2024年6月11日发(作者：宝梓柔)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.3
(22)申请日 2009.06.02
(71)申请人 中国航天科技集团公司第四研究院第四十四研究所
地址 710025 陕西省西安市灞桥区洪庆镇田王街特字1号
(72)发明人 盖广洪 戚龙 黎明诚
(74)专利代理机构 西安文盛专利代理有限公司
代理人 李中群
(51)
(10)申请公布号 CN 101566514 A
(43)申请公布日 2009.10.28
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
集成温度的薄膜压力传感器
(57)摘要
本发明涉及一种集成温度的薄膜压
力传感器，由带螺纹和密封环的引压连接
管、敏感组件、外接线路板、壳体和接插
件组成，在敏感弹性体上设置有过渡层、
绝缘层、电阻层(包括应变电阻层和温度敏
感电阻层)、焊接层和钝化保护层，其中的
电阻层通过导线与外接线路板连接。该传
感器的绝缘层是由SiO
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1、一种集成温度的薄膜压力传感器，其特征在于：具有一个带
2、根据权利要求1所述的集成温度的薄膜压力传感器，其特征
3、根据权利要求2所述的集成温度的薄膜压力传感器，其特征
螺纹和密封环的引压连接管(1)和一个螺纹配装在引压连接管(1)上
的壳体(4)，壳体(4)外带有接插件(5)，在壳体(4)内装有与接插件(5)
相连的外接线路板(3)和与外接线路板(3)联接的敏感组件(2)，所说
的敏感组件(2)包括一个下部焊接在引压连接管(1)上的中空敏感弹
性体(21)，在敏感弹性体(21)上自下而上依次设置有过渡层(22)、绝
缘层(23)、电阻层(24)、焊接层(25)和钝化保护层(26)，其中的电阻
层(24)通过导线与外接线路板(3)连接。
在于：所说的电阻层(24)包括应变电阻层和温度敏感电阻层，其中的
应变电阻层是由NiCr合金材料依次通过离子束溅射沉积和光刻工艺
而成的平面电阻，其厚度在150～200纳米之间；温度敏感电阻层是
由Ni金属依次通过离子束溅射沉积和光刻工艺而成的平面电阻，其
厚度为150～200纳米之间，在所述平面电阻的引出焊盘上沉积厚度
在1～2μm之间引线导电金膜，在导电金膜上焊接有金质双丝内引线。
在于：所说的应变电阻层包括连接成惠斯顿电桥的四个应变电阻(R1、
R2、R3、R4)，它们成环型结构，处于弹性体的最大形变区。
4、根据权利要求2所述的集成温度的薄膜压力传感器，其特征
5、根据权利要求1所述的集成温度的薄膜压力传感器，其特征
在于：所说的温度敏感电阻层包括两个处于弹性体最小形变区的分别
用于压力传感器温度灵敏度补偿和用于测量环境的温度的阻值可调
型电阻(R11、R22)。
在于：所说的绝缘层的总厚度在3～5μm之间，由2～3层金属氧化
物层构成，金属氧化物层的成分是SiO2和
Ta2O5的叠加或者是SiO2和
6、一种用于制作权利要求1、2、3或4所述集成温度的薄膜压
6.1制作敏感弹性体(21)、引压连接管(1)、外接线路板(3)、壳
和接插件(5)；
6.2在敏感弹性体(21)表面通过离子束溅射沉积的方法依次沉
层(22)和绝缘层(23)；
6.3用离子束溅射的方法在绝缘层(23)上沉积NiCr合金层；转
后，在NiCr合金层上沉积Ni电阻层；在Ni电阻层上依次进
性光刻胶、用掩模板曝光、显影和定影后完成丝栅刻蚀前的工
力传感器的生产方法，其特征在于包括以下的生产步骤：
Al2O3的叠加。
体(4)
积过渡
换靶材
行匀正
作；利用离子束刻蚀方法刻蚀掉测温电阻层中不需要的部分；然后再
在刻蚀后的电阻层中通过匀正性光刻胶、用掩模板曝光、显影和定影
工艺完成丝栅刻蚀前的工作；第二次用离子束刻蚀，刻蚀掉电
不需要的部分，进而得到了按照设计要求的图形；之后
