CN101862905A - 陶瓷压力传感器压力芯片零位电阻的激光修调方法 - Google Patents

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Abstract

一种陶瓷压力传感器压力芯片零位电阻的激光修调方法，其特征是它包括以下步骤：首先，给惠斯顿电桥的两个桥臂上各串接一个可修调电阻；其次，给惠斯顿电桥施加5V的直流电压；第三，利用高精度数字电压仪实时测量惠斯顿电桥两个电极之间的电压值，即将高精度数字电压仪的正极与每侧电桥二个固定电阻之间的连接点相连，将高精度数字电压仪的负极与电源负极相连，分别测量得到两个电桥的电压值U1、U2；第四，将所测得的两个电压值U1、U2输入激光修调仪中，将两个电压值进行比较，利用光斑的面积不大于0.0484μm2的激光束对需修调电阻进行修调，使(U1-U2)＝0±0.5mV即可。本发明具有自动化程度高，一致性好，产品合格率高，生产效率提高20倍以上。

Description

陶瓷压力传感器压力芯片零位电阻的激光修调方法
技术领域
本发明涉及一种传感器技术，尤其是一种陶瓷压力传感器的制造方法，具体地说是一种陶瓷压力传感器压力芯片零位电阻的激光修调方法。
背景技术
众所周知，目前的压变变送器主要使用扩散硅压力传感器和应变片压力传感器作为核心部件，扩散硅压力传感器由于对介质抗腐蚀能力差，因此必须装配成充油芯体并用不锈钢密封，这样不但增加成本而且使得压力变送器的迟滞性能变差，而应变片传感器存在稳定性差，温漂大的缺点，这二种压力传感器很难满足技术发展的需要，致使其应用领域也受到较大的限制。
近年来，陶瓷压力传感器以其极高的稳定性和耐腐蚀性以及高线性精度、低温漂等性能正在逐步替代传统的扩散硅压力传感器和应变片压力传感器，在汽车、空调等机械设备中有着广泛的应用前景。它的基本原理是利用压力芯片感受到压力发生变形，从而引起压力芯片上的浆料烧结电阻的阻值发生变化，引起芯片上的惠斯顿电桥的输出电流发生变化，再通过相应的转换电路转换成控制信号，它的最大特点是耐腐蚀性好，灵敏度高，是一种压力传感器的升级换代产品。
陶瓷压力传感器是在陶瓷机体弹性体上印刷电子浆料，经烧结而成为惠斯登电桥回路。由于压力使陶瓷基体微量形变造成压力敏感电阻的变化，当桥路施加5V的直流电压，通过测量其桥路另两端输出电压的变化从而实现压力测量，其输出电压的幅值正比例于压力值，所以称之谓压力传感器。而一体化陶瓷压力传感器芯片的零压力时的电压输出必须有一个基准量并必须满足目标值为0±0.5mV，其工作原理是基于惠斯顿电桥原理；传感器芯片在修调前在电桥相对两端加5V直流电压，电桥另相对两端就会有毫伏级正比例于压力值的直流电压输出。
为了保证输出的准确性，压力传感器在无压力作用下必须保持电桥的平衡，即在两个工作电极输入5V直流电压后，另两个工作电极的电压输出值必须在0±0.5mV范围内，而由于制造原因，传感器上的电阻在焊接完成后受各种因素的影响，电桥不可能平衡，一般存在几十毫伏到100多毫伏的输出，如果不进行零位修调那么这种传感器就没有一个基准值，它会直接影响压力传感器的灵敏度和输出的精度，因此，现有的陶瓷压力传感器在电桥的两侧分别连接有一个可供修调的零位电阻R5、R6，如图1所示，通过对电阻R5或R6进行修调使电桥保持平衡，为测量提供基准。传统的零位电阻R5、R6的调整是靠人工用医用砂轮进行逐点切割调整来完成的，缺点是效率非常低，合格率很低，一致性差，芯片报废率很高，不适合大规模批量生产，其生产量不足导致安装陶瓷压力传感器的压力变送器的成本居高不量，产量难以满足实际使用需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的陶瓷压力传感器生产过程中零位电阻的修调依靠人工用砂轮一点一点磨削来调整存在的精度差、效率低、成品率低的问题，发明一种利用激光修调仪快速进行一次性切割的基于激光修调仪的陶瓷压力传感器压力芯片零位电阻修调方法。
本发明的技术方案是：
一种陶瓷压力传感器压力芯片零位电阻的激光修调方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，给惠斯顿电桥的两个桥臂上各串接一个可修调电阻；
其次，给惠斯顿电桥施加5V的直流电压；
第三，利用高精度数字电压仪实时测量惠斯顿电桥两个电极之间的电压值，即将高精度数字电压仪的正极与每侧电桥二个固定电阻之间的连接点相连，将高精度数字电压仪的负极与电源负极相连，分别测量得到两个电桥的电压值U1、U2；
第四，将所测得的两个电压值U1、U2输入激光修调仪中，将两个电压值进行比较，如果两者的差值在0±0.5mV范围内，则判为合格品，无需修调，如果两者的差值(U1-U2)＞0.5mV或(U1-U2)＜-0.5mV，则需进行修调；如果(U1-U2)＞0.5mV，则由激光修调仪对U2侧对应的可修调电阻进行逐点修调，控制激光修调仪每次修调光斑的面积不大于0.0484μm2，激光修调仪每修调一点，高精度数字电压仪实时将所测的电桥的电压值送入激光修调仪进行比较，如果仍(U1-U2)仍＞0.5mV，则激光修调仪作进给再对U2侧电桥对应的可修调电阻作一次点切割，直至(U1-U2)＝0±0.5mV为止；反之，如果(U1-U2)＜-0.5mV，则采用与(U1-U2)＞0.5mV时相同的修调方法对U1侧电桥对应的可修调电阻进行逐点修调，使(U1-U2)＝0±0.5mV为止即可。
本发明的有益效果：
本发明可使产品的合格率达到100％，一致性率达到89％。
本发明具有自动化程度高，生产效率可提高20倍以上，尤其适用于批量化大规模生产，有利于降低成本。
本发明可供助于软件控制，实现全过程的自动化控制。
本发明通过大量的试验得到了激光修调仪每次的最小修调量，保证不会因修调出现过修现象。
本发明利用激光修调仪强在的数据处理和高速响应特点，成功地解决了生产中的难题，创造性地将激光设备应用在电路修调中。
附图说明
图1是本发明的修调装置的原理示意图。
图2是本发明实施例的电压测量原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、2所示。
一种陶瓷压力传感器压力芯片零位电阻的激光修调方法，它包括以下步骤：
首先，给惠斯顿电桥的两个桥臂上各串接一个可修调电阻；并按图1所示将陶瓷压力芯片、高精度数字电压仪和激光修调仪进行连接，具体实施时，可设计专用的工装将陶瓷压力芯片进行定位，而各测量点也采用压力接触式触点进行连接；电阻R1、R4构成一个电桥，在电阻R4的一侧串接一个可修调电阻R5，电阻R2、R3构成另一个电桥，在电阻R3的一侧串接一个可修调电阻R6，如图2所示；
其次，给惠斯顿电桥施加5V的直流电压，使直流电压的正极置于电阻R1、R2之间，负极置于可修调电阻R5、R6之间；
第三，利用高精度数字电压仪(型号可为HP34401A，由美国安捷伦公司生产制造)实时测量惠斯顿电桥两个电极之间的电压值，即将高精度数字电压仪的正极与每侧电桥二个固定电阻之间的连接点相连，将高精度数字电压仪的负极与电源负极相连，分别测量得到两个电桥的电压值U1、U2；U1是电阻R1、R4的连接点与电源负极之间的电压值，U2是电阻R2、R3的连接点与电源负极之间的电压值；
第四，将所测得的两个电压值U1、U2输入激光修调仪(型号可为ESL-4990，由美国ESL公司生产制造)中，将两个电压值进行比较，如果两者的差值在0±0.5mV范围内，则判为合格品，无需修调，如果两者的差值(U1-U2)＞0.5mV或(U1-U2)＜-0.5mV，则需进行修调；如果(U1-U2)＞0.5mV，则由激光修调仪对U2侧对应的可修调电阻R6进行逐点修调，控制激光修调仪每次修调光斑的面积不大于0.0484μm2，激光修调仪每修调一点，高精度数字电压仪实时将所测的电桥的电压值送入激光修调仪进行比较，如果仍(U1-U2)仍＞0.5mV，则激光修调仪作进给再对U2侧电桥对应的可修调电阻R6作一次点切割，直至(U1-U2)＝0±0.5mV为止，由于激光修调仪是进行的点切割，因此不会出现修调后发生(U1-U2)＜-0.5mV的情况；反之，如果(U1-U2)＜-0.5mV，则采用与(U1-U2)＞0.5mV时相同的修调方法对U1侧电桥对应的可修调电阻R5进行逐点修调，使(U1-U2)＝0±0.5mV为止即可。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (1)

