专利名称：微小充油扩散硅传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器结构，尤其是一种带有模块化性质的微小充油扩散硅 传感器。
背景技术：
目前，公知的压力传感器普遍采用压电式、应变式或者压阻式结构的原理，压电式 压力传感器的输出信号为电荷变化量，要转换成压力的直观变化，需要对后续的电信号进 行处理，但是该种传感器不适合在高温环境下使用，也不具有高的过载保护能力。压阻式压 力传感器中，最常用的传感器结构是充硅油硅压阻压力传感器。应变式压阻压力传感器由 于受结构影响，具有较大的线性、迟滞等静态误差。充硅油硅压阻式压力传感器具有线性 好，迟滞小等特点，测得数据比较准确，但是每一规格的传感器都需要特定的传感器底座， 在加工的时候需要将体积较大的特定传感器底座与芯体一一连接，这种方法即影响了焊接 特性又降低了工作效率。中国专利局于2009年11月18日公告了一份CN100561156C号专利，名称为SOI全 硅结构充硅油耐高温压力传感器，公开在真空环境下将压力芯片与PYREX7740玻璃通过静 电键合封接在一起，高温硅油在真空的环境下通过销钉孔充填于基座的空腔中，充填完硅 油后，将销钉锚入销钉孔，实现硅油的密封，压力芯片上的压焊块与电极之间通过超声热压 焊用金丝连接。这种方式就将芯片与基座一一对应来加工的，同时提到了充填硅油的方式， 但是高温的硅油进行充填存在一些膨胀的问题，温度降低后，硅油的体积会变小，从而对芯 片的精度造成影响。这些传感器使用的芯片都是先固定在底座上，再用金丝将芯片引出孔与底座引线 柱连接，这样的底座选用的原因是目前还没有机械化批量生产，大多都是手工操作，批与批 之间难保一致，引线柱可焊性差，操作上比较麻烦，效率比较低。
发明内容本实用新型的目的是提供一种微小充油扩散硅传感器，传感器芯体采用标准封板 用来固定芯片同时又能封住硅油腔，只需改变芯片就可以形成多种不同对应的量程，可以 实现小型化和模块化。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种微小充油扩散硅传感器， 包括基座，基座内设置有填充硅油的硅油腔，硅油腔内固定有芯片，其特征在于基座包括相 互固定的底座和压环，底座与压环之间固定夹有波纹膜，底座呈H形，底座中间壁的中心设 置有通孔，通孔上固定有封板，封板、底座和波纹膜围成封闭的硅油腔，芯片固定在封板朝 向硅油腔的一侧。硅油腔内填充硅油，压力传递到波纹膜上，波纹膜发生变形，将变形量传 递给芯片，由芯片将变形量通过引线传递给数据接收器，底座的尺寸可以发生改变，包括外 径和高度，根据不同的使用场合和安装要求设定相应的外形尺寸，底座呈H形，可以在底座 内形成一个凹陷的区域，非常适合作为硅油腔，底座中间壁上的通孔尺寸与封板相配，底座
3的另一凹陷的区域可以将封板隐藏在内，保证芯片的安全剂使用寿命，封板制作成标准的 尺寸，不同规格的传感器都是用相同的封板，只是替换内部芯片的规格，这样可以简化整体 的结构，也方便制作，尤其是加工中间的通孔就可以使用一种道具，使用一个尺寸降低了工 人的操作难度，而且形成标准后对产品的标准化处理起到简化的作用，这样可以尽量缩小 传感器的尺寸，从而实现小型化和模块化。作为优选，压环为圆柱状，压环的内壁呈锥形，内径较大的一端与底座的端面之间 夹住波纹膜并用电阻焊焊接固定。锥形内壁可以扩大波纹膜变形的面积，从而提高波纹膜 感受的敏感度，从而能降低传感器最小的测量值，这样就可以将传感器制作得较小，也可以 变相的实现传感器小型化，采用电阻焊来固定波纹膜、压环及底座，外部较平滑，可以得到 较高的安装精度，而且密封的性能能得到满足。作为优选，底座中间壁上的通孔为圆孔，圆孔的边缘设置有截面呈三角形的凸台， 封板覆盖在凸台的顶端并用加压热焊与凸台固定。在圆孔边缘设置凸台是为了便于将封板 与底座中间壁焊接，由凸台将封板顶起留出焊接的位置，焊接的时候可以保证密封性。作为优选，封板呈圆形，封板的边缘为台阶状，台阶的内径与中间壁上的凸台的内 径相对应，封板的边缘顶在凸台的顶部，封板的外径大于凸台顶端的直径，凸台设置在中间 壁与硅油腔相对的一侧。圆孔边缘设置凸台可以方便与封板焊接固定，台阶及台阶尺寸要 求使得封板定位准确，封板的外径较大使得封板边缘的焊接固定比较顺利，而且密封性较 好。作为优选，封板的中间设置有四个呈四边形分布的引线孔，引线孔内固定有引线 柱，引线柱的端部突出封板的背面形成凸起，凸起通过金线与芯片的引脚相接。小孔用来固 定连接引线柱，引线柱通过金线将芯片测得的数据传输到接收器。作为优选，封板的边缘上设置有一个径向的凸出的定位柱，定位柱在四根引线柱 的对称位置处。径向突出的定位柱可以区分每个引线柱测得的数据属性，从而在后续连接 引线柱的时候比较方便，能快速区分不同的引线柱。作为优选，底座的中间壁上通孔的边上设置有一个注油孔，注油孔内封闭有钢珠。 注油孔用来给硅油腔注油，注油后再用钢珠封闭硅油腔。本实用新型的有益效果是使用H形的底座结合封板及波纹膜形成硅油腔，封板 使用统一的标准尺寸，改变芯片及底座的外形尺寸来改变传感器的量程和安装尺寸，从而 实现模块化，使用标准封板配备较小量程的芯片可以实现微小化。
图1是本实用新型一种结构示意图；图2是本实用新型一种封板的结构示意图；图中1、压环，2、波纹膜，3、硅油腔，4、底座，5、中间壁，6、封头，7、凸台，8、引线柱， 9、封板，10、钢珠，11、注油孔，12、圆孔，13、凸起，14、定位柱。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说 明。[0018]实施例一种微小充油扩散硅传感器(参见附图1)，包括截面为H形的圆柱形底座 4，底座的端面通过电阻焊焊接固定有圆柱形压环1，压环1的内壁呈锥形，压环1内径较大 的一端与底座4的端面之间夹住波纹膜2，底座4中间壁5的中心设置有圆孔12，底座一侧 的凹陷区及波纹膜形成一个封闭的硅油腔3，圆孔12与硅油腔3反向的一端边缘处设置有 突起的截面呈三角形的凸台7，凸台上加压热焊固定有圆形的封板9，封板将硅油腔封闭， 封板朝向硅油腔的一侧固定有芯片，封板9呈圆形，封板9的边缘为台阶状，台阶的内径与 中间壁上的凸台7的内径相对应，封板9的边缘顶在凸台7的顶部，封板9的外径大于凸台 7顶端的直径(参见附图2)，封板9的中间设置有四个呈四边形分布的引线孔，引线孔内固 定有引线柱8，引线柱8的端部突出封板9的背面形成凸起13，凸起13通过金线与芯片的 引脚相接，封板9的边缘上设置有一个径向的凸出的定位柱14，定位柱14在四根引线柱的 对称位置处，底座4的中间壁上圆孔12的边上设置有一个注油孔11，注油孔11内封闭有钢 珠10，封板固定到凸台顶端后引线柱朝外，并在引线柱所在的底座的凹陷区内注塑填充封 闭底座，只露引线柱的端部。先将波纹膜通过压环固定到底座的端面，芯片粘结到封板背面并用金线将芯片的 引脚与凸起连接，再将封板焊接固定到凸台的顶端，接着往硅油腔内注硅油，等硅油从注油 孔内冒出的时候，用钢珠封住注油孔，再将底座上侧的凹陷区注塑封闭。不同的芯片粘结到同一标准尺寸的封板的背面，底座的中间壁加工出同一标准尺 寸的圆孔，将带不同芯片的封板固定到底座上形成对应量程的传感器。以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳方案，并非对本实用新型作任何形 式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
权利要求一种微小充油扩散硅传感器，包括基座，基座内设置有填充硅油的硅油腔，硅油腔内固定有芯片，其特征在于基座包括相互固定的底座和压环，底座与压环之间固定夹有波纹膜，底座呈H形，底座中间壁的中心设置有通孔，通孔上固定有封板，封板、底座和波纹膜围成封闭的硅油腔，芯片固定在封板朝向硅油腔的一侧。
2.根据权利要求1所述的微小充油扩散硅传感器，其特征在于压环为圆柱状，压环的 内壁呈锥形，内径较大的一端与底座的端面之间夹住波纹膜并用电阻焊焊接固定。
3.根据权利要求1所述的微小充油扩散硅传感器，其特征在于底座中间壁上的通孔为 圆孔，圆孔的边缘设置有截面呈三角形的凸台，封板覆盖在凸台的顶端并用加压热焊与凸 台固定。
4.根据权利要求1或2或3所述的微小充油扩散硅传感器，其特征在于封板呈圆形，封 板的边缘为台阶状，台阶的内径与中间壁上的凸台的内径相对应，封板的边缘顶在凸台的 顶部，封板的外径大于凸台顶端的直径，凸台设置在中间壁与硅油腔相对的一侧。
5.根据权利要求4所述的微小充油扩散硅传感器，其特征在于封板的中间设置有四个 呈四边形分布的引线孔，引线孔内固定有引线柱，引线柱的端部突出封板的背面形成凸起， 凸起通过金线与芯片的引脚相接。
6.根据权利要求5所述的微小充油扩散硅传感器，其特征在于封板的边缘上设置有一 个径向的凸出的定位柱，定位柱在四根引线柱的对称位置处。
7.根据权利要求1或2或3所述的微小充油扩散硅传感器，其特征在于底座的中间壁 上通孔的边上设置有一个注油孔，注油孔内封闭有钢珠。
专利摘要本实用新型涉及一种带有模块化性质的微小充油扩散硅传感器，目的是采用标准封板用来固定芯片同时又能封住硅油腔，实现小型化和模块化，基座包括相互固定的底座和压环，底座与压环之间固定夹有波纹膜，底座呈H形，底座中间壁的中心设置有通孔，通孔上固定有封板，封板、底座和波纹膜围成封闭的硅油腔，芯片固定在封板朝向硅油腔的一侧。使用H形的底座结合封板及波纹膜形成硅油腔，封板使用统一的标准尺寸，改变芯片及底座的外形尺寸来改变传感器的量程和安装尺寸，从而实现模块化，使用标准封板配备较小量程的芯片可以实现微小化。
文档编号G01L9/04GK201748995SQ20102027403
公开日2011年2月16日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者吴凡, 潘寅 申请人:杭州博翔传感器有限公司