新型薄膜应变元件

　　介绍一种改良的薄膜应变片，革新前后对比表明，显著改善了元件特性，应变灵敏度系数高，电阻率高，耐热性良好。

　　1 概述

　　1.1现状

　　目前，已相继开发出一种又一种可供实用的薄膜应变片，如山硅和锗构成的半导体薄膜应变片，山铬合金等构成的金属薄膜应变片等。半导体薄膜有应变系数高的优点，但有电阻温度系数大的缺点;而金属薄膜有电阻温度系数小的优点，却又有应变系数低的缺点。

　　压力传感器是薄膜应变片首屈一指的代表性应用例。压力传感器随所应用的膜片而分为硅膜片式压力传感器和耐腐蚀、耐高压的金属膜片式压力传感器。

　　金属膜片式压力传感器有用粘结剂在金属膜片上粘着应变片的粘着方式，也有通过硅汕将金属片的位移传给另一膜片的双层膜片方式。在这2种方式的基础上通过绝缘膜而在金属膜片上形成薄膜应变片，从而推出一种精度高、结构简中一的新型制品，现已实用化。

　　1.2选用条件

　　选用薄膜应变片时要求具备卜列条件:

　　1)高应变系数;

　　2)低温度系数;

　　3)适度的电阻系数;

　　4)耐热稳定性良好;

　　5)制作方法简便等。

　　1.3最新动向

　　最近，以铬为主体的薄膜应变片作为所需要的高应变系数材料而特别引人注目。用溅射方式使Cr-Mo合金膜化，从而形成应变系数为10以上的薄膜应变片;山铬(60}-98原子%)、氧( 2 }-30原子%)及其它添加剂金属(0 ^' 10%)形成的合金薄膜，用2元溅射法使之膜化，进而形成应变系数为5以上，电阻温度系数为士100ppm以卜的薄膜应变片;使铬膜化后在400℃以上温态下讲行退火，由bcc铬和3方晶铬203构成的薄膜应变片，其应变系数可达20以上。

　　1.4存在问题

　　可是，上述以铬为主体的薄膜应变片却存在电阻系数低的问题。

　　一般地说，压力传感器的全电阻可调范围为几k0,半导体薄膜随掺杂浓度而拓宽控制电阻系数，例如，组成3k 0电阻时电阻系数为10"0 " cm,膜厚为0.1 um}长/宽之比为3。

　　可是，以铬为主体的薄膜应变片的电阻系数为10-b一10-4 0 " cm，例如，由4个电阻在压力传感器的膜片上形成惠斯登电桥，膜厚为0.1 u m时，山于电阻占有而积过大，因而存在膜片要小型化就不适用的问题。

　　并且因为应变量、应变方向随处在膜片上的部位而不同，如果电阻的而积小，就可以将电阻配置在

　　膜片上的最佳位置。

　　因此，以铬为主体的薄膜应变片，为了抑制而积，必须使加工尺寸达到l0um程度，如果是si制作工艺就不难如愿，而金属膜片则不然，不管是切削加工而成的膜片，或者是大而积不锈钢基片，装置都有这样那样的限制，加工尺寸难以达到l0um程度，特别是直径在l Omm以下的小型膜片就更难办到。