一种小型化的纳米薄膜传感器的制作方法

本发明涉及薄膜传感器，具体为一种小型化的纳米薄膜传感器。

背景技术：

1、薄膜压力传感器是采用真空薄膜沉积技术，将绝缘材料、应变敏感材料等沉积在弹性体表面形成的一种性能优良的压力传感器，它具有精度高、稳定性好、工作温度范围宽、可靠性高等优点，在航空、航天、军工等领域得到了广泛应用。

2、现有技术中，如中国专利申请号：cn201520794102.5公开的一种小型化压阻式压力传感器，包括顶盖、外壳、引压嘴、转接件、敏感元件、引压嘴和外壳焊接连接，所述的一种小型化压阻式压力传感器，其特征在于，还包括电路板，固定在转接件上端，所述电路板基于信号调理芯片设计智能温度补偿电路，所述转接件材料是铝，所述转接件上端有螺纹孔和弧形槽，下端有内螺纹孔，所述敏感元件为meas87n，所述电路板尺寸≤φ28mm，所述传感器尺寸外径为φ30mm，质量小于100g。

3、但上述专利存在以下不足：

4、上述专利所涉及的设备，通过改善尺寸及结构布局，并装配相应的感知电子元件，使其对温度的实时监测更为敏感，从而增加该设备的适用领域，减小其使用局限性，但仍存在一些不足，因微小型压力传感器受限于硅压阻材料的限制，且普遍温度性能较差，总体精度不高，而该设备无法对上述问题，制定较为有效解决方案，只通过缩小结构的尺寸，并未从后期设备做工所处环境考虑材料的承受强度，虽能将全温度范围总精度控制在小于1％的范围，设备可承受3倍设计量程的压力，却依然无法满足汽车热膜空调、石油井下等特殊领域对小型化、高精度、高可靠性压力测量的需求。

5、所以我们提出了一种小型化的纳米薄膜传感器，以便于解决上述中提出的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种小型化的纳米薄膜传感器，应变金属合金电阻率较小、应变极限偏低，使得测量灵敏度偏小，难以制作集成度更高的测量产品，压力传感器受装配工艺影响，不能减小传感器主体尺寸，从而限制了产品的小型化应用的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种小型化的纳米薄膜传感器，包括定位套环，所述定位套环的内表壁固定安装有外接螺纹管，所述定位套环的顶部固定安装有空心套筒；

3、所述外接螺纹管的内部设置有芯体构成机构，所述空心套筒的顶部设置有线体疏导机构；

4、所述芯体构成机构包括不锈钢弹性体，所述不锈钢弹性体的顶部设置有高阻敏感层，所述高阻敏感层的内部分别设置有氮化硅复合介质层、纳米薄膜电阻层、电连接层和钝化保护层。

5、优选的，所述空心套筒的顶部预设有插接槽，所述插接槽的内壁底部固定连接有一组通电插针，所述插接槽的内部活动插设有导电接头，且导电接头的内部预设有一组通电插孔，并且每个通电插针依次插接在通电插孔的内部，所述导电接头的接线端固定连接有一组传输线，设置插接槽，将导电接头插入进插接槽的内部，此时每个通电插针完全与通电插孔相连接，进而设备所反馈的数据可通过传输线输送至接收系统中。

6、优选的，所述线体疏导机构包括装配基座，所述装配基座的底部固定安装在空心套筒的顶部，所述装配基座的内部固定安装有一组安装套筒，一组所述安装套筒的内表壁均活动插设有金属滑杆，一组所述金属滑杆的外表壁均固定套设有弧形罩，设置弧形罩，利用安装套筒和金属滑杆的活动连接性，每个弧形罩可充分将一组传输线包裹住，以解决外力对导电接头的影响，避免其脱离出插接槽的内部。

7、优选的，一组所述安装套筒中每个的外壁一端和弧形罩的外表壁之间均焊接有第一活性弹簧，一组所述第一活性弹簧的内表壁分别活动套设在金属滑杆的外表壁，设置第一活性弹簧，利用一组传输线的延伸直径，在与每个弧形罩接触后，会对其产生向外的推力，从而使得弧形罩向外扩张，则每个第一活性弹簧处于压缩状态，而产生反向作用力，会将传输线紧紧锁定住。

