一种压力传感器敏感元件的制造工艺制造技术

本发明专利技术涉及传感器元件技术领域，具体涉及一种压力传感器敏感元件的制造工艺，包括基材切片、腔座打印、电极沉积和检测封装，其中采用的覆材机包括机台、层印头、调姿杆和控制器；所述机台的外侧设有调姿杆，调姿杆的端部与切片的边缘相接触；由于敏感元件在制造的生产过程中，机台上切片安装的定位过程耗费了额外的时间，且在待加工切片型号发生改变时，需要对应调整机台上切片的定位装置，继而降低了覆材机的加工效率；故此，本发明专利技术通过设置在机台上的圆环与其外部的调姿杆相配合，通过控制圆环的移动和调姿杆的转动范围，满足不同尺寸切片在机台上的定位精度，并优化了切片在机台上的定位过程，从而提升了压力传感器敏感元件的制造工艺效率。

【技术实现步骤摘要】
一种压力传感器敏感元件的制造工艺
本专利技术涉及传感器元件
，具体涉及一种压力传感器敏感元件的制造工艺。
技术介绍
压力传感器是能感受压力信号，并按一定的规律将压力信号转换成可用的输出电信号的器件或装置，其通常由压力敏感元件和信号处理单元组成，其中压力敏感元件是利用其机械性能将受到的检测压力转化为自身形变的过程，从而改变对信号处理单元的输入信号，反馈至读取的测量值变化，压力敏感元件精度的稳定性能关系到压力传感器的应用效果；关于压力传感器敏感元件的介绍，可参见:盛问军,压力传感器发展现状综述[J],科技经济导刊,2018(No.18).54-56。压力敏感元件的制造过程，对其机械性能的稳定发挥有着决定作用，通过从传统的金属电阻应变片到陶瓷材料及扩散硅材料的应用，来满足敏感元件材料针对应用于不同的环境，而在敏感元件的制造中，机台上切片安装的定位过程，与待加工切片型号发生改变时，需要对应调整机台上切片的定位装置，继而降低了对敏感元件的加工效率。现有技术中也出现了一些关于压力传感器敏感元件的制造工艺的技术方案，如申请号为2013106130998的一项中国专利公开了一种压力传感器敏感元件的制造工艺，其第一、第二掺硼P型微晶硅条为由若干根沿径向排列的微晶硅电阻丝首尾连接组成；在杯形衬底附近通入高纯氧气与氩气的混合气体，混合气体氧气氩气体积比为1：13，总气压大小为Pa，在250℃温度下，用加速能量为2000eV的氩离子束轰击99.95％的二氧化硅靶材，沉积厚度1～5μm作为绝缘隔离层的二氧化硅隔离层；以电阻率为Ω·m掺硼硅为靶材，在高纯氩气的气氛中，用离子束溅射方法，生长温度为300℃，通过覆盖第一掩模板在二氧化硅隔离层上制备出厚度为1～5μm掺硼P型微晶硅条；该技术方案中的敏感层薄膜附着力强，既大大提升了量程，又提高了感应的精度和灵敏性，且提高了压力传感器的信号线性度；但是该技术方案中未解决敏感元件在制造过程中快速定位至待加工机台上的问题，影响了敏感元件的制备工艺的效率。鉴于此，为了克服上述技术问题，据此本专利技术提出了一种压力传感器敏感元件的制造工艺，采用了特殊的压力传感器敏感元件的制造工艺，解决了上述技术问题。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，本专利技术提出了一种压力传感器敏感元件的制造工艺，通过设置在机台上的圆环与其外部的调姿杆相配合，通过控制圆环的移动和调姿杆的转动范围，满足不同尺寸切片在机台上的定位精度，并优化了切片在机台上的定位过程，从而提升了压力传感器敏感元件的制造工艺效率。