一種壓力傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及傳感器領域，尤其涉及一種基于磁原理的壓力傳感器。
【背景技術】
[0002]壓力傳感器是最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業自控環境，涉及汽車、機械工業、自動化、家電等眾多領域。
[0003]壓力傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器等。其中，壓阻式壓力傳感器具有精度高、線性特性好的優點，應用最為廣泛。
[0004]壓阻式壓力傳感器主要為基于MEMS原理的硅阻式壓力傳感器，硅阻式壓力傳感器是利用單晶硅的壓阻效應制成的，在硅膜片特定方向上擴散4個等值的半導體電阻，并連接成惠斯通電橋。當膜片受到外界壓力作用，電橋失去平衡時，若對電橋加激勵電源(恒流和恒壓)，便可得到與被測壓力成正比的輸出電壓，從而達到測量壓力的目的。
[0005]然而，硅阻式壓力傳感器中的硅阻式壓力芯片直接暴露在被測壓力媒體下，這就決定了硅阻式壓力在正常情況下只適合測量無腐蝕性的干燥氣體的壓力，應用領域窄。為了拓寬應用范圍，檢測腐蝕性氣體時，整個硅芯片需要涂覆一層保護膠層；測量液體壓力時，涂覆保護膠已經不起作用，需在壓力腔填充硅油，并在入口端封裝膜片，從而使得被測壓力通過膜片和硅油傳遞到硅芯片上。上述改進明顯增加了壓力傳感器的復雜程度，工藝難度大、良品率低、制造成本高。
[0006]即使如此，硅阻式壓力芯片需要粘接在溫度系數完全匹配的基板上，并將連線飛至引線端子，這都需要半導體封裝的專業裝置，投資巨大，導致單個傳感器的成本較高。同時，由于此類傳感器的內在結構復雜，還存在可靠性較低的問題。
【實用新型內容】
[0007]為此，本實用新型所要解決的是現有壓阻式壓力傳感器結構復雜、成本高、可靠性低的問題，從而提供一種結構簡單、成本低而且精確可靠的壓力傳感器。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案如下:
[0009]本實用新型所述的一種壓力傳感器，包括:
[0010]薄膜組件，用于將待測壓力轉換為自身形變；
[0011]磁性元件，設置在所述薄膜組件上，用于提供磁場；
[0012]壓力進口，用于將待測壓力傳導至所述薄膜組件；
[0013]磁場傳感器，用于檢測所述磁場變化，并將所述磁場變化的信號轉換為電信號。
[0014]所述的壓力傳感器還包括殼體，所述殼體具有一開口，與緊固在所述開口上的所述薄膜組件形成密閉腔體；所述磁性元件與所述磁場傳感器設置在所述腔體內；所述壓力進口設置在所述腔體的外側。
[0015]所述的壓力傳感器還包括芯片，所述芯片設置在所述腔體內，用于處理所述磁場傳感器輸出的所述電信號，輸出所述壓力進口處的待測壓力值。
[0016]所述磁場傳感器為霍爾傳感器、各向異性磁電阻(AMR)傳感器、巨磁阻效應(GMR)傳感器、隧穿磁阻效應(TMR)傳感器中的一種。
[0017]所述磁性元件為直接形成在所述薄膜組件上的磁膜。
[0018]所述磁膜的厚度為1nm?Imm0
[0019]所述磁性元件通過彈性連接件設置在所述薄膜組件上。
[0020]所述薄膜組件的彈性模量為0.0lGPa?200GPa。
[0021]所述壓力傳感器還包括設置在所述腔體內的溫度傳感器，用于檢測所述腔體內的溫度并轉換為電信號傳輸至所述芯片。
[0022]所述芯片為可編程芯片。
[0023]本實用新型的上述技術方案相比現有技術具有以下優點:
[0024]1、本實用新型所述的一種壓力傳感器，包括，用于將待測壓力轉換為自身形變的薄膜組件；形成在所述薄膜組件上用于提供磁場的磁性元件；用于將待測壓力傳導至所述薄膜組件的壓力進口 ；用于檢測所述磁場變化并將所述磁場變化的信號轉換為電信號的磁場傳感器。
[0025]工作時，待測壓力從所述壓力進口輸入，并將待測壓力傳導至所述薄膜組件，所述薄膜組件將待測壓力轉換為自身形變；設置在所述薄膜組件上的磁性元件隨著所述薄膜組件的形變發生磁通量強度變化。所述磁場傳感器檢測到所述磁通量變化信號并轉換為電信號輸出。所述壓力傳感器結構簡單，無需半導體封裝工藝，工藝成本低、良品率高，適合大規模的工業生產。
