[发明专利]溅射薄膜压力传感器中的薄膜芯体密封组件及其制备

说明书

本发明涉及一种溅射薄膜压力传感器中的薄膜芯体密封组件及其制备，属于溅射薄膜压力传感器真空封装技术领域。本发明所述的薄膜芯体密封组件能够为薄膜芯体提供一个真空密封环境，可直接测量绝对压力，扩展了溅射薄膜压力传感器的应用范围，可在更多领域发挥溅射薄膜压力传感器高精度、耐高温、抗冲击过载的优点；另外，本发明所述制备方法可以在较小空间内对薄膜芯体进行真空密封和信号转接，在解决绝压处理难题的同时实现小型化设计，不会额外增加溅射薄膜压力传感器重量，可应用于航天、航空等对重量要求较高的领域。

技术领域

本发明涉及一种适用于绝压测量的溅射薄膜压力传感器中的薄膜芯体密封组件以及该薄膜芯体密封组件的绝压处理方法，属于溅射薄膜压力传感器真空封装技术领域。

背景技术

溅射薄膜压力传感器的敏感芯体基于离子磁控溅射技术，可将外界压力信号转换为电信号输出。薄膜压力传感器具有精度高、耐高温、量程大、抗冲击等优点，广泛应用于高精度、大压力和高温等恶劣环境。现有的薄膜压力传感器由于敏感芯体暴露于大气环境下，只能测量表压压力，无法测量绝对压力，应用范围受到限制。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种溅射薄膜压力传感器中的薄膜芯体密封组件及其制备，能够在对薄膜芯体真空密封的同时转接薄膜芯体信号，可以实现薄膜芯体对绝对压力的测量，扩展了溅射薄膜压力传感器的应用范围。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种溅射薄膜压力传感器中的薄膜芯体密封组件，所述薄膜芯体密封组件包括底座、薄膜芯体、转接电路板、金属插针、金属壳体、堵盖、外部电路板以及绝缘材料；

底座上加工有引压通孔；

薄膜芯体是一个一端开放一端封闭的中空结构，封闭端的外端面上加工有引出焊盘；

金属壳体为一端开放一端封闭的中空结构，封闭端上加工有用于安装金属插针的贯穿孔以及用于安装堵盖的中心通孔；

转接电路板上加工有中心通孔和转接焊盘；

金属插针置于金属壳体的贯穿孔中，且通过绝缘材料实现与金属壳体的固连以及密封，位于金属壳体内部的金属插针一端与转接电路板固定连接，位于金属壳体外部的金属插针一端与外部电路板固定连接，通过金属插针实现转接电路板与外部电路板之间的信号转接；薄膜芯体的开放端与底座固定连接，且底座的引压通孔与薄膜芯体的中空腔体连通，薄膜芯体的封闭端位于转接电路板的中心通孔中，且薄膜芯体封闭端的外端面与加工有转接焊盘的转接电路板端面平齐，薄膜芯体上的引出焊盘与转接电路板上的转接焊盘通过金丝连接，通过金丝将薄膜芯体上的信号转接至转接电路板上；金属壳体的开放端与底座固定连接，堵盖安装在金属壳体的中心通孔上，金属壳体、底座、金属插针、绝缘材料以及堵盖之间形成一个封闭真空腔体。

进一步地，金属壳体与金属插针的材质相同，所述薄膜芯体密封组件使用温度小于240℃时优选不锈钢材料，所述薄膜芯体密封组件使用温度在240℃以上时优选玻封合金材料。

进一步地，薄膜芯体上的引出焊盘与转接电路板上的转接焊盘间距不大于3mm，以保证金丝转接的牢固性。

进一步地，绝缘材料的作用是实现金属插针与金属壳体之间的连接以及密封，所以绝缘材料能够分别与金属插针以及金属壳体烧结在一起，且绝缘材料与金属插针以及金属壳体材料的热膨胀系数之差不大于金属壳体材料(或金属插针材料)热膨胀系数的1/2，绝缘材料优选二氧化硅玻璃或碳化硅陶瓷。

进一步地，金属插针两端的端面上分别加工有定位台阶，通过定位台阶可以实现转接电路板以及外部电路板的快速定位安装。

进一步地，薄膜芯体封闭端外端面的非应变区设置温度敏感电阻，金丝可以同时将薄膜芯体的压力信号和温度信号输出给转接电路板，此温度信号可以用于薄膜芯体的温度补偿。