利用激光束對薄膜傳感器的彈性膜片進行減薄處理，得到微壓傳感器所需的薄膜片，根本的原因就是提高的傳感器的輸出靈敏度。利用精密磨拋機對彈性膜片進行加工，可達到的最小厚度在0.3mm范圍，再利用激光從背面方向減薄到微小壓力傳感器所需的膜片厚度。同時為了避免芯片表面積累過高的溫度，可適當降低激光束能量，或采取冷卻措施。彈性膜片在加工時產(chǎn)生的絕對平行度誤差為±0.03mm，當膜片較薄時，其相對平行度誤差不可忽視，由此將引起傳感器嚴重的非線性。

膜片進一步減薄，非線性將急劇增大，要保證微小量程的傳感器靈敏度不小于0.8mV/V，其非線性將達到15%左右。嚴重的非線性是后續(xù)電路無法補嘗的，因此必須解決傳感器芯片本身的非線性問題。下面給出壓力傳感器的非線性理論計算公式。傳感器電橋由四個橋臂R1，R2，R3，R4組成。供橋電源電壓為V，在R1和R4上的分壓分別為U+和U-，即：

初始狀態(tài)下，R1=R2=R3=R4=R0，或者R1·R2=R3·R4，此時電橋輸出U0=0。當傳感器受到被測物理量作用時，橋臂電阻發(fā)生相應的變化，阻值分別變化到R’1，R’2，R’3，R’4。此時，電橋輸出：

 ………………………………………（1）

令：R’1=（1+k1）R1=（1+k1）R0 ；R’2=（1-k2）R2=（1-k2）R0 ；R’3=（1+k3）R3=（1+k3）R0  ；R’4=（1-k4）R4=（1-k4）R0。代入（1）式，并且令Uu=U’/V，則單位供橋電壓下的輸出：

………………………………（2） 

（2）式為等臂電橋輸出的準確表達式，其中包含了橋臂電阻本身微變引起橋路電流變化而產(chǎn)生的非線性誤差。式中：Uu——單位供橋電壓時電橋的輸出（通常就是電橋的靈敏系數(shù)），1/V；U’——供橋電壓為V時電橋的輸出；kn——被測量引起的橋臂電阻相對變化量的絕對值，kn=|ΔRn/R0|，即橋臂電阻靈敏系數(shù)。

1）造成等臂全橋應變傳感器的非線性的原因之一，是由于各橋臂應變的靈敏系數(shù)不等所致。

2）尤其是相鄰橋臂的靈敏系數(shù)不等時，電橋輸出將產(chǎn)生明顯的非線性。這幾種情況分別對應實際的傳感器由于設計造成的中心電阻和邊緣電阻的平均應變不相等，以及由于加工造成2個對邊分布的邊緣電阻的靈敏系數(shù)不等等情況。

3）相反，人為非均勻地改變膜片各區(qū)間的厚度，可選擇性改變各橋臂的靈敏系數(shù)，即改變傳感器的非線性。

利用激光束對膜片進行非均勻減薄，既達到提高靈敏度以測量微小壓力的目的，又可調(diào)整傳感器的非線性。根據(jù)膜片加工的平行度差異情況選擇相應的非均勻減薄圖形。本文源自澤天傳感，版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請保留出處。