膜片式薄膜壓力傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(yīng)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(shù)】
[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(wěn)定性好、可靠性高等優(yōu)點，在軍工、石化、機械、冶金、交通等許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)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(zhuǎn)換電路板4組成。所述的現(xiàn)有技術(shù)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(chǎn)工藝生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，無法在民用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)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(chǎn)品的制造，一般而言，低于IMPa的產(chǎn)品不能生產(chǎn)。
[0005]因此，開發(fā)一種生產(chǎn)效率高、成本低、能適合小量程產(chǎn)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(chǎn)應(yīng)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(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種膜片式薄膜壓力傳感器，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決薄膜壓力傳感器生產(chǎn)效率低、成本高、小量程產(chǎn)品不能生產(chǎn)的問題，實現(xiàn)高性能的薄膜壓力傳感器在軍民領(lǐng)域廣泛使用的目的。
[0008]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)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(yīng)變膜片，一個固定于所述外殼體內(nèi)部的電路板，其特征在于，所述應(yīng)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(yīng)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(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)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(jié)省生產(chǎn)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(yīng)變膜片100片，這樣一次鍍膜至少得到400片所述的應(yīng)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(yīng)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(yīng)用范圍。
[0012]通過上述工藝后，薄膜壓力傳感器的生產(chǎn)效率提高，生產(chǎn)成本下降，同時能生產(chǎn)小量程產(chǎn)品而又保留了薄膜壓力傳感器的其它優(yōu)良性能。
[0013]本發(fā)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(zhì)溫度范圍:-100°C?200°C 靈敏度系數(shù)S 1.8mV/V
[0016]零點溫度漂移:彡±0.005% FS/0C 長期穩(wěn)定性:彡±0.1% FS/年
[0017]本發(fā)明解決了現(xiàn)有薄膜壓力傳感器生產(chǎn)效率低、成本高、不能生產(chǎn)小量程產(chǎn)品的問題。
【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的薄膜壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明的膜片式薄膜壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的膜片式薄膜壓力傳感器的大片膜片材料上分布的應(yīng)變膜片示意圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的薄膜壓力傳感器順次包括彈性體1，電路板支架3，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換電路板4安裝在所述電路板支架3內(nèi)。
[0022]現(xiàn)有技術(shù)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(yīng)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(nèi)引線5，并將所述內(nèi)引線5連接在所述轉(zhuǎn)換電路板4的焊盤上，從所述轉(zhuǎn)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(chǎn)品的制造，一般而言，低于IMPa的產(chǎn)品不能生產(chǎn)。
[0024]綜上所述，現(xiàn)有薄膜壓力傳感器由于彈性體生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，小量程產(chǎn)品不能生產(chǎn)，雖然產(chǎn)品綜合性能好，但限制了在軍民領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
[0025]如圖2所示，本發(fā)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(nèi)的應(yīng)變膜片8，一個固定于所述外殼體7內(nèi)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(yīng)變膜片8，這樣一次鍍膜至少得到400片所述的應(yīng)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(yīng)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(yīng)變膜片8。然后把所述應(yīng)變膜片8焊接在所述外殼體7的底部凹槽內(nèi)。
[0030]光刻完成后，所述應(yīng)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(nèi)引線10，并將所述內(nèi)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(chǎn)品。
[0032]由于采用了批量鍍膜、光刻工藝，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，同時又解決了現(xiàn)有技術(shù)薄膜壓力傳感器不能生產(chǎn)小量程產(chǎn)品的問題，這樣高性能的薄膜壓力傳感器可在軍民領(lǐng)域廣泛推廣應(yīng)用。
[0033]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施方式，不應(yīng)被視為對本發(fā)明范圍的限制，而且本發(fā)明所主張的權(quán)利要求范圍并不局限于此，凡熟悉此領(lǐng)域技藝的人士，依照本發(fā)明所披露的技術(shù)內(nèi)容，可輕易思及的等效變化，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)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(yīng)變膜片(8)，一個固定于所述外殼體(7)內(nèi)部的電路板(9)，其特征在于，所述應(yīng)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(yīng)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(quán)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(fā)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(yīng)變膜片，一個固定于所述外殼體內(nèi)部的電路板，其特征在于，所述應(yīng)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(yīng)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(chǎn)品。由于采用大片膜片材料批量化生產(chǎn)彈性體，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，并保留了薄膜壓力傳感器的優(yōu)良性能，克服了現(xiàn)有薄膜壓力傳感器的成本高、小量程產(chǎn)品生產(chǎn)困難的缺點，產(chǎn)品在軍工、民用等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
【IPC分類】G01L19/04, G01L9/04
【公開號】CN105136376
【申請?zhí)枴緾N201510504679
【發(fā)明人】雷衛(wèi)武, 鄧躍民
【申請人】州際科技實業(yè)有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月18日