩定性好、耐腐蝕等優良特點，在武器裝備、航空航天、石油化工、核工業、冶金等多個領域得到應用。
[0003]目前，薄膜壓力傳感器的敏感電阻主要采用鎳鉻合金等材料制成，應變因子不高于2.5，傳感器的靈敏度不高，這樣傳感器的抗干擾能力差，限制了這類壓力傳感器在惡劣環境下使用。
[0004]另外，現有的薄膜壓力傳感器如圖1所示，順次包括彈性體1，電路板支架3，轉換電路板4組成。所述的現有技術薄膜壓力傳感器的彈性體I的加工工藝主要有研磨拋光、鍍膜、光刻。研磨拋光工藝是采用機械的辦法一次性不多于150個所述彈性體I同時進行，完成全部研磨拋光工作需要約8小時。鍍膜工藝一次性只能對100個左右已研磨拋光合格的所述彈性體I進行，每次完成全部鍍膜工作10小時以上。光刻工藝對已完成鍍膜工藝的所述彈性體I進行，只少需要二次光刻，第一次光刻一次性可對10個左右的已完成鍍膜工藝的所述彈性體I同時進行，第二次光刻一次只能對一個完成了第一次光刻的所述彈性體I進行。以上主要生產工藝生產效率低，這樣造成了產品生產成本高，無法在民用領域得到廣泛應用。
[0005]因此，開發一種靈敏度高、生產效率高、成本低的高性能薄膜壓力傳感器極其重要。
[0006]采用非晶材料作為彈性體，同時使用大張彈性體膜片一次性批量生產的方法制造的基于非晶材料的薄膜壓力傳感器能解決上述存在的問題。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在于提供一種基于非晶材料的高性能薄膜壓力傳感器，針對現有技術的不足，解決薄膜壓力傳感器靈敏度不高且生產效率低、成本高的問題，實現在惡劣環境下對壓力的精確測量以及在民用領域廣泛使用的目的。
[0008]為解決以上技術問題，本發明的技術方案是:一種基于非晶材料的高性能薄膜壓力傳感器，包括一個受力支撐座，一個焊接在所述受力支撐座底部凹槽內的應變彈性膜片，一個固定于所述受力支撐座內部的轉換電路板，其特征在于，所述應變彈性膜片是采用大片非晶材料通過真空鍍膜工藝在所述大片非晶材料上形成敏感電阻構成惠斯通電橋電路，使用機械沖壓或激光切割的辦法而分離的彈性體。
[0009]所述大片非晶材料是由TixZryHfzCuhNiniSinRep組成或者由Zr XAlyHfzNiniCunRep組成，Re 是稀土元素 Dy、Tb、Y、La、Nd、Sm、Ce 中一種。
[0010]所述TixZryHfzCuhNiniSinRep的各元素組成成份原子百分比是35%彡x彡39%，
2.5%^y^3.5%,3.5%^z^5.5%,35.5%^h^40.5%,5.5%^m^8%,4.5%
η 6.5%, P = Ι-χ-y-z-h-m-no
[0011]所述ZrxAlyHfzNiniCunRep的各元素組成成份原子百分比是45%彡χ彡55%,7.5%^ y ^ 11.5 %，3.8 % 彡 z 彡 5.8 %，13.5 % 彡 m 彡 15.5 %, 13.5 % ^ n ^ 15.5%, p =l_x_y_z-m_n0
[0012]與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為:由于彈性體材料采用了非晶材料，其楊氏模量比17-4PH彈性體材料小很多，而此類壓力傳感器的靈敏度系數與楊氏模量的平方根成反比，因此采用非晶材料為彈性體的壓力傳感器靈敏度系數得到提高，進而抗干擾能力得到提尚。
[0013]另外，采用大片非晶材料做彈性體，其表面粗糙度小，無需進行研磨拋光就可以鍍膜，省去研磨拋光工藝，節省生產時間。將大片非晶彈性體材料切割成4英寸、6英寸、8英寸、12英寸大小的膜片，以4英寸大片非晶材料為例:清洗后可以同時對4片所述4英寸大片非晶材料進行鍍膜，而一片所述4英寸大片非晶材料上至少可以生成直徑7.5毫米的應變彈性膜片120片，這樣一次鍍膜至少得到480片所述的應變彈性膜片，大大提高鍍膜效率。鍍膜完成后一次性對4英寸所述非晶彈性體膜片進行光刻，這樣一次可以光刻生成120片所述應變彈性膜片，大大提高光刻效率。
[0014]通過上述工藝后，薄膜壓力傳感器的靈敏度和生產效率提高，生產成本下降，而其它薄膜壓力傳感器的優良性能得到保留。
[0015]本發明的基于非晶材料的高性能薄膜壓力傳感器的主要性能指標如下:
[0016]測量范圍:0?0.05?150MPa 綜合精度:0.05% FS?0.5% FS
[0017]介質溫度范圍:-200°C?300°C 靈敏度系數:彡6mV/V
[0018]零點溫度漂移:彡±0.002% FS/0C 長期穩定性:彡±0.1% FS/年
[0019]本發明解決了現有薄膜壓力傳感器靈敏度低，抗干擾能力不強，不適應惡劣環境下對壓力進行精確測量的問題，同時解決了薄膜壓力傳感器生產效率低，成本高，不能在民用領域普遍推廣應用的問題。
【附圖說明】
[0020]圖1為現有技術的薄膜壓力傳感器的結構示意圖。
[0021]圖2為本發明的基于非晶材料的高性能薄膜壓力傳感器的結構示意圖。
[0022]圖3為本發明的基于非晶材料的高性能薄膜壓力傳感器的大片非晶材料上分布的應變彈性膜片示意圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，現有技術的薄膜壓力傳感器順次包括彈性體1，電路板支架3，轉換電路板4組成。其中所述電路板支架3焊接在所述彈性體I外周，而所述轉換電路板4安裝在所述電路板支架3內。
[0024]現有技術的薄膜壓力傳感器的彈性體I通常為17-4PH材料，其楊氏模量常溫下約為200Gpa。所述彈性體I加工工藝主要有研磨拋光、鍍膜、光刻。研磨拋光工藝是采用機械的方法一次性不多于150個所述彈性體I同時進行，完成全部研磨拋光工作需要約8小時。鍍膜工藝一次性只能對100個左右已研磨拋光合格的所述彈性體I進行，每次完成全部鍍膜工作10小時以上。光刻工藝對已完成鍍膜工藝的所述彈性體I進行，只少需要二次光刻，第一次光刻一次性可對10個左右的已完成鍍膜工藝的所述彈性體I同時進行，第二次光刻一次只能對一個完成了第一次光刻的所述彈性體I進行