的方法对温度灵敏度电阻和测量温度的电阻进行
应变电阻层和温度敏感电阻层的电阻层
阻层中
通过激光修正
阻值修正，制成带有
(24)；
6.4在焊盘上镀金以及最后沉积钝化保护层(26)；
6.5将制作好的敏感组件(2)焊接在引压连接管(1)上，壳体焊接
弹性体(21)的外围，在连接管(1)的上表面加工出丝孔，通过
定外接线路板(3)；
6.6把焊盘上相应的点与外接线路板焊接好，使之接收应变电阻
7、根据权利要求6所述的集成温度的薄膜压力传感器的生产方
7.1通过光刻加工出电阻层特殊设计的图形；
7.2根据计算的结果，用激光将电阻层中相应的电阻区域通过烧
和测温电阻输出的信号，通过转换电路输出电压信号。
在敏感
螺丝固
法，其特征在于所说的通过激光修正进行电阻值修正的方法是采用如
下步骤：
蚀的方法蒸发掉，造成电阻值增大，在线检测电阻值直至符合设计的
要求。
说 明 书
技术领域
本发明内容属于测量仪器设备技术领域，涉及一种薄膜压力传感
别是一种具有集成测温功能的薄膜压力传感器。
背景技术
目前，传感器技术在军事、民用等领域中的作用已得到世界各国
多的重视，需求量也在逐年上升。以美国为例，仅军事上用来
压力等参数的五种主要传感器年平均增长率即达12％，约占
额的15％。
公知产品中，用来测量温度与压力的传感器是传感器中应用最广
种，因为在航天、航空、导弹、各类武器装备以及民用领域中
对介质的温度与压力进行测量与控制。在现有技术领域，一般
统都是通过温度传感器与压力传感器两个传感器对这两种参
量。随着科学技术的发展，集成化、智能化、小型化已
仪表发展的趋势，与之同时，传感器技术也在集成、智
面大力发展。由于实际应用中要求对同点介质温度与压
场合相当多，将压力与温度测量进行集成并由同一传感
简化安装与调试程序，无疑具有极为广泛的应用前景。
另一方面，为了减小传感器的灵敏度温度系数，以往的做法一般
在电桥中串联补偿电阻进行补偿。由于补偿电阻不在膜片上，
偿电阻和应变电阻之间有一定的温度梯度，以致无法进行比较
补偿。就此意义来说，研发具有集成测温功能的薄膜压力传感
方面可以对压力传感器的温度灵敏度进行比较精确的补偿，另
器，特
越来越
测温度、
传感器市场总
泛的两
都需要
测试系
数同时进行测
成为当今测量
能与数字化方
力同时测量的
器实现，从而
是采用
造成补
准确的
器，一
一方面
也可以实现测量温度的功能。
发明内容
本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，进而提供一
结构合理、测量精度及长期稳定性好、生产效率和动态响频高、
测温和测压集成作用的集成温度的薄膜压力传感器。
用于实现上述发明目的的技术解决方案是这样的：所提供的集成
薄膜压力传感器具有一个带螺纹和密封环的引压连接管和一
引压连接管上的壳体，壳体外带有接插件，在壳体内装
连的外接线路板和与外接线路板联接的敏感组件，所说
括一个下部焊接在引压连接管上的中空敏感弹性体，在
自下而上依次设置有过渡层、绝缘层、电阻层、焊接层
其中的电阻层通过导线与外接线路板连接。
本发明技术方案中所说的电阻层包括应变电阻层和温度敏感电
(测温电阻层)，其中的应变电阻层是由NiCr合金材料依次通过
溅射沉积和光刻工艺而成的平面电阻，其厚度在150～200纳
敏感电阻层即测温电阻层是由Ni金属依次通过离子束
而成的平面电阻，其厚度为150～200纳米之间，
出焊盘上沉积厚度在1～2μm之间引线导电金
质双丝内引线。
在上述电阻层结构中，应变电阻层包括连接成惠斯顿电桥的四个
阻，它们成环型结构，处于弹性体的最大形变区；温度敏感电
括两个处于弹性体最小形变区的分别用于压力传感器温度灵
于测量环境的温度的阻值可调型电阻。
种具有
可实现
温度的
个螺纹配装在
有与接插件相
的敏感组件包
敏感弹性体上
和钝化保护层，
阻层
离子束
米之间；温度
溅射沉积和光刻工艺
在所述平面电阻的引
膜，在导电金膜上焊接有金
应变电
阻层包
