我國國防、航空航天、工業(yè)生產(chǎn)和自動控制，如運(yùn)載火箭燃料室的壓力測量、發(fā)動機(jī)燃燒室壓力監(jiān)測、供油壓力、導(dǎo)彈飛行的平衡控制以及石油工業(yè)的井下壓力測量等，都需要高精度、高穩(wěn)定性、耐惡劣環(huán)境的壓力傳感器，而且大多需要金屬彈性襯底的薄膜電阻應(yīng)變壓力傳感器，因?yàn)榻饘俚臋C(jī)械性能優(yōu)良，耐高溫性能和耐腐蝕性能都很好，而薄膜電阻應(yīng)變壓力傳感器敏感度高，能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求。

　　研制能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境測壓要求的壓阻式薄膜傳感器，其關(guān)鍵技術(shù)在于合金敏感薄膜的制備。高電阻穩(wěn)定性的合金敏感薄膜是保證壓力傳感器在各種惡劣環(huán)境下仍具有穩(wěn)定的高靈敏度的關(guān)鍵。

　　壓力傳感器制備工藝進(jìn)展

　　典型合金薄膜應(yīng)變壓力傳感器的功能模塊主要由彈性敏感元件、轉(zhuǎn)換元件等部分組成。彈性敏感元件是將被測物理量預(yù)先轉(zhuǎn)換為一種易于變換成電信號的物理量的部件。轉(zhuǎn)換元件是能將感受到的物理量直接轉(zhuǎn)換成電信號的部件。

　　合金薄膜應(yīng)變壓力傳感器的工作原理可簡述為：壓力引起電阻變化，通過電阻值變化轉(zhuǎn)換為輸出電壓變化，實(shí)現(xiàn)對壓力的準(zhǔn)確測量。薄膜彈性元件質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到傳感器的性能及精度。

　　利用電阻應(yīng)變效應(yīng)制造的電阻應(yīng)變式壓力傳感器經(jīng)歷了以下3 個發(fā)展階段：絲式電阻應(yīng)變壓力傳感器、箔式電阻應(yīng)變壓力傳感器和薄膜電阻應(yīng)變壓力傳感器。

　　絲式電阻應(yīng)變壓力傳感器主要由金屬絲作為轉(zhuǎn)換元件，用膠粘貼在敏感元件上。由于圓截面的金屬絲與變形表面結(jié)合不夠緊密，而且電阻絲末段輸出線接頭不易焊接，焊接接頭極易損壞，所以該類傳感器壽命短、穩(wěn)定性差、精度不高。

　　隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展，特別是光刻技術(shù)的發(fā)展，人們又成功研制出箔式電阻應(yīng)變式壓力傳感器。它的轉(zhuǎn)換元件是箔式應(yīng)變片，其敏感柵是通過光刻、腐蝕工藝等制成，箔合金材料為康銅或改性鎳鉻合金。由于箔敏感柵斷面為長方形, 表面積大、散熱性能好、柵條均勻、尺寸小、應(yīng)變片薄，所以相對于絲式電阻應(yīng)變傳感器, 箔式電阻應(yīng)變式壓力傳感器的溫度特性和精度都有了非常大的提高，能滿足一般的自動控制和測量的需要。但是，由于粘貼膠本身固有的缺陷，膠在較高溫度和較大濕度等惡劣環(huán)境下使用一定時間后，其力學(xué)性能明顯變差，致使傳感器穩(wěn)定性變差，蠕變與遲滯增大。所以粘貼式傳感器不能滿足惡劣環(huán)境下使用。

　　隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，許多工業(yè)生產(chǎn)和自動控制，如運(yùn)載火箭燃料室的壓力測量、導(dǎo)彈飛行的平衡控制以及石油工業(yè)的井下壓力測量等，都需要在耐高溫、耐腐蝕惡劣環(huán)境下工作的壓力傳感器，這就促使人們采用新的技術(shù)和工藝手段來開發(fā)制作新型壓力傳感器，因此金屬彈性襯底的金屬薄膜應(yīng)變壓力傳感器便應(yīng)運(yùn)而生了。

　　金屬薄膜應(yīng)變壓力傳感器的敏感薄膜是采用真空沉積或真空濺射等方法制成：直接在彈性襯底(表面有絕緣層的金屬或石英、云母等無機(jī)材料)上濺射沉積一層導(dǎo)電金屬薄膜，再采用光刻技術(shù)制成應(yīng)變電阻，然后在應(yīng)變電阻上濺射一層SiO2、Al2O3等絕緣保護(hù)膜來保護(hù)應(yīng)變電阻，使其不暴露于大氣，以免電阻條被氧化。如果是金屬彈性襯底，一般應(yīng)首先在金屬彈性襯底上濺射一層或多層絕緣膜(如SiO2、Si3N4、Al2O3 等)。

　　相對于絲式與箔式壓力傳感器，薄膜應(yīng)變式壓力傳感器在性能上有很大提高，能適應(yīng)惡劣的環(huán)境。但是直接在金屬彈性襯底上濺射或沉積薄膜需要解決3 個問題：高質(zhì)量金屬彈性襯底表面的制備、薄膜與襯底間的強(qiáng)粘附性、金屬彈性襯底與納米薄膜電阻間的高絕緣性等關(guān)鍵技術(shù)。目前，這仍然是一個尚待解決的技術(shù)難題。