一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公布了一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，包括瓷環(huán)，通過(guò)玻璃釉漿料印刷燒結(jié)在該瓷環(huán)上部的陶瓷彈性膜片，以及通過(guò)導(dǎo)電漿料印刷燒結(jié)在該瓷環(huán)下部的信號(hào)調(diào)理電路；其中，所述陶瓷彈性膜片上均勻設(shè)置有與所述瓷環(huán)上的四個(gè)瓷環(huán)通孔分別連接的四個(gè)焊盤(pán)，以及與所述焊盤(pán)相連接以構(gòu)成惠斯頓電橋的四個(gè)橋路電阻；任意兩個(gè)所述焊盤(pán)與任意兩個(gè)所述橋路電阻之間分別設(shè)置有一個(gè)橋路修調(diào)電阻。本發(fā)明將陶瓷彈性膜片通過(guò)玻璃釉漿料印刷燒結(jié)在瓷環(huán)上，克服了陶瓷膜片易碎的問(wèn)題，確保了傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性；同時(shí)也將信號(hào)調(diào)理電路通過(guò)導(dǎo)電漿料印刷燒結(jié)在瓷環(huán)上，使得傳感器整體的精度更高，穩(wěn)定性更好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的陶瓷壓力傳感器中，一般是采用H氧化二鉛陶瓷膜片作為壓力傳感器的應(yīng) 變彈性體，并在其表面采用厚膜工藝印刷燒結(jié)四個(gè)厚膜應(yīng)變電阻使之形成一個(gè)惠斯頓電 橋。當(dāng)陶瓷膜片在壓力作用下產(chǎn)生微量線性形變（如IObar0.3mm膜片從零到滿量程縱向 形變量為6-10ym)。橋路在激勵(lì)電壓下其輸出端將產(chǎn)生與壓力大小精密線性相關(guān)的電壓輸 出。
[0003] 目前，陶瓷彈性體的承載體有兩種結(jié)構(gòu)：即齊平膜陶瓷壓力傳感器（Flush diap虹agmceramicpressuresensor)和一體化陶瓷壓力傳感器（Integratedceramic pressuresensor)兩種。
[0004] 齊平膜陶瓷壓力傳感器由彈性膜片和瓷環(huán)兩部分組成。其中，瓷環(huán)形同一個(gè)杯子， 其中間有一個(gè)凹孔，瓷環(huán)周邊有多個(gè)通孔。彈性體厚度由量程確定，并將印有多個(gè)圓形焊盤(pán) 和橋路的膜片粘結(jié)到有多個(gè)通孔的圓形陶瓷環(huán)背面，使彈性膜片電極與瓷環(huán)通孔相對(duì)應(yīng)。 瓷環(huán)正面是一個(gè)平面、通過(guò)通孔與電橋回路聯(lián)接并設(shè)計(jì)平衡電阻，激光修調(diào)零位。該種齊平 膜結(jié)構(gòu)彈性膜片與瓷環(huán)是采用有機(jī)粘合劑存在線膨脹系數(shù)差異和粘結(jié)而成，其強(qiáng)度低，可 靠性差。
[0005] 而一體化陶瓷壓力傳感器外形亦如一個(gè)杯子，其平面部分是傳感器的彈性體，其 厚度由量程確定，陶瓷制造工藝采用彈性體和瓷環(huán)整體干壓成形，燒結(jié)后彈性體厚度需研 磨。彈性體印刷橋路和平衡電阻，激光修調(diào)零位。參見(jiàn)專(zhuān)利化200420054149.X。
[0006] 壓阻式陶瓷壓力傳感器具有優(yōu)異的線性精度，特別是耐腐蝕性和高可靠性，是其 它形式的壓力傳感器無(wú)可比擬的。在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域里有著重要位置。壓阻式陶瓷壓 力傳感器彈性膜片是H氧化二鉛陶瓷。針對(duì)氧化鉛陶瓷易碎的缺點(diǎn)，旨在研發(fā)具有高過(guò)載 性能的壓阻式陶瓷壓力傳感器具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器， 旨在克服陶瓷膜片易碎的缺點(diǎn)，大幅度提高過(guò)載和爆破壓力，從而提高其可靠性。
[0008] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器， 包括瓷環(huán)，通過(guò)玻璃釉漿料印刷燒結(jié)在該瓷環(huán)上部的陶瓷彈性膜片，W及通過(guò)導(dǎo)電漿料印 刷燒結(jié)在該瓷環(huán)下部的信號(hào)調(diào)理電路；其中，所述陶瓷彈性膜片上均勻設(shè)置有與所述瓷環(huán) 上的四個(gè)瓷環(huán)通孔分別連接的四個(gè)焊盤(pán)，W及與所述焊盤(pán)相連接W構(gòu)成惠斯頓電橋的四個(gè) 橋路電阻；任意兩個(gè)所述焊盤(pán)與任意兩個(gè)所述橋路電阻之間分別設(shè)置有一個(gè)橋路修調(diào)電 阻。
