汽车通用压力传感器制造技术

一种汽车通用压力传感器由传感器壳体、硅压阻敏感芯体、传感器芯座、信号调理电路和汽车电器接口组成，硅压阻敏感芯体、传感器芯座和信号调理电路位于传感器壳体的内腔室，传感器壳体安装于该汽车电器接口，硅压阻敏感芯体由硅压阻敏感元件和玻璃环片组成，硅压阻敏感元件设有惠斯顿电桥，惠斯顿电桥上应变电阻通过焊接金丝内引线引出，硅压阻敏感元件和玻璃环片正面形成绝缘氧化层；玻璃环片另一面密封固定于传感器芯座上设有的环形凹坑面，传感器芯座密封旋固于传感器壳体上的进压端口，硅压阻敏感芯体上金丝内引线通过该传感器芯座之环形凹坑面上中心孔，引入到设于中心孔另一端的转接板后，并经信号调理电路由该汽车电器接口上引出。

【技术实现步骤摘要】
汽车通用压力传感器专利
本专利技术涉及一种汽车通用压力传感器，特别涉及一种基于硅基MEMS技术的 汽车通用压力传感器，该传感器可用于各种汽车及各个车辆系统上面的油压、气压、燃 料、冷媒、液压等介质的压力测量。
技术介绍
汽车通用压力传感器作为汽车电子控制系统的信息源之一，是汽车电子控制系 统的关键部件，也是汽车电子
研究的核心内容之一。汽车通用压力传感器在汽 车上主要用于制动系统、自动变速箱、空调系统、悬挂系统、发动机机油压力、动力切 换传输系统、LPG的动力系统等部分的压力测量控制。80年代传统的汽车高压传感器使用厚膜陶瓷技术，经过多年的发展虽然其现在 陶瓷芯体的制作成本已有大幅的下降，完全满足汽车应用要求，但由于陶瓷材料极其脆 性特点，不能抗液体压力冲击过载(一般为1.5倍)，抗震动能力差，灵敏度输出很低 (2mV/V),可靠性低无法满足汽车压力测量的发展需要被淘汰。90年代又出现了使用 应变技术的汽车高压传感器，在芯体的制作成本上其仍然保持这低成本的特性，其解决 了厚膜陶瓷抗震动能力差，同时提高了一定的抗压力冲击过载能力，但由于其结构原理 使用了胶粘金属应变片技术，有机胶的疲劳导致传感器整体寿命较短，由于胶的蠕变导 致测量精度会随使用时间降低同时灵敏度输出依然很低。近年来美国精量公司和美国 森萨塔将此技术进行了改进，利用高温玻璃粉烧结硅应变片技术代替了胶粘金属应变片 技术，其芯体制作成本虽然有小幅上升却解决了传感器的寿命问题和测量精度随时间变 化问题，同时利用硅应变片大幅提高了灵敏度输出但由于烧结玻璃粉工艺中玻璃粉层很 薄，面积就相对较大，对于较为脆性的玻璃材料来说，在受到压力快速过载冲击及温度 冲击时会出现烧结玻璃层断裂的现象，其抗压力过载冲击2倍，工作温度范围仅为-20 80°C,很多地方无法满足汽车级的使用要求。同时后期由应变式衍生出来的溅射薄膜式 通用压力传感器解决了前面应变式的缺点，使用温区也可以满足汽车级的要求，灵敏度 输出可达5mV/V，抗冲击压力过载2倍，但由于其制造成本较高，无法大范围在汽车应 用中推广。欧洲KELLER公司及美国Honeywell公司等公司使用MEMS单晶硅敏感元 件，灵敏度输出可达20mV/V，抗冲击压力过载3倍，在满足汽车级所有应用的基础上虽 然利用半导体MEMS工艺生产解决了敏感元件的相对批量化低成本制造，但由于国际上 其单晶硅通用压力传感器芯片通用设计为背面支撑正面承压结构，中间需要复杂的隔离 充油焊接技术解决测量介质兼容性的技术缺陷，却由于加入了隔离充油焊接技术而大幅 增加了产品的制造成本，使其无法大范围在汽车应用中推广。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种汽车通用压力传感器，具有测量精度高、 成本低、满足汽车上油压、气压、燃料、冷媒、液压等压力的测量要求，安装方便可罪。本专利技术的技术方案是这样实现的一种汽车通用压力传感器，由传感器壳体、 硅压阻敏感芯体、传感器芯座、信号调理电路、汽车电器接口组成，该硅压阻敏感芯 体、传感器芯座和信号调理电路位于该传感器壳体的内腔室，该传感器壳体安装于该汽 车电器接口，其中1)该硅压阻敏感芯体由硅压阻敏感元件和玻璃环片组成，该硅压阻敏感元件由 圆平硅膜片的正面依次覆盖有^IO2层和 3N4层形成，该硅压阻敏感元件正面中部设有惠 斯顿电桥，而周部裸露出硅膜片后，焊固于与硅有相似热膨胀系数的该玻璃环片，该惠 斯顿电桥上应变电阻通过焊接金丝内引线引出，该硅压阻敏感元件和玻璃环片正面形成 绝缘氧化层；2)该玻璃环片另一面密封固定于该传感器芯座上设有的环形凹坑面，该传感器 芯座密封旋固于该传感器壳体上的进压端口，该硅压阻敏感芯体上金丝内引线通过该传 感器芯座之环形凹坑面上中心孔，引入到设于该中心孔另一端的转接板后，并经该信号 调理电路由该汽车电器接口上引出；3)该传感器壳体由传感器基座和旋固于该传感器基座后形成内腔室的传感器外 壳组成，该传感器外壳安装于该汽车电器接口，该传感器基座中部具有作为引压端口的 台阶孔，该传感器芯座通过螺纹密封胶旋固于该传感器基座上台阶孔。