CN113405697A - 一种方形陶瓷电容式压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种方形陶瓷电容式压力传感器，包括：三孔方形陶瓷基座、玻璃密封层、方形陶瓷弹性膜片、信号调理芯片和电阻电容；三孔方形陶瓷基座顶端表面印刷有金属电路及焊盘，信号调理芯片和电阻电容贴在金属电路及焊盘顶端；三孔方形陶瓷基座底端表面印刷有三孔方形陶瓷基座金属电极，三孔方形陶瓷基座下方设置有方形陶瓷弹性膜片，三孔方形陶瓷基座与方形陶瓷弹性膜片间通过玻璃密封层密封连接。本发明将陶瓷压力感压元件与信号调理芯片融合在一起，实现了单个陶瓷组件就能将压力信号转换成电压信号，结构简化，抗干扰能力更优，方形结构减少了生产过程中的材料浪费。
Description
技术领域
本发明属于压力传感器技术领域，更具体的说是涉及一种方形陶瓷电容式压力传感器。
背景技术
现代测量技术涉及到众多的非电量，如重量、力和力矩、加速度、压力、流量等力学量；温度、热量等热学量，以及气体、液体的成分、浓度等化学量。这些物理量是进行直接测量时非常困难和不方便，需用一种转换装置将其转化为易于测量、传输和处理的电学信号，这种装置就是传感器，传感器的种类很多，压力传感器是其中最成熟的技术，就市场销售额来看，居传感器之首，并且每年增长率超过20％，具有广阔的应用前景。
近年来，我国压力传感技术正在蓬勃发展，应用领域也在迅速扩大，由于压力传感器技术所涉及的技术广泛，伴随汽车、工业、物联网领域智能化发展趋势，压力传感器增长迅速，而陶瓷电容式压力传感器具有抗腐蚀、抗磨损、抗冲击、热稳定特性好、测量精度高、量程范围大、无污染等众多优点，被广泛应用于气动监测、轻载液压、制动压力、机油压力、传动装置、以及卡车/拖车的气闸、高性能的工业控制用压力变送器等关键系统的压力、液力、流量及液位来维持设备的性能。
但是现有的陶瓷电容式压力传感器多为多各部件组合在一起，集成度较低，涉及材料和加工领域太多，成本高，组装复杂，生产周期长，不能满足快速发展及低成本的需要。
因此，如何提供一种方形陶瓷电容式压力传感器是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种方形陶瓷电容式压力传感器，将陶瓷压力感压元件与信号调理芯片融合在一起，实现了单个陶瓷组件就能将压力信号转换成电压信号，结构简化，抗干扰能力更优，方形结构减少了生产过程中的材料浪费。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种方形陶瓷电容式压力传感器，包括：三孔方形陶瓷基座、玻璃密封层、方形陶瓷弹性膜片、信号调理芯片和电阻电容；其中，所述三孔方形陶瓷基座顶端表面印刷有金属电路及焊盘，所述信号调理芯片和所述电阻电容贴在所述金属电路及焊盘顶端；所述三孔方形陶瓷基座底端表面印刷有三孔方形陶瓷基座金属电极，所述三孔方形陶瓷基座下方设置有所述方形陶瓷弹性膜片，且所述三孔方形陶瓷基座与所述方形陶瓷弹性膜片间通过所述玻璃密封层密封连接。
优选的，所述三孔方型基座竖直方向设置有贯穿的通孔，所述通孔内设置有上下层填孔导通金属电极，所述上下层填孔导通金属电极一端与所述三孔方形陶瓷基座金属电极相连，另一端与所述金属电路及焊盘相连。
优选的，所述三孔方形陶瓷基座与所述方形陶瓷弹性膜片间设置有空腔。
优选的，所述方形陶瓷弹性膜片顶端印刷有方形陶瓷膜片金属电极。
优选的，所述玻璃密封层设置在所述三孔方形陶瓷基座金属电极与所述方形陶瓷膜片金属电极之间。
优选的，所述金属电路及焊盘由金属浆料烧结而成。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种方形陶瓷电容式压力传感器，利用陶瓷材料和厚膜印刷技术，将陶瓷压力感压元件与信号调理芯片融合在一起，实现了单个陶瓷组件就能将压力信号转换成电压信号，结构简化，抗干扰能力更优，方形结构减少了生产过程中的材料浪费，尺寸更小，避开了两种不同材料组件组装复杂，可靠性不好的缺点，且此生产工艺更适合进行批量化生产，实现成本降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的结构示意图。
图2附图为本发明三孔方形陶瓷基座的结构示意图。
图3附图为本发明玻璃密封层的结构示意图。
图4附图为本发明方形陶瓷弹性膜片的结构示意图。
图5附图为本发明方形陶瓷弹性膜片金属电极的结构示意图。
图6附图为本发明三孔方形陶瓷基座金属电极的结构示意图。
图7附图为本发明上下层填孔导通金属电极的结构示意图。
图8附图为本发明金属电路及焊盘的结构示意图。
其中，图中，
1-三孔方形陶瓷基座；2-玻璃密封层；3-方形陶瓷弹性膜片；4-方形陶瓷膜片金属电极；5-三孔方形陶瓷基座金属电极；6-空腔；7-上下层填孔导通金属电极；8-信号调理芯片；9-电阻电容；10-金属电路及焊盘；11-金属电层；12-通孔。
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。
请参阅附图1-8，本发明提供了一种方形陶瓷电容式压力传感器，包括：三孔方形陶瓷基座1、玻璃密封层2、方形陶瓷弹性膜片3、信号调理芯片8和电阻电容9；其中，三孔方形陶瓷基座1顶端表面印刷有金属电路及焊盘10，信号调理芯片8和电阻电容9贴在金属电路及焊盘10顶端；三孔方形陶瓷基座1底端表面印刷有三孔方形陶瓷基座金属电极5，三孔方形陶瓷基座1下方设置有方形陶瓷弹性膜片3，方形陶瓷弹性膜片3在受力情况下可发生弹性形变，且三孔方形陶瓷基座1与方形陶瓷弹性膜片3间通过玻璃密封层2密封连接，保证了三孔方形陶瓷基座1与方形陶瓷弹性膜片3间的密封性。