8、优选的，所述装配基座的外壁均固定安装有一组限位板，所述空心套筒的顶部活动设置有拼接外壳，所述拼接外壳的内壁均设置有协同滑道，且每组协同滑道的数量和拼接外壳相等，所述拼接外壳通过协同滑道活动套设在装配基座的外表壁，设置拼接外壳，利用协同滑道和限位板间的活动连接性，使得拼接外壳可在装配基座的表面灵活拆装。

9、优选的，所述拼接外壳的内部固定安装有一组螺纹套筒，一组所述螺纹套筒中一个的内表壁旋转连接有分向接头，设置螺纹套筒，利用螺纹套筒和分向接头的旋转连接性，该分向接头可根据传输线的出线方向灵活变更固定位置，保证传输线疏导的畅通性。

10、优选的，四组所述限位板中一组的内部开设有限位凹槽，所述拼接外壳的外壁一侧开设有矩形凹槽，所述矩形凹槽的内壁两侧之间固定插设有内接杆，所述内接杆的外表壁活动套设有横接板，设置横接板，当拼接外壳的底部充分与芯体构成机构的顶部接触后，利用内接杆和横接板的活动连接性，其横接板的外壁可横插至限位凹槽的内部，可暂时将拼接外壳固定在装配基座的表面。

11、优选的，所述横接板的外壁尺寸和限位凹槽的内壁相适配，所述横接板的底部和矩形凹槽的内壁底部之间焊接有一组第二活性弹簧，设置第二活性弹簧，因限位板和横接板都预设有斜面，拼接外壳在未到达指定位置时，横接板在与限位板接触后，会扩张至矩形凹槽的内部，而此时的第二活性弹簧则处于拉升状态，当横接板与限位凹槽位置接近后，第二活性弹簧产生的反作用力会辅助其插入限位凹槽的内部。

12、优选的，所述定位套环的内部预设有环形槽，所述环形槽的内壁底部固定连接有两组感应触头，两组所述感应触头的顶部之间固定连接有fpc压接器，设置fpc压接器，可实现薄型化，并缩小其占用面积，而谋求小型化，同时具备高频信号传输的能力。

13、优选的，所述芯体构成机构的内表壁固定安装有支撑套环，所述支撑套环的内部固定安装有数字调理板，所述fpc压接器的接线端固定连接有一组fpc引出线，且一组fpc引出线的输出端均与数字调理板的接线端相连接，所述数字调理板的输出端固定连接有一组转接线，一组所述转接线的输出端均与插接槽的接线端相连接，设置fpc引出线和转接线，用于数据的多模块传输，为监测设备的数据接收提供条件。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、本发明通过设置芯体构成机构，机构采用高强度、高可靠性的17-4ph不锈钢材料作为弹性体，运用灵敏度高、测量应变范围大、电阻温度系数小的crsi合金或者掺杂多晶硅作为应变敏感材料，通过离子束溅射沉积工艺制作，因此传感器的长期稳定性好、可靠性高，温度系数小，综合精度优异。

16、2、本发明通过设置线体疏导机构，因设备本身的质量较小，装配至机械中后，后期需要维修拆解的难度较大，进而机构采用物理卡接的方式，可有效疏通外接线的延伸方位，并对外接线提供位置固定，从而极大减少机械设备运动时，会轻易扯动外接线，导致其与设备连接松动，避免发生接触不良，造成设备所获数据无法传输到监测器件中。

技术特征：

1.一种小型化的纳米薄膜传感器，其特征在于：包括定位套环(1)，所述定位套环(1)的内表壁固定安装有外接螺纹管(2)，所述定位套环(1)的顶部固定安装有空心套筒(4)；

2.根据权利要求1所述的小型化的纳米薄膜传感器，其特征在于：空心套筒(4)的顶部预设有插接槽(5)，所述插接槽(5)的内壁底部固定连接有一组通电插针，所述插接槽(5)的内部活动插设有导电接头(6)，且导电接头(6)的内部预设有一组通电插孔，并且每个通电插针依次插接在通电插孔的内部，所述导电接头(6)的接线端固定连接有一组传输线(7)。