[0009] 進(jìn)一步的方案是，所述瓷環(huán)中部設(shè)置有瓷環(huán)盲孔，所述瓷環(huán)盲孔的直徑在3-8mm 之間，深度在2-4mm之間。
[0010] 進(jìn)一步的方案是，所述瓷環(huán)盲孔中部開(kāi)設(shè)有表壓通孔，所述表壓通孔的直徑在 0. 3-1. 2mm之間。
[0011] 優(yōu)選的方案是，所述瓷環(huán)盲孔的直徑為5mm，深度為3mm。
[0012] 優(yōu)選的方案是，所述表壓通孔的直徑在0. 5-1.Omm之間。
[0013] 優(yōu)選的方案是，所述表壓通孔的直徑為0. 8mm。
[0014] 進(jìn)一步的方案是，所述信號(hào)調(diào)理電路上設(shè)置有與所述瓷環(huán)通孔對(duì)應(yīng)連接的通孔焊 盤(pán)，與所述表壓通孔對(duì)應(yīng)連接的表壓通孔焊盤(pán)，W及與外部柔性電路板連接的連接線。
[0015] 本發(fā)明的有益效果；本發(fā)明將陶瓷彈性膜片通過(guò)玻璃釉漿料印刷燒結(jié)在瓷環(huán)上， 克服了陶瓷膜片易碎的問(wèn)題，提高了傳感器機(jī)械強(qiáng)度，確保了傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性；同 時(shí)也將信號(hào)調(diào)理電路通過(guò)導(dǎo)電漿料印刷燒結(jié)在瓷環(huán)上，使得傳感器整體的精度更高，穩(wěn)定 性更好。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1本發(fā)明的壓力傳感器整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2a本發(fā)明的傳感器彈性膜片圓形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖化本發(fā)明的傳感器彈性膜片方形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖3a本發(fā)明的柔性電路板圓形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3b本發(fā)明的柔性電路板方形結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 圖1至圖3b所示，涉及一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，包括瓷環(huán)2,通過(guò)玻璃 釉漿料印刷燒結(jié)在該瓷環(huán)2上部的陶瓷彈性膜片1，W及通過(guò)導(dǎo)電漿料印刷燒結(jié)在該瓷環(huán)2 下部的信號(hào)調(diào)理電路3 ;其中，陶瓷彈性膜片1上均勻設(shè)置有與瓷環(huán)2上的四個(gè)瓷環(huán)通孔21 分別連接的四個(gè)焊盤(pán)11，W及與焊盤(pán)11相連接W構(gòu)成惠斯頓電橋的四個(gè)橋路電阻10 ;任意 兩個(gè)焊盤(pán)11與任意兩個(gè)橋路電阻10之間分別設(shè)置有一個(gè)橋路修調(diào)電阻12。
[0022] 本設(shè)計(jì)中的瓷環(huán)2和陶瓷彈性膜片1均可設(shè)計(jì)成方形或者圓形結(jié)構(gòu)，該樣可W滿 足不同場(chǎng)合的需要，降低了制造成本，便于規(guī)?；a(chǎn)。
[0023] 本設(shè)計(jì)中，在陶瓷彈性膜片與瓷環(huán)之間，采用傳統(tǒng)的玻璃釉漿料印刷燒結(jié)工藝進(jìn) 行連接，能夠保證保傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，保證其可靠性。在信號(hào)調(diào)理電路與瓷環(huán)之間， 采用傳統(tǒng)的導(dǎo)電漿料印刷燒結(jié)工藝進(jìn)行連接，使得傳感器整體的精度更高，穩(wěn)定性更好。
[0024] 其中，本設(shè)計(jì)中的信號(hào)調(diào)理電路3上具體還設(shè)置有與瓷環(huán)通孔21對(duì)應(yīng)連接的通孔 焊盤(pán)31，與表壓通孔22對(duì)應(yīng)連接的表壓通孔焊盤(pán)32,W及與外部柔性電路板4連接的連接 線。
