專利名稱：微整合型壓力感測模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種壓力感測模組，且特別是有關(guān)于一種使用于滅火器的壓力感測模組。
背景技術(shù)：
隨著科技的日益進步，對于壓電阻(piezo-resistance)現(xiàn)象也日益了解與廣泛的應(yīng)用。而壓電阻現(xiàn)象是指物體電阻會因受到壓力產(chǎn)生的形變而變化。這種現(xiàn)象在任何物體都存在，只是其電阻改變率會因物體種類不同而異。
壓電阻現(xiàn)象的物理原理是為，當物體受到壓力產(chǎn)生形變時，其原子或分子的電子的能階將因形變而產(chǎn)生變化，進而改變了物體里的電荷(電子或空穴)遷移率(mobility)。此種壓電阻現(xiàn)象可為均向性(isotropic)或非均向性(anisotropic)，依物體是否為均向性而定。例如，結(jié)晶硅是共價鍵聯(lián)結(jié)硅原子的結(jié)晶，為一種非均向性物體，當硅受到應(yīng)力產(chǎn)生形變時，各個方向的電荷遷移率變化并不盡相同。然而，在某些特定的方向，電荷遷移率的變化大到足以應(yīng)用。
因此，配合半導(dǎo)體的制造技術(shù)，可利用硅基材來制作壓力感測元件。在硅薄膜的特定方向上制作四個硅電阻，并以晶片背面V槽蝕刻制作硅感測薄膜。當硅感測薄膜受到壓力產(chǎn)生形變時，硅電阻值即發(fā)生變化，再配合惠斯登電橋(Wheatstone bridge)電路，即可將此電阻值變化讀出來。
半導(dǎo)體基材薄膜壓力感測元件目前已經(jīng)很普遍，但是利用此元件所設(shè)計的壓力感測模組或系統(tǒng)，則因各個廠家而有所不同。如何能應(yīng)用半導(dǎo)體制造技術(shù)的進步，以及搭配合適的相關(guān)零件，以有效的增加壓力感測元件的應(yīng)用范圍，以及縮小壓力感測元件所需的尺寸大小，使得壓力感測元件的應(yīng)用范圍更為廣泛，且更可方便的讀取壓力的資料，為各個壓力感測模組或系統(tǒng)廠家所殷殷企盼。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的背景技術(shù)說明中，各個壓力感測模組或系統(tǒng)廠家均希望能有效的增加壓力感測元件的應(yīng)用范圍，以及縮小壓力感測元件所需的外觀大小，并提供易于讀取的顯示裝置，使得壓力感測元件的應(yīng)用范圍更為廣泛。
因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種壓力感測模組，具有小巧的外觀體積，并借由連接裝置與待測壓力源連接，使壓力量測更為簡單與精確。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種壓力感測模組，具有數(shù)字式的顯示器，以方便使用者讀取目前的壓力狀態(tài)。
本發(fā)明的又一目的是在提供一種壓力感測模組，合適于安裝在滅火器上，以偵測滅火器的壓力狀態(tài)。
根據(jù)上述的目的，本發(fā)明是提出一種微整合型壓力感測模組具有微型的外觀體積，且方便的與待測壓力源連接。此微整合型壓力感測模組包含一印刷電路板、一壓力感測元件、以及一第一連接裝置。其中印刷電路板上具有一開口，以傳導(dǎo)壓力源的待測壓力至安裝于印刷電路板的開口上方的壓力感測元件。而第一連接裝置安裝于印刷電路板下方，以用來與壓力源的相對應(yīng)連接裝置耦合，且第一連接裝置的中間具有一壓力導(dǎo)管對準印刷電路板的開口，以傳導(dǎo)待測壓力至壓力感測元件。
上述的壓力感測元件包含一半導(dǎo)體基材薄膜壓力感測元件，且印刷電路板的開口四周更利用金屬薄膜包覆，以用來與壓力感測元件耦合，以防止壓力泄漏。其中金屬薄膜較佳的是為一銅箔。而第一連接裝置則包含有一基座與一接頭，基座是用來與印刷電路板下方耦合，且接頭與基座由上述的壓力導(dǎo)管由中間穿過。上述的接頭是為一標準壓力導(dǎo)管接頭，例如是O型環(huán)型式壓力導(dǎo)管接頭、Swagelok型式的壓力導(dǎo)管接頭、或VCR型式的壓力導(dǎo)管接頭。
上述的印刷電路板更包含有一讀取與控制電路、至少一控制按鈕、一顯示器、以及一電池，以方便此微整合型壓力感測模組進行量測壓力的顯示。顯示器可以為數(shù)字式數(shù)字顯示器或指示燈顯示器。而微整合型壓力感測模組更可以利用可開啟與關(guān)上的一保護蓋，以保護微整合型壓力感測模組，例如是一透明塑料保護蓋，或者利用具有多個開口的保護蓋，以露出控制按鈕以及顯示器。其中感測元件與印刷電路板是以打線方式進行電性連接，且打線更以絕緣封膠進行保護。
因此，本發(fā)明的微整合型壓力感測模組具有小巧的外觀體積，并可借由方便的連接裝置與待測壓力源連接，使壓力量測更為簡單與精確。且安裝于電路板上的指示燈或數(shù)字式的顯示器，更可以方便使用者了解目前的壓力狀態(tài)。本發(fā)明的微整合型壓力感測模組，可以以大氣壓力為參考壓力進行壓力的量測，例如使用來測量正壓時，可從汽車胎壓到一般工業(yè)用壓力量測，更可以用來測量負壓，乃至于低真空壓力，且特別合適于被使用在滅火器上進行壓力量測。


