專利名稱：緊湊型汽車壓力變送器及制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器結(jié)構(gòu)及制作工藝，尤其是一種帶有模塊化性質(zhì)的緊湊型汽 車壓力變送器及制造工藝。
背景技術(shù)：
目前，公知的壓力傳感器普遍采用壓電式、應(yīng)變式或者壓阻式結(jié)構(gòu)的原理，壓電式 壓力傳感器的輸出信號(hào)為電荷變化量，要轉(zhuǎn)換成壓力的直觀變化，需要對(duì)后續(xù)的電信號(hào)進(jìn) 行處理，但是該種傳感器不適合在高溫環(huán)境下使用，也不具有高的過(guò)載保護(hù)能力。壓阻式壓 力傳感器中，最常用的傳感器結(jié)構(gòu)是充硅油硅壓阻壓力傳感器。應(yīng)變式壓阻壓力傳感器由 于受結(jié)構(gòu)影響，具有較大的線性、遲滯等靜態(tài)誤差。充硅油硅壓阻式壓力傳感器具有線性 好，遲滯小等特點(diǎn)，測(cè)得數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，但是每一規(guī)格的傳感器都需要特定的傳感器底座， 在加工的時(shí)候需要將體積較大的特定傳感器底座與芯體一一連接，這種方法即影響了焊接 特性又降低了工作效率。中國(guó)專利局于2009年11月18日公告了一份CN100561156C號(hào)專利，名稱為SOI全 硅結(jié)構(gòu)充硅油耐高溫壓力傳感器，公開在真空環(huán)境下將壓力芯片與PYREX7740玻璃通過(guò)靜 電鍵合封接在一起，高溫硅油在真空的環(huán)境下通過(guò)銷釘孔充填于基座的空腔中，充填完硅 油后，將銷釘錨入銷釘孔，實(shí)現(xiàn)硅油的密封，壓力芯片上的壓焊塊與電極之間通過(guò)超聲熱壓 焊用金絲連接。這種方式就將芯片與基座一一對(duì)應(yīng)來(lái)加工的，同時(shí)提到了充填硅油的方式， 但是高溫的硅油進(jìn)行充填存在一些膨脹的問(wèn)題，溫度降低后，硅油的體積會(huì)變小，從而對(duì)芯 片的精度造成影響。這些傳感器使用的芯片都是先固定在底座上，再用金絲將芯片引出孔與底座引線 柱連接，這樣的底座選用的原因是目前還沒(méi)有機(jī)械化批量生產(chǎn)，大多都是手工操作，批與批 之間難保一致，引線柱可焊性差，操作上比較麻煩，效率比較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種緊湊型汽車壓力變送器及制造工藝，內(nèi)部使用充油芯 體，可以提高加工的效率，同時(shí)還能降低制造成本。本發(fā)明的另一目的是提供一種緊湊型汽車壓力變送器及制造工藝，使用充油芯體 從而簡(jiǎn)化加工工藝，提高自動(dòng)化，同時(shí)還能擴(kuò)大傳感器的量程范圍。本發(fā)明的再一目的是提供一種緊湊型汽車壓力變送器及制造工藝，傳感器芯體采 用標(biāo)準(zhǔn)基板用來(lái)固定芯片同時(shí)又能封住硅油腔，只需改變芯片就可以形成多種不同對(duì)應(yīng)的 量程，該標(biāo)準(zhǔn)基板與集成電路封裝相兼容，提高了傳感器生產(chǎn)過(guò)程中的一致性、可焊性、批 量性。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種緊湊型汽車壓力變送器，包括 外殼、設(shè)置在外殼內(nèi)部的傳感器芯體、放大板及引線罩，外殼一端設(shè)置有開口的芯體腔，從 內(nèi)到外依次固定傳感器芯體、放大板和引線罩，傳感器芯體、放大板和引線罩之間通過(guò)導(dǎo)線相連；傳感器芯體包括基座、固定在基座內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)基板，基座內(nèi)填充有硅油，標(biāo)準(zhǔn)基板上連 接固定有對(duì)應(yīng)規(guī)格的芯片。