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专利名称：硅应变片金属封装传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属封装传感器，具体说是通过硅应变片感应压力输出的硅应变片金属封 装传感器。
背景技术：
早期的金属封装传感器都是采用电阻应变片来实现压力感应，而电阻应变片是采用机械加工、化学腐蚀等方法制成，它的缺点是电阻的灵敏系数低、温度系数大、非线性大和分散性大等，使得金属封装传感器的测试精度受到了很大限制。而后来出现的由真空灌封工艺制成的金属封装传感器，虽然克服了上述缺点，但这种金属封装传感器需要在真空型腔内充满硅油，基于硅油在低压力下的不可压缩性，来作为传递压力的载体，将压力传递至芯片。由于真空灌封工艺抽真空时间较长，还需要注油，使得整个制造工艺较为复杂，而且不适用于高温高压。

发明内容
本发明要解决的问题是提供一种硅应变片金属封装传感器，采用该传感器，工作效率和测试精度高。而且这种硅应变片金属封装传感器，不用抽真空，不用注油，制造工艺较简单。为解决上述问题，采取以下方案
本发明的硅应变片金属封装传感器包括金属筒体，金属筒体下端有压力端口，金属筒体上方有塑料插座，所述压力端口、塑料插座分别与金属筒体间呈密封状连接。所述压力端口有内腔且下端开口，内腔与开口相通，压力端口上端为封闭状以便形成弹性膜片。所述塑料插座的下端封闭以便形成挡板，挡板上有若干金属插针，金属插针的下端伸入金属筒体内，金属插针的上端伸出在挡板之上。其特点是所述弹性膜片上方有硅应变片，硅应变片与弹性膜片间通过高温微熔玻璃粘贴在一起。所述压力端口上方有环形的第一电路板，第一电路板通过垫圈支承在压力端口上端面上，且第一电路板通过引线与硅应变片连接成桥式电路。所述第一电路板上方有第二电路板，第二电路板与第一电路板间通过四周的若干焊点焊接在一起。所述第二电路板与金属插针下端之间有柔性电路板，第二电路板通过柔性电路板与金属插针连接成串联电路。其中，所述金属筒体的上端有内卷边，塑料插座的下端有外卷边，金属筒体与塑料插座间通过内外卷边紧密连接在一起。所述压力端口与金属筒体间通过焊接方式连接在一起。采取上述方案，具有以下优点
本发明的硅应变片金属封装传感器是将硅应变片通过高温微熔玻璃粘贴在弹性膜片上，而硅应变片是利用半导体单晶硅的压阻效应制成的一种敏感元件，这种压阻效应是半导体晶体材料在某一方向受力产生变形时材料的电阻率发生变化的现象。因此，硅应变片具有灵敏系数高、机械滞后小、体积小、耗电少等优点，而压力端口采用与硅应变片热膨胀系数匹配的金属制成，且其结构具有应力隔离的效果，从而大大提高了传感器的测试精度。另外，采用该结构不需要对金属封装传感器内部抽真空，不用注油，制造工艺较为简单，可适用于高温高压。


图I是本发明的硅应变片金属封装传感器的结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体附图详细说明本发明的最佳实施例。如图I所不,本发明的娃应变片金属封装传感器包括金属筒体2,金属筒体2下端有压力端口 1，金属筒体2上方有塑料插座5，所述压力端口 I、塑料插座5分别与金属筒体2间呈密封状连接。本实施例中,所述金属筒体2的上端有内卷边，塑料插座5的下端有外 卷边，金属筒体2与塑料插座5间通过内外卷边紧密连接在一起；所述压力端口 I与金属筒体2间通过焊接方式连接在一起。所述压力端口 I有内腔且下端开口，内腔与开口相通，压力端口 I上端为封闭状以便形成弹性膜片3。所述塑料插座5的下端封闭以便形成挡板，挡板上有若干金属插针6，金属插针6的下端伸入金属筒体2内，金属插针6的上端伸出在挡板之上。所述弹性膜片3上方有硅应变片7，硅应变片7与弹性膜片3间通过高温微熔玻璃粘贴在一起。所述压力端口 I上方有环形的第一电路板9，第一电路板9通过垫圈支承在压力端口 I上端面上,且第一电路板9通过引线与硅应变片7连接成桥式电路。