[实用新型]一种基于离子束溅射薄膜的堵片传感器

说明书

本实用新型涉及一种基于离子束溅射薄膜的堵片传感器，包括一个由聚酰亚胺绝缘材料制作的基底，在基底表面设置有一层由Ti薄膜材料制作的过渡膜层，在过渡膜层上表面的中间区域制作有由Cu薄膜材料制作的电阻应变计导电膜层，在电阻应变计导电膜层上设有一层由Si₃N₄薄膜材料制作的保护膜层，在保护膜层上表面的两侧各设有一块与电阻应变计导电膜层两端引出电极连通的电极膜片。本实用新型可使堵片传感器的灵敏度，分辨率、测量范围小、测量精度等得到提高，可实现对堵片打开信号的可靠、稳定测量，满足航天飞行器发动机控制系统信号测试需要。

技术领域

本实用新型属于传感器测量装置技术领域，涉及一种基于离子束溅射薄膜的堵片传感器。

背景技术

溅射薄膜传感器技术是将半导体技术中的薄膜溅射、光刻等工艺应用到传感器制造行业而产生的一种新型的传感器技术。与传统传感器相比，溅射薄膜传感器具有稳定性好、可靠性高、使用温区宽、温度性能好、耐腐蚀性能高等优点，适合在各种恶劣及特殊条件下的信号测量。近年来，随着薄膜工艺技术的日趋成熟，薄膜压力等传感器已初步实现批量化生产，产品正逐步应用于航空航天、煤炭机械、石油化工等领域，体现出了其技术优势。

随着我国航天飞行器技术的快速发展，对两端分别连接于发动机的喷管及堵片上的用于控制系统进行堵片打开信号检测的堵片传感器提出了更高的要求(堵片传感器的工作原理为：当发动机点火后，燃烧室内压力迅速增大至一定值，将传感器的堵片打开，拉断传感器，从而给控制系统提供打开信号)。目前，本领域普遍使用的堵片传感器均为采用胶粘剂将应变计敏感层直接粘贴到基底上的结构，但采用这种工艺制作的传感器在实际应用中相应存在由灵敏低、分辨率和测量范围小、测量精度低的不足，不能实现微小应变的测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对现有技术中存在的问题加以解决，在已有粘贴式堵片传感器结构基础上，提供一种基于离子束溅射薄膜的堵片传感器，用以使薄膜传感器实现对堵片打开信号的可靠、稳定测量，满足航天飞行器发动机控制系统信号测试需要。

用于实现本实用新型目的的技术解决方案如下所述。

一种基于离子束溅射薄膜的堵片传感器，包括一个由聚酰亚胺绝缘材料制作的基底，在基底表面设置有一层由Ti薄膜材料制作的过渡膜层，在过渡膜层上表面的中间区域制作有由Cu薄膜材料制作的电阻应变计导电膜层，在电阻应变计导电膜层上设有一层由Si₃N₄薄膜材料制作的保护膜层，在保护膜层上表面的两侧各设有一块与电阻应变计导电膜层两端引出电极连通的电极膜片，所述的电极膜片由Au薄膜材料制作。

上述基于离子束溅射薄膜的堵片传感器中，过渡膜层的厚度为200nm，电阻应变计导电膜层的厚度为600nm，保护膜层的厚度为200nm，电极膜片的厚度为200nm。

本实用新型产品采用的具体制备方式是：过渡膜层采用离子束溅射法沉积工艺制备，导电膜层采用离子束辅助溅射方法制备，在电阻膜层上采用光刻工艺制作导电应变片，保护膜层采用反应离子束溅射方法制备，导电应变片电极膜层两端的电极上采用离子束溅射制作。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术优点：

一、本实用新型所述的基于离子束溅射薄膜的堵片传感器，过渡膜层为在聚酰亚胺基底和Cu导电薄膜之间起连接过渡作用的重要膜层，采用离子束溅射Ti薄膜的方法，采用该过渡薄膜可减小离子束溅射Cu膜的应力，提高了导电Cu薄膜与基底之间的结合力，可提高堵片传感器的可靠性；

二、本实用新型中制作的导电应变片，电阻应变计导电膜层为采用离子束辅助沉积的方法制作的厚度为600nm的Cu膜层，该厚度可减小薄膜由于太薄而产生的边界及杂质效应，提高薄膜导电应变片的工作稳定性；