CN218628764U - 压力传感器和压力检测组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种压力传感器和压力检测组件。压力传感器包括：金属支撑件；绝缘层，形成在所述金属支撑件的顶面上；第一金属层，形成在所述绝缘层的顶面上；压力检测芯片，包括本体和形成在所述本体的底面上的第二金属层；和焊料，设置在所述第一金属层和所述第二金属层之间。所述第一金属层和所述第二金属层通过所述焊料被焊接在一起。在本实用新型中，压力传感器能够应用于30bar或更高的压力，扩大了压力传感器的应用范围。

Description

压力传感器和压力检测组件

技术领域

本实用新型涉及一种压力传感器，包括该压力传感器的压力检测组件以及该压力传感器的制造方法。

背景技术

在现有技术中，压力传感器通常包括压力检测芯片，压力检测芯片通常包括本体和采用粘合剂被粘结到本体的底面上的绝缘底座。而且，在现有技术中，压力检测芯片的绝缘底座也是采用粘合剂被粘结到压力端口件上。但是，采用粘合剂粘合的压力检测芯片只能承受20bar的压力，不能承受30bar或更高的压力。此外，现有的压力传感器不能用于检测与粘合剂不兼容的流体介质。这导致现有的压力传感器的应用受到极大的限制。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本实用新型的一个方面，提供一种压力传感器。该压力传感器包括：金属支撑件；绝缘层，形成在所述金属支撑件的顶面上；第一金属层，形成在所述绝缘层的顶面上；压力检测芯片，包括本体和形成在所述本体的底面上的第二金属层；和焊料，设置在所述第一金属层和所述第二金属层之间。所述第一金属层和所述第二金属层通过所述焊料被焊接在一起。

根据本实用新型的一个实例性的实施例，所述绝缘层包括单个绝缘层，所述单个绝缘层的底面结合到所述金属支撑件的顶面上，所述单个绝缘层的顶面结合到所述第一金属层的底面上。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述绝缘层包括上下层叠的多个绝缘层，所述多个绝缘层中的最底部的一个绝缘层的底面结合到所述金属支撑件的顶面上，所述多个绝缘层中的最顶部的一个绝缘层的顶面结合到所述第一金属层的底面上。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述多个绝缘层由相同或不同的绝缘材料形成，并且所述多个绝缘层的厚度彼此相同或不同。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述绝缘层和所述金属支撑件的热膨胀系数相同或相近。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述第一金属层包括单个金属层，所述单个金属层的底面结合到所述绝缘层的顶面上。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述第一金属层包括上下层叠的多个不同金属层，所述多个不同金属层中的最底部的一个金属层的底面结合到所述绝缘层的顶面上。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述第一金属层和所述焊料被共晶焊接在一起，使得两者共晶结合；和/或所述第二金属层和所述焊料被共晶焊接在一起，使得两者共晶结合。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述绝缘层通过丝网印刷工艺被印刷到所述金属支撑件的顶面上并通过加热被烧结到所述金属支撑件上。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述第一金属层通过丝网印刷工艺被印刷到所述绝缘层的顶面上并通过加热被烧结到所述绝缘层上。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述第二金属层通过丝网印刷工艺被印刷到所述本体的底面上并与所述本体共晶焊接在一起。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，在所述本体上形成有底部开放的盲孔，所述盲孔的顶壁为能够弹性变形的薄壁部；在所述金属支撑件、所述绝缘层、所述第一金属层、所述焊料和所述第二金属层上分别形成有通孔；所述金属支撑件、所述绝缘层、所述第一金属层、所述焊料和所述第二金属层上的通孔彼此连通，以形成与所述盲孔连通的压力检测通路。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述压力传感器还包括：压力检测元件，设置在所述本体的薄壁部的顶面上，用于检测流入所述压力检测通路中的流体介质的压力。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述压力检测芯片还包括：顶帽，附接到所述本体的顶面上，所述压力检测元件被密封在所述顶帽和所述本体之间的内腔中。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述金属支撑件的材料为不锈钢，所述绝缘层的材料为玻璃釉，所述第二金属层的材料为金，所述本体的材料为硅。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述第一金属层的材料为金，所述焊料的材料为金锡合金，并且所述金锡合金中含有80％的金和20％的锡。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述第一金属层包括上下层叠的两个金属层，所述两个金属层中的一个金属层与所述焊料结合，另一个金属层与所述绝缘层结合；所述一个金属层的材料为钎焊金属，所述另一个金属层的材料为金，所述焊料的材料为金锡合金，并且所述金锡合金中含有80％的金和20％的锡。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种压力检测组件。该压力检测组件包括：压力端口件，用于连接至被检测设备；和前述压力传感器，所述压力传感器的金属支撑件被焊接到所述压力端口件上。在所述压力端口件上形成有与所述压力传感器上的压力检测通路连通的连接通路，使得所述被检测设备内的流体介质能够经由所述连接通路流入所述压力检测通路中。