敏度补偿和用
本发明技术方案中所说的绝缘层的总厚度在3～5μm之间，由
氧化物层构成，金属氧化物层的成分是SiO2和
Ta2O5的叠 加或者是SiO2和
2～3层金属
Al2O3的叠加。
用于制作本发明所述集成温度的薄膜压力传感器的生产方法包
的生产步骤：
1、制作敏感弹性体、引压连接管、外接线路板、壳体和接插件；
2、在敏感弹性体表面通过离子束溅射沉积的方法依次沉积过渡
缘层；
3、用离子束溅射的方法在绝缘层上沉积NiCr合金层；转换靶材
NiCr合金层上沉积Ni电阻层；在Ni电阻层上依次进行匀正
掩模板曝光、显影和定影后完成丝栅刻蚀前的工作；利
方法刻蚀掉测温电阻层中不需要的部分；然后再在刻蚀
通过匀正性光刻胶、用掩模板曝光、显影和定影工艺完
的工作；第二次用离子束刻蚀，刻蚀掉电阻层中不需要
得到了按照设计要求的图形；之后通过激光修正的方法
电阻和测量温度的电阻进行阻值修正，制成带有应变电
感电阻层的电阻层；
4、在焊盘上镀金以及最后沉积钝化保护层；
5、将制作好的敏感组件焊接在引压连接管上，壳体焊接在敏感
的外围，在连接管的上表面加工出丝孔，通过螺丝固定外接线
括以下
层和绝
后，在
性光刻胶、用
用离子束刻蚀
后的电阻层中
成丝栅刻蚀前
的部分，进而
对温度灵敏度
阻层和温度敏
弹性体
路板；
6、把焊盘上相应的点与外接线路板焊接好，使之接收应变电阻
电阻输出的信号，通过转换电路输出电压信号。
上述电阻层制作步骤中所说的通过激光修正进行电阻值修正的
采用如下步骤：a).通过光刻加工出电阻层特殊设计的图形；
的结果，用激光将电阻层中相应的电阻区域通过烧蚀的
造成电阻值增大，在线检测电阻值直至符合设计的要求。
有三点，一是应变电阻要匹配，使得初始零点在要求的
(3mV)，二是温度灵敏度电阻根据应变阻值的大小进行调阻，
约是应变阻值的6％，三是测温电阻在20℃情况下，其
(3000±10％)Ω。
与现有技术相比，本发明的优点如下所述。
一、具有多功能集成结构：本发明在已有薄膜压力传感器的基础
加了带测温功能的温度敏感层，该层一方面可以补偿温度灵敏
高压力传感器的测量精度，另一方面可以测量温度，实现了压
度的一体化测量，由同一传感器实现，简化了安装与调试。
二、精度高：由于沉积了温度敏感层，利用了Ni电阻的温度补
因此本发明压力传感器的温度灵敏度精度提高了一个数量
高了传感器的精度。
三、长期稳定性好：由于采用了离子束溅射技术，使得传感器零
漂移、综合精度大大提高，其中零点温度漂移能够达到小于
的水平，大大好于同种类型的传感器。
和测温
方法是
b).根据计算
方法蒸发掉，
要符合的要求
范围之内
其阻值大小大
阻值为
上，增
度，提
力和温
偿效应，
级，相应的提
点温度
0.002％FS/℃
四、生产效率高：本发明中光刻版图的设计适应用激光调阻的方
补偿，并且实现了在线调整补偿电阻值，使传感器容易加工生
产效率明显提高。
五、动态频响高：由于采用了离子束溅射技术，使得该传感器膜
厚度小于10微米，因此大大提高了传感器的动态响应速度，
于现有传感器产品如胶粘应变式压力传感器等产品。
附图说明
图1为本实用新型一个具体实施例的总体结构剖视示意图。
图2为敏感组件的结构示意图。
图3为测温电阻层的示意图。
图4为应变电阻层示意图。
图5为电阻层整体的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明内容做进一步说明，但本发明的具体实施
不仅限于下述的实施例。
参见附图，本发明所述集成温度的薄膜压力传感器的结构如图1
它由带螺纹和密封环的引压连接管1、敏感组件2、外接线路
和接插件5组成。
法进行
产，生
层的总
其频响远远优
形式并
所示，
板3、壳体4
该薄膜压力传感器中敏感组件2的结构如图2所示，它具有一个
接在引压连接管1上的由不锈钢17-4PH材料制作的中空敏感
敏感弹性体21的上底面是应变变形区，在敏感弹性体21
依次设置有过渡层22、绝缘层23、电阻层(包括应变电
