CN215573105U - 一种双片陶瓷温压芯体 - Google Patents

Abstract

一种双片陶瓷温压芯体，包括基座、弹性膜片、电极、屏蔽电极和玻璃感压面；所述屏蔽电极设置在所述电极四周，所述电极和所述屏蔽电极设置在所述基座和所述弹性膜片形成的密闭空间内，所述玻璃感压面印刷在所述基座上；其中，所述芯体为圆饼状，且一侧设置有扇环缺口。本实用新型通过对目前市面上传统的温压陶瓷芯体在结构和设计上进行优化，可使NTC的温度信号直接传输到PCB板处进行数据整合，并非由芯体自身传输，在成品组装时无需考虑NTC是否与芯体连接牢靠，直接提高了组装的效率和一次通过率，同时也使成品在后续和使用时更加可靠。

Description

一种双片陶瓷温压芯体

技术领域

本实用新型属于压力传感器技术领域，具体涉及一种双片陶瓷温压芯体。

背景技术

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。压力传感器是使用最为广泛的一种传感器，传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量重，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生，其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好，特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。

压容芯体作为压力传感器的一种高性能的压力敏感元件，采用一体化结构，耐静压值高，稳定、可靠，正逐渐被广泛使用。随着各种压力传感器的兴起，多合一传感器凭借其复合型功能正逐渐占据市场，其中对涉及到的温度及压力传感器的核心部件温压芯体的需求量也越来越大。

目前大多数制造商所生产的陶瓷电容温压芯体均为圆形五pin针结构，此类型芯体会在弹性膜片上开有两小孔，通过在厚片上印刷导电浆料，使得两小孔处具有连通NTC的功能，从而将温度信号传递至PCB板处进行数据整合。但是由于NTC与PCB未直接进行连接，故使用该类型芯体在组装过程及后续可靠性等方面存在不确定性。

为此，能够提供一种组装效率和一次通过率高的陶瓷电容温压芯体是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种双片陶瓷温压芯体，本实用新型通过对目前市面上传统的温压陶瓷芯体在结构和设计上进行优化，可使NTC的温度信号直接传输到PCB板处进行数据整合，并非由芯体自身传输，在成品组装时无需考虑NTC是否与芯体连接牢靠，直接提高了组装的效率和一次通过率，同时也使成品在后续和使用时更加可靠。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种双片陶瓷温压芯体，其特征在于，包括基座、弹性膜片、电极、屏蔽电极和玻璃感压面；所述屏蔽电极设置在所述电极四周，所述电极和所述屏蔽电极设置在所述基座和所述弹性膜片形成的密闭空间内，所述玻璃感压面印刷在所述基座上；

其中，所述芯体为圆饼状，且一侧设置有扇环缺口。

本实用新型设计为异形结构，在芯体一侧开有缺口，便于NTC引脚自由通过该缺口与PCB板直接连接，将温度信号稳定可靠传输，使得成品组装后更可靠。

优选地，所述基座和所述弹性膜片采用的材质为96％氧化铝。

96％氧化铝具有强度高、耐高温、耐腐蚀等优点。

优选地，所述芯体的直径为18mm，所述扇环的开口角度为40度，所述扇环的半径为1.5mm。

本实用新型芯体直径选用18mm，是在保证缺口结构、性能测试以及线性输出良好的基础上可选用的最小尺寸，同时相比于传统的直径21mm的芯体来说，可有效降低原材料、生产及装配成本；由于NTC两引脚间存在间距，扇环的开口角度为40度，扇环半径为1.5mm，该结构设计恰好可以满足NTC引脚顺利穿过缺口位置。

优选地，所述电极分为测量电极和源电极，所述屏蔽电极分为第一屏蔽电极和第二屏蔽电极。

测量电极的面积即电容器的正对面积，测量电极印刷在基座上，在芯体受压过程中，基座不发生形变，电容值仅随两陶瓷片间距变化而变化，线性度更好。

优选地，所述测量电极和所述源电极分别印刷在所述基座和所述弹性膜片上，相对放置，其中，所述测量电极印刷在所述基座印刷所述玻璃感压面的另一面。

弹性膜片与基座上的印刷电极相对，构成电容器，两引脚所导出容值为该芯体的主电容，其值在19pf左右，从设计上讲，初始容值越大，满量程条件下其容值变化量越大，因此该类型芯体能满足低量程条件下稳定的线性输出，同时通过调整两印刷电极的尺寸也可以满足多种不同情况下的应用。

