[发明专利]一种重载压力传感器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种重载压力传感器及其制造方法，公开的压力传感器装置包括：采用基于金属衬底的先进复合工艺技术构造的压电转换单元；压电转换单元与压力接口通过电子束焊接；信号处理电路通过全自由度自约束支座固定；外壳,与压力接口配合，并为密封件和端钮提供支撑；信号处理电路与端钮互联。该传感器构造简单，有利降低生产成本和失效风险；全金属封装结构，适合重载恶劣工况的应用。

技术领域

本发明涉及压力传感器，具体涉及一种重载压力传感器及其制造方法。

背景技术

具备环境感知能力的各种传感器是推动智能制造的关键环节。其中，各种压力传感器被广泛应用于车辆、医疗、家用电器等领域，尤其以基于MEMS(微机电系统)技术的硅压力传感器应用十分普遍；以典型的车辆领域的应用为例，如TMPS、胎压传感器、油箱压力传感器。由于现有封装技术及硅材料本身特性的限制，硅压力传感器难以被应用于高压、高温及腐蚀性等恶劣环境。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种重载压力传感器及其制造方法，采用全金属封装结构，可应用于高压、高温及腐蚀性等恶劣环境。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种重载压力传感器，包括金属外壳、支座、压电转换单元、压力接口和信号处理电路，所述支座、压电转换单元和信号处理电路设于所述金属外壳内；所述压电转换单元包括金属衬底和设置在金属衬底的上平面的压力感测元件，其底部设有压力传导孔连通于压力接口；所述压力转换单元和所述支座相配合；所述压力接口设于所述压电转换单元的下方，与所述压电转换单元同轴配合，并且与金属外壳过盈配合；所述信号处理电路与所述支座的上平面配合，并与所述压电转换单元互联；所述压力转换单元和压力接口的配合处通过电子束焊接方式结合。

进一步地，所述压力感测元件与所述金属衬底致密牢固结合。

进一步地，所述信号处理电路通过锡焊与压电转换单元的焊盘互联。

进一步地，所述信号处理电路上设置有至少一处定位孔，所述支座的上平面至少一个定位柱，定位柱与支座采用非同轴方式布置，定位孔与定位柱同轴配合；所述定位柱的上端的尺寸大于下端。

进一步地，所述支座上设置有定位切边，所述压电转换单元设有与所述定位切边配合的切边；所述支座的内侧设置有固定卡点；所述支座与所述压电转换单元相扣合，所述定位切边与所述切边配合，固定卡点与压电转换单元的第二平面扣合。

进一步地，所述信号处理电路设置有处延伸接地触点，其与金属外壳联通。

进一步地，所述金属外壳和压力接口的配合端面之间通过密封垫圈密封；所述金属外壳的上方设有端钮，所述端钮与金属外壳的上端采用压铆连接，端钮和金属外壳的配合端面采用密封圈密封；另外，所述端钮和所述信号处理电路锡焊互联。

进一步地，所述信号处理电路在金属外壳的内部采用“Z”字形折弯，并利用信号处理电路折弯后的回弹力按压在所述支座的上平面。

上述重载压力传感器的制造方法，包括如下步骤：

S1将压电转换单元与压力接口同轴配合，并采用立式电子束批量焊接；其中，压电转换单元是通过将压力感测元件采用弱腐蚀技术、PECVD、高温氧化、3D打印或飞秒激光固化致密牢固结合在金属衬底上而形成；

S2将信号处理电路的触点通过锡焊与压电转换单元的焊盘互联；

S3支座与压电转换单元相扣合，所述支座的定位切边和压电转换单元的定位切边配合，所述支座的内侧的固定卡点与压电转换单元的第二平面扣合；

S4将信号处理电路翻转后与支座的上平面贴合，且信号处理电路的圆孔与支座上平面的定位柱配合；

S5金属外壳与压力接口过盈配合，并通过密封垫圈使两者之间端面密封；