一種壓力傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種基于磁原理的壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力傳感器是最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及汽車、機(jī)械工業(yè)、自動(dòng)化、家電等眾多領(lǐng)域。
[0003]壓力傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)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(yōu)點(diǎn)，應(yīng)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(yīng)制成的，在硅膜片特定方向上擴(kuò)散4個(gè)等值的半導(dǎo)體電阻，并連接成惠斯通電橋。當(dāng)膜片受到外界壓力作用，電橋失去平衡時(shí)，若對(duì)電橋加激勵(lì)電源(恒流和恒壓)，便可得到與被測(cè)壓力成正比的輸出電壓，從而達(dá)到測(cè)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(cè)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(cè)量無腐蝕性的干燥氣體的壓力，應(yīng)用領(lǐng)域窄。為了拓寬應(yīng)用范圍，檢測(cè)腐蝕性氣體時(shí)，整個(gè)硅芯片需要涂覆一層保護(hù)膠層；測(cè)量液體壓力時(shí)，涂覆保護(hù)膠已經(jīng)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(cè)壓力通過膜片和硅油傳遞到硅芯片上。上述改進(jìn)明顯增加了壓力傳感器的復(fù)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(shù)完全匹配的基板上，并將連線飛至引線端子，這都需要半導(dǎo)體封裝的專業(yè)裝置，投資巨大，導(dǎo)致單個(gè)傳感器的成本較高。同時(shí)，由于此類傳感器的內(nèi)在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還存在可靠性較低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為此，本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、可靠性低的問題，從而提供一種結(jié)構(gòu)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(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0009]本發(fā)明所述的一種壓力傳感器，包括:
[0010]薄膜組件，用于將待測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為自身形變；
[0011]磁性膜體，直接形成在所述薄膜組件上，用于提供磁場(chǎng)；
[0012]壓力進(jìn)口，用于將待測(cè)壓力傳導(dǎo)至所述薄膜組件；
[0013]磁場(chǎng)傳感器，用于檢測(cè)所述磁場(chǎng)變化，并將所述磁場(chǎng)變化的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0014]本發(fā)明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；所述磁性膜體與所述磁場(chǎng)傳感器設(shè)置在所述腔體內(nèi)；所述壓力進(jìn)口設(shè)置在所述腔體的外側(cè)。
[0015]本發(fā)明所述的一種壓力傳感器還包括芯片，所述芯片設(shè)置在所述腔體內(nèi)，用于處理所述磁場(chǎng)傳感器輸出的所述電信號(hào)，輸出所述壓力進(jìn)口處的待測(cè)壓力值。
[0016]所述磁場(chǎng)傳感器為霍爾傳感器、各向異性磁電阻傳感器、巨磁阻效應(yīng)傳感器、隧穿磁阻效應(yīng)傳感器中的一種。
[0017]所述磁場(chǎng)傳感器的感應(yīng)方向與所述磁性膜體的磁極方向不平行。
[0018]所述磁性膜體的磁場(chǎng)強(qiáng)度為10高斯?1000高斯。
[0019]所述磁性膜體的厚度為1nm?Imm0
[0020]所述磁性膜體的材料為釹鐵硼、釤鈷、鋁鎳鈷、鐵氧體中的至少一種。
[0021]所述薄膜組件的彈性模量為0.0lGPa?200GPa。
[0022]所述薄膜組件為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物復(fù)合金屬纖維膜。
[0023]所述壓力傳感器還包括設(shè)置在所述腔體內(nèi)的溫度傳感器，用于檢測(cè)所述腔體內(nèi)的溫度并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸至所述芯片。
[0024]所述芯片為可編程芯片。
[0025]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0026]1、本發(fā)明所述的一種壓力傳感器，包括，用于將待測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為自身形變的薄膜組件；直接形成在所述薄膜組件上用于提供磁場(chǎng)的磁性膜體；用于將待測(cè)壓力傳導(dǎo)至所述薄膜組件的壓力進(jìn)口 ；用于檢測(cè)所述磁場(chǎng)變化并將所述磁場(chǎng)變化的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的磁場(chǎng)傳感器。
