CN102928133A - 一种陶瓷电容式压力传感器 - Google Patents
一种陶瓷电容式压力传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102928133A CN102928133A CN2012103982510A CN201210398251A CN102928133A CN 102928133 A CN102928133 A CN 102928133A CN 2012103982510 A CN2012103982510 A CN 2012103982510A CN 201210398251 A CN201210398251 A CN 201210398251A CN 102928133 A CN102928133 A CN 102928133A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ceramic
- pressure sensor
- electrode
- pad
- cover plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
一种陶瓷电容式压力传感器,涉及静电电容式压力传感器及其制造工艺。目前,静电电容式压力传感器是在两片陶瓷基板的表面分别设置平板电极,使两电极隔开一个微小的间隙平行相对,并将两片平行陶瓷基板固定为一体,构成一个平板电容器,通过测试压力下电容的变化,检测出压力的大小。极板间的距离决定电容的大小,从而影响压力检测的精度,因此必须精确控制电极间距离。本发明在两平板之间放置环状的低温共烧陶瓷生片(LTCC),然后将三者叠在一起,用夹具夹紧,在一定温度下烧结为一体,保证了极板间的精确距离和压力检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及静电电容式压力传感器及其制造工艺。
背景技术
目前,静电电容式压力传感器是在两片陶瓷基板的表面分别设置平板电极,使两电极隔开一个微小的间隙平行相对,并将两片平行陶瓷基板固定为一体,构成一个平板电容器。上述基板受到外部压力,在板厚方向会产生弹性弯曲,导致静电电容值变化,检测这一电容值的变化,即可得出上述基板所受的外部压力。
因为极板间的距离决定电容的大小,而初始电容决定于极板间初始距离,为保证检测精度均匀,必须精确控制电极间距离。为此有几种方法用于控制极板间隙。例如:在两个基板中间加入陶瓷小球或者树脂小球,以保证规定的电极间距,这些方法见特开平5-288623号或者特开平10-111206号。
又例如:特开平D-240500公报中发表了预先在极板间设置不连续的等高的间隔墩。然后在间隔墩外围涂覆熔点低于间隔墩的熔结物,在适当温度下熔化熔结物,将两基板粘结在一起,可以精确控制极板距离,但有一个缺陷,熔结物在熔化时会从隔离墩之间流入另一侧,固化后导致支撑基极膜片的支点距离不均匀,难以获得均匀的检测精度。
再例如,中国专利03131277.2,针对上述间隔墩不连续造成支点不均匀的问题,在电极周围设置环状间隔墩,在间隔墩外侧设置熔点低于间隔墩的熔接物,从而保证支点间距离均匀一改
上述D-240500的方法,用小球解决间隔墩精度问题,但无法避免熔接物流动的问题,专利03131277.2的方法,要制作环状间隔墩,而环状间隔墩厚度的精确控制本身也是一个难题。
发明内容
为克服上述工艺缺陷,确保电极间的精确距离,本发明采用以下新的的工艺方法:
在两片基板相对面上设置规定的平板电极,在两平板之间放置环状的低温共烧陶瓷生片(LTCC),然后三者叠在一起,用夹具夹紧,再用热压或者热等静压的方法使之初步连接在一起,施加的压力为5~30Mpa,加热温度60~80℃,持续时间5~20分钟,然后将温度调升至450~550℃,保持60~90分钟,排除LTCC生陶瓷片中的有机溶剂,再升温到800~900℃,保温30~60分钟,使三者完全烧结在一起。
LTCC材料是由玻璃与陶瓷混合而成,添加增塑剂、粘合剂、分散剂、溶剂,通过流延方法可制成10~150微米厚度的LTCC生陶瓷薄膜带,采用20~50微米厚度的薄膜夹持在两层陶瓷基板中,经过800~900℃环境中烧结后,LTCC生陶瓷薄膜烧结成玻璃-陶瓷共熔体,其中的玻璃成分把上下平行基板熔接为一体,LTCC薄膜在基板的平面(X-Y)方向收缩受限,只能在Z方向收缩。Z方向收缩率可通过材料成份和工艺措施调整,一般在20%~30%范围,收缩率精度可控制在到3%以内,对于基板间距离的精度要求一般已经足够,可以获得很高的初始电容精度;同时X-Y方向因受陶瓷基板限制,收缩率在1%以内,接近零收缩,支点间距(即环形隔离墩的内径)不变,能获得很高的检测精度。
LTCC低温共烧陶瓷作为陶瓷基板之间的隔离和密封材料,既能保持电极间距离精度足够高,且隔离墩位置不会偏移,又能将上下两片陶瓷基板紧密连接为一体,保持密封,由此保证了压力检测精度均匀一致。
另外,由于LTCC薄膜片可以高精度地加工成任意大小形状或任意图形,可以制成基板面积的很小的小型静电电容式压力传感器。
附图说明:
附图1.a陶瓷盖板平面图
b陶瓷基板平面图
附图2.a陶瓷盖板剖视图
b陶瓷基板剖视图
c陶瓷电容式压力传感器剖视图
附图3.a陶瓷盖板平面图
b陶瓷基板平面图
c陶瓷电容式压力传感器剖视图1
附图标注:(1)陶瓷盖板(2)盖板电极(3)引线焊盘(4)环形隔离墩(5)基板电极(6)盖板电极焊盘(7)基板电极焊盘(8)环形电极焊盘(9)环形电极(10)陶瓷基板(11)盖板定位缺口(12)基板定位缺口(13)密封腔
具体实施方式:
如附图1.所示:图1a中,(1)为陶瓷盖板,它是两片陶瓷基板中较薄的一片,厚度只有0.2~1.2mm,压力传感器受到外部压力,主要是陶瓷盖板在板厚方向会产生弹性弯曲。圆形的陶瓷盖板表面用丝印或真空溅射的方法,制成一层0.2~0.6μm厚的金属电极,即盖板电极(2),电极(2)旁边连接引线焊盘(3)。陶瓷盖板(1)的边缘设有盖板定位缺口(11)。
图1b中,(10)为陶瓷基板,它是两片陶瓷基板中较厚的一片,厚度为3-6mm。圆形的陶瓷基板表面用同样的方法,制成一层0.2-0.6μm厚的金属电极,即基板电极(5),和围绕电极(5)的环形电极(9);基板电极(5)旁边连接基板电极焊盘(7);环形电极(9)连接着环形电极焊盘(8)。盖板电极焊盘(6)位于环形隔离墩(4)的外侧,也被陶瓷薄膜所包围,与盖板电极的引线焊盘(3)位置相对。
焊盘(6)、(7)、(8)都是通过金属化过孔连接的上下双焊盘,在焊盘(7)、(8)的上焊盘印刷阻焊剂,防止锡液流入,形成凸起。
环形隔离墩(4)围绕在环形电极(9)的外面,与环形电极同心,隔离墩的厚度为20~50μm,视压力传感器规格大小而定。陶瓷基板(10)的边缘设有基板定位缺口(12),使陶瓷盖板与陶瓷基板准确对位。
图2a所示为陶瓷盖板的剖视图,(1)为陶瓷盖板,下面与之紧贴的是盖板电极(2),盖板电极(2)与陶瓷盖板(1)同心。
图2b所示为陶瓷基板的剖视图,(10)为陶瓷基板,上面与之紧贴的是基板电极(5),基板电极与陶瓷基板同心;基板电极(5)连接着基板电极焊盘(7)。环形电极焊盘(8)连接着环形电极(9),环形电极(9)围绕在基板电极(5)的周围;环形隔离墩(4)围绕在环形电极(9)的周围,与环形电极(9)同心。
图2c所示为陶瓷压力传感器的剖视图,陶瓷盖板(1)通过环形隔离墩(4)与陶瓷基板(10)紧密连接在一起,形成密封的扁平空腔;盖板电极(2)与基板电极(5)、环形电极(9)隔着微小的间隙平行相对,形成对外部垂直压力敏感的静电电容。
图3a为陶瓷盖板,与图1a不同的是,图形逆时针旋转了90度,定位缺口(11)朝右。
图3b为陶瓷基板,与图1b不同的是,图形顺时针旋转了90度,定位缺口(12)朝右。
图3c所示为陶瓷压力传感器的剖视图1,与图2c所不同的是,剖面是通过定位缺口(11)、(12)和焊盘(3)、(6)的,由图3c中可见焊盘(6)与焊盘(3)之间的空隙被LTCC陶瓷薄膜所包围密封,形成密封腔(13),在此密封腔内灌注导电连接材料可以连接焊盘(6)和(3),且导电连接材料不会流到基板平面以外,避免电极短路。
Claims (5)
1.一种陶瓷电容式压力传感器,由相互平行的陶瓷盖板和陶瓷基板在相对的表面设置平板电极,陶瓷盖板和基板之间夹有隔离墩,陶瓷盖板和基板以及隔离墩烧结在一起,其特征在于:上述隔离墩是由环形的LTCC陶瓷薄膜制成,薄膜的厚度为20~50微米,围绕在电极周围。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷电容式压力传感器,其特征在于:上述环形的LTCC陶瓷薄膜(生片)夹在陶瓷盖板和陶瓷基板之间,用夹具夹紧,再用热压或者热等静压的方法使之初步连接在一起,施加的压力为5~30Mpa,加热温度60~80℃,持续时间5~20分钟,然后将温度调升至450~550℃,保持60~90分钟,排除LTCC生陶瓷片中的有机溶剂,再升温到800~900℃,保温30~60分钟,使三者完全烧结在一起。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷电容式压力传感器,其特征在于:所述的隔离墩(4)围绕在环形电极(9)的外面,与环形电极同心。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷电容式压力传感器,其特征在于:陶瓷基板上的焊盘(6)与盖板电极的引线焊盘(3)位置相对,且被陶瓷薄膜所环绕,两焊盘之间的间隙被LTCC陶瓷薄膜所包围密封,灌封在此密封腔内的导电连接材料可以连接焊盘(6)与焊盘(3),又不会流到基板平面以外,防止相互短路。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷电容式压力传感器,其特征在于:上述平板电极的电极焊盘(6)、(7)、(8)都是采用金属化过孔连接的上下双焊盘,在焊盘(7)、(8)的上焊盘印刷阻焊剂,防止锡液流入,形成凸起。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210398251.0A CN102928133B (zh) | 2012-10-12 | 2012-10-12 | 一种陶瓷电容式压力传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210398251.0A CN102928133B (zh) | 2012-10-12 | 2012-10-12 | 一种陶瓷电容式压力传感器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102928133A true CN102928133A (zh) | 2013-02-13 |
CN102928133B CN102928133B (zh) | 2015-03-18 |
Family
