Способ изготовления чувствительного элемента металлопленочных датчиков давления

Способ изготовления чувствительного элемента металлопленочных датчиков давления

Реферат

 

Изобретение относится к электронной технике и служит для повышения стабильности значений выходного напряжения чувствительного элемента. На упругие подложки из коррозионностойкой стали наносят слой SiO с адгезионным подслоем из хрома и пленку резистивного материала (ПР) до достижения величины поверхностного сопротивления ПР 50 - 55 Ом/о. ПР выдерживают в вакууме при температуре напыления 350^oС в течение 4,5 - 5 ч. Затем на ПР через трафарет наносят слой проводящего материала на основе золота с адгезионным подслоем из хрома и создают контактные площадки тензорезисторов и рисунок коммутации. После этого формируют рисунок тензорезисторов и выдерживают чувствительный элемент в кислородной плазме с расходом кислорода 2 - 3 см³ мин в вакууме 0,7 - 0,9 мм рт. ст. в течение 1,5 - 2 ч. 2 табл.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в технологии изготовления чувствительных элементов малогабаритных металлопленочных датчиков давления. Целью изобретения является повышение стабильности значений выходного напряжения чувствительного элемента, что позволяет увеличить выход годных чувствительных элементов на стадии настройки начального разбаланса мостовых схем тензорезисторов и повысить надежность в работе датчиков давления. Способ осуществляют следующим образом. Упругие подложки из коррозионностойкой стали марки 36НХТЮ подвергают очистке, закрепляют в подложкодержателях, помещают в вакуумную камеру напылительной установки и производят нанесение слоя изолирующего материала на основе оксида кремния (SiO) с адгезионным подслоем из хрома. Затем при температуре подложкодержателя 350^оС напыляют пленку резистивного материала Х20Н75Ю до достижения величины поверхностного сопротивления пленки резистивного материала 50-55 Ом/ После напыления пленки резистивного материала, не разгерметизируя вакуумную камеру, проводят выдержку этой пленки при температуре подложкодержателя 350^оС в течение 4,5-5 ч. Затем на пленку резистивного материала наносят через трафарет слой проводящего материала на основе золота с адгезионным подслоем из хрома. Создают контактные площадки тензорезисторов и рисунок коммутации методом фотолитографии с последующим травлением незащищенных фоторезистом участков пленки резистивного материала и формируют рисунок тензорезисторов, после чего чувствительный элемент выдерживают в кислородной плазме с расходом кислорода 2-3 см³/мин в вакууме 0,7-0,9 мм рт.ст. в течение 1,5-2 ч. Эффективность способа оценивали по величине нестабильности начального разбаланса мостовой схемы тензорезисторов S_ot в интервале температур от температуры жидкого энергена до комнатной температуры (20^оС). Величина S_ot не должна превышать величины 0,015% град^-1 и рассчитывается по формуле S_ot= 100 где U_он величина начального разбаланса мостовой схемы тензорезисторов при нормальных условиях (+20^оС), мВ; U_от величина начального разбаланса мостовой схемы тензорезисторов при температуре жидкого энергена, мВ; U_н величина номинального выходного сигнала мостовой схемы тензорезисторов при номинальном давлении (U_н=9 мВ); T перепад температур, ^оС. При испытаниях стабильность выходного напряжения мостовой схемы ( а_о) тензорезисторов чувствительного элемента при воздействии температуры не должна превышать 1,5% и рассчитывается по формуле a_o= 100 где U' величина начального выходного напряжения до испытаний, мВ; U" величина начального выходного напряжения после испытаний, мВ. Выходное напряжение при номинальном давлении равно 9 мВ. Эффективность предлагаемого способа оценивалась по величине стабильности выходного напряжения чувствительного элемента S_ot и a_o в процессе настройки и испытаний. Сравнивались чувствительные элементы, изготовленные по известному способу с применением прецизионных трафаретов (масок) для получения резистивной пленки и проводящего слоя с чувствительными элементами, изготовленными по предлагаемому способу. Сравнительные результаты по стабильности чувствительных элементов приведены в табл. 1 и 2. Как видно из табл. 1 и 2, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить стабильность выходного напряжения мостовой схемы тензорезисторов в 2,0-2,5 раза. Для чувствительных элементов, изготовленных по предлагаемому способу, стабильность при настройке и испытаниях составляет соответственно: S_ot=0,002-0,15% и а_о=1,27% для чувствительных элементов, изготовленных по известному способу с применением прецизионных трафаретов (масок): S_ot=0,002-0,038% град^-1 и а_о= 3,75% Для реализации предлагаемого способа могут быть использованы резистивные материалы на основе сплавов никеля с хромом (Х20Р80, Х20Н75Ю, Х20Н765ЮМ и др.). Изобретение позволяет повысить стабильность значений выходного напряжения чувствительных элементов, что дает возможность увеличить выход годных чувствительных элементов на стадии настройки начального разбаланса мостовых схем тензорезисторов и повысить надежность в работе датчиков давления.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА МЕТАЛЛОПЛЕНОЧНЫХ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ, включающий операции нанесения на металлическую упругую подложку слоя изолирующего материала, нанесения слоя проводящего материала, вакуумного напыления пленки резистивного материала, формирования рисунка тензорезисторов, создания контактных площадок и рисунка коммутации, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности значений выходного напряжения чувствительного элемента, перед операцией нанесения слоя проводящего материала осуществляют операцию вакуумного напыления резистивного материала и выдержку в вакууме при температуре напыления в течение 4,5 5 ч, а после создания контактных площадок и рисунка коммутации выполняют операцию формирования рисунка тензорезисторов с последующей обработкой полученного чувствительного элемента в кислородной плазме в течение 1,5 2 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 11-2002

Извещение опубликовано: 20.04.2002