玻璃微熔压力传感器的制作方法

本实用新型涉及半导体设备领域，尤其涉及一种玻璃微熔压力传感器。

背景技术：

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

其中，压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

压力传感器种类繁多，有陶瓷压阻式，陶瓷电容式，硅芯体式，硅应变片玻璃微熔式(简称玻璃微熔)，薄膜压阻式。其中玻璃微熔式压力传感器具有量程高，抗过载，耐腐蚀，精度好的特点。

但是，现有的玻璃微熔压力传感器工作在有冲击压力的环境中时，仍存在容易损坏或疲劳，稳定性差，使用寿命变短等问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是怎样防止玻璃微熔压力传感器容易损坏或疲劳，稳定性差，使用寿命变短等问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种玻璃微熔压力传感器，包括：

基体，所述基体包括顶部和相对的底部，以及位于顶部和底部之间的侧部，所述基体中具有压力腔，所述压力腔具有进压口，进压口贯穿基体的底部表面；

位于基体侧部的形变膜片，所述形变膜片包括内表面和与内表面相对的外表面，形变膜片的内表面与压力腔的部分侧面腔体壁重合；

位于形变膜片的外表面上的应变片。

可选的，所述形变膜片与基体的侧部为一体结构。

可选的，所述基体的材料为金属，所述形变膜片的材料为金属，所述应变片通过玻璃微熔的方式粘贴在形变膜片的外表面上。

可选的，所述应变片为硅应变片。

可选的，所述硅应变片的数量为4个，所述4个硅应变片通过金属连线连接成惠斯登电桥。

可选的，还包括：PCB板，所述PCB板固定在基体表面，所述PCB板包括电连接的信号处理PCB板和线路连接PCB板，线路连接PCB板与惠斯登电桥电连接。

可选的，还包括：外壳，所述外壳固定在基体的外表面，所述外壳将PCB板、应变片和形变膜片包覆；所述外壳上设置有连接头，所述连接头与信号处理PCB板电连接。

可选的，待测压力的气体或液体通过进压口进入压力腔，所述形变膜片与进压口方向平行。

可选的，所述进压口两侧的基体的侧部表面还具有安装螺纹。

可选的，所述压力腔包括相互贯穿的第一压力腔和第二压力腔，第一压力腔的直径大于第二压力腔的直径，所述第一压力腔具有进压口，所述形变膜片与第二压力腔的侧面腔体壁接触。

与现有技术相比，本实用新型技术方案具有以下优点：

本实用新型的玻璃微熔压力传感器，将形变膜片设置于基体的侧部，所述形变膜片包括内表面和与内表面相对的外表面，所述形变膜片的内表面与压力腔的部分的部分侧面腔体壁重合，形变膜片的外表面上设置有的应变片，待测压力的气体或者液体通过进压口进入压力腔，从而使得形变膜片发生形变，变形的大小与压力大小成正比，形变膜片发生变形时，形变膜片带动应变片形变，应变片形变时，应变片的电阻会发生变化，通过测试应变片电阻的变化获得压力的变化。本申请中由于形变膜片设置在压力腔的侧面(基体的侧部)，玻璃微熔压力传感器工作在有冲击压力的环境中时，当待测压力的气体或液体中产生的压力冲击波传递进压力腔时，在压力腔底部产生反射，压力腔底部感受压力最强，而形变膜片在压力腔的侧面(基体的侧部)，感受到的冲击压力小很多，故形变膜片过载量小，疲劳度减轻，使得玻璃微熔压力传感器的稳定性增强，寿命增长。并且由于整个压力腔是连通的，压力腔内静态压力相等，形变膜片设计在压力腔的侧面(基体的侧部)不会改变压力测量值的大小，即进行压力的测量时测量的仍是待测压力的气体或液体静态的压力。

进一步，所述形变膜片与进压口方向(进压口方向为待测压力的气体或者液体通过进压口进入压力腔的方向)平行，玻璃微熔压力传感器工作在有冲击压力的环境中时，当待测压力的气体或液体中产生的压力冲击波传递进压力腔时，在压力腔底部产生反射，压力腔底部感受压力最强，在压力腔的侧面(基体的侧部)的形变膜片，感受到的冲击压力会更小，故形变膜片过载量更小，疲劳度进一步减轻，使得玻璃微熔压力传感器的稳定性进一步增强，寿命进一步增长。

进一步，所述进压口两侧的基体的侧部表面还具有安装螺纹，所述安装螺纹设置在进压口的两侧，使得安装螺纹远离形变膜片和应变片，将玻璃微熔压力传感器进行安装时，使得安装时的扭力对形变膜片和应变片产生的形变很小或没有，使得安装的应力很小。

进一步，本申请中通过在进压口两侧的基体的侧部表面设置安装螺纹和在压力腔的侧面(基体的侧部)设置形变膜片这样的结合，使得本申请中的玻璃微熔压力传感器的时间稳定性好，不易漂移。

附图说明

图1-3为本实用新型实施例中玻璃微熔压力传感器的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术所言，现有的玻璃微熔压力传感器工作在有冲击压力的环境中时，仍存在容易损坏或疲劳，稳定性差，使用寿命变短等问题。

研究发现，现有的玻璃微熔压力传感器进压口，与进压口连通的压力腔，位于压力腔底部的应变膜片，所述应变膜片正对于进压口，位于应变膜片上的应变片，当这样的玻璃微熔压力传感器工作在有冲击压力的环境中时，由于应变膜片正对于进压口，应变膜片直接感受液体或气体带来的冲击压力，容易损坏或疲劳，稳定性差，使用寿命变短。

为此，本实用新型提供了一种玻璃微熔压力传感器，将形变膜片设置于基体的侧部，所述形变膜片包括内表面和与内表面相对的外表面，所述形变膜片的内表面与压力腔的部分的部分侧面腔体壁重合，由于形变膜片设置在压力腔的侧面(基体的侧部)，玻璃微熔压力传感器工作在有冲击压力的环境中时，当待测压力的气体或液体中产生的压力冲击波传递进压力腔时，在压力腔底部产生反射，压力腔底部感受压力最强，而形变膜片在压力腔的侧面(基体的侧部)，感受到的冲击压力小很多，故形变膜片过载量小，疲劳度减轻，使得玻璃微熔压力传感器的稳定性增强，寿命增长。并且由于整个压力腔是连通的，压力腔内静态压力相等，形变膜片设计在压力腔的侧面(基体的侧部)不会改变压力测量值的大小，即进行压力的测量时测量的仍是待测压力的气体或液体静态的压力。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在详述本实用新型实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

图1-3为本实用新型实施例中玻璃微熔压力传感器的结构示意图，其中图2为图1沿切割线AB方向获得的剖面结构示意图，图3为图1中不具有外壳时的结构示意图。

参考图1-3，所述玻璃微熔压力传感器，包括：

基体8，所述基体8包括顶部和相对的底部，以及位于顶部和底部之间的侧部，所述基体8中具有压力腔9，所述压力腔9具有进压口12，进压口12贯穿基体8的底部表面；

位于基体8的侧部的形变膜片6，所述形变膜片6包括内表面和与内表面相对的外表面，形变膜片6的内表面与压力腔9的部分侧面腔体壁重合；

位于形变膜片6的外表面上的应变片5。

所述基体8为玻璃微熔压力传感器的主体支撑结构，在一实施例中，所述基体8的材料为金属，以使得玻璃微熔压力传感器具有较高的抗过载，耐腐蚀性能，在具体的实施例中，所述金属可以为17-4PH不锈钢或者其他合适的金属材料。

所述基体8包括顶部和相对的底部，以及位于顶部和底部之间的侧部。所述基体8中具有压力腔9，所述压力腔9包括底部腔体壁和位于底部腔体壁上的侧面腔体壁，通过底部腔体壁和侧面腔体壁使得所述压力腔9为一面具有开口的腔体，本实施例中所述开口为进压口12，所述进压口12贯穿基体8的底部，所述压力腔9的底部腔体壁与基体8的顶部内表面重合，所述压力腔9的侧面腔体壁与基体8的侧部内表面重合，在进行压力的检测时，待测压力的气体或液体通过进压口12进入压力腔9。

