CN108931314A - 一种温度压力一体式传感器芯体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种温度压力一体式传感器芯体及其制备方法，所述不锈钢探杆具有中空部，所述热敏电阻放置在不锈钢探杆的中空部的底部，所述热敏电阻与不锈钢探杆之间填充有硅胶，所述不锈钢探杆的顶部和不锈钢弹性体连接为一体，所述不锈钢连接件的顶部和不锈钢弹性体连为一体，所述不锈钢连接件套设在不锈钢探杆上，所述压敏薄膜设置在不锈钢弹性体的顶部。本发明将不锈钢探杆式温度传感器与不锈钢薄膜压力传感器有效的集成在一起，不锈钢探杆直接接触测量介质，能够实现温度的高精度测量和快速响应，且全焊接不锈钢结构，全密封，无泄漏，可靠性高，适用于各种气体、液体压力及温度测量场合。

Description

一种温度压力一体式传感器芯体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于压阻效应的温度压力一体式传感器，尤其涉及的是一种温度压力一体式传感器芯体及其制备方法。
背景技术
温度、压力一体不锈钢传感器芯体，旨在实现温度和压力测量的一体化集成，同时实现温度、压力的高精度检测。温度传感器、压力传感器在汽车、工业、航天等领域有非常广泛的应用，是传感器领域最重要的两种传感器。温度和压力传感器是经常一起使用的，在进行管道或者容器内液体、气压压力或者温度测量时大多也需要进行温度或者压力的测量。相较于温度、压力一体的传感器，两个独立的传感器需要分别安装，需要两套过程连接端口和电气连接端口，增加了压力介质泄露的可能性和监测***的电气复杂度。例如，在汽车发动机空调冷媒、刹车***、天然气缸体的监测应用中，需要同时进行温度和压力测量，温压一体的传感器能够减少过程连接端口，减少装配程序，大大降低监测介质冷媒、天然气、刹车油等工作介质泄露的可能性，提高***的可靠性。因此，温度、压力一体传感器顺应了小型化、集成化的发展需要，是传感器行业发展的一个重要趋势。
中国发明专利申请：一种高精度温度压力传感器(CN 105466483 A)，采用MEMS芯片进行压力测量，芯片感压面直接通过导压孔接触测压介质，芯片极易受到粉尘的粘污和水汽等介质的腐蚀，测温热敏电阻也直接暴露在测量介质中，也无法承受工作介质的腐蚀，可靠性极差；中国实用新型专利：复合型温度压力传感器(CN 202267563 U)，将热敏电阻包封在充油芯体内，热力需要逐级传导才能到达热敏电阻，完全无法有效测量工作介质的温度，且响应时间极慢。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：现有技术中无法实现两种传感器有效的结合在一起，同时迅速响应，提供了一种温度压力一体式传感器芯体及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明的一种温度压力一体式传感器芯体，包括热敏电阻、压敏薄膜、不锈钢探杆、不锈钢弹性体和不锈钢连接件；所述不锈钢探杆具有中空部，所述热敏电阻放置在不锈钢探杆的中空部的底部，所述热敏电阻与不锈钢探杆之间填充有硅胶，所述不锈钢探杆的顶部和不锈钢弹性体连接为一体，所述不锈钢连接件的顶部和不锈钢弹性体连为一体，所述不锈钢连接件套设在不锈钢探杆上，所述压敏薄膜设置在不锈钢弹性体的顶部。
所述不锈钢弹性体为圆盘结构，所述不锈钢弹性体的中心开设有用于不锈钢探杆穿过的中心通孔，所述中心通孔外开设有环形沟槽，所述环形沟槽的***为实心结构。
