CN116429317A - 电容薄膜真空计传感器及其制作方法和电容薄膜真空计 - Google Patents

电容薄膜真空计传感器及其制作方法和电容薄膜真空计 Download PDF

Info

Publication number
CN116429317A
CN116429317A CN202310683461.2A CN202310683461A CN116429317A CN 116429317 A CN116429317 A CN 116429317A CN 202310683461 A CN202310683461 A CN 202310683461A CN 116429317 A CN116429317 A CN 116429317A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vacuum gauge
convex ring
gauge sensor
shell
film vacuum
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
Application number
CN202310683461.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116429317B (zh
Inventor
郭晓东
刘乔
侯少毅
王凤双
胡强
肖永能
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ji Hua Laboratory
Original Assignee
Ji Hua Laboratory
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ji Hua Laboratory filed Critical Ji Hua Laboratory
Priority to CN202310683461.2A priority Critical patent/CN116429317B/zh
Publication of CN116429317A publication Critical patent/CN116429317A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116429317B publication Critical patent/CN116429317B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L21/00Vacuum gauges
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08Oxides
    • C23C14/081Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/042Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40Oxides
    • C23C16/403Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56After-treatment
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

本申请涉及生物组织工程技术领域,具体而言,涉及一种电容薄膜真空计传感器及其制作方法和电容薄膜真空计,该制作方法包括:制备壳体和膜片,壳体底部有第一凸环,膜片顶部有第二凸环,第一凸环的外径与第二凸环的内径相等;在壳体下表面镀第一金属膜,第一金属膜位于第一凸环的内侧,在膜片上表面镀第二金属膜,第二金属膜位于第二凸环的内侧;将壳体扣合在膜片上,使第一凸环与第二凸环配合,并旋压壳体使壳体固定在膜片上,得到电容薄膜真空计传感器,该方式可减少在电容薄膜真空计传感器制作过程中产生不必要的应力,从而保证电容薄膜真空计传感器的性能。

Description

电容薄膜真空计传感器及其制作方法和电容薄膜真空计
技术领域
本申请涉及生物组织工程技术领域,具体而言,涉及电容薄膜真空计传感器及其制作方法和电容薄膜真空计。
背景技术
电容薄膜真空计,又称为薄膜规,广泛用于真空测量行业中。具有量程宽,响应快,重复性好,性能稳定及结构紧凑灵活等特点,电容式薄膜真空计的原理是弹性检测膜片在其两侧不同真空环境的压差作用下产生变形,导致电容变化,转换电路将此电容变化信号转化为电压或电流信号输出,通过信号处理即可得到待测腔体当前气压值。
电容薄膜真空计传感器的关键技术在于传感器上膜片与外壳之间的连接密封,现有技术中,普遍应用的连接密封工艺是通过涂抹玻璃浆料等密封材料或通过焊接,而在焊接过程中需要施加压力来校正膜间距,因此,密封材料的焊接可能带来不应有的应力,影响电容薄膜真空计传感器的性能。
