压力传感器组件制造技术

本公开涉及一种压力传感器组件，包括压力传感器、基座以及具有集管腔的导电集管。所述压力传感器包括：导电感测层，所述导电感测层具有传感器膜片；导电背衬层，所述导电背衬层具有粘结到所述感测层的底表面；电绝缘层，所述电绝缘层具有粘结到所述背衬层的顶表面的底表面；以及传感器元件，所述传感器元件具有响应于压力差而基于所述传感器膜片的偏转进行变化的电参数。所述基座粘结到所述电绝缘层并且附接到所述集管腔内的所述集管。并且附接到所述集管腔内的所述集管。并且附接到所述集管腔内的所述集管。

【技术实现步骤摘要】
压力传感器组件


[0001]本公开的实施方案涉及工业过程变送器，并且更具体地，涉及用于此类变送器中的压力传感器组件。

技术介绍

[0002]工业过程现场设备(诸如过程变送器)用于工业过程控制和监测系统中，以监测工业过程变量并将过程变量的测量值传送回例如化学、石油、天然气、制药或其他流体加工厂中的控制室。术语“过程变量”是指物质的物理或化学状态或能量的转换。过程变量的示例包括压力、温度、流量、电导率、pH和其他属性。
[0003]压力变送器和其他压力感测现场设备或仪器包括感测压力(诸如过程流体的压力)的压力传感器。压力传感器提供指示所感测的压力的电输出。所感测的压力可由压力变送器的电路处理和/或被传送到外部控制单元。
[0004]某些类型的压力传感器需要与变送器的主体电隔离。另外，可能需要可靠地密封将过程压力传输到压力传感器的充油隔离单元。

