一种带双芯片的冗余压力芯体的制作方法

1.本发明主要涉及压力检测技术领域，具体涉及一种带双芯片的冗余压力芯体。


背景技术：

2.随着我国航天航空的蓬勃发展，更多先进的新技术、新工艺得到了迅速的发展和普及应用。但是，在高性能元器件方面，我国与国外技术发达国家相比，还有较大的差距，如用于某型航空发动机滑油压力检测的1.5mpa量程双冗余压力传感器，由于国内没有现成的成熟产品和技术，只能用两只传感器进行替代，增加了成本、体积和重量，降低了飞机的资源运载能力。
3.具体地，现有双冗余传感器的缺点如下：
4.1)采用两个独立芯体进行测量，较单芯体，体积大；
5.2)两个芯体焊接，两道焊缝互相热影响，导致前面焊接的芯体二次受热，芯体输出变化大，最终导致焊接质量不高；如两个独立芯体与传感器基座密封连接，一般采用电子束焊接，焊接时产生的热量高，较易使芯体零点偏移，给后端补偿增加难度，严重时导致芯体损坏，而两个独立芯体需要两次电子束焊接，第一个焊接的芯体会受到二次热量影响，更有可能损坏芯体。
6.3)成品率不高，两个独立芯体的传感器，属于串联模式，成品率为单个芯体的成品率的二次方；一个芯体没有焊接好，导致整个传感器报废。例如单个芯体的传感器成立为70％，双芯体成品率仅为49％。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种结构简单、体积小、重量轻、成品率高的带双芯片的冗余压力芯体。
8.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
9.一种带双芯片的冗余压力芯体，包括基座、陶瓷垫、波纹膜片、引针和两个芯片，所述基座的底部设置有安装腔，所述基座上设置有多个与所述安装腔相连通的安装孔，所述芯片粘贴于所述安装腔内，并通过与基座相连的陶瓷垫固定在所述安装腔内，所述引针穿过所述安装孔，并与芯片电气连通；所述波纹膜片安装于所述安装腔的开口部，所述波纹膜片封装的密封安装腔内填充有硅油。
10.作为上述技术方案的进一步改进：
11.所述波纹膜片的周边设置有压环，通过电子束焊接方式将波纹膜片焊接在压环与基座之间。
12.所述引针与安装孔之间通过密封釉料进行密封。
13.所述芯片与引针之间通过金丝连接，所述金丝位于所述陶瓷垫的孔洞内。
14.所述基座为316l不锈钢材料制成。
15.所述引针为4j50膨胀合金制成。
16.所述安装孔的数量为8-12个，呈环形均匀分布在基座上。
17.所述安装孔的数量为10个，对应的引针数量为10个，所述引针穿设于所述安装孔内。
18.所述基座与陶瓷垫之间通过销钉连接。
19.所述芯片通过胶粘接在基座内部。
20.与现有技术相比，本发明的优点在于：
21.本发明的带双芯片的冗余压力芯体，采用单个芯体封装双芯片设计，最终达到压力双路独立测量功能目的，实现双冗余设计；通过在一个芯体内部封装两个芯片实现双冗余压力测量，对比单芯体测量的传感器，达到占用空间不变大，减少压力传感器的尺寸和重量；芯体内部封装双芯片，只需一道焊接即可实现密封连接，减少焊接热影响，提高产品的成品率。
附图说明
22.图1为本发明的芯体在实施例的剖视结构示意图。
23.图2为本发明的芯体在实施例的俯视结构示意图。
24.图3为本发明的基座与引针在实施例的结构示意图。
25.图例说明：1、引针；2、密封釉料；3、基座；4、陶瓷垫；5、芯片；6、压环；7、波纹膜片；8、销钉。
具体实施方式
26.以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
27.如图1所示，本发明实施例的带双芯片的冗余压力芯体，包括基座3、陶瓷垫4、波纹膜片7、引针1和两个芯片5，基座3的底部设置有安装腔，基座3上设置有多个与安装腔相连通的安装孔，芯片5粘贴于安装腔内的基座3表面，并通过与基座3相连的陶瓷垫4固定在安装腔内，引针1穿过安装孔，并与芯片5电气连通；波纹膜片7安装于安装腔的开口部，波纹膜片7封装的密封安装腔内填充有硅油。
28.本发明的带双芯片的冗余压力芯体，采用单个芯体封装双芯片5设计，最终达到压力双路独立测量功能目的，实现双冗余设计；通过在一个芯体内部封装两个芯片5实现双冗余压力测量，对比单芯体测量的传感器，达到占用空间不变大，减少压力传感器的尺寸和重量；芯体内部封装双芯片，只需一道焊接(波纹膜片7的周边焊接)即可实现密封连接，减少焊接热影响，提高产品的成品率。
