一种电容薄膜压力传感器的制作方法

1.本发明涉及压力传感器技术领域，尤其涉及一种电容薄膜压力传感器。


背景技术：

2.现有技术当中采用的电容薄膜压力传感器，根据薄膜不同分为金属电容薄膜压力传感器和非金属电容薄膜压力传感器。典型金属电容薄膜压力传感器的核心传感元件分为5个部分：下金属壳体，上金属壳体，固定在上下金属壳体之间的金属薄膜，位于上壳体的布置多电极的固定极板以及将电极引出的插针。金属薄膜与固定极板之间形成两个环形电容器。其中金属薄膜与外壳相连引出，环形电极由引针引出。金属薄膜将外壳分为两个腔室。当两个腔室的压强不一致时，压差变化使薄膜变形，从而导致电容量变化，输出电压并进行测量。
3.现有技术当中，固定电极与整个壳体之间不可避免的会产生寄生电容。当外界的环境改变，电容之间的电介质发生变化，导致电容的介电常数发生变化，从而使得电容之间的寄生电容发生不一致变化。寄生电容导致测量电容值发生波动，降低电容薄膜压力传感器的测量精度。


技术实现要素：

4.本发明提供一种电容薄膜压力传感器，用以解决寄生电容降低电容薄膜压力传感器测量精度的技术问题。
5.本发明提供一种电容薄膜压力传感器，包括：
6.壳体，内部形成有空腔，所述壳体形成有与所述空腔连通的连接口；
7.非金属固定电极，设置于所述空腔内并与所述壳体连接；
8.电极组件，设置于所述非金属固定电极；
9.非金属薄膜，位于所述非金属固定电极朝向所述连接口的一侧，所述非金属固定电极朝向所述连接口的一侧设置有第一金属连接层，所述非金属薄膜通过所述第一金属连接层与所述非金属固定电极连接；所述非金属薄膜将所述空腔分隔为参考腔和工艺腔，所述参考腔位于所述非金属薄膜背离所述连接口的一侧，所述工艺腔位于所述非金属薄膜朝向所述连接口的一侧；所述非金属薄膜朝向所述非金属固定电极的一侧设置有金属层，所述金属层通过所述第一金属连接层与所述电极组件电连接。
10.根据本发明实施例提供的一种电容薄膜压力传感器，所述电极组件包括至少两个电极和至少两个接线柱，所述电极设置于所述非金属固定电极，所述接线柱设置于所述壳体，所述接线柱与所述电极一一对应电连接，其中一个所述电极与所述第一金属连接层电连接。
11.根据本发明实施例提供的一种电容薄膜压力传感器，所述电极包括两个子电极，每个所述电极的两个子电极分别设置于所述非金属固定电极的两侧，所述非金属固定电极设置有至少两个通孔，每个所述电极的两个子电极通过对应所述通孔内的连接件电连接；
所述接线柱位于所述非金属固定电极背离所述连接口的一侧，所述接线柱与所述非金属固定电极背离所述连接口一侧的所述子电极一一对应电连接。
12.根据本发明实施例提供的一种电容薄膜压力传感器，所述连接件为设置于通孔内壁的金属导电层。
13.根据本发明实施例提供的一种电容薄膜压力传感器，所述接线柱与所述壳体密封配合，且所述接线柱与所述壳体之间不导通。
14.根据本发明实施例提供的一种电容薄膜压力传感器，所述电极组件包括第一电极、第二电极、第三电极和三个所述接线柱，所述第三电极位于所述非金属固定电极朝向所述连接口一侧的子电极与所述第一金属连接层电连接，所述第一电极、所述第二电极以及所述第三电极位于所述非金属固定电极背离所述连接口一侧的子电极与三个所述接线柱一一对应电连接。
15.根据本发明实施例提供的一种电容薄膜压力传感器，所述壳体的内壁设置有连接部，所述非金属固定电极通过连接层与所述连接部连接。
16.根据本发明实施例提供的一种电容薄膜压力传感器，所述连接层分别与所述连接部以及所述非金属固定电极密封配合。
17.根据本发明实施例提供的一种电容薄膜压力传感器，所述第一金属连接层分别与所述非金属固定电极以及所述非金属薄膜密封配合。
18.根据本发明实施例提供的一种电容薄膜压力传感器，所述非金属固定电极的材质与所述非金属薄膜的材质均石英，所述壳体的材质为金属。
19.本发明实施例提供的电容薄膜压力传感器，通过第一金属连接层将非金属薄膜与非金属固定电极连接。由于非金属固定电极与壳体绝缘，而非金属薄膜不与壳体连接，非金属固定电极与壳体之间的寄生电容减少，电容薄膜压力传感器测量精度受外界环境的影响减少。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本发明实施例提供的电容薄膜压力传感器的主视剖面结构示意图；
22.图2是本发明实施例提供的非金属固定电极的仰视结构示意图；
23.图3是本发明实施例提供的非金属固定电极的俯视结构示意图。
24.附图标记：
25.100、壳体；200、非金属固定电极；300、电极组件；310、电极；311、第一电极；311a、第一子电极；311b、第二子电极；312、第二电极；312a、第三子电极；312b、第四子电极；313、第三电极；313a、第五子电极；313b、第六子电极；314、连接件；320、接线柱；400、非金属薄膜；410、金属层；500、第一金属连接层；600、连接层；700、参考腔；800、工艺腔。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
27.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
29.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
31.下面结合图1-图3描述本发明实施例的电容薄膜压力传感器。