本专利技术所述的一种压力传感器敏感元件的制造工艺，该工艺步骤如下：S1、基材切片：根据压力传感器应用对象的测量值范围，将基材加工成相应厚度尺寸的切片，且切片一侧呈凸起的弧面，进而控制切片的形变量范围；通过将切片受到的形变效应限制在其凸起弧面上，并利用其弧面的弹性恢复至切片的初始状态，确保切片的应用效果；S2、腔座打印：把S1中加工完成的切片转移到覆材机上，选择切片弧面相对的一面作为底面，在其两端通过增材打印的方式加工出凸台，并控制凸台的高度值在切片长度9-12％的范围内，使凸台与其下方的基座在切片上形成了腔座；通过控制切片上的凸台高度与基座相配合，继而控制切片的形变程度，对切片起到过载保护的下过；S3、电极沉积：将S2中加工成型的切片置于烘箱中，烘干其中水分的同时在切片表面通过气相沉积加工出电极条层，电极条层位于切片两侧的边缘并将两端的凸台电性连接起来；通过将电极条层加工在切片的边缘，避免了切片在使用中多次形变挤压对电极条层的磨损，且切片边缘处较小的形变过程利于提升其检测精度；S4、检测封装：在S3中的电极条层加工完成后，将切片连接至50Hz频率的直流电源中，对电极条层通路的电性状况进行检测，并封装至含有屏蔽网的壳体中，制得压力传感器敏感元件的成品；封装至含有屏蔽层的壳体中，避免切片在检测振荡的振动过程中，切片上电极条层波动形成的电磁波信号，干扰到传感器中电子元件的运行；其中，S2中所述的覆材机包括机台、层印头、调姿杆和控制器；所述机台上用于安放待处理的切片，机台的周向上设有支架，机台的上方设有层印头，机台的外侧设有调姿杆；所述层印头安装在支架上，层印头朝向机台上的切片端部；所述调姿杆的中心设置有驱动的伺服电机，调姿杆的端部在转动过程中与切片的边缘相接触，调姿杆通过伺服电机固定在支架上；所述机台的表面设置有垫膜，垫膜的下方设有圆环，垫膜上安放切片的凸起弧面对应于圆环的位置，并在垫膜上形成了凹坑；所述圆环的底部设有支杆，支杆滑动安装在支架上，带动圆环改变其高度位置；所述控制器用于控制覆材机的运行；使用时，将切片放置在机台上，需要控制切片安放的位置并进行定位，以确保机台对切片进行覆材加工后凸台的精度，由于敏感元件在制造的生产过程中，机台上切片安装的定位过程耗费了额外的时间，且在待加工切片型号发生改变时，需要对应调整机台上切片的定位装置，继而降低了覆材机的加工效率；因此，本专利技术通过设置在机台外侧的调姿杆，将切片直接放置在基台上后，在调姿杆间转动的配合过程中，使调姿杆末端接触的切片改变了在机台上的角度，进而满足切片的定位姿态，并通过支杆驱动圆环的移动，调整机台上垫膜中心凹坑的大小，匹配于切片上凸起弧面安放的位置，且在切片的尺寸改变后，控制伺服电机驱动调姿杆往复转动的范围，满足对切片角度姿态的调整；本专利技术利用了设置在机台上的圆环与其外部的调姿杆相配合，通过控制圆环的移动和调姿杆的转动范围，满足不同尺寸切片在机台上的定位精度，并优化了切片在机台上的定位过程，从而提升了压力传感器敏感元件的制造工艺效率。优选的，所述支杆中设置有通槽，支杆通过通槽安装在支架上；所述通槽对应的支架上设置有转轴，转轴的顶端设置有螺台，转轴的底端设置有驱动的马达；所述螺台对应的通槽侧壁上设置有螺纹槽，螺台与螺纹槽间转动啮合；通过支杆的移动控制圆环在垫膜中形成的凹坑大小，与切片中不同凸起程度的弧面相匹配，需要精确控制支杆在支架上升降位置的精度，而机台下方支杆与支架间的空间限制，以及圆环移动中的位置干涉，限制了高精度丝杠传动副的使用，且油缸式驱动的调节系统同样会占用较大空间；因此，本专利技术通过设置在支杆通槽中的螺纹槽，与转轴上的螺台啮合转动，通过驱动支架中转轴的旋转，并控制螺纹槽间设置的螺距大小，提高支杆升降的位置精度，进而满足圆环对垫膜中凹坑形状的精密调整，从而提升了压力传感器敏感元件的制造工艺效果。优选的，所述马达与转轴间设置有啮合传动的齿轮，齿轮间为减速传动；所述马达的转轴贯穿齿轮伸出，马达上方的支架底面设置有固定块，马达的转轴转动安装在固定块上；支杆在支架上的转轴驱动的位移过程中，通过螺台与螺纹槽间的啮合接触承受了支杆的重量，使驱动的马达转轴需要克服螺纹啮合间的摩擦力运行，削弱了马达的传动效果；通过设置在马达与转轴间的齿轮，利用齿轮的减速传动效果，将马达的转速转化为转轴的转矩，达到对转轴旋转动作的高精度控制，并通过安装在支架上的马达和转轴，满足对支杆升降移动过程的控制，从而维持了压力传感器敏感元件制