[0027]工作時(shí)，待測(cè)壓力從所述壓力進(jìn)口輸入，并將待測(cè)壓力傳導(dǎo)至所述薄膜組件，所述薄膜組件將待測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為自身形變；直接設(shè)置在所述薄膜組件上的磁性膜體隨著所述薄膜組件的形變發(fā)生磁通量強(qiáng)度變化。所述磁場(chǎng)傳感器檢測(cè)到所述磁通量變化信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。所述壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡單，無需半導(dǎo)體封裝工藝，工藝成本低、良品率高，適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。
[0028]2、本發(fā)明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，磁性膜體與磁場(chǎng)傳感器設(shè)置在所述腔體內(nèi)，壓力進(jìn)口設(shè)置在所述腔體的外側(cè)。由于待測(cè)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(yīng)用領(lǐng)域廣、工作可靠。
[0029]3、本發(fā)明所述的一種壓力傳感器，其中的磁場(chǎng)傳感器的感應(yīng)方向與其中的磁性膜體的磁極方向不平行，所述磁場(chǎng)傳感器能在最大限度檢測(cè)磁感應(yīng)線的變化，靈敏度高。
[0030]4、本發(fā)明所述的一種壓力傳感器還包括設(shè)置在所述腔體內(nèi)的溫度傳感器，用于檢測(cè)所述腔體內(nèi)的溫度并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸至所述芯片，以消除由于溫度變化導(dǎo)致的非線性誤差和性能隨溫度的漂移導(dǎo)致的誤差，從而有效增加了所述壓力傳感器的工作精度。
[0031]5、本發(fā)明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(shè)置消除由于結(jié)構(gòu)誤差、磁路誤差以及溫度變化導(dǎo)致的非線性誤差和性能隨溫度的漂移導(dǎo)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。
[0032]6、本發(fā)明所述的一種壓力傳感器，優(yōu)選丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物復(fù)合金屬纖維膜作為薄膜組件，不但具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性和極寬的溫度適應(yīng)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(fù)合金屬纖維膜具有極強(qiáng)的抗沖擊性能、柔韌性好，在應(yīng)力作用下能夠發(fā)生顯著形變，應(yīng)力松弛后又能迅速恢復(fù)原狀，壓力感應(yīng)靈敏度高。在此基礎(chǔ)上，配合直接貼合在薄膜組件上，厚度為1nm?Imm的磁性膜體，能夠精確感知薄膜組件在應(yīng)用作用下產(chǎn)生的形變，從而確保產(chǎn)生均勻的磁場(chǎng)變化，提高所述壓力傳感器的精度。
【附圖說明】
[0033]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0034]圖1是本發(fā)明所述的壓力傳感器剖視圖；
[0035]圖中附圖標(biāo)記表示為:1-殼體、2-薄膜組件、3-磁性膜體、4-壓力進(jìn)口、5-磁場(chǎng)傳感器、6-芯片。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0037]本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)該被理解為限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例，使得本公開將是徹底和完整的，并且將把本發(fā)明的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明將僅由權(quán)利要求來限定。在附圖中，為了清晰起見，會(huì)夸大元件或組件的尺寸和相對(duì)尺寸。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)元件被稱作“形成在”或“設(shè)置在”另一元件“上”時(shí)，該元件可以直接設(shè)置在所述另一元件上，或者也可以存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱作“直接形成在”或“直接設(shè)置在”另一元件上時(shí)，不存在中間元件。
[0038]作為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)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 ;直接形成在所述薄膜組件2靠近所述腔體一側(cè)的磁性膜體3，用于提供磁場(chǎng)；設(shè)置在所述殼體I或所述薄膜組件2遠(yuǎn)離所述腔體一側(cè)的壓力進(jìn)口 4，用于將待測(cè)壓力傳導(dǎo)至所述薄膜組件2 ;設(shè)置在所述腔體內(nèi)的磁場(chǎng)傳感器5，用于檢測(cè)所述磁場(chǎng)變化，并將所述磁場(chǎng)變化的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；設(shè)置在所述腔體內(nèi)的芯片6，用于處理所述磁場(chǎng)傳感器5輸出的所述電信號(hào)，輸出所述壓力進(jìn)口 4處的待測(cè)壓力值。
[0039]工作時(shí)，待測(cè)壓力從所述壓力進(jìn)口 4輸入，并將待測(cè)壓力傳導(dǎo)至所述薄膜組件2，所述薄膜組件2將待測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為自身形變；直接設(shè)置在所述薄膜組件2上的磁性膜體3隨著所述薄膜組件2的形變發(fā)生磁通量強(qiáng)度變化。所述磁場(chǎng)傳感器5檢測(cè)到所述磁通量變化信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸至所述芯片6，所述芯片6將輸入的電信號(hào)進(jìn)行處理，輸出所述壓力進(jìn)口