CN109932109A - 微小型快速响应绝对压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了微小型快速响应绝对压力传感器,涉及压力检测领域,包括不锈钢外壳;本发明在使用时,其硅材料表面通过自然氧化或通过附加条件氧化形成一个二氧化硅的氧化层,此氧化层对液体和潮湿气体形成绝缘保护,因此压力传感器可以对带有水分的气体和液体的压力进行接触式测量,使得本装置具有快速的响应时间,提高装置检测的速度;本发明在使用时,由于压力传感器芯体的尺寸非常小,便于小型化,并增强装置对测量介质的环境的适应能力;本发明通过ASIC芯片实现传感器输出被集成电路转化成数字输出或标准模拟信号输出,从而有利于检测的输出以及输出数据的接收,从而提高装置的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及传感器领域,具体是微小型快速响应绝对压力传感器。
背景技术
压力传感器(Pressure Transducer)是能感受压力信号,并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置,且压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
现有的压力传感器在使用时,其反应时间较长,使得其检测所需的时间较长,从而不利于装置的使用。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供微小型快速响应绝对压力传感器,在使用时,其硅材料表面通过自然氧化或通过附加条件氧化形成一个二氧化硅的氧化层,此氧化层对液体和潮湿气体形成绝缘保护,因此压力传感器可以对带有水分的气体和液体的压力进行接触式测量,使得本装置具有快速的响应时间,提高装置检测的速度,从而解决了上述背景故事中提到的问题。
2.技术方案
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
微小型快速响应绝对压力传感器,包括管状结构和片状结构,其特征在于,其中微小型快速响应绝对压力传感器管状结构,包括不锈钢外壳和不锈钢外壳内的组件,所述不锈钢外壳为一端开口的圆柱体结构,且不锈钢外壳远离其开口的一端开设有导压孔一;所述不锈钢外壳内安装有横向设置的陶瓷厚膜电路板,且不锈钢外壳的开口处固定连接有匹配设置的玻璃绝缘固定柱,其中输入引脚一和输出引脚一贯穿玻璃绝缘固定柱设置,并且输入引脚一和输出引脚一均通过引线与陶瓷厚膜电路板电性连接;所述陶瓷厚膜电路板远离不锈钢外壳开口的一端封装有压力传感器芯体,压力传感器芯体由玻璃盖、硅压阻芯片和玻璃衬底组成,所述陶瓷厚膜电路板的上表面安装有玻璃衬底,玻璃衬底的上表面安装有硅压阻芯片,硅压阻芯片的上表面安装有玻璃盖和由封装过程所产生的真空腔,且硅压阻芯片的敏感区包裹在玻璃盖中;所述硅压阻芯片敏感膜的背面和在玻璃衬底上的导压孔一正对着陶瓷厚膜电路板上所开的导压孔二,且硅压阻芯片的输入引脚和输出引脚均通过引线键合焊接在陶瓷厚膜电路板上。