针对上述问题,目前尚未有有效的技术解决方案。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电容薄膜真空计传感器及其制作方法和电容薄膜真空计,旨在解决在制作电容薄膜真空计传感器的过程中产生不应有的应力,从而影响电容薄膜真空计传感器性能的问题。
第一方面,本申请提供了一种电容薄膜真空计传感器的制作方法,用于制造电容薄膜真空计传感器,电容薄膜真空计传感器的制作方法包括以下步骤:
S1、制备壳体和膜片,壳体底部有第一凸环,膜片顶部有第二凸环,第一凸环的外径与第二凸环的内径相等;
S2、在壳体下表面镀第一金属膜,第一金属膜位于第一凸环的内侧,在膜片上表面镀第二金属膜,第二金属膜位于第二凸环的内侧;
S3、将壳体扣合在膜片上使第一凸环与第二凸环配合,并旋压壳体使壳体固定在膜片上,得到电容薄膜真空计传感器。
本申请提供的电容薄膜真空计传感器的制作方法,将壳体上的第一凸环与膜片上的第二凸环配合,并通过旋压使壳体固定在膜片上从而得到电容薄膜真空计传感器,该方式通过旋转摩擦使壳体和膜片上的原子扩散最终形成原子扩散连接,使膜片与壳体连接,无需通过高温焊接使膜片与壳体连接,从而减少了在焊接过程中膜片和壳体之间产生新的应力,以提高电容薄膜真空计传感器的精度和稳定性。
可选地,本申请提出的电容薄膜真空计传感器的制作方法,电容薄膜真空计传感器的制作方法在步骤S3之后还包括以下步骤:
S4、对壳体和膜片进行减薄加工,减薄后的膜片的厚度小于1mm。
可选地,本申请提出的电容薄膜真空计传感器的制作方法,壳体和膜片的材质为蓝宝石、金刚石和碳化硅中的一种。
本申请选用壳体和膜片的材质为单晶材料,使电容薄膜真空计传感器性能稳定,且耐高温耐腐蚀能力更强。
可选地,本申请提出的电容薄膜真空计传感器的制作方法,在步骤S2与步骤S3之间还包括以下步骤:
S2a、对第一凸环和第二凸环的外表面进行机械抛光;
S2b、对进行机械抛光后的区域进行化学湿润处理。
本申请通过对第一凸环和第二凸环的外表面进行抛光处理,并对抛光后的区域进行化学湿润处理,使活化该区域表面的分子,便于后续旋压过程中形成原子扩散连接。
可选地,本申请提出的电容薄膜真空计传感器的制作方法,电容薄膜真空计传感器的制作方法在步骤S3之后还包括以下步骤:
S5、在电容薄膜真空计传感器外表面设置保护层。
本申请通过在电容薄膜真空计传感器外表面设置保护层,一方面可密封壳体中的引出电极,另一方面可增强膜片与壳体之间的连接强度,同时增强壳体与膜片之间形成的真空腔的密封性能。
可选地,本申请提出的电容薄膜真空计传感器的制作方法,保护层的材质为玻璃纤料。
可选地,本申请提出的电容薄膜真空计传感器的制作方法,保护层覆盖壳体的上表面和侧面,并嵌入由壳体的下表面、膜片的上表面以及第二凸环的外表面所组成的凹槽中。
可选地,本申请提出的电容薄膜真空计传感器的制作方法,在步骤S3之后还包括以下步骤:
S6、在电容薄膜真空计传感器的外表面设置电磁屏蔽层。
本申请通过在电容薄膜真空计传感器外表面设置电磁屏蔽层,保护电容薄膜真空计传感器中的电容信号不受外界干扰,进一步提高电容薄膜真空计传感器的精度和稳定性。
第二方面,本申请提供了一种电容薄膜真空计传感器,电容薄膜真空计传感器通过第一方面提出的电容薄膜真空计传感器的制作方法制作而成。
第三方面,本申请提供了一种电容薄膜真空计,包括外壳,电容薄膜真空计还包括采用第一方面提出的电容薄膜真空计传感器的制作方法制作而成的电容薄膜真空计传感器,电容薄膜真空计传感器固定安装在外壳内。
由上可知,本申请提供的电容薄膜真空计传感器及其制作方法和电容薄膜真空计,将壳体上的第一凸环与膜片上的第二凸环配合,并通过旋压使壳体固定在膜片上从而得到电容薄膜真空计传感器,该方式通过旋转摩擦使壳体和膜片上的原子扩散最终形成原子扩散连接,使膜片与壳体连接,无需通过高温焊接使膜片与壳体连接,从而减少了在焊接过程中膜片和壳体之间产生新的应力,以提高电容薄膜真空计传感器的精度和稳定性。
附图说明
图1为本申请提供的一种电容薄膜真空计传感器的制作方法的步骤流程图。
图2为本申请实施例提供的壳体的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的膜片的结构示意图。
图4为本申请实施例提供的壳体的结构仰视示意图。
图5为本申请实施例提供的用于制作电容薄膜真空计传感器的制作装置的结构示意图。
图6为本申请实施例提供的电容薄膜真空计传感器的制作方法的优选步骤流程图。
图7为本申请实施例提供的一种电容薄膜真空计传感器的结构示意图。
图8为本申请实施例提供的一种电容薄膜真空计的结构示意图。
