【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于变送器，尤其涉及一种单晶硅变送器及封装方法。
技术介绍
1、单晶硅变送器是一种利用单晶硅压力传感器作为敏感元件，将压力信号转换为电信号，再经过信号处理电路转换为标准电信号输出的设备，在石油、电力、化工、冶金、制药和轻工等行业中常被用于测量气体、液体和蒸汽等介质的压力。但在实际的工业现场中存在大量程流体压力测量的应用需求，传统的单晶硅变送器采用的感压芯片封装结构复杂，且稳定性差，同时会出现零点热迟滞、零点漂移等情况，测量精度较差，误差精度会达到±2％fs，年漂移量会达到0.5％fs以上，无法满足大量程精确测量的需求。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种单晶硅变送器及封装方法，以解决现有单晶硅变送器无法实现大量程流体压力测量且测量精度较差的技术问题。
2、为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
3、一种单晶硅变送器，包括：传压接口、基座与pcba信号传输板；所述基座内设有感压模组，所述感压模组包括mems感压芯片和to感压座，所述mems感压芯片和所述to感压座配合限定出所述基座内密封隔离的第一腔室与第二腔室，所述第一腔室内设有传压介质硅油，且所述mems感压芯片第一端面与所述传压介质硅油接触，所述mems感压芯片用于检测所述传压介质硅油压力变化，所述mems感压芯片第二端面连通所述第二腔室；所述传压接口内流体通道与所述第一腔室之间设有隔离膜片；所述pcba信号传输板与所述mems感压芯片信号连接，用于采集所述mems感压芯片
4、优选的，所述mems感压芯片第二端面周向区域通过焊接密封固定于所述to感压座顶部开口端面。
5、优选的，所述感压模组还包括陶瓷座与陶瓷帽，所述陶瓷座底部固定于所述to感压座顶部周向端面，所述陶瓷帽固定于所述陶瓷座顶端，且所述陶瓷帽顶部设有孔洞。
6、优选的，所述陶瓷座设有金层，所述陶瓷座与所述to感压座通过导通线路实现导通，同时所述mems感压芯片通过金线键合方式与所述陶瓷座连接，进而实现与所述to感压座的导通。
7、优选的，所述to感压座内设有注油孔，所述注油孔贯穿所述to感压座本体并连通所述第一腔室，所述注油孔用于向所述第一腔室内注入所述传压介质硅油。
8、优选的，所述基座外侧设有壳体，所述传压接口外侧端面与所述壳体底部接触面通过焊接密封固定连接，所述传压接口流体通道周向端面与所述基座顶端接触面通过焊接密封固定连接，所述to感压座外壁面与所述基座内壁面通过氩弧焊接固定连接。
9、优选的，所述第二腔室内设有通气管道，所述通气管道第一端口固定于所述mems感压芯片第二端面，所述壳体设有向外连通的通气孔，所述通气管道第二端口与所述通气孔尾端连接。
10、优选的，所述pcba信号传输板内设有mcu、信号调理电路与信号输出电路，所述pcba信号传输板导通于所述to感压座，实现与所述mems感压芯片的电信号传输。
11、优选的，所述信号调理电路包括ad7799bru芯片，用于实现信号放大增益；所述信号输出电路包括ad5700芯片，用于实现信号对外输出。
12、一种单晶硅变送器感压模组封装方法，包括如下步骤：
13、s1：mems感压芯片非感压侧端面周向区域通过焊接密封固定于to感压座顶部开口端面；
14、s2：陶瓷座底部固定于所述to感压座顶部周向端面且与所述to感压座通过导通线路实现导通；
15、s3：所述mems感压芯片通过金线键合方式与所述陶瓷座连接；
16、s4：陶瓷帽固定于所述陶瓷座顶端。
17、本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
18、(1)在本专利技术所述的一种单晶硅变送器中，传压接口内流体通道与mems感压芯片测压一端所处的第一腔室之间设有隔离膜片，在第一腔室内充满传压介质硅油，mems感压芯片测压一端与传压介质硅油直接接触，在流体压力测量过程中，流体对隔离膜片产生压力，隔离膜片向第一腔室侧产生形变挤压，即将压力通过传压介质硅油作为传输介质传导至mems感压芯片测压一端，随后mems感压芯片将测量到的压力值对外输出相应的电信号。通过隔离膜片与传压介质硅油的配合，可使得压力传输更为精准稳定，保证了单晶硅变送器测量出的数据的精准性和稳定性，避免出现数据跳动的情况，控制输出精度误差0.03％fs以内，年漂移量可达到0.1％fs以内。