层)24、焊接层25和钝化保护层26。敏感组件2
焊接连接，另一端通过导线与外接线路板
插件5相连完成电气连接。
实际加工时，对敏感弹性体21的上底面要首先进行研磨、抛光
要求其金属表面的粗糙度小于40微米，烘干后放入离子束
增加附着力，在沉积绝缘膜层23以前，要先用离子束
到进一步清洗的作用。构成本发明的绝缘层23
和清洗，
下部焊
弹性体21，
上自下面上地
阻层和温度敏感电阻
的一端与引压连接管1通过
3连接，外接线路板3和接
溅射室。为了
轰击弹性体表面，起
的金属氧化物有2～3层，
其成分是SiO2和Ta2O5的叠加，或者是
SiO2和
厚度在3～5μm之间。
在沉积完绝缘层23以后，把NiCr合金材料通过离子束溅射沉积
变电阻层，其厚度在150～200纳米之间；转换靶材，在NiCr
沉积Ni电阻层，其厚度在150～200纳米之间；然后在
光刻胶，接着利用第一次曝光掩模板曝光，再经
栅刻蚀前的工作，之后利用离子束刻蚀的方法刻
需要的部分，得到两个测温电阻R11、R22，如
层中，再匀正性光刻胶和利用第二次曝光
定影完成丝栅刻蚀前的工作，之后进行第
电阻层中不需要的部分，得到四个应变电
4所示，它们成环型结构，处于弹性体的
电桥。测温电阻R11、R22和应变
形成应
Al2O3的叠加。绝缘层23的总
合金层上接着
Ni电阻层上匀正性
过显影和定影完成丝
蚀掉测温电阻层中不
图3所示；在刻蚀后的电阻
掩模板曝光，再经过显影和
二次用离子束刻蚀，刻蚀掉
阻R1、R2、R3、R4，如图
最大形变区，把它们连接成惠斯顿
电阻R1、R2、R3、R4的结合即构成图5
所示的电阻层。在所述平面
度在1～2μm之间，导电膜
连接到外接线路板3
后通过高温通
传感器温度灵
至符合设计的
电阻的引出焊盘上沉积引线导电金膜，厚
上焊接有金质双丝内引线，把焊盘上相应的焊点
上，同时把温度灵敏度补偿电阻接入惠斯顿电桥中，然
电老化并测试传感器的温度系数。根据测试的数据计算
敏度要求补偿的电阻值，切割R11，在线检测电阻值直
要求，从而实现传感器的温度灵敏度补偿。
把传感器放入高低温箱中，测试Ni电阻随着温度的变化，并据
温度变化和电阻变化的关系，给出电阻温度系数值，并且给出
时Ni电阻的阻值。在具体应用时，在Ni电阻两端施加恒定
测量Ni电阻阻值随温度的变化，由下面的关系式
Rt＝αR0(t-t20)
在
此建立
20℃
的电压，然后
其中，Rt是实时测量的电阻值，R0是20℃时的电阻值，
t20代表20℃，
传感器的测温功能。
该薄膜压力传感器的工作原理是：敏感弹性体21的上底面通过
溅射沉积形成应变电阻层，再经过光刻加工形成惠斯顿电桥，
定压力并且和弹性体相容的介质由连接管进入内腔，使膜片产
致使应变电阻的阻值发生改变，惠斯顿电桥输出与压力值成
号，通过标定，得到对应的压力值；当温度升高时，温
变大，因此，根据被测电阻的温度系数和阻值的变化就
的变化，从而测量出所处环境的温度。
利用薄膜压力传感器进行灵敏度温度补偿的基本原理是：在惠斯
的电源端串联温度系数较大的电阻，当温度升高时，弹性体的
顿电桥
弹性模
离子束
具有一
生形变，
t既是测量的温度值，α是温度系数，从而实现
正比的电压信
度电阻的阻值
可以知道温度
量降低，电桥的输出增大，补偿电阻的阻值也增大，因此，补
分压作用相对于使桥路中实际供桥电压下降，使输出变小。
该薄膜压力传感器由于采用离子束溅射方法来沉积传感器的各
使得膜层结构致密，孔洞很少，绝缘电阻大大提高，传感器温
的漂移量非常小，并且由于各层膜的厚度比较小，使得传感器
响应速度大大提高，远优于现有的胶粘式应变压力传感器。其
数如下：
综合精度：0.05～0.2级；
零点温度漂移：小于0.002％FS/℃；
零点时间漂移：小于0.1％FS/年；
测量压力：0.5MPa～100MPa；
工作温度范围：-70℃～200℃；
桥臂电阻：1～3KΩ；
测温的非线性：小于0.3％。
偿电阻
层膜，
度零点
的动态
具体参
