膜片式薄膜壓力傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種壓力傳感器，尤其涉及一種采用大片膜片材料制造成彈性應變元件后再分離焊接成的膜片式薄膜壓力傳感器。
【背景技術】
[0002]薄膜壓力傳感器被稱為第三代壓力傳感器，它具有精度高、工作溫度范圍寬、穩定性好、可靠性高等優點，在軍工、石化、機械、冶金、交通等許多領域得到應用。
[0003]現有的薄膜壓力傳感器如圖1所示，順次包括彈性體1，電路板支架3，轉換電路板4組成。所述的現有技術薄膜壓力傳感器的彈性體I的加工工藝主要有研磨拋光、鍍膜、光亥IJ。研磨拋光工藝是采用機械的辦法一次性不多于150個所述彈性體I同時進行，完成全部研磨拋光工作需要約8小時。鍍膜工藝一次性只能對100個左右已研磨拋光合格的所述彈性體I進行，每次完成全部鍍膜工作10小時以上。光刻工藝對已完成鍍膜工藝的所述彈性體I進行，只少需要二次光刻，第一次光刻一次性可對10個左右的已完成鍍膜工藝的所述彈性體I同時進行，第二次光刻一次只能對一個完成了第一次光刻的所述彈性體I進行。以上主要生產工藝生產效率低、產品生產成本高，無法在民用領域得到廣泛應用。
[0004]另外，由于機械的研磨拋光需要彈性體I的研磨拋光面有一定的厚度，低于這個最小厚度值，研磨拋光時會塌陷。這樣就限制了小量程產品的制造，一般而言，低于IMPa的產品不能生產。
[0005]因此，開發一種生產效率高、成本低、能適合小量程產品的膜片式薄膜壓力傳感器極其重要。
[0006]采用大片膜片材料一次性批量生產應變膜片的方法制造的膜片式薄膜壓力傳感器能解決上述存在的問題。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種膜片式薄膜壓力傳感器，針對現有技術的不足，解決薄膜壓力傳感器生產效率低、成本高、小量程產品不能生產的問題，實現高性能的薄膜壓力傳感器在軍民領域廣泛使用的目的。
[0008]為解決以上技術問題，本發明的技術方案是:一種膜片式薄膜壓力傳感器，包括一個外殼體，一個焊接在所述外殼體底部中心的應變膜片，一個固定于所述外殼體內部的電路板，其特征在于，所述應變膜片是采用4英寸或6英寸或10英寸的不銹鋼或鈦合金大片膜片材料，通過離子束濺射分別沉積絕緣膜、應變膜、焊盤膜、保護膜，然后光刻形成惠斯通電橋電路后切割分離的。
[0009]所述的4英寸或6英寸或10英寸的不銹鋼或鈦合金大片膜片材料厚度為0.03毫米至2.5毫米，可制造50KPa至150MPa的壓力傳感器。
[0010]與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為:采用大片膜片材料做彈性體，其表面粗糙度小，無需進行研磨拋光就可以鍍膜，省去研磨拋光工藝，節省生產時間。將膜片材料切割成4英寸、6英寸、10英寸大小的膜片，以4英寸大片膜片材料為例:清洗后可以同時對4片所述4英寸大片膜片材料進行鍍膜，而一片所述4英寸大片膜片材料上至少可以制成直徑8毫米的應變膜片100片，這樣一次鍍膜至少得到400片所述的應變膜片，大大提高鍍膜效率。鍍膜完成后一次性對4英寸所述大片膜片進行光刻，這樣一次可以光刻生成100片所述應變膜片，大大提高光刻效率。
[0011]另外，4英寸、6英寸、10英寸大片膜片材料最薄為0.03毫米，可以制造50KPa的小量程薄膜壓力傳感器，大大擴充了薄膜壓力傳感器的應用范圍。
[0012]通過上述工藝后，薄膜壓力傳感器的生產效率提高，生產成本下降，同時能生產小量程產品而又保留了薄膜壓力傳感器的其它優良性能。
[0013]本發明的膜片式薄膜壓力傳感器的主要性能指標如下:
[0014]測量范圍:0?0.05?150MPa綜合精度:0.05% FS?0.5% FS
[0015]介質溫度范圍:-100°C?200°C 靈敏度系數S 1.8mV/V
[0016]零點溫度漂移:彡±0.005% FS/0C 長期穩定性:彡±0.1% FS/年
[0017]本發明解決了現有薄膜壓力傳感器生產效率低、成本高、不能生產小量程產品的問題。
【附圖說明】
[0018]圖1為現有技術的薄膜壓力傳感器的結構示意圖。
[0019]圖2為本發明的膜片式薄膜壓力傳感器的結構示意圖。
[0020]圖3為本發明的膜片式薄膜壓力傳感器的大片膜片材料上分布的應變膜片示意圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，現有技術的薄膜壓力傳感器順次包括彈性體1，電路板支架3，轉換電路板4組成。其中所述電路板支架3焊接在所述彈性體I外周，而所述轉換電路板4安裝在所述電路板支架3內。
