[發(fā)明專利]一種模塊化設(shè)計MEMS擴(kuò)散硅壓力傳感器及其制造的方法

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• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111982363A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐中山
• 申請（專利權(quán)）人: 唐中山
• 主分類號: G01L1/20
• 分類號: G01L1/20;G01L9/02
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44525
• 代理人: 陳列生

本發(fā)明提供了一種模塊化設(shè)計MEMS擴(kuò)散硅壓力傳感器，包括壓力輸入模塊、壓力感應(yīng)模塊、信號處理模塊、信號輸出模塊；所述壓力輸入模塊負(fù)責(zé)外界壓力的輸入，在其豎直方向的中心設(shè)有空腔；所述壓力感應(yīng)模塊負(fù)責(zé)感應(yīng)壓力信號，嵌入在所述空腔上部；所述信號處理模塊負(fù)責(zé)對壓力信號進(jìn)行放大、運(yùn)算、整形、補(bǔ)償和標(biāo)定的處理，安裝在壓力感應(yīng)模塊的上方并與之頂端信號連接；所述信號輸出模塊負(fù)責(zé)將壓力信號進(jìn)行輸出，位于信號處理模塊上方包裹住信號處理模塊并與之頂端信號連接，且與所述壓力輸入模塊上端部固定連接。本發(fā)明的有益效果在于：通過模塊化的設(shè)計及制造工藝有效簡化生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性、降低了生產(chǎn)工藝成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種采用MEMS擴(kuò)散硅技術(shù)和模塊化制造的，包括壓力感應(yīng)模塊和一次注塑成型密封制造的信號輸出模塊的壓力傳感器，其中壓力感應(yīng)模塊包含金屬支撐體和小型化的金屬玻璃燒結(jié)體，小型化的金屬玻璃燒結(jié)體嵌入在金屬支撐體中間的孔里，相關(guān)的壓力感應(yīng)裝置安裝在孔中的金屬玻璃燒結(jié)體底面上；一次性注塑制造的信號輸出模塊整合了金屬外殼、信號輸出銅針和塑料絕緣體,實(shí)現(xiàn)IP67級的產(chǎn)品密封防護(hù)要求。本發(fā)明還包括涉及這種模塊化設(shè)計MEMS擴(kuò)散硅壓力傳感器的制造方法。

【背景技術(shù)】

壓力傳感器是能感受壓力信號，并按照一定規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換成可用的輸出的電信號的器件或裝置。壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中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，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。MEMS擴(kuò)散硅壓力傳感器是把帶隔離的硅壓阻式(MEMS)壓力敏感元件封裝于不銹鋼殼體內(nèi)制作而成，它能將感受到的液體或氣體壓力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號對外輸出，MEMS擴(kuò)散硅壓力傳感器廣泛應(yīng)用于供/排水、熱力、石油、化工、冶金等工業(yè)過程的現(xiàn)場測量和控制。

盡管目前有很多公開專利都涉及到了壓力傳感器的結(jié)構(gòu)與制造方法，例如：已經(jīng)申請并公布的專利CN107543646A，但這些專利公開的壓力傳感器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造上需要使用專有且保密的設(shè)備和部件。本發(fā)明是一種全新的模塊化制造的MEMS擴(kuò)散硅壓力傳感器，其模塊化的設(shè)計及制造工藝方法有效降低了生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性和提高了質(zhì)量的穩(wěn)定性。

目前市面上主流的MEMS擴(kuò)散硅壓力傳感器存在的問題點(diǎn)如下：

1.產(chǎn)品使用密封圈，老化速度快且容易漏氣，導(dǎo)致產(chǎn)品失效故障；

2.產(chǎn)品各個零部件分開制造，制造成本高，制造生產(chǎn)效率低；

3.產(chǎn)品工藝復(fù)雜，產(chǎn)品一致性差；

4.產(chǎn)品生產(chǎn)工藝控制不好，產(chǎn)品質(zhì)量低穩(wěn)定性差；

5.MEMS擴(kuò)散硅感應(yīng)芯體封裝技術(shù)工藝制程控制不好，產(chǎn)品精度差；

6.產(chǎn)品尺寸大，安裝占用空間大。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明目的在于解決目前市面上主流的壓力傳感器存在的以下問題：使用密封圈密封，老化速度快且容易漏氣，導(dǎo)致失效故障；各個零部件分開制造，制造成本高，制造生產(chǎn)效率低；生產(chǎn)工藝繁瑣復(fù)雜，產(chǎn)品一致性差；生產(chǎn)工藝控制困難，產(chǎn)品質(zhì)量低穩(wěn)定性差；擴(kuò)散硅感應(yīng)芯體封裝技術(shù)工藝制程控制困難，產(chǎn)品精度差；產(chǎn)品尺寸大，安裝占用空間大；而提供一種模塊化設(shè)計MEMS擴(kuò)散硅壓力傳感器及其制造的方法。