CN102519658B

CN102519658B - 一种硅压阻压力传感器芯体及其生产方法

Info

Publication number: CN102519658B
Application number: CN201110455038.4A
Authority: CN
Inventors: 杨熹; 任忠原; 李存德; 徐冬梅; 姚子龙; 马长宝; 王玉熬
Original assignee: TIANSHUI HUATIAN SENSOR CO Ltd
Current assignee: TIANSHUI HUATIAN SENSOR CO Ltd
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2031-12-31
Also published as: CN102519658A

Abstract

本发明的目的是提供一种硅压阻压力传感器芯体及其生产方法，以解决现有硅压阻压力传感器注油芯体中存在的硅橡胶粘接厚度大、陶瓷座设计不适宜自动键合、注油多，无法生产10kPa以下小量程的问题。本发明硅压阻压力传感器芯体，包括芯体座体、玻璃绝缘子、通气孔、引线、注油腔，所述芯体座体中心设有凹坑，所述注油腔中设有所述芯片陶瓷座，芯片陶瓷座上设有传感器芯片，所述传感器芯片上方设有波纹膜片，所述波纹膜片上设有焊接环。本发明传感器芯体的生产方法，采用清洗、芯片粘接、键合、波纹膜片焊接、真空注油、高温储存、疲劳试验、打印、自动温度补偿、测试步骤。本发明硅压阻压力传感器注油芯体由于体积小、重量轻、输出灵敏度高。

Description

一种硅压阻压力传感器芯体及其生产方法

技术领域

本发明属于传感器领域，具体的说是一种硅压阻压力传感器芯体及其生产方法。

背景技术

目前通用工艺生产的硅压阻压力传感器注油芯体采用比较普及的硅压阻压力传感器生产工艺，外径为φ19mm，承载压力传感器芯片的注油腔体高度普遍大于2mm，直径11mm，波纹膜片厚度25μm～50μm，波纹膜片有效感压面直径φ16mm。这样的结构，硅橡胶粘接厚度大；陶瓷座设计不适宜自动键合；键合拱丝较高；注油腔体较大，硅油注入量多，温度变化引起的硅油缩胀较大。因此只能生产35kPa～100MPa硅压阻压力传感器注油芯体，无法满足10kPa及以下小量程硅压阻压力传感器的封装要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅压阻压力传感器芯体。

本发明的另一个目的是提供一种体积小、重量轻、输出灵敏度高小量程的硅压阻压力传感器芯体的生产方法，以解决现有硅压阻压力传感器注油芯体中存在的硅橡胶粘接厚度大、陶瓷座设计不适宜自动键合、注油多，无法生产10kPa以下小量程的问题。

本发明硅压阻压力传感器芯体结构如下：一种硅压阻压力传感器芯体，包括芯体座体、玻璃绝缘子、通气孔、引线、注油腔，所述芯体座体中心设有凹坑，所述注油腔中设有所述芯片陶瓷座，芯片陶瓷座上设有传感器芯片，所述注油腔高度为0.8mm～1.2mm，所述注油腔内径为18mm，所述传感器芯片上的金丝引线的高度为0.15mm～0.25mm，所述传感器芯片上方设有波纹膜片，所述波纹膜片上设有焊接环；所述芯片陶瓷座高度为0.6mm～1.0mm；独特的结构设计，使键合区域更平滑，适合自动键合。芯片陶瓷座的作用是防止键合丝变形及键合丝同波纹膜片接触；减少腔体内注油量。所述波纹膜片厚度为10μm～20μm，直径φ18.4mm，焊接后有效感压面直径φ18mm。

本发明一种硅压阻压力传感器芯体的生产方法，其特征在于它包括以下步骤：

A. 清洗：

关键材料：芯体座

1.1 把芯体座放在配置好的清洗液中超声清洗15分钟，然后依次用冷-热-冷去离子水各冲洗10分钟，再将清洗好的芯体座放入红外灯烘箱中烘干；

1.2 超声芯体座时一次不超过200只，以免影响清洗效果；

1.3 已清洗的芯体座、陶瓷垫和316L波纹膜片要放入专用器具中并存储于可控的净化区域里；存储时间不超过48小时，如超过，则在下次使用前必须清洗；

B．芯片粘接：

关键材料：室温硫化硅橡胶

为了保证点胶均匀，不产生溢胶，粘接性能好，选用南大704室温硫化硅橡胶，南大704室温硫化硅橡胶是一种单组分、室温固化粘接剂，其性能满足压力传感器芯片的粘接要求；