根据本实用新型的一个实例性的实施例，所述压力端口件包括：主体部，形成有容纳腔；和连接部，与所述主体部相连并适于螺纹连接至所述被检测设备，所述压力传感器被设置在所述容纳腔中，并且所述金属支撑件被焊接到所述容纳腔的底壁上。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种压力传感器制造方法，包括以下步骤：

S10：提供金属支撑件和压力检测芯片，所述压力检测芯片包括本体和形成在所述本体的底面上的第二金属层；

S20：通过丝网印刷工艺在所述金属支撑件的顶面上形成绝缘层并通过加热使所述绝缘层和所述金属支撑件被烧结在一起；

S30：通过丝网印刷工艺在所述绝缘层的顶面上形成第一金属层并通过加热使所述第一金属层和所述绝缘层被烧结在一起；和

S40：通过设置在所述第一金属层和所述第二金属层之间的焊料将所述第一金属层和所述第二金属层焊接在一起。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述第一金属层和所述焊料被共晶焊接在一起，使得两者共晶结合；和/或所述第二金属层和所述焊料被共晶焊接在一起，使得两者共晶结合。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述第二金属层通过丝网印刷工艺被印刷到所述本体的底面上并与所述本体共晶焊接在一起。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述金属支撑件的材料为不锈钢，所述绝缘层的材料为玻璃釉，所述第二金属层的材料为金，所述本体的材料为硅。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述第一金属层的材料为金，所述焊料的材料为金锡合金，并且所述金锡合金中含有80％的金和20％的锡。

根据本实用新型的另一个实例性的实施例，所述第一金属层包括上下层叠的两个金属层，所述两个金属层中的一个金属层与所述焊料结合，另一个金属层与所述绝缘层结合；所述一个金属层的材料为钎焊金属，所述另一个金属层的材料为金，所述焊料的材料为金锡合金，并且所述金锡合金中含有80％的金和20％的锡。

在根据本实用新型的前述各个实例性的实施例中，压力传感器能够应用于30bar或更高的压力，扩大了压力传感器的应用范围。

通过下文中参照附图对本实用新型所作的描述，本实用新型的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本实用新型有全面的理解。

附图说明

图1显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的压力传感器的立体示意图；

图2显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的压力传感器的轴向剖视图；

图3显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的压力检测组件的立体示意图；

图4显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的压力检测组件的轴向剖视图；

图5显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的压力检测组件的局部放大剖视图；

图6显示根据本实用新型的另一个实例性的实施例的压力检测组件的局部放大剖视图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本实用新型的一个总体技术构思，提供一种压力传感器。该压力传感器包括：金属支撑件；绝缘层，形成在所述金属支撑件的顶面上；第一金属层，形成在所述绝缘层的顶面上；压力检测芯片，包括本体和形成在所述本体的底面上的第二金属层；和焊料，设置在所述第一金属层和所述第二金属层之间。所述第一金属层和所述第二金属层通过所述焊料被焊接在一起。

根据本实用新型的另一个总体技术构思，提供一种压力检测组件。该压力检测组件包括：压力端口件，用于连接至被检测设备；和前述压力传感器，所述压力传感器的金属支撑件被焊接到所述压力端口件上。在所述压力端口件上形成有与所述压力传感器上的压力检测通路连通的连接通路，使得所述被检测设备内的流体介质能够经由所述连接通路流入所述压力检测通路中。

根据本实用新型的另一个总体技术构思，提供一种压力传感器制造方法，包括以下步骤：提供金属支撑件和压力检测芯片，所述压力检测芯片包括本体和形成在所述本体的底面上的第二金属层；通过丝网印刷工艺在所述金属支撑件的顶面上形成绝缘层并通过加热使所述绝缘层和所述金属支撑件被烧结在一起；通过丝网印刷工艺在所述绝缘层的顶面上形成第一金属层并通过加热使所述第一金属层和所述绝缘层被烧结在一起；和通过设置在所述第一金属层和所述第二金属层之间的焊料将所述第一金属层和所述第二金属层焊接在一起。

