專利名稱：微小充油擴(kuò)散硅傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傳感器結(jié)構(gòu)，尤其是一種帶有模塊化性質(zhì)的微小充油擴(kuò)散硅 傳感器。
背景技術(shù)：
目前，公知的壓力傳感器普遍采用壓電式、應(yīng)變式或者壓阻式結(jié)構(gòu)的原理，壓電式 壓力傳感器的輸出信號(hào)為電荷變化量，要轉(zhuǎn)換成壓力的直觀變化，需要對(duì)后續(xù)的電信號(hào)進(jìn) 行處理，但是該種傳感器不適合在高溫環(huán)境下使用，也不具有高的過載保護(hù)能力。壓阻式壓 力傳感器中，最常用的傳感器結(jié)構(gòu)是充硅油硅壓阻壓力傳感器。應(yīng)變式壓阻壓力傳感器由 于受結(jié)構(gòu)影響，具有較大的線性、遲滯等靜態(tài)誤差。充硅油硅壓阻式壓力傳感器具有線性 好，遲滯小等特點(diǎn)，測(cè)得數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，但是每一規(guī)格的傳感器都需要特定的傳感器底座， 在加工的時(shí)候需要將體積較大的特定傳感器底座與芯體一一連接，這種方法即影響了焊接 特性又降低了工作效率。中國(guó)專利局于2009年11月18日公告了一份CN100561156C號(hào)專利，名稱為SOI全 硅結(jié)構(gòu)充硅油耐高溫壓力傳感器，公開在真空環(huán)境下將壓力芯片與PYREX7740玻璃通過靜 電鍵合封接在一起，高溫硅油在真空的環(huán)境下通過銷釘孔充填于基座的空腔中，充填完硅 油后，將銷釘錨入銷釘孔，實(shí)現(xiàn)硅油的密封，壓力芯片上的壓焊塊與電極之間通過超聲熱壓 焊用金絲連接。這種方式就將芯片與基座一一對(duì)應(yīng)來加工的，同時(shí)提到了充填硅油的方式， 但是高溫的硅油進(jìn)行充填存在一些膨脹的問題，溫度降低后，硅油的體積會(huì)變小，從而對(duì)芯 片的精度造成影響。這些傳感器使用的芯片都是先固定在底座上，再用金絲將芯片引出孔與底座引線 柱連接，這樣的底座選用的原因是目前還沒有機(jī)械化批量生產(chǎn)，大多都是手工操作，批與批 之間難保一致，引線柱可焊性差，操作上比較麻煩，效率比較低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種微小充油擴(kuò)散硅傳感器，傳感器芯體采用標(biāo)準(zhǔn)封板 用來固定芯片同時(shí)又能封住硅油腔，只需改變芯片就可以形成多種不同對(duì)應(yīng)的量程，可以 實(shí)現(xiàn)小型化和模塊化。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種微小充油擴(kuò)散硅傳感器， 包括基座，基座內(nèi)設(shè)置有填充硅油的硅油腔，硅油腔內(nèi)固定有芯片，其特征在于基座包括相 互固定的底座和壓環(huán)，底座與壓環(huán)之間固定夾有波紋膜，底座呈H形，底座中間壁的中心設(shè) 置有通孔，通孔上固定有封板，封板、底座和波紋膜圍成封閉的硅油腔，芯片固定在封板朝 向硅油腔的一側(cè)。硅油腔內(nèi)填充硅油，壓力傳遞到波紋膜上，波紋膜發(fā)生變形，將變形量傳 遞給芯片，由芯片將變形量通過引線傳遞給數(shù)據(jù)接收器，底座的尺寸可以發(fā)生改變，包括外 徑和高度，根據(jù)不同的使用場(chǎng)合和安裝要求設(shè)定相應(yīng)的外形尺寸，底座呈H形，可以在底座 內(nèi)形成一個(gè)凹陷的區(qū)域，非常適合作為硅油腔，底座中間壁上的通孔尺寸與封板相配，底座
3的另一凹陷的區(qū)域可以將封板隱藏在內(nèi)，保證芯片的安全劑使用壽命，封板制作成標(biāo)準(zhǔn)的 尺寸，不同規(guī)格的傳感器都是用相同的封板，只是替換內(nèi)部芯片的規(guī)格，這樣可以簡(jiǎn)化整體 的結(jié)構(gòu)，也方便制作，尤其是加工中間的通孔就可以使用一種道具，使用一個(gè)尺寸降低了工 人的操作難度，而且形成標(biāo)準(zhǔn)后對(duì)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化處理起到簡(jiǎn)化的作用，這樣可以盡量縮小 傳感器的尺寸，從而實(shí)現(xiàn)小型化和模塊化。作為優(yōu)選，壓環(huán)為圓柱狀，壓環(huán)的內(nèi)壁呈錐形，內(nèi)徑較大的一端與底座的端面之間 夾住波紋膜并用電阻焊焊接固定。