一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明公布了一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，包括瓷環，通過玻璃釉漿料印刷燒結在該瓷環上部的陶瓷彈性膜片，以及通過導電漿料印刷燒結在該瓷環下部的信號調理電路；其中，所述陶瓷彈性膜片上均勻設置有與所述瓷環上的四個瓷環通孔分別連接的四個焊盤，以及與所述焊盤相連接以構成惠斯頓電橋的四個橋路電阻；任意兩個所述焊盤與任意兩個所述橋路電阻之間分別設置有一個橋路修調電阻。本發明將陶瓷彈性膜片通過玻璃釉漿料印刷燒結在瓷環上，克服了陶瓷膜片易碎的問題，確保了傳感器機械結構的可靠性；同時也將信號調理電路通過導電漿料印刷燒結在瓷環上，使得傳感器整體的精度更高，穩定性更好。
【專利說明】-種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器。
【背景技術】
[0002] 傳統的陶瓷壓力傳感器中，一般是采用H氧化二鉛陶瓷膜片作為壓力傳感器的應 變彈性體，并在其表面采用厚膜工藝印刷燒結四個厚膜應變電阻使之形成一個惠斯頓電 橋。當陶瓷膜片在壓力作用下產生微量線性形變（如IObar0.3mm膜片從零到滿量程縱向 形變量為6-10ym)。橋路在激勵電壓下其輸出端將產生與壓力大小精密線性相關的電壓輸 出。
[0003] 目前，陶瓷彈性體的承載體有兩種結構：即齊平膜陶瓷壓力傳感器（Flush diap虹agmceramicpressuresensor)和一體化陶瓷壓力傳感器（Integratedceramic pressuresensor)兩種。
[0004] 齊平膜陶瓷壓力傳感器由彈性膜片和瓷環兩部分組成。其中，瓷環形同一個杯子， 其中間有一個凹孔，瓷環周邊有多個通孔。彈性體厚度由量程確定，并將印有多個圓形焊盤 和橋路的膜片粘結到有多個通孔的圓形陶瓷環背面，使彈性膜片電極與瓷環通孔相對應。 瓷環正面是一個平面、通過通孔與電橋回路聯接并設計平衡電阻，激光修調零位。該種齊平 膜結構彈性膜片與瓷環是采用有機粘合劑存在線膨脹系數差異和粘結而成，其強度低，可 靠性差。
[0005] 而一體化陶瓷壓力傳感器外形亦如一個杯子，其平面部分是傳感器的彈性體，其 厚度由量程確定，陶瓷制造工藝采用彈性體和瓷環整體干壓成形，燒結后彈性體厚度需研 磨。彈性體印刷橋路和平衡電阻，激光修調零位。參見專利化200420054149.X。
[0006] 壓阻式陶瓷壓力傳感器具有優異的線性精度，特別是耐腐蝕性和高可靠性，是其 它形式的壓力傳感器無可比擬的。在工業自動化控制領域里有著重要位置。壓阻式陶瓷壓 力傳感器彈性膜片是H氧化二鉛陶瓷。針對氧化鉛陶瓷易碎的缺點，旨在研發具有高過載 性能的壓阻式陶瓷壓力傳感器具有重要的意義。
【發明內容】
[0007] 本發明目的是針對現有技術存在的缺陷提供一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器， 旨在克服陶瓷膜片易碎的缺點，大幅度提高過載和爆破壓力，從而提高其可靠性。
[0008] 本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器， 包括瓷環，通過玻璃釉漿料印刷燒結在該瓷環上部的陶瓷彈性膜片，W及通過導電漿料印 刷燒結在該瓷環下部的信號調理電路；其中，所述陶瓷彈性膜片上均勻設置有與所述瓷環 上的四個瓷環通孔分別連接的四個焊盤，W及與所述焊盤相連接W構成惠斯頓電橋的四個 橋路電阻；任意兩個所述焊盤與任意兩個所述橋路電阻之間分別設置有一個橋路修調電 阻。
[0009] 進一步的方案是，所述瓷環中部設置有瓷環盲孔，所述瓷環盲孔的直徑在3-8mm 之間，深度在2-4mm之間。
[0010] 進一步的方案是，所述瓷環盲孔中部開設有表壓通孔，所述表壓通孔的直徑在 0. 3-1. 2mm之間。
[0011] 優選的方案是，所述瓷環盲孔的直徑為5mm，深度為3mm。
[0012] 優選的方案是，所述表壓通孔的直徑在0. 5-1.Omm之間。
[0013] 優選的方案是，所述表壓通孔的直徑為0. 8mm。
[0014] 進一步的方案是，所述信號調理電路上設置有與所述瓷環通孔對應連接的通孔焊 盤，與所述表壓通孔對應連接的表壓通孔焊盤，W及與外部柔性電路板連接的連接線。
[0015] 本發明的有益效果；本發明將陶瓷彈性膜片通過玻璃釉漿料印刷燒結在瓷環上， 克服了陶瓷膜片易碎的問題，提高了傳感器機械強度，確保了傳感器機械結構的可靠性；同 時也將信號調理電路通過導電漿料印刷燒結在瓷環上，使得傳感器整體的精度更高，穩定 性更好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1本發明的壓力傳感器整體結構示意圖。
[0017] 圖2a本發明的傳感器彈性膜片圓形結構示意圖。
[0018] 圖化本發明的傳感器彈性膜片方形結構示意圖。
[0019] 圖3a本發明的柔性電路板圓形結構示意圖。
