CN112798173A - 差压传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种差压传感器，差压传感器包括：外壳，具有空腔，外壳上设有第一通气口和第二通气口；调理电路板，设置于空腔内并将空腔分隔为第一腔体和第二腔体，第一通气口连通第一腔体，第二通气口连通第二腔体，调理电路板上设置有连通第一腔体和第二腔体的通孔；压力芯片，设置于第一腔体内，压力芯片固定于调理电路板且对应于通孔设置，以使第二腔体的压力能够通过通孔传递至压力芯片，压力芯片与调理电路板电连接。本发明能够减小差压传感器的封装尺寸，实现差压传感器的微型化。

Description

差压传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种差压传感器。

背景技术

差压传感器是一种用来测量两个压力之间差值的传感器。随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)技术的发展，差压传感器向微型化、高灵敏度和高精度化方向进一步发展，使得差压传感器应用在医疗、航空航天等需要精确测量微弱压差的领域成为可能。

传感器封装技术直接影响差压传感器的尺寸和性能，因此亟需提供一种新的差压传感器封装结构。

发明内容

本发明实施例提供一种差压传感器，旨在减小差压传感器的封装尺寸，实现差压传感器的微型化。

第一方面，本发明实施例提供一种差压传感器，差压传感器包括：外壳，具有空腔，外壳上设有第一通气口和第二通气口；调理电路板，设置于空腔内并将空腔分隔为第一腔体和第二腔体，第一通气口连通第一腔体，第二通气口连通第二腔体，调理电路板上设置有连通第一腔体和第二腔体的通孔；压力芯片，设置于第一腔体内，压力芯片固定于调理电路板且对应于通孔设置，以使第二腔体的压力能够通过通孔传递至压力芯片，压力芯片与调理电路板电连接。

根据本发明第一方面的前述实施方式，压力芯片与调理电路板通过硅胶粘接固定。

根据本发明第一方面的前述任一实施方式，还包括：基体，基体上设置有连通第一腔体和第二腔体的通槽，调理电路板设于基体上并覆盖通槽。

根据本发明第一方面的前述任一实施方式，还包括连接件，连接件的第一端与调理电路板电连接，连接件的第二端伸出外壳；基体与连接件连接；或者；基体与连接件一体成型设置。

根据本发明第一方面的前述任一实施方式，基体朝向第一腔体的板面上设置有第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽的尺寸大于第二凹槽，第二凹槽的尺寸大于通槽，第二凹槽设置于第一凹槽的底面，通槽设置于第二凹槽的底面，调理电路板设置于第二凹槽，连接件的第一端设置于第一凹槽的底面。

根据本发明第一方面的前述任一实施方式，外壳包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体分别位于基体厚度方向的两侧且均与基体连接，基体、调理电路板与第一壳体形成第一腔体，基体、调理电路板与第二壳体形成第二腔体，第一通气口设置于第一壳体，第二通气口设置于第二壳体。

根据本发明第一方面的前述任一实施方式，第一壳体设置有第一定位台阶，第二壳体设置有第二定位台阶，基体厚度方向的两端分别与第一定位台阶和第二定位台阶匹配连接。

根据本发明第一方面的前述任一实施方式，第一壳体和第二壳体均与基体粘接固定。

根据本发明第一方面的前述任一实施方式，第一壳体外设置有第一圆台，第一圆台的直径较小端背离第一壳体，第一通气口贯穿第一圆台；第二壳体外设置有第二圆台，第二圆台的直径较小端背离第二壳体，第二通气口贯穿第二圆台。

根据本发明第一方面的前述任一实施方式，第一通气口和第二通气口的轴向均平行于基体的板面。

根据本发明第一方面的前述任一实施方式，外壳的材料为以下中的任一者：70％的聚己二酰己二胺和30％的玻璃纤维；70％的聚对苯二甲酸四次甲基酯和30％的玻璃纤维；陶瓷；环氧树脂。

本发明实施例提供的差压传感器，包括外壳、调理电路板和压力芯片，压力芯片固定于调理电路板且对应于通孔设置，通过压力芯片能够感受第一腔体与第二腔体之间的压力差并将其转化为压力差信号输出，调理电路板能够对压力芯片输出的压力差信号进行调理，压力芯片和调理电路板在厚度方向上堆叠设置，堆叠封装方式结构简单，成本较低，且能够减小差压传感器的封装尺寸，实现差压传感器的微型化，从而能够满足医疗、航空航天等领域的使用需求。

