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陶瓷厚膜压力龙8存在的精度问题以及改良方法
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陶瓷厚膜压力龙8存在的精度问题以及改良方法

时间:2015-03-12

在工业过程控制、航空航天、汽车、兵器、环保、医疗卫生以及家用电器等各个领域中,各种传感器得到了广泛的应用,而压力传感器又是其中应用非常广、需求量非常大的品种。厚膜压力传感器采用AL2O3陶瓷作弹性体,并用厚膜工艺将应变电阻直接印刷、烧结在陶瓷弹性膜片上,这一好特的结构、工艺技术,使其具有耐高温、耐腐蚀、蠕变小、漂移小、成本低等优点。利用厚膜压力传感器的综合技术优势,可实现陶瓷厚膜压力龙8的高精度、智能化。Zma压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8

 
一、工作原理及功能特点
    高精度智能型陶瓷厚膜压力龙8是利用陶瓷厚膜压力芯片作为压力敏感元件,并经特殊的封装结构和密封工艺设计、制造,主要由高精度陶瓷厚膜压力传感器* 包括温度传感器+ 和微处理器两部分组成。传感器用来测量压力P、温度T的变化。当作用于传感器时,引起传感器的电阻值相应地变化,由传感器芯片上的惠斯登电桥电路检出,并由A/D转换器转换成数字信号送入微处理器。温度传感器是辅助传感器,它可以用于补偿由于温度的变化经对测量结果的影响。微处理器是信号处理的核心部件,除协调龙8内部各部件执行操作外,还有线性运算、校正、温度补偿、故障诊断及通信功能。传感器数据存储器能够存贮修正系数和传感器组件的有关信息,这些数据均是在龙8调试时,由生产线上的计算机采集的,微处理器利用此存储器中的数据信息,并经计算处理,能产生一个高精度的特性优异的输出。
 
    该压力龙8的主要特点是高精度、高可靠性、高稳定性、宽温度补偿、宽介质兼容性、宽量程范围和完善的自诊断功能、自校正功能,模拟、数字两种输出方式,双向数字通讯,高性能价格比、高安全性等。
 
二、厚膜压力传感器高精度化存在的问题
   目前国内外厚膜压力传感器的精度一般都在0.5% -0.2%,工作温度-40°C 到 +110°C,其难以达到高精度的主要原因是目前设计、工艺、结构存在问题。
 
1、封装技术的局限。厚膜压力芯片目前通常采用橡胶、胶木垫片进行密封。橡胶、胶木垫片在高温条件下容易产生形变,而且是软密封,易造成传感器迟滞。迟滞增大,导致传感器精度难以进一步提高。
 
2、外引线键合技术的不足。现有厚膜压力芯片的外接线,通常采用铅锡焊,熔点一般在200℃~290℃,若作为高温传感器,长期在120℃温度下工作,此时铅锡焊的可靠性、稳定性往往会有较大。
 
3、应变电阻调阻工艺技术存在问题。目前国内厚膜压力芯片多采用砂轮、串并联等调阻方法,调阻工艺落后,精度低,稳定性差,而且砂轮对调阻的应变电阻电阻膜层有一定的损伤。
 
4、陶瓷弹性体材料问题。目前国内厚膜压力传感器用陶瓷弹性体,陶瓷弹性体既是传感器的压力转换材料,又是厚膜应变电阻的载体。其性能在很大程度上影响传感器的性能,需要高性能95%AL2O3瓷弹性材料配套。国内电子陶瓷企业目前大多以生产装置瓷为主,工艺水平落后,对密度、外形尺寸精度、一致性等要求不高,这在很大程度上影响了传感器的精度、可靠性,尤其瓷件中的气孔率对产品性能影响大。
 
三、改进措施
   针对厚膜压力芯片中的问题和不足,为进一步提高厚膜压力芯片的精度、稳定性,研制高精度厚膜压力芯片,拟在以下4个方面进行设计、工艺技术的创新。
 
1、传感器新型固态封装技术。新型固态封装技术包括瓷件的金属化,金属化瓷件和电容式压力龙8的固态高温焊接技术和密封工艺技术。这样,从根本上取消橡胶、胶木垫片,实现厚膜压力芯片的固态封装,提高传感器精度、稳定性和可靠性,降低迟滞,克服垫片引起的对精度、迟滞的影响。
 
2、芯片外引线高温键合技术。采用高温压焊技术,实现芯片外引线的高温键合。研究采用新型外引线材料和易焊接厚膜导电材料,通过高温压焊,把外引线直接键合在导电膜层上,提高传感器的工作温度和可靠性、稳定性。
 
3、激光调阻技术。研究采用先进的激光调阻技术和合适的软件程序控制工艺,进行传感器应变电桥的调阻、配平和调零,提高传感器的精度、稳定性。
 
4、陶瓷弹性体材料的优化设计和加工技术。研究采用新型高性能95%ALO3陶瓷弹性材料,同时和相关企业合作,进行材料的优化设计,提高加工技术,保证弹性材料的致密度,外形尺寸一致性,为高精度厚膜压力芯片的研制配套。
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