3.根据权利要求1所述的小型化的纳米薄膜传感器，其特征在于：所述线体疏导机构(8)包括装配基座(801)，所述装配基座(801)的底部固定安装在空心套筒(4)的顶部，所述装配基座(801)的内部固定安装有一组安装套筒(802)，一组所述安装套筒(802)的内表壁均活动插设有金属滑杆(803)，一组所述金属滑杆(803)的外表壁均固定套设有弧形罩(804)。

4.根据权利要求3所述的小型化的纳米薄膜传感器，其特征在于：一组所述安装套筒(802)中每个的外壁一端和弧形罩(804)的外表壁之间均焊接有第一活性弹簧(805)，一组所述第一活性弹簧(805)的内表壁分别活动套设在金属滑杆(803)的外表壁。

5.根据权利要求3所述的小型化的纳米薄膜传感器，其特征在于：所述装配基座(801)的外壁均固定安装有一组限位板(806)，所述空心套筒(4)的顶部活动设置有拼接外壳(807)，所述拼接外壳(807)的内壁均设置有协同滑道(808)，且每组协同滑道(808)的数量和拼接外壳(807)相等，所述拼接外壳(807)通过协同滑道(808)活动套设在装配基座(801)的外表壁。

6.根据权利要求5所述的小型化的纳米薄膜传感器，其特征在于：所述拼接外壳(807)的内部固定安装有一组螺纹套筒(809)，一组所述螺纹套筒(809)中一个的内表壁旋转连接有分向接头(810)。

7.根据权利要求5所述的小型化的纳米薄膜传感器，其特征在于：四组所述限位板(806)中一组的内部开设有限位凹槽(811)，所述拼接外壳(807)的外壁一侧开设有矩形凹槽(812)，所述矩形凹槽(812)的内壁两侧之间固定插设有内接杆(813)，所述内接杆(813)的外表壁活动套设有横接板(814)。

8.根据权利要求7所述的小型化的纳米薄膜传感器，其特征在于：所述横接板(814)的外壁尺寸和限位凹槽(811)的内壁相适配，所述横接板(814)的底部和矩形凹槽(812)的内壁底部之间焊接有一组第二活性弹簧(815)。

9.根据权利要求2所述的小型化的纳米薄膜传感器，其特征在于：所述定位套环(1)的内部预设有环形槽(9)，所述环形槽(9)的内壁底部固定连接有两组感应触头(10)，两组所述感应触头(10)的顶部之间固定连接有fpc压接器(11)。

10.根据权利要求9所述的小型化的纳米薄膜传感器，其特征在于：所述芯体构成机构(3)的内表壁固定安装有支撑套环(12)，所述支撑套环(12)的内部固定安装有数字调理板(13)，所述fpc压接器(11)的接线端固定连接有一组fpc引出线，且一组fpc引出线的输出端均与数字调理板(13)的接线端相连接，所述数字调理板(13)的输出端固定连接有一组转接线(14)，一组所述转接线(14)的输出端均与插接槽(5)的接线端相连接。

技术总结
本发明公开了一种小型化的纳米薄膜传感器，涉及薄膜传感器技术领域，包括定位套环，所述定位套环的内表壁固定安装有外接螺纹管，所述定位套环的顶部固定安装有空心套筒，所述外接螺纹管的内部设置有芯体构成机构，所述芯体构成机构包括不锈钢弹性体，所述不锈钢弹性体的顶部设置有高阻敏感层，所述高阻敏感层的内部分别设置有氮化硅复合介质层、纳米薄膜电阻层、电连接层和钝化保护层，机构的外围材料均采用17‑4PH不锈钢为制作材料，其检测部分运用灵敏度高、测量应变范围大、电阻温度系数小的CrSi合金或者掺杂多晶硅作为应变敏感材料，通过离子束溅射沉积工艺制作，因此传感器的长期稳定性好、可靠性高，温度系数小，综合精度优异。

技术研发人员：盖广洪,颜逊
受保护的技术使用者：苏州航凯微电子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14