一种高温压力传感器及其制作方法与流程

1.本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种高温压力传感器及其制作方法。


背景技术：

2.直升机发动机内部空间狭小，整个系统的控制过程中供油、液压和压缩等都需要大量的压力测量单元，同时为了保证测量的可靠性和准确性，要求传感器在更小的安装空间内实现高温(200℃)的多余度测量，而现有的传感器在使用时难以在狭小的安装空间内实现高温(200℃)的高精度多余度测量。
3.为此，我们提出一种高温压力传感器及其制作方法。


技术实现要素：

4.本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种高温压力传感器及其制作方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种高温压力传感器，包括传感器外壳，所述传感器外壳的外壁一侧开设有压力接口，传感器外壳的外壁与压力接口相对的一侧设置有电连接器，传感器外壳内壁对应电连接器的位置设置有电磁兼容元件，传感器外壳的内部设置有可拆卸的信号处理电路板，传感器外壳的内部设置有温度补偿电路板一以及温度补偿电路板二，温度补偿电路板一以及温度补偿电路板二设置在传感器外壳内部靠近压力接口的一侧位置上，传感器外壳的内部靠近压力接口的一侧设置有双余度传感器。
6.作为优选，所述信号处理电路板通过导线与电磁兼容元件电连接在一起。
7.作为优选，所述信号处理电路板通过螺钉一以及螺钉二螺纹连接在传感器外壳的内部。
8.作为优选，所述温度补偿电路板一以及温度补偿电路板二与信号处理电路板远离电磁兼容元件的一侧相互焊接固定。
9.作为优选，所述双余度传感器远离压力接口的一侧与温度补偿电路板一以及温度补偿电路板二相互焊接固定。
10.一种高温压力传感器的制作方法，包括以下工作步骤：
11.第一步：传感器芯片制作：采用绝缘体上硅soi材料制作高温传感器芯片；
12.第二步：传感器芯体制作：传感器芯体采用隔离式封装的充油结构，利用绝缘胶将敏感芯片固定在烧结管座上，将硅油填充在敏感芯片上部，将芯片封装在弹性金属膜片里，敏感芯片上的电阻引出点用金丝与烧结管座的引脚相连；
13.第三步：传感器芯体温度补偿电路板电路设计：将压力传感器芯体输出两路mv信号，对其进行温度补偿和归一化处理；
14.第四步：传感器信号处理电路板电路设计：将压力传感器芯体上的两个压力传感器芯片产生的mv信号通过放大电路转换为标准电压信号(0.5～5v)输出，选择专用的高温
集成运放来完成压力信号的处理功能；
15.第五步：封装焊接：对线路板和导线进行固定，采用无蠕变的封装和高强度的封接技术、低热涨系数的保护介质充灌、带油焊接和精密熔化焊接。
16.作为优选，所述第一步中芯片制作时以中间层sio2作为介质隔离层。
17.作为优选，所述第五步中对线路板和导线进行固定时采用的材料是高温硅胶以及螺纹胶。
18.有益效果
19.本发明提供了一种高温压力传感器及其制作方法。具备以下有益效果：
20.(1)、该一种高温压力传感器及其制作方法，通过将两个压力敏感芯片封装在一个压力传感器芯体内，分别对其进行温度补偿并归一化，经过电路处理输出两路标准信号，实现双余度测量，该设计大幅节省了空间，降低了重量，提高了产品的精度。
21.(2)、该一种高温压力传感器及其制作方法，通过采用绝缘体上硅soi材料制作高温传感器芯片，传统的p-n结隔离硅芯片，在120℃时p-n结失效会导致传感器的性能恶化甚至失效，soi材料的传感器芯片是以中间层sio2作为介质隔离层解决了p-n结的温度限制，可以工作于200℃以上温度。
22.(3)、该一种高温压力传感器及其制作方法，通过将压力传感器芯体输出两路mv信号，对其进行温度补偿和归一化处理；保证两路信号的一致性和精度，满足传感器的一致性和全温区精度要求。
23.(4)、该一种高温压力传感器及其制作方法，通过将压力传感器芯体上的两个压力传感器芯片产生的mv信号通过放大电路转换为标准电压信号(0.5～5v)输出，选择专用的高温集成运放来完成压力信号的处理功能，整体电路简单可靠，并且能保证高温的精度要求，通过传感器芯体温度补偿和放大电路温度补偿双重补偿，传感器在-55℃～200℃全温区内温度漂移可低于0.02％fs/℃，每个压力传感器芯片搭配一套放大电路，两套电路相互独立，不产生干扰。