作为本专利技术的进一步改进，该台阶孔环周面具有环型凹槽，该环型凹槽设有O 型密封圈，该传感器芯座旋固于该传感器基座上台阶孔的同时，该传感器芯座压紧该O 型密封圈，实现该传感器芯座与该传感器基座密封固定。作为本专利技术的进一步改进，该玻璃环片内壁及该传感器芯座上中心孔内壁设有 作为绝缘表面的胶粘性硅橡胶，该传感器芯座与传感器基座之间环形连接缝，以及该传 感器基座与传感器外壳之间环形连接缝隙利用激光或电子束密封焊接。作为本专利技术的进一步改进，设有该信号调理电路的信号调理电路板固定于该传 感器内腔室，该信号调理电路具有信号放大、零位及满度输出调理、零位及灵敏度温度 系数补偿以及非线性修调。作为本专利技术的进一步改进，对应该传感器压力量程为0 0.5MRI至 IOOMPa,该圆平硅膜片的直径为2mm 4mm，厚度为0.22 0.91mm。作为本专利技术的进一步改进，该玻璃环片内壁及该传感器芯座上中心孔内壁设有 作为绝缘表面的胶粘性硅橡胶。作为本专利技术的进一步改进，该传感器外壳通过密封胶旋固于该汽车电器接口， 该传感器芯座与该传感器基座之间环型连接缝，以及该传感器外壳与该传感器基座之间 环型连接缝，通过激光或电子束密封焊接。作为本专利技术的进一步改进，该传感器芯座、传感器基座和传感器基座为不锈钢 材质。作为本专利技术的进一步改进，该玻璃环片采用PyreX7740或GG_17玻璃环片。本专利技术的有益技术效果是所述硅压阻敏感元件正面设有惠斯顿电桥，而反面 作为受压面，这样外界介质压力通过引压端口引入，通过该硅压阻敏感元件反面受压， 减小了外界介质的影响，该硅压阻敏感元件通过玻璃环片密封固定于该传感器芯座，而4该传感器芯座又密封固定于该传感器壳体的引压端口内侧，而该传感器壳体由传感器基 座和旋固于该传感器基座后形成内腔室的传感器外壳组成，该传感器外壳安装于该汽车 电器接口，该传感器基座中部具有作为引压端口的台阶孔，该传感器芯座通过螺纹密封 胶旋固于该传感器基座上台阶孔，这样通过多重措施，保证传感器制作时玻璃环片、传 感器芯座、传感器基座和传感器外壳之间密封性，从而保证了测量可靠性，该硅压阻敏 感元件和玻璃环片正面形成绝缘氧化层，提高了测量精度，该信号调理电路的引入实现 了放大信号放大、零位及满度输出调理、零位及灵敏度温度系数补偿以及非线性修调， 完全满足了汽车高压测量的要求。附图说明图1为本专利技术中所述硅压阻敏感元件的结构示意图2为本专利技术中所述硅压阻敏感芯体的结构示意图3为本专利技术中所述硅压阻敏感芯体与传感器芯座的装配示意图4为本专利技术中装配后的所述传感器芯座与传感器基座的结构示意图5为本专利技术的结构示意图。对照以上附图作补充说明1——娃压阻敏感元件11——圆平硅膜片12——SiO2 层13——Si3N4 层14——应变电阻15——金丝内引线2——玻璃环片3——传感器芯座4——转接板具体实施方式结合图1、图2、图3、图4、图5以下分别做进一步描述一种汽车通用压力传感器，由传感器壳体、硅压阻敏感芯体、传感器芯座、信 号调理电路、汽车电器接口组成，该硅压阻敏感芯体、传感器芯座和信号调理电路位于 该传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车通用压力传感器，由传感器壳体、硅压阻敏感芯体、传感器芯座、信号调理电路、汽车电器接口组成，该硅压阻敏感芯体、传感器芯座和信号调理电路位于该传感器壳体的内腔室，该传感器壳体安装于该汽车电器接口，其特征在于，其中：１）该硅压阻敏感芯体由硅压阻敏感元件（１）和玻璃环片（２）组成，该硅压阻敏感元件（１）由圆平硅膜片（１１）的正面依次覆盖有ＳｉＯ↓［２］层（１２）和Ｓｉ↓［３］Ｎ↓［４］层（１３）形成，该硅压阻敏感元件正面中部设有惠斯顿电桥，而周部裸露出硅膜片后，焊固于与硅有相似热膨胀系数的该玻璃环片（２），该惠斯顿电桥上应变电阻（１４）通过焊接金丝内引线（１５）引出，该硅压阻敏感元件和玻璃环片正面形成绝缘氧化层；２）该玻璃环片（２）另一面密封固定于该传感器芯座（３）上设有的环形凹坑面，该传感器芯座（３）密封旋固于该传感器壳体上的进压端口，该硅压阻敏感芯体上金丝内引线（１５）通过该传感器芯座之环形凹坑面上中心孔，引入到设于该中心孔另一端的转接板（４）后，并经该信号调理电路由该汽车电器接口（７）上引出；３）该传感器壳体由传感器基座（５）和旋固于该传感器基座（５）后形成内腔室的传感器外壳（６）组成，该传感器外壳（６）安装于该汽车电器接口（７），该传感器基座（５）中部具有作为进压端口的台阶孔，该传感器芯座（３）通过螺纹密封胶旋固于该传感器基座（５）上台阶孔。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王文襄，王冰，毛超民，石桥，李威，汪超，
申请(专利权)人：昆山双桥传感器测控技术有限公司，王文襄，上海文襄汽车传感器有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]