一種壓力變送器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓力變送器，屬于壓力檢測(cè)輸出裝置，最大的好處是簡(jiǎn)化裝配結(jié)構(gòu)、節(jié)省了成本，提高了產(chǎn)品的性能，包括帶內(nèi)腔的主體和設(shè)在主體的內(nèi)腔中的陶瓷壓力芯體，所述陶瓷壓力芯體由定位件定位，所述主體上設(shè)有插座，所述陶瓷壓力芯體通過柔性電路板與插座電連接，在陶瓷壓力芯體的背壓面設(shè)有信號(hào)調(diào)理芯片，所述信號(hào)調(diào)理芯片的外圍電路固定在陶瓷壓力芯體上，用于需要壓力檢測(cè)并輸出的系統(tǒng)中。
【專利說明】一種壓力變送器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓力變送器。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力變送器是工業(yè)實(shí)踐中最常用的一種變送器，其廣泛用于工業(yè)自控系統(tǒng)。系統(tǒng)壓力通過壓力進(jìn)口進(jìn)入壓力腔室內(nèi)，壓力直接作用在陶瓷壓力芯體的前表面，使得膜片發(fā)生相應(yīng)的微小形變，導(dǎo)致壓力變送器上的4個(gè)橋臂電阻發(fā)生變化，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的微小電信號(hào)，再結(jié)合專用的ASIC信號(hào)調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)了與壓力成比例的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。以此滿足信息的傳輸、處理、儲(chǔ)存、顯示、記錄和控制等要求，是控制系統(tǒng)的關(guān)鍵精密檢測(cè)裝置。
[0003]如圖3所示一種現(xiàn)有的壓力變送器，包括主體插座011、電路板012、彈性擋圈014、絕緣部件015、支持裝置016、集成放大電路模塊017、陶瓷壓力芯體018、密封部件019及主體020;其中密封圈、陶瓷壓力芯體、集成放大電路模塊、支撐裝置、絕緣部件和彈性擋圈壓裝在主體內(nèi)，并通過彈性擋圈固定在主體中，主體與陶瓷壓力芯體外側(cè)相對(duì)的內(nèi)側(cè)開設(shè)有溝槽的內(nèi)圓柱面。該壓力變送器的工作原理為:流體壓力作用在陶瓷壓力芯體上，使陶瓷壓力芯體上的壓力元件產(chǎn)生變形，此時(shí)印刷在陶瓷壓力芯體上的電橋電路產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)，再由集成放大電路模塊將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)。上述結(jié)構(gòu)中支撐裝置一般為金屬，并且在裝配過程中難以避免其不與主體之間發(fā)生物理性接觸。因此為了達(dá)到電氣防護(hù)的目的在緊貼支撐裝置與集成放大電路模塊、陶瓷壓力芯體的電氣引腳兩者之間，增加了絕緣部件，與此同時(shí)對(duì)支撐裝置及主體的內(nèi)壁進(jìn)行了開槽021。開槽的主要目的有兩個(gè):一是可以增加陶瓷壓力芯體引腳與主體之間的電氣距離；二是可以增加集成電路模塊與陶瓷壓力芯體的電氣引腳之間的焊接處與支持裝置之間的爬電距離。通過上述描述，現(xiàn)有壓力變送器由于內(nèi)部部件多，造成成本較高；絕緣部件與陶瓷壓力芯體接觸的這個(gè)面齊平度要求很高，實(shí)際生產(chǎn)難以達(dá)到這點(diǎn)；部件與部件之間的裝配距離較難控制，容易造成電氣防護(hù)距離的不足?；谝陨蠋c(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)品的合格率不高，但品質(zhì)保證維護(hù)成本卻較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的問題就是提供一種壓力變送器，在實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化裝配結(jié)構(gòu)、節(jié)省成本以及提高效率的同時(shí)，改善了產(chǎn)品容易出現(xiàn)電氣強(qiáng)度不良的問題，提高了產(chǎn)品的性能。