2.1 将室温硫化硅橡胶从管中挤入针管点胶器，控制点胶器进度为1格，点胶量为0.5mm³～1mm³，将胶均匀涂在芯体座中央通气孔周围，根据传感器芯片9大小涂点要适当,防止中心参考腔和通气孔堵塞；

2.2 用镊子将检验合格的传感器芯片夹好，按键合图标示的管脚排列方向，准确而平整地放在点好的胶上，但必须保证芯片底部全部周边可见硅橡胶，防止沾污芯片；

2.3粘接芯片陶瓷座，陶瓷座底部涂覆少量硅橡胶，将芯片陶瓷座套粘在芯片及键合引线上；

2.4 装好后送检验镜检；

2.5 将镜检合格的产品放入搪瓷盒内进行固化，温度为室温，时间24小时；

C. 键合：

关键原材料：键合丝，采用φ=25μm金键合丝，拱丝的高度控制在0.15mm～0.25mm；既满足产品输入、输出参数要求，又有良好的键合性能，满足传感器工艺对键合强度的要求，性能可靠；

采用KS1488全自动键合机，适合加装注油芯体座，温度恒温自动控制，设定参数自动模式键合、拱丝，通过参数调整，可有效的控制键合位置，拱丝高度等；

D. 波纹膜片焊接：

4.关键设备：激光焊接机

4.1波纹膜片采用厚度为15μm的316L波纹膜片冲压成型去应力后使用；

4.2打开循环水水泵开关，保证激光焊机冷却良好；

4.3逆时针旋转打开氩气瓶减压阀开关，调节减压阀阀门，将氩气流量控制在6L/min内，并将出口对准焊接件焊缝；

4.4将芯体散热定位专用夹具装夹于焊机三爪卡盘处，并进行找正，利用波纹膜片、焊接环散热定位专用夹具将粘接好芯片烧结座、波纹膜片、焊接环裝夹于焊机上，用顶尖顶紧，待焊；

4.5打开焊机电源开关，各焊接参数设定为；脉宽：35ms；频率：60Hz；功率：160Amp；转速：40r/min；

4.6开启激光焊机工作台横向运动，使激光点对准待焊焊缝，调节激光焦距，对准待焊焊缝进行焊接；

4.7用显微镜目检和气检两种方式对焊缝进行检漏；

E、真空注油

真空注油机注油机采用硅油处理室和注油室双腔室设计；其性能满足高真空注油的需要；

5.1硅油处理室的作用是进行硅油脱气脱水处理，设计有温度加热控制、搅拌功能；温度控制在恒温120℃；搅拌转速为每分钟60～100次；真空度达到10^-2Pa，硅油处理120分钟，使其充分脱气脱水；

5.2注油室的作用是完成芯体高真空注油；首先，对芯体座进行高真空处理，注油室保持恒温120℃，真空度达到5×10^-4Pa以上保持120分钟，使芯体座内部形成高真空；然后打开硅油阀门，使硅油通过管道流入芯体座注油腔，流满后关闭硅油阀门；注油室温度降为80℃，继续抽真空60分钟后停止,经缓慢放气后取出芯体；