傳感器芯體為壓力變送器的重要部件，壓力通過(guò)外殼傳遞給硅 油，硅油將壓力傳遞給芯片，芯片將測(cè)得數(shù)據(jù)通過(guò)導(dǎo)線輸出；此處的標(biāo)準(zhǔn)基板指不論壓力變 送器本身的規(guī)格如何，基板的尺寸固定不變，改變的只是固定在標(biāo)準(zhǔn)基板上的芯片，基座內(nèi) 部采用標(biāo)準(zhǔn)基板，可以簡(jiǎn)化加工工藝，壓力變送器的安裝尺寸變化時(shí)也只是根據(jù)安裝尺寸 的變化另行改變外殼的尺寸，不需要改變內(nèi)部的尺寸，采用標(biāo)準(zhǔn)基板則可以將基座內(nèi)部的 安裝位置尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，加工的時(shí)候采用一種加工工藝，這可以大大提高加工效率，提高自動(dòng) 化程度，也能降低加工的成本；使用標(biāo)準(zhǔn)基板可以靈活地變動(dòng)壓力變送器的外型，從而擴(kuò)大 應(yīng)用的范圍。作為優(yōu)選，芯體腔的側(cè)壁設(shè)置有一圈凹槽，凹槽內(nèi)放置有卡環(huán)，卡環(huán)壓住傳感器芯 體。使用卡環(huán)來(lái)固定傳感器芯體，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，固定比較方便。作為優(yōu)選，基座包括H形的底座，底座的中間壁上設(shè)置有圓孔，底座的側(cè)邊固定有 壓環(huán)，壓環(huán)與底座之間固定有波紋膜，波紋膜與底座中間壁形成了硅油腔，硅油填充在硅油 腔內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)基板固定在中間壁的另一側(cè)同時(shí)將硅油腔封閉，芯片朝向硅油腔。底座與壓環(huán)之 間采用焊接固定，焊接的時(shí)候同時(shí)壓緊波紋膜，硅油腔內(nèi)部的硅油與波紋膜直接接觸，芯片 浸入到硅油中，波紋膜產(chǎn)生的變形通過(guò)硅油傳遞到芯片，芯片變形將變形值傳遞給放大板， 底座呈H形，從而可以使得標(biāo)準(zhǔn)基板沉入到H形中間的凹陷處，標(biāo)準(zhǔn)基板不會(huì)凸出底座表 面，可以保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)基板，同時(shí)通過(guò)注塑填充封住標(biāo)準(zhǔn)基板，標(biāo)準(zhǔn)基板使用統(tǒng)一的規(guī)格，只是 改變固定在標(biāo)準(zhǔn)基板上的芯片就可以改變不同的量程，標(biāo)準(zhǔn)基板可以形成批量生產(chǎn)，同時(shí) 也可以簡(jiǎn)化對(duì)底座的加工業(yè)，從而提高效率，或者提高自動(dòng)化程度。作為優(yōu)選，壓環(huán)的內(nèi)壁呈錐形，內(nèi)徑較大的一端壓住波紋膜。錐形內(nèi)壁可以擴(kuò)大波 紋膜變形的面積，從而提高波紋膜感受的敏感度，從而能降低傳感器最小的測(cè)量值。一種緊湊型汽車壓力變送器的制造工藝，包括如下步驟1.先制作底座、波紋膜、 標(biāo)準(zhǔn)基板和壓環(huán)，底座呈H形，底座中間壁的中間加工一個(gè)圓孔，中間壁的邊上設(shè)置一個(gè)注 油孔，壓環(huán)的內(nèi)表面加工成錐形，波紋膜是由鉬片壓制而成，標(biāo)準(zhǔn)基板上固定連接有引線 柱；
2.選用合適的芯片，將芯片膠粘固定到標(biāo)準(zhǔn)基板的背面，同時(shí)用金絲將引線柱與芯片 的引腳焊接連接；
3.制作硅油腔將壓環(huán)、波紋膜和底座依次對(duì)齊并將壓環(huán)與底座焊接固定，波紋膜被 壓緊在壓環(huán)與底座之間形成硅油腔；
4.固定標(biāo)準(zhǔn)基板將標(biāo)準(zhǔn)基板固定到底座中間壁的圓孔上并封住圓孔，標(biāo)準(zhǔn)基板的引 線柱朝外，標(biāo)準(zhǔn)基板上的芯片朝向波紋膜；
5.注油在真空下從注油孔往硅油腔注油，控制注油時(shí)間，注油后保持足夠時(shí)間，接著 用鋼珠將注油孔封?。?br> 6.安裝傳感器芯體將上述制作好的傳感器芯體放入到外殼內(nèi)，同時(shí)用卡環(huán)卡入到外 殼內(nèi)部的凹槽并壓緊傳感器芯體；
7.再將放大板固定到外殼內(nèi)，連線引線罩，引線罩固定環(huán)固定引線罩。將傳感器芯體放置到外殼內(nèi)后用卡環(huán)固定，操作比較方便，主要的問(wèn)題是控制好 外殼內(nèi)部凹槽的位置，卡環(huán)的位置是由凹槽的位置來(lái)確定的，傳感器芯體的外徑與外殼的
4內(nèi)徑相配，放大板的直徑與外殼的內(nèi)徑相配，不銹鋼片沖制成波紋膜，可以擴(kuò)大接觸面積， 提高波紋膜的敏感度，芯片固定到標(biāo)準(zhǔn)基板上比芯片固定到底座上更加方便，標(biāo)準(zhǔn)基板尺 寸比底座小，操作方便，注油要保持真空，保持足夠時(shí)間，都是為了讓硅油能完全充滿整個(gè) 硅油腔，不會(huì)在硅油腔里邊殘留空氣。作為優(yōu)選，在完成傳感器芯體的制作后要進(jìn)行壓力測(cè)試，合格才能進(jìn)入下一道工 序進(jìn)行傳感器芯體安裝。作為優(yōu)選，安裝固定好放大板后要進(jìn)行壓力測(cè)試，合格后才能進(jìn)入最后的固定引
線罩工序。作為優(yōu)選，固定引線罩后再一次進(jìn)行壓力測(cè)試，產(chǎn)品合格才能最終入庫(kù)。在將硅油 腔密封后的每一次工序都要進(jìn)行壓力測(cè)試，從而確保每一工序都不會(huì)造成次品，防止在最 終壓力測(cè)試中出現(xiàn)次品但確不知道是在哪個(gè)工序造成的問(wèn)題，這樣做到每一個(gè)工序都是可 控的。本發(fā)明的有益效果是在傳感器芯體內(nèi)部采用標(biāo)準(zhǔn)基板來(lái)固定芯片，可以統(tǒng)一 基座內(nèi)部的加工工藝，只需改變芯片就能對(duì)應(yīng)不同的測(cè)量量程，簡(jiǎn)化了工藝，提高了制作效 率，同時(shí)還提高了整體的自動(dòng)化程度，經(jīng)過(guò)每一主要工序的壓力測(cè)試，確保了最終產(chǎn)品的合 格率。


圖1是本發(fā)明一種結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明一種傳感器芯體的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明一種標(biāo)準(zhǔn)基板的結(jié)構(gòu)示意圖中1、外殼，2、傳感器芯體，3、凹槽，4、卡環(huán)，5、放大板，6、引線罩，7、芯體腔，8、壓環(huán)， 9、波紋膜，10、硅油腔，11、底座，12、中間壁，13、封頭，14、凸臺(tái)，15、引線柱，16、標(biāo)準(zhǔn)基板， 17、定位柱。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例一種緊湊型汽車壓力變送器(參見附圖1)，包括外殼1、設(shè)置在外殼內(nèi)部 的傳感器芯體2、放大板5及引線罩6，外殼1 一端設(shè)置有開口的芯體腔7，芯體腔7從內(nèi)到 外依次固定傳感器芯體2、放大板5和引線罩6，傳感器芯體2、放大板5和引線罩6之間通 過(guò)導(dǎo)線相連；傳感器芯體2包括基座、固定在基座內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)基板16，基座內(nèi)填充有硅油，標(biāo) 準(zhǔn)基板16上連接固定有對(duì)應(yīng)規(guī)格的芯片，芯體腔7的側(cè)壁設(shè)置有一圈凹槽3，凹槽3內(nèi)放置 有卡環(huán)4，卡環(huán)4壓住傳感器芯體2，凹槽3的高度與傳感器芯體2的高度相當(dāng)。傳感器芯體2(參見附圖2)的基座整體為圓柱形，基座包括截面為H形的底座11， 底座11的中間壁12上設(shè)置有圓孔，中間壁12的邊緣處設(shè)置有注油孔，圓孔的邊緣設(shè)置有 截面呈三角形的凸臺(tái)14，底座11上與凸臺(tái)14相對(duì)的側(cè)邊固定有壓環(huán)8，壓環(huán)8的內(nèi)表面為 錐形，壓環(huán)8與底座11之間固定有波紋膜9，波紋膜9與底座11中間壁之間的空腔形成了 硅油腔10，硅油填充在硅油腔10內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)基板16為圓形(參見附圖3)，標(biāo)準(zhǔn)基板16的邊緣 為臺(tái)階狀，臺(tái)階的內(nèi)徑與凸臺(tái)14的內(nèi)徑相對(duì)應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)基板16的邊緣頂在凸臺(tái)14的尖部位置，并通過(guò)加壓熱電焊的方式將標(biāo)準(zhǔn)基板16與中間壁12固定在一起，標(biāo)準(zhǔn)基板16的背面 粘結(jié)有芯片，標(biāo)準(zhǔn)基板16的正面設(shè)置有引線柱15，引線柱15在標(biāo)準(zhǔn)基板16的背面形成凸 包，芯片的引腳與凸包通過(guò)金絲連接，標(biāo)準(zhǔn)基板16的邊緣設(shè)置有凸起的定位柱17，標(biāo)準(zhǔn)基 板17與中間壁12固定并將硅油腔10封閉，芯片朝向硅油腔10，標(biāo)準(zhǔn)基板16外部注塑形成 封頭13。一種緊湊型汽車壓力變送器的制造工藝，包括如下步驟1.先制作底座、波紋膜、 標(biāo)準(zhǔn)基板和壓環(huán)，底座呈H形，底座中間壁的中間加工一個(gè)圓孔，中間壁的邊上設(shè)置一個(gè)注 油孔，壓環(huán)的內(nèi)表面加工成錐形，波紋膜是由鉬片壓制而成，標(biāo)準(zhǔn)基板上固定連接有引線 柱；
2.選用合適的芯片，將芯片膠粘固定到標(biāo)準(zhǔn)基板的背面，同時(shí)用金絲將引線柱與芯片 的引腳焊接連接；
3.制作硅油腔將壓環(huán)、波紋膜和底座依次對(duì)齊并將壓環(huán)與底座焊接固定，波紋膜被 壓緊在壓環(huán)與底座之間，波紋膜的內(nèi)側(cè)表面與中間壁之間形成硅油腔；
4.固定標(biāo)準(zhǔn)基板將標(biāo)準(zhǔn)基板固定到底座中間壁的圓孔上并封住圓孔，標(biāo)準(zhǔn)基板的引 線柱朝外，標(biāo)準(zhǔn)基板上的芯片朝向波紋膜；
5.注油在真空下從注油孔往硅油腔注油，控制注油時(shí)間，注油后保持足夠時(shí)間，接著 用鋼珠將注油孔封住，接著進(jìn)行壓力測(cè)試，測(cè)試合格者進(jìn)入下一道工序；
6.安裝傳感器芯體將上述制作好的傳感器芯體放入到外殼內(nèi)，同時(shí)用卡環(huán)卡入到外 殼內(nèi)部的凹槽并壓緊傳感器芯體，再次壓力測(cè)試，測(cè)試合格者進(jìn)入到下一道工序；
7.再將放大板固定到外殼內(nèi)，注塑成引線罩將放大板固定，同時(shí)將導(dǎo)線引出到引線罩 外部，注塑后進(jìn)行壓力測(cè)試，測(cè)試合格者入庫(kù)。以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳方案，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限 制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
權(quán)利要求
一種緊湊型汽車壓力變送器，包括外殼、設(shè)置在外殼內(nèi)部的傳感器芯體、放大板及引線罩，其特征在于外殼一端設(shè)置有開口的芯體腔，從內(nèi)到外依次固定傳感器芯體、放大板和引線罩，傳感器芯體、放大板和引線罩之間通過(guò)導(dǎo)線相連；傳感器芯體包括基座、固定在基座內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)基板，基座內(nèi)填充有硅油，標(biāo)準(zhǔn)基板上連接固定有對(duì)應(yīng)規(guī)格的芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型汽車壓力變送器，其特征在于芯體腔的側(cè)壁設(shè)置有一 圈凹坑，凹坑內(nèi)放置有卡環(huán)，卡環(huán)壓住傳感器芯體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的緊湊型汽車壓力變送器，其特征在于基座包括H形的底 座，底座的中間壁上設(shè)置有圓孔，底座的側(cè)邊固定有壓環(huán)，壓環(huán)與底座之間固定有波紋膜， 波紋膜與底座中間壁形成了硅油腔，硅油填充在硅油腔內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)基板固定在中間壁的另一 側(cè)同時(shí)將硅油腔封閉，芯片朝向硅油腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的緊湊型汽車壓力變送器，其特征在于壓環(huán)的內(nèi)壁呈錐形，內(nèi) 徑較大的一端壓住波紋膜。
5.一種緊湊型汽車壓力變送器的制造工藝，其特征在于包括如下步驟(1).先制作底 座、波紋膜、標(biāo)準(zhǔn)基板和壓環(huán)，底座呈H形，底座中間壁的中間加工一個(gè)圓孔，中間壁的邊上 設(shè)置一個(gè)注油孔，壓環(huán)的內(nèi)表面加工成錐形，波紋膜是由鉬片壓制而成，標(biāo)準(zhǔn)基板上固定連 接有引線柱；(2).選用合適的芯片，將芯片膠粘固定到標(biāo)準(zhǔn)基板的背面，同時(shí)用金絲將引線柱與芯 片的引腳焊接連接；(3).制作硅油腔將壓環(huán)、波紋膜和底座依次對(duì)齊并將壓環(huán)與底座焊接固定，波紋膜 被壓緊在壓環(huán)與底座之間形成硅油腔；(4).固定標(biāo)準(zhǔn)基板將標(biāo)準(zhǔn)基板固定到底座中間壁的圓孔上并封住圓孔，標(biāo)準(zhǔn)基板的 引線柱朝外，標(biāo)準(zhǔn)基板上的芯片朝向波紋膜；(5).注油在真空下從注油孔往硅油腔注油，控制注油時(shí)間，注油后保持足夠時(shí)間，接 著用鋼珠將注油孔封??；(6).安裝傳感器芯體將上述制作好的傳感器芯體放入到外殼內(nèi)，同時(shí)用卡環(huán)卡入到 外殼內(nèi)部的凹槽并壓緊傳感器芯體；(7).再將放大板固定到外殼內(nèi)，連線引線罩，引線罩固定環(huán)固定引線罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的緊湊型汽車壓力變送器的制造工藝，其特征在于在完成傳感 器芯體的制作后要進(jìn)行壓力測(cè)試，合格才能進(jìn)入下一道工序進(jìn)行傳感器芯體安裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的緊湊型汽車壓力變送器的制造工藝，其特征在于安裝固定好 放大板后要進(jìn)行壓力測(cè)試，合格后才能進(jìn)入最后的固定引線罩的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的緊湊型汽車壓力變送器的制造工藝，其特征在于引 線罩固定后再一次進(jìn)行壓力測(cè)試，產(chǎn)品合格才能最終入庫(kù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有模塊化性質(zhì)的緊湊型汽車壓力變送器及制造工藝。目的是在變送器內(nèi)部使用充油芯體，提高加工的效率，降低制造成本，外殼一端設(shè)置有開口的芯體腔，從內(nèi)到外依次固定傳感器芯體、放大板和引線罩，傳感器芯體、放大板和引線罩之間通過(guò)導(dǎo)線相連；傳感器芯體包括基座、固定在基座內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)基板，基座內(nèi)填充有硅油，標(biāo)準(zhǔn)基板上連接固定有對(duì)應(yīng)規(guī)格的芯片，在傳感器芯體內(nèi)部采用標(biāo)準(zhǔn)基板來(lái)固定芯片，可以統(tǒng)一基座內(nèi)部的加工工藝，只需改變芯片就能對(duì)應(yīng)不同的測(cè)量量程，簡(jiǎn)化了工藝，提高了制作效率，同時(shí)還提高了整體的自動(dòng)化程度，經(jīng)過(guò)每一主要工序的壓力測(cè)試，確保了最終產(chǎn)品的合格率。
文檔編號(hào)G01L9/04GK101975637SQ20101023903
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者吳凡, 潘寅 申請(qǐng)人:杭州博翔傳感器有限公司