24.(5)、该一种高温压力传感器及其制作方法，通过在对传感器进行封装焊接时采用高温硅胶、螺纹胶对线路板和导线进行固定，采用无蠕变的封装和高强度的封接技术、低热涨系数的保护介质充灌、带油焊接和精密熔化焊接。满足高温环境中的振动和冲击等要求，满足小体积紧凑型的要求，确保传感器结构的合理性。
25.(6)、该一种高温压力传感器及其制作方法，通过在同一个耐高温压力传感器芯体内部封装两个独立但基本性能相同的压力传感器芯片实时测量压力，代替两台压力传感器工作，大幅节省了空间，传感器芯体经过温度补偿后进行信号处理，输出两路压力信号，在高温环境下稳定工作。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
27.图1为本发明中高温压力传感器的内部结构示意图；
28.图2为本发明中制作方法中传感器芯体示意图；
29.图3为本发明中制作方法中传感器温度补偿电路示意图；
30.图4为本发明中制作方法中的放大电路原理示意图。
31.图例说明：
32.1、传感器外壳；2、电磁兼容元件；3、双余度传感器；4、压力接口；5、信号处理电路板；6、温度补偿电路板一；7、温度补偿电路板二；8、螺钉一；9、螺钉二；10、电连接器。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.一种高温压力传感器，如图1所示，包括传感器外壳1，传感器外壳1为中空结构，传感器外壳1的外壁一侧开设有压力接口4，压力接口4的内部中空区域贯穿了传感器外壳1的内部，传感器外壳1的外壁与压力接口4相对的一侧设置有电连接器10，传感器外壳1内壁对应电连接器10的位置设置有电磁兼容元件2，传感器外壳1的内部设置有可拆卸的信号处理电路板5，信号处理电路板5通过导线与电磁兼容元件2电连接在一起，信号处理电路板5通过螺钉一8以及螺钉二9螺纹连接在传感器外壳1的内部，传感器外壳1的内部设置有温度补偿电路板一6以及温度补偿电路板二7，温度补偿电路板一6以及温度补偿电路板二7设置在传感器外壳1内部靠近压力接口4的一侧位置上，温度补偿电路板一6以及温度补偿电路板二7与信号处理电路板5远离电磁兼容元件2的一侧相互焊接固定，传感器外壳1的内部靠近压力接口4的一侧设置有双余度传感器3，双余度传感器3远离压力接口4的一侧与温度补偿电路板一6以及温度补偿电路板二7相互焊接固定。
35.一种高温压力传感器的制作方法：包括以下工作步骤：
36.第一步：传感器芯片制作：采用绝缘体上硅soi材料制作高温传感器芯片，以中间层sio2作为介质隔离层；
37.第二步：传感器芯体制作(如图2所示)：传感器芯体采用隔离式封装的充油结构，利用绝缘胶将敏感芯片固定在烧结管座上，将硅油填充在敏感芯片上部，将芯片封装在弹性金属膜片里，敏感芯片上的电阻引出点用金丝与烧结管座的引脚相连；
38.第三步：传感器芯体温度补偿电路板(如图3所示)电路设计：将压力传感器芯体输出两路mv信号，对其进行温度补偿和归一化处理；
39.第四步：传感器信号处理电路板电路设计：将压力传感器芯体上的两个压力传感器芯片产生的mv信号通过放大电路(如图4所示)转换为标准电压信号(0.5～5v)输出，选择专用的高温集成运放来完成压力信号的处理功能；
40.第五步：封装焊接：采用高温硅胶、螺纹胶对线路板和导线进行固定，采用无蠕变的封装和高强度的封接技术、低热涨系数的保护介质充灌、带油焊接和精密熔化焊接。
41.本发明的工作原理：本发明通过在同一个耐高温压力传感器芯体内部封装两个独立但基本性能相同的压力传感器芯片实时测量压力，代替两台压力传感器工作，大幅节省了空间，传感器芯体经过温度补偿后进行信号处理，输出两路压力信号，在高温环境下稳定工作。
42.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术
人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。