[实用新型]具有溅射电极的电容薄膜压力传感器

说明书

本实用新型属于真空测量技术领域，可广泛用于气象、航天部门的高空气压与太空模拟室气压的测量以及真空冶炼、薄膜制备、微细加工、电真空工艺等部门的真空度测量。

电容薄膜压力传感器（又称电容薄膜规）有单边单电极，单边双电极和双边双电极等结构形式，它们的共同特点都是由弹性金属膜片和金属电极构成电容的两个电极，通过电容量的变化反映被测压强的大小。例如上海市通用机械技术研究所研制的电容式薄膜规就是较好的一种，它由弹性金属膜片A、金属固定电极B、外壳D和绝缘件E构成，如附图1所示，参考真空室抽成高真空P_r≈0，P_x为被测压强。当被测压强P_x由大到小（由大气向真空）变化时，电容C_x（CAB）值也由大到小变化（“电容式薄膜真空计精度分析”作者：刘家澍、朱耕建、陈宗宝，1983年1月载于<<真空科学与技术>>第20至22页）。这种结构的电容薄膜压力传感器的不足之处是：1.由于电容（CAB）间距是随被测压强P_x的减小而变大的，电容量由大变小，故压强灵敏度△C／△P逐渐减小，而在实际测量时，则需要越是小压强测量越希望灵敏度高，显然这与测量要求不相适应；2.测量范围仅有三个数量级。美国在电容薄膜压力传感器方面是走在前列的国家，六十年代美国曾在略呈凹形的玻璃上蒸镀A_g或A_u构成固定电极，与弹性金属膜片间施加强大的压力夹紧。目前，陶瓷取代了玻璃，在真空状态下进行陶瓷与金属封接，参考真空室获得高真空，构成“绝对型”电容薄膜压力传感器。例如美国MKS公司生产的电容薄膜规就是当前比较先进的，附图2是双边双电极形式的电容薄膜规结构示意图，它由弹性金属膜片A、在陶瓷上蒸镀A_g或A_u制成的固定电极B和B’、绝缘外壳D构成，参考真空室抽至高真空P_r≈0，P_x为被测压强（“电容薄膜规的校准和使用”），作者：海兰德和沙夫尔，1991年11月－12月，载于<<真空科学与技术>>第2845页（R.W.Hyland and R.L. Shaffer，Calibration and use of capacitance diaphragm gages，J. Vac. Sci.Technol，A9（6），Nov／Dec 1991，P2845））。当被测压强P_x由大到小（由大气往真空）变化时，C_x（C_AB’）由小变大，压强灵敏度ΔC／ΔP逐渐提高；但是C_r（C_AB）却由大变小，因此，对提高真空端压强灵敏度几乎没有效果。在工艺上，在陶瓷上蒸镀A_g或A_u比直接用金属制备电极无疑是一大改进，但精度依然难以控制，因此，这种电容薄膜压力传感器制成后，仍需采用筛选办法将产品按级分类。

本实用新型的目的是克服现有技术之不足，提出一种新型结构的电容薄膜压力传感器，使其灵敏度△C／△P随压强P_x变小而显著增高。

本实用新型的结构如附图3所示，其技术特征是两个弹性金属膜片A和A’构成参考真空室，固定电极B和B’是采用磁控溅射方法分别在陶瓷基片F和F’上沉积的金属薄膜，被测压强P_x由大到小（由大气向真空）变化时，电容C_AB和电容C_A′B′均由小变大。

下面结合附图3对本实用新型进行详细描述：A和A’为两个凹形金属膜片，A，A’合在一起构成参考真空室，P_r≈0，B和B’是在凹形陶瓷基片F和F’上采用磁控溅射沉积的金属薄膜，构成固定电极，陶瓷基片F和F’同时构成绝缘外壳，陶瓷基片F，F′在G和G′处与强性金属膜片A.A′封接，P_x为被测压强，被测压强P_x由大到小（由大气向真空）变化时，A与B，A’与B’之间的距离都在不断减小，因而C_AB和C_A′B′的值均由小变大。