ID=47642988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210398251.0A Active CN102928133B (zh) | 2012-10-12 | 2012-10-12 | 一种陶瓷电容式压力传感器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102928133B (zh) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105021326A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-11-04 | 湖北美标中芯电子科技有限公司 | 一种一体式陶瓷电容压力传感器及其制造方法 |
CN105067179A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-11-18 | 湖北美标中芯电子科技有限公司 | 一种陶瓷电容式压力传感器及其制造方法 |
CN105829850A (zh) * | 2014-01-28 | 2016-08-03 | 西门子公司 | 用于运行测压转换器的方法以及测压转换器 |
CN107588870A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-01-16 | 襄阳臻芯传感科技有限公司 | 一种抗介质敏感的陶瓷电容压力传感器及其制造方法 |
CN108885144A (zh) * | 2016-11-23 | 2018-11-23 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 一种压力检测方法、装置及设备 |
CN109211461A (zh) * | 2017-07-05 | 2019-01-15 | 意法半导体股份有限公司 | 用于监测特别由混凝土制成的建筑结构的电容压力传感器 |
CN109238518A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 胡耿 | 微小极间距电容式力敏传感器及其制造方法 |
WO2019019843A1 (zh) * | 2017-07-28 | 2019-01-31 | 佛山市川东磁电股份有限公司 | 一种双膜电容式压力传感器及制作方法 |
CN110132453A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-16 | 无锡莱顿电子有限公司 | 一种压力传感器键合方法 |
CN112180142A (zh) * | 2020-09-08 | 2021-01-05 | 深圳圣斯尔电子技术有限公司 | 交流电压检测装置 |
CN112834084A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-25 | 襄阳臻芯传感科技有限公司 | 一种陶瓷电容式压力传感器芯体及制作方法 |
CN112834085A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-25 | 襄阳臻芯传感科技有限公司 | 一种陶瓷电容式压力传感器的弹性薄基板及制作方法 |
CN113155348A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-07-23 | 西安微电子技术研究所 | 一种压阻式压力传感器信号处理模块及其集成方法 |
CN113624394A (zh) * | 2020-05-08 | 2021-11-09 | 精量电子(深圳)有限公司 | 压力传感器 |
CN113884225A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-01-04 | 广州九思科技有限公司 | 一种瞬间响应的陶瓷电容压力传感器及其制作方法 |
CN115342966A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-11-15 | 中列(武汉)科技有限公司 | 一种温压传感器芯体以及安装方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1142049A (zh) * | 1995-07-28 | 1997-02-05 | 山东三鑫科技(集团)股份有限公司 | 陶瓷电容式压力变送器及制作工艺 |
DE19716521A1 (de) * | 1997-04-19 | 1998-10-22 | Bosch Gmbh Robert | Kraftsensor in LTCC-Technologie |
CN1458505A (zh) * | 2003-05-16 | 2003-11-26 | 胡耿 | 微小极间距电容式力敏传感器及其制造方法 |
CN1477687A (zh) * | 2002-08-23 | 2004-02-25 | 清华大学 | 一种制备零收缩率低温共烧陶瓷多层基板的工艺 |
US20120024075A1 (en) * | 2010-07-30 | 2012-02-02 | Canon Anelva Corporation | Capacitance pressure sensor |
-
2012
- 2012-10-12 CN CN201210398251.0A patent/CN102928133B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1142049A (zh) * | 1995-07-28 | 1997-02-05 | 山东三鑫科技(集团)股份有限公司 | 陶瓷电容式压力变送器及制作工艺 |
DE19716521A1 (de) * | 1997-04-19 | 1998-10-22 | Bosch Gmbh Robert | Kraftsensor in LTCC-Technologie |