5.3封注油孔，芯体座保持温度恒定在80℃，将密封销钉沉入注油孔,采用点焊机焊接密封；

5.4将芯体放入汽油,超声清洗5分钟,酒精脱油后进入高温储存；

F. 高温储存

芯体放入120℃高温烘箱储存48小时，然后自然冷却至室温；

G. 疲劳试验

芯体加入疲劳试验机，压力设定为芯体量称的70%，加压次数设定为1000次，加压频率为每分钟30次；开起设备，由试验机自动完成疲劳试验；

H．打印

采用激光打标机打印芯体型号、量程、编号；

I．自动温度补偿

自动温度补偿系统采用恒流源1.5mA给每个传感器芯体供电，温度补偿范围为-10℃～80℃范围内的任意温度区间，补偿参数包括零点温漂、灵敏度温漂、零点输出；

9.1将待补偿芯体装入可拔插加压加具，接上数据采集插座，在室温、高温、低温分别自动测试零压力、满量称压力下构成惠斯通的四个电阻的阻值；

9.2由计算机自动计算零点温漂补偿电阻值、灵敏度温漂补偿电阻值、零点输出补偿电阻值；

9.3根据零点温漂补偿电阻值、灵敏度温漂补偿电阻值、零点输出补偿电阻值的阻值范围，采用厚膜工艺设计印刷厚膜电阻，烧结形成厚膜电阻补偿板；

9.4按照自动补偿系统计算的补偿阻值，激光修调厚膜电阻补偿板三个补偿电阻并在电阻板记录芯体编号；

9.5按对应编号将厚膜电阻陶瓷补偿片焊接在芯体背面；

J．测试

在传感器自动测试系统完成零点输出、线性、迟滞、重复性、零点温漂、灵敏度温漂测试，打印每个压力传感器芯体参数标签，装盒即完成整个生产工艺。

本发明所述的硅压阻压力传感器注油芯体（以φ19mm为例），其外径外19.0-0.1 mm；承载压力传感器芯片的腔体高度小于1.2mm，直径11mm，弹性波纹膜片厚度10μm～20μm，波纹膜片有效感压面直径φ18mm。这样的结构，完全能够封装5kPa～10kPa硅压阻压力传感器注油芯体，满足10kPa及以下小量程硅压阻压力传感器的封装要求。

硅压阻压力传感器注油芯体具有优良的线性度和高灵敏度输出，由于体积小、重量轻、输出灵敏度高,稳定性强，满足现代压力测量传感器小型化及稳定性要求，由于极低的价格,较高的精度和较好的线性特性,成为应用最广泛的压力传感器。广泛应用于各种工业控制环境，如水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、机床、管道等众多行业，对生活产生了深远的影响。应用时装入金属壳体内，配备相应的信号处理电路,实现不同的信号输出,达到压力测量的目的。

附图说明

图1是本发明的压力传感器芯体座的结构示意图；

图2是本发明的芯片陶瓷座的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是本发明传感器芯体成品的剖面图。

具体实施方式

下面的实施可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制发明。

图1示出了本发明压力传感器芯体座的结构示意图，一种硅压阻压力传感器芯体，包括芯体座体4、玻璃绝缘子12、通气孔13、引线14、注油腔15，主要设计参数如下：外径：φ19⁰ _-0.05；高度：15±0.1；引脚间距：2.54±0.10；可粘片腔体尺寸（4.6±0.1）×（4.2±0.1）；可键合腔体尺寸（φ7.8±0.1）×（0.4±0.05）；芯体座体4中心设有凹坑16，注油腔15中设有芯片陶瓷座8，芯片陶瓷座8上设有传感器芯片9，注油腔15高度为0.8mm～1.2mm，注油腔15内径为18mm，传感器芯片9上的金丝引线10的高度为0.15mm～0.25mm，传感器芯片9上方设有波纹膜片2，波纹膜片2上设有焊接环1，芯片陶瓷座8高度为0.6mm～1.0mm；独特的结构设计，使键合区域更平滑，适合自动键合。陶瓷座尺寸在（φ10.8mm-0.1mm）×（0.6mm ～1.0mm）之间。不同量程产品，陶瓷座的厚度可以不同。芯片陶瓷座的作用是防止键合丝变形及键合丝同波纹膜片接触；减少腔体内注油量。所述波纹膜片2厚度为10μm～20μm，直径φ18.4mm，焊接后有效感压面直径φ18mm。

