CN102231940A - 电路板的封装方法及使用该方法的液位传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电路板的封装方法及使用该方法的液位传感器装置，其方法包括玻璃烧结、焊接、压合以及封锡等多道工序，其装置包括转动轴、导磁片、筒状线圈以及电路板，其特征在于：电路板封装在密闭盒内，该密闭盒由盒盖与盒底冲压而成，在盒盖与盒底的压合成型线上封装有密封锡，在盒盖上设置有至少一个引线孔，所述电路板上焊接有导电金属丝，该导电金属丝穿出所述引线孔，且导电金属丝与引线孔之间的间隙烧结有密封玻璃珠。其显著效果是：电路板完全封装在一个密闭盒内，盒体的密封性能好，能有效防止液体的渗透和外部电磁干扰，为传感器长期工作于液体环境中提供了安全保障，同时提高了精确性和稳定性。

Description

电路板的封装方法及使用该方法的液位传感器装置

技术领域

本发明涉及到电路板的封装技术以及传感器技术，具体地说，是一种电路板的封装方法及使用该方法的液位传感器装置。

背景技术

大量的传感器都需要在不适合电路板工作的介质中采集信号，例如甲醇汽油传感器、腐蚀性物位传感器，有电解效应的介质传感器。由于这些介质的影响，如果将电路板也投入其中，将无法稳定地工作。

公知的，该类传感器采用的解决方案是：采取分体式结构，传感器总体由传感部件和电路板两大部份组成，传感部件与电路板之间通过较长的引线连接，工作时，电路板位于工作介质以外，仅将传感部件安装在工作介质中，这样的传感器实际上是一种分体式结构，不能达到现代传感器要求的一体化、小型化、信号处理集成化。

公知的，该类传感器也采用一种整体封闭的方案：将传感部件与电路板全部封装在同一个密闭壳体内，并且通过在壳体上设置密闭良好的引线，再与上级电路系统连接。但现有技术中，通常都是采用一些简单的塑料装置进行安装密封，但是如果在高温高压的液体工作环境中，这样的封装工艺往往导致液体渗透，使得电路板不能正常工作，甚至会出现短路现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种电路板的封装方法及使用该方法的液位传感器装置，实现传感部件与电路板同时放置在检测介质中，传感部件与检测介质接触，而电路板用封闭盒隔离，电路板布置在靠近传感部件的位置，传感信号稳定，检测精确，系统的安全性能好。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种电路板的封装方法，按以下步骤进行：

S1：玻璃烧结

通过冲压成型一个金属盒盖，在盒盖上开通至少一个引线孔，在每个引线孔内穿插一根导电金属丝，导电金属丝与引线孔之间的缝隙通过烧结密封玻璃珠进行填充密封，所述引线孔的数量和位置根据电路板电路引脚的数量和位置确定；

S2：焊接

将电路板固定在盒盖内，并将电路板上的电路引脚与盒盖上对应位置的导电金属丝焊接固定；

S3：压合

加工一个四周带有封皮的盒底，将盒盖与盒底扣合，折卷四周的封皮，通过机械挤压作用将盒盖与盒底封装在一起；

S4：封锡

利用焊锡密封所述盒盖与盒底之间的挤压成型线，也可以选用其他低熔点的金属或者合金进行密封。

将电路板安装在一个密闭的金属盒内，盒盖通过冲压成型，电路板上引出的导电金属丝采用玻璃烧结进行密封和固定，盒盖与盒底之间采用机械压合封装，加工方便，盒体紧固，同时盒盖与盒底之间还采用焊锡密封，保证了密闭盒的气密性，防止液体渗透，而且还可以屏蔽外界电磁干扰，使得电路板工作在一个稳定、安全的环境中。

