PCB傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志之一，而PCB壓力傳感器技術(shù)是傳感器技術(shù)的一個(gè)重要分支。 目前，擴(kuò)散硅、電容式、硅藍(lán)寶石、陶瓷厚膜、金屬應(yīng)變電式等各種類型的PCB壓力傳感器廣泛應(yīng)用于國民生產(chǎn)各行業(yè)和科技領(lǐng)域。 下面簡單介紹一些常用的PCB壓力傳感器的特點(diǎn)及其區(qū)別。

藍(lán)寶石壓力傳感器

藍(lán)寶石壓力傳感器利用應(yīng)變電阻的工作原理，采用硅藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體傳感器，具有無可比擬的計(jì)量特性。

藍(lán)寶石系統(tǒng)由單晶絕緣體元件組成，不會(huì)產(chǎn)生滯后、疲勞和蠕變； 藍(lán)寶石比硅堅(jiān)固，硬度更高，不怕變形； 而且，藍(lán)寶石的彈性和絕緣性非常好。 因此，用硅藍(lán)寶石制成的半導(dǎo)體傳感元件對(duì)溫度變化不敏感，即使在高溫條件下也具有良好的工作特性； 藍(lán)寶石具有很強(qiáng)的抗輻射能力； 此外，硅藍(lán)寶石半導(dǎo)體傳感器沒有p-n漂移，從根本上簡化了PCB制造工藝，提高了重復(fù)性，保證了PCB的高成品率。

采用硅藍(lán)寶石半導(dǎo)體傳感元件制成的PCB壓力傳感器和變送器可在最惡劣的工作條件下正常工作，具有可靠性高、精度好、溫度誤差小、性價(jià)比高等特點(diǎn)。

擴(kuò)散硅壓力傳感器

擴(kuò)散硅壓力傳感器的工作原理是：被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用在傳感器的膜片（不銹鋼或陶瓷）上，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微小位移，使電阻值為 傳感器變化，用PCB電子電路檢測(cè)這種變化，并轉(zhuǎn)換輸出與該壓力對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。

陶瓷壓力傳感器

耐腐蝕陶瓷壓力傳感器無液體傳輸。 壓力直接作用于陶瓷膜片前表面和腔室膜片表面，使膜片產(chǎn)生輕微變形。 厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，并連接到惠斯通電橋（閉式電橋）。 由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，電橋產(chǎn)生與壓力和激勵(lì)電壓成正比的高線性電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)根據(jù)不同壓力范圍標(biāo)定為2.0、3.0、3.3 mV等，可兼容 帶應(yīng)變片傳感器。 通過激光校準(zhǔn)，傳感器具有較高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性。 傳感器自帶0℃~70℃溫度補(bǔ)償，可直接接觸大多數(shù)介質(zhì)。

陶瓷是公認(rèn)的高彈性、耐腐蝕、耐磨、抗沖擊、抗振動(dòng)的材料。 陶瓷的熱穩(wěn)定性及其厚膜電阻使其工作溫度范圍高達(dá)-40℃~135℃，具有較高的測(cè)量精度和穩(wěn)定性。 電氣絕緣度大于2KV，輸出信號(hào)強(qiáng)，長期穩(wěn)定性好。 高性能、低價(jià)格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向。 歐美國家有全面替代其他類型傳感器的趨勢(shì)。 在國內(nèi)，越來越多的用戶使用陶瓷傳感器來替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。

陶瓷厚膜結(jié)構(gòu)與力敏Z元件優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)

厚膜壓力傳感器是繼擴(kuò)散硅壓力傳感器之后壓力傳感器的又一重大技術(shù)創(chuàng)新，力敏Z元件是目前國內(nèi)外唯一具有數(shù)字信號(hào)輸出的敏感元件。 因此，將陶瓷厚膜工藝與最簡單的力敏Z元件電路巧妙結(jié)合，可以生產(chǎn)出性能優(yōu)良、成本低廉的新型傳感器。 具體來說，陶瓷厚膜工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

● 陶瓷彈性體性能優(yōu)良，材料平整、均勻、致密，在一定范圍內(nèi)嚴(yán)格遵守虎克定律，無塑性變形。

● 厚膜電阻器（包括高溫導(dǎo)體）與陶瓷彈性膜片燒結(jié)牢固，無需粘合劑。 剛性結(jié)構(gòu)，蠕變小，漂移小，靜態(tài)性能穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)性能好。

● 厚膜彈性體結(jié)構(gòu)簡單，制備容易。 與擴(kuò)散硅壓力傳感器相比，不需要半導(dǎo)體平面工藝形成擴(kuò)散電阻彈性膜，大大降低了PCB生產(chǎn)線的初期投資和加工成本。

● 陶瓷厚膜結(jié)構(gòu)，耐液體或氣體介質(zhì)腐蝕，無需不銹鋼膜片和硅油的轉(zhuǎn)換隔離，簡化封裝結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低成本。

● 工作范圍廣。 測(cè)量范圍取決于有效半徑與膜片厚度之比。 只要微壓不小于1Kpa，原則上也容易達(dá)到更高的量程。

● 工作溫度范圍廣，可達(dá)-40℃~120℃。

陶瓷厚膜力數(shù)字傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

陶瓷厚膜力數(shù)字傳感器主要由陶瓷環(huán)、陶瓷膜片和陶瓷蓋板組成。 陶瓷膜作為力敏彈性體，采用95%Al2O3瓷精加工而成。 要求平整、均勻、密實(shí)。 其厚度和有效半徑取決于設(shè)計(jì)范圍。

瓷環(huán)采用熱壓鑄工藝在高溫下燒制而成。 陶瓷膜片與陶瓷環(huán)之間采用高溫玻璃漿料，通過厚膜印刷和熱燒技術(shù)一起燒制，形成具有周邊固定支撐的力敏杯形彈性體，即無蠕變的剛性結(jié)構(gòu)。 在陶瓷的周邊固定支撐處形成。 在陶瓷膜的上表面，即瓷杯的底部，采用厚膜工藝技術(shù)制作傳感器電路。 陶瓷蓋板下部的圓形凹槽在蓋板和膜片之間形成一定的間隙。 通過限位可防止膜片在過載時(shí)因過度彎曲而折斷，對(duì)線路板傳感器形成防過載保護(hù)。