[發明專利]制造壓力傳感器的方法

有效

• 申請號: 201410181643.0
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN104129751B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: P.D.史密斯;P.倫尼
• 申請（專利權）人: 基德科技公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;G01L7/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬紅梅;徐紅燕

一種制造過熱或火警探測系統的方法，包括以下步驟：微機械加工壓力傳感器，以及緊固傳感器管使之與所述壓力傳感器流體連通。所述傳感器管可包括含有在加熱時釋出氣體的材料的中空管。所述微機械加工步驟可包括摻雜第一層的至少一部分、至少部分地在所述經摻雜部分內形成空腔，以及在所述空腔上形成可變形隔膜。

技術領域

本公開涉及一種用于過熱或火警系統中的壓力傳感器，且明確地說，涉及一種制造傳感器和此類系統的方法。這樣的過熱或火警系統可用以監控包含飛行器的各個部分和其它航天應用的數個不同環境。

發明背景

已知的過熱或火警系統包括與壓力傳感器流體連通的傳感器管，該壓力傳感器也稱為壓力開關模塊。該傳感器管通常包括含有金屬氫化物芯(通常為氫化鈦)和惰性氣體填充物(例如氦氣)的金屬傳感器管。此類系統顯示于US-3122728(Lindberg)中。

傳感器管暴露于高溫會使得金屬氫化物芯釋出氫氣。傳感器管中相關的壓力升高使得壓力傳感器中正常情況下開啟的壓力開關關閉。此產生離散警報。壓力傳感器還經配置以由于與惰性氣體填充物的熱膨脹相關聯的壓力升高而產生平均過熱警報。所述離散與平均警報狀態可使用單個壓力開關探測為單個警報狀態或使用至少兩個壓力開關而分開探測。

與氣動式火災/過熱探測器一起使用的單警報壓力傳感器的一個實例描述于US5136278A(Watson)中。此探測器使用兩個可變形金屬隔膜來形成氣動式壓力傳感器開關。所述隔膜通常由TZM合金盤(alloy disc)形成，所述TZM合金盤已經受壓力形成操作以實現傳感器的所需壓力設定點。在壓力形成之后，所得隔膜的直徑約為5到10mm。

歷史上，隔膜的壓力形成是在最終裝配氣動式壓力探測器之前進行。對此制造工藝的改善描述于US2009/0236205(Nalla)中。此文獻公開了一種在最終裝配開關模塊之后執行壓力形成操作的方法。盡管存在此改善，但制造具有可一致地重復的壓力設定點的傳感器為相對耗時且可能成本較高的程序。

與已知設計相關聯的另一缺點為氣動式壓力開關的相對較大的內部自由容積。氣動式壓力傳感器的自由容積內的氣體將減小與惰性氣體的膨脹或傳感器管內的氫氣釋出相關聯的壓力升高。此將對系統的熱探測能力具有不利影響。此外，在離散警報狀況期間釋出的氫氣可能進入氣動式壓力開關的自由容積。此氫氣因而不再與金屬氫化物芯物理接觸，且無法在冷卻時被重新吸收。此將對探測系統在離散警報事件之后成功重置的能力具有不利影響。這些影響對于短的傳感器管長度都更加顯著。

本公開設法解決這些問題中的至少一些。

發明概要

本文公開了一種制造過熱或火警探測系統的方法，其包括以下步驟：微機械加工壓力傳感器；以及緊固傳感器管使之與所述壓力傳感器流體連通。

應理解，術語‘壓力傳感器’意在是指可探測壓力變化的任何傳感器。所述壓力傳感器可包括一個或多個個別‘壓力開關’，其中的每一者將因壓力變化而啟動。所述開關會在特定壓力閾值(‘壓力設定點’)下被啟動以開啟或關閉電端子，因此提供數字輸出。數字壓力開關的一個實例為具有可變形隔膜的氣動式壓力探測器。或者，所述開關可視壓力而變提供連續改變的輸出，因此提供模擬輸出。模擬壓力開關的一個實例為電子壓力傳感器，例如電容式或壓阻式傳感器。

術語‘微機械加工’(或‘微系統技術’(MST))在此項技術中是眾所周知的，是指在微米尺度上制造三維結構。通常，這些結構使用半導體襯底，例如硅或基于硅的襯底(即，晶片)，但也可使用其它襯底?；局圃旒夹g涉及沉積極薄的層并且圖案化所述層以及蝕刻。使用微機械加工方法產生的系統通常稱為‘微機電系統’(MEMS)。

使用微機械加工技術能夠產生具有小得多且更準確的尺寸的壓力傳感器。此允許更高效且可靠的制造工藝。以此方式制成的壓力傳感器可提供對壓力變化更準確并且可靠的反應。