[实用新型]一种三余度的薄膜压力敏感元件

说明书

本实用新型涉及一种三余度的薄膜压力敏感元件，包括一个金属材料制帽形弹性体，在弹性体的表面镀有介质膜，在介质膜表面通过离子束溅射沉积工艺镀有应变合金膜，在应变合金膜的表面通过光刻工艺形成的应变电阻区，应变电阻包括六对电阻，每两对电阻组成一个独立的惠斯通电桥，三个惠斯通电桥形成三路输出信号，在应变合金膜的应变电阻区域上镀有保护膜，在保护膜上位于应变合金膜形成的应变电阻的端子区域镀有镍膜。本实用新型是在薄膜压力敏感元件制作时将测量输出信号的惠斯通电桥进行三路输出的冗余设计，当一路输出信号出现故障时，可通过其他冗余信号进行测量，具有结构新颖、使用方便、测量范围宽、测量稳定性及可靠性好等优点。

技术领域

本实用新型属于压力测量装置技术领域，涉及一种三余度的薄膜压力敏感元件。

背景技术

薄膜压力敏感元件目前主要应用于压力测量领域，由于其采用溅射镀膜的工艺技术，因此具有耐高温、耐腐蚀、灵敏度高、可靠性及长期稳定性好的优点，并被广泛应用于航空航天、油田、化工等恶劣环境中。但是目前市场上应用的都是单余度的压力敏感元件，即敏感元件的输出只有一路信号，如果测试出现故障时薄膜压力敏感元件的输出信号就会失效，造成测量失败，则该薄膜敏感元件也会失去测量的作用，致使整个测试系统出现故障。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构新颖、使用方便、测量范围宽、测量稳定性及可靠性好的三余度的薄膜压力敏感元件。

为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的三余度的薄膜压力敏感元件包括一个金属材料制帽形弹性体，在弹性体的表面镀有一层1.0～2.0微米厚的由SiO₂薄膜和Si₃N₄薄膜叠加构成的介质膜，在介质膜的表面通过离子束溅射沉积工艺镀有一层100～200纳米厚的应变合金膜，在应变合金膜的表面通过光刻工艺形成的应变电阻区，所述的应变电阻包括六对电阻，每两对电阻组成一个独立的惠斯通电桥，并形成一路输出信号，三个惠斯通电桥形成三路输出信号，在应变合金膜的应变电阻区域上镀有100～200纳米厚的保护膜，在保护膜上位于应变合金膜形成的应变电阻的端子区域镀有厚度为300～400纳米的镍膜。

上述三余度的薄膜压力敏感元件中，保护膜为离子束溅射沉积氮化硅薄膜，镍膜采用离子束溅射制备而成。

上述三余度的薄膜压力敏感元件中，每一个惠斯顿电桥都是由四个应变电阻组成，四个应变电阻分别位于弹性体受力后的表面应变区域内。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点如下所述。

一、可靠性高。本实用新型是在薄膜压力敏感元件制作时将测量输出信号的惠斯通电桥进行三路输出的冗余设计，当一路输出信号出现故障时，可通过其他冗余信号进行测量，不会影响正常的测量工作，也不会造成测试系统出现故障，这样就满足了高可靠性压力测量系统对可靠性和容错性的特殊要求，可直接将目前的单余度测量技术提高到三余度测量。

二、本实用新型采用PECVD法沉积的介质膜具有膜层致密、绝缘强度高的优点，采用SiO₂薄膜和Si₃N₄薄膜叠加形成的介质膜，消除了单层介质膜厚度太大引起的薄膜内应力大造成的薄膜龟裂失效的现象，该介质膜具有良好的绝缘强度，能经受各种绝缘电阻要求较高的环境使用。

三、稳定性好。本实用新型所述三余度薄膜压力敏感元件的惠斯通电桥是采用离子束溅射法制备的合金膜形成的，通过光刻工艺将合金膜加工成具有冗余设计的应变电阻，合金膜的电阻温度系数较小、稳定性好，使最终的三余度薄膜压力敏感元件在测量时具有更好的稳定性。

四、本实用新型所述三余度薄膜压力敏感元件在测量时既具有普通薄膜压力敏感元件测量范围宽、耐恶劣环境影响的优点，又具有高可靠性测量的优点。