所述步骤S4中，封锡采用浸焊工艺、拖焊工艺或回流焊工艺。

为了增强盒体的气密性，步骤S3中，先在盒盖与盒底之间填充密封层，然后再将盒盖与盒底扣合。

所述密封层为高分子密封圈或焊锡膏。

为了在密封过程中减少金属盒腔体内气体含量，所述步骤S3中，在密闭盒的盒体内填充高分子化合物，然后再将所述盒底与盒盖扣合。

本发明还提出了一种利用上述方法进行电路板封装的液位传感器装置，包括转动轴、导磁片、筒状线圈以及电路板，所述导磁片的一端连接在转动轴上，该导磁片的另一端插入所述筒状线圈的空腔内，所述筒状线圈与电路板电连接，其关键在于：所述电路板封装在密闭的密闭盒内，该密闭盒由盒盖与盒底压合而成，在盒盖与盒底的压合成型线上封装有密封锡(5c)，在盒盖上设置有至少一个引线孔，所述电路板上焊接有导电金属丝，该导电金属丝穿出所述引线孔，且导电金属丝与引线孔之间的间隙烧结有密封玻璃珠。

所述筒状线圈包括第一线圈和第二线圈，所述电路板上焊接有6根导电金属丝，分别作为电源线、信号线、第一线圈连接线、第二线圈连接线、第一线圈回路线和第二线圈回路线，所述第一线圈串联在第一线圈连接线与第一线圈回路线之间，第二线圈串联在第二线圈连接线与第二线圈回路线之间。

所述盒盖与盒底的扣合面之间填充有密封层。

所述密封层为高分子密封圈或焊锡膏。

密闭盒的盒体内填充有高分子化合物。

本发明的显著效果是：传感器装置中的电路板完全封装在一个密闭的金属盒内，该密闭盒采用玻璃烧结、机械压合、弹性体密封、聚合物填充、焊接、封锡等多种工艺进行复合封装，使得盒体的密封性能好，可靠性高、达到气密级的封闭效果，能有效防止液体及气体的渗透和外部电磁干扰，为传感器长期工作于液体环境中提供了安全保障，同时提高了精确性和稳定性，龙其适用于电磁感应式液位传感器。该封装方式解决了长期困扰传统液位传感器的密封性能和成本问题，为该类传感器向电子化、集成化方向发展提供了封装解决方案。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的安装结构示意图；

图3是盒盖开设引线孔后的俯视图；

图4是盒盖玻璃烧结后的剖视图；

图5是盒底的俯视图；

图6是盒底的剖视图；

图7是盒盖与盒底冲压后的剖视图；

图8是盒盖与盒底封锡后的俯视图；

图9是盒盖与盒底机械压合边缘的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种电路板的封装方法，按照以下步骤进行：

S1：玻璃烧结

通过冲压成型一个金属盒盖5a，在盒盖5a上开通至少一个引线孔5d，在每个引线孔5d内穿插一根导电金属丝，导电金属丝与引线孔5d之间的缝隙通过烧结密封玻璃珠5e进行填充密封，所述引线孔5d的数量和位置根据电路板4电路引脚的数量和位置确定，在本实施例中引线孔5d设置有共6个，分别用于穿插电源线V、信号线S、第一线圈连接线V1、第二线圈连接线V2、第一线圈回路线G1以及第二线圈回路线G2；

S2：焊接

将电路板4固定在盒盖5a内，并将电路板4上的电路引脚与盒盖5a上对应位置的导电金属丝焊接固定；

S3：压合

加工一个四周带有封皮的盒底5b，将盒盖5a与盒底5b扣合，折卷四周的封皮，通过机械挤压作用将盒盖5a与盒底5b封装在一起；

S4：封锡

利用焊锡密封所述盒盖5a与盒底5b之间的挤压成型线。

所述封锡步骤中采用浸焊工艺、拖焊工艺或回流焊工艺进行焊锡密封，最优实施例中采用浸焊工艺，将冲压后的密封盒放入焊锡液中，直至盒盖5a与盒底5b之间的压合成型线被焊锡液淹没，然后取出冷凝，即可保证盒体的密封性能。

为了增强盒体的气密性，步骤S3中，先在盒盖5a与盒底5b之间填充密封层5f，然后再将盒盖5a与盒底5b扣合。

所述密封层5f为高分子密封圈或焊锡膏，焊锡膏在步骤S4中可进一步熔化，填充金属缝隙，起到加强密封作用。

为了在密封过程中减少金属盒腔体内气体含量，在步骤S3中，先在密闭盒5的盒体内填充高分子化合物5g，然后再将所述盒底5b与盒盖5a扣合，其高分子化合物采用液态填充，最后冷凝固化。