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種壓力變送器，包括帶內(nèi)腔的主體和設(shè)在主體的內(nèi)腔中的陶瓷壓力芯體，所述陶瓷壓力芯體由定位件定位，所述主體上設(shè)有插座，所述陶瓷壓力芯體通過柔性電路板與插座電連接，在陶瓷壓力芯體的背壓面設(shè)有信號(hào)調(diào)理芯片，所述信號(hào)調(diào)理芯片的外圍電路固定在陶瓷壓力芯體上。所述陶瓷壓力芯體上設(shè)有惠斯登電橋，惠斯登電橋主要作用是將陶瓷壓力芯體產(chǎn)生的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)再經(jīng)過惠斯登電橋補(bǔ)償區(qū)的阻值補(bǔ)償后輸送至信號(hào)調(diào)理芯片，信號(hào)調(diào)理芯片將這個(gè)電信號(hào)放大輸出。
[0006]進(jìn)一步的，所述信號(hào)調(diào)理芯片焊接在陶瓷壓力芯體上。[0007]進(jìn)一步的，所述信號(hào)調(diào)理芯片為晶圓級(jí)封裝的信號(hào)調(diào)理芯片。
[0008]進(jìn)一步的，所述陶瓷壓力芯體的背壓面由信號(hào)調(diào)理芯片焊盤區(qū)、惠斯登電橋區(qū)、信號(hào)調(diào)理芯片外圍電路補(bǔ)償區(qū)、惠斯登電橋補(bǔ)償區(qū)和陶瓷壓力芯體電氣連接區(qū)組成。陶瓷壓力芯體的背壓面上除了信號(hào)調(diào)理芯片焊盤區(qū)外，均印刷有相應(yīng)的電路，信號(hào)調(diào)理芯片焊盤區(qū)用于焊接固定信號(hào)調(diào)理芯片，惠斯登電橋區(qū)用于設(shè)置惠斯登電橋，惠斯登電橋補(bǔ)償區(qū)是為了減小溫漂，提高惠斯登電橋?qū)毫π盘?hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的精度，一般在此區(qū)域內(nèi)集成幾個(gè)小的熱敏電阻。
[0009]進(jìn)一步的，所述信號(hào)調(diào)理芯片焊盤區(qū)和陶瓷壓力芯體電氣連接區(qū)設(shè)有裸露的焊點(diǎn)，所述惠斯登電橋區(qū)、信號(hào)調(diào)理芯片外圍電路補(bǔ)償區(qū)、惠斯登電橋補(bǔ)償區(qū)和陶瓷壓力芯體電氣連接區(qū)上設(shè)有絕緣涂料層。信號(hào)調(diào)理芯片焊盤區(qū)的焊點(diǎn)用于焊接固定信號(hào)調(diào)理芯片，陶瓷壓力芯體電氣連接區(qū)的焊點(diǎn)作用是陶瓷壓力芯體的引出針腳與電路板連接的
[0010]進(jìn)一步的，所述陶瓷壓力芯體的外側(cè)壁與內(nèi)腔的側(cè)壁貼合。貼合為配合且留有間隙，裝配容易，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
[0011]進(jìn)一步的，所述定位件包括支撐環(huán)和彈性擋圈，所述內(nèi)腔中設(shè)有安裝彈性擋圈的環(huán)槽，所述支撐環(huán)的上端抵在彈性擋圈上、下端抵在陶瓷壓力芯體的背壓面上。
[0012]進(jìn)一步的，所述支撐環(huán)的外側(cè)壁與內(nèi)腔的側(cè)壁貼合。內(nèi)腔的側(cè)壁光滑連續(xù)，無孔或槽，便于加工。
[0013]進(jìn)一步的，所述陶瓷壓力芯體的前表面與內(nèi)腔的底面之間設(shè)有密封件。
[0014]進(jìn)一步的，所述密封件為密封圈，所述內(nèi)腔的底面上設(shè)有定位密封圈的定位槽，所述密封圈高出定位槽。