附图说明

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征，附图并未按照实际的比例绘制。

图1示出本发明一实施例提供的差压传感器的结构示意图；

图2示出本发明一实施例提供的差压传感器的剖视图；

图3示出本发明一实施例提供的差压传感器的爆炸示意图；

图4示出本发明一实施例提供的差压传感器基体的结构示意图；

图5示出本发明一实施例提供的差压传感器基体的剖视图；

图6示出本发明一实施例提供的差压传感器第一壳体的剖视图；

图7示出本发明一实施例提供的差压传感器第二壳体的剖视图。

附图标记说明：

E-第一腔体；F-第二腔体；

10-第一壳体；101-第一通气口；102-第一定位台阶；110-第一圆台；

20-压力芯片；

30-调理电路板；301-通孔；

40-基体；401-通槽；402-第一凹槽；403-第二凹槽；

50-连接件；

60-第二壳体；601-第二通气口；602-第二定位台阶；610-第二圆台。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

请一并参阅图1至图3，图1示出本发明一实施例提供的差压传感器的结构示意图；图2示出本发明一实施例提供的差压传感器的剖视图；图3示出本发明一实施例提供的差压传感器的爆炸示意图。

本发明实施例提供一种差压传感器，包括外壳、调理电路板30和压力芯片20。外壳具有空腔，外壳上设有第一通气口101和第二通气口601；调理电路板30设置于空腔内，并将空腔分隔为第一腔体E和第二腔体F，第一通气口101连通第一腔体E，第二通气口601连通第二腔体F，调理电路板30上设置有连通第一腔体E和第二腔体F的通孔301；压力芯片20设置于第一腔体E内，压力芯片20固定于调理电路板30且对应于通孔301设置，使得第二腔体F的压力能够通过通孔301传递至压力芯片20，压力芯片20与调理电路板30电连接。

本发明实施例提供的差压传感器，第一通气口101、第二通气口601分别用于使第一腔体E、第二腔体F与待测环境连通，通过压力芯片20能够感受第一腔体E与第二腔体F之间的压力差并将其转化为压力差信号输出，调理电路板30能够对压力芯片20输出的压力差信号进行调理。

需要说明的是，本申请对调理电路板30的调理功能不做具体限定，例如可以利用调理电路板30对压力芯片20的输出信号进行放大，设定差压传感器的零位与满量程输出，或修正传感器的线性、温度漂移等，以提高传感器的精度。

根据本发明实施例提供的差压传感器，压力芯片20固定于调理电路板30且对应于通孔301设置，则压力芯片20和调理电路板30在厚度方向上堆叠设置，堆叠封装方式结构简单，成本较低，且能够减小差压传感器的封装尺寸，实现差压传感器的微型化，从而能够满足医疗、航空航天等领域的使用需求。

本发明实施例提供的差压传感器，可以应用于呼吸机中。在现代临床医学中，呼吸机是一种能够预防和治疗呼吸衰竭的医疗设备，能够起到减少并发症、挽救及延长病人生命的作用，在现代医学领域占有十分重要的位置。在呼吸机中，差压传感器主要用于将气道压力转化微差动信号，并将测量结果传输至处理器以做出吸气和呼气判断，之后由处理电路发出指令控制进气泵，增大或者减小管道压强。

在一些可选的实施例中，压力芯片20可以选用微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)压力芯片20，具有小型化、低功耗、成本低、均一性好、便于大批量生产的优点。压力芯片20包括感应膜以及刻在感应膜上且具有压阻效应的电阻，当感应膜受到压力时，电阻的大小产生变化，从而导致输出电压产生相应变化。

可选地，为方便压力芯片20的安装与电连接，压力芯片20的背面一侧朝向通孔301。

在一些可选的实施例中，调理电路板30可以选用集成电路(ASIC，ApplicationSpecific Integrated Circuit)芯片，体积小，通信效率高。

压力芯片20固定于调理电路板30，在一些可选的实施例中，压力芯片20与调理电路板30之间可以通过硅胶粘接；硅胶和压力芯片20的热膨胀系数相近，在高温环境下工作时两者产生的变形较为一致，热应力小，能够保证差压传感器的温飘与时飘稳定性。