标号说明:1、壳体;11、第一凸环;12、方形凹槽;13、引出电极;14、第一金属膜;141、外圈金属膜;142、内圈金属膜;2、膜片;21、第二凸环;22、限位凹槽;23、第二金属膜;3、保护层;4、电磁屏蔽层;100、旋转压头;200、基座;300、外壳。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在一般情况下,在制作电容薄膜真空计传感器时的密封工艺通常通过涂抹玻璃浆料等密封材料或通过高温焊接从而实现密封,而在焊接过程中需要施加压力来校正膜间距,因此,密封材料的焊接可能带来不应有的应力,影响电容薄膜真空计传感器的性能。
第一方面,参考图1,图1为本申请提供的一种电容薄膜真空计传感器的制作方法的步骤流程图,图1所示的电容薄膜真空计传感器的制作方法,用于制造电容薄膜真空计传感器,电容薄膜真空计传感器的制作方法包括以下步骤:
S1、制备壳体1和膜片2,壳体1底部有第一凸环11,膜片2顶部有第二凸环21,第一凸环11的外径与第二凸环21的内径相等;
S2、在壳体1下表面镀第一金属膜14,第一金属膜14位于第一凸环11的内侧,在膜片2上表面镀第二金属膜23,第二金属膜23位于第二凸环21的内侧;
S3、将壳体1扣合在膜片2上,使第一凸环11与第二凸环21配合,并旋压壳体1使壳体1固定在膜片2上,得到电容薄膜真空计传感器。
具体地,在本实施例中,通过激光加工以及干法刻蚀的方式对壳体1单晶原片进行加工得到壳体1,参照图2,图2为本申请实施例提供的壳体的结构示意图,图2所示的壳体1为圆柱形结构,且壳体1的底部具有第一凸环11,第一凸环11与壳体1同轴,壳体1顶部的中心具有方形凹槽12,方形凹槽12的形状大小与旋转压头100的形状大小相同,此外在壳体1中还开有多个通孔,用于安装金属棒作为引出电极13,引出电极13的一端连接导电层(即第一金属膜14或第二金属膜23),另一端从壳体1顶部穿出连接电路处理系统。
具体地,在本实施例中,通过激光加工以及干法刻蚀的方式对膜片2的单晶原片进行加工得到膜片2,参照图3,图3为本申请实施例提供的膜片的结构示意图,图3所示的膜片2为圆柱形结构,且膜片2的顶部具有第二凸环21,第二凸环21与膜片2同轴,膜片2底部具有限位凹槽22,膜片2通过限位凹槽22与基座200固定连接。
进一步地,第一凸环11的外径与第二凸环21的内径相等,因此可通过第一凸环11和第二凸环21配合限制壳体1与膜片2之间的位置,且为了保证第一凸环11与第二凸环21配合的稳定性,在本实施例中,对第一凸环11和第二凸环21进行机械抛光或干法刻蚀,使第一凸环11和第二凸环21的保持较高的表面光洁度,在将第一凸环11与第二凸环21配合时,在范德华力的作用下膜片2与壳体1将进行预连接,具体地,范德华力又被称为分子间作用力,分子间作用力有三个来源:极性分子的永久偶极矩之间的相互作用;一个极性分子使另一个分子极化,产生诱导偶极矩并相互吸引;分子中电子的运动产生瞬时偶极矩,它使邻近分子瞬时极化,后者又反过来增强原来分子的瞬时偶极矩,这种相互耦合将产生静电吸引,即产生范德华力,使膜片2与壳体1初步连接。
具体地,参照图5,图5为本申请实施例提供的用于制作电容薄膜真空计传感器的制作装置的结构示意图,旋转压头100和基座200为旋压设备的部件,在旋压过程中,先通过限位凹槽22将膜片2固定安装在基座200上,然后将壳体1扣合在膜片2上,使第一凸环11与第二凸环21配合,限定壳体1与膜片2的相对位置,随后通过方形凹槽12将旋转压头100与壳体固定连接,旋压时基座200保持不动,即膜片2保持不动,最后旋转压头100转动,带动壳体1转动,从而使壳体1与膜片2相对转动而产生摩擦,当摩擦力达到一定程度时摩擦产生的热量转化为发生摩擦的表面上的原子的能量,从而使原子扩散,最终形成原子扩散连接,进而使壳体1固定安装在膜片2上。
优选地,在步骤S1和S2之间还包括以下步骤:
S1a、对壳体1的下表面中第一凸环11内侧的区域以及膜片2的上表面中第二凸环21内侧的区域进行干法刻蚀或机械抛光;
S1b、通过化学清洗的方式将步骤S1a中所处理的表面上的杂质去除。
具体地,步骤S1a中处理的区域即为在步骤S2中镀膜的区域,通过在镀膜前对待镀膜的表面进行抛光清洁处理,便于在该区域进行镀膜,且能提高镀得的第一金属膜14和第二金属膜23的平整性,从而可提高第一金属膜14和第二金属膜23之间产生的电容的稳定性。
在步骤S2中,第一金属膜14可以为单圈膜,而在使用此种电容薄膜真空计传感器进行测量时得到的电容信息容易受外界因素干扰而产生波动,从而影响测量精度,因此,优选地,在本实施例中,如图4所示,第一金属膜14包括内圈金属膜142和外圈金属膜141,内圈金属膜142与外圈金属膜141分别与第二金属膜23组成两组电容,通过与内圈金属膜142、外圈金属膜141和第二金属膜23连接的引出电极13将两组电容的电容信息引出至电路处理系统中,通过对两组电容信息进行差分计算可过滤外界因素导致的测量结果的波动,从而使测量结果的精度更高。