[0015]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):晶圓級(jí)封裝的信號(hào)調(diào)理芯片焊接面積非常小，在陶瓷壓力芯體上能獲得足夠的焊接區(qū)域；取消了絕緣部件及集成放大電路模塊，減少零部件數(shù)量，便于生產(chǎn)及安裝，提高了生產(chǎn)及裝配效率，同時(shí)改善了產(chǎn)品容易出現(xiàn)電氣強(qiáng)度不良的問題，提高了產(chǎn)品的性能，降低了產(chǎn)品的成本，提高了利潤。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0017]圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為陶瓷壓力芯體的背壓面的區(qū)域劃分示意圖；
[0019]圖3為現(xiàn)有一種壓力變送器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示為本發(fā)明一種實(shí)施例，一種壓力變送器，包括帶內(nèi)腔11的主體I和設(shè)在主體的內(nèi)腔中的陶瓷壓力芯體2，所述陶瓷壓力芯體由定位件定位，所述主體上設(shè)有插座3，所述陶瓷壓力芯體通過柔性電路板4與插座電連接，在陶瓷壓力芯體的背壓面設(shè)有信號(hào)調(diào)理芯片5，所述信號(hào)調(diào)理芯片的外圍電路固定在陶瓷壓力芯體上。所述陶瓷壓力芯體上設(shè)有惠斯登電橋，惠斯登電橋主要作用是將陶瓷壓力芯體產(chǎn)生的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)再經(jīng)過惠斯登電橋補(bǔ)償區(qū)的阻值補(bǔ)償后輸送至信號(hào)調(diào)理芯片，信號(hào)調(diào)理芯片將這個(gè)電信號(hào)放大輸出。信號(hào)調(diào)理芯片的外圍電路一般包含電容等元器件。所述信號(hào)調(diào)理芯片焊接在陶瓷壓力芯體上。作為優(yōu)選的，所述信號(hào)調(diào)理芯片為晶圓級(jí)封裝即WLP封裝的信號(hào)調(diào)理芯片。所述陶瓷壓力芯體的外側(cè)壁與內(nèi)腔的側(cè)壁貼合，貼合即相配合且留有間隙。所述定位件包括支撐環(huán)6和彈性擋圈7，所述內(nèi)腔中設(shè)有安裝彈性擋圈的環(huán)槽12，所述支撐環(huán)的上端抵在彈性擋圈上、下端抵在陶瓷壓力芯體的背壓面上。所述支撐環(huán)的外側(cè)壁與內(nèi)腔的側(cè)壁貼合。所述陶瓷壓力芯體的前表面與內(nèi)腔的底面之間設(shè)有密封件。所述密封件為密封圈8，所述內(nèi)腔的底面上設(shè)有定位密封圈的定位槽13，所述密封圈高出定位槽。
[0021]如圖2所示，所述陶瓷壓力芯體的背壓面由信號(hào)調(diào)理芯片焊盤區(qū)21、惠斯登電橋區(qū)22、信號(hào)調(diào)理芯片外圍電路補(bǔ)償區(qū)23、惠斯登電橋補(bǔ)償區(qū)24和陶瓷壓力芯體電氣連接區(qū)25組成。所述信號(hào)調(diào)理芯片焊盤區(qū)和陶瓷壓力芯體電氣連接區(qū)設(shè)有裸露的焊點(diǎn)，所述惠斯登電橋區(qū)、信號(hào)調(diào)理芯片外圍電路補(bǔ)償區(qū)、惠斯登電橋補(bǔ)償區(qū)和陶瓷壓力芯體電氣連接區(qū)上設(shè)有絕緣涂料層。陶瓷壓力芯體的背壓面上除了信號(hào)調(diào)理芯片焊盤區(qū)及陶瓷壓力芯體電氣連接區(qū)外，均印刷有相應(yīng)的電路，所以相應(yīng)設(shè)置絕緣涂料層。信號(hào)調(diào)理芯片焊盤區(qū)用于焊接固定信號(hào)調(diào)理芯片，惠斯登電橋區(qū)用于設(shè)置惠斯登電橋，惠斯登電橋補(bǔ)償區(qū)是為了減小溫漂，提高惠斯登電橋?qū)毫π盘?hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的精度，一般在此區(qū)域內(nèi)集成幾個(gè)小的熱敏電阻。
