[发明专利]一种扩散硅压阻式压力传感器模块

说明书

本发明提供了一种扩散硅压阻式压力传感器模块，其能减小扩散硅压阻式压力传感器模块受热膨胀带来的影响。其包括包封外壳，包封外壳内安装有基板、绝压传感器、专用集成电路，绝压传感器通过胶水固定在基板上，包封外壳上开设有介质入口，介质入口通过设于基板内的介质通道与绝压传感器正面的接触介质面相连通，包封外壳内还开设有活塞腔、石蜡腔，活塞腔内安装有活塞，活塞将活塞腔分隔形成与石蜡腔连通的连通腔一、与介质通道连通的连通腔二，绝压传感器的背面位于石蜡腔内，石蜡腔和连通腔一内填充有石蜡。

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，具体为一种扩散硅压阻式压力传感器模块。

背景技术

压力传感器(Pressure Transducer)是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。其中，扩散硅压阻式压力传感器是在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成正比的变化，再由桥式电路获相应的电压输出信号。

在实际的使用环境中，因为运输、安装、测试、成本等方案的原因，扩散硅压阻式压力传感器更多的时候是以包含传感器、包封外壳、引线框甚至ASIC（Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路，主要用于压力传感器的温度补充和输出信号调理）的组合模块的形式出现，例如，如图1、图2所示的就是现有的一种扩散硅压阻式压力传感器模块的内部结构图和俯视示意图，其包括位于包装外壳1内并且安装在基板2上的专用集成电路3（ASIC）、背压式绝压传感器4，专用集成电路3通过键合金属线5与引线框6、背压式绝压传感器4连接，背压式绝压传感器4则通过胶水7与基板2连接，同时还通过凝胶100与包封外壳1相隔，图中9为介质入口，与一般绝压传感器中被测介质与绑定线和传感器敏感面直接接触不同的是，背压式绝压传感器中被测介质不再直接接触绑定线及传感器敏感面，而是通过介质入口9通向钝面直接施压，由于钝面是致密的氮化硅及氧化硅，可以与当前绝大多数的介质接触而无不良反应，所以背压式绝压传感器能够适用于腐蚀性和溶解性介质。

然而，对于现有的扩散硅压阻式压力传感器模块而言，始终存在着压力传感器高温时遭受挤压的问题。在模块工作过程中，外界的介质压力施加在压力传感器受压面上，推动压力传感器沿受压方向向后移动，此时粘接传感器的环氧或胶水7承受力大部分的推力，随着温度的上升，环氧或胶水7的拉伸断裂强度明显下降，有胶水破裂、密封失效甚至传感器有从基板上脱离的风险，为了应对这种风险，以往的模块会将塑料材质包封外壳延展过来，包裹整个传感器，用外壳的压力对抗介质的推力。这样虽然避免了胶水失效引起的一系列风险，但却产生了另外一个问题，那就是：无论是传感器还是塑料材质的包封外壳都是固态物质，符合热胀冷缩的物理规则，温度升高时，外壳和传感器体积都在膨胀，两者之间会相互挤压，传感器的应变膜片会在挤压的过程中产生介质压力应变变形以外的挤压变形，甚至后者远大于前者，这会严重的影响模块的精度性能和寿命。更有甚者，会出现传感器破裂的现象，造成模块报废。虽然有些方案引入凝胶100放置在包封外壳和传感器之间（如图1所示），柔软的凝胶起到了一定的缓冲作用，但凝胶依然逃脱不了热胀冷缩的物理规则，治标不治本。

发明内容

针对温度升高现有扩散硅压阻式压力传感器模块受热膨胀易使传感器从基板上脱离、影响模块测量精度以及易导致损坏模块的问题，本发明提供了一种扩散硅压阻式压力传感器模块，其能减小扩散硅压阻式压力传感器模块受热膨胀带来的影响。