基于微熔技术的高温压力传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于微熔技术的高温压力传感器，包括壳体和设置在壳体内的电路板，其特征在于，它还包括应变电阻片和用于传递压力产生应变的17-4PH低碳钢结构，所述17-4PH低碳钢结构为柱状结构，所述柱状结构的正面为测量面，所述测量面与测量介质直接接触，所述柱状结构的反面通过玻璃微熔方式与应变电阻片的一面粘贴，所述应变电阻片的另一面与电路板通过超声键合方式连接后封装在一体，组成一个压力测量传感器。本实用新型专利技术解决了高温测量压力时的散热问题。数字信号处理电路可通过电脑实现可编程标定，从而减少了外界对传感器信号的影响，提高了稳定性，降低了生产成本；并具有结构简单、耐冲击、使用寿命长等优点，可用于高温压力测量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种基于微熔技术的高温压力传感器，包括壳体和设置在壳体内的电路板，其特征在于，它还包括应变电阻片和用于传递压力产生应变的17-4PH低碳钢结构，所述17-4PH低碳钢结构为柱状结构，所述柱状结构的正面为测量面，所述测量面与测量介质直接接触，所述柱状结构的反面通过玻璃微熔方式与应变电阻片的一面粘贴，所述应变电阻片的另一面与电路板通过超声键合方式连接后封装在一体，组成一个压力测量传感器。本技术解决了高温测量压力时的散热问题。数字信号处理电路可通过电脑实现可编程标定，从而减少了外界对传感器信号的影响，提高了稳定性，降低了生产成本；并具有结构简单、耐冲击、使用寿命长等优点，可用于高温压力测量。【专利说明】
本技术涉及的是传感器领域，具体涉及的是一种基于微熔技术的传感器和信 号处理电路的高温压力传感器。 基于微熔技术的高温压力传感器
技术介绍
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一 定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、 记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 传感技术一研究传感器的材料、设计、工艺、性能和应用等的综合技术。传感技 术是一门边缘技术，它涉及物理学，数学，化学，以及对其敏感元件部分的研究和开发，除了 对其芯片的研究和开发外，也应十分重视传感器的封装工艺和封装结构的研究，这往往是 引起传感器不能稳定可靠地工作的关键因素之一。 但当压力传感器在高温介质压力测量领域使用时，结构传热引起温度漂移，普通 的芯片粘贴技术限制了传感器在高温领域的使用，传统工艺调试困难限制了批量实现，要 求传感器在宽的温度范围内满足一定的测量精度，传统的压力传感器难于满足要求。将传 统的压力传感器用于使用环境十分恶劣的产品上，高温、冲击，过载，温度漂移，批量生产都 会面临比较大的问题。 而目前在传感器应用中，多为传感器和其信号处理电路分开的电路，芯片采用有 机胶粘贴方式，这样做最大的问题是体积大、成本高、耐温等级有限，且封装困难，尤其是应 用在高温压力传感器的信号电路的设计、温度特性的补偿方法、生产过程的自动化水平都 十分低下，影响传感器的稳定性，同时无法实现批量化生产，因此传感器需要进一步的改 进。
技术实现思路
针对现有技术上存在的不足，本技术目的是提供一种体积小、成本低、传感器 和信号处理电路一体式的基于微烙技术的高温压力传感器，提高了传感器的稳定性。 为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现： 基于微熔技术的高温压力传感器，包括壳体和设置在壳体内的电路板，其特征在 于，它还包括应变电阻片和传递压力产生应变的17-4PH低碳钢结构，即马氏体沉淀硬化型 不锈钢结构；该17-4PH低碳钢结构为柱状结构，柱状结构正面为测量面，所述测量面与测 量介质直接接触，用来传递压力，柱状结构背面采用玻璃微熔方式与应变电阻片的一面粘 贴，柱状结构与外部结构之间通过焊接方式连接，整个结构处于测量介质与电路板之间，测 量介质的压力作用在柱状结构测量表面，产生的变形，改变应变片的电阻值，电阻值的变化 反映了测量介质的压力变化，所述应变电阻片的另一面与电路板通过超声键合方式连接后 封装在一体，组成一个压力测量传感器；提高了耐温度等级，将应变电阻片通过玻璃微熔技 术与一 17-4PH低碳钢金属基体封装在一起。 