[0022]上述實(shí)施例中，采用了柔性電路板，便于變形安裝；內(nèi)腔的側(cè)壁為光滑連續(xù)的環(huán)面，無孔或槽，并且取消了絕緣部件及集成放大電路模塊，結(jié)構(gòu)變簡(jiǎn)單，加工要求降低。本發(fā)明采用了信號(hào)調(diào)理芯片的外圍電路集成在陶瓷壓力芯體上，并且信號(hào)調(diào)理芯片焊接在陶瓷壓力芯體上，實(shí)現(xiàn)了陶瓷壓力芯體(傳感器)與信號(hào)調(diào)理電路(專門的ASCI電路)的集成，實(shí)現(xiàn)了壓力變送器向集成化，低能耗的發(fā)展趨勢(shì)。使產(chǎn)品裝配變得更加簡(jiǎn)單，提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品性能；降低報(bào)廢率及返工率，降低了生產(chǎn)成本；提高了產(chǎn)品連接的可靠性等。同時(shí)可以在保證廣品的性能提聞的基礎(chǔ)上，縮小各部件的尺寸，例如，主體的聞度降低，支撐環(huán)的聞度減小等。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力變送器，包括帶內(nèi)腔(11)的主體(I)和設(shè)在主體的內(nèi)腔中的陶瓷壓力芯體(2)，所述陶瓷壓力芯體由定位件定位，所述主體上設(shè)有插座(3)，所述陶瓷壓力芯體通過柔性電路板(4)與插座電連接，其特征在于:在陶瓷壓力芯體的背壓面設(shè)有信號(hào)調(diào)理芯片(5)，所述信號(hào)調(diào)理芯片的外圍電路固定在陶瓷壓力芯體上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力變送器，其特征在于:所述信號(hào)調(diào)理芯片焊接在陶瓷壓力芯體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種壓力變送器，其特征在于:所述信號(hào)調(diào)理芯片為晶圓級(jí)封裝的信號(hào)調(diào)理芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種壓力變送器，其特征在于:所述陶瓷壓力芯體的背壓面由信號(hào)調(diào)理芯片焊盤區(qū)(21)、惠斯登電橋區(qū)(22)、信號(hào)調(diào)理芯片外圍電路補(bǔ)償區(qū)(23)、惠斯登電橋補(bǔ)償區(qū)(24)和陶瓷壓力芯體電氣連接區(qū)(25)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種壓力變送器，其特征在于:所述信號(hào)調(diào)理芯片焊盤區(qū)和陶瓷壓力芯體電氣連接區(qū)設(shè)有裸露的焊點(diǎn)，所述惠斯登電橋區(qū)、信號(hào)調(diào)理芯片外圍電路補(bǔ)償區(qū)、惠斯登電橋補(bǔ)償區(qū)和陶瓷壓力芯體電氣連接區(qū)上設(shè)有絕緣涂料層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種壓力變送器，其特征在于:所述陶瓷壓力芯體的外側(cè)壁與內(nèi)腔的側(cè)壁貼合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力變送器，其特征在于:所述定位件包括支撐環(huán)(6)和彈性擋圈(7)，所述內(nèi)腔中設(shè)有安裝彈性擋圈的環(huán)槽(12)，所述支撐環(huán)的上端抵在彈性擋圈上、下端抵在陶瓷壓力芯體的背壓面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種壓力變送器，其特征在于:所述支撐環(huán)的外側(cè)壁與內(nèi)腔的側(cè)壁貼合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或7或8所述的一種壓力變送器，其特征在于:所述陶瓷壓力芯體的前表面與內(nèi)腔的底面之間設(shè)有密封件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種壓力變送器，其特征在于:所述密封件為密封圈(8)，所述內(nèi)腔的底面上設(shè)有定位密封圈的定位槽(13)，所述密封圈高出定位槽。
【文檔編號(hào)】G01L19/04GK103868639SQ201210539826
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月12日
【發(fā)明者】張焱, 劉家捷, 徐才超 申請(qǐng)人:浙江盾安人工環(huán)境股份有限公司