[發(fā)明專利]汽車通用壓力傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010187894.1
• 申請日: 2010-05-31
• 公開（公告）號: CN102023066A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文襄;王冰;毛超民;石橋;李威;汪超
• 申請（專利權(quán)）人: 昆山雙橋傳感器測控技術(shù)有限公司;王文襄;上海文襄汽車傳感器有限公司
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G01L1/20;G01M17/007
• 代理公司: 昆山四方專利事務(wù)所 32212
• 代理人: 盛建德

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種汽車通用壓力傳感器，特別涉及一種基于硅基MEMS技術(shù)的汽車通用壓力傳感器，該傳感器可用于各種汽車及各個車輛系統(tǒng)上面的油壓、氣壓、燃料、冷媒、液壓等介質(zhì)的壓力測量。

背景技術(shù)

汽車通用壓力傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源之一，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。汽車通用壓力傳感器在汽車上主要用于制動系統(tǒng)、自動變速箱、空調(diào)系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)機(jī)油壓力、動力切換傳輸系統(tǒng)、LPG的動力系統(tǒng)等部分的壓力測量控制。

80年代傳統(tǒng)的汽車高壓傳感器使用厚膜陶瓷技術(shù)，經(jīng)過多年的發(fā)展雖然其現(xiàn)在陶瓷芯體的制作成本已有大幅的下降，完全滿足汽車應(yīng)用要求，但由于陶瓷材料極其脆性特點(diǎn)，不能抗液體壓力沖擊過載(一般為1.5倍)，抗震動能力差，靈敏度輸出很低(2mV/V)，可靠性低無法滿足汽車壓力測量的發(fā)展需要被淘汰。90年代又出現(xiàn)了使用應(yīng)變技術(shù)的汽車高壓傳感器，在芯體的制作成本上其仍然保持這低成本的特性，其解決了厚膜陶瓷抗震動能力差，同時提高了一定的抗壓力沖擊過載能力，但由于其結(jié)構(gòu)原理使用了膠粘金屬應(yīng)變片技術(shù)，有機(jī)膠的疲勞導(dǎo)致傳感器整體壽命較短，由于膠的蠕變導(dǎo)致測量精度會隨使用時間降低同時靈敏度輸出依然很低。近年來美國精量公司和美國森薩塔將此技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，利用高溫玻璃粉燒結(jié)硅應(yīng)變片技術(shù)代替了膠粘金屬應(yīng)變片技術(shù)，其芯體制作成本雖然有小幅上升卻解決了傳感器的壽命問題和測量精度隨時間變化問題，同時利用硅應(yīng)變片大幅提高了靈敏度輸出但由于燒結(jié)玻璃粉工藝中玻璃粉層很薄，面積就相對較大，對于較為脆性的玻璃材料來說，在受到壓力快速過載沖擊及溫度沖擊時會出現(xiàn)燒結(jié)玻璃層斷裂的現(xiàn)象，其抗壓力過載沖擊2倍，工作溫度范圍僅為-20～80℃，很多地方無法滿足汽車級的使用要求。同時后期由應(yīng)變式衍生出來的濺射薄膜式通用壓力傳感器解決了前面應(yīng)變式的缺點(diǎn)，使用溫區(qū)也可以滿足汽車級的要求，靈敏度輸出可達(dá)5mV/V，抗沖擊壓力過載2倍，但由于其制造成本較高，無法大范圍在汽車應(yīng)用中推廣。歐洲KELLER公司及美國Honeywell公司等公司使用MEMS單晶硅敏感元件，靈敏度輸出可達(dá)20mV/V，抗沖擊壓力過載3倍，在滿足汽車級所有應(yīng)用的基礎(chǔ)上雖然利用半導(dǎo)體MEMS工藝生產(chǎn)解決了敏感元件的相對批量化低成本制造，但由于國際上其單晶硅通用壓力傳感器芯片通用設(shè)計(jì)為背面支撐正面承壓結(jié)構(gòu)，中間需要復(fù)雜的隔離充油焊接技術(shù)解決測量介質(zhì)兼容性的技術(shù)缺陷，卻由于加入了隔離充油焊接技術(shù)而大幅增加了產(chǎn)品的制造成本，使其無法大范圍在汽車應(yīng)用中推廣。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種汽車通用壓力傳感器，具有測量精度高、成本低、滿足汽車上油壓、氣壓、燃料、冷媒、液壓等壓力的測量要求，安裝方便可靠。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種汽車通用壓力傳感器，由傳感器殼體、硅壓阻敏感芯體、傳感器芯座、信號調(diào)理電路、汽車電器接口組成，該硅壓阻敏感芯體、傳感器芯座和信號調(diào)理電路位于該傳感器殼體的內(nèi)腔室，該傳感器殼體安裝于該汽車電器接口，其中：

1)該硅壓阻敏感芯體由硅壓阻敏感元件和玻璃環(huán)片組成，該硅壓阻敏感元件由圓平硅膜片的正面依次覆蓋有SiO₂層和Si₃N₄層形成，該硅壓阻敏感元件正面中部設(shè)有惠斯頓電橋，而周部裸露出硅膜片后，焊固于與硅有相似熱膨脹系數(shù)的該玻璃環(huán)片，該惠斯頓電橋上應(yīng)變電阻通過焊接金絲內(nèi)引線引出，該硅壓阻敏感元件和玻璃環(huán)片正面形成絕緣氧化層；

2)該玻璃環(huán)片另一面密封固定于該傳感器芯座上設(shè)有的環(huán)形凹坑面，該傳感器芯座密封旋固于該傳感器殼體上的進(jìn)壓端口，該硅壓阻敏感芯體上金絲內(nèi)引線通過該傳感器芯座之環(huán)形凹坑面上中心孔，引入到設(shè)于該中心孔另一端的轉(zhuǎn)接板后，并經(jīng)該信號調(diào)理電路由該汽車電器接口上引出；

3)該傳感器殼體由傳感器基座和旋固于該傳感器基座后形成內(nèi)腔室的傳感器外殼組成，該傳感器外殼安裝于該汽車電器接口，該傳感器基座中部具有作為引壓端口的臺階孔，該傳感器芯座通過螺紋密封膠旋固于該傳感器基座上臺階孔。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，該臺階孔環(huán)周面具有環(huán)型凹槽，該環(huán)型凹槽設(shè)有O型密封圈，該傳感器芯座旋固于該傳感器基座上臺階孔的同時，該傳感器芯座壓緊該O型密封圈，實(shí)現(xiàn)該傳感器芯座與該傳感器基座密封固定。