技术实现思路

[0005]本公开的实施方案整体涉及压力传感器组件以及生产所述压力传感器组件的方法。压力传感器组件的一个实施方案包括压力传感器、基座以及具有集管腔的导电集管。所述压力传感器包括导电感测层，所述导电感测层具有在周边支撑区域之间延伸的传感器膜片，所述传感器膜片相对于所述周边支撑区域具有减小的厚度。所述压力传感器还包括：导电背衬层，所述导电背衬层具有粘结到所述感测层的顶表面的底表面；电绝缘层，所述电绝缘层具有粘结到所述背衬层的顶表面的底表面；以及传感器元件，所述传感器元件具有响应于所述传感器膜片的第一侧上的第一压力与所述传感器膜片的与所述第一侧相对的第二侧上的第二压力之间的压力差而基于所述传感器膜片的偏转进行变化的电参数。所述基座包括粘结到所述电绝缘层的顶表面的底表面。所述基座附接到所述集管腔内的所述集管，并且所述电绝缘层使所述感测层与所述基座和所述集管电绝缘。
[0006]在生产压力传感器组件的方法的一个示例中，通过将导电背衬层的顶表面粘结到电绝缘层的底表面来形成压力传感器。提供导电感测层，所述导电感测层包括在周边支撑区域之间延伸的传感器膜片。所述传感器膜片相对于所述周边支撑区域具有减小的厚度。将所述感测层的顶表面粘结到所述背衬层的底表面。形成传感器元件，所述传感器元件具有响应于所述传感器膜片的第一侧上的第一压力与所述传感器膜片的与所述第一侧相对的第二侧上的第二压力之间的压力差而基于所述传感器膜片的偏转进行变化的电参数。通过将基座的底表面粘结到所述电绝缘层的顶表面来将所述压力传感器附接到所述基座。将所述基座附接到集管腔内的导电集管。所述电绝缘层使所述压力传感器与所述基座和所述集管电绝缘。
[0007]所述压力传感器组件的另一个实施方案包括压力传感器、基座以及具有集管腔的
导电集管。所述压力传感器包括导电感测层，所述导电感测层包括在周边支撑区域之间延伸的传感器膜片。所述传感器膜片相对于所述周边支撑区域具有减小的厚度。所述压力传感器还包括：背衬层组件，所述背衬层组件具有一个或多个导电背衬层，所述一个或多个导电背衬层包括第一背衬层，所述第一背衬层具有通过第一电绝缘粘结部粘结到所述感测层的顶表面的底表面；以及传感器元件，所述传感器元件具有响应于所述传感器膜片的第一侧上的第一压力与所述传感器膜片的与所述第一侧相对的第二侧上的第二压力之间的压力差而基于所述传感器膜片的偏转进行变化的电参数。凹口形成在所述感测层和所述背衬层组件中的至少一者的暴露且未绝缘侧中。所述凹口限定所述压力传感器的导电侧边缘之间的间隙，所述间隙提供与所述导电侧边缘之间的电压电弧的电绝缘。所述基座包括粘结到所述背衬层组件的顶表面的底表面。所述第一电绝缘层使所述感测层与所述基座和所述集管电绝缘。
[0008]提供本
技术实现思路
以简化形式介绍一些概念，这些概念在下面的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决
技术介绍
中指出的任何或所有缺点的实施方式。
附图说明
[0009]图1是根据本公开的实施方案的过程控制或测量系统中的压力变送器的示例的局部剖面剖视图。
[0010]图2是根据本公开的实施方案的图1的压力变送器的一部分的剖视图。
[0011]图3是根据本公开的实施方案的压力传感器组件的一部分的简化剖视图。
[0012]图4A
‑
D是根据本公开的实施方案的示出生产压力传感器和压力传感器组件的方法的步骤的简化侧面剖视图。
[0013]图5是根据本公开的实施方案的压力传感器和压力传感器组件的示例的简化剖视图。
[0014]图6是图5的一部分的放大图，其示出了根据本公开的实施方案的电绝缘粘结部的示例。
[0015]图7
‑
11是根据本公开的实施方案的压力传感器组件和压力传感器的简化剖视图。
[0016]图12是根据本公开的实施方案的传感器组件的剖视图。
[0017]图13是根据本公开的实施方案的图12的传感器组件的背衬层的底部平面图。
[0018]图14和15分别是根据本公开的实施方案的图12的压力传感器组件的剖视图和压力传感器组件的背衬层的底部平面图。
[0019]图16是根据本公开的实施方案的传感器组件的简化剖视图。
具体实施方式
[0020]下文参考附图更充分地描述本公开的实施方案。使用相同或相似附图标记标识的元件是指相同或相似元件。为了简化图示，某些元件可能未在每个图中示出。
[0021]然而，本公开的各种实施方案可以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的具体实施方案。相反，提供这些实施方案使得本公开将是透彻和完整的，并且
这些实施方案将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。
[0022]图1是根据本公开的实施方案的包括压力变送器102的过程控制或测量系统100的示例的局部剖面剖视图。图2是图1的变送器102的一部分的剖视图。系统100可用于材料(例如，过程介质)的处理中，以将材料从价值较低的状态转变为价值更高且更有用的产品，诸如石油、化学品、纸张、食品等。例如，系统100可用于执行工业过程的炼油厂中，该工业过程可以将原油加工成汽油、燃料油和其他石化产品。
