專利名稱：微小充油擴散硅傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感器結構，尤其是一種帶有模塊化性質的微小充油擴散硅 傳感器。
背景技術：
目前，公知的壓力傳感器普遍采用壓電式、應變式或者壓阻式結構的原理，壓電式 壓力傳感器的輸出信號為電荷變化量，要轉換成壓力的直觀變化，需要對后續的電信號進 行處理，但是該種傳感器不適合在高溫環境下使用，也不具有高的過載保護能力。壓阻式壓 力傳感器中，最常用的傳感器結構是充硅油硅壓阻壓力傳感器。應變式壓阻壓力傳感器由 于受結構影響，具有較大的線性、遲滯等靜態誤差。充硅油硅壓阻式壓力傳感器具有線性 好，遲滯小等特點，測得數據比較準確，但是每一規格的傳感器都需要特定的傳感器底座， 在加工的時候需要將體積較大的特定傳感器底座與芯體一一連接，這種方法即影響了焊接 特性又降低了工作效率。中國專利局于2009年11月18日公告了一份CN100561156C號專利，名稱為SOI全 硅結構充硅油耐高溫壓力傳感器，公開在真空環境下將壓力芯片與PYREX7740玻璃通過靜 電鍵合封接在一起，高溫硅油在真空的環境下通過銷釘孔充填于基座的空腔中，充填完硅 油后，將銷釘錨入銷釘孔，實現硅油的密封，壓力芯片上的壓焊塊與電極之間通過超聲熱壓 焊用金絲連接。這種方式就將芯片與基座一一對應來加工的，同時提到了充填硅油的方式， 但是高溫的硅油進行充填存在一些膨脹的問題，溫度降低后，硅油的體積會變小，從而對芯 片的精度造成影響。這些傳感器使用的芯片都是先固定在底座上，再用金絲將芯片引出孔與底座引線 柱連接，這樣的底座選用的原因是目前還沒有機械化批量生產，大多都是手工操作，批與批 之間難保一致，引線柱可焊性差，操作上比較麻煩，效率比較低。
發明內容本實用新型的目的是提供一種微小充油擴散硅傳感器，傳感器芯體采用標準封板 用來固定芯片同時又能封住硅油腔，只需改變芯片就可以形成多種不同對應的量程，可以 實現小型化和模塊化。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種微小充油擴散硅傳感器， 包括基座，基座內設置有填充硅油的硅油腔，硅油腔內固定有芯片，其特征在于基座包括相 互固定的底座和壓環，底座與壓環之間固定夾有波紋膜，底座呈H形，底座中間壁的中心設 置有通孔，通孔上固定有封板，封板、底座和波紋膜圍成封閉的硅油腔，芯片固定在封板朝 向硅油腔的一側。硅油腔內填充硅油，壓力傳遞到波紋膜上，波紋膜發生變形，將變形量傳 遞給芯片，由芯片將變形量通過引線傳遞給數據接收器，底座的尺寸可以發生改變，包括外 徑和高度，根據不同的使用場合和安裝要求設定相應的外形尺寸，底座呈H形，可以在底座 內形成一個凹陷的區域，非常適合作為硅油腔，底座中間壁上的通孔尺寸與封板相配，底座
