[发明专利]快速响应薄膜压力传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力传感器，尤其涉及一种快速响应薄膜压力传感器及其制造方法。

背景技术

溅射薄膜压力传感器是一种性能优良的压力传感器，它具有测量精度高、稳定性好、测量温度范围宽、量程范围大等优点，在航空、航天、军工、核工业、石化、交通、冶金、食品、医药、物联网等许多领域得到应用。但普通的溅射薄膜压力传感器响应速度不如扩散硅压力传感器。虽然扩散硅压力传感器的响应速度较快，但温度适用范围较窄，不宜测量高温介质的压力。

现有的溅射薄膜压力传感器其压力介质要通过较长的介质通道才能作用在敏感芯体上，由于管腔效应的影响，降低了传感器的响应速度，延长了传感器的响应时间。然而，在现实的压力测量领域中，仍需要保留现有溅射薄膜压力传感器的各项优点，而又需要快速响应的压力传感器来测量介质压力。

因此，开发一种具有测量精度高、稳定性好、测量温度范围宽、量程范围大，同时频率响应得到较大提高的快速响应薄膜压力传感器极其重要。

将溅射薄膜压力传感器芯体移至传感器最前端，使介质无需通过介质通道直接作用在敏感芯体上，消除管腔效应，获得传感器较高的响应速度。这样很好地保留有溅射薄膜压力传感器的原有优点外，将响应速度大大提高，解决上述存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速响应薄膜压力传感器，针对现有技术的不足，在保留溅射薄膜压力传感器的原有优点外，实现快速响应的压力测量的目的。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种快速响应薄膜压力传感器，包括敏感芯体、基座、套在所述基座上方的外壳组成，其特征在于：所述基座下端外部开有与被测介质管道机械咬合的下螺纹，下端内部开有与所述敏感芯体吻合的基座凸台，上端外部开有与所述外壳吻合的上螺纹，中部外侧设计有六角头；所述六角头上方内侧设计有安装密封圈的密封槽；所述外壳下端内侧设计有与所述基座的上螺纹吻合的内螺纹，所述外壳上端中心位置开有过线通孔，所述外壳顶部通过咬合螺纹安装有锁紧塞。

所述敏感芯体上部外周设计有芯体凸台，所述芯体凸台上安装有支撑电路板的电路支架；所述敏感芯体的输入输出信号通过内引线焊接在所述电路板的焊盘上，然后通过外引线穿过所述过线通孔向外引出；当压力作用于所述敏感芯体时，所述敏感芯体受力部位发生形变，输出与所受压力成比例的电信号。

所述敏感芯体是采用溅射薄膜技术制造的压力敏感元件。

所述敏感芯体开口部位加工成喇叭型。

所述外壳与所述基座通过螺纹咬合拧紧正好压实所述密封圈形成一个密封的整体。

本发明的另一目的是提供一种制造快速响应薄膜压力传感器的制造方法，包括以下步骤：

S1.使用金属棒材，采用机械加工方法，加工出下端带有基座凸台、下螺纹，上端带有上螺纹，中部外侧加工有六角头，所述六角头上方内侧加工有安装密封圈的密封槽的基座；

S2.采用机械加工的方法，加工出上部中心位置开有过线通孔、咬合螺纹，下部加工有内螺纹的外壳；

S3.利用离子束溅射薄膜技术和压力传感器芯体加工技术，加工敏感芯体；

S4.将加工好的所述电路板安装在所述电路支架上；

S5.将所述电路支架焊接在所述敏感芯体上方的芯体凸台位置；

S6.通过金丝球焊的方法，将所述敏感芯体的焊盘与所述电路板的焊盘利用金丝连接；

S7.将所述外引线焊接在所述电路板的焊盘上；

S8.将所述敏感芯体的芯体凸台及所述敏感芯体外圆周均匀涂敷强力胶，然后嵌入所述基座凸台，二者压实老化形成一个坚固的密封整体；

S9.将外引线穿过外壳的过线通孔；

S10.将所述外壳与基座通过内螺纹和上螺纹吻合拧紧并压实密封圈；

S11.将锁紧塞通过咬合螺纹拧紧，锁紧外引线，得到快速响应薄膜压力传感器。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：由于将溅射薄膜压力传感器芯体移至传感器最前端，使介质无需通过介质通道直接作用在敏感芯体上，消除管腔效应，获得传感器较高的响应速度。另外，敏感芯体与基座之间通过强力胶粘合而非机械焊接方式，这样一旦传感器敏感芯体损坏，可以使用试剂化胶更换敏感芯体，而不至于使整个传感器报废，有利于降低生产成本。这样能获得体积小、测量精度高、稳定性好、温度范围宽、响应速度快、生产成本低的高性能薄膜压力传感器产品。

附图说明

图1为本发明的快速响应薄膜压力传感器的结构示意图。

图中：1、敏感芯体，2、基座，3、外壳，4、内引线