2024年6月11日发(作者：宝梓柔)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.3
(22)申请日 2009.06.02
(71)申请人 中国航天科技集团公司第四研究院第四十四研究所
地址 710025 陕西省西安市灞桥区洪庆镇田王街特字1号
(72)发明人 盖广洪 戚龙 黎明诚
(74)专利代理机构 西安文盛专利代理有限公司
代理人 李中群
(51)
(10)申请公布号 CN 101566514 A
(43)申请公布日 2009.10.28
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
集成温度的薄膜压力传感器
(57)摘要
本发明涉及一种集成温度的薄膜压
力传感器，由带螺纹和密封环的引压连接
管、敏感组件、外接线路板、壳体和接插
件组成，在敏感弹性体上设置有过渡层、
绝缘层、电阻层(包括应变电阻层和温度敏
感电阻层)、焊接层和钝化保护层，其中的
电阻层通过导线与外接线路板连接。该传
感器的绝缘层是由SiO
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1、一种集成温度的薄膜压力传感器，其特征在于：具有一个带
2、根据权利要求1所述的集成温度的薄膜压力传感器，其特征
3、根据权利要求2所述的集成温度的薄膜压力传感器，其特征
螺纹和密封环的引压连接管(1)和一个螺纹配装在引压连接管(1)上
的壳体(4)，壳体(4)外带有接插件(5)，在壳体(4)内装有与接插件(5)
相连的外接线路板(3)和与外接线路板(3)联接的敏感组件(2)，所说
的敏感组件(2)包括一个下部焊接在引压连接管(1)上的中空敏感弹
性体(21)，在敏感弹性体(21)上自下而上依次设置有过渡层(22)、绝
缘层(23)、电阻层(24)、焊接层(25)和钝化保护层(26)，其中的电阻
层(24)通过导线与外接线路板(3)连接。
在于：所说的电阻层(24)包括应变电阻层和温度敏感电阻层，其中的
应变电阻层是由NiCr合金材料依次通过离子束溅射沉积和光刻工艺
而成的平面电阻，其厚度在150～200纳米之间；温度敏感电阻层是
由Ni金属依次通过离子束溅射沉积和光刻工艺而成的平面电阻，其
厚度为150～200纳米之间，在所述平面电阻的引出焊盘上沉积厚度
在1～2μm之间引线导电金膜，在导电金膜上焊接有金质双丝内引线。
在于：所说的应变电阻层包括连接成惠斯顿电桥的四个应变电阻(R1、
R2、R3、R4)，它们成环型结构，处于弹性体的最大形变区。
4、根据权利要求2所述的集成温度的薄膜压力传感器，其特征
5、根据权利要求1所述的集成温度的薄膜压力传感器，其特征
在于：所说的温度敏感电阻层包括两个处于弹性体最小形变区的分别
用于压力传感器温度灵敏度补偿和用于测量环境的温度的阻值可调
型电阻(R11、R22)。
在于：所说的绝缘层的总厚度在3～5μm之间，由2～3层金属氧化
物层构成，金属氧化物层的成分是SiO2和
Ta2O5的叠加或者是SiO2和
6、一种用于制作权利要求1、2、3或4所述集成温度的薄膜压
6.1制作敏感弹性体(21)、引压连接管(1)、外接线路板(3)、壳
和接插件(5)；
6.2在敏感弹性体(21)表面通过离子束溅射沉积的方法依次沉
层(22)和绝缘层(23)；
6.3用离子束溅射的方法在绝缘层(23)上沉积NiCr合金层；转
后，在NiCr合金层上沉积Ni电阻层；在Ni电阻层上依次进
性光刻胶、用掩模板曝光、显影和定影后完成丝栅刻蚀前的工
力传感器的生产方法，其特征在于包括以下的生产步骤：
Al2O3的叠加。
体(4)
积过渡
换靶材
行匀正
作；利用离子束刻蚀方法刻蚀掉测温电阻层中不需要的部分；然后再
在刻蚀后的电阻层中通过匀正性光刻胶、用掩模板曝光、显影和定影
工艺完成丝栅刻蚀前的工作；第二次用离子束刻蚀，刻蚀掉电
不需要的部分，进而得到了按照设计要求的图形；之后
