压力与温度复合传感器及制备办法简介

科技工作者知道，用于液体或气体等被测介质的压力与温度的同点丈量，在宇宙飞船、飞机、高速列车，箭（导弹）、核反应堆等特别丈量环境下，丈量的可靠性要求是十分重要和有必要的。可是现有传感器不只在制造精度上，而更重要的是在大加速度、高温、强辐射、强振荡等恶劣条件下，远远满意不了丈量可靠性的要求。许多专业人员，终身都在寻求完美的处理前述问题的办法。好在现在世界上，高纯的三氧化二铝（Al2O3）γ单晶体，即莫氏硬度达9.0，呼应频率达5×1018Hz的蓝宝石单晶体，已成为制造力敏和热敏传感器比较抱负和几近完美的高弹性高温晶体。它可以外延成长出单晶硅，又极易同钛、铂等金属亲和，并且其热膨胀系数在-196℃～400℃温区内，同钛及绝大数钛合金十分匹配。这给制造传感器的高标准封接操作带来了便利。但在结构规划及工艺制造方面仍存在许多难题和困难。针对现有硅蓝宝石力敏传感器的加工工艺比较复杂等难以克服的问题，使用现代加工手法和新的思想办法，用它制造出了适用于高温丈量的硅蓝宝石力敏传感器，该制造工艺是将外延成长有单晶硅膜的蓝宝石晶片，用静电封接或用分子键办法，封接到钛合金应力杯上，以钛合金应力杯对称中心为基准，激光刻出硅应变电阻，在硅应变电阻的铂金盘上用金属弹性触头衔接引线，进行封装衔接外引线，使该传感器适用温度达-196℃～400℃。这种传感器虽处理了耐温等问题，但“触头”在强振荡和大加速度下，简单磨损和失效。一同也处理不了压力与温度的同点丈量问题。为处理同点丈量问题，人们企图将压力传感器与温度传感器进行兼并绑缚，如将Pt100铂温度传感器与压力传感器绑缚到一同。但其存在以下问题：体积大，占用空间多；结构不紧凑，测温与测压点别离；测温原件与测点存有空隙，测温易滞后或测禁绝。假如加胶等介质粘住温度传感器，又会带来漏电，特别是高温漏电，还存在温度系数不匹配，有失效的或许；引线很难处理，一般不抗振和不抗大加速度；习惯温度不行；绝缘问题欠好处理，外引线欠好固定，抗振强度不行等等。因而，现有传感器远远满意不了同点丈量和在恶劣条件下丈量的高可靠性要求。

研讨意图是供给一种高温压力与温度的复合传感器及制备办法，它处理了现有技能存在的满意不了同点丈量压力与温度的高可靠性问题，它不只保存现有硅蓝宝石力敏传感器的长处，并且与同类产品比较，具有制造工艺愈加合理，操作方便，相对成本低，出产效率高的特色，明显提高了在恶劣条件下丈量的高可靠性。

所选用的技能计划是：该高温压力与温度的复合传感器包含使用静电封接或分子键合在一同的蓝宝石晶与钛合金应力杯、外引线及钛合金外壳，其技能关键是：以钛合金应力杯对称轴中心定位，在应力区制造有硅应变电阻和铂焊盘的同一蓝宝石晶片上的非应力区一隅设置有铂热电阻，焊接在钛合金应力杯上的钛固定爪的内腔使用银铜焊层封接有带印刷电路的绝缘引线转换板，作为内引线的金属箔条一端焊接在别离与硅应变电阻及铂热电阻衔接的铂焊盘上，金属箔条另一端与固定有外引线的绝缘引线转换板焊接在一同。

所述绝缘引线转换板上的印刷电路是这样制造的：首要预制绝缘引线转换板，再将这个绝缘引线转换板上的引线、穿线孔及与钛固定爪封接外表，悉数进行钨钼金属化厚膜工艺处理，在钨钼金属化膜层上，印制钯银引线浆料，在真空、900℃下烧结，于绝缘引银引线焊盘、穿线孔、引线，构成完好的印刷电路。

高温压力与温度复合传感器的制备办法包含如下研讨进程：

光刻蓝宝石晶片上的内引线铂焊盘窗口

将外延单晶硅的蓝宝石晶片，用高温湿法氧化硅外表，构成细密的SiO2层；以钛合金应力杯内径为应力区定位，按规划要求，在预订区域制出硅应变电阻的内引线铂焊盘方位和在非应力区一隅制出铂热敏电阻及内引线铂焊盘的方位，进行光刻；刻出硅应变电阻内引线铂焊盘窗口，显露硅外表，一同，刻出铂热电阻及内引线铂焊盘的窗口，显露适合做铂热敏电阻及内引线铂焊盘的蓝宝石外表；

掩膜溅射铂，制造硅应变电阻内引线铂焊盘与铂热敏电阻的铂层及其内引线的铂焊盘；

封装蓝宝石晶片到钛合金应力杯上

将溅射好铂焊盘与铂热电阻的蓝宝石晶片划片，在400℃温度下，在高真空环境，加2000V.DC电场，将蓝宝石晶片蓝宝石面封接到钛合金应力杯上；

以钛合金应力杯对称轴中心定位，用激光刻阻

在激光刻阻机上，以钛合金应力杯对称轴中心定位，确认应力区与非应力区，将蓝宝石晶片的有内引线铂焊盘面调平，定位，首要在应力区按单晶硅晶向刻硅应变电阻，将硅应变电阻的内引线铂焊盘连起来，制出惠斯顿电桥，在非应力区修调出铂热电阻；

定位装绝缘引线转换板到钛合金应力杯底座上

先预制绝缘引线转换板，再将绝缘引线转换板上的引线、穿线孔及与钛固定爪的封接面，悉数制造钨钼金属化膜；在真空、900℃高温下，于绝缘引线转换板的钨钼金属化膜层上制造钯银引线焊盘及引线层，制成印刷电路；将带有印刷电路的绝缘引线转换板，在真空、700℃下，用银铜焊层衔接到钛固定爪上，外引线经穿线孔焊到绝缘引线转换板上，作为内引线的金属箔条一端焊接在绝缘引线转换板上；

作为内引线金属箔条的另一端焊到铂焊盘上，焊上钛合金外壳，测验检定，即成为高温压力与温度的复合传感器。