专利名称：带自补偿网络的薄膜压力传感器芯体的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及薄膜压力传感器的敏感芯体组成结构，具体涉及 一种带自补偿网络的芯体。
背景技术：
压力传感器中的薄膜压力传感器是利用应变测量技术发展起来 的传感器，己得到广泛应用。其通过弹性敏感芯体将压力转换成应变， 用溅射在弹性体上的应变电阻作敏感元件，将应变转换成电信号。
压力传感器广泛用于恶劣环境下气体、液体或蒸汽的压力测量。 通常的压力传感器是通过外接串联零点补偿电阻、温度补偿电阻对传 感器进行零点补偿和温漂的补偿。这种补偿方法需增加手工丝绕电阻 进行反复调试，给传感器带来了可靠性隐患，尤其是振动、冲击要求
高的测试环境。对低于-55。C、高于175t:的使用环境，外串电阻的补 偿方式不适应。
发明专利内容
本发明专利所要解决的技术问题，是取消薄膜压力传感器的外串 补偿电阻，提高传感器的补偿精度与可靠性，提高传感器的补偿温度 范围。
为了解决上述技术问题，本发明专利对薄膜压力传感器的敏感芯 体进行了改进，使其带补偿电阻网络，可进行零点补偿、灵敏度补偿，
采取的具体技术方案是 一种用于薄膜压力传感器的周边固支平膜 片，包括最大压应变区、最大拉应变区和非应变区，膜片研磨、抛光 后，在其上溅射双层绝缘膜、应变电阻膜、保护膜、热电阻膜，通过 刻蚀技术将应变电阻膜刻蚀成应变薄膜电阻与零点补偿薄膜电阻，应
变电阻设计在弹性体的最大压应变区C2个)、最大拉应变区(2个)， 零点补偿薄膜电阻网络设计在非应变区，与应变电阻相连，由该4个 带零点补偿电阻的应变电阻组成惠斯登全桥应变电路，将压力信号转 换成电信号。在弹性体的非应变区还设有串接到电桥电源输入端的热电阻。
所述4个应变电阻为阻值近似相同的合金薄膜栅条电阻。 作为优选方案，在平膜片的非应变区设有与4个应变电阻连接的
补偿电阻网络，其由多个分别与应变电阻连接的补偿电阻组成。
为了传感器零点温漂为零，不再需要外串电阻补偿，作为优选方
案，所述零点补偿电阻与应变电阻的电阻温度系统相同。为了补偿传感器的灵敏度温漂，薄膜应变电阻的温度系数很小， 而串接到电桥电源输入端的热电阻采用温度系数大、线性好的钼热电阻。
本发明专利的工作原理是，本发明专利所述用于薄膜压力传感器 的平膜片，包括最大压应变、最大拉应变区和非应变区，在最大压应
变、最大拉应变区各设一对应变电阻，由该4个应变电阻组成惠斯登 全桥应变电路，在非应变区还设有串接到电桥的电源输入端的钼热电 阻，对桥路的正灵敏度漂移进行补偿。在弹性体的非应变区还设有与 4个应变电阻连接的补偿电阻网络，'其由多个分别与应变电阻连接的 补偿电阻组成，对惠斯登全桥应变电路进行初始的零点平衡补偿。更 进一步的，上述零点补偿电阻与应变电阻由同材料、同工艺在同一时 间制造，因此他们具有相同的电阻温度系数，组成平衡电桥时，理论 上零点输出的温漂为零，不需要外接电阻进行零点温漂补偿。
本发明专利的有益效果
采用本发明专利所述敏感芯体的薄膜压力传感器，可以有效减小 传感器的零点不平衡误差和温度误差。
同时由于取消外串电阻补偿方式，有利于传感器的小型化结构设 计，减少两个手工丝绕电阻，可以提高传感器的可靠性。
综上所述，本发明专利提供了一种新型的用于薄膜压力传感器的 敏感芯体，有利于薄膜压力传感器温度性能的提高。本发明专利可以 有效补偿薄膜压力传感器的零点平衡、零点温漂、灵敏度温漂。
下面结合具体实施方式
和附图对本发明专利作进一步的说明。
图1为实施例中所述带自补偿网络的薄膜压力传感器芯体结构示 意图； ..