优选地，所述弹性膜片和所述基座上的印刷电极浆料选用金浆。

金浆导电性能好，内阻小，最大程度的减少损耗。

优选地，所述第一屏蔽电极设置在所述测量电极的四周，印刷在所述基座上；所述第二屏蔽电极设置在所述源电极的四周，印刷在所述弹性膜片上；所述第一屏蔽电极和所述第二屏蔽电极上下连通。

源电极和测量电极四周设计有屏蔽电极，屏蔽极板在两个主电容极板的外侧，上下连通，且电位相同，形成法拉第电磁笼，起静电屏蔽作用，保护内层的可变电容不受外界电场的影响。

优选地，所述电极和所述屏蔽电极的大小为：

1)所述源电极的直径>所述第一屏蔽电极的内直径>所述测量电极的直径；

2)所述第二屏蔽电极的外直径>所述第一屏蔽电极的外直径>所述第二屏蔽电极的内直径；

3)所述第一屏蔽电极的外直径>所述第二屏蔽电极的内直径>所述源电极的直径；

4)所述玻璃感压面的内径>＝所述第二屏蔽电极的外直径>所述第一屏蔽电极的外直径。

优选地，所述电极和所述玻璃感压面为偏心圆设置。

内部电极和玻璃印刷位置为偏心圆设计，一则为了防止有缺口一侧在印刷玻璃浆时，由于印刷位置太窄最终导致芯体密封性不良，发生泄漏；二则为了避免弹性膜片在受压形变时，非偏心的结构可能会使缺口位置影响到弹性膜片的形变量，进而影响芯体的线性输出。

优选地，所述玻璃感压面的内部设置有空白区域。

玻璃感压面图案内部设计有空白区域，在高温合片烧结过程中，为薄厚片挤压时玻璃流动预留了空间，避免玻璃单方面向内圈漫，从而减小形变区域，导致芯体输出性能不良。

优选地，所述基座上设置有3个pin针结构。

基座部分与弹性膜片通过高温烧结烧结手段合为一体后，通过向基座上的三个小孔内填导电树脂银浆并插入pin针的方式将电容器的电容值引出，便于后面成品组装时搭配PCB板，同时在插入pin针前向孔内填入导电树脂银浆，并通过高温固化来固定pin针。

上述所述一种双片陶瓷温压芯体的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)将弹性膜片与基座清洗后烘干水分，备用；

(2)在所述基座表面印刷测量电极和第一屏蔽电极，在弹性膜片表面印刷源电极和第二屏蔽电极后，高温烧结；

(3)在步骤(2)得到所述基座上印刷玻璃感压面后，预烧结；

(4)将步骤(2)得到所述弹性膜片和步骤(3)得到的所述基座清洗烘干后，将所述源电极和所述测量电极面相对防置后进行高温烧结芯体；

(5)在所述芯体安装pin针结构后高温固化，即得一种双片陶瓷温压芯体。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型通过对目前市面上传统的温压陶瓷芯体在结构和设计上进行优化，可使NTC的温度信号直接传输到PCB板处进行数据整合，并非由芯体自身传输，在成品组装时无需考虑NTC是否与芯体连接牢靠，直接提高了组装的效率和一次通过率，NTC组装完成后不需要进行检测工序以确认是否连接可靠，同时也可保证成品在后续和使用时更加可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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为本实用新型一种双片陶瓷温压芯体电极的主视图；

图2为本实用新型一种双片陶瓷温压芯体的主视图；

1，测量电极；2，源电极；3，第一屏蔽电极；4，第二屏蔽电极；5，玻璃感压面；6，pin针；7，扇环缺口。

具体实施方式

下面将对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和2所示，本实用新型提供一种双片陶瓷温压芯体，包括基座、弹性膜片、电极、屏蔽电极和玻璃感压面5；屏蔽电极设置在电极四周，电极和屏蔽电极设置在基座和弹性膜片形成的密闭空间内，玻璃感压面5印刷在基座上，芯体为圆饼状，且一侧设置有扇环缺口7；基座和弹性膜片采用的材质为96％氧化铝；