的方法对温度灵敏度电阻和测量温度的电阻进行
应变电阻层和温度敏感电阻层的电阻层
阻层中
通过激光修正
阻值修正，制成带有
(24)；
6.4在焊盘上镀金以及最后沉积钝化保护层(26)；
6.5将制作好的敏感组件(2)焊接在引压连接管(1)上，壳体焊接
弹性体(21)的外围，在连接管(1)的上表面加工出丝孔，通过
定外接线路板(3)；
6.6把焊盘上相应的点与外接线路板焊接好，使之接收应变电阻
7、根据权利要求6所述的集成温度的薄膜压力传感器的生产方
7.1通过光刻加工出电阻层特殊设计的图形；
7.2根据计算的结果，用激光将电阻层中相应的电阻区域通过烧
和测温电阻输出的信号，通过转换电路输出电压信号。
在敏感
螺丝固
法，其特征在于所说的通过激光修正进行电阻值修正的方法是采用如
下步骤：
蚀的方法蒸发掉，造成电阻值增大，在线检测电阻值直至符合设计的
要求。
说 明 书
技术领域
本发明内容属于测量仪器设备技术领域，涉及一种薄膜压力传感
别是一种具有集成测温功能的薄膜压力传感器。
背景技术
目前，传感器技术在军事、民用等领域中的作用已得到世界各国
多的重视，需求量也在逐年上升。以美国为例，仅军事上用来
压力等参数的五种主要传感器年平均增长率即达12％，约占
额的15％。
公知产品中，用来测量温度与压力的传感器是传感器中应用最广
种，因为在航天、航空、导弹、各类武器装备以及民用领域中
对介质的温度与压力进行测量与控制。在现有技术领域，一般
统都是通过温度传感器与压力传感器两个传感器对这两种参
量。随着科学技术的发展，集成化、智能化、小型化已
仪表发展的趋势，与之同时，传感器技术也在集成、智
面大力发展。由于实际应用中要求对同点介质温度与压
场合相当多，将压力与温度测量进行集成并由同一传感
简化安装与调试程序，无疑具有极为广泛的应用前景。
另一方面，为了减小传感器的灵敏度温度系数，以往的做法一般
在电桥中串联补偿电阻进行补偿。由于补偿电阻不在膜片上，
偿电阻和应变电阻之间有一定的温度梯度，以致无法进行比较
补偿。就此意义来说，研发具有集成测温功能的薄膜压力传感
方面可以对压力传感器的温度灵敏度进行比较精确的补偿，另
器，特
越来越
测温度、
传感器市场总
泛的两
都需要
测试系
数同时进行测
成为当今测量
能与数字化方
力同时测量的
器实现，从而
是采用
造成补
准确的
器，一
一方面
也可以实现测量温度的功能。
发明内容
本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，进而提供一
结构合理、测量精度及长期稳定性好、生产效率和动态响频高、
测温和测压集成作用的集成温度的薄膜压力传感器。
用于实现上述发明目的的技术解决方案是这样的：所提供的集成
薄膜压力传感器具有一个带螺纹和密封环的引压连接管和一
引压连接管上的壳体，壳体外带有接插件，在壳体内装
连的外接线路板和与外接线路板联接的敏感组件，所说
括一个下部焊接在引压连接管上的中空敏感弹性体，在
自下而上依次设置有过渡层、绝缘层、电阻层、焊接层
其中的电阻层通过导线与外接线路板连接。
本发明技术方案中所说的电阻层包括应变电阻层和温度敏感电
(测温电阻层)，其中的应变电阻层是由NiCr合金材料依次通过
溅射沉积和光刻工艺而成的平面电阻，其厚度在150～200纳
敏感电阻层即测温电阻层是由Ni金属依次通过离子束
而成的平面电阻，其厚度为150～200纳米之间，
出焊盘上沉积厚度在1～2μm之间引线导电金
质双丝内引线。
在上述电阻层结构中，应变电阻层包括连接成惠斯顿电桥的四个
阻，它们成环型结构，处于弹性体的最大形变区；温度敏感电
括两个处于弹性体最小形变区的分别用于压力传感器温度灵
于测量环境的温度的阻值可调型电阻。
种具有
可实现
温度的
个螺纹配装在
有与接插件相
的敏感组件包
敏感弹性体上
和钝化保护层，
阻层
离子束
米之间；温度
溅射沉积和光刻工艺
在所述平面电阻的引
膜，在导电金膜上焊接有金
应变电
阻层包