所述形变膜片6设置于基体8的侧部，所述形变膜片6包括内表面和与内表面相对的外表面，所述形变膜片6的内表面与压力腔9的部分的部分侧面腔体壁重合，形变膜片6的外表面上设置有的应变片5，待测压力的气体或者液体通过进压口12进入压力腔9，从而使得形变膜片6发生形变，形变膜片6变形的大小与压力大小成正比，形变膜片6发生变形时，形变膜片6带动应变片5形变，应变片5形变时，应变片5的电阻会发生变化，通过测试应变片5电阻的变化获得压力的变化。本申请中由于形变膜片6设置在压力腔9的侧面(基体8的侧部)，玻璃微熔压力传感器工作在有冲击压力的环境中时，当待测压力的气体或液体中产生的压力冲击波传递进压力腔9时，在压力腔9底部产生反射，压力腔9底部感受压力最强，而形变膜片6在压力腔9的侧面(基体8的侧部)，感受到的冲击压力小很多，故形变膜片6过载量小，疲劳度减轻，使得玻璃微熔压力传感器的稳定性增强，寿命增长。并且由于整个压力腔9是连通的，压力腔9内静态压力相等，形变膜片6设计在压力腔9的侧面(基体8的侧部)不会改变压力测量值的大小，即进行压力的测量时测量的仍是待测压力的气体或液体静态的压力。

在一具体的实施例中，所述形变膜片6与进压口方向(进压口方向为待测压力的气体或者液体通过进压口12进入压力腔9的方向)平行，玻璃微熔压力传感器工作在有冲击压力的环境中时，当待测压力的气体或液体中产生的压力冲击波传递进压力腔9时，在压力腔9底部产生反射，压力腔9底部感受压力最强，在压力腔9的侧面(基体8的侧部)的形变膜片6，感受到的冲击压力会更小，故形变膜片6过载量更小，疲劳度进一步减轻，使得玻璃微熔压力传感器的稳定性进一步增强，寿命进一步增长。

在一实施例中，所述压力腔9包括相互贯穿的第一压力腔11和第二压力腔10，第一压力腔11的直径大于第二压力腔10的直径，所述第一压力腔11具有进压口12，所述形变膜片6与第二压力腔10的侧面腔体壁接触，这样的第一压力腔11和第二压力腔10设置，通过机械加工工艺可以很容易的将所述形变膜片6与基体8的侧部制作为一体结构，所述机械加工工艺包括铣、车、磨等。在一具体的实施例中，采用机械加工工艺形成第一压力腔11、第二压力腔10和形变膜片6包括：先沿基体8的底部表面去除部分的基体材料，形成第一压力腔11；然后在第一压力腔8底部继续去除部分基体材料，形成直径比第一压力腔11小的第二压力腔10，所述第二压力腔10至少有部分侧面为平面，所述平面为形变膜片6的内表面；然后去除基体8的部分侧部，形成形变膜片6的外表面，所述内表面与外表面相对。

本实施例中，所述应变片5通过玻璃微熔的方式粘贴在形变膜片6的外表面上。在其他实施例中，所述应变片5可以通过粘胶粘贴在形变膜片6的外表面上。

本实施例中，所述应变片5为硅应变片，所述硅应变片的数量为4个，所述4个硅应变片通过金属连线连接成惠斯登电桥，在具体的实施例中，所述硅应变片可以两两为一组。在其他实施例中，所述应变片的数量可以根据测量的实际需要进行设置。

所述玻璃微熔压力传感器还包括：PCB板，所述PCB板固定在基体8表面，所述PCB板用于对应变片5产生的电信号进行处理。在一实施例中，所述PCB板包括电连接的信号处理PCB板4和线路连接PCB板3，线路连接PCB板3与惠斯登电桥电连接，所述线路连接PCB板3用于连接信号处理PCB板4和应变片5(或者惠斯登电桥)，所述信号处理PCB板4用于对应变片5(或者惠斯登电桥)产生的电信号进行处理。

所述玻璃微熔压力传感器，还包括：外壳2，所述外壳2固定在基体2的外表面，所述外壳2将PCB板、应变片5和形变膜片6包覆，以对内部的结构进行保护；所述外壳2上设置有连接头1，所述连接头1与信号处理PCB板4电连接，所述连接头1可以将经过信号处理PCB板4处理后的电信号传输给外部设备。

在一实施例中，所述进压口12两侧的基体8的侧部表面还具有安装螺纹7，所述安装螺纹7设置在进压口12的两侧，使得安装螺纹7远离形变膜片6和应变片5，将玻璃微熔压力传感器进行安装时，使得安装时的扭力对形变膜片6和应变片5产生的形变很小或没有，使得安装的应力很小。

并且，本申请中通过在进压口12两侧的基体8的侧部表面设置安装螺纹7和在压力腔9的侧面(基体8的侧部)设置形变膜片6这样的结合，使得本申请中的玻璃微熔压力传感器的时间稳定性好，不易漂移。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。