[0025] 另外，由于傳統(tǒng)的陶瓷彈性體背面是通過(guò)膠粘方式連接瓷環(huán)的，所W過(guò)載壓力低， (最高為200% )，正面只能激光修調(diào)電阻；而彈性膜片在壓力和溫度作用下所產(chǎn)生的縱向 微量形變是在微米數(shù)量級(jí)。因此，本設(shè)計(jì)為了確保了陶瓷膜片的高密度和膜片平行度，提高 了傳感器的線性精度、重復(fù)性和過(guò)載壓力。本設(shè)計(jì)的進(jìn)一步的方案是，在瓷環(huán)2中部設(shè)置有 瓷環(huán)盲孔23,將瓷環(huán)盲孔23的直徑限制在3-8mm之間，深度限制在2-4mm之間即可。一般， 最優(yōu)的情況是，將瓷環(huán)盲孔23的直徑限制為5mm，深度限制為3mm。該樣在電參數(shù)不變的前 提下，過(guò)載壓力能夠大大提高，平均可達(dá)550-650%。
[0026]另一方面，在本領(lǐng)域中，一體化結(jié)構(gòu)陶瓷彈性體的厚度是一項(xiàng)非常重要的參數(shù)，它 決定傳感器的量程、精度和過(guò)載壓力。因此必須通過(guò)研磨才能達(dá)到規(guī)定的厚度，大量生產(chǎn) 過(guò)程中由于研磨過(guò)程中對(duì)彈性體產(chǎn)生機(jī)械缺陷和附加應(yīng)力，同時(shí)對(duì)膜片不平度產(chǎn)生較大影 響。為了實(shí)現(xiàn)陶瓷壓力傳感器的表壓和絕壓的測(cè)量與控制，克服一體化結(jié)構(gòu)不能測(cè)絕壓的 弊端。因此，本設(shè)計(jì)還在瓷環(huán)盲孔23中部開(kāi)設(shè)有表壓通孔22,且該表壓通孔22的直徑限制 在0. 3-1. 2mm之間。一般，較優(yōu)的情況是，將表壓通孔22的直徑限制在0. 5-1.Omm之間，而 表壓通孔22的直徑為0. 8mm時(shí)，測(cè)量效果最佳。
[0027] 表1顯示了傳統(tǒng)的陶瓷壓力傳感器與本設(shè)計(jì)的陶瓷壓力傳感器的測(cè)試對(duì)比情況。
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，包括瓷環(huán)，通過(guò)玻璃釉漿料印刷燒 結(jié)在該瓷環(huán)上部的陶瓷彈性膜片，以及通過(guò)導(dǎo)電漿料印刷燒結(jié)在該瓷環(huán)下部的信號(hào)調(diào)理電 路；其中，所述陶瓷彈性膜片上均勻設(shè)置有與所述瓷環(huán)上的四個(gè)瓷環(huán)通孔分別連接的四個(gè) 焊盤(pán)，以及與所述焊盤(pán)相連接以構(gòu)成惠斯頓電橋的四個(gè)橋路電阻；任意兩個(gè)所述焊盤(pán)與任 意兩個(gè)所述橋路電阻之間分別設(shè)置有一個(gè)橋路修調(diào)電阻。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，所述瓷環(huán)中 部設(shè)置有瓷環(huán)盲孔，所述瓷環(huán)盲孔的直徑在3-8_之間，深度在2-4_之間。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，所述瓷環(huán)盲 孔中部開(kāi)設(shè)有表壓通孔，所述表壓通孔的直徑在〇. 3-1. 2_之間。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，所述瓷環(huán)盲 孔的直徑為5mm，深度為3mm。
5. 如權(quán)利要求3所述的一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，所述表壓通 孔的直徑在〇? 5-1. 0mm之間。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，所述表壓通 孔的直徑為〇? 8mm。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，所述信號(hào)調(diào) 理電路上設(shè)置有與所述瓷環(huán)通孔對(duì)應(yīng)連接的通孔焊盤(pán)，與所述表壓通孔對(duì)應(yīng)連接的表壓通 孔焊盤(pán)，以及與外部柔性電路板連接的連接線。
【文檔編號(hào)】G01L1/18GK104359596SQ201410613534
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】徐興才, 徐雷, 嚴(yán)群豐 申請(qǐng)人:徐興才