CN106644238A - 一种薄膜压差芯体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄膜压差芯体，包括管座、芯片、引线柱和引线支架，所述芯片安装于所述管座上，所述引线支架包括内圈、外圈和圆环，所述外圈的外周侧与所述管座密封连接，所述圆环位于所述内圈与外圈之间且其上端端面高于所述芯片的正表面，所述圆环的端部安装有压环，所述圆环端部与压环之间密封安装有波纹膜片；所述波纹膜片、管座及引线支架之间形成用于充灌硅油的密封储油空腔，所述引线支架或管座上开设有与所述密封储油空腔相通的充油孔；所述内圈和外圈上均开设有线孔，所述引线柱的一端与所述芯片连接，另一端经内圈的线孔后弯折再经外圈的线孔引出。本发明的薄膜压差芯体具有结构简单、防护性能好、适用于恶劣环境下等优点。

Description

一种薄膜压差芯体
技术领域
本发明主要涉及压力测量技术领域，特指一种薄膜压差芯体。
背景技术
目前差压传感器基本上采用硅压阻式芯片封装，硅压阻式芯片通过硅胶粘贴在管座上，管座两端均封装在硅油中。硅压阻式芯体很难承受35MPa以上大量程压力。硅压阻式芯片采用粘贴方式固定，低压端压力不能超过高压端500KPa以上，否则容易造成泄漏。硅压阻式芯体的温度特性差，补偿难度大，主要应用于-40℃～125℃范围内压力测量，150℃以上高温环境下测量温漂大。薄膜芯片则主要用于测量200KPa以上量程压力，因芯片采用焊接式安装，在大量程压力下不泄漏，在高量程压力测量领域不可替代。薄膜压力芯片基底材料为不锈钢，通过焊接方式与安装基座连接，压力通过基座的引压孔传递到芯片背面，芯片正面上制备有薄膜电阻，薄膜电阻感受压力阻值变化，输出电信号。
现有薄膜压力芯体封装方式主要有两种，其中一种是芯片的电阻表面直接通大气或者通过硅胶防护后通大气，测量表面压力，现有大部分芯片都采用这种封装形式；另一种是芯片正面密封在真空环境下，用于测量绝对压力。如果薄膜芯片电阻防护不当，容易吸附水汽或氧气而造成电阻漂移，引起测量误差，所以，薄膜芯片电阻表面与引线不能直接测量水汽、水液或其它腐蚀性液体压力，也就是说，在没有完全防护的情况下不能用于测量液体差压。因薄膜压力芯体只能采用焊接方式与其它结构件相连接，结构设计受焊接工艺制约；其次，薄膜压力芯体一般采用芯片背面感受高压，正面感受低压，在差压设计时，结构设计需考虑正面引线的同时，膜电阻与引线需保证在大压力下的密封与隔离，因而薄膜芯片封装成差压结构是设计与工艺难点。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、防护性能好、适用于恶劣环境下的薄膜压差芯体。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种薄膜压差芯体，包括管座、芯片、引线柱和引线支架，所述芯片安装于所述管座上，所述引线支架包括内圈、外圈和圆环，所述外圈的外周侧与所述管座密封连接，所述圆环位于所述内圈与外圈之间且其上端端面高于所述芯片的正表面，所述圆环的端部安装有压环，所述圆环端部与压环之间密封安装有波纹膜片；所述波纹膜片、管座及引线支架之间形成用于充灌硅油的密封的储油空腔，所述引线支架或管座上开设有与密封的储油空腔相通的充油孔；所述内圈和外圈上均开设有线孔，所述引线柱的一端与所述芯片连接，另一端经内圈的线孔后弯折再经外圈的线孔引出。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述引线柱呈U型。
所述引线柱的U型底部与所述引线支架和管座之间均存在绝缘间隙。
所述芯片安装于所述管座于内圈的空腔处且芯片的外径小于所述内圈的内径。
所述芯片焊接于所述管座上。
所述压环、波纹膜片和圆环端部之间相互焊接。
所述管座、引线支架和压环均为不锈钢材质。
所述引线支架的外圈的外周侧与管座焊接。
所述外圈和内圈的线孔内均安装有玻璃套管，所述引线柱与所述玻璃套管烧结后与引线支架溶合成整体。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的薄膜压差芯体，引线支架的外圈的外周侧与管座密封连接，圆环的端部通过波纹膜片和压环的配合形成密封，使波纹膜片、管座以及引线支架之间形成密封的储油空腔，用于充灌硅油，从而使芯片正面和引线封装在硅油中，通过波纹膜片与硅油传递压力，不仅保证芯片正面能直接与各种液体压力接触而测量压差，而且充灌的硅油能对芯片正面和引线起到防护作用；另外引线柱的一端与芯片连接，另一端则经内圈的线孔后弯折再经外圈的线孔引出，实现引线柱的同向引出，同时将引线柱内圈引出端与外圈引出端隔离开，实现引线柱从密封腔体到腔体外的隔离引出。
附图说明
图1为本发明的剖视结构示意图。
