[发明专利]汽车通用压力传感器

说明书

发明领域

本发明涉及一种汽车通用压力传感器，特别涉及一种基于硅基MEMS技术的汽车通用压力传感器，该传感器可用于各种汽车及各个车辆系统上面的油压、气压、燃料、冷媒、液压等介质的压力测量。

背景技术

汽车通用压力传感器作为汽车电子控制系统的信息源之一，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。汽车通用压力传感器在汽车上主要用于制动系统、自动变速箱、空调系统、悬挂系统、发动机机油压力、动力切换传输系统、LPG的动力系统等部分的压力测量控制。

80年代传统的汽车高压传感器使用厚膜陶瓷技术，经过多年的发展虽然其现在陶瓷芯体的制作成本已有大幅的下降，完全满足汽车应用要求，但由于陶瓷材料极其脆性特点，不能抗液体压力冲击过载(一般为1.5倍)，抗震动能力差，灵敏度输出很低(2mV/V)，可靠性低无法满足汽车压力测量的发展需要被淘汰。90年代又出现了使用应变技术的汽车高压传感器，在芯体的制作成本上其仍然保持这低成本的特性，其解决了厚膜陶瓷抗震动能力差，同时提高了一定的抗压力冲击过载能力，但由于其结构原理使用了胶粘金属应变片技术，有机胶的疲劳导致传感器整体寿命较短，由于胶的蠕变导致测量精度会随使用时间降低同时灵敏度输出依然很低。近年来美国精量公司和美国森萨塔将此技术进行了改进，利用高温玻璃粉烧结硅应变片技术代替了胶粘金属应变片技术，其芯体制作成本虽然有小幅上升却解决了传感器的寿命问题和测量精度随时间变化问题，同时利用硅应变片大幅提高了灵敏度输出但由于烧结玻璃粉工艺中玻璃粉层很薄，面积就相对较大，对于较为脆性的玻璃材料来说，在受到压力快速过载冲击及温度冲击时会出现烧结玻璃层断裂的现象，其抗压力过载冲击2倍，工作温度范围仅为-20～80℃，很多地方无法满足汽车级的使用要求。同时后期由应变式衍生出来的溅射薄膜式通用压力传感器解决了前面应变式的缺点，使用温区也可以满足汽车级的要求，灵敏度输出可达5mV/V，抗冲击压力过载2倍，但由于其制造成本较高，无法大范围在汽车应用中推广。欧洲KELLER公司及美国Honeywell公司等公司使用MEMS单晶硅敏感元件，灵敏度输出可达20mV/V，抗冲击压力过载3倍，在满足汽车级所有应用的基础上虽然利用半导体MEMS工艺生产解决了敏感元件的相对批量化低成本制造，但由于国际上其单晶硅通用压力传感器芯片通用设计为背面支撑正面承压结构，中间需要复杂的隔离充油焊接技术解决测量介质兼容性的技术缺陷，却由于加入了隔离充油焊接技术而大幅增加了产品的制造成本，使其无法大范围在汽车应用中推广。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种汽车通用压力传感器，具有测量精度高、成本低、满足汽车上油压、气压、燃料、冷媒、液压等压力的测量要求，安装方便可靠。

本发明的技术方案是这样实现的：一种汽车通用压力传感器，由传感器壳体、硅压阻敏感芯体、传感器芯座、信号调理电路、汽车电器接口组成，该硅压阻敏感芯体、传感器芯座和信号调理电路位于该传感器壳体的内腔室，该传感器壳体安装于该汽车电器接口，其中：

1)该硅压阻敏感芯体由硅压阻敏感元件和玻璃环片组成，该硅压阻敏感元件由圆平硅膜片的正面依次覆盖有SiO₂层和Si₃N₄层形成，该硅压阻敏感元件正面中部设有惠斯顿电桥，而周部裸露出硅膜片后，焊固于与硅有相似热膨胀系数的该玻璃环片，该惠斯顿电桥上应变电阻通过焊接金丝内引线引出，该硅压阻敏感元件和玻璃环片正面形成绝缘氧化层；

2)该玻璃环片另一面密封固定于该传感器芯座上设有的环形凹坑面，该传感器芯座密封旋固于该传感器壳体上的进压端口，该硅压阻敏感芯体上金丝内引线通过该传感器芯座之环形凹坑面上中心孔，引入到设于该中心孔另一端的转接板后，并经该信号调理电路由该汽车电器接口上引出；

3)该传感器壳体由传感器基座和旋固于该传感器基座后形成内腔室的传感器外壳组成，该传感器外壳安装于该汽车电器接口，该传感器基座中部具有作为引压端口的台阶孔，该传感器芯座通过螺纹密封胶旋固于该传感器基座上台阶孔。

作为本发明的进一步改进，该台阶孔环周面具有环型凹槽，该环型凹槽设有O型密封圈，该传感器芯座旋固于该传感器基座上台阶孔的同时，该传感器芯座压紧该O型密封圈，实现该传感器芯座与该传感器基座密封固定。