[发明专利]厚膜微压力传感器及制备方法

说明书

(1)技术领域：

本发明涉及厚膜微压力传感器技术。

(2)背景技术：

厚膜微压力传感器是八十年代初出现的新型传感器，其弹性体为高性能氧化铝瓷，应变电阻为具有压阻效应的厚膜电阻，采用厚膜工艺技术直接印刷、烧结在陶瓷弹性体上。这种厚膜微压力传感器成本低、耐高温、耐腐蚀，可直接接触腐蚀性液体或气体，无需通过不锈钢膜片和硅油隔离。八十年代以来，许多国家都对厚膜微压力传感器及厚膜力敏技术进行研究和开发。目前国内外厚膜微压力传感器的最小量程一般都在0.1Mpa(100KPa)左右。

目前国内外常用的微压力传感器主要有扩散硅、组合式二种。前者采用硅材料及半导体平面工艺制作，应变电阻为扩散硅电阻，弹性体为单晶硅，后者主要由弹性波纹膜片、连杆、应变片组合而成，量程一般可达10～50Kpa，不足之处是工作温度低，不耐腐蚀，测量腐蚀性介质需采用隔离措施，成本高。

此外，研制10Kpa以下微压力品种的传感器，存在如下困难和限制：

1、扩散硅压力传感器，随着量程的减小，其弹性膜片的厚度需要进一步减薄，这样导致扩散硅电阻的结深难以控制，非线性增加，性能恶化，一致性和成品率下降等诸多困难。

2、组合式压力传感器结构复杂，由于加工工艺和材料的限制，加工难度更大，难以实现，加上成本高、工作温度低、不耐腐蚀，已远不能适应压力测量的需求。

(3)发明内容：

本发明的目的是，提供一种采用新型陶瓷弹性体设计，采用厚膜应变电阻浆料、并通过厚膜印刷、烧结工艺技术，制出的廉价、工作温度高的厚膜微压力传感器。

本发明目的是这样实现的：采用Al₂O₃瓷加工成弹性膜片及瓷环，弹性圆膜片采用流延法工艺成型，瓷环采用热压铸成型工艺制作，高温烧成，用高温玻璃浆料将弹性圆膜片和瓷环粘结成周边固支的感压弹性体，并在高温中烧结成为一体。然后在弹性体上按预定位置印刷烧结导电带，并在陶瓷弹性体的中央及边缘附近位置通过厚膜丝网印刷，高温烧结工艺制作厚膜应变电阻，并接成全桥，抗过载及补偿用盖板也是用Al₂O₃瓷热压铸成型，用低温玻璃和已印烧好厚膜应变电阻的弹性体形成整体。

(4)附图说明：图1是本发明的结构示意图；图2是本发明盖板3的结构示意图；图3是弹性体1的结构示意图。

(5)具体实施方式：

图中：1、弹性体；2、厚膜电阻全桥(R₁～R₄)；3、盖板；4、补偿电阻网络；5、钯银导带；6、凹槽。

1、超薄微压陶瓷弹性体的制造：弹性膜片采用95％的三氧化二铝(Al₂O₃)陶瓷制作，采用流延法工艺成型，并在1600～1800℃烧结，膜片外径φ72mm，厚度0.25～0.60mm，所制膜片要平整致密，厚度均匀，不得有曲翘和凹凸不平，瓷环外径有φ72mm，内径φ60mm，厚度6.0mm，采用95％Al₂O₃瓷，热压铸工艺成型，其烧成温度为1600～1700℃，再将瓷环两面研磨抛光，使其上下面平整。

采用丝网印刷工艺，在瓷环上均匀印刷一层高温玻璃浆料，然后将φ72mm的膜片粘合在瓷环上，要粘合平整，严密无缝，在常温下平放阴干至少2小时，红外线灯烘干，然后放到高温炉中，在880～940℃高温下烧成一体，出炉后自然冷却至室温。