本实施例中第一电路板9、垫圈和压力端口 I间均通过胶水粘接。所述第一电路板9上方有第二电路板8，第二电路板8与第一电路板9间通过四周的若干焊点焊接在一起。所述第二电路板8与金属插针6下端之间有柔性电路板4，第二电路板8通过柔性电路板4与金属插针6连接成串联电路。其中，弹性膜片3的厚度约O. 6mm，经过有限元分析，确定硅应变片7的位置，以提高其检测的精度。为了使所述硅应变片7的上表面与第一电路板9的上表面在同一平面上，即二者保持良好的共面性，可通过垫圈的厚度来调节第一电路板9的高度。另外，压力端口 I与金属筒体2间的焊接方式有电阻焊、电子束焊、激光焊和氩弧焊。激光焊能进行精确的能量控制，可实现精密微形器件的焊接，解决难焊金属及异种金属。因此压力端口 I与金属筒体2通常通过激光焊焊接。所述金属筒体2采用耐腐蚀性能优异的不锈钢制成。所述压力端口 I采用不锈钢制成，其具有超高强度和良好的焊接性能，与现有技术相比，其制造方便，无需抽真空。作业时，测试压力通过压力端口 I上端的弹性膜片3传递至硅应变片7，硅应变片7的电阻率发生变化，使得经过硅应变片7的电压输出信号发生变化，该电压输出信号经过第一电路板9后再通过第二电路板8对其进行放大调理，最后经插座上的金属插针6输出，从而实现压力感应。
权利要求
1.硅应变片金属封装传感器，包括金属筒体(2)，金属筒体(2)下端有压力端口(1)，金属筒体(2)上方有塑料插座(5)，所述压力端口(I)、塑料插座(5)分别与金属筒体(2)间呈密封状连接；所述压力端口(I)有内腔且下端开口，内腔与开口相通，压力端口(I)上端为封闭状以便形成弹性膜片(3);所述塑料插座(5)的下端封闭以便形成挡板，挡板上有若干金属插针(6)，金属插针(6)的下端伸入金属筒体(2)内，金属插针(6)的上端伸出在挡板之上；其特征在于所述弹性膜片(3)上方有硅应变片(7)，硅应变片(7)与弹性膜片(3)间通过高温微熔玻璃粘贴在一起；所述压力端口(I)上方有环形的第一电路板(9)，第一电路板(9)通过垫圈支承在压力端口(I)上端面上，且第一电路板(9)通过引线与硅应变片(7)连接成桥式电路；所述第一电路板(9)上方有第二电路板(8)，第二电路板(8)与第一电路板(9)间通过四周的若干焊点焊接在一起；所述第二电路板(8)与金属插针(6)下端之间有柔性电路板(4)，第二电路板(8)通过柔性电路板(4)与金属插针(6)连接成串联电路。
2.如权利要求I所述的硅应变片金属封装传感器，其特征在于所述硅应变片(7)的上表面与第一电路板(9)的上表面处在同一平面上。
3.如权利要求I所述的硅应变片金属封装传感器，其特征在于所述金属筒体(2)的上端有内卷边，塑料插座(5)的下端有外卷边,金属筒体(2)与塑料插座(5)间通过内外卷边紧密连接在一起。
4.如权利要求I所述的硅应变片金属封装传感器，其特征在于所述压力端口(I)与金属筒体(2)间通过焊接方式连接在一起。
5.如权利要求4所述的硅应变片金属封装传感器，其特征在于所述压力端口(I)与金属筒体(2)间通过激光焊的焊接方式连接在一起。
全文摘要
本发明涉及一种可通过硅应变片感应压力输出的硅应变片金属封装传感器。它包括金属筒体，其上下端分别有塑料插座、压力端口。压力端口有内腔且下端开口，压力端口上端为封闭状以便形成弹性膜片。所述塑料插座上有若干金属插针，金属插针的下端伸入金属筒体内。其特点是所述弹性膜片上方粘贴有硅应变片，压力端口上方有第一电路板，第一电路板通过引线与硅应变片连接成桥式电路；所述第一电路板上方有第二电路板，第二电路板与第一电路板间通过焊点焊接在一起；所述第二电路板通过柔性电路板与金属插针连接成串联电路。采用该传感器，工作效率和测试精度高；这种硅应变片金属封装传感器，不用抽真空，不用注油，制造工艺较简单。
文档编号G01L1/22GK102661822SQ201210129338
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者朱荣惠, 田吉成 申请人:无锡永阳电子科技有限公司