薄膜壓力傳感器及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于壓力傳感器領域，尤其涉及一種薄膜壓力傳感器及其制造方法。
【背景技術】
[0002]薄膜壓力傳感器的敏感芯體是采用近代薄膜技術制造而成的，即利用磁控技術或離子束濺射技術，將絕緣材料、電阻材料以分子形式淀積在彈性不銹鋼膜片上，在彈性不銹鋼膜片表面形成分子鍵合的絕緣薄膜和電阻材料薄膜，并與彈性不銹鋼膜片融合為一體。再經過光刻、調阻，溫度補償等工序，對薄膜進行加工，形成牢固而穩定的惠斯頓電橋，即完成了敏感芯體的制備。當被測介質壓力作用于壓力敏感芯體上時，惠斯頓電橋會產生與壓力信號線性變化的微弱電壓輸出信號。輔以將此信號放大調節的電信號處理結構及其他結構，就構成了應用于各個領域中的薄膜壓力變送器。
由于惠斯頓電橋與彈性不銹鋼膜片間有很好的匹配并成為一體，而不存在任何膠粘劑，所以薄膜壓力傳感器比粘貼式應變片傳感器顯示出高的可靠性與長期穩定性。彈性不銹鋼膜片的材料一般選用17-4PH彈性不銹鋼，可直接與一般的腐蝕性介質接觸。因此，薄膜壓力傳感器可用于腐蝕性介質的壓力測量與控制，有很寬的應用范圍。
[0003]然而申請人在對現有薄膜壓力傳感器的使用過程中發現，當被測壓力介質溫度偏離室溫時，壓力測量值往往與實際值存在偏差，被測壓力介質溫度越偏離室溫，該偏差越大。而且現有的薄膜壓力傳感器耐瞬時溫度沖擊的能力有限，瞬時高溫或瞬時低溫均可能損害敏感芯體。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種受介質溫度影響小、耐瞬時溫度沖擊的薄膜壓力傳感器及其制造方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案:
一種薄膜壓力傳感器，包括基座和敏感芯體，所述基座內設有引壓孔，所述基座和敏感芯體之間還設有用于傳遞介質壓力且阻隔介質溫度傳遞的緩沖組件。
[0006]作為上述技術方案的進一步改進:
所述緩沖組件包括緩沖主體和密封膜片，所述緩沖主體開設有通孔，所述敏感芯體固定于所述緩沖主體沿通孔方向的一端，所述密封膜片固定于所述緩沖主體沿通孔方向的另一端，所述敏感芯體和密封膜片將所述通孔圍成密封腔，所述密封腔充有溫度緩沖介質。
[0007]所述緩沖主體的側面開設有與所述密封腔連通的引質孔，所述引質孔內設有密封件。
[0008]所述溫度緩沖介質為硅油。
[0009]所述密封膜片包括平膜片或波紋膜片。
[0010]所述薄膜壓力傳感器還包括緩沖支架，所述緩沖支架設有空腔，所述緩沖主體、密封膜片和敏感芯體均位于所述空腔內，所述緩沖支架靠近密封膜片的一端與所述基座固定連接。
[0011]所述薄膜壓力傳感器還包括引線板，所述引線板與所述緩沖支架靠近敏感芯體的一端固定連接，所述敏感芯體的表面設有惠斯頓電橋，所述惠斯頓電橋與所述引線板電連接。
[0012]所述薄膜壓力傳感器還包括電路板支架和電路板，所述電路板支架與所述緩沖支架靠近敏感芯體的一端固定連接，所述電路板架設于所述電路板支架上，所述電路板與所述引線板電連接。
[0013]所述薄膜壓力傳感器還包括外殼，所述外殼的一端與所述緩沖支架靠近敏感芯體的一端固定連接，所述引線板、電路板支架和電路板均位于所述外殼內。
[0014]所述薄膜壓力傳感器還包括電連接器，所述電連接器固定于所述外殼的另一端，所述電連接器與所述電路板電連接。
[0015]上述的薄膜壓力傳感器的制造方法，包括以下步驟:
51:按從下到上將基座、密封膜片、帶通孔的緩沖主體和敏感芯體固定連接，敏感芯體和密封膜片將所述通孔圍成密封腔；
52:將溫度緩沖介質通過引質孔注入所述密封腔內，并用密封件密封所述引質孔；
53:對所述敏感芯體進行引線，得到薄膜壓力傳感器。
[0016]與現有技術相比，本發明的優點在于:
申請人對現有薄膜壓力傳感器不適宜測量溫度偏差或溫度波動的介質壓力的原因做了研究，研究發現，現有的薄膜壓力傳感器設計中，通常是將帶引壓孔的基座與敏感芯體直接焊接，介質壓力通過引壓孔直接作用于敏感芯體。敏感芯體中，惠斯頓電橋直接濺射在彈性不銹鋼膜片，由于受力的特殊性，彈性不銹鋼膜片的直徑通常很小，厚度也較薄。不銹鋼材料導熱快，加之敏感芯體的承壓處厚度通常很薄且小，散熱面積有限，所以，敏感芯體易受測量介質溫度的影響，很容易被測試介質加熱或制冷。公司調試和校準產品通常處在理想環境，比如室溫25°C，調試時介質溫度波動非常小，調試和校準的過程非常理想。而產品在實際使用過程中，實際測量的壓力介質溫度與生產調試或校準時的壓力介質溫度往往相差很大，壓力敏感芯體迅速被加熱或制冷，而惠斯頓電橋的測量精度受溫度影響較大，從而導致壓力測量值與實際值存在較大偏差。另外，由于壓力敏感芯體小且薄，耐瞬時溫度沖擊的能力有限，瞬時高溫或瞬時低溫均可能對壓力敏感芯體造成破壞。因而，現有薄膜壓力傳感器不宜用于高溫、低溫或溫度波動較大的介質壓力的測量。
[0017]本發明的薄膜壓力傳感器，在基座和敏感芯體之間設有用于將外部壓力傳遞給敏感芯體且緩解敏感芯體溫變的緩沖組件，由于這個緩沖組件的存在，增加了引壓孔與敏感芯體之間的距離，測量介質先將壓力傳遞給該緩沖組件，再由該緩沖組件傳遞給敏感芯體。測量介質將壓力傳遞給緩沖組件的過程中，由于緩沖組件比熱容較大，測量介質傳遞過來的瞬態熱量被緩沖組件吸收，緩沖組件的溫度緩慢變化，敏感芯體的溫度基本能保持不變，即該緩沖組件能提供一定的抗溫度沖擊緩沖能力，且不影響產品的實際壓力測量，使測量壓力更加平穩真實。即本發明的薄膜壓力傳感器可以減少測量與校準的誤差，提高產品的耐瞬時溫度沖擊能力。
[0018]本發明的薄膜壓力傳感器，進一步的，緩沖組件包括緩沖主體和密封膜片，緩沖主體開設有通孔，敏感芯體固定于緩沖主體沿通孔方向的一端，密封膜片固定于緩沖主體沿通孔方向的另一端，敏感芯體和密封膜片將通孔圍成密封腔，密封腔內充有溫度緩沖介質。測量介質先通過基座上的引壓孔將壓力傳遞給密封膜片，密封膜片感壓后產生形變，該形變壓力通過密封腔內的溫度緩沖介質傳遞給敏感芯體，最終引起敏感芯體的感壓形變，該過程不影響介質壓力的傳遞。溫度緩沖介質大多采用比熱較高的化學物質，前端膜片傳遞過來的瞬態熱量，被溫度緩沖介質吸收，由于溫度緩沖介質比熱高，溫度變化不明顯，因而溫度的傳遞被阻隔，敏感芯體的溫度基本能保持不變，從而保證測量溫度引起的誤差較小。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明實施例1的薄膜壓力傳感器的剖面示意圖。
[0020]圖2為本發明實施例1的薄膜壓力傳感器的制造方法流程圖。
[0021 ]圖例說明:1、基座;2、敏感芯體;3、引壓孔;4、緩沖主體;5、密封膜片;6、密封腔;7、引質孔;8、密封件;9、緩沖支架；10、引線板；11、電路板支架；12、電路板；13、外殼；14、電連接器。
【具體實施方式】
[0022]以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而限制本發明的保護范圍。
[0023]實施例1:
如圖1所示，本實施例的薄膜壓力傳感器，包括基座I和敏感芯體2，基座I內設有引壓孔3，基座I和敏感芯體2之間還設有用于傳遞介質壓力且阻隔介質溫度傳遞的緩沖組件。由于這個緩沖組件的存在，增加了引壓孔與敏感芯體之間的距離，測量介質先將壓力傳遞給該緩沖組件，再由該緩沖組件傳遞給敏感芯體。測量介質將壓力傳遞給緩沖組件的過程中，測量介質傳遞過來的瞬態熱量被緩沖組件吸收，緩沖組件的溫度緩慢變化，敏感芯體的溫度基本能保持不變，即該緩沖組件能提供一定的抗溫度沖擊緩沖能力，且不影響產品的實際壓力測量，使測量壓力更加平穩真實。
[0024]本實施例中，緩沖組件包括緩沖主體4和密封膜片5，緩沖主體4開設有通孔，敏感芯體2固定于緩沖主體4沿通孔方向的一端，密封膜片5固定于緩沖主體4沿通孔方向的另一端，敏感芯體2和密