作为本发明的优选方式之一，所述热敏电阻的阻值通过连接引线沿不锈钢探杆引出。
所述压敏薄膜包括四个压敏电阻、两个调零电阻；所述压敏电阻和调零电阻通过金属导线连接形成惠斯通电桥，所述惠斯通电桥具有四个用于电源输入和差分信号输出的引线焊盘。
作为本发明的优选方式之一，所述不锈钢探杆和不锈钢弹性体通过焊接连为一体。
作为本发明的优选方式之一，所述不锈钢连接件和不锈钢弹性体通过焊接连为一体。
作为本发明的优选方式之一，所述不锈钢弹性体为17-4H不锈钢制成。
作为本发明的优选方式之一，所述不锈钢连接件和不锈钢探杆为304、204不锈钢制成。
作为本发明的优选方式之一，所述不锈钢连接件的外侧设置有连接螺纹。用于连接外部器件。
一种温度压力一体式传感器芯体的制备方法，包括以下步骤：
(1)制作不锈钢弹性体、不锈钢连接件，然后制作不锈钢探杆，使其底部探出于不锈钢连接件的底部；
(2)通过厚膜工艺或溅射工艺在不锈钢弹性体的上表面依次制作绝缘层、图形化压阻层、图形化调零电阻层、图形化引线层、图形化焊盘层以及绝缘层，形成压敏薄膜；
(3)将不锈钢弹性体与不锈钢探杆焊接在一起；
(4)将不锈钢弹性体与不锈钢连接件焊接在一起；
(5)将带有连接引线的热敏电阻与不锈钢探杆进行装配，并进行硅胶填充。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明将不锈钢探杆式温度传感器与不锈钢薄膜压力传感器有效的集成在一起，不锈钢探杆直接接触测量介质，能够实现温度的高精度测量和快速响应，且全焊接不锈钢结构，全密封，无泄漏，可靠性高，适用于各种气体、液体压力及温度测量场合。
附图说明
图1是本发明的剖示意图；
图2是图1的俯视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，本实施例的一种温度压力一体式传感器芯体，包括热敏电阻1、压敏薄膜7、不锈钢探杆4、不锈钢弹性体6和不锈钢连接件9；所述不锈钢探杆4具有中空部，所述热敏电阻1放置在不锈钢探杆4的中空部的底部，所述热敏电阻1与不锈钢探杆4之间填充有硅胶2，所述不锈钢探杆4的顶部和不锈钢弹性体6连接为一体，所述不锈钢连接件9的顶部和不锈钢弹性体6连为一体，所述不锈钢连接件9套设在不锈钢探杆4上，所述压敏薄膜7设置在不锈钢弹性体6的顶部。
所述不锈钢弹性体6为圆盘结构，所述不锈钢弹性体6的中心开设有用于不锈钢探杆4穿过的中心通孔61，所述中心通孔61外开设有环形沟槽62，所述环形沟槽62的***为实心结构63。本实施例的不锈钢弹性体6的结构，能够有效的对感触到的压力，产生形变，从而实现对压力的测量。
所述热敏电阻1的阻值通过连接引线3沿不锈钢探杆4引出，实现对温度数据的有效传输。
所述压敏薄膜7包括四个压敏电阻71、两个调零电阻72；所述压敏电阻71和调零电阻72通过金属导线73连接形成惠斯通电桥，所述惠斯通电桥具有四个用于电源输入和差分信号输出的引线焊盘74。
所述不锈钢探杆4和不锈钢弹性体6通过焊接连为一体，形成第一焊缝8。所述不锈钢连接件9和不锈钢弹性体6通过焊接连为一体，形成第二焊缝5。
所述不锈钢弹性体6为17-4H不锈钢制成。所述不锈钢连接件9和不锈钢探杆4为304、204不锈钢制成。
所述不锈钢连接件9的外侧设置有连接螺纹10。用于连接外部器件。
制备过程如下：
(1)通过机械加工制作不锈钢弹性体6、不锈钢连接件9，然后用金属拉伸工艺制作不锈钢探杆4，使其底部探出于不锈钢连接件9的底部；