[0026]2、本實用新型所述的一種壓力傳感器還包括殼體，所述殼體具有一開口，與緊固在所述開口上的所述薄膜組件形成密閉腔體，磁性元件與磁場傳感器設置在所述腔體內，壓力進口設置在所述腔體的外側。由于待測壓力的壓力媒體與所述壓力傳感器和芯片通過所述殼體與所述薄膜組件完全隔離，所述壓力傳感器的工作不受外部壓力媒體的影響，應用領域廣、工作可靠。
[0027]3、本實用新型所述的一種壓力傳感器，其中的磁場傳感器的感應方向與其中的磁性元件的磁極方向不平行，所述磁場傳感器能在最大限度檢測磁感應線的變化，靈敏度高。
[0028]4、本實用新型所述的一種壓力傳感器，還包括設置在所述腔體內的溫度傳感器，用于檢測所述腔體內的溫度并轉換為電信號傳輸至所述芯片，以消除由于溫度變化導致的非線性誤差和性能隨溫度的漂移導致的誤差，從而有效增加了所述壓力傳感器的工作精度。
[0029]5、本實用新型所述的一種壓力傳感器中所采用的芯片為可編程芯片，在所述壓力傳感器總裝完成后，通過編程設置消除由于結構誤差、磁路誤差以及溫度變化導致的非線性誤差和性能隨溫度的漂移導致的誤差，從而使得所述壓力傳感器能在任何使用條件下精確地工作。
[0030]6、本實用新型所述的一種壓力傳感器，優選丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物復合金屬纖維膜作為薄膜組件，不但具有極高的化學穩定性和極寬的溫度適應性，可以耐受大部分壓力媒體，適用范圍廣；而且，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物復合金屬纖維膜具有極強的抗沖擊性能、柔韌性好，在應力作用下能夠發生顯著形變，應力松弛后又能迅速恢復原狀，壓力感應靈敏度高，從而可以提高所述壓力傳感器的精度。
【附圖說明】
[0031]為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據本實用新型的具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0032]圖1是本實用新型實施例所述的壓力傳感器剖視圖；
[0033]圖2是本實用新型另一實施例所述的壓力傳感器剖視圖；
[0034]圖中附圖標記表示為:1-殼體、2-薄膜組件、3-磁性元件、4-壓力進口、5-磁場傳感器、6-芯片、7-彈性連接件。
【具體實施方式】
[0035]為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型的實施方式作進一步地詳細描述。
[0036]本實用新型可以以許多不同的形式實施，而不應該被理解為限于在此闡述的實施例。相反，提供這些實施例，使得本公開將是徹底和完整的，并且將把本實用新型的構思充分傳達給本領域技術人員，本實用新型將僅由權利要求來限定。在附圖中，為了清晰起見，會夸大元件或組件的尺寸和相對尺寸。應當理解的是，當元件被稱作“形成在”或“設置在”另一元件“上”時，該元件可以直接設置在所述另一元件上，或者也可以存在中間元件。相反，當元件被稱作“直接形成在”或“直接設置在”另一元件上時，不存在中間元件。
[0037]作為本實用新型的一個具體實施例，如圖1所示的一種壓力傳感器，包括，具有一開口的殼體1，緊固在所述開口上，與所述殼體I形成密閉腔體的薄膜組件2 ;形成在所述薄膜組件2靠近所述腔體一側的磁性元件3，用于提供磁場；設置在所述殼體I或所述薄膜組件2遠離所述腔體一側的壓力進口 4，用于將待測壓力傳導至所述薄膜組件2 ;設置在所述腔體內的磁場傳感器5，用于檢測所述磁場變化，并將所述磁場變化的信號轉換為電信號；設置在所述腔體內的芯片6，用于處理所述磁場傳感器5輸出的所述電信號，輸出所述壓力進口 4處的待測壓力值。
[0038]本實施例中，如圖1所示，所述磁性元件3為直接形成在所述薄膜組件2上的磁膜，能夠精確敏銳地感知所述薄膜組件2的形變，從而產生均勻的磁場變化，進而有效提高了所述壓力傳感器的測試精度。作為本實用新型的可變換實施例，如圖2所示，所述磁性元件3還可以為任意形狀的磁體，通過彈性連接件7設置在所述