CN113925489A - 一种呼吸压力传感器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种呼吸压力传感器及其制作方法，其包括套管、电路板和传感器芯片，所述电路板的两个板面均至少设置有一个传感器芯片，所述电路板上铺设有铜导线，所述传感器芯片与所述铜导线连接，所述电路板和传感器芯片均设置于所述套管内部，所述套管的侧壁开设有采集孔，所述传感器芯片的感应面朝向所述采集孔，且所述采集孔进行封胶处理，所述套管进入人体的呼吸道内。本申请实现对呼吸道压力的直接检测。
Description
技术领域
本申请涉及传感器的领域，尤其是涉及一种呼吸压力传感器及其制作方法。
背景技术
在现代临床医学中，呼吸道正、负压力是检验呼吸道是否正常的一个极为重要的指标。
目前，相关的呼吸道压力检测额装置包括呼吸面罩，在进行呼吸道压力检测时，将呼吸面罩置于被检测者的口鼻处，使呼吸面罩与面部贴紧，然后被检测者做最大呼气动作和最大吸气动作，检测人员通过读取记录压力表上的最大呼气压力值和最大吸气压力值，来实现对被检测者的呼吸道压力的检测。
针对上述中的相关技术，发明人认为不能实现直接检测呼吸道收缩和释放时，呼吸道内部的压力，且不方便较长时间的佩戴以收集呼吸道压力信息。
发明内容
为了实现对呼吸道压力的直接检测，本申请提供一种呼吸压力传感器及其制作方法。
第一方面，本申请提供一种呼吸压力传感器，采用如下的技术方案：
一种呼吸压力传感器，包括套管、电路板和传感器芯片，所述电路板朝向套管的侧壁的板面至少设置有一个传感器芯片，所述电路板上铺设有铜导线，所述传感器芯片与所述铜导线连接，所述电路板和传感器芯片均设置于所述套管内部，所述套管的侧壁开设有采集孔，所述传感器芯片的感应面朝向所述采集孔，且所述采集孔进行封胶处理，所述套管进入人体的呼吸道内。
通过采用上述技术方案，通过在电路板上设置传感器芯片，将传感器芯片与电路板上的铜导线连接，将电路板设置于套管内，并在套管的侧壁上开设采集孔，传感器芯片的感应面朝向采集孔，在采集孔处进行封胶处理，使用时将套管伸入人体的呼吸道内，人体呼吸道收缩时挤压传感器芯片，可直接检测人体呼吸道内的压力。
可选的，电路板包括第一PCB板和第二PCB板，所述第一PCB板和第二PCB板相对的板面相互连接，第一PCB板和第二PCB板相互背离的板面上均设置有传感器芯片，所述第一PCB板和第二PCB板相互背离的板面均设置有加固件。
通过采用上述技术方案，第一PCB板和第二PCB板相对的一侧固定连接，且在第一PCB板和第二PCB板相互背离的一侧均设置有传感器芯片，在进行呼吸道压力检测时，可同时检测呼吸道两侧的压力，提高压力检测的准确性，加固件的设计增加了第一PCB板和第二PCB板的结构强度。
可选的，所述传感器芯片的感应面采用封胶处理，且封胶的厚度在0.05mm-0.2mm之间。
可选的，所述套管为TPU套管。
通过采用上述技术方案，采用TPU材料制作套管，使得套管具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，其具有其它塑料材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候等特性，同时它还具有高防水性、透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等功能。
可选的，所述传感器芯片与所述铜导线的连接处采用封胶处理。
可选的，所述传感器芯片为MEMS芯片。
可选的，所述MEMS芯片的尺寸为0.9mm*0.4mm或0.7mm*0.7mm。
可选的，所述第一PCB板和第二PCB板均为单层板，且所述第一PCB板和第二PCB板的尺寸相等，且长度为800mm,宽度为1mm。
可选的，所述加固件为半圆柱状，所述加固件的直径小于0.5mm。
第二方面，本申请提供一种呼吸压力传感器制作方法，采用如下的技术方案：
一种呼吸压力传感器制作方法，定义位于第一PCB板上的传感器芯片为第一传感器芯片，位于第二PCB板上的传感器芯片为第二传感器芯片；
将第一PCB板和第二PCB板相对的板面固定连接；
将第一传感器芯片与第一PCB板背离第二PCB板的板面固定连接；
将第一传感器芯片的引脚与第一PCB板的铜导线连接；
将第二传感器芯片与第二PCB板背离第一PCB板的板面固定连接；
将第二传感器芯片的引脚与第二PCB板的铜导线连接；
在第一PCB板和第二PCB板相互背离的板面上均设置加固件；
