[发明专利]小体积充油型高温压力传感器芯体及其制作方法

说明书

本发明属传感器技术领域，尤其涉及一种小体积充油型高温压力传感器芯体及其制作方法，包括玻璃密封型烧结基座（1）、SOI型硅压阻压力敏感芯片（2）、隔离膜片（4）、填充陶瓷（3）及高温硅胶（8）;SOI型硅压阻压力敏感芯片（2）通过高温硅胶（8）固接在玻璃密封型烧结基座（1）的空腔内；在玻璃密封型烧结基座（1）上固定设有引针（7）;在高温硅胶（8）之上固定设有填充陶瓷（3）；SOI型硅压阻压力敏感芯片（2）的电极通过金丝（6）与引针（7）相接；在玻璃密封型烧结基座（1）的顶部固定设有隔离膜片（4）。本发明具有使用温度范围宽及温度迟滞特性好等特点。

技术领域

本发明属传感器技术领域，尤其涉及一种小体积充油型高温压力传感器芯体及其制作方法。

背景技术

扩散硅压力传感器芯体由于输出信号大，处理电路简单，而且可以测量表压、绝压、差压等多参数而得到了广泛应用，通过敏感元件材料和工艺技术上的不断改进，近十几年来发展迅速，在航空、航天等领域已经开始逐渐替代了进口产品的市场份额，特别是近年来国外的严密技术封锁，给该产品的研发和市场应用带来了更多的机遇。常规的硅压阻芯体存在体积大（常规Φ19mm）、温度范围窄（-20℃~80℃）等应用的局限性，而航空、航天等液压系统的工作温度要求范围都比较宽，而且要求传感器的体积要小，精度要求高。这些特殊的技术要求，需要通过材料和工艺的改进来实现。本发明是借助于硅压阻压力敏感芯片产品成熟的平面工艺和MEMS工艺制造技术，利用沈阳仪表院自主设计研发的高稳定耐高温SOI压力敏感芯片，通过优选玻璃密封型烧结基座、波纹型隔离膜片、高温硅油、高温强力粘接硅胶等材料，优化膜片处理工艺、膜片焊接工艺、硅油充灌工艺，解决了宽温度工作状态下，小量程压力传感器芯体温度漂移大、温度迟滞差的技术难题，根据本发明制作的压力芯体具有体积小（直径小于13mm）、重量轻、温度漂移小、稳定性好、热迟滞小等技术优点，满足了航空、航天领域对宽温区、高精度、小体积压力传感器的使用需求。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种使用温度范围宽及温度迟滞特性好的小体积充油型高温压力传感器芯体及其制作方法。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种小体积充油型高温压力传感器芯体，包括玻璃密封型烧结基座、SOI型硅压阻压力敏感芯片、隔离膜片、填充陶瓷及高温硅胶;所述SOI型硅压阻压力敏感芯片通过高温硅胶固接在玻璃密封型烧结基座的空腔内；在所述玻璃密封型烧结基座上固定设有引针;在所述高温硅胶之上固定设有填充陶瓷；所述SOI型硅压阻压力敏感芯片的电极通过金丝与引针相接；在所述玻璃密封型烧结基座的顶部固定设有隔离膜片；在所述玻璃密封型烧结基座内注有硅油。

进一步地，本发明所述玻璃密封型烧结基座的直径小于等于13mm；所述引针的个数为6个；所述引针与玻璃密封型烧结基座通过玻璃烧结固定。

进一步地，本发明所述SOI型硅压阻压力敏感芯片的厚度为2.3~2.5mm。

上述小体积充油型高温压力传感器芯体的制作方法，可按如下步骤实施：

（1）将SOI型硅压阻压力敏感芯片、玻璃密封型烧结基座、填充陶瓷、隔离膜片、焊环、封油销、硅油、高温硅胶准备齐全；

（2）将玻璃密封型烧结基座、焊环及隔离膜片材料放置在超声波清洗设备中用丙酮清洗30分钟，然后放置在通风处自然干燥；

（3）将玻璃密封型烧结基座空腔内的平面处涂上高温硅胶，将填充陶瓷和SOI型硅压阻压力敏感芯片分别摆放到相应位置后压实，放置24小时后自然固化；

（4）利用金丝球焊机将金丝分别焊接到SOI型硅压阻压力敏感芯片的电极和引针上；

（5）将经过退火后的隔离膜片和焊环组装到隔离膜片焊接的工装卡具中；

（6）用激光焊机将焊环、隔离膜片和玻璃密封型烧结基座焊接在一起；

（7）利用真空硅油充灌设备，将经过预处理的硅油浸灌到玻璃密封型烧结基座的腔体内；

（8）将封油销通过卡具压入到充油孔中；