CN1477687A (zh) * | 2002-08-23 | 2004-02-25 | 清华大学 | 一种制备零收缩率低温共烧陶瓷多层基板的工艺 |
CN1458505A (zh) * | 2003-05-16 | 2003-11-26 | 胡耿 | 微小极间距电容式力敏传感器及其制造方法 |
US20120024075A1 (en) * | 2010-07-30 | 2012-02-02 | Canon Anelva Corporation | Capacitance pressure sensor |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105829850A (zh) * | 2014-01-28 | 2016-08-03 | 西门子公司 | 用于运行测压转换器的方法以及测压转换器 |
US10048156B2 (en) | 2014-01-28 | 2018-08-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Pressure transducer and method for operating the pressure transducer |
CN105021326A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-11-04 | 湖北美标中芯电子科技有限公司 | 一种一体式陶瓷电容压力传感器及其制造方法 |
CN105067179A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-11-18 | 湖北美标中芯电子科技有限公司 | 一种陶瓷电容式压力传感器及其制造方法 |
CN105021326B (zh) * | 2015-07-30 | 2018-06-05 | 襄阳臻芯传感科技有限公司 | 一种一体式陶瓷电容压力传感器及其制造方法 |
CN108885144B (zh) * | 2016-11-23 | 2021-03-16 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 一种压力检测方法、装置及设备 |
CN108885144A (zh) * | 2016-11-23 | 2018-11-23 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 一种压力检测方法、装置及设备 |
US10914647B2 (en) | 2017-07-05 | 2021-02-09 | Stmicroelectronics S.R.L. | Capacitive pressure sensor for monitoring construction structures, particularly made of concrete |
CN109211461A (zh) * | 2017-07-05 | 2019-01-15 | 意法半导体股份有限公司 | 用于监测特别由混凝土制成的建筑结构的电容压力传感器 |
WO2019019843A1 (zh) * | 2017-07-28 | 2019-01-31 | 佛山市川东磁电股份有限公司 | 一种双膜电容式压力传感器及制作方法 |
CN107588870A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-01-16 | 襄阳臻芯传感科技有限公司 | 一种抗介质敏感的陶瓷电容压力传感器及其制造方法 |
CN107588870B (zh) * | 2017-09-01 | 2024-06-07 | 襄阳臻芯传感科技有限公司 | 一种抗介质敏感的陶瓷电容压力传感器及其制造方法 |
CN109238518A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 胡耿 | 微小极间距电容式力敏传感器及其制造方法 |
CN110132453B (zh) * | 2019-05-28 | 2022-09-09 | 无锡莱顿电子有限公司 | 一种压力传感器键合方法 |
CN110132453A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-16 | 无锡莱顿电子有限公司 | 一种压力传感器键合方法 |
CN113624394A (zh) * | 2020-05-08 | 2021-11-09 | 精量电子(深圳)有限公司 | 压力传感器 |
CN112180142B (zh) * | 2020-09-08 | 2021-05-11 | 深圳圣斯尔电子技术有限公司 | 交流电压检测装置 |
CN112180142A (zh) * | 2020-09-08 | 2021-01-05 | 深圳圣斯尔电子技术有限公司 | 交流电压检测装置 |
CN112834084A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-25 | 襄阳臻芯传感科技有限公司 | 一种陶瓷电容式压力传感器芯体及制作方法 |
CN112834085A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-25 | 襄阳臻芯传感科技有限公司 | 一种陶瓷电容式压力传感器的弹性薄基板及制作方法 |