作为本发明进一步的方案:所述微小型快速响应绝对压力传感器片状结构,包括不锈钢帽或陶瓷帽,所述不锈钢帽或陶瓷帽为盖在传感器上端的圆型或方形体结构;所述不锈钢帽或陶瓷帽被粘贴在陶瓷厚膜电路板上,且将安装在陶瓷厚膜电路板上的压力传感器芯体和引线保护在内;所述在陶瓷厚膜电路板中心装有压力传感器芯体通过表面固化密封粘结在陶瓷厚膜电路板上面,压力传感器芯体由玻璃盖、硅压阻芯片和带有导压孔二的玻璃衬底组成,所述陶瓷厚膜电路板的上表面安装有玻璃衬底,玻璃衬底的上表面安装有硅压阻芯片,硅压阻芯片的上表面真空安装有玻璃盖,且硅压阻芯片的敏感区域包裹在玻璃盖中;其中输入引脚一和输出引脚一在电路的一端或两端贯穿在厚膜电路上印刷的绝缘层上粘接的不锈钢或陶瓷帽,并且输入引脚一和输出引脚一均通过在不锈钢或陶瓷帽内部的引线键合与压力传感器芯体电性连接;所述硅压阻芯片敏感膜的背面和玻璃衬底上的导压孔一正对着在陶瓷厚膜电路板上所开的导压孔二。
作为本发明进一步的方案:所述压力传感器芯体的引线及焊点通过用硅胶涂盖进行防潮保护。
作为本发明进一步的方案:所述玻璃盖在真空条件下通过硅-玻璃键合工艺与硅压阻芯片键合,硅压阻芯片的敏感膜的上端位于真空腔体里,使得敏感膜背面的被测介质的压力是一个相对于真空的绝对压力。
作为本发明进一步的方案:所述陶瓷厚膜电路板的两侧面均安装有陶瓷挡板,陶瓷挡板位于压力传感器芯体和ASIC芯片之间。
作为本发明进一步的方案:所述玻璃绝缘固定柱与陶瓷挡板之间的空隙采用灌胶的方式把陶瓷厚膜电路板和内部空间密封。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明在使用时,其硅材料表面通过自然氧化或通过附加条件氧化形成一个二氧化硅的氧化层,此氧化层对液体和潮湿气体形成绝缘保护,因此压力传感器可以对带有水分的气体和液体的压力进行接触式测量,使得本装置具有快速的响应时间,提高装置检测的速度;
2、本发明在使用时,由于压力传感器芯体的尺寸非常小,便于小型化,并增强装置对测量介质的环境的适应能力;
3、本发明在使用时,由于微小型快速响应绝对压力传感器片状结构的尺寸小,引线方式多样化,作为OEM器件便于安装和使用;
4、本发明通过ASIC芯片实现传感器输出被集成电路转化成数字输出或标准模拟信号输出,从而有利于检测的输出以及输出数据的接收,从而提高装置的实用性
附图说明
图1为微小型快速响应绝对压力传感器管状结构示意图。
图2为微小型快速响应绝对压力传感器片状结构的一种结构示意图。
图3为微小型快速响应绝对压力传感器片状结构的另一种结构示意图。
图4为微小型快速响应绝对压力传感器中压力传感器芯体的结构示意图。
图中:不锈钢外壳1、导压孔一2、压力传感器芯体3、输入引脚二301、不锈钢帽或陶瓷帽302、玻璃盖303、导压孔二304、输出引脚二305、硅压阻芯片306、玻璃衬底307、真空腔308、导压孔一309、陶瓷挡板4、陶瓷厚膜电路板5、ASIC芯片6、引线7、玻璃绝缘固定柱8和输入引脚一9、输出引脚一10。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~4,本发明实施例中,微小型快速响应绝对压力传感器,包括管状结构和片状结构,其中微小型快速响应绝对压力传感器管状结构,包括不锈钢外壳1和不锈钢外壳1内的组件,所述不锈钢外壳1为一端开口的圆柱体结构,且不锈钢外壳1远离其开口的一端开设有导压孔一2;所述不锈钢外壳1内安装有横向设置的陶瓷厚膜电路板5,且不锈钢外壳1的开口处固定连接有匹配设置的玻璃绝缘固定柱8,其中输入引脚一9和输出引脚一10贯穿玻璃绝缘固定柱8设置,并且输入引脚一9和输出引脚一10均通过引线7与陶瓷厚膜电路板5电性连接;所述陶瓷厚膜电路板5远离不锈钢外壳1开口的一端封装有压力传感器芯体3,压力传感器芯体3由玻璃盖303、硅压阻芯片306和玻璃衬底307组成,所述陶瓷厚膜电路板5的上表面安装有玻璃衬底307,玻璃衬底307的上表面安装有硅压阻芯片306,硅压阻芯片306的上表面安装有玻璃盖303和由封装过程所产生的真空腔308,且硅压阻芯片306的敏感区包裹在玻璃盖303中;所述硅压阻芯片306敏感膜的背面和在玻璃衬底307上的导压孔一309正对着陶瓷厚膜电路板5上所开的导压孔二304,且硅压阻芯片306的输入引脚和输出引脚均通过引线键合焊接在陶瓷厚膜电路板5上。
