CN216746549U - 一种高可靠性耐高温差压传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及差压传感器技术领域，具体涉及一种高可靠性耐高温差压传感器，包括差压芯片和芯片基座，所述芯片基座上设置有插针，所述差压芯片上烧结连接有过渡金属，所述过渡金属还与所述插针烧结连接，通过所述过渡金属使所述差压芯片烧结在所述芯片基座上。在本申请的方案中，能使差压芯片在封装时无引线，避免在采用引线键合时出现在高温情况下发生金脆现象并导致金线断裂的情况，在本申请中通过使用过渡金属进行烧结，提高了该差压传感器的耐振动性能，避免了高温振动下引线断裂的问题，提高了该差压传感器的可靠性。

Description

一种高可靠性耐高温差压传感器

技术领域

本实用新型涉及差压传感器技术领域，具体涉及一种高可靠性耐高温差压传感器。

背景技术

差压传感器是一种用来测量流体的压力差值的常用工具，广泛用于各种流体压力测量领域。

虽然目前的差压传感器在使用中较为方便，且具有体积小、重量轻、精度高、灵敏度高、成本低的特点，但是实际使用过程中，发明人发现，目前的差压传感器还存在着不足，具体在于：

目前的差压传感器中的差压芯片大多采用引线键合的封装方式，在高温下易发生金脆现象导致引线断裂，同时采用引线键合封装方式的压力传感器的耐振动性能较差，进而使得差压传感器的可靠性较低。

所以，基于上述问题，目前亟需设计一种高可靠性耐高温差压传感器，以解决上述不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对目前差压传感器在实际适用过程中存在的上述不足，提供了一种高可靠性耐高温差压传感器，以解决上述不足。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种高可靠性耐高温差压传感器，包括差压芯片和芯片基座，所述芯片基座上设置有插针，所述差压芯片上烧结连接有过渡金属，所述过渡金属还与所述插针烧结连接，通过所述过渡金属使所述差压芯片烧结在所述芯片基座上。

作为本申请优先的技术方案，所述过渡金属包括多层过渡金属层，所述差压芯片上的与所述过渡金属相连接的部分为芯片连接部，所述过渡金属的热膨胀系数数值处于所述芯片连接部的热膨胀系数数值与所述插针的热膨胀系数数值之间，且各层过渡金属层的热膨胀系数不同，在远离所述芯片连接部的方向上，各层所述过渡金属层的热膨胀系数数值逐层接近所述插针的热膨胀系数数值。

作为本申请优先的技术方案，还包括壳体，所述壳体内设置有传感器室、高压室和低压室，所述差压芯片和所述芯片基座设置在所述传感器室内，所述高压室和所述低压室内均设置有陶瓷块，所述高压室和所述低压室上均设置有隔离膜片，所述陶瓷块为低膨胀陶瓷块，且所述高压室和所述低压室内均填充有液状流体，所述隔离膜片用于封堵所述高压室和低压室并使所述液状流体与外界环境相隔离，所述隔离膜片能受压变形并通过挤压所述液状流体将压力传递至所述差压芯片。

作为本申请优先的技术方案，所述液状流体为耐高温且具有惰性的液态流体，所述液状流体为硅油。

作为本申请优先的技术方案，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述传感器和所述高压室设置在所述第一壳体上，所述低压室设置在所述第二壳体上，所述第一壳体和所述第二壳体通过激光焊接进行连接，且所述壳体内的位于所述第一壳体和第二壳体相连接的部位设置有容纳腔，所述容纳腔内设置有温度补偿电路，所述插针伸入至所述容纳腔内，所述温度补偿电路与所述差压芯片相适配。

作为本申请优先的技术方案，所述低压室内设置有通液管，所述通液管伸入至所述差压芯片处，所述低压室内的液状流体能流至所述通液管内，所述液状流体借助所述通液管将压力传递至所述差压芯片。

作为本申请优先的技术方案，所述通液管为毛细金属管。

作为本申请优先的技术方案，所述壳体上设置有信号引出电极，所述信号引出电极用于将所述差压芯片的信号引出，且所述信号引出电极采用玻璃绝缘子烧结而成，所述信号引出电极固定在所述壳体上。

作为本申请优先的技术方案，所述信号引出电极通过激光焊接固定在所述壳体上。

作为本申请优先的技术方案，所述差压芯片采用SOI材料。

作为本申请优先的技术方案，所述壳体采用不锈钢材料制成。

作为本申请优先的技术方案，所述隔离膜片采用不锈钢材料制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

在本申请的方案中，该差压传感器包括差压芯片和芯片基座，芯片基座上设置有插针，同时在差压芯片上烧结连接有过渡金属，并且过渡金属还与插针烧结连接，通过过渡金属使得差压芯片烧结在芯片基座上，使得差压芯片在封装时无引线，避免在采用引线键合时出现在高温情况下发生金脆现象并导致金线断裂的情况，在本申请中通过使用过渡金属进行烧结，提高了该差压传感器的耐振动性能，避免了高温振动下引线断裂的问题，提高了该差压传感器的可靠性；

过渡金属包括多层过渡金属层，差压芯片上的与过渡金属相连接的部分为芯片连接部，并且过渡金属的热膨胀系数数值处于芯片连接部的热膨胀系数数值与插针的热膨胀系数数值之间，各层过渡金属层的热膨胀系数不同，且在远离芯片连接部的方向上，各层过渡金属层的热膨胀系数数值逐层接近插针的热膨胀系数数值，通过设置多层过渡金属层，缩小了与芯片连接部相连的过渡金属层和芯片连接部之间的热膨胀系数差距，将芯片连接部与插针之间的热膨胀系数差值通过多层过渡金属层进行分摊，从而降低了过渡金属烧结连接芯片连接部和插针时的各材料间的残余应力，提高了烧结的牢固性和稳定性，进一步提高了差压芯片键合在所述芯片基座的稳定性和可靠性；

通过在高压室和低压室内设置陶瓷块，并且陶瓷块为低膨胀陶瓷块，一方面减小了高压室和低压室内的空隙，使得隔离膜片在变形时将压力传递至差压芯片时更加敏感，同时由于低膨胀陶瓷块具有耐高温、高强度、抗腐蚀等一系列优良性能，并且低膨胀陶瓷块的热膨胀系数低，使得该差压传感器在高温情况进行测量时，能降低陶瓷块的体积变化对高压室和低压室内的液状流体的影响，进而能大大降低陶瓷块体积膨胀对压力测量精度的影响，提高了该差压传感器的耐高温性、可靠性和测量精度；

壳体包括第一壳体和第二壳体，传感器和高压室设置在第一壳体上，低压室设置在第二壳体上，第一壳体和第二壳体通过激光焊接进行连接，并且在壳体内的位于第一壳体和第二壳体相连接的部位设置有容纳腔，并且容纳腔内设置有温度补偿电路，插针伸入至容纳腔内，使得温度补偿电路与差压芯片相适配，在制作该差压传感器时，能将温度补偿电路先布置在容纳腔中，并使温度补偿电路与差压芯片相适配，在通过激光焊接将第一壳体和第二壳体进行连接，从而提高了将温度补偿电路设置在该差压传感器内的便利性，优化了该差压传感器的制作工艺，同时通过使用激光焊接，提高了该壳体的气密性能；

在低压室内设置有通液管，通液管伸入至差压芯片处，并且低压室内的液状流体能流至通液管内，液状流体借助通液管将压力传递至差压芯片，通液管的设置提高了将低压室所感知的压力传递至差压芯片的便利性，便于差压芯片感知低压室所传递的压力，同时在具体的实施方式中，通液管可穿过容纳腔再作用于差压芯片，便于液状流体的压力传递，同时可使容纳腔内处于充满液状流体的状态，不仅提高了液状流体传递压力的便利性，还能进一步优化该差压传感器的制作工艺；

通液管为毛细金属管，使得处于通液管内的液状流体的截面面积较小，在液状流体将压力从通液管传递至差压芯片时，使得处在通液管内的液状流体的量较小，进而能提高液状流体传递压力的精度，从而提高该差压芯片进行压力测量时的精度；

差压芯片采用SOI材料，使得差压芯片没有PN结，避免漏电流的产生，采用SOI材料制成的差压芯片具有良好的耐高温性能，进一步提高了该差压传感器在高温环境中的适用性。

附图说明

图1为本申请一种高可靠性耐高温差压传感器其中一种实施方式的局部结构示意图；

图2为本申请一种高可靠性耐高温差压传感器其中一种实施方式的结构示意图；

图中标示：1-差压芯片，2-芯片基座，3-插针，4-过渡金属，5-过渡金属层，6-芯片连接部，7-壳体，8-传感器室，9-高压室，10-低压室，11-陶瓷块，12-隔离膜片，13-第一壳体，14-第二壳体，15-容纳腔，16-通液管，17-信号引出电极。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的部分实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，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。

实施例一：参见图1所示，

本实施例提供的一种高可靠性耐高温差压传感器，包括差压芯片1和芯片基座2，所述芯片基座2上设置有插针3，所述差压芯片1上烧结连接有过渡金属4，所述过渡金属4还与所述插针3烧结连接，通过所述过渡金属4使所述差压芯片1烧结在所述芯片基座2上。

该差压传感器包括差压芯片1和芯片基座2，芯片基座2上设置有插针3，同时在差压芯片1上烧结连接有过渡金属4，并且过渡金属4还与插针3烧结连接，通过过渡金属4使得差压芯片1烧结在芯片基座2上，使得差压芯片1在封装时无引线，避免在采用引线键合时出现在高温情况下发生金脆现象并导致金线断裂的情况，在本申请中通过使用过渡金属4进行烧结，提高了该差压传感器的耐振动性能，避免了高温振动下引线断裂的问题，提高了该差压传感器的可靠性。

作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述过渡金属4包括多层过渡金属层5，所述差压芯片1上的与所述过渡金属4相连接的部分为芯片连接部6，所述过渡金属4的热膨胀系数数值处于所述芯片连接部6的热膨胀系数数值与所述插针3的热膨胀系数数值之间，且各层过渡金属层5的热膨胀系数不同，在远离所述芯片连接部6的方向上，各层所述过渡金属层5的热膨胀系数数值逐层接近所述插针3的热膨胀系数数值。

过渡金属4包括多层过渡金属层5，差压芯片1上的与过渡金属4相连接的部分为芯片连接部6，并且过渡金属4的热膨胀系数数值处于芯片连接部6的热膨胀系数数值与插针3的热膨胀系数数值之间，各层过渡金属层5的热膨胀系数不同，且在远离芯片连接部6的方向上，各层过渡金属层5的热膨胀系数数值逐层接近插针3的热膨胀系数数值，通过设置多层过渡金属层5，缩小了与芯片连接部6相连的过渡金属层5和芯片连接部6之间的热膨胀系数差距，将芯片连接部6与插针3之间的热膨胀系数差值通过多层过渡金属层5进行分摊，从而降低了过渡金属4烧结连接芯片连接部6和插针3时的各材料间的残余应力，提高了烧结的牢固性和稳定性，进一步提高了差压芯片1键合在所述芯片基座2的稳定性和可靠性。

实施例二：参见图2所示，

在实施例一技术方案的基础上，进一步的，所述差压传感器还包括壳体7，所述壳体7内设置有传感器室8、高压室9和低压室10，所述差压芯片1和所述芯片基座2设置在所述传感器室8内，所述高压室9和所述低压室10内均设置有陶瓷块11，所述高压室9和所述低压室10上均设置有隔离膜片12，所述陶瓷块11为低膨胀陶瓷块，且所述高压室9和所述低压室10内均填充有液状流体，所述隔离膜片12用于封堵所述高压室9和低压室10并使所述液状流体与外界环境相隔离，所述隔离膜片12能受压变形并通过挤压所述液状流体将压力传递至所述差压芯片1。

该差压传感器还包括壳体7，壳体7内设置有传感器室8、高压室9和低压室10，并且差压芯片1和芯片基座2设置在传感器室8内，高压室9和低压室10内均设置有陶瓷块11，高压室9和低压室10上均设置有隔离膜片12，陶瓷块11为低膨胀陶瓷块，同时在高压室9和低压室10内均填充有液状流体，隔离膜片12用于封堵高压室9和低压室10并使液状流体与外侧环境相隔离，在具体的实施方式中，与高压室9相对应的隔离膜片12封堵高压室9，与低压室10相对应的隔离膜片12封堵低压室10，使得处于高压室9的液状流体与外界环境相隔离，处于低压室10的液状流体与外界环境相隔离，并且隔离膜片12能受压变形并通过挤压芽庄流体将压力传递至差压芯片1，使得该差压传感器在检测流体压差时，所检测的流体接触到隔离膜片12时能使隔离膜片12变形，使得液状流体将隔离膜片12所受到的压力传递至差压芯片1，进而使差压芯片1能感受到高压室9所传递的压力和低压室10所传递的压力，在本申请中，通过在高压室9和低压室10内设置陶瓷块11，并且陶瓷块11为低膨胀陶瓷块，一方面减小了高压室9和低压室10内的空隙，使得隔离膜片12在变形时将压力传递至差压芯片1时更加敏感，同时由于低膨胀陶瓷块具有耐高温、高强度、抗腐蚀等一系列优良性能，并且低膨胀陶瓷块的热膨胀系数低，使得该差压传感器在高温情况进行测量时，能降低陶瓷块11的体积变化对高压室9和低压室10内的液状流体的影响，进而能大大降低陶瓷块11体积膨胀对压力测量精度的影响，提高了该差压传感器的耐高温性、可靠性和测量精度。

作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述液状流体为耐高温且具有惰性的液态流体，所述液状流体为硅油。

液状流体为耐高温且具有惰性的液态流体，液状流体选用硅油，由于硅油具有较好的热稳定性，使得硅油在传递隔离膜片12所受到的压力至差压芯片1时，能提高压力传递的精度和该差压传感器工作时的稳定性。

作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述壳体7包括第一壳体13和第二壳体14，所述传感器和所述高压室9设置在所述第一壳体13上，所述低压室10设置在所述第二壳体14上，所述第一壳体13和所述第二壳体14通过激光焊接进行连接，且所述壳体7内的位于所述第一壳体13和第二壳体14相连接的部位设置有容纳腔15，所述容纳腔15内设置有温度补偿电路，所述插针3伸入至所述容纳腔15内，所述温度补偿电路与所述差压芯片1相适配。

壳体7包括第一壳体13和第二壳体14，传感器和高压室9设置在第一壳体13上，低压室10设置在第二壳体14上，第一壳体13和第二壳体14通过激光焊接进行连接，并且在壳体7内的位于第一壳体13和第二壳体14相连接的部位设置有容纳腔15，并且容纳腔15内设置有温度补偿电路，插针3伸入至容纳腔15内，使得温度补偿电路与差压芯片1相适配，在制作该差压传感器时，能将温度补偿电路先布置在容纳腔15中，并使温度补偿电路与差压芯片1相适配，在通过激光焊接将第一壳体13和第二壳体14进行连接，从而提高了将温度补偿电路设置在该差压传感器内的便利性，优化了该差压传感器的制作工艺，同时通过使用激光焊接，提高了该壳体7的气密性能。

作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述低压室10内设置有通液管16，所述通液管16伸入至所述差压芯片1处，所述低压室10内的液状流体能流至所述通液管16内，所述液状流体借助所述通液管16将压力传递至所述差压芯片1。

在低压室10内设置有通液管16，通液管16伸入至差压芯片1处，并且低压室10内的液状流体能流至通液管16内，液状流体借助通液管16将压力传递至差压芯片1，通液管16的设置提高了将低压室10所感知的压力传递至差压芯片1的便利性，便于差压芯片1感知低压室10所传递的压力，同时在具体的实施方式中，通液管16可穿过容纳腔15再作用于差压芯片1，便于液状流体的压力传递，同时可使容纳腔15内处于充满液状流体的状态，不仅提高了液状流体传递压力的便利性，还能进一步优化该差压传感器的制作工艺。

作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述通液管16为毛细金属管。

通液管16为毛细金属管，使得处于通液管16内的液状流体的截面面积较小，在液状流体将压力从通液管16传递至差压芯片1时，使得处在通液管16内的液状流体的量较小，进而能提高液状流体传递压力的精度，从而提高该差压芯片1进行压力测量时的精度。

实施例三：参见图2所示，

在实施例二技术方案的基础上，进一步的，所述壳体7上设置有信号引出电极17，所述信号引出电极17用于将所述差压芯片1的信号引出，且所述信号引出电极17采用玻璃绝缘子烧结而成，所述信号引出电极17固定在所述壳体7上。

壳体7上设置有信号引出电极17，信号引出电极17的一端伸入至容纳腔15内，信号引出电极17用于将差压芯片1的信号引出，并且信号引出电极17采用玻璃绝缘子烧结而成，其烧结方式是现有技术中存在的烧结方式，同时将信号引出电极17固定在壳体7上，玻璃绝缘子具有耐腐蚀性且使用温度高的特点，进而提高了信号引出电极17在使用时的环境适用性，同时能确保信号引出电极17与壳体7间相互绝缘，便于通过信号引出电极17将差压芯片1的信号引出。

作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述信号引出电极17通过激光焊接固定在所述壳体7上。

信号引出电极17通过激光焊接固定在壳体7上，进而提高了壳体7的气密性能。

作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述差压芯片1采用SOI材料。

差压芯片1采用SOI材料，使得差压芯片1没有PN结，避免漏电流的产生，采用SOI材料制成的差压芯片1具有良好的耐高温性能，进一步提高了该差压传感器在高温环境中的适用性。

作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述壳体7采用不锈钢材料制成。

壳体7采用不锈钢材料制成，进一步提高了该差压传感器的耐腐蚀性能。

作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，所述隔离膜片12采用不锈钢材料制成。

隔离膜片12采用不锈钢材料制成，提高了隔离膜片12的耐腐蚀性能，提高了该差压传感器的环境适用性。

以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但本实用新型不局限于上述具体实施方式，因此任何对本实用新型进行修改或等同替换。

Claims (10)

1.一种高可靠性耐高温差压传感器，包括差压芯片和芯片基座，所述芯片基座上设置有插针，其特征在于：所述差压芯片上烧结连接有过渡金属，所述过渡金属还与所述插针烧结连接，通过所述过渡金属使所述差压芯片烧结在所述芯片基座上。

2.如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于：所述过渡金属包括多层过渡金属层，所述差压芯片上的与所述过渡金属相连接的部分为芯片连接部，所述过渡金属的热膨胀系数数值处于所述芯片连接部的热膨胀系数数值与所述插针的热膨胀系数数值之间，且各层过渡金属层的热膨胀系数不同，在远离所述芯片连接部的方向上，各层所述过渡金属层的热膨胀系数数值逐层接近所述插针的热膨胀系数数值。

3.如权利要求2所述的差压传感器，其特征在于：还包括壳体，所述壳体内设置有传感器室、高压室和低压室，所述差压芯片和所述芯片基座设置在所述传感器室内，所述高压室和所述低压室内均设置有陶瓷块，所述高压室和所述低压室上均设置有隔离膜片，所述陶瓷块为低膨胀陶瓷块，且所述高压室和所述低压室内均填充有液状流体，所述隔离膜片用于封堵所述高压室和低压室并使所述液状流体与外界环境相隔离，所述隔离膜片能受压变形并通过挤压所述液状流体将压力传递至所述差压芯片。

4.如权利要求3所述的差压传感器，其特征在于：所述液状流体为耐高温且具有惰性的液态流体，所述液状流体为硅油。

5.如权利要求3所述的差压传感器，其特征在于：所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述传感器和所述高压室设置在所述第一壳体上，所述低压室设置在所述第二壳体上，所述第一壳体和所述第二壳体通过激光焊接进行连接，且所述壳体内的位于所述第一壳体和第二壳体相连接的部位设置有容纳腔，所述容纳腔内设置有温度补偿电路，所述插针伸入至所述容纳腔内，所述温度补偿电路与所述差压芯片相适配。

6.如权利要求5所述的差压传感器，其特征在于：所述低压室内设置有通液管，所述通液管伸入至所述差压芯片处，所述低压室内的液状流体能流至所述通液管内，所述液状流体借助所述通液管将压力传递至所述差压芯片。

7.如权利要求6所述的差压传感器，其特征在于：所述通液管为毛细金属管。

8.如权利要求7所述的差压传感器，其特征在于：所述壳体上设置有信号引出电极，所述信号引出电极用于将所述差压芯片的信号引出，且所述信号引出电极采用玻璃绝缘子烧结而成，所述信号引出电极固定在所述壳体上。

9.如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于：所述差压芯片采用SOI材料。

10.如权利要求3所述的差压传感器，其特征在于：所述壳体采用不锈钢材料制成。

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