CN113155348A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-07-23 | 西安微电子技术研究所 | 一种压阻式压力传感器信号处理模块及其集成方法 |
CN113155348B (zh) * | 2021-02-26 | 2023-09-12 | 西安微电子技术研究所 | 一种压阻式压力传感器信号处理模块及其集成方法 |
CN113884225A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-01-04 | 广州九思科技有限公司 | 一种瞬间响应的陶瓷电容压力传感器及其制作方法 |
CN115342966A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-11-15 | 中列(武汉)科技有限公司 | 一种温压传感器芯体以及安装方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102928133B (zh) | 2015-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102928133B (zh) | 一种陶瓷电容式压力传感器 | |
US9541461B2 (en) | Ceramic pressure sensor and method for production thereof | |
US8714022B2 (en) | Capacitance pressure sensor | |
KR102070368B1 (ko) | 압력 센서칩, 압력 발신기, 및 압력 센서칩의 제조 방법 | |
CN105067179B (zh) | 一种陶瓷电容式压力传感器及其制造方法 | |
CN105806519B (zh) | 一种基于低温共烧陶瓷的压力传感器及制造方法 | |
US7284439B2 (en) | Method for producing a pressure sensor for detecting small pressure differences and low pressures | |
US5525280A (en) | Method of making a pressure transducer apparatus | |
CN105021326A (zh) | 一种一体式陶瓷电容压力传感器及其制造方法 | |
CN108351258A (zh) | 传感器装置和用于制造传感器装置的方法 | |
US5485345A (en) | Pressure transducer apparatus | |
CN104198079A (zh) | 一种高精度高可靠快速响应热敏芯片及其制作方法 | |
CN114729840A (zh) | 传感器元件和用于制造传感器元件的方法 | |
CN110794023B (zh) | 一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器及其制备方法 | |
EP3515858B1 (en) | Method of manufacturing a sensor using anodic bonding | |
CN204831647U (zh) | 一种陶瓷电容式压力传感器 | |
CN109253827A (zh) | 具有为增强电容响应而构造的玻璃阻挡物材料的压力感测元件 | |
JPS6272178A (ja) | 半導体圧力検出装置およびその製造方法 | |
JP2009085629A (ja) | 圧力センサおよび圧力検出装置 | |
KR101487150B1 (ko) | 금속 다이아프램형 압력센서의 제조방법 | |
CN113514163B (zh) | 一种温度检测器件 | |
CN113270240B (zh) | 一种陶瓷平膜压阻芯片及其制备方法 | |
CN215573472U (zh) | 一种陶瓷平膜压阻芯片 | |
JP2007163299A (ja) | 圧力検出器及びその製造方法 | |
JP2002124446A (ja) | 半導体製造・検査装置用セラミックヒータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP03 | Change of name, title or address | ||
CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 518111 Guangdong City, Longgang District, Pinghu street Pinghu community Fumin Industrial Zone, Beverly Road, No. 65, building two, No. 43 to the four floor Patentee after: SHENZHEN AMPRON TECHNOLOGY CORPORATION Address before: 518111, Guangdong, Shenzhen District, Longgang District, Pinghu street, Pinghu community Fumin Industrial Zone, Beverly Road, No. 53, west block, 3-4 floor building, Shenzhen ampere Sheng Technology Co., Ltd. Patentee before: Shenzhen Ampron Technology Co., Ltd. |