19、(2)在本专利技术所述的一种单晶硅变送器中，通过陶瓷座、to感压座和陶瓷帽的配合，实现了单晶硅变送器感压模组的封装，单晶硅变送器封装后的感压模组通过氩弧焊接方式固定于基座中，且最终基座、外部壳体与传压接口均实现紧密连接，保证了单晶硅变送器的结构稳定性与整体抗震动性，使得本专利技术在保证测量精度的同时可应用于大量程压力测量的场景，测量流体压力值可达到40～60mpa以上。
20、(3)在本专利技术所述的一种单晶硅变送器中，包括通气管道，通气管道一端连通固定于mems感压芯片非测量流体压力一端，通气管道另一端连通于壳体外侧，实现mems感压芯片与外部空间的连通，通过通气管道的设置使得mems感压芯片可根据外部气压值实时补偿和修正最终的流体测量压力值，减少在不同测量环境下的外部气压环境对测量精度的影响，同时通气管道具有散热功能，避免单晶硅变送器在长期工作的状态下，mems感压芯片温度上升产生零点漂移的情况。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种单晶硅变送器，其特征在于，包括：传压接口、基座与PCBA信号传输板；
2.如权利要求1所述的一种单晶硅变送器，其特征在于，所述MEMS感压芯片第二端面周向区域通过焊接密封固定于所述TO感压座顶部开口端面。
3.如权利要求1所述的一种单晶硅变送器，其特征在于，所述感压模组还包括陶瓷座与陶瓷帽，所述陶瓷座底部固定于所述TO感压座顶部周向端面，所述陶瓷帽固定于所述陶瓷座顶端，且所述陶瓷帽顶部设有孔洞。
4.如权利要求3所述的一种单晶硅变送器，其特征在于，所述陶瓷座设有金层，所述陶瓷座与所述TO感压座通过导通线路实现导通，同时所述MEMS感压芯片通过金线键合方式与所述陶瓷座连接，进而实现与所述TO感压座的导通。
5.如权利要求1所述的一种单晶硅变送器，其特征在于，所述TO感压座内设有注油孔，所述注油孔贯穿所述TO感压座本体并连通所述第一腔室，所述注油孔用于向所述第一腔室内注入所述传压介质硅油。
6.如权利要求1所述的一种单晶硅变送器，其特征在于，所述基座外侧设有壳体，所述传压接口外侧端面与所述壳体底部接触面通过焊接密封固
7.如权利要求1所述的一种单晶硅变送器，其特征在于，所述第二腔室内设有通气管道，所述通气管道第一端口固定于所述MEMS感压芯片第二端面，所述壳体设有向外连通的通气孔，所述通气管道第二端口与所述通气孔尾端连接。
8.如权利要求1所述的一种单晶硅变送器，其特征在于，所述PCBA信号传输板内设有MCU、信号调理电路与信号输出电路，所述PCBA信号传输板导通于所述TO感压座，实现与所述MEMS感压芯片的电信号传输。
9.如权利要求8所述的一种单晶硅变送器，其特征在于，所述信号调理电路包括AD7799BRU芯片，用于实现信号放大增益；所述信号输出电路包括AD5700芯片，用于实现信号对外输出。
10.一种单晶硅变送器感压模组封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种单晶硅变送器，其特征在于，包括：传压接口、基座与pcba信号传输板；
2.如权利要求1所述的一种单晶硅变送器，其特征在于，所述mems感压芯片第二端面周向区域通过焊接密封固定于所述to感压座顶部开口端面。
3.如权利要求1所述的一种单晶硅变送器，其特征在于，所述感压模组还包括陶瓷座与陶瓷帽，所述陶瓷座底部固定于所述to感压座顶部周向端面，所述陶瓷帽固定于所述陶瓷座顶端，且所述陶瓷帽顶部设有孔洞。
4.如权利要求3所述的一种单晶硅变送器，其特征在于，所述陶瓷座设有金层，所述陶瓷座与所述to感压座通过导通线路实现导通，同时所述mems感压芯片通过金线键合方式与所述陶瓷座连接，进而实现与所述to感压座的导通。
5.如权利要求1所述的一种单晶硅变送器，其特征在于，所述to感压座内设有注油孔，所述注油孔贯穿所述to感压座本体并连通所述第一腔室，所述注油孔用于向所述第一腔室内注入所述传压介质硅油。
6.如权利要求1所述的一种单晶硅变送器，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘孝江，俞利明，陈青峰，熊远昌，孙建，
申请(专利权)人：中控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。