[实用新型]微小充油扩散硅传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器结构，尤其是一种带有模块化性质的微小充油扩散硅传感器。

背景技术

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。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种微小充油扩散硅传感器，传感器芯体采用标准封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，可以实现小型化和模块化。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微小充油扩散硅传感器，包括基座，基座内设置有填充硅油的硅油腔，硅油腔内固定有芯片，其特征在于基座包括相互固定的底座和压环，底座与压环之间固定夹有波纹膜，底座呈H形，底座中间壁的中心设置有通孔，通孔上固定有封板，封板、底座和波纹膜围成封闭的硅油腔，芯片固定在封板朝向硅油腔的一侧。硅油腔内填充硅油，压力传递到波纹膜上，波纹膜发生变形，将变形量传递给芯片，由芯片将变形量通过引线传递给数据接收器，底座的尺寸可以发生改变，包括外径和高度，根据不同的使用场合和安装要求设定相应的外形尺寸，底座呈H形，可以在底座内形成一个凹陷的区域，非常适合作为硅油腔，底座中间壁上的通孔尺寸与封板相配，底座的另一凹陷的区域可以将封板隐藏在内，保证芯片的安全剂使用寿命，封板制作成标准的尺寸，不同规格的传感器都是用相同的封板，只是替换内部芯片的规格，这样可以简化整体的结构，也方便制作，尤其是加工中间的通孔就可以使用一种道具，使用一个尺寸降低了工人的操作难度，而且形成标准后对产品的标准化处理起到简化的作用，这样可以尽量缩小传感器的尺寸，从而实现小型化和模块化。

作为优选，压环为圆柱状，压环的内壁呈锥形，内径较大的一端与底座的端面之间夹住波纹膜并用电阻焊焊接固定。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，这样就可以将传感器制作得较小，也可以变相的实现传感器小型化，采用电阻焊来固定波纹膜、压环及底座，外部较平滑，可以得到较高的安装精度，而且密封的性能能得到满足。

作为优选，底座中间壁上的通孔为圆孔，圆孔的边缘设置有截面呈三角形的凸台，封板覆盖在凸台的顶端并用加压热焊与凸台固定。在圆孔边缘设置凸台是为了便于将封板与底座中间壁焊接，由凸台将封板顶起留出焊接的位置，焊接的时候可以保证密封性。

作为优选，封板呈圆形，封板的边缘为台阶状，台阶的内径与中间壁上的凸台的内径相对应，封板的边缘顶在凸台的顶部，封板的外径大于凸台顶端的直径，凸台设置在中间壁与硅油腔相对的一侧。圆孔边缘设置凸台可以方便与封板焊接固定，台阶及台阶尺寸要求使得封板定位准确，封板的外径较大使得封板边缘的焊接固定比较顺利，而且密封性较好。

作为优选，封板的中间设置有四个呈四边形分布的引线孔，引线孔内固定有引线柱，引线柱的端部突出封板的背面形成凸起，凸起通过金线与芯片的引脚相接。小孔用来固定连接引线柱，引线柱通过金线将芯片测得的数据传输到接收器。