[0020] 圖3b本發明的柔性電路板方形結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 圖1至圖3b所示，涉及一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，包括瓷環2,通過玻璃 釉漿料印刷燒結在該瓷環2上部的陶瓷彈性膜片1，W及通過導電漿料印刷燒結在該瓷環2 下部的信號調理電路3 ;其中，陶瓷彈性膜片1上均勻設置有與瓷環2上的四個瓷環通孔21 分別連接的四個焊盤11，W及與焊盤11相連接W構成惠斯頓電橋的四個橋路電阻10 ;任意 兩個焊盤11與任意兩個橋路電阻10之間分別設置有一個橋路修調電阻12。
[0022] 本設計中的瓷環2和陶瓷彈性膜片1均可設計成方形或者圓形結構，該樣可W滿 足不同場合的需要，降低了制造成本，便于規模化生產。
[0023] 本設計中，在陶瓷彈性膜片與瓷環之間，采用傳統的玻璃釉漿料印刷燒結工藝進 行連接，能夠保證保傳感器機械結構的強度，保證其可靠性。在信號調理電路與瓷環之間， 采用傳統的導電漿料印刷燒結工藝進行連接，使得傳感器整體的精度更高，穩定性更好。
[0024] 其中，本設計中的信號調理電路3上具體還設置有與瓷環通孔21對應連接的通孔 焊盤31，與表壓通孔22對應連接的表壓通孔焊盤32,W及與外部柔性電路板4連接的連接 線。
[0025] 另外，由于傳統的陶瓷彈性體背面是通過膠粘方式連接瓷環的，所W過載壓力低， (最高為200% )，正面只能激光修調電阻；而彈性膜片在壓力和溫度作用下所產生的縱向 微量形變是在微米數量級。因此，本設計為了確保了陶瓷膜片的高密度和膜片平行度，提高 了傳感器的線性精度、重復性和過載壓力。本設計的進一步的方案是，在瓷環2中部設置有 瓷環盲孔23,將瓷環盲孔23的直徑限制在3-8mm之間，深度限制在2-4mm之間即可。一般， 最優的情況是，將瓷環盲孔23的直徑限制為5mm，深度限制為3mm。該樣在電參數不變的前 提下，過載壓力能夠大大提高，平均可達550-650%。
[0026]另一方面，在本領域中，一體化結構陶瓷彈性體的厚度是一項非常重要的參數，它 決定傳感器的量程、精度和過載壓力。因此必須通過研磨才能達到規定的厚度，大量生產 過程中由于研磨過程中對彈性體產生機械缺陷和附加應力，同時對膜片不平度產生較大影 響。為了實現陶瓷壓力傳感器的表壓和絕壓的測量與控制，克服一體化結構不能測絕壓的 弊端。因此，本設計還在瓷環盲孔23中部開設有表壓通孔22,且該表壓通孔22的直徑限制 在0. 3-1. 2mm之間。一般，較優的情況是，將表壓通孔22的直徑限制在0. 5-1.Omm之間，而 表壓通孔22的直徑為0. 8mm時，測量效果最佳。
[0027] 表1顯示了傳統的陶瓷壓力傳感器與本設計的陶瓷壓力傳感器的測試對比情況。
[0028]
【權利要求】
1. 一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，包括瓷環，通過玻璃釉漿料印刷燒 結在該瓷環上部的陶瓷彈性膜片，以及通過導電漿料印刷燒結在該瓷環下部的信號調理電 路；其中，所述陶瓷彈性膜片上均勻設置有與所述瓷環上的四個瓷環通孔分別連接的四個 焊盤，以及與所述焊盤相連接以構成惠斯頓電橋的四個橋路電阻；任意兩個所述焊盤與任 意兩個所述橋路電阻之間分別設置有一個橋路修調電阻。
2. 如權利要求1所述的一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，所述瓷環中 部設置有瓷環盲孔，所述瓷環盲孔的直徑在3-8_之間，深度在2-4_之間。
3. 如權利要求2所述的一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，所述瓷環盲 孔中部開設有表壓通孔，所述表壓通孔的直徑在〇. 3-1. 2_之間。
4. 如權利要求2所述的一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，所述瓷環盲 孔的直徑為5mm，深度為3mm。
5. 如權利要求3所述的一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，所述表壓通 孔的直徑在〇? 5-1. 0mm之間。
6. 如權利要求5所述的一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，所述表壓通 孔的直徑為〇? 8mm。
7. 如權利要求6所述的一種齊平膜壓阻式陶瓷壓力傳感器，其特征在于，所述信號調 理電路上設置有與所述瓷環通孔對應連接的通孔焊盤，與所述表壓通孔對應連接的表壓通 孔焊盤，以及與外部柔性電路板連接的連接線。
【文檔編號】G01L1/18GK104359596SQ201410613534
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】徐興才, 徐雷, 嚴群豐 申請人:徐興才