所述微小型快速响应绝对压力传感器片状结构,包括不锈钢帽或陶瓷帽302,所述不锈钢帽或陶瓷帽302为盖在传感器上端的圆型或方形体结构;所述不锈钢帽或陶瓷帽302被粘贴在陶瓷厚膜电路板5上,且将安装在陶瓷厚膜电路板5上的压力传感器芯体3和引线保护在内;所述在陶瓷厚膜电路板5中心装有压力传感器芯体3,通过表面固化密封粘结在陶瓷厚膜电路板5上面,压力传感器芯体3由玻璃盖303、硅压阻芯片306和带有导压孔二304的玻璃衬底307组成,所述陶瓷厚膜电路板5的上表面安装有玻璃衬底307,玻璃衬底307的上表面安装有硅压阻芯片306,硅压阻芯片306的上表面真空安装有玻璃盖303,且硅压阻芯片306的敏感区域包裹在玻璃盖303中;其中输入引脚一9和输出引脚一10在电路的一端或两端贯穿在厚膜电路上印刷的绝缘层上粘接的不锈钢或陶瓷帽302,并且输入引脚一9和输出引脚一10均通过在不锈钢或陶瓷帽302内部的引线键合与压力传感器芯体3电性连接;所述硅压阻芯片306敏感膜的背面和玻璃衬底307上的导压孔一309正对着在陶瓷厚膜电路板5上所开的导压孔二304,由于硅压阻芯片306的硅材料具有快速氧化的特性,在硅材料表面通过自然氧化或通过附加条件氧化形成一个二氧化硅的氧化层,此氧化层对液体和潮湿气体形成绝缘保护,因此压力传感器可以对带有水分的气体和液体的压力进行接触式测量,使得本装置具有快速的响应时间,提高装置检测的速度。
且由于压力传感器芯体3的尺寸非常小,便于小型化,封装好的传感器可以有一个小于宽5毫米x长10毫米x厚4毫米的方形结构尺寸以及有一个小于5毫米直径的圆形结构尺寸,从而实现装置的小型化,并增强装置对测量介质的环境的适应能力。
所述玻璃盖303在真空条件下通过硅-玻璃键合工艺与硅压阻芯片306键合,硅压阻芯片306的敏感膜的上端位于真空腔体308里,使得敏感膜背面的被测介质的压力是一个相对于真空的绝对压力。
所述陶瓷厚膜电路板5的两侧面均安装有陶瓷挡板4,陶瓷挡板4位于压力传感器芯体3和ASIC芯片6之间,通过ASIC芯片6实现传感器输出被集成电路转化成数字输出或标准模拟信号输出,从而有利于检测的输出以及输出数据的接收,从而提高装置的实用性。
所述玻璃绝缘固定柱8与陶瓷挡板4之间的空隙采用灌胶的方式把陶瓷厚膜电路板5和内部空间密封,减小潮气对电路以及内部引线造成短路的几率。
本发明中涉及的电路以及控制均为现有技术,在此不进行过多赘述。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制,本发明中,还需要说明的是,术语“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体成型连接,也可以是机械连接,也可以是通过中间媒介间接连接,可以通过具体情况理解术语在本发明中的具体含义。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.