1.一种陶瓷压力传感器压力芯片零位电阻的激光修调方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，给惠斯顿电桥的两个桥臂上各串接一个可修调电阻；
其次，给惠斯顿电桥施加5V的直流电压；
第三，利用高精度数字电压仪实时测量惠斯顿电桥两个电极之间的电压值，即将高精度数字电压仪的正极与每侧电桥二个固定电阻之间的连接点相连，将高精度数字电压仪的负极与电源负极相连，分别测量得到两个电桥的电压值U1、U2；
第四，将所测得的两个电压值U1、U2输入激光修调仪中，将两个电压值进行比较，如果两者的差值在0±0.5mV范围内，则判为合格品，无需修调，如果两者的差值(U1-U2)＞0.5mV或(U1-U2)＜-0.5mV，则需进行修调；如果(U1-U2)＞0.5mV，则由激光修调仪对U2侧对应的可修调电阻进行逐点修调，控制激光修调仪每次修调光斑的面积不大于0.0484μm2，激光修调仪每修调一点，高精度数字电压仪实时将所测的电桥的电压值送入激光修调仪进行比较，如果仍(U1-U2)仍＞0.5mV，则激光修调仪作进给再对U2侧电桥对应的可修调电阻作一次点切割，直至(U1-U2)＝0±0.5mV为止；反之，如果(U1-U2)＜-0.5mV，则采用与(U1-U2)＞0.5mV时相同的修调方法对U1侧电桥对应的可修调电阻进行逐点修调，使(U1-U2)＝0±0.5mV为止即可。
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Denomination of invention: Laser trimming method of zeropoint resistor of pressure chip of ceramic pressure sensor

License type: Exclusive License

Open date: 20101020

Record date: 20120604

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Denomination of invention: Laser trimming method of zeropoint resistor of pressure chip of ceramic pressure sensor

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Granted publication date: 20120725

Pledgee: Bank of Nanjing, Limited by Share Ltd, Pearl River Bank

Pledgor: NANJING HUANKE ELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD.

Registration number: 2017990000879

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