[发明专利]一种等离子体刻蚀调整薄膜传感器零位的方法

说明书

本发明涉及一种等离子体刻蚀调整薄膜传感器零位的方法，属于传感器测量技术领域。本方法采用等离子体刻蚀在惠斯通电桥桥臂上刻蚀零位调整电阻，通过调整惠斯通电桥桥臂电阻值使惠斯通电桥电压输出发生变化从而实现整个薄膜传感器的零位调整。本发明所述方法能够实现初始零位偏差值较大的薄膜传感器的零位调整，调整过程环保无污染，而且调整后的薄膜传感器使用温度范围宽。

技术领域

本发明涉及一种等离子体刻蚀调整薄膜传感器零位的方法，属于传感器测量技术领域。

背景技术

随着现代科技的飞速发展，许多军用运载火箭、导弹飞行测量领域，都需要耐高温、耐腐蚀、高可靠性的传感器进行测量，薄膜传感器由于其采用溅射的工艺技术将金属应变材料溅射在弹性敏感元件上，实现纯物理特性的原子间键合，从原理上改变了传统的胶粘应变计式传感器的方式，消除了传统传感器由于胶粘剂寿命引起的失效、可靠性低、使用温度范围窄的缺点。然而，由于环境因素影响传感器即使在空载的情况下也不可能是零输出，因此需要通过电路补偿使传感器的零位输出尽可能小，而薄膜传感器和其他传感器一样，也是要进行零位调整。

目前薄膜传感器零位调整方式是采用锰铜丝或者采用激光切割的方式完成。对于锰铜丝而言，零位调整范围越大，补偿电阻值越大，则需要的锰铜丝的长度越大，缠绕在一起后体积会更大，造成薄膜传感器结构尺寸受限，因此锰铜丝仅用于零位范围较小的调整；另外，由于锰铜丝使用温度范围的限制，薄膜传感器仅用于200℃以内测试使用。对于激光切割调整零位来说，它是采用一定的激光能量在金属膜表面切割烧蚀，由于应变电阻图形线条宽度均是微米级，切割位置受限，对于零位偏差大的薄膜传感器进行多处切割却仍然没有达到需要的零位要求；同时，由于是采用一定激光能量烧蚀金属膜实现零位调整，烧蚀后的金属膜边界锯齿严重，切割端面不平整、不光滑，这种切割缺陷会造成薄膜传感器在通电使用时零位漂移，造成传感器稳定性降低。

发明内容

针对现有薄膜传感器零位调整方法存在的不足，本发明提供一种等离子体刻蚀调整薄膜传感器零位的方法，该方法能实现初始零位偏差值较大的薄膜传感器的零位调整，调整过程环保无污染，而且调整后的薄膜传感器使用温度范围宽。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种等离子体刻蚀调整薄膜传感器零位的方法，所述薄膜传感器中的四个应变电阻(或称为薄膜电阻)通过金属薄膜连接形成惠斯通电桥，通过惠斯通电桥将应变电阻感受到的压力信号转化成电压信号输出，该方法是通过调整桥臂电阻值使惠斯通电桥电压输出发生变化从而实现整个薄膜传感器的零位调整，而桥臂电阻值调整的具体步骤如下：

在每个惠斯通电桥桥臂上设置一个以上阻值不同的零位调整电阻相对应的图形掩膜，根据薄膜传感器的初始零位偏差值选择需要调整的两个应变电阻中电阻值较小的一个应变电阻以及所需调整的电阻值，在需要调整的应变电阻对应的桥臂上选择阻值与所需调整的电阻值相接近的零位调整电阻，制作对应的图形掩膜，然后采用等离子体将该零位调整电阻相对应的图形掩膜刻蚀形成零位调整电阻，实现桥臂电阻值的调整，即实现薄膜传感器的零位调整。

其中，惠斯通电桥桥臂上需要刻蚀零位调整电阻处的膜层厚度与应变电阻的膜层厚度相等，优选200nm～300nm；金属薄膜的材料与应变电阻的膜层的材料相同，优选镍铬合金；薄膜传感器的初始零位偏差值为U₀，需要刻蚀的零位调整电阻的阻值为Rz，则U₀：Rz＝(0.3～0.5)mV：1Ω。

零位调整电阻的具体制备步骤如下：

(1)薄膜传感器的应变电阻制作完成后，进行薄膜传感器初始零位的测试，确定需要刻蚀的零位调整电阻的阻值以及刻蚀位置；

(2)在应变电阻的膜层表面涂覆正性光刻胶并烘干，然后将等离子体刻蚀图形的掩膜采用紫外曝光的方法制作在正性光刻胶表面，之后对等离子体刻蚀图形进行显影、定影；