图1显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的压力传感器1的立体示意图；图2显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的压力传感器1的轴向剖视图；图5显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的压力检测组件的局部放大剖视图。

如图1-2和图5所示，在本实用新型的一个实例性的实施例中，公开一种压力传感器1。该压力传感器主要包括：压力检测芯片10、金属支撑件17、绝缘层16、第一金属层15和焊料14。绝缘层16形成在金属支撑件17的顶面上。第一金属层15形成在绝缘层16的顶面上。压力检测芯片10包括本体12和形成在本体12的底面上的第二金属层13。焊料14设置在第一金属层15和第二金属层13之间。第一金属层15和第二金属层13通过焊料14被焊接在一起。

如图1-2和图5所示，在图示的实施例中，绝缘层16包括单个绝缘层，单个绝缘层的底面结合到金属支撑件17的顶面上，并且单个绝缘层的顶面结合到第一金属层15的底面上。

但是，请注意，本实用新型的绝缘层16不局限于图示的实施例，例如，绝缘层16可以包括上下层叠的多个绝缘层，多个绝缘层中的最底部的一个绝缘层的底面结合到金属支撑件17的顶面上，多个绝缘层中的最顶部的一个绝缘层的顶面结合到第一金属层15的底面上。在本实用新型的一个实例性的实施例中，多个绝缘层可以由相同或不同的绝缘材料形成，并且多个绝缘层的厚度可以彼此相同或不同。

为了提高绝缘层16和金属支撑件17之间的结合强度，在本实用新型的一个实例性的实施例中，绝缘层16和金属支撑件17的热膨胀系数相同或相近。

图3显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的压力检测组件的立体示意图；图4显示根据本实用新型的一个实例性的实施例的压力检测组件的轴向剖视图。

如图1至图5所示，在图示的实施例中，第一金属层15包括单个金属层，单个金属层的底面结合到绝缘层16的顶面上。

图6显示根据本实用新型的另一个实例性的实施例的压力检测组件的局部放大剖视图。

如图6所示，在图示的实施例中，第一金属层15包括上下层叠的多个不同金属层15a、15b。多个不同金属层15a、15b中的最底部的一个金属层15b的底面结合到绝缘层16的顶面上。

如图1至图6所示，在图示的实施例中，第一金属层15和焊料14被共晶焊接在一起，使得两者共晶结合。第二金属层13和焊料14被共晶焊接在一起，使得两者共晶结合。这样，可以提高第一金属层15和第二金属层13之间的结合强度，保证第一金属层15和第二金属层13在高压下不会分离。

如图1至图6所示，在图示的实施例中，绝缘层16通过丝网印刷工艺被印刷到金属支撑件17的顶面上并通过加热被烧结到金属支撑件17上。

如图1至图6所示，在图示的实施例中，第一金属层15通过丝网印刷工艺被印刷到绝缘层16的顶面上并通过加热被烧结到绝缘层16上。

如图1至图6所示，在图示的实施例中，第二金属层13可以通过丝网印刷工艺被印刷到本体12的底面上并与本体12共晶焊接在一起。第二金属层13的材料通常为金，压力检测芯片10的本体12的材料通常为硅。在图示的实施例中，可以在第二金属层13和本体12之间形成金硅共晶结合。

如图1至图6所示，在图示的实施例中，在本体12上形成有底部开放的盲孔120，盲孔120的顶壁为能够弹性变形的薄壁部12a。在金属支撑件17、绝缘层16、第一金属层15、焊料14和第二金属层13上分别形成有通孔。金属支撑件17、绝缘层16、第一金属层15、焊料14和第二金属层13上的通孔彼此连通，以形成与盲孔120连通的压力检测通路1a。

如图1至图6所示，在图示的实施例中，压力传感器1还包括压力检测元件12b。压力检测元件12b设置在本体12的薄壁部12a的顶面上，用于检测流入压力检测通路1a中的流体介质的压力。

如图1至图6所示，在图示的实施例中，压力检测芯片10还包括顶帽11，该顶帽11被附接到本体12的顶面上。压力检测元件12b被密封在顶帽11和本体12之间的内腔中。

