一种螺纹式压力传感器及其制备方法与流程

本发明属压力传感器，具体涉及一种螺纹式压力传感器及其制备方法。

背景技术：

1、压力传感器应用范围越来越广泛，已经广泛应用于航空、航天、船舶等工业制造中，对性能的要求也越来越高，量程选择范围宽、温度区间大、高稳定性等也是未来的发展趋势。

2、传统的压力传感器外形结构多为圆柱状，无螺纹结构，通过焊接方式和安装接口件连接，但是，对于大量程和密封性要求高的压力传感器，制备以及后续测试过程中，焊缝将承受很大的压力冲击作用，对焊接的质量要求更高，长时间使用容易导致焊缝泄漏，甚至会产生安全风险。故有必要对大量程压力传感器进行连接结构优化设计及制备方法改善，增加压力传感器强度连接的可靠性和紧密型，采用螺纹式结构连接既可以产生很大的轴向力，同时又可较方便的实现自锁和保持较高的精度，使其满足更大范围的环境条件下被广泛应用。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种密封性好，整体强度高，可靠性强，生产效率高的螺纹式压力传感器及其制备方法。

2、为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

3、一种螺纹式压力传感器，包括安装结构件、烧结管座、金属波纹膜片以及压力敏感芯片；所述烧结管座内固定设有引线；在所述烧结管座下部中心区域的工作仓内固定设有压力敏感芯片；所述金属波纹膜片固定设于烧结管座的工作仓端口处；所述压力敏感芯片的信号传输端口与引线的信号传输端口相接；在所述烧结管座上设有充油孔；所述充油孔与工作仓的硅油腔体相通；在所述硅油腔体内设有充灌硅油；所述烧结管座的侧壁采用螺纹结构；所述烧结管座与安装结构件螺纹固定相接。

4、进一步地，所述金属波纹膜片通过焊环与烧结管座固定相接。

5、进一步地，所述工作仓内于压力敏感芯片的外围固定设有填充陶瓷。

6、进一步地，所述压力敏感芯片的信号传输端口经键合金丝与引线的信号传输端口相接。

7、进一步地，在所述烧结管座的侧壁设有环形凹槽；在所述环形凹槽内固定设有密封圈。

8、进一步地，所述压力敏感芯片包括soi和pn两种结构，通过惠斯登电桥方式连接。

9、进一步地，在所述烧结管座底面与安装结构件结合处设有垫片。

10、上述螺纹式压力传感器的制备方法，可按如下步骤实施：

11、a、通过玻璃烧结技术将设计好的螺纹式烧结管壳与引线烧结成烧结管座，烧结管座引线表面需镀金处理，镀金层大于1.3μm，对烧结管壳金属外壳表面进行喷砂处理；

12、b、利用耐高低温硅橡胶将填充陶瓷和压力敏感芯片粘贴于烧结管座下部的工作仓内，采用点胶方式固定，固定好后需常温固化24小时以上；

13、c、将压力敏感芯片与烧结管座引线之间通过金丝键合工艺连接，键合时采用双球压焊技术，并且键合前需要对烧结管座进行100℃预热处理；

14、d、将键合完成的烧结管座与金属波纹膜片和焊环通过焊接方式连接，焊接前对待焊接组件采用无水酒精清洗、烘干，无尘空间装配好后转移到焊接工位，使用铜电极定位准确后开启焊接；焊接后烧结管座与金属波纹膜片之间形成内部一定空间范围的密封硅油腔体,在真空状态下向所述硅油腔体充灌硅油；充灌完成后，通过电阻压焊技术使充灌硅油孔密封；

15、e、将密封好的烧结管座与安装结构件进行螺纹预紧力连接，并在连接面处焊接。

16、进一步地，所述压力敏感芯片包括soi和pn两种结构，通过惠斯登电桥方式连接。

17、进一步地，在所述工作仓内于压力敏感芯片的外围固定设有填充陶瓷。

18、与现有技术相比，本发明具有如下特点：

19、1、实现了压力传感器的小型化、宽量程范围的制备与应用，提高了小型化压力传感器的性能和可靠性，提高了压力传感器的环境适应性；

20、2、压力传感器集螺纹设计于一体化，并且侧壁设有凹槽密封，螺纹旋入底面增加软垫片密封，结合侧密封与底密封双重密封制备与应用，节省安装空间的同时，满足了更多的领域应用，由航空、航天等领域扩展到船舶领域，实现了压力传感器的高压力、水分子下的密封技术，提高了结构组件的密封性和结构强度；