32.图1示例了本发明实施例提供的电容薄膜压力传感器的主视剖面结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的电容薄膜压力传感器包括壳体100、非金属固定电极200、电极组件300和非金属薄膜400。壳体100内部形成有空腔，壳体100形成有与空腔连通的连接口。非金属固定电极200设置于空腔内并与壳体100连接。电极组件300设置于非金属固定电极200。非金属薄膜400位于非金属固定电极200朝向连接口的一侧。非金属固定电极200朝向连接口的一侧设置有第一金属连接层500。非金属薄膜400通过第一金属连接层500与非金属固定电极200连接。非金属薄膜400将空腔分隔为参考腔700和工艺腔800。参考腔700位于非金属薄膜400背离连接口的一侧，工艺腔800位于非金属薄膜400朝向连接口的一侧。非金属薄膜400朝向非金属固定电极200的一侧设置有金属层410，金属层410通过第一金属连接层500与电极组件300电连接，即金属层410通过第一金属连接层500与电极组件300导通。
33.本发明实施例提供的电容薄膜压力传感器，通过第一金属连接层500将非金属薄膜400与非金属固定电极200连接。由于非金属固定电极200与壳体100绝缘，而非金属薄膜
400不与壳体100连接，非金属固定电极200与壳体100之间的寄生电容减少，电容薄膜压力传感器测量精度受外界环境的影响减少。
34.在本发明的实施例中，第一金属连接层500与非金属固定电极200朝向连接口的一侧密封配合，第一金属连接层500与非金属薄膜400的边缘密封连接。当非金属薄膜400的形状是圆形时，第一金属连接层500的形状是对应的环形。
35.在本发明的实施例中，电极组件300包括至少两个电极310和至少两个接线柱320。电极310设置于非金属固定电极200，接线柱320设置于壳体100。接线柱320与电极310一一对应电连接，其中一个电极310与第一金属连接层500电连接。接线柱320可以通过弹簧压接电极310，然后将电信号引入电路。
36.在本发明的实施例中，电极310包括两个子电极。每个电极310的两个子电极分别设置于非金属固定电极200的两侧。非金属固定电极200设置有至少两个通孔。每个电极310的两个子电极通过对应通孔内的连接件314电连接。接线柱320位于非金属固定电极200背离连接口的一侧，接线柱320与非金属固定电极200背离连接口一侧的子电极一一对应电连接。
37.在本发明的实施例中，连接件314为设置于通孔内壁的金属导电层。金属导电层可以通过电镀或者其他方法设置于通孔内壁。当然，连接件314也可为设置于通孔内壁上的导线。
38.在本发明的实施例中，接线柱320与壳体100密封配合，且接线柱320与壳体100之间不导通。接线柱320可以是金属插针。金属插针可以通过绝缘烧结的方法与壳体100密封配合。
39.在本发明的实施例中，如图1所示，电极组件300包括第一电极311、第二电极312、第三电极313和三个接线柱320。第二电极312与第一电极311以及第三电极313之间形成间隙，第一电极311、第二电极312以及第三电极313两两之间互不导通。第三电极313位于非金属固定电极200朝向连接口一侧的子电极与第一金属连接层500电连接。第一电极311、第二电极312以及第三电极313位于非金属固定电极200背离连接口一侧的子电极与三个接线柱320一一对应电连接。第三电极313为公共电极，非金属薄膜400与第三电极313通过第一金属连接层500导通。
40.图2示例了本发明实施例提供的非金属固定电极200的仰视结构示意图。图3示例了本发明实施例提供的非金属固定电极200的俯视结构示意图。如图2和图3所示，为了方便理解，将第一电极311位于非金属固定电极200朝向连接口一侧的子电极称为第一子电极311a，第一电极311位于非金属固定电极200背离连接口一侧的子电极称为第二子电极311b。第二电极312位于非金属固定电极200朝向连接口一侧的子电极称为第三子电极312a，第二电极312位于非金属固定电极200背离连接口一侧的子电极称为第四子电极312b。第三电极313位于非金属固定电极200朝向连接口一侧的子电极称为第五子电极313a，第三电极313位于非金属固定电极200背离连接口一侧的子电极称为第六子电极313b。非金属薄膜400通过第一金属连接层500与第五子电极313a导通。
41.如图2所示，第一子电极311a呈圆形，第三子电极312a和第五子电极313a呈环形。第一子电极311a位于第三子电极312a内部，第五子电极313a位于第三子电极312a外周。如图3所示，第二子电极311b、第四子电极312b和第六子电极313b间隔设置，第二子电极311b、
第四子电极312b和第六子电极313b分别与三个接线柱320一一对应。
42.在本发明的实施例中，壳体100的内壁设置有连接部，非金属固定电极200通过连接层600与连接部连接。当非金属固定电极200为圆形时，连接层600为环形，以便连接层600与非金属固定电极200的边缘固定连接。连接层600的厚度可以根据实际需要确定。
43.在本发明的实施例中，连接层600分别与连接部以及非金属固定电极200密封配合，连接层600的材质可以金属，也可为非金属，本实施例中连接层600的材质为金属。
44.在本发明的实施例中，第一金属连接层500分别与非金属固定电极200以及非金属薄膜400密封配合。
45.在本发明的实施例中，非金属固定电极200的材质与非金属薄膜400的材质均石英，壳体100的材质为金属。
46.在本发明的实施例中，如图1所示，可以将上部金属件、中部金属件和下部金属件焊接成一个密封的金属壳体100。将三根金属插针以绝缘烧结的方式固定于上部金属件，非金属固定电极200通过连接层600密封固定于中部金属件。下部金属件作为测量介质引入端，连接外部设备，引入工艺介质。
47.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。