如图1至图6所示，在图示的实施例中，金属支撑件17的材料为不锈钢，绝缘层16的材料为玻璃釉，第二金属层13的材料为金，本体12的材料为硅。

如图1至图5所示，在图示的实施例中，第一金属层15的材料为金，焊料14的材料为金锡合金，并且金锡合金中含有80％的金和20％的锡。

如图6所示，在图示的实施例中，第一金属层15包括上下层叠的两个金属层15a、15b，两个金属层15a、15b中的一个金属层15a与焊料14结合，另一个金属层15b与绝缘层16结合。两个金属层15a、15b中的一个金属层15a的材料为钎焊金属，两个金属层15a、15b中的另一个金属层15b的材料为金，焊料14的材料为金锡合金，并且金锡合金中含有80％的金和20％的锡。

如图1至图6所示，在本实用新型的另一个实例性的实施例中，还公开一种压力检测组件。该压力检测组件包括：压力传感器1和压力端口件2。压力端口件2用于连接至被检测设备(未图示)。压力传感器1的金属支撑件17被焊接到压力端口件2上。在压力端口件2上形成有与压力传感器1上的压力检测通路1a连通的连接通路2a，使得被检测设备内的流体介质能够经由连接通路2a流入压力检测通路1a中。

如图1至图6所示，在图示的实施例中，压力端口件2包括：主体部20和连接部21。主体部20形成有容纳腔201。连接部21与主体部20相连并适于螺纹连接至被检测设备。压力传感器1被设置在容纳腔201中，并且金属支撑件17被焊接到容纳腔201的底壁上。

如图1至图6所示，在本实用新型的另一个实例性的实施例中，还公开一种压力传感器制造方法，该方法主要包括以下步骤：

S10：提供金属支撑件17和压力检测芯片10，压力检测芯片10包括本体12和形成在本体12的底面上的第二金属层13；

S20：通过丝网印刷工艺在金属支撑件17的顶面上形成绝缘层16并通过加热使绝缘层16和金属支撑件17被烧结在一起；

S30：通过丝网印刷工艺在绝缘层16的顶面上形成第一金属层15并通过加热使第一金属层15和绝缘层16被烧结在一起；和

S40：通过设置在第一金属层15和第二金属层13之间的焊料14将第一金属层15和第二金属层13焊接在一起。

如图1至图6所示，在图示的实施例中，第一金属层15和焊料14被共晶焊接在一起，使得两者共晶结合；第二金属层13和焊料14被共晶焊接在一起，使得两者共晶结合。

如图1至图6所示，在图示的实施例中，第二金属层13通过丝网印刷工艺被印刷到本体12的底面上并与本体12共晶焊接在一起。

如图1至图6所示，在图示的实施例中，金属支撑件17的材料为不锈钢，绝缘层16的材料为玻璃釉，第二金属层13的材料为金，本体12的材料为硅。

如图1至图5所示，在图示的实施例中，第一金属层15的材料为金，焊料14的材料为金锡合金，并且金锡合金中含有80％的金和20％的锡。

如图6所示，在图示的实施例中，第一金属层15包括上下层叠的两个金属层15a、15b，两个金属层15a、15b中的一个金属层15a与焊料14结合，另一个金属层15b与绝缘层16结合。两个金属层15a、15b中的一个金属层15a的材料为钎焊金属，两个金属层15a、15b中的另一个金属层15b的材料为金，焊料14的材料为金锡合金，并且金锡合金中含有80％的金和20％的锡。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合，这些变化理应落入本实用新型的保护范围以内。

虽然结合附图对本实用新型进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本实用新型优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本实用新型的一种限制。

虽然本实用新型的总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本实用新型的总体构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。

应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本实用新型的范围。

Claims (19)

1.一种压力传感器，其特征在于，包括：

金属支撑件(17)；

绝缘层(16)，形成在所述金属支撑件(17)的顶面上；

第一金属层(15)，形成在所述绝缘层(16)的顶面上；

压力检测芯片(10)，包括本体(12)和形成在所述本体(12)的底面上的第二金属层(13)；和

焊料(14)，设置在所述第一金属层(15)和所述第二金属层(13)之间，

所述第一金属层(15)和所述第二金属层(13)通过所述焊料(14)被焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：

