紧凑型汽车压力变送器及制造工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种带有模块化性质的紧凑型汽车压力变送器及制造工艺。目的是在变送器内部使用充油芯体，提高加工的效率，降低制造成本，外壳一端设置有开口的芯体腔，从内到外依次固定传感器芯体、放大板和引线罩，传感器芯体、放大板和引线罩之间通过导线相连；传感器芯体包括基座、固定在基座内的标准基板，基座内填充有硅油，标准基板上连接固定有对应规格的芯片，在传感器芯体内部采用标准基板来固定芯片，可以统一基座内部的加工工艺，只需改变芯片就能对应不同的测量量程，简化了工艺，提高了制作效率，同时还提高了整体的自动化程度，经过每一主要工序的压力测试，确保了最终产品的合格率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感器结构及制作工艺，尤其是一种带有模块化性质的紧凑型汽 车压力变送器及制造工艺。
技术介绍
目前，公知的压力传感器普遍采用压电式、应变式或者压阻式结构的原理，压电式 压力传感器的输出信号为电荷变化量，要转换成压力的直观变化，需要对后续的电信号进 行处理，但是该种传感器不适合在高温环境下使用，也不具有高的过载保护能力。压阻式压 力传感器中，最常用的传感器结构是充硅油硅压阻压力传感器。应变式压阻压力传感器由 于受结构影响，具有较大的线性、迟滞等静态误差。充硅油硅压阻式压力传感器具有线性 好，迟滞小等特点，测得数据比较准确，但是每一规格的传感器都需要特定的传感器底座， 在加工的时候需要将体积较大的特定传感器底座与芯体一一连接，这种方法即影响了焊接 特性又降低了工作效率。中国专利局于2009年11月18日公告了一份CN100561156C号专利，名称为SOI全 硅结构充硅油耐高温压力传感器，公开在真空环境下将压力芯片与PYREX7740玻璃通过静 电键合封接在一起，高温硅油在真空的环境下通过销钉孔充填于基座的空腔中，充填完硅 油后，将销钉锚入销钉孔，实现硅油的密封，压力芯片上的压焊块与电极之间通过超声热压 焊用金丝连接。这种方式就将芯片与基座一一对应来加工的，同时提到了充填硅油的方式， 但是高温的硅油进行充填存在一些膨胀的问题，温度降低后，硅油的体积会变小，从而对芯 片的精度造成影响。这些传感器使用的芯片都是先固定在底座上，再用金丝将芯片引出孔与底座引线 柱连接，这样的底座选用的原因是目前还没有机械化批量生产，大多都是手工操作，批与批 之间难保一致，引线柱可焊性差，操作上比较麻烦，效率比较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种紧凑型汽车压力变送器及制造工艺，内部使用充油芯 体，可以提高加工的效率，同时还能降低制造成本。本专利技术的另一目的是提供一种紧凑型汽车压力变送器及制造工艺，使用充油芯体 从而简化加工工艺，提高自动化，同时还能扩大传感器的量程范围。本专利技术的再一目的是提供一种紧凑型汽车压力变送器及制造工艺，传感器芯体采 用标准基板用来固定芯片同时又能封住硅油腔，只需改变芯片就可以形成多种不同对应的 量程，该标准基板与集成电路封装相兼容，提高了传感器生产过程中的一致性、可焊性、批 量性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种紧凑型汽车压力变送器，包括 外壳、设置在外壳内部的传感器芯体、放大板及引线罩，外壳一端设置有开口的芯体腔，从 内到外依次固定传感器芯体、放大板和引线罩，传感器芯体、放大板和引线罩之间通过导线相连；传感器芯体包括基座、固定在基座内的标准基板，基座内填充有硅油，标准基板上连 接固定有对应规格的芯片。传感器芯体为压力变送器的重要部件，压力通过外壳传递给硅 油，硅油将压力传递给芯片，芯片将测得数据通过导线输出；此处的标准基板指不论压力变 送器本身的规格如何，基板的尺寸固定不变，改变的只是固定在标准基板上的芯片，基座内 部采用标准基板，可以简化加工工艺，压力变送器的安装尺寸变化时也只是根据安装尺寸 的变化另行改变外壳的尺寸，不需要改变内部的尺寸，采用标准基板则可以将基座内部的 安装位置尺寸标准化，加工的时候采用一种加工工艺，这可以大大提高加工效率，提高自动 化程度，也能降低加工的成本；使用标准基板可以灵活地变动压力变送器的外型，从而扩大 应用的范围。