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力传感器敏感元件的制造工艺，其特征在于，该工艺步骤如下：/nS1、基材切片：根据压力传感器应用对象的测量值范围，将基材加工成相应厚度尺寸的切片，且切片一侧呈凸起的弧面，进而控制切片的形变量范围；/nS2、腔座打印：把S1中加工完成的切片转移到覆材机上，选择切片弧面相对的一面作为底面，在其两端通过增材打印的方式加工出凸台，并控制凸台的高度值在切片长度9-12％的范围内，使凸台与其下方的基座在切片上形成了腔座；/nS3、电极沉积：将S2中加工成型的切片置于烘箱中，烘干其中水分的同时在切片表面通过气相沉积加工出电极条层，电极条层位于切片两侧的边缘并将两端的凸台电性连接起来；/nS4、检测封装：在S3中的电极条层加工完成后，将切片连接至50Hz频率的直流电源中，对电极条层通路的电性状况进行检测，并封装至含有屏蔽网的壳体中，制得压力传感器敏感元件的成品；/n其中，S2中所述的覆材机包括机台(1)、层印头(2)、调姿杆(3)和控制器；所述机台(1)上用于安放待处理的切片，机台(1)的周向上设有支架(4)，机台(1)的上方设有层印头(2)，机台(1)的外侧设有调姿杆(3)；所述层印头(2)安装在支架(4)上，层印头(2)朝向机台(1)上的切片端部；所述调姿杆(3)的中心设置有驱动的伺服电机(31)，调姿杆(3)的端部在转动过程中与切片的边缘相接触，调姿杆(3)通过伺服电机(31)固定在支架(4)上；所述机台(1)的表面设置有垫膜(11)，垫膜(11)的下方设有圆环(12)，垫膜(11)上安放切片的凸起弧面对应于圆环(12)的位置，并在垫膜(11)上形成了凹坑；所述圆环(12)的底部设有支杆(5)，支杆(5)滑动安装在支架(4)上，带动圆环(12)改变其高度位置；所述控制器用于控制覆材机的运行。/n...

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器敏感元件的制造工艺，其特征在于，该工艺步骤如下：
S1、基材切片：根据压力传感器应用对象的测量值范围，将基材加工成相应厚度尺寸的切片，且切片一侧呈凸起的弧面，进而控制切片的形变量范围；
S2、腔座打印：把S1中加工完成的切片转移到覆材机上，选择切片弧面相对的一面作为底面，在其两端通过增材打印的方式加工出凸台，并控制凸台的高度值在切片长度9-12％的范围内，使凸台与其下方的基座在切片上形成了腔座；
S3、电极沉积：将S2中加工成型的切片置于烘箱中，烘干其中水分的同时在切片表面通过气相沉积加工出电极条层，电极条层位于切片两侧的边缘并将两端的凸台电性连接起来；
S4、检测封装：在S3中的电极条层加工完成后，将切片连接至50Hz频率的直流电源中，对电极条层通路的电性状况进行检测，并封装至含有屏蔽网的壳体中，制得压力传感器敏感元件的成品；
其中，S2中所述的覆材机包括机台(1)、层印头(2)、调姿杆(3)和控制器；所述机台(1)上用于安放待处理的切片，机台(1)的周向上设有支架(4)，机台(1)的上方设有层印头(2)，机台(1)的外侧设有调姿杆(3)；所述层印头(2)安装在支架(4)上，层印头(2)朝向机台(1)上的切片端部；所述调姿杆(3)的中心设置有驱动的伺服电机(31)，调姿杆(3)的端部在转动过程中与切片的边缘相接触，调姿杆(3)通过伺服电机(31)固定在支架(4)上；所述机台(1)的表面设置有垫膜(11)，垫膜(11)的下方设有圆环(12)，垫膜(11)上安放切片的凸起弧面对应于圆环(12)的位置，并在垫膜(11)上形成了凹坑；所述圆环(12)的底部设有支杆(5)，支杆(5)滑动安装在支架(4)上，带动圆环(12)改变其高度位置；所述控制器用于控制覆材机的运行。

【专利技术属性】
技术研发人员：方舟，梁敏，
申请(专利权)人：方舟，
类型：发明
国别省市：广东;44