可选地，可以选用邵式A硬度小于40的硅胶，此类硅胶固化后具有较大的弹性，使得在压力芯片20的封装工艺过程中产生的残余应力非常小，差压传感器能够长期保持较好的稳定性。

当然，压力芯片20与调理电路板30之间的固定材料并不限于硅胶，也可以选用固晶胶等其他胶体、或采用卡接等方式固定压力芯片20与调理电路板30，也在本申请的保护范围之内。

在一些可选的实施例中，为方便将调理电路板30和压力芯片20放置于空腔内，外壳可以包括第一壳体10和第二壳体20，封装时，第一壳体10和第二壳体20可以分别位于调理电路板30厚度方向的两侧，且调理电路板30与第一壳体10形成第一腔体E，调理电路板30与第二壳体20形成第二腔体F，第一通气口101设置于第一壳体10，第二通气口601设置于第二壳体20。

在一些可选的实施例中，本发明实施例提供的差压传感器，还可以包括连接件50，连接件50的第一端与调理电路板30电连接，第二端伸出外壳，连接件50用于使差压传感器与外界电连接。

本申请对连接件50的具体结构不作限制。可选地，连接件50可以为针脚，针脚可以为插件式针脚或贴片式针脚，具体可以根据实际使用需求来选择，均在本申请的保护范围之内。

请一并参阅图4和图5，图4示出本发明一实施例提供的差压传感器基体的结构示意图；图5示出本发明一实施例提供的差压传感器基体的剖视图。

在一些可选的实施例中，为方便差压传感器的量产，本发明实施例提供的差压传感器，还可以包括基体40，基体40上设置有连通第一腔体E和第二腔体F的通槽401，调理电路板30设于基体40并覆盖通槽401。

可选地，连接件50的第一端与基体40固定连接，且连接件50的第一端可以通过导线与调理电路板30电连接。

可选地，基体40可以选用塑料材质，基体40与连接件50可以一体成型设置，固定可靠，且方便量产制作，成本低。当然，连接件50与基体40也可以分开制作，并可以采用粘接等方式固定，也在本申请的保护范围之内。

本申请对连接件50的数量不作具体限制。可选地，连接件50的数量为多个，多个连接件50可以分布于基体40宽度方向的两侧，且位于一侧的多个连接件50可以沿基体40的长度方向等间隔设置。

可选地，为方便区分不同作用的连接件50，在连接件50的第二端可以设置缺口、数字等类型的标识。

在一些可选的实施例中，为方便调理电路板30的安装，在基体40朝向第一腔体E的板面上可以设置有第一凹槽402和第二凹槽403，第一凹槽402的尺寸大于第二凹槽403，第二凹槽403的尺寸大于通槽401，第二凹槽403设置于第一凹槽402的底面，通槽401设置于第二凹槽403的底面，调理电路板30设置于第二凹槽403，连接件50的第一端设置于第一凹槽402的底面。

请一并参阅图6和图7，图6示出本发明一实施例提供的差压传感器第一壳体的剖视图；图7示出本发明一实施例提供的差压传感器第二壳体的剖视图。

在一些可选的实施例中，本发明实施例提供的差压传感器，封装时，第一壳体10和第二壳体20可以分别位于基体40厚度方向的两侧且均与基体40连接，且基体40、调理电路板30与第一壳体10形成第一腔体E，基体40、调理电路板30与第二壳体20形成第二腔体F。

本申请对基体40与第一壳体10、第二壳体20之间的固定方式不作具体限制，基体40与第一壳体10、第二壳体20之间例如可以粘接固定。可选地，第一壳体10和第二壳体20通过邵式D硬度大于80的胶水与基体40粘接固定，此类胶水粘接力良好，且能够承受传感所要示的最高气压。

可选地，第一壳体10可以设置有第一定位台阶102，第二壳体20设置有第二定位台阶602，基体40厚度方向的两端可以分别与第一定位台阶102和第二定位台阶602匹配连接。基体40与第一壳体10、第二壳体20之间通过台阶配合，能够提高生产效率，保证装配尺寸精度；另外，台阶配合可以方便涂胶工艺，保证装配的密封性，改善产品的外观。