电极分为测量电极1和源电极2，屏蔽电极分为第一屏蔽电极3和第二屏蔽电极4；测量电极1和源电极2分别印刷在基座和弹性膜片上，相对放置，第一屏蔽电极3设置在测量电极1的四周，第二屏蔽电极4设置在源电极的四周2，第一屏蔽电极3和第二屏蔽电极4上下连通，且电位相同，形成法拉第电磁笼；其中，电极和屏蔽电极的大小为：

1)源电极2的直径>第一屏蔽电极3的内直径>测量电极1的直径；

2)第二屏蔽电极4的外直径>第一屏蔽电极3的外直径>第二屏蔽电极4的内直径；

3)第一屏蔽电极3的外直径>第二屏蔽电极4的内直径>源电极2的直径；

4)玻璃感压面5的内径>＝第二屏蔽电极4的外直径>第一屏蔽电极3的外直径。

其中，电极和玻璃感压面5为偏心圆设置，玻璃感压面5的内部设置有空白区域，基座上设置有3个pin针结构。

进一步地，芯体的直径为18mm，扇环的开口角度为40度，扇环的半径为1.5mm，电极尺寸可根据不同量程与使用条件做适当调整。

实施例1

一种双片陶瓷温压芯体的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将弹性膜片与基座在50℃的去离子水中进行超声波(超声电流4A)清洗10min后，在130℃烘干20min烘干水分；

(2)在基座表面印刷测量电极1和第一屏蔽电极3，在弹性膜片表面印刷源电极2和第二屏蔽电极4，其中电极均采用金浆，金浆的粘度扭矩为10％，湿膜印刷厚度为27um，印刷完成后分别在130℃烘干8min，烘干后在870℃高温烧结27min；

(3)在烧结好电极的基座上印刷玻璃感压面5，其中，玻璃感压面5印刷在基座印刷测量电极的另一面上，原材料为玻璃浆，粘度扭矩为27％，湿膜印刷厚度为50um，印刷完成后在130℃烘干8min，烘干后排胶在530℃预烧15min；

(4)将印刷完成后的弹性膜片和基座在50℃的去离子水中进行超声波(超声电流为4A)清洗10min后，在130℃烘干20min，烘干水分；然后将源电极2和测量电极3面相对放入合烧工装内，每条工装放入40pcs产品，在660℃高温烧结20min，使得两部分密封粘接，得到芯体；

(5)在芯体三个通孔处点环氧银浆，每pcs产品环氧重量为0.03g，插pin针6，pin针6高度为1.4mm，然后在190℃高温固化25min，最后进行性能测试&品红检漏(品红溶液内浸泡1h后灯检，查看芯体内部是否有紫色阴影)，合格，即得一种双片陶瓷温压芯体。

实施例2

一种双片陶瓷温压芯体的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将弹性膜片与基座在70℃的去离子水中进行超声波(超声电流6A)清洗20min后，在170℃烘干40min烘干水分；

(2)在基座表面印刷测量电极1和第一屏蔽电极3，在弹性膜片表面印刷源电极2和第二屏蔽电极4，其中电极均采用金浆，金浆的粘度扭矩15％，湿膜印刷厚度为33um，印刷完成后分别在170℃烘干16min，烘干后在930℃高温烧结33min；

(3)在烧结好电极的基座上印刷玻璃感压面5，其中，玻璃感压面5印刷在基座印刷测量电极的另一面上，原材料为玻璃浆，粘度扭矩为33％，湿膜印刷厚度为60um，印刷完成后在170℃烘干16min，烘干后排胶在570℃预烧20min。

(4)将印刷完成后的弹性膜片和基座在70℃的去离子水中进行超声波(超声电流为6A)清洗20min后，在170℃烘干40min，烘干水分；然后将源电极2和测量电极3面相对放入合烧工装内，每条工装放入40pcs产品，在700℃高温烧结25min，使得两部分密封粘接，得到芯体；