敏度补偿和用
本发明技术方案中所说的绝缘层的总厚度在3～5μm之间，由
氧化物层构成，金属氧化物层的成分是SiO2和
Ta2O5的叠 加或者是SiO2和
2～3层金属
Al2O3的叠加。
用于制作本发明所述集成温度的薄膜压力传感器的生产方法包
的生产步骤：
1、制作敏感弹性体、引压连接管、外接线路板、壳体和接插件；
2、在敏感弹性体表面通过离子束溅射沉积的方法依次沉积过渡
缘层；
3、用离子束溅射的方法在绝缘层上沉积NiCr合金层；转换靶材
NiCr合金层上沉积Ni电阻层；在Ni电阻层上依次进行匀正
掩模板曝光、显影和定影后完成丝栅刻蚀前的工作；利
方法刻蚀掉测温电阻层中不需要的部分；然后再在刻蚀
通过匀正性光刻胶、用掩模板曝光、显影和定影工艺完
的工作；第二次用离子束刻蚀，刻蚀掉电阻层中不需要
得到了按照设计要求的图形；之后通过激光修正的方法
电阻和测量温度的电阻进行阻值修正，制成带有应变电
感电阻层的电阻层；
4、在焊盘上镀金以及最后沉积钝化保护层；
5、将制作好的敏感组件焊接在引压连接管上，壳体焊接在敏感
的外围，在连接管的上表面加工出丝孔，通过螺丝固定外接线
括以下
层和绝
后，在
性光刻胶、用
用离子束刻蚀
后的电阻层中
成丝栅刻蚀前
的部分，进而
对温度灵敏度
阻层和温度敏
弹性体
路板；
6、把焊盘上相应的点与外接线路板焊接好，使之接收应变电阻
电阻输出的信号，通过转换电路输出电压信号。
上述电阻层制作步骤中所说的通过激光修正进行电阻值修正的
采用如下步骤：a).通过光刻加工出电阻层特殊设计的图形；
的结果，用激光将电阻层中相应的电阻区域通过烧蚀的
造成电阻值增大，在线检测电阻值直至符合设计的要求。
有三点，一是应变电阻要匹配，使得初始零点在要求的
(3mV)，二是温度灵敏度电阻根据应变阻值的大小进行调阻，
约是应变阻值的6％，三是测温电阻在20℃情况下，其
(3000±10％)Ω。
与现有技术相比，本发明的优点如下所述。
一、具有多功能集成结构：本发明在已有薄膜压力传感器的基础
加了带测温功能的温度敏感层，该层一方面可以补偿温度灵敏
高压力传感器的测量精度，另一方面可以测量温度，实现了压
度的一体化测量，由同一传感器实现，简化了安装与调试。
二、精度高：由于沉积了温度敏感层，利用了Ni电阻的温度补
因此本发明压力传感器的温度灵敏度精度提高了一个数量
高了传感器的精度。
三、长期稳定性好：由于采用了离子束溅射技术，使得传感器零
漂移、综合精度大大提高，其中零点温度漂移能够达到小于
的水平，大大好于同种类型的传感器。
和测温
方法是
b).根据计算
方法蒸发掉，
要符合的要求
范围之内
其阻值大小大
阻值为
上，增
度，提
力和温
偿效应，
级，相应的提
点温度
0.002％FS/℃
四、生产效率高：本发明中光刻版图的设计适应用激光调阻的方
补偿，并且实现了在线调整补偿电阻值，使传感器容易加工生
产效率明显提高。
五、动态频响高：由于采用了离子束溅射技术，使得该传感器膜
厚度小于10微米，因此大大提高了传感器的动态响应速度，
于现有传感器产品如胶粘应变式压力传感器等产品。
附图说明
图1为本实用新型一个具体实施例的总体结构剖视示意图。
图2为敏感组件的结构示意图。
图3为测温电阻层的示意图。
图4为应变电阻层示意图。
图5为电阻层整体的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明内容做进一步说明，但本发明的具体实施
不仅限于下述的实施例。
参见附图，本发明所述集成温度的薄膜压力传感器的结构如图1
它由带螺纹和密封环的引压连接管1、敏感组件2、外接线路
和接插件5组成。
法进行
产，生
层的总
其频响远远优
形式并
所示，
板3、壳体4
该薄膜压力传感器中敏感组件2的结构如图2所示，它具有一个
接在引压连接管1上的由不锈钢17-4PH材料制作的中空敏感
敏感弹性体21的上底面是应变变形区，在敏感弹性体21
依次设置有过渡层22、绝缘层23、电阻层(包括应变电