圖1是為本發(fā)明的微整合型壓力感測模組的一較佳實施例的俯視示意圖；圖2是為圖1的本發(fā)明較佳實施例的側(cè)視示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的微整合型壓力感測模組，不僅外觀體積小巧，更可利用合適的連接裝置方便且有效率的與工業(yè)設(shè)備或任何待測壓力的裝置相耦合。本發(fā)明亦可經(jīng)由數(shù)字化的顯示器，方便與快速的顯示目前的壓力狀態(tài)。以下將以圖標及詳細說明清楚說明本發(fā)明的精神，如熟悉此技術(shù)的人員在了解本發(fā)明的較佳實施例后，當可由本發(fā)明所教示的技術(shù)，加以改變及修飾，其并不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
圖1是繪示本發(fā)明的微整合型壓力感測模組的一較佳實施例的俯視示意圖，而圖2是繪示其側(cè)視示意圖。請同時參閱圖1與圖2，如圖中所示，此整合型壓力感測模組包含有印刷電路板10、壓力感測元件20、讀取與控制電路30、以及第一連接裝置70。其中壓力感測元件20較佳的是為一半導(dǎo)體基材所構(gòu)成的薄膜壓力感測元件。此壓力感測元件20是安裝于印刷電路板10之上，而在壓力感測元件20的下方的印刷電路板10中更形成一開口12，以使待測壓力經(jīng)由此開口12傳送至壓力感測元件20。
其中在壓力感測元件20下方的印刷電路板10的開口12的周圍更包覆有銅箔11，以避免因印刷電路板10產(chǎn)生泄漏，以致于使壓力量測的數(shù)據(jù)失真。而銅箔11亦可以其它的金屬薄膜所取代，以有效的避免量測的誤差。而因為在制作印刷電路板10時，即需使用到銅箔以進行電源與信號的傳送，故以銅箔11形成此金屬薄膜較為方便與有效。
當壓力感測元件20安裝于印刷電路板10的銅箔11之上后，壓力感測元件20借由打線與印刷電路板10上的線路相互電性耦合，接著再用絕緣封膠21將打線密封于其中，以保護打線。此微整合型壓力感測模組將印刷電路板10耦合于第一連接裝置70之上，而此第一連接裝置70更具有基座40，接頭41，以及由其中穿過的壓力導(dǎo)管50。其中基座40用來與印刷電路板10相互耦合，而接頭41則用來與待測壓力的相對應(yīng)連接裝置耦合。此接頭41可以用各種不同的方法連接到待測壓力，較佳的是利用一標準壓力導(dǎo)管接頭，例如O型環(huán)、Swagelok接頭、或VCR接頭等等，以方便的與待測壓力的相對應(yīng)標準壓力導(dǎo)管接頭耦合。
當微整合型壓力感測模組經(jīng)由接頭41與待測壓力耦合后，壓力經(jīng)由壓力導(dǎo)管50傳送至印刷電路板10上方的壓力感測元件20，再經(jīng)由導(dǎo)線將量測的信號送至同樣位于印刷電路板10上方的讀取與控制電路30，以獲得目前壓力感測元件20所量測而得的壓力值。為了更進一步的方便使用者了解微整合型壓力感測模組所量測的壓力數(shù)據(jù)或壓力狀態(tài)，本發(fā)明的微整合型壓力感測模組更可安裝顯示器31，以顯示量測的數(shù)據(jù)或壓力狀態(tài)，其中顯示器31可以為數(shù)字式數(shù)字顯示器35或以指示燈34的方式來顯示壓力的大小。
為了提供上述的壓力感測元件20量測壓力所需的電源，以及讀取與控制電路30與顯示器31所需的電源，微整合型壓力感測模組的印刷電路板10的一側(cè)更安裝有電池33，以直接提供上述的元件工作所需的能源。其中讀取與控制電路30亦可整合于壓力感測元件20之中。本發(fā)明的微整合型壓力感測模組更安裝有控制按鈕32，以進行電源開關(guān)的控制或者顯示器31顯示數(shù)據(jù)的選擇，例如是以英制壓力或者是公制壓力單位顯示目前量測的壓力數(shù)據(jù)。
此微整合型壓力感測模組更將整個印刷電路板10及其上的元件利用保護蓋60，例如是塑料蓋保護蓋，加以保護。而保護蓋60僅是用來保護上述的印刷電路板10及其上的元件，且為了使顯示器31可以清楚被看到，此塑料保護蓋可為透明或具有開口。此外，為了使控制按鈕32以及電池33便于操作或更換，此塑料保護蓋更可進行開啟與關(guān)上。且由于塑料保護蓋并不完全密封，因此，大氣壓力可傳導(dǎo)到前述感測元件的感測薄膜上方，使本發(fā)明的微整合型壓力感測模組可形成以大氣壓力為參考壓力的微整合型壓力感測模組。當用來測量正壓時，其量測范圍可從汽車胎壓(～101psi)到一般工業(yè)用壓力(～102psi)，亦可用來測量負壓，乃至于涵蓋至低真空壓力。
因此，本發(fā)明的微整合型壓力感測模組具有微小的結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效整合相關(guān)元件，以構(gòu)成一微小型壓力感測模組，不僅可以使用在任何工業(yè)管路以直接安裝于相對應(yīng)連接裝置，或管路中的螺絲孔，以進行壓力的量測，更可以用來量測汽車的胎壓，且特別合適用來安裝在滅火器上，以量測滅火器的壓力。