优选地,在本实施例中,第一金属膜14和第二金属膜23的材质为金。
进一步地,第一凸环11在壳体1下表面凸起的高度加上第二金属膜23的厚度等于第二凸环21在膜片2上表面凸起的高度,使在旋压壳体1的过程中,第一凸环11的下表面与第二金属膜23上表面接触,第二凸环21的上表面与壳体1的下表面接触,第一凸环11的外侧面与第二凸环21的内侧面接触,从而增加发生原子扩散的面积,使壳体1与膜片2的连接更稳定。
具体地,由壳体1、膜片2和第一凸环11围成的腔室即为真空腔,可选地,在一种实施例中,在对壳体1开好用于安装引出电极13的通孔后,留下一个通孔作为抽真空孔,先将引出电极13安装在其他通孔中,通过抽真空孔对真空腔进行抽真空,最后将引出电极13安装在抽真空孔中,从而密封真空腔使真空腔为真空状态;在另一种实施例中,可将步骤S3的旋压步骤的工艺设置在真空装置内进行,先对整个真空装置进行抽真空处理,再对壳体1进行旋压处理使壳体1固定安装在膜片2上,由于在第一种实施方式中,在将引出电极13安装在抽真空孔中时可能会将外界空气带入真空腔中,导致真空腔内的真空度较差,因此优选地,在本实施例中,将步骤S3的旋压步骤的工艺设置在真空装置内进行。
本申请提出的电容薄膜真空计传感器的制作方法,将壳体1上的第一凸环11与膜片2上的第二凸环21配合,并通过旋压使壳体1固定在膜片2上从而得到电容薄膜真空计传感器,该方式通过旋转摩擦使壳体1和膜片2上的原子扩散最终形成原子扩散连接,使膜片2与壳体1连接,无需通过高温焊接使膜片2与壳体1连接,从而减少了在焊接过程中膜片2和壳体1之间产生新的应力,以提高电容薄膜真空计传感器的精度和稳定性。
在一些优选的实施方式中,电容薄膜真空计传感器的制作方法在步骤S3之后还包括以下步骤:
S4、对壳体1和膜片2进行减薄加工,减薄后的膜片2的厚度小于1mm。
具体的,在本实施例中,由于是通过旋压的方式使壳体1与膜片2连接,因此旋转压头100需要持续对壳体1施加压力使壳体1压向膜片2,为了提高膜片2的抗压性能,在本实施例中,旋压前的膜片2的厚度应较大,优选地,在本实施例中,旋压前的膜片2的厚度为5.6mm,当完成壳体1与膜片2的连接后,再对膜片2进行减薄处理,具体地,膜片2的厚度与电容薄膜真空计传感器的量程有关,一般地,膜片2的厚度在0.03-1mm之间,不同的厚度对应不同的量程,因此,在制作膜片2时,需根据量程要求对膜片2进行减薄,使膜片2的厚度小于1mm;在本实施例中,仅需保证壳体1上表面平整即可,即在减薄使仅需将壳体1顶部具有方形凹槽12的部分切掉即可,在本实施例中,减薄前的壳体1的厚度为12mm,方形凹槽12的深度为5mm,减薄后的壳体1的厚度为7mm。
在一些优选的实施方式中,壳体1和膜片2的材质为蓝宝石、金刚石和碳化硅中的一种。
具体地,蓝宝石、金刚石和碳化硅这类的单晶材料具有化学性能稳定,耐腐蚀性能较高,一般不溶于水,酸和碱溶液的特点,同时该类单晶材料不会产生疲劳,蠕变和滞后的现象。可以满足一些对响应速度、精度、稳定性和耐腐蚀耐热要求较高的使用场景,因此,在本申请中,选用蓝宝石、金刚石和碳化硅这类的单晶材料作为壳体1和膜片2的材质。
可选地,在一些实施例中,壳体1和膜片2选用不同种的单晶材料,此时,虽然不同种单晶材料之间也会发生原子扩散,但由于不同种单晶材料之间的界面能有差异,且晶格晶向不一致,导致扩散过程中受到的阻碍较大,即扩散需要的能量较大,需要的温度和压力也较大,因此不同种单晶材料之间的键合效果较差,因此优选地,在本实施例中,壳体1和膜片2选用同种单晶材料制成,选用蓝宝石作为壳体1和膜片2的加工材质。
在一些优选的实施方式中,在步骤S2与步骤S3之间还包括以下步骤:
S2a、对第一凸环11和第二凸环21的外表面进行机械抛光;
S2b、对进行机械抛光后的区域进行化学湿润处理。
具体地,为了使摩擦面产生的热量更均匀,在本实施例中,需要对第一凸环11和第二凸环21的外表面进行机械抛光处理,使第一凸环11和第二凸环21的表面更光滑,此外,为了提高摩擦区域的原子活化程度,在本实施例中,对抛光后的区域进行化学湿润,使后续将壳体1旋压使壳体1固定在膜片2上的效率更高,并提高壳体1与膜片2之间固定连接的稳定性。
在一些优选的实施方式中,电容薄膜真空计传感器的制作方法在步骤S3之后还包括以下步骤:
S5、在电容薄膜真空计传感器外表面设置保护层3。
具体地,由于引出电极13安装在壳体1的通孔中,可能会有外界空气从引出电极13和通孔之间的间隙进入真空腔中,因此需要在电容薄膜真空计传感器外表面设置保护层3,从而对引出电极13进行密封,以保证真空腔的真空度。
在一些优选的实施方式中,保护层3的材质为玻璃纤料。
在一些优选的实施方式中,保护层3覆盖壳体1的上表面和侧面,并嵌入由壳体1的下表面、膜片2的上表面以及第二凸环21的外表面所组成的凹槽中。