3的另一凹陷的區域可以將封板隱藏在內，保證芯片的安全劑使用壽命，封板制作成標準的 尺寸，不同規格的傳感器都是用相同的封板，只是替換內部芯片的規格，這樣可以簡化整體 的結構，也方便制作，尤其是加工中間的通孔就可以使用一種道具，使用一個尺寸降低了工 人的操作難度，而且形成標準后對產品的標準化處理起到簡化的作用，這樣可以盡量縮小 傳感器的尺寸，從而實現小型化和模塊化。作為優選，壓環為圓柱狀，壓環的內壁呈錐形，內徑較大的一端與底座的端面之間 夾住波紋膜并用電阻焊焊接固定。錐形內壁可以擴大波紋膜變形的面積，從而提高波紋膜 感受的敏感度，從而能降低傳感器最小的測量值，這樣就可以將傳感器制作得較小，也可以 變相的實現傳感器小型化，采用電阻焊來固定波紋膜、壓環及底座，外部較平滑，可以得到 較高的安裝精度，而且密封的性能能得到滿足。作為優選，底座中間壁上的通孔為圓孔，圓孔的邊緣設置有截面呈三角形的凸臺， 封板覆蓋在凸臺的頂端并用加壓熱焊與凸臺固定。在圓孔邊緣設置凸臺是為了便于將封板 與底座中間壁焊接，由凸臺將封板頂起留出焊接的位置，焊接的時候可以保證密封性。作為優選，封板呈圓形，封板的邊緣為臺階狀，臺階的內徑與中間壁上的凸臺的內 徑相對應，封板的邊緣頂在凸臺的頂部，封板的外徑大于凸臺頂端的直徑，凸臺設置在中間 壁與硅油腔相對的一側。圓孔邊緣設置凸臺可以方便與封板焊接固定，臺階及臺階尺寸要 求使得封板定位準確，封板的外徑較大使得封板邊緣的焊接固定比較順利，而且密封性較 好。作為優選，封板的中間設置有四個呈四邊形分布的引線孔，引線孔內固定有引線 柱，引線柱的端部突出封板的背面形成凸起，凸起通過金線與芯片的引腳相接。小孔用來固 定連接引線柱，引線柱通過金線將芯片測得的數據傳輸到接收器。作為優選，封板的邊緣上設置有一個徑向的凸出的定位柱，定位柱在四根引線柱 的對稱位置處。徑向突出的定位柱可以區分每個引線柱測得的數據屬性，從而在后續連接 引線柱的時候比較方便，能快速區分不同的引線柱。作為優選，底座的中間壁上通孔的邊上設置有一個注油孔，注油孔內封閉有鋼珠。 注油孔用來給硅油腔注油，注油后再用鋼珠封閉硅油腔。本實用新型的有益效果是使用H形的底座結合封板及波紋膜形成硅油腔，封板 使用統一的標準尺寸，改變芯片及底座的外形尺寸來改變傳感器的量程和安裝尺寸，從而 實現模塊化，使用標準封板配備較小量程的芯片可以實現微小化。

圖1是本實用新型一種結構示意圖；圖2是本實用新型一種封板的結構示意圖；圖中1、壓環，2、波紋膜，3、硅油腔，4、底座，5、中間壁，6、封頭，7、凸臺，8、引線柱， 9、封板，10、鋼珠，11、注油孔，12、圓孔，13、凸起，14、定位柱。
具體實施方式
下面通過具體實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說 明。[0018]實施例一種微小充油擴散硅傳感器(參見附圖1)，包括截面為H形的圓柱形底座 4，底座的端面通過電阻焊焊接固定有圓柱形壓環1，壓環1的內壁呈錐形，壓環1內徑較大 的一端與底座4的端面之間夾住波紋膜2，底座4中間壁5的中心設置有圓孔12，底座一側 的凹陷區及波紋膜形成一個封閉的硅油腔3，圓孔12與硅油腔3反向的一端邊緣處設置有 突起的截面呈三角形的凸臺7，凸臺上加壓熱焊固定有圓形的封板9，封板將硅油腔封閉， 封板朝向硅油腔的一側固定有芯片，封板9呈圓形，封板9的邊緣為臺階狀，臺階的內徑與 中間壁上的凸臺7的內徑相對應，封板9的邊緣頂在凸臺7的頂部，封板9的外徑大于凸臺 7頂端的直徑(參見附圖2)，封板9的中間設置有四個呈四邊形分布的引線孔，引線孔內固 定有引線柱8，引線柱8的端部突出封板9的背面形成凸起13，凸起13通過金線與芯片的 引腳相接，封板9的邊緣上設置有一個徑向的凸出的定位柱14，定位柱14在四根引線柱的 對稱位置處，底座4的中間壁上圓孔12的邊上設置有一個注油孔11，注油孔11內封閉有鋼 珠10，封板固定到凸臺頂端后引線柱朝外，并在引線柱所在的底座的凹陷區內注塑填充封 閉底座，只露引線柱的端部。