当然，基体40与外壳之间的定位方式并不限于此，例如也可以通过定位销实现基体40与第一壳体10、第二壳体20之间的定位，也在本申请的保护范围之内。

在一些可选的实施例中，在第一壳体10外可以设置第一圆台110，第一圆台110的直径较小端背离第一壳体10，且第一通气口101贯穿第一圆台110，可以使第一圆台110形成气嘴接头，方便气管的安装与连接。相应地，在第二壳体20外也可以设置第二圆台610，第二圆台610的直径较小端背离第二壳体20，且第二通气口601贯穿第二圆台610，以使第二圆台610形成气嘴接头。

可选地，第一通气口101和第二通气口601的轴向可以均平行于基体40的板面，即平行于压力芯片20的感应膜，能够避免进入第一腔体E和第二腔体F内的气流正对感应膜，进而能够提高差压传感器的测量精度。

本申请对外壳的材料不作具体限制。第一壳体10和第二壳体20的材料例如可以为70％的聚己二酰己二胺和30％的玻璃纤维、70％的聚对苯二甲酸四次甲基酯和30％的玻璃纤维、陶瓷或者环氧树脂，利用这些材料制作出的第一壳体10和第二壳体20，强度高、韧性好，具有优良的机械性能。

依照本发明如上文所述的实施例，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (11)

1.一种差压传感器，其特征在于，包括：

外壳，具有空腔，所述外壳上设有第一通气口和第二通气口；

调理电路板，设置于所述空腔内并将所述空腔分隔为第一腔体和第二腔体，所述第一通气口连通所述第一腔体，所述第二通气口连通所述第二腔体，所述调理电路板上设置有连通所述第一腔体和所述第二腔体的通孔；

压力芯片，设置于所述第一腔体内，所述压力芯片固定于所述调理电路板且对应于所述通孔设置，以使所述第二腔体的压力能够通过所述通孔传递至所述压力芯片，所述压力芯片与所述调理电路板电连接。

2.根据权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，所述压力芯片与所述调理电路板通过硅胶粘接固定。

3.根据权利要求1或2所述的差压传感器，其特征在于，还包括：

基体，所述基体上设置有连通所述第一腔体和所述第二腔体的通槽，所述调理电路板设于所述基体上并覆盖所述通槽。

4.根据权利要求3所述的差压传感器，其特征在于，还包括连接件，所述连接件的第一端与所述调理电路板电连接，所述连接件的第二端伸出所述外壳；

所述基体与所述连接件连接；或者；所述基体与所述连接件一体成型设置。

5.根据权利要求4所述的差压传感器，其特征在于，所述基体朝向所述第一腔体的板面上设置有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽的尺寸大于所述第二凹槽，所述第二凹槽的尺寸大于所述通槽，所述第二凹槽设置于所述第一凹槽的底面，所述通槽设置于所述第二凹槽的底面，所述调理电路板设置于所述第二凹槽，所述连接件的所述第一端设置于所述第一凹槽的底面。

6.根据权利要求3或4所述的差压传感器，其特征在于，所述外壳包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体分别位于所述基体厚度方向的两侧且均与所述基体连接，所述基体、所述调理电路板与所述第一壳体形成所述第一腔体，所述基体、所述调理电路板与所述第二壳体形成所述第二腔体，所述第一通气口设置于所述第一壳体，所述第二通气口设置于所述第二壳体。

7.根据权利要求6所述的差压传感器，其特征在于，所述第一壳体设置有第一定位台阶，所述第二壳体设置有第二定位台阶，所述基体厚度方向的两端分别与所述第一定位台阶和所述第二定位台阶匹配连接。

8.根据权利要求6所述的差压传感器，其特征在于，所述第一壳体和所述第二壳体均与所述基体粘接固定。

9.根据权利要求6所述的差压传感器，其特征在于，所述第一壳体外设置有第一圆台，所述第一圆台的直径较小端背离所述第一壳体，所述第一通气口贯穿所述第一圆台；

所述第二壳体外设置有第二圆台，所述第二圆台的直径较小端背离所述第二壳体，所述第二通气口贯穿所述第二圆台。

10.根据权利要求9所述的差压传感器，其特征在于，所述第一通气口和所述第二通气口的轴向均平行于所述基体的板面。

11.根据权利要求1-2、4-5、7-10中任意一项所述的差压传感器，其特征在于，所述外壳的材料为以下中的任一者：

70％的聚己二酰己二胺和30％的玻璃纤维；

70％的聚对苯二甲酸四次甲基酯和30％的玻璃纤维；

陶瓷；

环氧树脂。

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