具体地,在本实施例中,第一凸环11的外径与第二凸环21的内径相等,第二凸环21的外径小于膜片2的外径,因此,在壳体1的下表面、膜片2的上表面以及第二凸环21的外表面将形成一个凹槽,在本实施例中,保护层3覆盖壳体1的上表面和侧面,并嵌入由壳体1的下表面、膜片2的上表面以及第二凸环21的外表面所组成的凹槽中,即保护层3同时与壳体1的下表面和膜片2的上表面连接,从而可进一步增加壳体1和膜片2的连接稳定性,同时进一步提高真空腔的密封性,防止外界空气从第一凸环11与第二凸环21之间的缝隙进入真空腔。
进一步地,在一些实施例中,保护层3由玻璃纤料焊接而成;在另一些实施例中,保护层3采用ALD镀膜工艺镀在电容薄膜真空计传感器外表面。
在一些优选的实施方式中,在步骤S3之后还包括以下步骤:
S6、在电容薄膜真空计传感器的外表面设置电磁屏蔽层4。
具体地,为了防止电容薄膜真空计传感器测得的电容信号受到外界因素的干扰,在本实施例中,在电容薄膜真空计传感器外表面设置电磁屏蔽层4,优选地,参照图6,图6为本申请实施例提供的电容薄膜真空计传感器的制作方法的优选步骤流程图,电磁屏蔽层4设置在保护层3的外表面,具体地,可通过丝网印刷或磁控溅射等工艺将电磁屏蔽层4设置在保护层3的外表面。
进一步地,电磁屏蔽层4的材质为铝或银。
本申请提出的电容薄膜真空计传感器的制作方法,将壳体1上的第一凸环11与膜片2上的第二凸环21配合,并通过旋压使壳体1固定在膜片2上从而得到电容薄膜真空计传感器,该方式通过旋转摩擦使壳体1和膜片2上的原子扩散最终形成原子扩散连接,使膜片2与壳体1连接,无需通过高温焊接使膜片2与壳体1连接,从而减少了在焊接过程中膜片2和壳体1之间产生新的应力,以提高电容薄膜真空计传感器的精度和稳定性。
第二方面,参照图7,图7为本申请实施例提供的一种电容薄膜真空计传感器的结构示意图,图7所示的一种电容薄膜真空计传感器通过第一方面提出的电容薄膜真空计传感器的制作方法制作而成。
本申请提出的电容薄膜真空计传感器,通过将壳体1上的第一凸环11与膜片2上的第二凸环21配合,并通过旋压使壳体1固定在膜片2上而制得,通过旋转摩擦使壳体1和膜片2上的原子扩散最终形成原子扩散连接,使膜片2与壳体1连接而制得的电容薄膜真空计传感器,无需通过高温焊接使膜片2与壳体1连接,从而减少了在焊接过程中膜片2和壳体1之间产生新的应力,以提高电容薄膜真空计传感器的精度和稳定性。
第三方面,参照图8,图8为本申请实施例提供的一种电容薄膜真空计的结构示意图,图8所示的一种电容薄膜真空计,包括外壳300,电容薄膜真空计还包括采用第一方面提出的电容薄膜真空计传感器的制作方法制作而成的电容薄膜真空计传感器,电容薄膜真空计传感器固定安装在外壳300内。
本申请提出的电容薄膜真空计,其中电容薄膜真空计传感器通过将壳体1上的第一凸环11与膜片2上的第二凸环21配合,并通过旋压使壳体1固定在膜片2上而制得,通过旋转摩擦使壳体1和膜片2上的原子扩散最终形成原子扩散连接,使膜片2与壳体1连接而制得的电容薄膜真空计传感器,无需通过高温焊接使膜片2与壳体1连接,从而减少了在焊接过程中膜片2和壳体1之间产生新的应力,以提高电容薄膜真空计传感器的精度和稳定性。
由上可知,本申请提供的电容薄膜真空计传感器及其制作方法和电容薄膜真空计,将壳体1上的第一凸环11与膜片2上的第二凸环21配合,并通过旋压使壳体1固定在膜片2上从而得到电容薄膜真空计传感器,该方式通过旋转摩擦使壳体1和膜片2上的原子扩散最终形成原子扩散连接,使膜片2与壳体1连接,无需通过高温焊接使膜片2与壳体1连接,从而减少了在焊接过程中膜片2和壳体1之间产生新的应力,以提高电容薄膜真空计传感器的精度和稳定性。
在本申请所提供的实施例中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请的保护范围,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电容薄膜真空计传感器的制作方法,用于制造电容薄膜真空计传感器,其特征在于,所述电容薄膜真空计传感器的制作方法包括以下步骤:
S1、制备壳体和膜片,所述壳体底部有第一凸环,所述膜片顶部有第二凸环,所述第一凸环的外径与所述第二凸环的内径相等;
S2、在所述壳体下表面镀第一金属膜,所述第一金属膜位于所述第一凸环的内侧,在所述膜片上表面镀第二金属膜,所述第二金属膜位于所述第二凸环的内侧;
S3、将所述壳体扣合在所述膜片上,使所述第一凸环与所述第二凸环配合,并旋压所述壳体使所述壳体固定在所述膜片上,得到所述电容薄膜真空计传感器。
2.根据权利要求1所述的电容薄膜真空计传感器的制作方法,其特征在于,所述电容薄膜真空计传感器的制作方法在步骤S3之后还包括以下步骤:
S4、对所述壳体和所述膜片进行减薄加工,减薄后的所述膜片的厚度小于1mm。