所述壳体采用的高温散热结构，为了达到良好的散热效果，高温散热结构，所述高 温散热结构为呈百叶窗结构的多层片状不锈钢结构，增加了介质回路，增大了散热面积。 所述电路板上设置有数字信号处理电路，所述数字信号处理电路与应变电阻片相 连接。 所述数字信号处理电路采用的是德州仪器的PGA309。 所述数字信号处理电路还连接有输出端子，所述输出端子通过编程电路板与计算 机相连接。 所述输出端子采用的是PGA309EVM-USB。 所述应变电阻片与输出端子还连接有第一放大电路和第二放大电路。 本技术采用微熔技术将压力应变电阻片与17-4PH低碳钢结构、电路板封装 在一起的一体式工艺，不锈钢散热结构，无"〇"型密封圈，绝无泄漏隐患。数字信号处理电 路可通过电脑实现可编程标定，从而减少了外界对传感器信号的影响，提高了稳定性，降低 了生产成本。同时从工艺上将能保证大规模生产，满足了市场的需求,将对汽车高温压力传 感器起到进口替代并形成部分核心器件国产化目的，并具有结构简单、体积小、重量轻、使 用寿命长等优异的特点，可广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能 建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本技术； 图1为本技术的高温压力传感器的结构框图。 图2为本技术的高温化压力传感器的电路图。 图3为本技术的高温化压力传感器的电路原理图。 图4为本技术的一实施例。 【具体实施方式】 为使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面 结合【具体实施方式】，进一步阐述本技术。 参见图1至图4,本技术基于微熔技术的高温压力传感器，其采用玻璃微熔技 术将压力应变电阻片与17-4PH低碳钢结构封装在一起的一体式结构的基于微熔技术的高 温压力传感器1〇〇,其包括壳体、安装在壳体内的电路板以及压力应变电阻片、17-4PH低碳 钢结构；壳体上采用了不锈钢散热结构1〇5(多层片状散热结构，为了达到良好的散热效果， 设计了多层片状不锈钢结构，增加了介质回路，增大了散热面积)，应变电阻片、电路板以及 17-4PH低碳钢结构通过玻璃微熔技术封装在一体，组成一个压力测量传感器。 本实施中，电路板设置有数字信号处理电路110,数字信号处理电路110采用的是 德州仪器的PGA309。数字信号处理电路110输入端连接应变电阻片电桥120输出端；从而 使数字信号处理电路110和应变电阻片电桥120集成为一体结构，减少了传感器的体积和 外界对传感器的影响，不锈钢散热结构与玻璃微熔技术工艺，满足了在高温环境下使用的 要求，提高了传感器的稳定性，降低了生产本。数字信号处理电路110输出端通过第一放大 电路和第二放大电路连接有输出端子130,输出端子130采用的是PGA309EVM-USB，输出端 子130连接芯片编程板一端，该芯片编程板另一端通过USB通讯接口连接计算机，其，通过 编程板来实现数字信号处理电路110的可编程功能。 值得注意的是，本实施中，为了实现可编程功能，在数字信号处理电路中还集成有 单片机和电可擦写可编程只读存储器（EEPR0M)，通过单片机和EEPR0M来实现可编程的数 字信号补偿功能，提高了压力传感器的使用寿命。 此外，在国内市场中应用，存在的主要技术瓶颈是国内传感器厂的封装工艺。本实 施例中，为了便于整个基于微熔技术的高温压力传感器1〇〇的封装，提高传感器的稳定性， 在基于微熔技术的高温压力传感器100上还设有各种信号引出本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于微熔技术的高温压力传感器，包括壳体和设置在壳体内的电路板，其特征在于，它还包括应变电阻片和用于传递压力产生应变的17‑4PH低碳钢结构，所述17‑4PH低碳钢结构为柱状结构，所述柱状结构的正面为测量面，所述测量面与测量介质直接接触，所述柱状结构的反面通过玻璃微熔方式与应变电阻片的一面粘贴，所述应变电阻片的另一面与电路板通过超声键合方式连接后封装在一体，组成一个压力测量传感器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏，申爱群，师斌，宁建辉，何堃，
申请(专利权)人：苏州中崟传感股份有限公司，北京鑫诺金传感技术有限公司，北京鑫诺金电子科技发展有限公司，威海诺金传感技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32