图2为一种带图1所述敏感芯体的薄膜压力传感器原理示意图； 图3是惠斯登全桥应变电路示意图。 在附图中
1-应变电阻2-补偿电阻 3-铂电阻 4-应变区5-非应变区 6-保护膜
7-合金应变电阻膜8-绝缘膜9-铂电阻膜 10-平膜片
具体实施例方式
参见图2，薄膜压力传感器的—T作原理是，首先对作为弹性体的 平膜片10进行研磨、抛光，然后在其上溅射沉积铂电阻膜9、绝缘膜 8、应变电阻膜7、保护膜6，通过平膜片9的应变区4感受压力(Pt 为测试压力，P2为参考压力，表压传感器为P2大气压，绝压传感器 P2为真空)，膜片产生形变，溅射在其上的合金薄膜电阻7也相应产生形变，电阻阻值发生改变，在膜片中心与边缘的电阻阻值变化方向 相反，通过组成全桥应变电路，输出一个与压力值基本成线性的电信
号
苴中平膜片io的结构为，
设有4个电阻阻值相同的合金薄膜栅条应变电阻1，其中两个 分布在膜片中心最大压应变区，两个分布在膜片边缘最大拉应变区， 即其中R2、 R4在弹性体的负应变区，R1、 R3在弹性体的正应变区，组 成图3所示的惠斯登全桥应变电路。
2. 考虑在相同工艺下，由于系统误差和偶然误差的影响，4个栅 条应变电阻1不可能完全一致，导致桥路不可能完全匹配。为了适当 调整栅条应变电阻的大小，在每个栅条应变电阻尾端，增加了由多个 小的薄膜补偿电阻2组成的补偿电阻网络，如图1中所示，提供给每 个栅条应变电阻选择。每个小的薄膜补偿电阻2的阻值各不相同，按 一定比例设计，其中一种方法如每个栅条电阻1带3个薄膜补偿电 阻2，栅条电阻Rl、 R2带的薄膜补偿电阻2的阻值分别为栅条电阻1 的1%。、 2%。、 17%。，栅条电阻R3、 R4带的薄膜补偿电阻2的阻值分 别为栅条电阻1的3%。、 6%。、 28%。，通过一系列小电阻的组合式选取， 可以使电桥电路达到初始平衡。
3. 在电桥的输入端串接有两个铂电阻3，沉积在平膜片10的非 应变区5。通过在桥路中串入铂电阻3，可以有效补偿电阻桥的正的 灵敏度温漂。
权利要求
1、一种带自补偿网络的薄膜压力传感器芯体，包括最大压应变、最大拉应变区(4)和非应变区(5)，在最大压应变、最大拉应变区各设一对应变电阻(1)，由该4个应变电阻(1)组成惠斯登全桥应变电路，其特征是在弹性体的非应变区(5)还设有串接到惠斯登全桥应变电路的电源输入端的铂电阻(3)。
2、 根据权利要求1所述带自补偿网络的薄膜压力传感器芯体， 其特征是所述4个应变电阻为阻值相同的合金薄膜栅条电阻。
3、 根据权利要求1所述带自补偿网络的薄膜压力传感器芯体， 其特征是非应变区(5)设有与4个应变电阻(l)连接的补偿电阻网络， 其由多个补偿电阻(2)组成。
4、 根据权利要求3所述带自补偿网络的薄膜压力传感器的芯体， 其特征是所述补偿电阻(2)与应变电阻(1)的电阻温度系数相同。
全文摘要
本发明公开了一种带自补偿网络的薄膜压力传感器芯体，其包括最大压应变、最大拉应变区和非应变区，其特征是在最大压应变、最大拉应变区各设一对应变电阻，由该4个应变电阻组成惠斯登全桥应变电路，在平膜片的非应变区还设有串接到惠斯登全桥应变电路的电源输入端的铂电阻。本发明专利是一种不仅可解决薄膜压力传感器应变电桥初始不平衡问题，而且可以减小零点温漂、补偿灵敏度温漂的新型芯体。
文档编号G01L9/04GK101526411SQ20091004254
公开日2009年9月9日 申请日期2009年1月19日 优先权日2009年1月19日
发明者何迎辉, 峰 谢, 谢贵久, 颜志红 申请人:中国电子科技集团公司第四十八研究所