3.根据权利要求1所述的电容薄膜真空计传感器的制作方法,其特征在于,所述壳体和所述膜片的材质为蓝宝石、金刚石和碳化硅中的一种。
4.根据权利要求1所述的电容薄膜真空计传感器的制作方法,其特征在于,在步骤S2与步骤S3之间还包括以下步骤:
S2a、对所述第一凸环和所述第二凸环的外表面进行机械抛光;
S2b、对进行机械抛光后的区域进行化学湿润处理。
5.根据权利要求1所述的电容薄膜真空计传感器的制作方法,其特征在于,所述电容薄膜真空计传感器的制作方法在步骤S3之后还包括以下步骤:
S5、在所述电容薄膜真空计传感器外表面设置保护层。
6.根据权利要求5所述的电容薄膜真空计传感器的制作方法,其特征在于,所述保护层的材质为玻璃纤料。
7.根据权利要求5所述的电容薄膜真空计传感器的制作方法,其特征在于,所述保护层覆盖所述壳体的上表面和侧面,并嵌入由所述壳体的下表面、所述膜片的上表面以及所述第二凸环的外表面所组成的凹槽中。
8.根据权利要求1所述的电容薄膜真空计传感器的制作方法,其特征在于,在步骤S3之后还包括以下步骤:
S6、在所述电容薄膜真空计传感器的外表面设置电磁屏蔽层。
9.一种电容薄膜真空计传感器,其特征在于,所述电容薄膜真空计传感器通过如权利要求1-8任一所述的电容薄膜真空计传感器的制作方法制作而成。
10.一种电容薄膜真空计,包括外壳,其特征在于,所述电容薄膜真空计还包括采用如权利要求1-8任一所述的电容薄膜真空计传感器的制作方法制作而成的电容薄膜真空计传感器,所述电容薄膜真空计传感器固定安装在所述外壳内。
CN202310683461.2A 2023-06-09 2023-06-09 电容薄膜真空计传感器及其制作方法和电容薄膜真空计 Active CN116429317B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310683461.2A CN116429317B (zh) 2023-06-09 2023-06-09 电容薄膜真空计传感器及其制作方法和电容薄膜真空计

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310683461.2A CN116429317B (zh) 2023-06-09 2023-06-09 电容薄膜真空计传感器及其制作方法和电容薄膜真空计

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116429317A true CN116429317A (zh) 2023-07-14
CN116429317B CN116429317B (zh) 2023-08-15

Family

ID=87081775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310683461.2A Active CN116429317B (zh) 2023-06-09 2023-06-09 电容薄膜真空计传感器及其制作方法和电容薄膜真空计

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116429317B (zh)

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02256278A (ja) * 1987-04-10 1990-10-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体圧力センサ
US5044202A (en) * 1989-09-18 1991-09-03 Texas Instruments Incorporated Pressure transducer apparatus
JP2004212388A (ja) * 2002-12-19 2004-07-29 Anelva Corp 静電容量型圧力センサ
US20050095833A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-05 Markus Lutz Anti-stiction technique for thin film and wafer-bonded encapsulated microelectromechanical systems
DE102004046100A1 (de) * 2004-09-23 2005-12-22 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Fügen zweier Werkstücke und nach dem Verfahren hergestelltes gefügtes Bauteil