图4是本发明传感器芯体成品的剖面图，包括“O”型密封圈5、陶瓷垫块6、陶瓷补偿板7。

实施例1： CYX19-10G压力传感器芯体

CYX19-10G压力传感器芯体外形尺寸,单位mm：

外径：φ19⁰ _-0.05；

高度：15±0.1；

引脚间距：2.54±0.10；

可粘片腔体尺寸 4.6±0.1×4.2±0.1；

可键合腔体尺寸（φ7.8±0.1）×（0.4±0.05）；

注油腔高度： 1.2mm；

波纹膜片弹性形变面直径φ18mm

A. 清洗：

关键材料：芯体座

压力传感器注油芯体座采用316L不锈钢材料加工，引线采用4J29或4J34铁钴镍合金，引线表面镀金层采用99.7%以上的电镀金，并且只用钴作硬化剂，镀金工艺是在电镀镍层或化学镀镍层上进行，镀金层厚度≥0.3μm，引线与不锈钢外壳之间采用玻璃绝缘子烧结密封绝缘,具有良好的耐温、耐压、密封能力。

1.1 把芯体座放在配置好的清洗液中超声清洗15分钟，然后依次用冷-热-冷去离子水各冲洗10分钟，再将清洗好的芯体座放入红外灯烘箱中烘干。

1.2 超声芯体座时一次不超过200只，以免影响清洗效果。

1.3 已清洗的芯体座、陶瓷垫和316L波纹膜片要放入专用器具中并存储于可控的净化区域里；存储时间不超过48小时，如超过，则在下次使用前必须清洗。

（1）芯片粘接

关键材料：室温硫化硅橡胶

为了保证点胶均匀，不产生溢胶，粘接性能好，选用南大704室温硫化硅橡胶。南大704室温硫化硅橡胶是一种单组分、室温固化粘接剂，其性能满足压力传感器芯片的粘接要求。

2.1 将室温硫化硅橡胶从管中挤入针管点胶器，控制点胶器进度为1格，点胶量为0.5mm³～1mm³，将胶均匀涂在芯体座中央通气孔周围。根据传感器芯片9的大小涂点要适当,防止中心参考腔和通气孔堵塞。

2.2 用镊子将检验合格的传感器芯片夹好，按键合图标示的管脚排列方向，准确而平整地放在点好的胶上，但必须保证芯片底部全部周边可见硅橡胶，防止沾污芯片。

2.3粘接芯片陶瓷座。陶瓷座底部涂覆少量硅橡胶，将芯片陶瓷座套粘在芯片及键合引线上。

2.4 装好后送检验镜检。

2.5 将镜检合格的产品放入搪瓷盒内进行固化，温度为室温，时间24小时。

CYX19-10G芯体座粘片区腔体尺寸为(4.6mm±0.1mm)×(4.2mm±0.1mm)，腔体深度为1.2mm±0.1 mm。而有些压力传感器的芯片尺寸较厚，采用在芯体座粘片位置凹坑的办法解决高度不够的问题。

对于较厚的芯片，直接粘片、键合非常困难。如一种芯片的厚度为2300μm，以它为基准来进行一下理论分析。CYX19-10G芯体座腔体深度为1200μm±100μm ，键合所采用的键合丝为φ25μm金丝，设计要求波纹膜片与金丝拱丝的最高点的距离至少要保持150μm，拱丝的高度控制在250μm以内，为实现可键合性操作，降低自动键合难度，减少注油量，要严格控制凹坑的深度和室温硫化硅橡胶厚度。

①芯片粘接过程中的硅橡胶厚度控制

压力传感器芯体内部的注油腔体高度直接影响产品的温度稳定性，硅橡胶的厚度、均匀性会对产品性能产生较大影响，同时还影响着键合拱丝高度的控制。通过理论分析和大量的试验得出，硅橡胶的点胶量在0.5mm³～1mm³，厚度控制在45μ～65μm之间。这样既保障芯片粘接的强度，减小外界应力对芯片的影响，又能给键合留出更大的拱丝空间。

② 凹坑深度的设计控制

芯体座在加工时根据压力传感器芯片的厚度，确定中心粘芯片位置的凹坑深度，以达到既满足工艺要求,又能最大限度减小注油腔体高度的目的。经过探索确定出了比较合理的一组数据，以2300μm厚度芯片为例，通过下列算式计算出凹坑的深度：

凹坑的深度 = 芯片厚度+硅橡胶厚度+拱丝高度+波纹膜片与金丝距离-腔体深度

将数据代入上式可以求出凹坑的深度为1600μm±100μm的范围之内。

③粘接芯片陶瓷座

芯片陶瓷座设计尺寸为（φ10.8mm-0.1mm）×（1.0mm±0.05mm），底部涂覆少量硅橡胶，将芯片陶瓷座套粘在芯片及键合引线上。芯片陶瓷座的作用是防止键合丝变形及同波纹膜片接触；减少腔体内注油量。

