[发明专利]一种陶瓷电容式压力传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于压力传感器技术领域，具体涉及一种陶瓷电容式压力传感器及其制造方法。

背景技术

目前陶瓷电容式压力传感器都是在厚薄两片陶瓷基板的各相对面设置电极，并采用陶瓷小球、树脂小球、低温共烧（LTCC）陶瓷生片等作为间隔物控制电极间的距离，来形成规定初始电容值的平板电容器。当陶瓷基板受到外部压力，薄基板会出现沿板厚度方向弯曲变形，导致电容值变化，根据这一电容的变化值，即可检测出基板所承受的外部压力。

上述采用陶瓷小球、树脂小球来控制平板间距离的方法，见特开平5-288623号或10-111206。这种方法由于其支撑点间的距离不均匀，易造成初始容量值偏差大。

上述采用低温共烧（LTCC）陶瓷生瓷片，见中国专利201210398251.0，陶瓷生瓷片通过流延法制成，生瓷片厚度可精确控制，提高了初始电容值得精度，但因生瓷片以陶瓷为主，而陶瓷的熔点均在1000℃以上，在低温（800-900℃）共烧时难以和陶瓷基板很好地熔接一起，造成两片陶瓷基板的粘结强度和密封性不够，从而使压力传感器的可靠性降低。

发明内容

本发明为克服上述缺陷，确保陶瓷电容的初始电容值精度，提高陶瓷基板间的粘结强度和密封性，从而提高产品的可靠性，提供一种陶瓷电容式压力传感器及其制造方法。

本发明陶瓷电容式压力传感器的技术解决方案是：一种陶瓷电容式压力传感器，包括陶瓷薄基板、陶瓷厚基板，陶瓷薄基板上设有薄基板金属电极和薄基板电极焊盘，陶瓷厚基板上设有厚基板金属电极、环形金属电极、环形金属电极焊盘、厚基板电极焊盘、薄基板引线焊盘，厚基板电极焊盘、环形金属电极焊盘和薄基板引线焊盘上均设有引线过孔，其特征在于：还包括设置在陶瓷薄基板与陶瓷厚基板之间的环形玻璃生膜片；所述陶瓷薄基板边缘设有薄基板定位缺口，陶瓷厚基板边缘设有厚基板定位缺口，环形玻璃生膜片边缘设有与薄基板定位缺口、厚基板定位缺口对应的生膜片定位缺口；环形玻璃生膜片设有3个与引线过孔对应的引线和焊盘过孔。

本发明陶瓷电容式压力传感器的技术解决方案中所述的陶瓷薄基板为圆形，厚度为0.3~0.8mm，薄基板金属电极和薄基板引线焊盘的厚度为0.5~1μm；陶瓷厚基板为圆形，厚度为3~8mm，厚基板金属电极和环形金属电极的厚度为0.5~1μm；环形玻璃生膜片为圆环形，厚度为20~60μm。

本发明陶瓷电容式压力传感器的技术解决方案中所述的引线过孔和引线和焊盘过孔内设有引线和导电胶。

本发明制造陶瓷电容式压力传感器的方法的技术解决方案是：一种陶瓷电容式压力传感器的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

⑴在厚度为0.3~0.8mm的圆形陶瓷薄基板上通过丝网印刷或真空溅射方式制作厚度为0.5~1μm的薄基板金属电极和薄基板电极焊盘，陶瓷薄基板边缘设有薄基板定位缺口；

⑵在厚度为3~8mm的圆形陶瓷厚基板上通过丝网印刷或真空溅射方式制作厚度为0.5~1μm的厚基板金属电极、环形金属电极、厚基板电极焊盘、环形金属电极焊盘和薄基板引线焊盘，厚基板电极焊盘、环形金属电极焊盘和薄基板引线焊盘上均开有引线过孔，陶瓷厚基板边缘设有厚基板定位缺口；

⑶采用厚度为20~60μm、流延成型的环形玻璃生膜片作为间隙隔离片，环形玻璃生膜片边缘设有与薄基板定位缺口、厚基板定位缺口对应的生膜片定位缺口，环形玻璃生膜片上开有3个与引线过孔对应的引线和焊盘过孔；

⑷在2.5~10MPa的压力、60~80℃的温度和10~20min的保压时间内，将圆形陶瓷薄基板、环形玻璃生膜片和陶瓷厚基板通过热压压合形成整体；

⑸对上述整体进行排胶处理，温度为300~450℃，时间为2~4小时；

⑹在烧结炉中进行加压烧结，压力为0.3~0.6Mpa，烧结温度为500~700℃，保温时间1~2小时；

⑺在3个引线过孔内灌入导电胶，插入引线，在100~150℃固化。

本发明制造陶瓷电容式压力传感器的方法的技术解决方案中所述的环形玻璃生膜片14的是由1份500~700℃烧结的玻璃粉、0.5份粘合剂、0.25份无水乙醇、0.25份甲苯、0.1份分散剂、0.1份消泡剂，采用流延成型的方法制成的。

本发明制造陶瓷电容式压力传感器的方法的技术解决方案中所述的分散剂为三油酸甘油酯，消泡剂为二甲基硅油。