所附圖式中的元件尺寸、形狀或數(shù)目等，僅為便于說明本實施例的實施方式，其并非用來限定本發(fā)明，增加或減少元件數(shù)目、或改變元件的尺寸或形狀等，均不會脫離本發(fā)明的精神與范圍。以上所述僅為本發(fā)明較佳實施例，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟悉本項技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可在此基礎(chǔ)上做進一步的改進和變化，因此本發(fā)明的保護范圍當以本申請的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
附圖中符號的簡單說明如下10印刷電路板11銅箔12開口 20壓力感測元件21絕緣封膠 30讀取與控制電路31顯示器32控制按鈕33電池 34指示燈35數(shù)字式數(shù)字顯示器 40基座41接頭 50壓力導(dǎo)管60保護蓋70第一連接裝置
權(quán)利要求
1.一種微整合型壓力感測模組，其特征在于所述微整合型壓力感測模組至少包含一印刷電路板，具有一開口，以傳導(dǎo)一壓力源的一待測壓力；一壓力感測元件，安裝于該印刷電路板的該開口上方，以量測該待測壓力；以及一第一連接裝置，安裝于該印刷電路板下方，以用來與該壓力源的一相對應(yīng)連接裝置耦合，其中該第一連接裝置中間具有一壓力導(dǎo)管對準該印刷電路板的該開口，以傳導(dǎo)該待測壓力至該壓力感測元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微整合型壓力感測模組，其特征在于上述的壓力感測元件包含一半導(dǎo)體基材薄膜壓力感測元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微整合型壓力感測模組，其特征在于上述的印刷電路板的該開口四周更包含有一金屬薄膜，用來與該壓力感測元件耦合，以防止壓力泄漏。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微整合型壓力感測模組，其特征在于上述的金屬薄膜是為一銅箔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微整合型壓力感測模組，其特征在于上述的第一連接裝置更包含一基座，耦合于該印刷電路板下方；以及一接頭，耦合于該基座下方，其中該壓力導(dǎo)管由該基座與該接頭中間穿過。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微整合型壓力感測模組，其特征在于上述的接頭是為一標準壓力導(dǎo)管接頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微整合型壓力感測模組，其特征在于上述的標準壓力導(dǎo)管接頭是為一O型環(huán)型式壓力導(dǎo)管接頭、一Swagelok型式的壓力導(dǎo)管接頭、或一VCR型式的壓力導(dǎo)管接頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微整合型壓力感測模組，其特征在于上述的印刷電路板上更包含一讀取與控制電路，以讀取該半導(dǎo)體基材薄膜壓力感測元件所量測的一壓力值；至少一控制按鈕，以用來控制該微整合型壓力感測模組；一顯示器，以顯示該壓力值；以及一電池，以提供該微整合型壓力感測模組工作所需的電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微整合型壓力感測模組，其特征在于上述的顯示器包含一數(shù)字式數(shù)字顯示器或一指示燈顯示器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微整合型壓力感測模組，其特征在于更包含一可開啟與關(guān)上的保護蓋，以保護該微整合型壓力感測模組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微整合型壓力感測模組，具有一印刷電路板、一壓力感測元件、以及一第一連接裝置。印刷電路板上具有一開口，其上方安裝壓力感測元件，而其下方安裝第一連接裝置。所述第一連接裝置的中間具有壓力導(dǎo)管，并對準印刷電路板的開口，以傳導(dǎo)壓力源的待測壓力至壓力感測元件。其中壓力感測元件較佳的是為一半導(dǎo)體基材薄膜壓力感測元件，且印刷電路板的開口四周更利用金屬薄膜包覆，例如是銅箔，以防止壓力泄漏。本發(fā)明的微整合型壓力感測模組具有小巧的外觀體積，使壓力量測更為簡單與精確。其可以用于測量正壓、負壓，乃至于低真空壓力，且特別合適于被使用在滅火器上進行壓力量測。
文檔編號G01L1/18GK1779427SQ20041009176
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者李宗升, 邱景宏, 鄭慶一, 歐政隆 申請人:友力微系統(tǒng)制造股份有限公司