[0023]压力变送器102可包括壳体104，该壳体可通过过程联接件108联接到工业过程106。壳体104和过程联接件108可由不锈钢或另一种合适的材料形成。变送器102包括压力传感器组件110，该压力传感器组件附接到壳体104和/或容纳在该壳体内。组件110包括根据本文所述的一个或多个实施方案形成的压力传感器或压力传感器芯片112(以下称为“压力传感器”)，用于测量过程的压力。压力传感器组件110可包括集管114以及将压力传感器112连接到集管114的基座116，如图2中最佳所示。
[0024]过程联接件108可连接到管道118，该管道连接到过程106并且包含压力P下的过程材料(例如，流体)，该压力将由压力传感器112测量。过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器组件，所述压力传感器组件包括：压力传感器，所述压力传感器包括：导电感测层，所述导电感测层包括在周边支撑区域之间延伸的传感器膜片，所述传感器膜片相对于所述周边支撑区域具有减小的厚度；导电背衬层，所述导电背衬层具有粘结到所述感测层的顶表面的底表面；电绝缘层，所述电绝缘层具有粘结到所述背衬层的顶表面的底表面；传感器元件，所述传感器元件具有响应于所述传感器膜片的第一侧上的第一压力与所述传感器膜片的与所述第一侧相对的第二侧上的第二压力之间的压力差而基于所述传感器膜片的偏转进行变化的电参数；基座，所述基座包括粘结到所述电绝缘层的顶表面的底表面；以及导电集管，所述导电集管具有集管腔；其中所述基座附接到所述集管腔内的所述集管，并且所述电绝缘层使所述感测层与所述基座和所述集管电绝缘。2.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其中所述传感器元件包括应变仪。3.根据权利要求1所述的压力传感器组件，还包括测量电路，所述测量电路联接到所述传感器元件并且被配置为基于所述电参数来确定压力值。4.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其中：所述压力传感器包括第一通道，所述第一通道延伸穿过所述电绝缘层和所述导电背衬层并且延伸到所述感测层中的暴露于所述传感器膜片的所述第一侧的传感器腔中；并且所述感测层与所述背衬层之间的粘结部以及所述背衬层与所述电绝缘层之间的粘结部将所述第一流体通道从所述电绝缘层气密地密封到所述传感器腔。5.根据权利要求4所述的压力传感器组件，其中所述粘结部选自由玻璃料粘结部、热压粘结部、熔合粘结部或阳极粘结部组成的组。6.根据权利要求4所述的压力传感器组件，其中：所述压力传感器组件包括通向环境空气的通风口；所述基座包括连接到所述第一通道的第二通道；并且所述集管包括连接到所述第二通道和所述通风口的第三通道。7.根据权利要求4所述的压力传感器组件，其中所述电绝缘层包括具有与所述导电背衬层的热膨胀系数基本上匹配的热膨胀系数的材料。8.根据权利要求7所述的压力传感器组件，其中：所述导电感测层和所述导电背衬层各自包括晶体硅；并且所述电绝缘层的所述材料选自由玻璃、陶瓷、硼硅酸盐玻璃、氮化硅和氮化铝陶瓷组成的组。9.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其中所述基座由导电材料形成。10.根据权利要求9所述的压力传感器组件，其中所述基座的所述底表面和所述电绝缘层的所述顶表面是大致平坦的表面。11.一种生产压力传感器组件的方法，所述方法包括：形成压力传感器，包括：将导电背衬层的顶表面粘结到电绝缘层的底表面；
提供导电感测层，所述导电感测层包括在周边支撑区域之间延伸的传感器膜片，所述传感器膜片相对于所述周边支撑区域具有减小的厚度；将所述感测层的顶表面粘结到所述背衬层的底表面；以及形成传感器元件，所述传感器元件具有响应于所述传感器膜片的第一侧上的第一压力与所述传感器膜片的与所述第一侧相对的第二侧上的第二压力之间的压力差而基于所述传感器膜片的偏转进行变化的电参数；将所述压力传感器附接到基座，包括将所述基座的底表面粘结到所述电绝缘层的顶表面；以及将所述基座附接到集管腔内的导电集管；其中所述电绝缘层使所述压力传感器与所述基座和所述集管电绝缘。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述传感器元件附接到所述传感器膜片并且包括应变仪。13.根据权利要求11所述的方法，其中将所述背衬层的所述顶表面粘结到所述电绝缘层的所述底表面并且将所述感测层的所述顶表面粘结到所述背衬层的所述底表面包括将所述第一通道从所述绝缘层气密地密封到所述传感器腔。14.根据权利要求13所述的方法，其中：所述压力传感器包括第一通道，所述第一通道延伸穿过所述电绝缘层和所述导电背衬层并且延伸到所述感测层中的暴露于所述传感器膜片的所述第一侧的传感器腔中；并且将所述导电背衬层的所述顶表面粘结到所述电绝缘层的所述底表面并且将所述感测层的所述顶表面粘结到所述背衬层的所述底表面各自包括形成粘结部，所述粘结部选自由玻璃料粘结部、热压粘结部、熔合粘结部或阳极粘结部组成的组。15.根据权利要求13所述的方法，其中所述绝缘层包括具有与所述导电背衬层的热膨胀系数基本上匹配的热膨胀系数的材料。16.根据权利要求15所述的方法，其中：所述导电感测层和所述导电背衬层各自包括晶体硅；...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：