(5)在芯体三个通孔处点环氧银浆，每pcs产品环氧重量为0.035g，插pin针6，pin针6高度为1.6mm，然后在210℃高温固化35min，最后进行性能测试&品红检漏(品红溶液内浸泡1h后灯检，查看芯体内部是否有紫色阴影)，合格，即得一种双片陶瓷温压芯体。

实施例3

一种双片陶瓷温压芯体的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将弹性膜片与基座在60℃的去离子水中进行超声波(超声电流5A)清洗15min后，在150±20℃烘干30min烘干水分；

(2)在基座表面印刷测量电极1和第一屏蔽电极3，在弹性膜片表面印刷源电极2和第二屏蔽电极4，其中电极均采用金浆，金浆的粘度扭矩为10％，湿膜印刷厚度为30um，印刷完成后分别在150℃烘干12min，烘干后在900℃高温烧结30min；

(3)在烧结好电极的基座上印刷玻璃感压面5，其中，玻璃感压面5印刷在基座印刷测量电极的另一面上，原材料为玻璃浆，粘度扭矩为33％，湿膜印刷厚度为50um，印刷完成后在150℃烘干12min，烘干后排胶在550℃预烧15min。

(4)将印刷完成后的弹性膜片和基座在60℃的去离子水中进行超声波(超声电流为5A)清洗15min后，在150℃烘干30min，烘干水分；然后将源电极2和测量电极3面相对放入合烧工装内，每条工装放入40pcs产品，在680℃高温烧结25min，使得两部分密封粘接，得到芯体；

(5)在芯体三个通孔处点环氧银浆，每pcs产品环氧重量为0.03g，插pin针6，pin针6高度为1.6mm，然后在200℃高温固化30min，最后进行性能测试&品红检漏(品红溶液内浸泡1h后灯检，查看芯体内部是否有紫色阴影)，合格，即得一种双片陶瓷温压芯体。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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 (9)

1.一种双片陶瓷温压芯体，其特征在于，包括基座、弹性膜片、电极、屏蔽电极和玻璃感压面；所述屏蔽电极设置在所述电极四周，所述电极和所述屏蔽电极设置在所述基座和所述弹性膜片形成的密闭空间内，所述玻璃感压面印刷在所述基座上；

其中，所述芯体为圆饼状，且一侧设置有扇环缺口。

2.根据权利要求1所述的一种双片陶瓷温压芯体，其特征在于，所述芯体的直径为18mm，所述扇环的开口角度为40度，所述扇环的半径为1.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种双片陶瓷温压芯体，其特征在于，所述电极分为测量电极和源电极，所述屏蔽电极分为第一屏蔽电极和第二屏蔽电极。

4.根据权利要求3所述的一种双片陶瓷温压芯体，其特征在于，所述测量电极和所述源电极分别印刷在所述基座和所述弹性膜片上，相对放置，其中，所述测量电极印刷在所述基座印刷所述玻璃感压面的另一面上。

5.根据权利要求3所述的一种双片陶瓷温压芯体，其特征在于，所述第一屏蔽电极设置在所述测量电极的四周，印刷在所述基座上；所述第二屏蔽电极设置在所述源电极的四周，印刷在所述弹性膜片上；所述第一屏蔽电极和所述第二屏蔽电极上下连通。

6.根据权利要求3所述的一种双片陶瓷温压芯体，其特征在于，所述电极和所述屏蔽电极的大小为：

1)所述源电极的直径>所述第一屏蔽电极的内直径>所述测量电极的直径；

2)所述第二屏蔽电极的外直径>所述第一屏蔽电极的外直径>所述第二屏蔽电极的内直径；

3)所述第一屏蔽电极的外直径>所述第二屏蔽电极的内直径>所述源电极的直径；

4)所述玻璃感压面的内径>＝所述第二屏蔽电极的外直径>所述第一屏蔽电极的外直径。

7.根据权利要求1所述的一种双片陶瓷温压芯体，其特征在于，所述电极和所述玻璃感压面为偏心圆设置。

8.根据权利要求1所述的一种双片陶瓷温压芯体，其特征在于，所述玻璃感压面的内部设置有空白区域。

9.根据权利要求1所述的一种双片陶瓷温压芯体，其特征在于，所述基座上设置有3个pin针结构。

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