29.在一具体实施例中，两个芯片5通过胶粘接在基座3上，采用陶瓷垫4固定位置，从芯片5上引金丝到引针1上，通过引针1和外接电路板形成电气连接；其中引针1和安装孔通过密封釉料2进行密封；其中将波纹膜片7、压环6和基座3通过电子束焊接在一起，后续往芯体内部填充硅油，通过销钉8实现陶瓷垫4与基座3的压接密封，形成一个完整的芯体。
30.在一具体实施例中，本发明的基座3由常规芯体6根引针1增加至10根，通过仿真设计确定其位置，便于引线和压力封装。基座3主体材料采用316l不锈钢，通过试验，最高耐压达100mpa，工艺已经成熟，烧结质量可控，为当前主流技术。引针1采用新材料4j50膨胀合金设计，4j50膨胀合金热膨胀系数大，包含三种状态(退火态，软态，硬态)，产品在烧结之前要
进行热处理，热处理后会明显软化，不易断裂，退火态硬度低，延伸率高，因此弯折过程不易断裂，提高其耐振动环境的能力。
31.在一具体实施例中，陶瓷垫4通过与基座3配合设计，设计了相对应的引针1孔和销钉8孔位置和大小，仿真计算其强度，验证在强振动环境应用的可靠性；并且设置的两个四方形孔为固定双芯片5的固定区域，起到绝缘作用；其中从芯片5引出的金丝在陶瓷垫4的孔洞内部走线，保证各个引脚之间的绝缘。上述陶瓷垫4的结构设计，可以在ф19芯体内部放置两个芯片5。
32.本发明的双冗余芯体结构紧凑，在狭小内部空间容纳两个芯片5，适用于双冗余压力测量应用环境，不增大双冗余压力传感器外形尺寸；双芯片5封装方式比常规两个芯体单独应用，少了焊接，减少焊接对芯体的热影响，提高芯体的成品率。
33.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种带双芯片的冗余压力芯体，其特征在于，包括基座(3)、陶瓷垫(4)、波纹膜片(7)、引针(1)和两个芯片(5)，所述基座(3)的底部设置有安装腔，所述基座(3)上设置有多个与所述安装腔相连通的安装孔，所述芯片(5)粘贴于所述安装腔内，并通过与基座(3)相连的陶瓷垫(4)固定在所述安装腔内，所述引针(1)穿过所述安装孔，并与芯片(5)电气连通；所述波纹膜片(7)安装于所述安装腔的开口部，所述波纹膜片(7)封装的密封安装腔内填充有硅油。2.根据权利要求1所述的带双芯片的冗余压力芯体，其特征在于，所述波纹膜片(7)的周边设置有压环(6)，通过电子束焊接方式将波纹膜片(7)焊接在压环(6)与基座(3)之间。3.根据权利要求1或2所述的带双芯片的冗余压力芯体，其特征在于，所述引针(1)与安装孔之间通过密封釉料(2)进行密封。4.根据权利要求1或2所述的带双芯片的冗余压力芯体，其特征在于，所述芯片(5)与引针(1)之间通过金丝连接，所述金丝位于所述陶瓷垫(4)的孔洞内。5.根据权利要求1或2所述的带双芯片的冗余压力芯体，其特征在于，所述基座(3)为316l不锈钢材料制成。6.根据权利要求1或2所述的带双芯片的冗余压力芯体，其特征在于，所述引针(1)为4j50膨胀合金制成。7.根据权利要求1或2所述的带双芯片的冗余压力芯体，其特征在于，所述安装孔的数量为8-12个，呈环形均匀分布在基座(3)上。8.根据权利要求7所述的带双芯片的冗余压力芯体，其特征在于，所述安装孔的数量为10个，对应的引针(1)数量为10个，所述引针(1)穿设于所述安装孔内。9.根据权利要求1或2所述的带双芯片的冗余压力芯体，其特征在于，所述基座(3)与陶瓷垫(4)之间通过销钉(8)连接。10.根据权利要求1或2所述的带双芯片的冗余压力芯体，其特征在于，所述芯片(5)通过胶粘接在基座(3)内部。

技术总结
本发明公开了一种带双芯片的冗余压力芯体，包括基座、陶瓷垫、波纹膜片、引针和两个芯片，所述基座的底部设置有安装腔，所述基座上设置有多个与所述安装腔相连通的安装孔，所述芯片粘贴于所述安装腔内，并通过与基座相连的陶瓷垫固定在所述安装腔内，所述引针穿过所述安装孔，并与芯片电气连通；所述波纹膜片安装于所述安装腔的开口部，所述波纹膜片封装的密封安装腔内填充有硅油。本发明具有结构简单、体积小、重量轻、成品率高等优点。成品率高等优点。成品率高等优点。


技术研发人员：谢明 金忠 陈林 张勇
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十八研究所
技术研发日：2021.12.29
技术公布日：2022/4/12