先將波紋膜通過壓環固定到底座的端面，芯片粘結到封板背面并用金線將芯片的 引腳與凸起連接，再將封板焊接固定到凸臺的頂端，接著往硅油腔內注硅油，等硅油從注油 孔內冒出的時候，用鋼珠封住注油孔，再將底座上側的凹陷區注塑封閉。不同的芯片粘結到同一標準尺寸的封板的背面，底座的中間壁加工出同一標準尺 寸的圓孔，將帶不同芯片的封板固定到底座上形成對應量程的傳感器。以上所述的實施例只是本實用新型的一種較佳方案，并非對本實用新型作任何形 式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
權利要求一種微小充油擴散硅傳感器，包括基座，基座內設置有填充硅油的硅油腔，硅油腔內固定有芯片，其特征在于基座包括相互固定的底座和壓環，底座與壓環之間固定夾有波紋膜，底座呈H形，底座中間壁的中心設置有通孔，通孔上固定有封板，封板、底座和波紋膜圍成封閉的硅油腔，芯片固定在封板朝向硅油腔的一側。
2.根據權利要求1所述的微小充油擴散硅傳感器，其特征在于壓環為圓柱狀，壓環的 內壁呈錐形，內徑較大的一端與底座的端面之間夾住波紋膜并用電阻焊焊接固定。
3.根據權利要求1所述的微小充油擴散硅傳感器，其特征在于底座中間壁上的通孔為 圓孔，圓孔的邊緣設置有截面呈三角形的凸臺，封板覆蓋在凸臺的頂端并用加壓熱焊與凸 臺固定。
4.根據權利要求1或2或3所述的微小充油擴散硅傳感器，其特征在于封板呈圓形，封 板的邊緣為臺階狀，臺階的內徑與中間壁上的凸臺的內徑相對應，封板的邊緣頂在凸臺的 頂部，封板的外徑大于凸臺頂端的直徑，凸臺設置在中間壁與硅油腔相對的一側。
5.根據權利要求4所述的微小充油擴散硅傳感器，其特征在于封板的中間設置有四個 呈四邊形分布的引線孔，引線孔內固定有引線柱，引線柱的端部突出封板的背面形成凸起， 凸起通過金線與芯片的引腳相接。
6.根據權利要求5所述的微小充油擴散硅傳感器，其特征在于封板的邊緣上設置有一 個徑向的凸出的定位柱，定位柱在四根引線柱的對稱位置處。
7.根據權利要求1或2或3所述的微小充油擴散硅傳感器，其特征在于底座的中間壁 上通孔的邊上設置有一個注油孔，注油孔內封閉有鋼珠。
專利摘要本實用新型涉及一種帶有模塊化性質的微小充油擴散硅傳感器，目的是采用標準封板用來固定芯片同時又能封住硅油腔，實現小型化和模塊化，基座包括相互固定的底座和壓環，底座與壓環之間固定夾有波紋膜，底座呈H形，底座中間壁的中心設置有通孔，通孔上固定有封板，封板、底座和波紋膜圍成封閉的硅油腔，芯片固定在封板朝向硅油腔的一側。使用H形的底座結合封板及波紋膜形成硅油腔，封板使用統一的標準尺寸，改變芯片及底座的外形尺寸來改變傳感器的量程和安裝尺寸，從而實現模塊化，使用標準封板配備較小量程的芯片可以實現微小化。
文檔編號G01L9/04GK201748995SQ20102027403
公開日2011年2月16日 申請日期2010年7月28日 優先權日2010年7月28日
發明者吳凡, 潘寅 申請人:杭州博翔傳感器有限公司