图中标号表示：1、管座；2、芯片；3、引线柱；4、引线支架；41、内圈；42、外圈；43、圆环；44、线孔；45、玻璃套管；5、压环；6、波纹膜片；7、储油空腔；8、充油孔。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本实施例的薄膜压差芯体，包括管座1、芯片2、引线柱3和引线支架4，芯片2安装于管座1的中部，引线支架4包括内圈41、外圈42和圆环43，外圈42的外周侧与管座1密封连接，圆环43位于内圈41与外圈42之间且突出芯片2的正表面，圆环43的端部安装有压环5，圆环43端部与压环5之间密封安装有波纹膜片6，其中压环5与圆环43端部配合将波纹膜片6密封安装；波纹膜片6、管座1及引线支架4围合形成用于充灌硅油的密封的储油空腔7，引线支架4或管座1上开设有与密封储油空腔7相通的充油孔8，用于充灌硅油，在充灌装硅油后通过压阻焊接销钉密封；内圈41和外圈42上均开设有多个线孔44，引线柱3的一端通过引线与芯片2电连接，另一端经内圈41的线孔44后弯折再经外圈42的线孔44引出至储油空腔7外部，其中波纹膜片6属于低压端，管座1的另一侧则为高压端，低压端压力通过波纹膜片6、硅油传递到芯片2正面，与背面高压端压力形成差压测量。本发明的薄膜压差芯体，引线支架4的外圈42的外周侧与管座1密封连接，圆环43的端部通过波纹膜片6和压环5的配合形成密封，使波纹膜片6、管座1以及引线支架4之间围合形成密封的储油空腔7，用于充灌硅油，从而使芯片2正面和引线封装在硅油中，通过波纹膜片6与硅油传递压力，不仅保证芯片2正面能直接与各种液体压力接触而测量压差，而且充灌的硅油能对芯片2正面和引线起到防护作用；另外引线柱3的一端与芯片2连接，另一端则经内圈41的线孔44后弯折再经外圈42的线孔44引出，实现引线柱3的同向引出，同时将引线柱3内圈41引出端与外圈42引出端隔离开，实现引线柱3从密封腔体到腔体外的隔离引出。
本实施例中，引线柱3弯折后呈U型，其中管座1于芯片2的周侧开设有凹槽，引线柱3的U型底部置于凹槽内，并且与引线支架4和管座1之间均存在一定的间隙以达到绝缘的目的。
本实施例中，芯片2焊接安装于管座1于内圈41的空腔处，即引线支架4的内圈41的内径大于芯片2的外径，保证芯片2先行焊接的工艺可行性。
本实施例中，管座1、引线支架4和压环5均为不锈钢材质，可实现与各种产品安装基座或封装结构的焊接，保证结构一体化焊接，适用各种恶劣环境下压差的测量。另外，引线支架4的外圈42的外周侧与管座1焊接，芯片2焊接于管座1上；压环5、波纹膜片6和圆环43端部之间通过焊接，保证波纹膜片6对储油空腔7的密封。管座1的高压侧可设置成螺纹结构，通过工装夹具紧固后进行压力测量，或者焊接在各种安装基座上进行压力测量。
本实施例中，外圈42和内圈41的线孔44内均套设有玻璃套管45，引线柱3穿过玻璃套管45后与玻璃套管45烧结，并与引线支架4溶合成整体，保证引线柱3连接以及电导通的可靠性和绝缘性。
本发明的薄膜压差芯体，将芯片2的正面封装在硅油中，使芯片2正面的薄膜电阻和引线不会直接接触水汽、水液和其它腐蚀性液体或测量介质，防护性好；而且通过波纹膜片6和硅油传递压力，能够承受大量程压力而不泄露，实现薄膜压差芯体的可靠封装。因此，本发明的薄膜压差芯体适用于各种恶劣环境下的差压测量，尤其是大于35MPa压力环境下和150℃～200℃高温环境下压差的测量。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种薄膜压差芯体，包括管座（1）、芯片（2）、引线柱（3）和引线支架（4），所述芯片（2）安装于所述管座（1）上，其特征在于，所述引线支架（4）包括内圈（41）、外圈（42）和圆环（43），所述外圈（42）的外周侧与所述管座（1）密封连接，所述圆环（43）位于所述内圈（41）与外圈（42）之间且其上端端面高于所述芯片（2）的正表面，所述圆环（43）的端部安装有压环（5），所述圆环（43）端部与压环（5）之间密封安装有波纹膜片（6）；所述波纹膜片（6）、管座（1）及引线支架（4）之间形成用于充灌硅油的密封的储油空腔（7），所述引线支架（4）或管座（1）上开设有与密封的储油空腔（7）相通的充油孔（8）；所述内圈（41）和外圈（42）上均开设有线孔（44），所述引线柱（3）的一端与所述芯片（2）连接，另一端经内圈（41）的线孔（44）后弯折再经外圈（42）的线孔（44）引出。
2.根据权利要求1所述的薄膜压差芯体，其特征在于，所述引线柱（3）呈U型。
3.根据权利要求2所述的薄膜压差芯体，其特征在于，所述引线柱（3）的U型底部与所述引线支架（4）和管座（1）之间均存在绝缘间隙。
4.根据权利要求1或2所述的薄膜压差芯体，其特征在于，所述芯片（2）安装于所述管座（1）于内圈（41）的空腔处且芯片（2）的外径小于所述内圈（41）的内径。
5.根据权利要求4所述的薄膜压差芯体，其特征在于，所述芯片（2）焊接于所述管座（1）上。
6.根据权利要求1或2所述的薄膜压差芯体，其特征在于，所述压环（5）、波纹膜片（6）和圆环（43）端部之间相互焊接。
7.根据权利要求1或2所述的薄膜压差芯体，其特征在于，所述管座（1）、引线支架（4）和压环（5）均为不锈钢材质。
8.根据权利要求1或2所述的薄膜压差芯体，其特征在于，所述引线支架（4）的外圈（42）的外周侧与管座（1）焊接。
9.根据权利要求1或2所述的薄膜压差芯体，其特征在于，所述外圈（42）和内圈（41）的线孔（44）内均安装有玻璃套管（45），所述引线柱（3）与所述玻璃套管（45）烧结后与引线支架（4）溶合成整体。
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