錐形內(nèi)壁可以擴(kuò)大波紋膜變形的面積，從而提高波紋膜 感受的敏感度，從而能降低傳感器最小的測(cè)量值，這樣就可以將傳感器制作得較小，也可以 變相的實(shí)現(xiàn)傳感器小型化，采用電阻焊來固定波紋膜、壓環(huán)及底座，外部較平滑，可以得到 較高的安裝精度，而且密封的性能能得到滿足。作為優(yōu)選，底座中間壁上的通孔為圓孔，圓孔的邊緣設(shè)置有截面呈三角形的凸臺(tái)， 封板覆蓋在凸臺(tái)的頂端并用加壓熱焊與凸臺(tái)固定。在圓孔邊緣設(shè)置凸臺(tái)是為了便于將封板 與底座中間壁焊接，由凸臺(tái)將封板頂起留出焊接的位置，焊接的時(shí)候可以保證密封性。作為優(yōu)選，封板呈圓形，封板的邊緣為臺(tái)階狀，臺(tái)階的內(nèi)徑與中間壁上的凸臺(tái)的內(nèi) 徑相對(duì)應(yīng)，封板的邊緣頂在凸臺(tái)的頂部，封板的外徑大于凸臺(tái)頂端的直徑，凸臺(tái)設(shè)置在中間 壁與硅油腔相對(duì)的一側(cè)。圓孔邊緣設(shè)置凸臺(tái)可以方便與封板焊接固定，臺(tái)階及臺(tái)階尺寸要 求使得封板定位準(zhǔn)確，封板的外徑較大使得封板邊緣的焊接固定比較順利，而且密封性較 好。作為優(yōu)選，封板的中間設(shè)置有四個(gè)呈四邊形分布的引線孔，引線孔內(nèi)固定有引線 柱，引線柱的端部突出封板的背面形成凸起，凸起通過金線與芯片的引腳相接。小孔用來固 定連接引線柱，引線柱通過金線將芯片測(cè)得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮掌鳌Ｗ鳛閮?yōu)選，封板的邊緣上設(shè)置有一個(gè)徑向的凸出的定位柱，定位柱在四根引線柱 的對(duì)稱位置處。徑向突出的定位柱可以區(qū)分每個(gè)引線柱測(cè)得的數(shù)據(jù)屬性，從而在后續(xù)連接 引線柱的時(shí)候比較方便，能快速區(qū)分不同的引線柱。作為優(yōu)選，底座的中間壁上通孔的邊上設(shè)置有一個(gè)注油孔，注油孔內(nèi)封閉有鋼珠。 注油孔用來給硅油腔注油，注油后再用鋼珠封閉硅油腔。本實(shí)用新型的有益效果是使用H形的底座結(jié)合封板及波紋膜形成硅油腔，封板 使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，改變芯片及底座的外形尺寸來改變傳感器的量程和安裝尺寸，從而 實(shí)現(xiàn)模塊化，使用標(biāo)準(zhǔn)封板配備較小量程的芯片可以實(shí)現(xiàn)微小化。

圖1是本實(shí)用新型一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型一種封板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、壓環(huán)，2、波紋膜，3、硅油腔，4、底座，5、中間壁，6、封頭，7、凸臺(tái)，8、引線柱， 9、封板，10、鋼珠，11、注油孔，12、圓孔，13、凸起，14、定位柱。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說 明。[0018]實(shí)施例一種微小充油擴(kuò)散硅傳感器(參見附圖1)，包括截面為H形的圓柱形底座 4，底座的端面通過電阻焊焊接固定有圓柱形壓環(huán)1，壓環(huán)1的內(nèi)壁呈錐形，壓環(huán)1內(nèi)徑較大 的一端與底座4的端面之間夾住波紋膜2，底座4中間壁5的中心設(shè)置有圓孔12，底座一側(cè) 的凹陷區(qū)及波紋膜形成一個(gè)封閉的硅油腔3，圓孔12與硅油腔3反向的一端邊緣處設(shè)置有 突起的截面呈三角形的凸臺(tái)7，凸臺(tái)上加壓熱焊固定有圓形的封板9，封板將硅油腔封閉， 封板朝向硅油腔的一側(cè)固定有芯片，封板9呈圓形，封板9的邊緣為臺(tái)階狀，臺(tái)階的內(nèi)徑與 中間壁上的凸臺(tái)7的內(nèi)徑相對(duì)應(yīng)，封板9的邊緣頂在凸臺(tái)7的頂部，封板9的外徑大于凸臺(tái) 7頂端的直徑(參見附圖2)，封板9的中間設(shè)置有四個(gè)呈四邊形分布的引線孔，引線孔內(nèi)固 定有引線柱8，引線柱8的端部突出封板9的背面形成凸起13，凸起13通過金線與芯片的 引腳相接，封板9的邊緣上設(shè)置有一個(gè)徑向的凸出的定位柱14，定位柱14在四根引線柱的 對(duì)稱位置處，底座4的中間壁上圓孔12的邊上設(shè)置有一個(gè)注油孔11，注油孔11內(nèi)封閉有鋼 珠10，封板固定到凸臺(tái)頂端后引線柱朝外，并在引線柱所在的底座的凹陷區(qū)內(nèi)注塑填充封 閉底座，只露引線柱的端部。