[發明專利]高溫液壓壓力傳感器封裝結構

有效

• 申請號: 201810417624.1
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108593195B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 朱平;裴振偉;郭學敏;冷賀彬;雷武
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01L19/06
• 分類號: G01L19/06;G01L19/14
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙) 14111
• 代理人: 張宏

本發明涉及一種高溫液壓壓力傳感器封裝結構，包括陶瓷基座、壓蓋、中心管、內筒、缸筒、外罩、外罩套和內罩帽；所述陶瓷基座沿軸向的上表面和下表面分別開設第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽內放置基片，基片上粘接SOI壓敏芯片，第二凹槽內放置第一熱沉結構。中心管配置于陶瓷基座外圍并與陶瓷基座限位配合，缸筒配置于中心管上部，缸筒和內筒之間形成間隙，所述間隙內下部和上部分別安裝第二熱沉結構和活塞；外罩配置于內筒外側，內筒與外罩之間設有環鍵；所述環鍵鑲嵌在內筒和外罩之間的環槽內，外罩底部固定安裝外罩套。該封裝結構可有效減小工藝應力和高溫熱應力對壓力傳感器敏感芯片的影響，達到保障傳感器可靠測量的目的。

技術領域

本發明涉及壓力傳感器，特別是一種應用于液壓系統中的SOI壓力傳感器封裝結構。

背景技術

液壓系統向著高壓化、大功率方向發展，必將會帶來系統無效功率增加、油液污染以及壓力脈動等問題。液壓系統無效功率主要體現為產生大量的熱能，這些熱能主要來自泵源容積損失與機械損失、液壓長管道沿程損失、電液閥的節流損失、作動筒的容積損失以及反行程中氣動力作用導致的液壓系統溫升等；液壓系統高溫使液壓油液黏度降低、滑動面油膜破壞、磨損加快、密封件早期老化、油液泄漏增加，高溫也使油液加速氧化變質、運動副問隙減小，產生的沉淀物質會堵塞液壓元件；壓力脈動引起的管路振動是許多液壓系統失效的主要原因，隨著液壓系統的高壓化，流量脈動造成的壓力脈動和管路振動，不僅帶來了更加嚴重的噪聲，而且能夠使管道系統和相應的測量系統在過載或疲勞載荷下發生災難性事故。因此，精確可靠的反饋信號是液壓系統故障診斷與高精伺服控制的前提，其中壓力信號是最為重要的液壓系統工況反饋信號。

大功率液壓系統的工作溫度由于溫度較高，商品化的液壓壓力傳感器的測量溫度均低于125℃溫度，還無法在150℃溫度范圍內工作。主要原因是現有液壓壓力傳感器封裝技術還不能保障傳感器在高溫、強振動、腐蝕性等惡劣液壓環境下長期穩定工作。傳感器封裝結構是壓力敏感芯片與載體或管殼的連接，封裝的好壞直接影響著傳感器的性能。壓力傳感器的封裝方法主要有軟封接和硬封接兩種。軟封接指的是硅膠和環氧樹脂粘接。硬封接指的是陽極鍵合、硅直接鍵合、共晶鍵合和玻璃密封等。由于壓力傳感器是需要在惡劣的液壓環境下工作，普通封裝技術不能很好地滿足液壓壓力傳感器的封裝要求。

從以上分析可知，用于高溫、強振動、腐蝕性等惡劣液壓環境下的壓力傳感器封裝面臨的最大問題是保障壓力敏感芯片在較大溫度范圍內能長期穩定地進行壓力測量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高溫液壓壓力傳感器封裝結構，以實現壓力敏感芯片在較大溫度范圍內能夠穩定工作。

為解決以上技術問題，本發明采用的技術方案是：一種高溫液壓壓力傳感器封裝結構，包括陶瓷基座、壓蓋、中心管、內筒、缸筒、外罩、外罩套和內罩帽；

所述陶瓷基座沿軸向的上表面和下表面分別開設第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽內放置基片，基片上粘接SOI壓敏芯片，第二凹槽內放置第一熱沉結構；陶瓷基座底部配置壓蓋，陶瓷基座和壓蓋上對應地開有用于安裝引線柱的安裝孔；

中心管配置于陶瓷基座外圍并與陶瓷基座限位配合，所述壓蓋側面與中心管內壁接觸配合；

內筒配置于中心管外側并與中心管外壁通過螺紋固定連接；

所述缸筒配置于中心管上部，缸筒和內筒之間形成間隙，所述間隙內下部和上部分別安裝第二熱沉結構和活塞；

所述外罩具有封閉頂面和開放的底部，外罩配置于內筒外側，內筒與外罩之間設有環鍵；所述環鍵鑲嵌在內筒和外罩之間的環槽內；

外罩底部固定安裝外罩套；

外罩內上部配置具有中心孔的內罩帽，內罩帽與外罩頂面內側形成第一腔室，第一腔室內安裝針座；內罩帽與壓蓋形成第二腔室，第二腔室內安裝所述的陶瓷基座；針座具有與內罩帽的中心孔配合的中心凸臺，所述中心凸臺與SOI壓敏芯片之間設置有頂針。