[其他]微型箔式電阻應變計的制造方法

在審

• 申請號: 101985000000133
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100133B
• 公開（公告）日: 1988-03-23
• 發明（設計）人: 馮仁賢;揚風河;陸符聰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 張秀珍

“微型箔式電陽應變計的制造方法”，屬于計量、測試元件制造技術。本方法采用正性光刻膠光刻敏感柵，曝光光源為球形汞燈，采用０．８～１２％氫氧化鉀溶液作顯影液，用離心法制基底膜，用濃度為５５°～００°（波美）三氯化鐵腐蝕液，一次腐蝕成型。采用此制造方法，能夠制造絲柵寬度小于１０微米的康銅敏感柵，基底面積為２ｍｍ²，敏感柵面積為０．５ｍｍ²，柵長為０．５ｍｍ，電阻值為１２０Ω，傳遞變形能力達１×１０^-2～２×１０^-2的微型箔式電阻應變計。它可用于應力分析測量和微型傳感器敏感元件方面。

本發明是計量、測試元件中應用電阻變化來計量固體變形的敏感元件制造技術。

已有技術可參閱：

“微型箔式應變片制造小結”航空部國營521廠交流資料，1980年9月;

“箔式應變片的制造和應用”航天部701所交流資料，1977年11月;

“聚酰亞胺箔式電阻應變片的制造”計量技術，1980年第一期。

目前制造箔式或微型箔式電阻應變計的方法，采用負性光刻膠，即聚乙烯醇肉桂酸酯型光刻膠和低濃度三氯化鐵溶液作腐蝕液，用平臺流膠法制基底膜。該方法光刻應變計敏感柵圖形時絲柵邊緣不整齊，缺口多，絲柵寬度不均勻，成品率低，制造的應變計傳遞變形能力低于0.5×10^-2。該光刻方法只能制造絲柵寬度大于20微米的應變計。由于采用平臺流膠法，基底膜厚度不均勻，制膜時間長。

鑒于上述情況，本發明為了制造幾何尺寸小，變形傳遞能力大，工作特性穩定的基底面積小于2mm²微型箔式電阻應變計而研制本方法。

本發明的內容在于，光刻應變計敏感柵用的光刻膠是鄰疊苯氮醌型光刻膠-212^＃正性光刻膠。其制膜方法：將光刻膠液滴在箔材上，然后置于轉速為800-1000轉/分的離心機上旋轉1-3分鐘后，送入升溫至80℃-90℃烘箱內，烘烤后，隨箱冷卻至室溫即成。

曝光，其光源為球型汞燈，一次曝光3-6秒鐘。曝光用的掩模需用高分辨率照相干版和高縮小倍數縮制成。其顯影方法，顯影液的溫度控制在22℃-25℃范圍內，將曝光后箔材置于0.8-1.2%氫氧化鉀溶液中慢速均勻晃動30-50秒后，置于蒸餾水中晃動20秒，然后置于離心機上甩干，在室溫下自然干燥。

制基底膜，把箔材放在玻璃板上，取3-5ml聚乙烯醇縮醛基底膠滴在箔材上，再置于轉速為750-800轉/分的離心機上旋轉3-5秒鐘，自然干燥后，送入烘箱固化處理即成。

腐蝕康銅箔，采用濃度為55°-60°（波美）的二氯化鐵溶液，腐蝕液溫度為40℃-50℃，腐蝕時間約8-12分鐘。

用本方法制造出絲柵寬度為10微米，傳遞變形能力達1×10^-2-2×10^-2，大變形下工作特性穩定，基底面積為21mm²，敏感柵面積為0.53mm²，柵長為0.5mm，電阻值為120Ω的微型箔式電阻應變計。

該應變計最適宜應用于試件尺寸很小的實驗應力分析方面，例如，疲勞載荷下的孔邊最大應變測量;單齒根部應力靜彎強度實驗;測量鋁合金材料的大塑性應變;測量復合材料夾持區附近的橫向應力分布規律等。由于它基底面積小，還可用于微型傳感器的敏感元件制造方面，例如該應變計已用于“0.5公斤小型血壓計傳感器”、“動物血管直徑位移計”、“小型脈動流速傳感器”、“土應力傳感器”等。

實施例：

為了制造出更好的微型箔式電阻應變計，予備箔材時，要嚴格防止箔材受析而損傷，同時采用10%的三氯化鐵溶液作起毛劑，10%的氯化銨溶液作止腐劑。將箔材置于玻璃板上，當箔材表面經起毛劑作用后出現均勻的起毛面時，用水沖洗，并用止腐劑止腐，再用蒸餾水沖洗晾干。

制光刻膠膜時，離心機的轉速以1000轉/分為好，這樣，經球型汞燈曝光后，顯影得到的敏感柵圖形與掩模基本一致。