可编程压力传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种可编程压力传感器，包括一芯片以及一实现芯片可编程的芯片编程板，所述芯片上设有可编程的信号处理电路和压力传感器，信号处理电路输入端连接压力传感器输出端，所述芯片编程板一端通过计算机ＵＳＢ通讯口与计算机相连接，芯片编程板的另一端与芯片上的信号处理电路相连接。本发明专利技术采用ＭＥＭＳ技术将压力传感器和数字信号处理电路一体式的工艺结构，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；同时实现了规模化友好的人机界面方便用户对传感器进行标定；并具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优点，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、军工等众多行业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是传感器领域，具体涉及的是一种传感器和信号处理电路设置 在一芯片上的可编程压力传感器。
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——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。但当汽车电子化使得压力传感器在汽车上得到大批量的使用时，调试困难的问题就突现出来，汽车级的压力传感器使用的温度范围从-40 125度，要求 传感器在如此宽的温度范围内满足一定的测量精度，唯一的方法是对每个传感 器都做全温度量程范围的满度和零点的温度补偿，这种人工校验方法不仅需要 大量高素质的工人，而且需要大量的仪器设备。将该传感器用于汽车这种大批 量生产而使用环境十分恶劣的产品上，压电式传感器的信号调理，温度补偿和 压力修正成为该产品批量生产的最大问题。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，这样 做最大的问题是体积大、成本高、且封装困难，尤其是应用在汽车级的压力传 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，本专利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可编程压力传感器，提高了传感器的稳定性。 为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现 可编程压力传感器，包括一芯片，其特征是，它还包括一实现芯片编程功 能的芯片编程板，在所述芯片上设有一可编程的信号处理电路和一压力传感器， 所述的信号处理电路输入端连接压力传感器输出端，本专利技术信号处理电路和压 力传感器集成在同一个芯片上，从而构成一体式结构即一体化压力传感器，减 少了体积，降低了生产成本。进一步，所述芯片编程板一端通过通讯接口与计算机相连接，然后芯片编 程板的另一端与芯片上的信号处理电路相连接。 '作为优选，所述该通讯接口为计算机的USB通讯接口，芯片编程板一端通 过计算机的USB通讯接口与计算机相连接-芯片编程的实现方式为计算机的上位机软件通过计算机USB通讯口跟芯片编程板相连，然后芯片编程板的另一端与芯片相连。联机正常后，通过计算机的操作软件即可实现芯 片输出标定编程和温度补偿编程。根据所述的可编程压力传感器，其中，所述芯片上还设有编程、信号引出 管脚的焊盘，通过焊盘与外部设备如芯片编程板相连接，方便了整个芯片的封 装，提高了传感器的稳定性。为了实现可编程功能，在信号处理电路中集成了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。作为优选，本专利技术中，所述芯片上还设有与外部设备连接的可调整接口， 即芯片上输出管脚的焊盘。通过可调整接口适合连接不同的设备，适合客户具 体应用。所述压力传感器包括一应变电桥，所述应变电桥输出端还连接有第一放大 电路和第二放大电路，变化后电压经过第一放大电路放大后转化为电信号输 出。4所述第一放大电路与第二放大电路之间还连接有斩波解调器和增益校准 电路，所述第一放大电路的输出端连接斩波解调器，斩波解调器连接增益校准电路，所述的增益校准电路再连接第二放大电路。根据所述的可编程压力传感器，其中，它还包括温度传感器和检测电路， 所述的温度传感器和检测电路连接所述的信号处理电路。本专利技术的工作原理如下本专利技术采用MEMS (压阻式)技术将压力传感器和数字信号处理电路集成在 一个芯片上，压力传感器的功能是将外界压力信号转换为电信号输出；数字信 号处理电路的功能是通过编程将传感器输出的电信号转换成标准的电压信号输 出。芯片编程的主要功能是实现输出标定和温度补偿。本专利技术采用MEMS (压阻式)技术将压力传感器和数字信号处理电路一体式 的工艺结构，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。同时实现了规模化友好的人机界面方便用户对传感器进行标定，从工 艺上将能保证大规模生产，满足了市场的需求，将对汽车用传感器、医疗电子 用压力传感器以及工业OEM用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。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本专利技术； 图1为本专利技术的一体化压力传感器的结构框图。 图2为本专利技术的一体化压力传感器的电路原理图。 图3为本专利技术的芯片编程板的连接方式示意图。 图4为本专利技术的一实施例。具体实施例方式为使本专利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，进一步阐述本专利技术。参见图1至图4，本专利技术采用MEMS (压阻式)技术将压力传感器和数字信 号处理电路集成在一个芯片上的可编程压力传感器，其包括一芯片100和一实现芯片编程功能的芯片编程板，该芯片编程板一端通过USB通讯接口连接计算 机，其另一端连接芯片100，通过芯片编程板来实现芯片100的可编程功能。本 专利技术中，在芯片100上安装有一可编程的信号处理电路110和一压力传感器120， 该信号处理电路110输入端连接压力传感器120输出端；从而使信号处理电路 110和压力传感器120集成到一个芯片上，构成了信号处理电路110和压力传感 器120的一体式结构即一体化压力传感器，减少了传感器的体积和外界对传感 器的影响，提高了传感器的稳定性，降低了生产本。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EEPROM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，为了便于整个芯片100的封装，提高传感器的稳定性，在芯 片100上还设有各种编程、信号引出管脚的焊盘130，该编程、信号引出管脚连 接单片机和EEPRO，通过焊盘130与外部设备如芯片编程板等相连接，方便了整 个芯片100的封装。在芯片100上还设有与外部设备连接的可调整接口即输出 信号的焊盘，可调整接口适合连接不同的设备，适合客户具体应用。在本专利技术 中，由于将压力传感器120和信号处理电路120封装在一个小小的芯片上，并 通过焊盘130与外部设备相连接，所以其标定和封装过程需要有金丝球焊机、 净化车间等工具来实现，增加了芯片100的封装效果，提高了传感器的稳定性。再参见图2，本专利技术中的压力传感器120采用惠斯通原理，将应变片通过 特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化 时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片本文档来自技高网...

【技术保护点】
可编程压力传感器，包括一芯片，其特征在于，它还包括一实现芯片编程功能的芯片编程板，在所述芯片上设有一可编程的信号处理电路和一压力传感器，所述的信号处理电路输入端连接压力传感器输出端，所述的信号处理电路输入端连接压力传感器输出端，所述芯片编程板一端通过通讯接口与计算机相连接，所述芯片编程板的另一端与芯片上的信号处理电路相连接。

【技术特征摘要】
1、可编程压力传感器，包括一芯片，其特征在于，它还包括一实现芯片编程功能的芯片编程板，在所述芯片上设有一可编程的信号处理电路和一压力传感器，所述的信号处理电路输入端连接压力传感器输出端，所述的信号处理电路输入端连接压力传感器输出端，所述芯片编程板一端通过通讯接口与计算机相连接，所述芯片编程板的另一端与芯片上的信号处理电路相连接。2、 根据权利要求1所述的可编程压力传感器，其特征在于，所述数字信 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。3、 根据权利要求1所述的可编程压力传感器，其特征在于，所述芯片上 还设有与外部设备连接的可调整接口。4、 根据权利要求1所述的可编程压力传感器，其特征在于，所述芯片上 还设有编程、信号引出管脚的焊盘。5、 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏，王莉莎，申爱群，李恩君，
申请(专利权)人：昆山诺金传感技术有限公司，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：发明
国别省市：32[]