DE102004036961B3 (de) * 2004-07-30 2006-04-20 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Verbinden eines Halbleiterchips mit einem Substrat
JP2007071725A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Alps Electric Co Ltd 静電容量型センサ
JP2007071700A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Alps Electric Co Ltd 静電容量型センサ
JP2007101282A (ja) * 2005-10-03 2007-04-19 Alps Electric Co Ltd 静電容量型圧力センサ
JP2011062561A (ja) * 2010-12-27 2011-03-31 Jms Co Ltd 回路内圧センサ用検出ユニット、回路内圧センサ
WO2013049490A2 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Mks Instruments, Inc. Capacitive pressure sensor with improved electrode structure
WO2017046402A1 (fr) * 2015-09-17 2017-03-23 Safran Electronics & Defense Dispositif de mesure et systeme de mesure d'une pression comprenant un capteur de pression
CN108375428A (zh) * 2018-01-04 2018-08-07 南京沃天科技有限公司 一种采用无胶结构固定绝压芯片的压力传感器
CN114323363A (zh) * 2022-03-15 2022-04-12 季华实验室 一种电容式真空压力传感器
CN114964613A (zh) * 2022-08-01 2022-08-30 季华实验室 一种可张紧感应膜片的电容薄膜真空计
CN115386856A (zh) * 2022-10-19 2022-11-25 季华实验室 金刚石薄膜电容及其制造方法、真空计及其制造方法

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02256278A (ja) * 1987-04-10 1990-10-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体圧力センサ
US5044202A (en) * 1989-09-18 1991-09-03 Texas Instruments Incorporated Pressure transducer apparatus
JP2004212388A (ja) * 2002-12-19 2004-07-29 Anelva Corp 静電容量型圧力センサ
US20050095833A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-05 Markus Lutz Anti-stiction technique for thin film and wafer-bonded encapsulated microelectromechanical systems
DE102004036961B3 (de) * 2004-07-30 2006-04-20 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Verbinden eines Halbleiterchips mit einem Substrat
DE102004046100A1 (de) * 2004-09-23 2005-12-22 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Fügen zweier Werkstücke und nach dem Verfahren hergestelltes gefügtes Bauteil
JP2007071725A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Alps Electric Co Ltd 静電容量型センサ
JP2007071700A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Alps Electric Co Ltd 静電容量型センサ