如图2所示，一种利用所述方法进行电路板封装的液位传感器装置，包括转动轴1、导磁片2、筒状线圈3以及电路板4，所述导磁片2的一端连接在转动轴1上，该导磁片2的另一端插入所述筒状线圈3的空腔内，所述筒状线圈3与电路板4电连接，转动轴1的另一端通过轴杆连接浮子，随着液位升降浮子带动转动轴1转动，使转动轴1上的导磁片2旋转，由于导磁片2插入在筒状线圈3中，导磁片2旋转不同的角度，插入在筒状线圈3中的深度则不一样，从而影响筒状线圈3的电性参数，在电路板4上设置相应的参数检测电路，即可将液位信号转变为电信号，从而实现液体液位检测。

如图3-图9所示，所述电路板4封装在密闭盒5内，该密闭盒5由盒盖5a与盒底5b压合而成，在盒盖5a与盒底5b的压合成型线上封装有密封锡5c，在盒盖5a上设置有六个引线孔5d，所述电路板4上焊接有导电金属丝，该导电金属丝穿出所述引线孔5d，且导电金属丝与引线孔5d之间的间隙烧结有密封玻璃珠5e。

将电路板4封装在密闭盒5内，导电金属丝与引线孔5d之间的缝隙通过烧结玻璃珠5e进行密封，即可以保证盒体的密封性能，又能将导电金属丝牢牢固定，而且玻璃材质具有绝缘性，使得导电金属丝与金属盒盖5a隔离，防止电路串扰。盒盖5a与盒底5b之间采用机械压合封装，加工方便，盒体紧固，同时盒盖5a与盒底5b之间采用焊锡密封，保证了金属盒5的气密性，防止液体渗透，而且还可以屏蔽外界电磁干扰，使得电路板4工作在一个稳定、安全的环境中。

所述筒状线圈3包括第一线圈3a和第二线圈3b，所述电路板4上焊接有6根导电金属丝，分别作为电源线V、信号线S、第一线圈连接线V1、第二线圈连接线V2、第一线圈回路线G1和第二线圈回路线G2，所述第一线圈3a串联在第一线圈连接线V1与第一线圈回路线G1之间，第二线圈3b串联在第二线圈连接线V2与第二线圈回路线G2之间。

筒状线圈3由第一线圈3a和第二线圈3b组成，即可当成一个变压器，也可以当成一个耦合器，利用电磁感应原理，导磁片2插入筒状线圈3的深度影响了线圈的感应系数，电源线V作为外部电路的正极输入端，第二线圈回路线G2作为外部电路的负极输入端，通过外部电路向传感器提供电源，电路板4将第一电压加载到第一线圈3a上，通过处理电路检测第二线圈3b两端的耦合电压即可判别导磁片2的深度，导磁片2的深度又反映了液位的高低，检测到的电压信号通过信号线S传到外部电路进行数据处理，从而获得液位信息。

为了增强金属盒5的气密性，所述盒盖5a与盒底5b之间填充有密封层5f，密封层5f既可采用高分子材料的密封圈，也可以采用焊锡膏，焊锡膏在封锡过程中遇到高温熔化，从而填充盒盖5a与盒底5b之间的缝隙，增强装置的气密性。

密闭盒5的盒体内填充有高分子化合物5g，用于该高分子化合物为耐高温的硬树脂材料。

本发明的工作原理是：

通过浮子带动轴杆，使转动轴1上的导磁片2转动，导磁片2插入在筒状线圈3中，导磁片2转动的角度影响导磁片2插入的深度，导磁片2在线圈中的深度决定线圈之间的感应系数，不同的感应系数可以检测出不同的电路参数，通过电路板4上的处理电路即可将液位信号转变为电信号，从而实现液体液位检测。