所述绝缘层(16)包括单个绝缘层，所述单个绝缘层的底面结合到所述金属支撑件(17)的顶面上，所述单个绝缘层的顶面结合到所述第一金属层(15)的底面上。

3.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：

所述绝缘层(16)包括上下层叠的多个绝缘层，所述多个绝缘层中的最底部的一个绝缘层的底面结合到所述金属支撑件(17)的顶面上，所述多个绝缘层中的最顶部的一个绝缘层的顶面结合到所述第一金属层(15)的底面上。

4.根据权利要求3所述的压力传感器，其特征在于：

所述多个绝缘层由相同或不同的绝缘材料形成，并且所述多个绝缘层的厚度彼此相同或不同。

5.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：

所述绝缘层(16)和所述金属支撑件(17)的热膨胀系数相同或相近。

6.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：

所述第一金属层(15)包括单个金属层，所述单个金属层的底面结合到所述绝缘层(16)的顶面上。

7.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：

所述第一金属层(15)包括上下层叠的多个不同金属层，所述多个不同金属层中的最底部的一个金属层(15b)的底面结合到所述绝缘层(16)的顶面上。

8.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：

所述第一金属层(15)和所述焊料(14)被共晶焊接在一起，使得两者共晶结合；和/或

所述第二金属层(13)和所述焊料(14)被共晶焊接在一起，使得两者共晶结合。

9.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：

所述绝缘层(16)通过丝网印刷工艺被印刷到所述金属支撑件(17)的顶面上并通过加热被烧结到所述金属支撑件(17)上。

10.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：

所述第一金属层(15)通过丝网印刷工艺被印刷到所述绝缘层(16)的顶面上并通过加热被烧结到所述绝缘层(16)上。

11.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：

所述第二金属层(13)通过丝网印刷工艺被印刷到所述本体(12)的底面上并与所述本体(12)共晶焊接在一起。

12.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：

在所述本体(12)上形成有底部开放的盲孔(120)，所述盲孔(120)的顶壁为能够弹性变形的薄壁部(12a)；

在所述金属支撑件(17)、所述绝缘层(16)、所述第一金属层(15)、所述焊料(14)和所述第二金属层(13)上分别形成有通孔；

所述金属支撑件(17)、所述绝缘层(16)、所述第一金属层(15)、所述焊料(14)和所述第二金属层(13)上的通孔彼此连通，以形成与所述盲孔(120)连通的压力检测通路(1a)。

13.根据权利要求12所述的压力传感器，其特征在于，还包括：

压力检测元件(12b)，设置在所述本体(12)的薄壁部(12a)的顶面上，用于检测流入所述压力检测通路(1a)中的流体介质的压力。

14.根据权利要求13所述的压力传感器，其特征在于：

所述压力检测芯片(10)还包括：

顶帽(11)，附接到所述本体(12)的顶面上，

所述压力检测元件(12b)被密封在所述顶帽(11)和所述本体(12)之间的内腔中。

15.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：

所述金属支撑件(17)的材料为不锈钢，所述绝缘层(16)的材料为玻璃釉，所述第二金属层(13)的材料为金，所述本体(12)的材料为硅。

16.根据权利要求15所述的压力传感器，其特征在于：

所述第一金属层(15)的材料为金，所述焊料(14)的材料为金锡合金。

17.根据权利要求15所述的压力传感器，其特征在于：

所述第一金属层(15)包括上下层叠的两个金属层，所述两个金属层中的一个金属层(15a)与所述焊料(14)结合，另一个金属层(15b)与所述绝缘层(16)结合；

所述一个金属层(15a)的材料为钎焊金属，所述另一个金属层(15b)的材料为金，所述焊料(14)的材料为金锡合金。

18.一种压力检测组件，其特征在于，包括：

压力端口件(2)，用于连接至被检测设备；和

权利要求1-17中任一项所述的压力传感器(1)，所述压力传感器(1)的金属支撑件(17)被焊接到所述压力端口件(2)上，

在所述压力端口件(2)上形成有与所述压力传感器(1)上的压力检测通路(1a)连通的连接通路(2a)，使得所述被检测设备内的流体介质能够经由所述连接通路(2a)流入所述压力检测通路(1a)中。

19.根据权利要求18所述的压力检测组件，其特征在于：

所述压力端口件(2)包括：

主体部(20)，形成有容纳腔(201)；和

连接部(21)，与所述主体部(20)相连并适于螺纹连接至所述被检测设备，

所述压力传感器(1)被设置在所述容纳腔(201)中，并且所述金属支撑件(17)被焊接到所述容纳腔(201)的底壁上。

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