CN217819159U - 一种单晶硅差压传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及差压传感器领域，涉及一种单晶硅差压传感器，本实用新型包括左腔部、右腔部和传感器组件，所述左腔部上设有左侧波纹膜片，所述左腔部内设有左侧导油槽，右腔部上设有右侧波纹膜片，右腔部内设有右侧导油槽，左腔部和右腔部之间设有中心膜片，传感器组件包括由下至上依次相连的填料层、转接块、陶瓷块、单晶硅片和芯片组件，填料层和转接块设于左腔部上端，单晶硅片连通左侧导油槽与右侧导油槽，芯片组件外侧套设有限位套，左腔部上端面设有第一限位柱，右腔部上端面设有第二限位柱，通过中心膜片与波纹膜片的形变可以有效防止单晶片因过大的单向压力而产生损坏，且左腔部与右腔部尺寸相同，保证了传感器的一致性。

Description

一种单晶硅差压传感器

技术领域

本实用新型涉及差压传感器领域，涉及一种单晶硅差压传感器。

背景技术

工业过程控制中高精度压力差压传感器是一种最为常用的基础自动化仪表，其广泛应用于各种工业过程控制环境。虽然说单晶硅压力传感器是国内压力传感器的发展趋势，但硅片的承压能力有限。当超过一定的压力时，硅片会发生塑性变形，甚至是直接损坏硅片。在苛刻的应用条件下，传统的压力传感器已不能满足其过载要求。为了满足过载需求，目前的传感器虽然型式多样，但在封装的过程中都采用了多道焊接工序，而焊缝易在振动或有压力冲击的工况下产生裂纹从而失效，特别是传感器内部的焊缝，一旦出现裂纹，将对传感器造成不可逆转的损伤。

综上所述，为解决现有技术中的不足，需设计一种结构简单、抗裂性能好的单晶硅差压传感器。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术的问题，提供了一种单晶硅差压传感器。

本实用新型的目的可通过以下技术方案来实现：一种单晶硅差压传感器包括左腔部、右腔部和传感器组件，所述左腔部上设有左侧波纹膜片，所述左腔部内设有左侧导油槽，所述右腔部上设有右侧波纹膜片，所述右腔部内设有右侧导油槽，所述左侧导油槽与右侧导油槽对称设置且容积相等，所述左腔部和右腔部之间设有中心膜片，所述传感器组件包括由下至上依次相连的填料层、转接块、陶瓷块、单晶硅片和芯片组件，所述填料层和转接块设于左腔部上端，所述单晶硅片连通左侧导油槽与右侧导油槽，所述芯片组件外侧套设有限位套，所述填料层包括左填料块和右填料块，所述左腔部上端面设有第一限位柱，所述右腔部上端面设有第二限位柱。

进一步的改进，所述转接块与芯片组件连接处设有第一焊接块，所述转接块上端设有第一凹槽，所述芯片组件下端设有第二凹槽，所述第一焊接块焊接于第一凹槽与第二凹槽之间，所述填料层内侧设有第三凹槽，所述第三凹槽内设有第二焊接块，所述第二焊接块连接填料层与转接块。

进一步的改进，所述左侧导油槽包括左侧导油槽一、左侧导油槽二和左侧导油槽三，所述左侧导油槽一左端连接左侧波纹膜片中部，左侧导油槽一右端连接中心膜片左端，所述左侧导油槽二左端连接左侧波纹膜片上端，左侧导油槽二右端连接左侧导油槽三下端，所述左侧导油槽三上端连接单晶硅片，所述右侧导油槽包括右侧导油槽一、右侧导油槽二和右侧导油槽三，所述右侧导油槽一左端连接中心膜片右端，右侧导油槽一右端连接右侧波纹膜片中部，所述右侧导油槽二右端连接右侧波纹膜片上端，右侧导油槽二左端连接右侧导油槽三的下端，所述右侧导油槽三上端连接单晶硅片。

进一步的改进，所述中心膜片为平膜片。

进一步的改进，所述转接块通过激光焊接连接于左腔部上端面。

与现有技术相比，本实用新型单晶硅差压传感器设置有中心膜片，通过中心膜片与波纹膜片的形变可以有效防止单晶片因过大的单向压力而产生损坏，且左腔部与右腔部尺寸相同，加工简单，两腔容积基本相等，保证了传感器的一致性。

转接块与左腔部之间的设置有填料层，通过填料层与密封胶将转接块与左腔部之间的第二焊接块完全密封，即使焊缝在工况中出现裂纹也不会影响传感器质量。

通过第一限位柱与第二限位柱，实现芯片组件的定位安装于左腔部上端，并且芯片组件与左腔部之间的连接强度。

填料层由独立的两块左填料块和右填料块组成，方便了后续焊接工艺的进行。

附图说明

图1为本实用新型剖视图的结构示意图

图2为本实用新型局部放大图的结构示意图

图中，1-左腔部，11-左侧波纹膜片，12-左侧导油槽，121-左侧导油槽一，122-左侧导油槽二，123-左侧导油槽三，13-第一限位柱，2-右腔部，21-右侧波纹膜片，22-右侧导油槽，221-右侧导油槽一，222-右侧导油槽二，223-右侧导油槽三，23-第二限位柱，31-填料层，311-左填料块，312-右填料块，32-陶瓷块，33-单晶硅片，34-芯片组件，35-限位套，36-转接块，4-中心膜片，51-第一焊接块，52-第一凹槽，53-第二凹槽，54-第三凹槽，55-第二焊接块。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合实施例及附图1～2，对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

实施例1

一种单晶硅差压传感器，包括包括左腔部1、右腔部2和传感器组件，所述左腔部1上设有左侧波纹膜片11，所述左腔部1内设有左侧导油槽12，所述右腔部2上设有右侧波纹膜片21，所述右腔部2内设有右侧导油槽22，所述左侧导油槽12与右侧导油槽22对称设置且容积相等，所述左腔部1和右腔部2之间设有中心膜片4，所述传感器组件包括由下至上依次相连的填料层、转接块36、陶瓷块32、单晶硅片33和芯片组件34，所述填料层和转接块36设于左腔部上端，所述单晶硅片33连通左侧导油槽12与右侧导油槽22，所述芯片组件34外侧套设有限位套35，所述填料层31包括左填料块311和右填料块312，所述左腔部1上端面设有第一限位柱13，所述右腔部2上端面设有第二限位柱23。所述左侧导油槽12包括左侧导油槽一121、左侧导油槽二122和左侧导油槽三123，所述左侧导油槽一121左端连接左侧波纹膜片11中部，左侧导油槽一121右端连接中心膜片4左端，所述左侧导油槽二122左端连接左侧波纹膜片11上端，左侧导油槽二122右端连接左侧导油槽三123下端，所述左侧导油槽三123上端连接单晶硅片33，所述右侧导油槽22包括右侧导油槽一221、右侧导油槽二222和右侧导油槽三223，所述右侧导油槽一221左端连接中心膜片4右端，右侧导油槽一221右端连接右侧波纹膜片21中部，所述右侧导油槽二222右端连接右侧波纹膜片21上端，右侧导油槽二222左端连接右侧导油槽三223的下端，所述右侧导油槽三223上端连接单晶硅片33。

工作时，正向的压力作用于左侧波纹膜片11处，压力通过传感器内部介质传导，经过左侧导油槽12，作用在单晶硅片33的正面。负向的压力作用于右侧波纹膜片21处，压力通过传感器内部介质传导，经过右侧导油槽22，作用在单晶硅片33的背面。两个压力使的单晶硅片33上的电桥电阻发生变化，从而输出不同的信号。当正向的压力过大时，左侧波纹膜片将完全贴合在左腔部1上，传感器内部介质经过左侧导油槽，完全进入中心膜片处，使压力无法继续增大，从而起到保护硅片的作用。负腔同理。

左腔部与右腔部尺寸相同，中心膜片位于左腔部正中心，确保单晶硅片表面的受力状态良好，提高传感器的稳定性。

左腔部正负两个腔体的外界压力通过两侧的波纹膜片及硅油分别传递到中心膜片的两侧，然后再分别传递到单晶硅芯片的上下侧，使芯片上的电桥电阻阻值发生变化。中心膜片起着传递压力与隔离差压传感器两侧压力的作用，当任一侧压力过大时，隔离膜片会贴靠在波纹面上，中心膜片会产生一定的变形，增大高压侧的腔体容积，这样虽然外界压力很大，但不体现在硅片上，这种结构可以实现单侧过载保护以及双侧静压过载保护。

通过第一限位柱13与第二限位柱23，实现芯片组件34的定位安装于左腔部上端，并且提高了连接的稳定性。

填料层由独立的两块左填料块311和右填料块312组成，对称环绕设置于转接块下方，方便了后续焊接工艺的进行。

作为进一步的优选实施例，所述转接块36与芯片组件34连接处设有第一焊接块51，所述转接块36上端设有第一凹槽52，所述芯片组件34下端设有第二凹槽53，所述第一焊接块51焊接于第一凹槽52与第二凹槽53之间，所述填料层内侧设有第三凹槽54，所述第三凹槽54内设有第二焊接块55，所述第二焊接块55连接填料层与转接块36。

通过密封胶完全覆盖第二焊接块55，在生产或者使用的环节中，转接块与左腔部之间的焊缝如果产生裂纹，会使整个传感器失效，使用密封胶全密封后，可以保证正腔与负腔在焊缝产生裂纹后依旧能完全隔离开，使传感器正常使用；密封胶的流动性能填补各个部件之间的分析，保证正腔与负腔之前容积基本相等，保证传感器的一致性。

由于第一焊接块51有定位配合，振动和压力冲击的工况难以对该焊接处造成破坏，故无需覆盖密封胶。在第二焊接块55上覆盖密封胶后，将填料层放入。将限位套35分别与左腔部及芯片组件34焊接，形成右侧导油槽，并将传感器的正负两个腔室完全隔离。

作为进一步的优选实施例，所述中心膜片4为平膜片。提高左腔部的过载以及抵抗外部压力冲击的能力。所述转接块36通过激光焊接连接于左腔部上端面。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种单晶硅差压传感器，其特征在于，包括左腔部、右腔部和传感器组件，所述左腔部上设有左侧波纹膜片，所述左腔部内设有左侧导油槽，所述右腔部上设有右侧波纹膜片，所述右腔部内设有右侧导油槽，所述左侧导油槽与右侧导油槽对称设置且容积相等，所述左腔部和右腔部之间设有中心膜片，所述传感器组件包括由下至上依次相连的填料层、转接块、陶瓷块、单晶硅片和芯片组件，所述填料层和转接块设于左腔部上端，所述单晶硅片连通左侧导油槽与右侧导油槽，所述芯片组件外侧套设有限位套，所述填料层包括左填料块和右填料块，所述左腔部上端面设有第一限位柱，所述右腔部上端面设有第二限位柱。

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅差压传感器，其特征在于，所述转接块与芯片组件连接处设有第一焊接块，所述转接块上端设有第一凹槽，所述芯片组件下端设有第二凹槽，所述第一焊接块焊接于第一凹槽与第二凹槽之间，所述填料层内侧设有第三凹槽，所述第三凹槽内设有第二焊接块，所述第二焊接块连接填料层与转接块。

3.根据权利要求1所述的一种单晶硅差压传感器，其特征在于，所述左侧导油槽包括左侧导油槽一、左侧导油槽二和左侧导油槽三，所述左侧导油槽一左端连接左侧波纹膜片中部，左侧导油槽一右端连接中心膜片左端，所述左侧导油槽二左端连接左侧波纹膜片上端，左侧导油槽二右端连接左侧导油槽三下端，所述左侧导油槽三上端连接单晶硅片，所述右侧导油槽包括右侧导油槽一、右侧导油槽二和右侧导油槽三，所述右侧导油槽一左端连接中心膜片右端，右侧导油槽一右端连接右侧波纹膜片中部，所述右侧导油槽二右端连接右侧波纹膜片上端，右侧导油槽二左端连接右侧导油槽三的下端，所述右侧导油槽三上端连接单晶硅片。

4.根据权利要求1所述的一种单晶硅差压传感器，其特征在于，所述中心膜片为平膜片。

5.根据权利要求1所述的一种单晶硅差压传感器，其特征在于，所述转接块通过激光焊接连接于左腔部上端面。

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