JP2007101282A (ja) * 2005-10-03 2007-04-19 Alps Electric Co Ltd 静電容量型圧力センサ
JP2011062561A (ja) * 2010-12-27 2011-03-31 Jms Co Ltd 回路内圧センサ用検出ユニット、回路内圧センサ
WO2013049490A2 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Mks Instruments, Inc. Capacitive pressure sensor with improved electrode structure
WO2017046402A1 (fr) * 2015-09-17 2017-03-23 Safran Electronics & Defense Dispositif de mesure et systeme de mesure d'une pression comprenant un capteur de pression
CN108375428A (zh) * 2018-01-04 2018-08-07 南京沃天科技有限公司 一种采用无胶结构固定绝压芯片的压力传感器
CN114323363A (zh) * 2022-03-15 2022-04-12 季华实验室 一种电容式真空压力传感器
CN114964613A (zh) * 2022-08-01 2022-08-30 季华实验室 一种可张紧感应膜片的电容薄膜真空计
CN115386856A (zh) * 2022-10-19 2022-11-25 季华实验室 金刚石薄膜电容及其制造方法、真空计及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116429317B (zh) 2023-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3114570B2 (ja) 静電容量型圧力センサ
US5381299A (en) Capacitive pressure sensor having a substrate with a curved mesa
CN103278270A (zh) 岛膜自封装结构的硅-玻璃微压力传感器芯片及制造方法
JP2012127966A (ja) センサーを製作するための方法
EP2413122A1 (en) High-temperature capacitive static/dynamic pressure sensors and methods of making the same
CN108918662B (zh) 一种CMUTs流体密度传感器及其制备方法
EP0164413A4 (en) PRESSURE TRANSDUCER.
JP2012242398A (ja) 環境的影響力を測定するためのデバイスおよび同デバイスを製作する方法
KR102021103B1 (ko) 높은 감도를 갖는 실리콘 스트레인 게이지 및 이를 포함하는 압력 변환기
EP0633459A2 (en) Capacitive pressure transducer structure and method for manufacturing the same
EP1223420A2 (en) Pressure sensor and manufacturing method thereof
JP2001324398A (ja) 耐蝕型真空センサ
CN116429317B (zh) 电容薄膜真空计传感器及其制作方法和电容薄膜真空计
CN112174085A (zh) 一种高温压力传感器芯片及其制备方法
CN112897450B (zh) 一种mems绝压式压力传感器及其加工方法
CN1156681C (zh) 静电键合密封电容腔体的压力传感器及其制作工艺
EP1788372B1 (en) Capacitive pressure sensor
CN111351607A (zh) 一种温压复合传感器的制作方法
CN212269452U (zh) 一种高温压力传感器芯片
CN113758613B (zh) 基于soi的电阻中心放置的压阻式压力传感器
CN109813490B (zh) 一种mems电容式真空规及其制作方法
CN108128749B (zh) 用于电涡流微压传感器的薄膜片及其制备方法
CN108106758B (zh) 一种硅膜电涡流微压传感器
JPH06323939A (ja) 静電容量式センサ
US20070062294A1 (en) Pressure sensor and method for manufacturing pressure sensor

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant