一种压力变送器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种压力变送器，属于压力检测输出装置，最大的好处是简化装配结构、节省了成本，提高了产品的性能，包括带内腔的主体和设在主体的内腔中的陶瓷压力芯体，所述陶瓷压力芯体由定位件定位，所述主体上设有插座，所述陶瓷压力芯体通过柔性电路板与插座电连接，在陶瓷压力芯体的背压面设有信号调理芯片，所述信号调理芯片的外围电路固定在陶瓷压力芯体上，用于需要压力检测并输出的系统中。
【专利说明】一种压力变送器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种压力变送器。
【背景技术】
[0002]压力变送器是工业实践中最常用的一种变送器，其广泛用于工业自控系统。系统压力通过压力进口进入压力腔室内，压力直接作用在陶瓷压力芯体的前表面，使得膜片发生相应的微小形变，导致压力变送器上的4个桥臂电阻发生变化，产生对应的微小电信号，再结合专用的ASIC信号调理电路实现了与压力成比例的标准信号输出。以此满足信息的传输、处理、储存、显示、记录和控制等要求，是控制系统的关键精密检测装置。
[0003]如图3所示一种现有的压力变送器，包括主体插座011、电路板012、弹性挡圈014、绝缘部件015、支持装置016、集成放大电路模块017、陶瓷压力芯体018、密封部件019及主体020;其中密封圈、陶瓷压力芯体、集成放大电路模块、支撑装置、绝缘部件和弹性挡圈压装在主体内，并通过弹性挡圈固定在主体中，主体与陶瓷压力芯体外侧相对的内侧开设有沟槽的内圆柱面。该压力变送器的工作原理为:流体压力作用在陶瓷压力芯体上，使陶瓷压力芯体上的压力元件产生变形，此时印刷在陶瓷压力芯体上的电桥电路产生相应的电信号，再由集成放大电路模块将其转换为标准输出信号。上述结构中支撑装置一般为金属，并且在装配过程中难以避免其不与主体之间发生物理性接触。因此为了达到电气防护的目的在紧贴支撑装置与集成放大电路模块、陶瓷压力芯体的电气引脚两者之间，增加了绝缘部件，与此同时对支撑装置及主体的内壁进行了开槽021。开槽的主要目的有两个:一是可以增加陶瓷压力芯体引脚与主体之间的电气距离；二是可以增加集成电路模块与陶瓷压力芯体的电气引脚之间的焊接处与支持装置之间的爬电距离。通过上述描述，现有压力变送器由于内部部件多，造成成本较高；绝缘部件与陶瓷压力芯体接触的这个面齐平度要求很高，实际生产难以达到这点；部件与部件之间的装配距离较难控制，容易造成电气防护距离的不足。基于以上几点，实际生产中产品的合格率不高，但品质保证维护成本却较高。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的问题就是提供一种压力变送器，在实现简化装配结构、节省成本以及提高效率的同时，改善了产品容易出现电气强度不良的问题，提高了产品的性能。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:一种压力变送器，包括带内腔的主体和设在主体的内腔中的陶瓷压力芯体，所述陶瓷压力芯体由定位件定位，所述主体上设有插座，所述陶瓷压力芯体通过柔性电路板与插座电连接，在陶瓷压力芯体的背压面设有信号调理芯片，所述信号调理芯片的外围电路固定在陶瓷压力芯体上。所述陶瓷压力芯体上设有惠斯登电桥，惠斯登电桥主要作用是将陶瓷压力芯体产生的压力信号转化成电信号再经过惠斯登电桥补偿区的阻值补偿后输送至信号调理芯片，信号调理芯片将这个电信号放大输出。
[0006]进一步的，所述信号调理芯片焊接在陶瓷压力芯体上。[0007]进一步的，所述信号调理芯片为晶圆级封装的信号调理芯片。
[0008]进一步的，所述陶瓷压力芯体的背压面由信号调理芯片焊盘区、惠斯登电桥区、信号调理芯片外围电路补偿区、惠斯登电桥补偿区和陶瓷压力芯体电气连接区组成。陶瓷压力芯体的背压面上除了信号调理芯片焊盘区外，均印刷有相应的电路，信号调理芯片焊盘区用于焊接固定信号调理芯片，惠斯登电桥区用于设置惠斯登电桥，惠斯登电桥补偿区是为了减小温漂，提高惠斯登电桥将压力信号转化成电信号的精度，一般在此区域内集成几个小的热敏电阻。
[0009]进一步的，所述信号调理芯片焊盘区和陶瓷压力芯体电气连接区设有裸露的焊点，所述惠斯登电桥区、信号调理芯片外围电路补偿区、惠斯登电桥补偿区和陶瓷压力芯体电气连接区上设有绝缘涂料层。信号调理芯片焊盘区的焊点用于焊接固定信号调理芯片，陶瓷压力芯体电气连接区的焊点作用是陶瓷压力芯体的引出针脚与电路板连接的
[0010]进一步的，所述陶瓷压力芯体的外侧壁与内腔的侧壁贴合。贴合为配合且留有间隙，装配容易，结构稳定。
[0011]进一步的，所述定位件包括支撑环和弹性挡圈，所述内腔中设有安装弹性挡圈的环槽，所述支撑环的上端抵在弹性挡圈上、下端抵在陶瓷压力芯体的背压面上。
[0012]进一步的，所述支撑环的外侧壁与内腔的侧壁贴合。内腔的侧壁光滑连续，无孔或槽，便于加工。
[0013]进一步的，所述陶瓷压力芯体的前表面与内腔的底面之间设有密封件。
[0014]进一步的，所述密封件为密封圈，所述内腔的底面上设有定位密封圈的定位槽，所述密封圈高出定位槽。
[0015]采用上述技术方案后，本发明具有如下优点:晶圆级封装的信号调理芯片焊接面积非常小，在陶瓷压力芯体上能获得足够的焊接区域；取消了绝缘部件及集成放大电路模块，减少零部件数量，便于生产及安装，提高了生产及装配效率，同时改善了产品容易出现电气强度不良的问题，提高了产品的性能，降低了产品的成本，提高了利润。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0017]图1为本发明一种实施例的结构示意图；
[0018]图2为陶瓷压力芯体的背压面的区域划分示意图；
[0019]图3为现有一种压力变送器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示为本发明一种实施例，一种压力变送器，包括带内腔11的主体I和设在主体的内腔中的陶瓷压力芯体2，所述陶瓷压力芯体由定位件定位，所述主体上设有插座3，所述陶瓷压力芯体通过柔性电路板4与插座电连接，在陶瓷压力芯体的背压面设有信号调理芯片5，所述信号调理芯片的外围电路固定在陶瓷压力芯体上。所述陶瓷压力芯体上设有惠斯登电桥，惠斯登电桥主要作用是将陶瓷压力芯体产生的压力信号转化成电信号再经过惠斯登电桥补偿区的阻值补偿后输送至信号调理芯片，信号调理芯片将这个电信号放大输出。信号调理芯片的外围电路一般包含电容等元器件。所述信号调理芯片焊接在陶瓷压力芯体上。作为优选的，所述信号调理芯片为晶圆级封装即WLP封装的信号调理芯片。所述陶瓷压力芯体的外侧壁与内腔的侧壁贴合，贴合即相配合且留有间隙。所述定位件包括支撑环6和弹性挡圈7，所述内腔中设有安装弹性挡圈的环槽12，所述支撑环的上端抵在弹性挡圈上、下端抵在陶瓷压力芯体的背压面上。所述支撑环的外侧壁与内腔的侧壁贴合。所述陶瓷压力芯体的前表面与内腔的底面之间设有密封件。所述密封件为密封圈8，所述内腔的底面上设有定位密封圈的定位槽13，所述密封圈高出定位槽。
