金属溅射薄膜压力传感器

2016-11-3
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溅射膜压力传感器的关键技术
二、薄膜制备技术
采用多层绝缘膜组合方式，是提高弹性体的绝缘性能的有效解决方案，同时要 采用低能离子束原子薄膜溅射技术，制备致密、均匀、附着力强、均匀性好的纳米 薄膜也是最基本的保证。通过以上方法，镀膜时间大大减少的情况下，弹性体的绝 缘强度大于5000MΩ ／100VDC。另外，我们研究敏感材料的性能，采用极低温度系数 和较高的灵敏度系数的靶材制作敏感材料，使得传感器的灵敏度较普通溅射薄膜产 品提高３倍，而温度漂移低至0.001%FS/℃。这使得传感器的性能得到大大提高，传 感器的整体性能达到世界先进水平。
传感器市场份额
工业和汽车 其他
传感器市场份额
流量传感器 压力传感器 温度传感器 其他
21%
40%
46%
19% 60%
14%
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压力传感器市场分析
压力传感器的市场规模在200多亿。目前市场上常用的压力传感器，按生产工艺 分有：
1，半导体扩散硅压力传感器； 2，应变片式压力传感器； 3，溅射薄膜压力传感器。 半导体扩散硅压力传感器是目前应用最广的压力传感器。 产品优点： 适于大批量生产、成本低、输出大、适于微压、低压品种； 产品缺点： 1，由于它的敏感电阻是由半导体硅扩散而成，因此它的电阻温度系数极差，当温 度超过85℃温度补偿非常困难，低于-45℃时扩散硅的电阻率变化及大且无规律，无法 满足环境耐温要求； 2，由于半导体硅的易脆性以及采用隔离膜充硅油封装的原因，产品不能抗高强度 的震动和冲击，频率响应也较低。 而溅射薄膜式压力传感器一大突出特点是受温度影响小。在温度变化100℃时，零 点漂移仅为0.5%。其温度性能远优于扩散硅式压力传感器。所以溅射薄膜式压力传感 器将逐步取代扩散硅式压力传感器。
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溅射膜压力传感器的典型结构
溅射膜压力传感器的典型结构示意图如图1所示，产品由基座、弹性敏感元件（芯 体）、引线支架、真空密封连接器、信号处理电路和电器连接器等组成。
图1 溅射膜压力变送器的典型结构示意图
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溅射膜压力传感器的原理
溅射膜压力传感器芯体的原理如图2所示，流体压力P作用在不锈钢弹性膜片上 ,使 膜片产生变形 ,采用离子束溅射和刻蚀技术在膜片上制作了组成电桥的薄膜电阻, 膜 片变形使电阻阻值发生变化, 电桥输出与压力成比例的电信号。通过电路对电桥输出 的信号进行放大、处理、误差数字化修正，再变换成标准电信号输出。
图2 溅射膜压力传感器原理图
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溅射膜压力传感器的目标市场分析
从目前溅射膜压力传感器的市场来看，存在着一个比较突出的特点那就是使用压 力传感器的军工企业或地方企业单位很多，但大都使用量较小，用量大而且稳定用户 的不多，产品的使用环境恶劣，对产品的品质要求高，而相对用量大一些的是一些精 度低、价格便宜的产品。
3，积极寻找国外代理或代销商，销售产品，与境外客商实现可能的技术合作、 合资或其它一切对公司有利的方式。
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溅射膜压力传感器的关键技术
一、弹性材料及其加工技术
由于微压薄膜传感器弹性材料的厚度将减薄到0.25mm以下，给弹性体加工带来 很大困难。如果仍然采用常规钢杯形式，在表面机械研磨抛光时带来很大的困难。 我们采用杨氏模量小、热稳定性好、表面光洁度高的特制材料充当弹性体，取得了 满意的效果。
弹性体膜片减薄以后，加工是主要难题之一。由于膜片很薄，要保证膜片的厚度 尺寸、平行度、光洁度等技术指标，现有压力传感器的弹性体的机械研磨抛光加工 方法已不能适用，需研究新的弹性材料加工技术、手段和工艺，包括专用加工设 备、工装等。我们采用大片的弹性体材料，通过特殊的化学方法和离子束精密抛光 等方法对弹性膜片作减薄、研磨、精密抛光，再利用激光分离技术等手段得到符合 要求的弹体，如下图所示。
薄膜压力传感器主要的应用市场主要是军工行业，还有一些应用环境恶劣的工业 应用，例如工程机械用液压传感器，油田，油井用的油压传感器等。
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溅射膜压力传感器的目标市场分析
一、军工行业
航天：在火箭发动机、火箭测试等得到广泛的使用。 航空：载人航天、探月工程。 装甲车类：例如坦克、装甲车、装甲测试等研制与生产单位。 在军用产品的开发和销售方面，可以从以下方面获得突破： 与需方密切配合，申报一些军工开发研制任务，共同促进项目批准，为合作方得到 合格满意的产品。 提供军工的产品，重点将放在一些可以直接上装备的用户上，比如上弹、上箭、上 坦克等等，因为只有上装备，才能获得真正意义上的批量订购和稳定的用户订货 量。
衡阳鸿大特钟钢管股份有限公司
金属溅射薄膜压力传感器
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传感器 技术
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目录
• 传感器市场分析 • 压力传感器市场分析 • 溅射膜压力传感器的典型结构 • 溅射膜压力传感器的原理 • 溅射膜压力传感器的目标市场分析 • 溅射膜压力传感器的关键技术
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传感器市场分析
国内传感器每年的市场规模在1300亿左右，并且以每年20%的速度增长。工业 及汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品和专用设备是传感器主要应用的 四大领域，其中工业及汽车电子产品领域规模最大，占市场份额的40%左右。按照 国际分类标准看，流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，传感 器市场占有率分别为21%、19%和14%左右。整个压力传感器的市场规模在200多亿。
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溅射膜压力传感器的目标市场分析
二、工业应用方面
油田用传感器：油田作为重要的目标市场，主要为石油测试系统仪表厂商。
化工：化工行业对压力变送器的技术要求相对较低，因此在此领域的竞争也是非常 激烈。针对化工行业的特点，需要致力于低成本的传感器开发，构建成本优势。 机床等其它：机床、机械等行业。
为使溅射膜压力传感器尽快实现产业化、规模化，在工业产品方面我们将采取 以下பைடு நூலகம்施：
1，采取引进科学管理相的方式降低成本，使公司具有提供高、中、低各挡次产 品的能力，在保持住现有的份额的同时，不断以优良的性价比参入竞争，以期获得 更大的市场占有率；
2，努力寻找可能的用量大的用户，积极参与大用量的用户的新品研制工作，力 求在选型、定型都使用我们的产品，为未来产品的销售打下良好的基础。