（2）键合工艺

CYX19-10G芯体腔体内空间有限，腔体内可键合区尺寸为：φ7.8mm×0.50mm，

采用KS1488全自动键合机，适合加装注油芯体座，温度恒温自动控制，设定参数自动模式键合、拱丝。通过参数调整，可有效的控制键合位置，拱丝高度等。

调整好功率、压力、时间，调节好显微镜，用芯体座试压，待键合点符合要求，拉力达到附表要求，即可按图纸要求进行键合。键合参数如下：

设备型号	KS1488	Westbond7476E
			键合丝规格	φ25μm	φ25μm
键合丝延展率	2-8%	1-4%
			键合丝生产商	K&S	K&S
送线方式	90°	45°
			键合功率	40mW～100mW	250mW～310mW
键合时间	10ms～15ms	30ms～35ms
			键合压力	20g～65g	20g～35g
键合强度范围	6g～14g	6g～20g

3.2 注意内键合点上的金丝，一定要拉起适当弧度，防止塌丝短路。

3.3 键合时注意劈刀运行轨迹，避免划伤芯片铝层。

3.4 将键合好的传感器送检验镜检。

3.5 镜检合格者，放进高温烘箱存放。

低弧度、短距离拱丝技术：键合丝拱丝距离短，CYX19-10G芯体拱丝长度范围为：1.0mm～1.9mm；弧高为： 0.25mm；同时由于芯片键合区与波纹膜片距离仅为0.45mm。拱丝稍高，可能在加压时出现键合丝波纹膜片相接触的短路现象；太低，又无法保证可靠性。键合时严格设定键合工艺参数，保证键合的一致性。由于腔体内空间狭小，对于低弧度跨距键合，在键合过程中，严格控制劈刀运动轨迹和键合参数，保证了键合压点的可靠性、弧度高低一致性。

（3）波纹膜片焊接

①打开循环水水泵开关，保证激光焊机冷却良好。

②逆时针旋转打开氩气瓶减压阀开关，调节减压阀阀门，将氩气流量控制在6L/min内，并将出口对准焊接件焊缝。

③将芯体散热定位专用夹具装夹于焊机三爪卡盘处，并进行找正，利用波纹膜片、焊接环散热定位专用夹具将粘接好芯片烧结座、波纹膜片、焊接环裝夹于焊机上，用顶尖顶紧，待焊。

④打开焊机电源开关，各焊接参数设定为；脉宽：35ms；频率：60Hz；功率：160Amp；转速：40r/min。

⑤开启激光焊机工作台横向运动，使激光点对准待焊焊缝，调节激光焦距，对准待焊焊缝进行焊接。

⑥用显微镜目检和气检两种方式对焊缝进行检漏。

（4）真空注油

真空注油机采用硅油处理室和注油室双腔室设计。其性能满足高真空注油的需要。

①硅油处理室的作用是进行硅油脱气脱水处理。设计有温度加热控制、搅拌功能。温度控制在恒温120℃；搅拌转速为每分钟60次；真空度达到10^-2Pa，硅油处理120分钟，使其充分脱气脱水。

②注油室的作用是完成芯体高真空注油。首先，对芯体座进行高真空处理，注油室保持恒温120℃，真空度达到5×10^-4Pa以上保持120分钟，使芯体座内部形成高真空；然后打开硅油阀门，使硅油通过管道流入芯体座注油腔，流满后关闭硅油阀门；注油室温度降为80℃，继续抽真空60分钟后停止,经缓慢放气后取出芯体。