[0022]現有技術的薄膜壓力傳感器的彈性體I加工工藝主要有研磨拋光、鍍膜、光刻。研磨拋光工藝是采用機械的方法一次性不多于150個所述彈性體I同時進行，完成全部研磨拋光工作需要約8小時。鍍膜工藝一次性只能對100個左右已研磨拋光合格的所述彈性體I進行，每次完成全部鍍膜工作10小時以上。光刻工藝對已完成鍍膜工藝的所述彈性體I進行，只少需要二次光刻，第一次光刻一次性可對10個左右的已完成鍍膜工藝的所述彈性體I同時進行，第二次光刻一次只能對一個完成了第一次光刻的所述彈性體I進行。通過光刻后，在所述彈性體I的彈性應變面形成了敏感電阻2，通過壓焊引線的方式在所述敏感電阻2的焊盤上引出內引線5，并將所述內引線5連接在所述轉換電路板4的焊盤上，從所述轉換電路板4的焊盤上引出外引線6。通過所述外引線6將傳感器的信號引出。
[0023]另外，由于機械的研磨拋光需要彈性體I的研磨拋光面有一定的厚度，低于這個最小厚度值，研磨拋光時會塌陷。這樣就限制了小量程產品的制造，一般而言，低于IMPa的產品不能生產。
[0024]綜上所述，現有薄膜壓力傳感器由于彈性體生產效率低，產品生產成本高，小量程產品不能生產，雖然產品綜合性能好，但限制了在軍民領域的廣泛應用。
[0025]如圖2所示，本發明的膜片式薄膜壓力傳感器，包括一個底部開有圓形凹槽的外殼體7，一個焊接在所述外殼體7底部凹槽內的應變膜片8，一個固定于所述外殼體7內部的電路板9。
[0026]如圖3所示，所述的大片膜片材料是厚度為0.03毫米至2.5毫米的不銹鋼或鈦合金薄片，使用機械或激光切割的方法分割成4英寸或6英寸或10英寸的大小。
[0027]以4英寸大片膜片材料14為例進行說明。由于所述大片膜片材料14表面粗糙度小，無需進行研磨拋光就可以鍍膜。對所述大片膜片材料14清洗后可以同時對4片所述大片膜片材料14進行鍍膜，而一片所述大片膜片材料14上至少可以生成100片直徑8毫米的應變膜片8，這樣一次鍍膜至少得到400片所述的應變膜片8，大大提高鍍膜效率。
[0028]鍍膜完成后一次性對所述大片膜片材料14進行光刻，這樣一次可以光刻生成100片所述應變膜片8，大大提高光刻效率。
[0029]光刻完成后，使用機械沖壓或激光切割的辦法把所述大片膜片材料14分離成所述應變膜片8。然后把所述應變膜片8焊接在所述外殼體7的底部凹槽內。
[0030]光刻完成后，所述應變膜片8上已形成了四個敏感電阻12，并且組成了一個惠斯通電橋電路。通過壓焊引線的方式在所述敏感電阻12的焊盤上引出內引線10，并將所述內引線10連接在所述電路板9的焊盤上，從所述電路板9的焊盤上引出外引線11。通過所述外引線11將傳感器的信號引出。
[0031]由于所述大片膜片材料14表面粗糙度小，厚度最薄為0.03毫米，可以制造50KPa的小量程薄膜壓力傳感器產品。
[0032]由于采用了批量鍍膜、光刻工藝，提高了生產效率，降低了生產成本，同時又解決了現有技術薄膜壓力傳感器不能生產小量程產品的問題，這樣高性能的薄膜壓力傳感器可在軍民領域廣泛推廣應用。
[0033]以上所述，僅是本發明的較佳實施方式，不應被視為對本發明范圍的限制，而且本發明所主張的權利要求范圍并不局限于此，凡熟悉此領域技藝的人士，依照本發明所披露的技術內容，可輕易思及的等效變化，均應落入本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種膜片式薄膜壓力傳感器，包括一個外殼體(7)，一個焊接在所述外殼體(7)底部中心的應變膜片(8)，一個固定于所述外殼體(7)內部的電路板(9)，其特征在于，所述應變膜片(8)是采用4英寸或6英寸或10英寸的不銹鋼或鈦合金大片膜片材料，通過離子束濺射分別沉積絕緣膜、應變膜、焊盤膜、保護膜，然后光刻形成惠斯通電橋電路(12)后切割分離的。2.如權利要求1所述的膜片式薄膜壓力傳感器，其特征在于，所述的4英寸或6英寸或10英寸的不銹鋼或鈦合金大片膜片材料厚度為0.03毫米至2.5毫米，可制造50KPa至200MPa的壓力傳感器。
【專利摘要】本發明公開了一種膜片式薄膜壓力傳感器，包括一個外殼體，一個焊接在所述外殼體底部中心的應變膜片，一個固定于所述外殼體內部的電路板，其特征在于，所述應變膜片是采用4英寸或6英寸或10英寸的不銹鋼或鈦合金大片膜片材料，通過離子束濺射分別沉積絕緣膜、應變膜、焊盤膜、保護膜，然后光刻形成惠斯通電橋電路后切割分離的。另外，大片膜片材料最薄可為0.03mm，可以制造50kPa小量程壓力傳感器產品。由于采用大片膜片材料批量化生產彈性體，生產效率高，生產成本低，并保留了薄膜壓力傳感器的優良性能，克服了現有薄膜壓力傳感器的成本高、小量程產品生產困難的缺點，產品在軍工、民用等領域得到廣泛應用。
【IPC分類】G01L19/04, G01L9/04
【公開號】CN105136376
【申請號】CN201510504679
【發明人】雷衛武, 鄧躍民
【申請人】州際科技實業有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月18日