层)24、焊接层25和钝化保护层26。敏感组件2
焊接连接，另一端通过导线与外接线路板
插件5相连完成电气连接。
实际加工时，对敏感弹性体21的上底面要首先进行研磨、抛光
要求其金属表面的粗糙度小于40微米，烘干后放入离子束
增加附着力，在沉积绝缘膜层23以前，要先用离子束
到进一步清洗的作用。构成本发明的绝缘层23
和清洗，
下部焊
弹性体21，
上自下面上地
阻层和温度敏感电阻
的一端与引压连接管1通过
3连接，外接线路板3和接
溅射室。为了
轰击弹性体表面，起
的金属氧化物有2～3层，
其成分是SiO2和Ta2O5的叠加，或者是
SiO2和
厚度在3～5μm之间。
在沉积完绝缘层23以后，把NiCr合金材料通过离子束溅射沉积
变电阻层，其厚度在150～200纳米之间；转换靶材，在NiCr
沉积Ni电阻层，其厚度在150～200纳米之间；然后在
光刻胶，接着利用第一次曝光掩模板曝光，再经
栅刻蚀前的工作，之后利用离子束刻蚀的方法刻
需要的部分，得到两个测温电阻R11、R22，如
层中，再匀正性光刻胶和利用第二次曝光
定影完成丝栅刻蚀前的工作，之后进行第
电阻层中不需要的部分，得到四个应变电
4所示，它们成环型结构，处于弹性体的
电桥。测温电阻R11、R22和应变
形成应
Al2O3的叠加。绝缘层23的总
合金层上接着
Ni电阻层上匀正性
过显影和定影完成丝
蚀掉测温电阻层中不
图3所示；在刻蚀后的电阻
掩模板曝光，再经过显影和
二次用离子束刻蚀，刻蚀掉
阻R1、R2、R3、R4，如图
最大形变区，把它们连接成惠斯顿
电阻R1、R2、R3、R4的结合即构成图5
所示的电阻层。在所述平面
度在1～2μm之间，导电膜
连接到外接线路板3
后通过高温通
传感器温度灵
至符合设计的
电阻的引出焊盘上沉积引线导电金膜，厚
上焊接有金质双丝内引线，把焊盘上相应的焊点
上，同时把温度灵敏度补偿电阻接入惠斯顿电桥中，然
电老化并测试传感器的温度系数。根据测试的数据计算
敏度要求补偿的电阻值，切割R11，在线检测电阻值直
要求，从而实现传感器的温度灵敏度补偿。
把传感器放入高低温箱中，测试Ni电阻随着温度的变化，并据
温度变化和电阻变化的关系，给出电阻温度系数值，并且给出
时Ni电阻的阻值。在具体应用时，在Ni电阻两端施加恒定
测量Ni电阻阻值随温度的变化，由下面的关系式
Rt＝αR0(t-t20)
在
此建立
20℃
的电压，然后
其中，Rt是实时测量的电阻值，R0是20℃时的电阻值，
t20代表20℃，
传感器的测温功能。
该薄膜压力传感器的工作原理是：敏感弹性体21的上底面通过
溅射沉积形成应变电阻层，再经过光刻加工形成惠斯顿电桥，
定压力并且和弹性体相容的介质由连接管进入内腔，使膜片产
致使应变电阻的阻值发生改变，惠斯顿电桥输出与压力值成
号，通过标定，得到对应的压力值；当温度升高时，温
变大，因此，根据被测电阻的温度系数和阻值的变化就
的变化，从而测量出所处环境的温度。
利用薄膜压力传感器进行灵敏度温度补偿的基本原理是：在惠斯
的电源端串联温度系数较大的电阻，当温度升高时，弹性体的
顿电桥
弹性模
离子束
具有一
生形变，
t既是测量的温度值，α是温度系数，从而实现
正比的电压信
度电阻的阻值
可以知道温度
量降低，电桥的输出增大，补偿电阻的阻值也增大，因此，补
分压作用相对于使桥路中实际供桥电压下降，使输出变小。
该薄膜压力传感器由于采用离子束溅射方法来沉积传感器的各
使得膜层结构致密，孔洞很少，绝缘电阻大大提高，传感器温
的漂移量非常小，并且由于各层膜的厚度比较小，使得传感器
响应速度大大提高，远优于现有的胶粘式应变压力传感器。其
数如下：
综合精度：0.05～0.2级；
零点温度漂移：小于0.002％FS/℃；
零点时间漂移：小于0.1％FS/年；
测量压力：0.5MPa～100MPa；
工作温度范围：-70℃～200℃；
桥臂电阻：1～3KΩ；
测温的非线性：小于0.3％。
偿电阻
层膜，
度零点
的动态
具体参