[0021]如图2所示，所述陶瓷压力芯体的背压面由信号调理芯片焊盘区21、惠斯登电桥区22、信号调理芯片外围电路补偿区23、惠斯登电桥补偿区24和陶瓷压力芯体电气连接区25组成。所述信号调理芯片焊盘区和陶瓷压力芯体电气连接区设有裸露的焊点，所述惠斯登电桥区、信号调理芯片外围电路补偿区、惠斯登电桥补偿区和陶瓷压力芯体电气连接区上设有绝缘涂料层。陶瓷压力芯体的背压面上除了信号调理芯片焊盘区及陶瓷压力芯体电气连接区外，均印刷有相应的电路，所以相应设置绝缘涂料层。信号调理芯片焊盘区用于焊接固定信号调理芯片，惠斯登电桥区用于设置惠斯登电桥，惠斯登电桥补偿区是为了减小温漂，提高惠斯登电桥将压力信号转化成电信号的精度，一般在此区域内集成几个小的热敏电阻。
[0022]上述实施例中，采用了柔性电路板，便于变形安装；内腔的侧壁为光滑连续的环面，无孔或槽，并且取消了绝缘部件及集成放大电路模块，结构变简单，加工要求降低。本发明采用了信号调理芯片的外围电路集成在陶瓷压力芯体上，并且信号调理芯片焊接在陶瓷压力芯体上，实现了陶瓷压力芯体(传感器)与信号调理电路(专门的ASCI电路)的集成，实现了压力变送器向集成化，低能耗的发展趋势。使产品装配变得更加简单，提高了生产效率，保证了产品性能；降低报废率及返工率，降低了生产成本；提高了产品连接的可靠性等。同时可以在保证广品的性能提闻的基础上，缩小各部件的尺寸，例如，主体的闻度降低，支撑环的闻度减小等。
【权利要求】
1.一种压力变送器，包括带内腔(11)的主体(I)和设在主体的内腔中的陶瓷压力芯体(2)，所述陶瓷压力芯体由定位件定位，所述主体上设有插座(3)，所述陶瓷压力芯体通过柔性电路板(4)与插座电连接，其特征在于:在陶瓷压力芯体的背压面设有信号调理芯片(5)，所述信号调理芯片的外围电路固定在陶瓷压力芯体上。
2.根据权利要求1所述的一种压力变送器，其特征在于:所述信号调理芯片焊接在陶瓷压力芯体上。
3.根据权利要求1或2所述的一种压力变送器，其特征在于:所述信号调理芯片为晶圆级封装的信号调理芯片。
4.根据权利要求1或2所述的一种压力变送器，其特征在于:所述陶瓷压力芯体的背压面由信号调理芯片焊盘区(21)、惠斯登电桥区(22)、信号调理芯片外围电路补偿区(23)、惠斯登电桥补偿区(24)和陶瓷压力芯体电气连接区(25)组成。
5.根据权利要求4所述的一种压力变送器，其特征在于:所述信号调理芯片焊盘区和陶瓷压力芯体电气连接区设有裸露的焊点，所述惠斯登电桥区、信号调理芯片外围电路补偿区、惠斯登电桥补偿区和陶瓷压力芯体电气连接区上设有绝缘涂料层。
6.根据权利要求4所述的一种压力变送器，其特征在于:所述陶瓷压力芯体的外侧壁与内腔的侧壁贴合。
7.根据权利要求1所述的一种压力变送器，其特征在于:所述定位件包括支撑环(6)和弹性挡圈(7)，所述内腔中设有安装弹性挡圈的环槽(12)，所述支撑环的上端抵在弹性挡圈上、下端抵在陶瓷压力芯体的背压面上。
8.根据权利要求7所述的一种压力变送器，其特征在于:所述支撑环的外侧壁与内腔的侧壁贴合。
9.根据权利要求1或2或7或8所述的一种压力变送器，其特征在于:所述陶瓷压力芯体的前表面与内腔的底面之间设有密封件。
10.根据权利要求9所述的一种压力变送器，其特征在于:所述密封件为密封圈(8)，所述内腔的底面上设有定位密封圈的定位槽(13)，所述密封圈高出定位槽。
【文档编号】G01L19/04GK103868639SQ201210539826
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月12日 优先权日:2012年12月12日
【发明者】张焱, 刘家捷, 徐才超 申请人:浙江盾安人工环境股份有限公司