(2)通过厚膜工艺或溅射工艺在不锈钢弹性体6的上表面依次制作绝缘层、图形化压阻层、图形化调零电阻72层、图形化引线层、图形化焊盘层以及绝缘层，形成压敏薄膜7；
(3)通过激光焊将不锈钢弹性体6与不锈钢探杆4焊接在一起；
(4)通过激光焊将不锈钢弹性体6与不锈钢连接件9焊接在一起；
(5)将带有连接引线3的热敏电阻1与不锈钢探杆4进行装配，并进行硅胶2填充。当不锈钢弹性体6受到压力发生形变时，相应的压敏电阻71值会产生变化，从而惠斯通电桥输出与压力相对应的电压信号，实现压力的测量。在传感器芯体工作时，不锈钢探杆4会接触到待测工作介质，热量通过热传导的方式快速传递到热敏电阻1，热敏电阻1受热阻值发生与温度相对应的变化，从而实现温度的测量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种温度压力一体式传感器芯体，其特征在于，包括热敏电阻、压敏薄膜、不锈钢探杆、不锈钢弹性体和不锈钢连接件；所述不锈钢探杆具有中空部，所述热敏电阻放置在不锈钢探杆的中空部的底部，所述热敏电阻与不锈钢探杆之间填充有硅胶，所述不锈钢探杆的顶部和不锈钢弹性体连接为一体，所述不锈钢连接件的顶部和不锈钢弹性体连为一体，所述不锈钢连接件套设在不锈钢探杆上，所述压敏薄膜设置在不锈钢弹性体的顶部。
2.根据权利要求1所述的一种温度压力一体式传感器芯体，其特征在于，所述不锈钢弹性体为圆盘结构，所述不锈钢弹性体的中心开设有用于不锈钢探杆穿过的中心通孔，所述中心通孔外开设有环形沟槽，所述环形沟槽的***为实心结构。
3.根据权利要求1所述的一种温度压力一体式传感器芯体，其特征在于，所述热敏电阻的阻值通过连接引线沿不锈钢探杆引出。
4.根据权利要求1所述的一种温度压力一体式传感器芯体，其特征在于，所述压敏薄膜包括四个压敏电阻、两个调零电阻；所述压敏电阻和调零电阻通过金属导线连接形成惠斯通电桥，所述惠斯通电桥具有四个用于电源输入和差分信号输出的引线焊盘。
5.根据权利要求1所述的一种温度压力一体式传感器芯体，其特征在于，所述不锈钢探杆和不锈钢弹性体通过焊接连为一体。
6.根据权利要求1所述的一种温度压力一体式传感器芯体，其特征在于，所述不锈钢连接件和不锈钢弹性体通过焊接连为一体。
7.根据权利要求1所述的一种温度压力一体式传感器芯体，其特征在于，所述不锈钢弹性体为17-4H不锈钢制成。
8.根据权利要求1所述的一种温度压力一体式传感器芯体，其特征在于，所述不锈钢连接件和不锈钢探杆为304、204不锈钢制成。
9.根据权利要求1所述的一种温度压力一体式传感器芯体，其特征在于，所述不锈钢连接件的外侧设置有连接螺纹。
10.如权利要求1～9所述的一种温度压力一体式传感器芯体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制作不锈钢弹性体、不锈钢连接件，然后制作不锈钢探杆，使其底部探出于不锈钢连接件的底部；
(2)通过厚膜工艺或溅射工艺在不锈钢弹性体的上表面依次制作绝缘层、图形化压阻层、图形化调零电阻层、图形化引线层、图形化焊盘层以及绝缘层，形成压敏薄膜；
(3)将不锈钢弹性体与不锈钢探杆焊接在一起；
(4)将不锈钢弹性体与不锈钢连接件焊接在一起；
(5)将带有连接引线的热敏电阻与不锈钢探杆进行装配，并进行硅胶填充。
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