三孔方型基座竖直方向设置有贯穿的通孔12，通孔12内设置有上下层填孔导通金属电极7，上下层填孔导通金属电极7一端与三孔方形陶瓷基座金属电极5相连，另一端与金属电路及焊盘10相连。通孔12孔壁上涂覆有用于导通的金属电层11，通过金属电层11实现上下层填孔导通金属电极7与三孔方形陶瓷基座金属电极5的连接，以及上下层填孔导通金属电极7与金属电路及焊盘10的连接。金属电层11也可由填孔金属浆料替换。
在另一种实施例中，三孔方形陶瓷基座1与方形陶瓷弹性膜片3间设置有空腔6。
在另一种实施例中，方形陶瓷弹性膜片3顶端印刷有方形陶瓷膜片金属电极4。玻璃密封层2的设置，既能够保持三孔方形陶瓷基座金属电极与方形陶瓷膜片金属电极间的间距。
在另一种实施例中，玻璃密封层2设置在三孔方形陶瓷基座金属电极5与方形陶瓷膜片金属电极4之间。
在另一种实施例中，金属电路及焊盘10由金属浆料烧结而成。
本发明提供了一种方形陶瓷电容式压力传感器，利用陶瓷材料和厚膜印刷技术，将陶瓷压力感压元件与信号调理芯片融合在一起，实现了单个陶瓷组件就能将压力信号转换成电压信号，结构简化，抗干扰能力更优，方形结构减少了生产过程中的材料浪费，尺寸更小，避开了两种不同材料组件组装复杂，可靠性不好的缺点，且此生产工艺更适合进行批量化生产，实现成本降低。
本发明首先利用厚膜印刷技术分别将三孔方形陶瓷基座金属电极5印刷在三孔方形陶瓷基座1上，将方形陶瓷膜片金属电极4印刷在方形陶瓷弹性膜片3上，然后进行烘干和烧结，然后再将上下层导通填孔金属电极7印刷在三孔方形陶瓷基座11的下表面三孔方形陶瓷基座金属电极5上，进行烘干和烧结，然后再将金属电路及焊盘10印刷在三孔方形陶瓷基座1上表面，进行烘干和烧结，烧结后再将玻璃密封层2印刷在三孔方形陶瓷基座金属电极5上，然后进行预烧结，使玻璃密封层2具有一定强度，再将三孔方形陶瓷基座金属电极5和方形陶瓷膜片金属电极4面相对合并在一起，使用特殊工装夹紧进行烧结，从而使三孔方形陶瓷基座1和方形陶瓷弹性膜片3通过玻璃密封层2密封在一起，形成空腔6，最后再将信号调理芯片8和电阻电容9贴在三孔方形陶瓷基座1的金属电路及焊盘10之上，完成方形陶瓷压力传感器生产。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种方形陶瓷电容式压力传感器，其特征在于，包括：三孔方形陶瓷基座、玻璃密封层、方形陶瓷弹性膜片、信号调理芯片和电阻电容；其中，所述三孔方形陶瓷基座顶端表面印刷有金属电路及焊盘，所述信号调理芯片和所述电阻电容贴在所述金属电路及焊盘顶端；所述三孔方形陶瓷基座底端表面印刷有三孔方形陶瓷基座金属电极，所述三孔方形陶瓷基座下方设置有所述方形陶瓷弹性膜片，且所述三孔方形陶瓷基座与所述方形陶瓷弹性膜片间通过所述玻璃密封层密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种方形陶瓷电容式压力传感器，其特征在于，所述三孔方型基座竖直方向设置有贯穿的通孔，所述通孔内设置有上下层填孔导通金属电极，所述上下层填孔导通金属电极一端与所述三孔方形陶瓷基座金属电极相连，另一端与所述金属电路及焊盘相连。
3.根据权利要求2所述的一种方形陶瓷电容式压力传感器，其特征在于，所述三孔方形陶瓷基座与所述方形陶瓷弹性膜片间设置有空腔。
4.根据权利要求1所述的一种方形陶瓷电容式压力传感器，其特征在于，所述方形陶瓷弹性膜片顶端印刷有方形陶瓷膜片金属电极。
5.根据权利要求4所述的一种方形陶瓷电容式压力传感器，其特征在于，所述玻璃密封层设置在所述三孔方形陶瓷基座金属电极与所述方形陶瓷膜片金属电极之间。
6.根据权利要求1所述的一种方形陶瓷电容式压力传感器，其特征在于，所述金属电路及焊盘由金属浆料烧结而成。
Priority Applications (1)
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| CN202010182847.1A CN113405697A (zh) | 2020-03-16 | 2020-03-16 | 一种方形陶瓷电容式压力传感器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114295277A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-04-08 | 无锡胜脉电子有限公司 | 一种基于三层结构的陶瓷压力传感器及其制备方法 |
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2020
- 2020-03-16 CN CN202010182847.1A patent/CN113405697A/zh active Pending
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| CN114295277B (zh) * | 2021-12-07 | 2024-04-26 | 无锡胜脉电子有限公司 | 一种基于三层结构的陶瓷压力传感器及其制备方法 |
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