③封注油孔。芯体座保持温度恒定在80℃，将密封销钉沉入注油孔,采用点焊机焊接密封。

④将芯体放入汽油,超声清洗5分钟,酒精脱油后进入高温储存。

（5）高温储存

芯体放入120℃高温烘箱储存48小时，然后自然冷却至室温。

（6）疲劳试验

芯体加入疲劳试验机，压力设定为10kPa，加压次数设定为1000次，加压频率为每分钟30次。开起设备，由试验机自动完成疲劳试验。

（7）打印

采用激光打标机打印芯体型号CYX19-10G、量程0～10kPa、编号。

（8）自动温度补偿

①将CYX19-10G芯体装入可拔插加压加具，接上数据采集插座。在室温、高温、低温分别自动测试零压力、满量称压力下构成惠斯通的四个电阻的阻值。

②由计算机自动计算零点温漂补偿电阻值、灵敏度温漂补偿电阻值、零点输出补偿电阻值。

③根据零点温漂补偿电阻值、灵敏度温漂补偿电阻值、零点输出补偿电阻值的阻值范围，采用厚膜工艺设计印刷厚膜电阻，烧结形成厚膜电阻补偿板。

④按照自动补偿系统计算的补偿阻值，激光修调厚膜电阻补偿板三个补偿电阻并在电阻板记录芯体编号。

⑤按对应编号将厚膜电阻陶瓷补偿片焊接在芯体背面。

（9）测试

经过试投产运行，已攻克了CYX19-10G型压力传感器芯片无应力粘接技术及硅橡胶厚度控制技术、低弧度键合工艺技术、激光波纹膜片焊接技术、高真空硅油脱气脱水注入技术、注油孔密封控制技术、温度补偿技术等关键技术，CYX19-10G型压力传感生产工艺从粘片、键合、波纹膜片焊接、真空注油，到打印、温度补偿，工艺稳定。生产线工艺稳定，生产成品率稳定在99.5%以上。

实施例2：CYX19-5G压力传感器芯体

CYX19-5G压力传感器芯体外形尺寸,单位mm：

外径：φ19⁰ _-0.05；

高度：15±0.1；

引脚间距：2.54±0.10；

可粘片腔体尺寸（4.6±0.1）×（4.2±0.1）；

可键合腔体尺寸（φ7.8±0.1）×（0.4±0.05）；

注油腔高度：0.8；

波纹膜片弹性形变面直径φ18。

（1）芯片粘接

CYX19-5G芯体座粘片区腔体尺寸为(4.6mm±0.1mm)×(4.2mm±0.1mm)，腔体深度为0.8mm±0.1 mm。芯片高度为1.3mm。压力传感器的芯片尺寸较厚，采用在芯体座粘片位置凹坑的办法解决高度不够的问题。

芯片的厚度为1300μm，以它为基准来进行一下理论分析。CYX19-5G芯体座腔体深度为800μm±100μm ，键合所采用的键合丝为φ25μm金丝，设计要求波纹膜片与金丝拱丝的最高点的距离至少要保持100μm，拱丝的高度控制在250μm以内，为实现可键合性操作，降低自动键合难度，减少注油量，要严格控制凹坑的深度和室温硫化硅橡胶厚度。

①芯片粘接过程中的硅橡胶厚度控制

通过理论分析和大量的试验得出硅橡胶的厚度控制在50μm±5μm之间，这样既保障芯片粘接的强度，减小外界应力对芯片的影响，又能给键合留出更大的拱丝空间。

② 凹坑深度的设计控制

以1300μm厚度芯片为例，通过下列算式计算出凹坑的深度：

将数据代入上式可以求出凹坑的深度为900μm±100μm的范围之内。

③粘接芯片陶瓷座

芯片陶瓷座设计尺寸为（φ10.8mm-0.1mm）×（0.6mm±0.05mm），底部涂覆少量硅橡胶，将芯片陶瓷座套粘在芯片及键合引线上。芯片陶瓷座的作用是防止键合丝变形及同波纹膜片接触；减少腔体内注油量。

（2）键合工艺

CYX19-5G芯体腔体内空间有限，腔体内可键合区尺寸为：φ7.8mm×0.40mm。

低弧度、短距离拱丝技术：键合丝拱丝距离短，CYX19-5G芯体拱丝长度范围为：1.0mm～1.9mm；弧高为：0.15mm；同时由于芯片键合区与波纹膜片距离仅为0.40mm。拱丝稍高，可能在加压时出现键合丝波纹膜片相接触的短路现象；太低，又无法保证可靠性。键合时严格设定键合工艺参数，保证键合的一致性。由于腔体内空间狭小，对于低弧度跨距键合，在键合过程中，严格控制劈刀运动轨迹和键合参数，保证了键合压点的可靠性、弧度高低一致性。