21、3、引线键合工艺采用φ32μm金丝和双球压焊技术，相比传统单球压焊工艺增加了连接牢固性，提高引线键合拉力；

22、4、金属膜片密封工艺采用连续激光焊接技术，增大焊接熔深的同时，减小了焊接热输入量，提高了焊接质量，并且焊接前将组件在无尘室装配后转移到焊接工位，提高了压力敏感芯片的洁净度，提高了生产效率；

23、5、信号引出线与压力敏感芯片连接技术采用金丝键合工艺，提高了压力传递过程，提高了压力传感器稳定性。

技术特征：

1.一种螺纹式压力传感器，其特征在于，包括安装结构件（17）、烧结管座（1）、金属波纹膜片（2）以及压力敏感芯片（6）；所述烧结管座（1）内固定设有引线（18）；在所述烧结管座（1）下部中心区域的工作仓（19）内固定设有压力敏感芯片（6）；所述金属波纹膜片（2）固定设于烧结管座（1）的工作仓（19）端口处；所述压力敏感芯片（6）的信号传输端口与引线（18）的信号传输端口相接；在所述烧结管座（1）上设有充油孔（9）；所述充油孔（9）与工作仓（19）的硅油腔体相通；在所述硅油腔体内设有充灌硅油（5）；所述烧结管座（1）的侧壁采用螺纹结构；所述烧结管座（1）与安装结构件（17）螺纹固定相接。

2.根据权利要求1所述螺纹式压力传感器，其特征在于：所述金属波纹膜片（2）通过焊环（3）与烧结管座（1）固定相接。

3.根据权利要求2所述螺纹式压力传感器，其特征在于：所述工作仓内于压力敏感芯片（6）的外围固定设有填充陶瓷（4）。

4.根据权利要求3所述螺纹式压力传感器，其特征在于：所述压力敏感芯片（6）的信号传输端口经键合金丝（7）与引线的信号传输端口相接。

5.根据权利要求4所述螺纹式压力传感器，其特征在于：在所述烧结管座（1）的侧壁设有环形凹槽；在所述环形凹槽内固定设有密封圈（8）。

6.根据权利要求5所述螺纹式压力传感器，其特征在于：所述压力敏感芯片（6）包括soi和pn两种结构，通过惠斯登电桥方式连接。

7.根据权利要求6所述螺纹式压力传感器，其特征在于：在所述烧结管座（1）底面与安装结构件（17）结合处设有垫片（16）。

8.一种如权利要求1～7任一所述螺纹式压力传感器的制备方法，其特征在于，按如下步骤实施：

9.根据权利要求8所述螺纹式压力传感器的制备方法，其特征在于：所述压力敏感芯片（6）包括soi和pn两种结构，通过惠斯登电桥方式连接。

10.根据权利要求9所述螺纹式压力传感器的制备方法，其特征在于：在所述工作仓内于压力敏感芯片的外围固定设有填充陶瓷。

技术总结
本发明属压力传感器技术领域，具体涉及一种螺纹式压力传感器及其制备方法，包括安装结构件（17）、烧结管座（1）、金属波纹膜片（2）以及压力敏感芯片（6）；烧结管座（1）内固定设有引线；在烧结管座（1）下部中心区域的工作仓内固定设有压力敏感芯片（6）；金属波纹膜片（2）固定设于烧结管座（1）的工作仓端口处；压力敏感芯片（6）的信号传输端口与引线的信号传输端口相接；在硅油腔体内设有充灌硅油（5）；烧结管座（1）的侧壁采用螺纹结构；烧结管座（1）与安装结构件（17）螺纹固定相接。本发明密封性好，整体强度高，可靠性强，生产效率高。

技术研发人员：单鹤南,李洪儒,李永清,何方,张娜,曹立军,吕宏珲,裴晓雷,王芳
受保护的技术使用者：沈阳仪表科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15