微小型快速响应绝对压力传感器,包括管状结构和片状结构,其特征在于,其中微小型快速响应绝对压力传感器管状结构,包括不锈钢外壳(1)和不锈钢外壳(1)内的组件,所述不锈钢外壳(1)为一端开口的圆柱体结构,且不锈钢外壳(1)远离其开口的一端开设有导压孔一(2);所述不锈钢外壳(1)内安装有横向设置的陶瓷厚膜电路板(5),且不锈钢外壳(1)的开口处固定连接有匹配设置的玻璃绝缘固定柱(8),其中输入引脚一(9)和输出引脚一(10)贯穿玻璃绝缘固定柱(8)设置,并且输入引脚一(9)和输出引脚一(10)均通过引线(7)与陶瓷厚膜电路板(5)电性连接;所述陶瓷厚膜电路板(5)远离不锈钢外壳(1)开口的一端封装有压力传感器芯体(3),压力传感器芯体(3)由玻璃盖(303)、硅压阻芯片(306)和玻璃衬底(307)组成,所述陶瓷厚膜电路板(5)的上表面安装有玻璃衬底(307),玻璃衬底(307)的上表面安装有硅压阻芯片(306),硅压阻芯片(306)的上表面安装有玻璃盖(303)和由封装过程所产生的真空腔(308),且硅压阻芯片(306)的敏感区包裹在玻璃盖(303)中;所述硅压阻芯片(306)敏感膜的背面和在玻璃衬底(307)上的导压孔一(309)正对着陶瓷厚膜电路板(5)上所开的导压孔二(304),且硅压阻芯片(306)的输入引脚和输出引脚均通过引线键合焊接在陶瓷厚膜电路板(5)上。
2.根据权利要求1所述的微小型快速响应绝对压力传感器,其特征在于,所述微小型快速响应绝对压力传感器片状结构,包括不锈钢帽或陶瓷帽(302),所述不锈钢帽或陶瓷帽(302)为盖在传感器上端的圆型或方形体结构;所述不锈钢帽或陶瓷帽(302)被粘贴在陶瓷厚膜电路板(5)上,且将安装在陶瓷厚膜电路板(5)上的压力传感器芯体(3)和引线保护在内;所述在陶瓷厚膜电路板(5)中心装有压力传感器芯体(3),通过表面固化密封粘结在陶瓷厚膜电路板(5)上面,压力传感器芯体(3)由玻璃盖(303)、硅压阻芯片(306)和带有导压孔二(304)的玻璃衬底(307)组成,所述陶瓷厚膜电路板(5)的上表面安装有玻璃衬底(307),玻璃衬底(307)的上表面安装有硅压阻芯片(306),硅压阻芯片(306)的上表面真空安装有玻璃盖(303),且硅压阻芯片(306)的敏感区域包裹在玻璃盖(303)中;其中输入引脚一(9)和输出引脚一(10)在电路的一端或两端贯穿在厚膜电路上印刷的绝缘层上粘接的不锈钢或陶瓷帽(302),并且输入引脚一(9)和输出引脚一(10)均通过在不锈钢或陶瓷帽(302)内部的引线键合与压力传感器芯体(3)电性连接;所述硅压阻芯片(306)敏感膜的背面和玻璃衬底(307)上的导压孔一(309)正对着在陶瓷厚膜电路板(5)上所开的导压孔二(304)。
3.根据权利要求1所述的微小型快速响应绝对压力传感器,其特征在于,所述压力传感器芯体(3)的引线及焊点通过用硅胶涂盖进行防潮保护。
4.根据权利要求1所述的微小型快速响应绝对压力传感器,其特征在于,所述玻璃盖(303)在真空条件下通过硅-玻璃键合工艺与硅压阻芯片(306)键合,硅压阻芯片(306)的敏感膜的上端位于真空腔体(308)里,使得敏感膜背面的被测介质的压力是一个相对于真空的绝对压力。
5.根据权利要求1所述的微小型快速响应绝对压力传感器管状结构,其特征在于,所述陶瓷厚膜电路板(5)的两侧面均安装有陶瓷挡板(4),陶瓷挡板(4)位于压力传感器芯体(3)和ASIC芯片(6)之间。
6.根据权利要求1所述的微小型快速响应绝对压力传感器管状结构,其特征在于,所述玻璃绝缘固定柱(8)与陶瓷挡板(4)之间的空隙采用灌胶的方式把陶瓷厚膜电路板(5)和内部空间密封。
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