采用玻璃烧结、压合、封锡等成熟工艺对电路板进行封装，使得传感部件和电路板4可以共同投入在工作介质中，传感部件可以与工作介质接触，而电路元件工作在一个密闭的腔室内，电路板4与传感部件之间的线路较短，传感部件的信号通过隔离的电连接引入到密闭盒5内的电路板4上，传输距离短，信号稳定，电路板4的电源、输出信号也通过隔离的电连接引出封闭盒5，最终与外部系统电路连接，有效防止了液体的浸入和外界的电磁干扰，保证了传感器装置能够长期稳定工作。

Claims (10)

1.一种电路板的封装方法，其特征在于，按以下步骤进行：

S1：玻璃烧结

通过冲压成型一个金属盒盖(5a)，在盒盖(5a)上开通至少一个引线孔(5d)，在每个引线孔(5d)内穿插一根导电金属丝，导电金属丝与引线孔(5d)之间的缝隙通过烧结密封玻璃珠(5e)进行填充密封，所述引线孔(5d)的数量和位置根据电路板(4)电路引脚的数量和位置确定；

S2：焊接

将电路板(4)固定在盒盖(5a)内，并将电路板(4)上的电路引脚与盒盖(5a)上对应位置的导电金属丝焊接固定；

S3：压合

加工一个四周带有封皮的盒底(5b)，将盒盖(5a)与盒底(5b)扣合，折卷四周的封皮，通过机械挤压作用将盒盖(5a)与盒底(5b)封装在一起；

S4：封锡

利用焊锡密封所述盒盖(5a)与盒底(5b)之间的挤压成型线。

2.根据权利要求1所述的电路板的封装方法，其特征在于：所述步骤S4中，封锡采用浸焊工艺、拖焊工艺或回流焊工艺。

3.根据权利要求1所述的电路板的封装方法，其特征在于：所述步骤S3中，先在盒盖(5a)与盒底(5b)之间填充密封层(5f)，然后再将盒盖(5a)与盒底(5b)扣合。

4.根据权利要求3所述的电路板的封装方法，其特征在于：所述密封层(5f)为高分子密封圈或焊锡膏。

5.根据权利要求1所述的电路板的封装方法，其特征在于：所述步骤S3中，在密闭盒(5)的盒体内填充高分子化合物(5g)，然后再将所述盒底(5b)与盒盖(5a)扣合。

6.一种液位传感器装置，包括转动轴(1)、导磁片(2)、筒状线圈(3)以及电路板(4)，所述导磁片(2)的一端连接在转动轴(1)上，该导磁片(2)的另一端插入所述筒状线圈(3)的空腔内，所述筒状线圈(3)与电路板(4)电连接，其特征在于：所述电路板(4)封装在密闭盒(5)内，该密闭盒(5)由盒盖(5a)与盒底(5b)压合而成，在盒盖(5a)与盒底(5b)的压合成型线上封装有密封锡(5c)，在盒盖(5a)上设置有至少一个引线孔(5d)，所述电路板(4)上焊接有导电金属丝，该导电金属丝穿出所述引线孔(5d)，且导电金属丝与引线孔(5d)之间的间隙烧结有密封玻璃珠(5e)。

7.根据权利要求6所述的液位传感器装置，其特征在于：所述筒状线圈(3)包括第一线圈(3a)和第二线圈(3b)，所述电路板(4)上焊接有6根导电金属丝，分别作为电源线(V)、信号线(S)、第一线圈连接线(V1)、第二线圈连接线(V2)、第一线圈回路线(G1)和第二线圈回路线(G2)，所述第一线圈(3a)串联在第一线圈连接线(V1)与第一线圈回路线(G1)之间，第二线圈(3b)串联在第二线圈连接线(V2)与第二线圈回路线(G2)之间。

8.根据权利要求6所述的液位传感器装置，其特征在于：所述盒盖(5a)与盒底(5b)的扣合面之间填充有密封层(5f)。

9.根据权利要求6所述的液位传感器装置，其特征在于：所述密封层(5f)为高分子密封圈或焊锡膏。

10.根据权利要求6所述的液位传感器装置，其特征在于：所述密闭盒(5)的盒体内填充有高分子化合物(5g)。

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