其生产具体技术：清洗、芯片粘接工艺、波纹膜片焊接工艺、真空注油工艺、高温储存、温度补偿和测试入库具体参照实施例1。

Claims

1.一种硅压阻压力传感器芯体的生产方法，其特征在于它包括以下步骤：

A. 清洗：

把芯体座放在配置好的清洗液中超声清洗15分钟，然后依次用冷-热-冷去离子水各冲洗10分钟，再将清洗好的芯体座放入红外灯烘箱中烘干；

超声芯体座时一次不超过200只，以免影响清洗效果；

已清洗的芯体座、陶瓷垫和316L波纹膜片要放入专用器具中并存储于可控的净化区域里；存储时间不超过48小时，如超过，则在下次使用前必须清洗；

B．芯片粘接：

将室温硫化硅橡胶从管中挤入针管点胶器，控制点胶器进度为1格，将胶均匀涂在芯体座中央通气孔周围，芯片粘接硅橡胶量为0.5mm³～1mm³，粘接厚度在45μm～65μm；

C. 键合：

低弧度键合，拱丝高度控制在0.15mm～0.25mm；

D. 波纹膜片焊接：

波纹膜片采用厚度为10μm～20μm的316L波纹膜片冲压成型去应力后使用；

打开循环水水泵开关，保证激光焊机冷却良好；

逆时针旋转打开氩气瓶减压阀开关，调节减压阀阀门，将氩气流量控制在6L/min内，并将出口对准焊接件焊缝；

将芯体散热定位专用夹具装夹于焊机三爪卡盘处，并进行找正，利用波纹膜片、焊接环散热定位专用夹具将粘接好芯片烧结座、波纹膜片、焊接环裝夹于焊机上，用顶尖顶紧，待焊；

打开焊机电源开关，各焊接参数设定为；脉宽：35ms；频率：60Hz；功率：160Amp；转速：40r/min；

开启激光焊机工作台横向运动，使激光点对准待焊焊缝，调节激光焦距，对准待焊焊缝进行焊接；

用显微镜目检和气检两种方式对焊缝进行检漏；

E.真空注油

注油机采用硅油处理室和注油室双腔室，真空注油室高真空度为5×10^-4Pa；120℃连续加热120分钟；30Hz 频率下振动1小时；其性能满足高真空注油的需要；

硅油处理室的作用是进行硅油脱气脱水处理；设计有温度加热控制、搅拌功能，温度控制在恒温120℃；搅拌转速为每分钟60～100次；真空度达到10^-2Pa，硅油处理120分钟，使其充分脱气脱水；

注油室的作用是完成芯体高真空注油，首先，对芯体座进行高真空处理，注油室保持恒温120℃，真空度达到5×10^-4Pa以上保持120分钟，使芯体座内部形成高真空；然后打开硅油阀门，使硅油通过管道流入芯体座注油腔，流满后关闭硅油阀门；注油室温度降为80℃，继续抽真空60分钟后停止,经缓慢放气后取出芯体；

封注油孔，芯体座保持温度恒定在80℃，将密封销钉沉入注油孔,采用点焊机焊接密封；

将芯体放入汽油,超声清洗5分钟,酒精脱油后进入高温储存；

F 、高温储存

芯体放入120℃高温烘箱储存48小时，然后自然冷却至室温；

G、疲劳试验

芯体加入疲劳试验机，压力设定为芯体量称的70%，加压次数设定为1000次，加压频率为每分钟30次，开起设备，由试验机自动完成疲劳试验；

H、打印

采用激光打标机打印芯体型号、量程、编号；

I、自动温度补偿

采用恒流源1.5mA给每个传感器芯体供电，温度补偿范围为-10℃～80℃范围内的任意温度区间，补偿参数包括零点温漂、灵敏度温漂、零点输出；

J、测试

在传感器自动测试系统完成零点输出、线性、迟滞、重复性、零点温漂、灵敏度温漂测试，打印每个压力传感器芯体参数标签，装盒即成。