先將波紋膜通過壓環(huán)固定到底座的端面，芯片粘結(jié)到封板背面并用金線將芯片的 引腳與凸起連接，再將封板焊接固定到凸臺(tái)的頂端，接著往硅油腔內(nèi)注硅油，等硅油從注油 孔內(nèi)冒出的時(shí)候，用鋼珠封住注油孔，再將底座上側(cè)的凹陷區(qū)注塑封閉。不同的芯片粘結(jié)到同一標(biāo)準(zhǔn)尺寸的封板的背面，底座的中間壁加工出同一標(biāo)準(zhǔn)尺 寸的圓孔，將帶不同芯片的封板固定到底座上形成對(duì)應(yīng)量程的傳感器。以上所述的實(shí)施例只是本實(shí)用新型的一種較佳方案，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形 式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
權(quán)利要求一種微小充油擴(kuò)散硅傳感器，包括基座，基座內(nèi)設(shè)置有填充硅油的硅油腔，硅油腔內(nèi)固定有芯片，其特征在于基座包括相互固定的底座和壓環(huán)，底座與壓環(huán)之間固定夾有波紋膜，底座呈H形，底座中間壁的中心設(shè)置有通孔，通孔上固定有封板，封板、底座和波紋膜圍成封閉的硅油腔，芯片固定在封板朝向硅油腔的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小充油擴(kuò)散硅傳感器，其特征在于壓環(huán)為圓柱狀，壓環(huán)的 內(nèi)壁呈錐形，內(nèi)徑較大的一端與底座的端面之間夾住波紋膜并用電阻焊焊接固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小充油擴(kuò)散硅傳感器，其特征在于底座中間壁上的通孔為 圓孔，圓孔的邊緣設(shè)置有截面呈三角形的凸臺(tái)，封板覆蓋在凸臺(tái)的頂端并用加壓熱焊與凸 臺(tái)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的微小充油擴(kuò)散硅傳感器，其特征在于封板呈圓形，封 板的邊緣為臺(tái)階狀，臺(tái)階的內(nèi)徑與中間壁上的凸臺(tái)的內(nèi)徑相對(duì)應(yīng)，封板的邊緣頂在凸臺(tái)的 頂部，封板的外徑大于凸臺(tái)頂端的直徑，凸臺(tái)設(shè)置在中間壁與硅油腔相對(duì)的一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微小充油擴(kuò)散硅傳感器，其特征在于封板的中間設(shè)置有四個(gè) 呈四邊形分布的引線孔，引線孔內(nèi)固定有引線柱，引線柱的端部突出封板的背面形成凸起， 凸起通過金線與芯片的引腳相接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微小充油擴(kuò)散硅傳感器，其特征在于封板的邊緣上設(shè)置有一 個(gè)徑向的凸出的定位柱，定位柱在四根引線柱的對(duì)稱位置處。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的微小充油擴(kuò)散硅傳感器，其特征在于底座的中間壁 上通孔的邊上設(shè)置有一個(gè)注油孔，注油孔內(nèi)封閉有鋼珠。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種帶有模塊化性質(zhì)的微小充油擴(kuò)散硅傳感器，目的是采用標(biāo)準(zhǔn)封板用來固定芯片同時(shí)又能封住硅油腔，實(shí)現(xiàn)小型化和模塊化，基座包括相互固定的底座和壓環(huán)，底座與壓環(huán)之間固定夾有波紋膜，底座呈H形，底座中間壁的中心設(shè)置有通孔，通孔上固定有封板，封板、底座和波紋膜圍成封閉的硅油腔，芯片固定在封板朝向硅油腔的一側(cè)。使用H形的底座結(jié)合封板及波紋膜形成硅油腔，封板使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，改變芯片及底座的外形尺寸來改變傳感器的量程和安裝尺寸，從而實(shí)現(xiàn)模塊化，使用標(biāo)準(zhǔn)封板配備較小量程的芯片可以實(shí)現(xiàn)微小化。
文檔編號(hào)G01L9/04GK201748995SQ20102027403
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者吳凡, 潘寅 申請(qǐng)人:杭州博翔傳感器有限公司