作为优选，芯体腔的侧壁设置有一圈凹槽，凹槽内放置有卡环，卡环压住传感器芯 体。使用卡环来固定传感器芯体，结构比较简单，固定比较方便。作为优选，基座包括H形的底座，底座的中间壁上设置有圆孔，底座的侧边固定有 压环，压环与底座之间固定有波纹膜，波纹膜与底座中间壁形成了硅油腔，硅油填充在硅油 腔内，标准基板固定在中间壁的另一侧同时将硅油腔封闭，芯片朝向硅油腔。底座与压环之 间采用焊接固定，焊接的时候同时压紧波纹膜，硅油腔内部的硅油与波纹膜直接接触，芯片 浸入到硅油中，波纹膜产生的变形通过硅油传递到芯片，芯片变形将变形值传递给放大板， 底座呈H形，从而可以使得标准基板沉入到H形中间的凹陷处，标准基板不会凸出底座表 面，可以保护标准基板，同时通过注塑填充封住标准基板，标准基板使用统一的规格，只是 改变固定在标准基板上的芯片就可以改变不同的量程，标准基板可以形成批量生产，同时 也可以简化对底座的加工业，从而提高效率，或者提高自动化程度。作为优选，压环的内壁呈锥形，内径较大的一端压住波纹膜。锥形内壁可以扩大波 纹膜变形的面积，从而提高波纹膜感受的敏感度，从而能降低传感器最小的测量值。一种紧凑型汽车压力变送器的制造工艺，包括如下步骤1.先制作底座、波纹膜、 标准基板和压环，底座呈H形，底座中间壁的中间加工一个圆孔，中间壁的边上设置一个注 油孔，压环的内表面加工成锥形，波纹膜是由钼片压制而成，标准基板上固定连接有引线 柱；2.选用合适的芯片，将芯片胶粘固定到标准基板的背面，同时用金丝将引线柱与芯片 的引脚焊接连接；3.制作硅油腔将压环、波纹膜和底座依次对齐并将压环与底座焊接固定，波纹膜被 压紧在压环与底座之间形成硅油腔；4.固定标准基板将标准基板固定到底座中间壁的圆孔上并封住圆孔，标准基板的引 线柱朝外，标准基板上的芯片朝向波纹膜；5.注油在真空下从注油孔往硅油腔注油，控制注油时间，注油后保持足够时间，接着 用钢珠将注油孔封住；6.安装传感器芯体将上述制作好的传感器芯体放入到外壳内，同时用卡环卡入到外 壳内部的凹槽并压紧传感器芯体；7.再将放大板固定到外壳内，连线引线罩，引线罩固定环固定引线罩。将传感器芯体放置到外壳内后用卡环固定，操作比较方便，主要的问题是控制好 外壳内部凹槽的位置，卡环的位置是由凹槽的位置来确定的，传感器芯体的外径与外壳的4内径相配，放大板的直径与外壳的内径相配，不锈钢片冲制成波纹膜，可以扩大接触面积， 提高波纹膜的敏感度，芯片固定到标准基板上比芯片固定到底座上更加方便，标准基板尺 寸比底座小，操作方便，注油要保持真空，保持足够时间，都是为了让硅油能完全充满整个 硅油腔，不会在硅油腔里边残留空气。作为优选，在完成传感器芯体的制作后要进行压力测试，合格才能进入下一道工 序进行传感器芯体安装。作为优选，安装固定好放大板后要进行压力测试，合格后才能进入最后的固定引线罩工序。作为优选，固定引线罩后再一次进行压力测试，产品合格才能最终入库。在将硅油 腔密封后的每一次工序都要进行压力测试，从而确保每一工序都不会造成次品，防止在最 终压力测试中出现次品但确不知道是在哪个工序造成的问题，这样做到每一个工序都是可 控的。本专利技术的有益效果是在传感器芯体内部采用标准基板来固定芯片，可以统一 基座内部的加工工艺，只需改变芯片就能对应不同的测量量程，简化了工艺，提高了制作效 率，同时还提高了整体的自动化程度，经过每一主要工序的压力测试，确保了最终产品的合 格率。附图说明图1是本专利技术一种结构示意图2是本专利技术一种传感器芯体的结构示意图； 图3是本专利技术一种标准基板的结构示意图中1、外壳，2、传感器芯体，3、凹槽，4、卡环，5、放大板，6、引线罩，7、芯体腔，8、压环， 9、波纹膜，10、硅油腔，11、底座，12、中间壁，13、封头，14、凸台，15、引本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凡，潘寅，
申请(专利权)人：杭州博翔传感器有限公司，
类型：发明
国别省市：86