对第一传感器芯片感应面和第二传感器芯片感应面的焊线处进行封胶处理，对第一PCB板和铜导线的连接处进行封胶处理，对第二PCB板和铜导线的连接处进行封胶处理；
在套管的侧壁上开设与第一传感器芯片和第二传感器芯片对应的采集孔；
将第一PCB板和第二PCB板设置于套管内部。
对套管进行封胶灌封处理。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过将传感器芯片设置于电路板上，并将传感器芯片与电路板上的铜导线连接，套管套设于电路板的外侧，在套管上开设有与传感器芯片感应面对应的采集孔，将套管伸入人体的呼吸道内，呼吸道收缩挤压传感器芯片，以实现对呼吸道压力的直接检测；
2.通过将第一PCB板和第二PCB板相对的一侧固定连接，且在第一PCB板和第二PCB板相互背离的一侧均设置有传感器芯片，在进行呼吸道压力检测时，可同时检测呼吸道两侧的压力，提高压力检测的准确性，加固件的设计增加了第一PCB板和第二PCB板的结构强度。
附图说明
图1是本申请提供的呼吸压力传感器的整体结构示意图。
图2是本申请提供的呼吸压力传感器的正视图。
图3是图1去掉套管后的结构示意图。
图4是本申请提供的呼吸压力传感器的制作方法的流程图。
附图标记说明：1、套管；11、采集孔；2、传感器芯片；3、电路板；31、第一PCB板；311、铜导线；32、第二PCB板；4、加固件；41、第一加强筋；42、第二加强筋。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种呼吸压力传感器。参照图1、图2和图3，一种呼吸压力传感器包括套管1和电路板3，电路板3包括第一PCB板31和第二PCB板32，第一PCB板31和第二PCB板32均为矩形条状结构，第一PCB板31和第二PCB板32相对的一侧固定连接，本实施例中第一PCB板31和第二PCB板32采用粘接的方式固定连接；第一PCB板31和第二PCB板32相互背离的一侧均设置有传感器芯片2。
在一个示例中，传感器芯片2分别第一PCB板31和第二PCB板32通过粘接的方式固定连接。
在另一个示例中，在第一PCB板31和第二PCB板32上均开设有矩形的限位槽，传感器芯片2设置于对应的限位槽内，且传感器芯片2与其对应的限位槽的底面相互粘接。限位槽的设计，便于传感器芯片2安装位置的确定，同时起到限位的作用，提高安装的便利性，上述限位槽在图中未示出。
在第一PCB板31和第二PCB板32相互背离的一侧均设置铜导线311，铜导线311的一端靠近传感器芯片2的引脚，另一端延伸至电路板3靠近传感器芯片2引脚的端部。传感器芯片2的引脚与电路板3上的铜导线311连接，以用于为传感器通电以及传感器芯片2数据的传递。第一PCB板31和第二PCB板32均设于套管1内。在套管1的侧壁上对应传感器芯片2设置有采集孔11，传感器芯片2的感应面朝向采集孔11。
使用时，将套管1伸入人体的呼吸道内，通过传感器芯片2感应人体呼吸时，呼吸道内产生的压力，在工作过程中传感器芯片2不能完全裸露在应用环境中，需要对其进行适当的隔离，因此在传感器芯片2的感应面通过精密的点胶设备点软质包封胶，包封胶厚度必须通过点胶机出胶量进行控制到规定厚度。本实施例中，出胶机的出胶量厚度在0.05mm-0.2mm之间；采用封胶的方式避免传感器芯片2完全裸露与应用环境中，同时采用封胶处理的方式能最大限度的降低应用环境中的干扰因素对传感器芯片2压力采集的影响。
同时为了保障传感器芯片2的正常工作，提高呼吸压力传感器的使用寿命，在传感器芯片2的感应面的焊线处、以及传感器芯片2和铜导线311的连接处均进行封胶处理，以此增加接线的稳定性，防止应用环境中的干扰物质对接线的影响，保障传感器芯片2的正常工作。
为了加强第一PCB板31和第二PCB板32结构强度，在第一PCB板31和第二PCB板32相互背离的板面均设置有加固件4，加固件4包括第一加强筋41和第二加强筋42，第一加强筋41和第二加强筋42均为半圆柱状，第一加强筋41和第二加强筋42的矩形侧面与电路板3的板面粘接，第一加强筋41与传感器芯片2对应，在其他实施方式中，第一加强筋41和第二加强筋42的形状可根据实际情况设计成圆柱状、长方体等其他形状，在此不做限制。
定义位于第一PCB板31上的传感器芯片2为第一传感器芯片、位于第二PCB板32上的传感器芯片2为第二传感器芯片，设置于第一PCB板31上的第一加强筋41与第二传感器芯片对应，第一加强筋41的长度略大于第一传感器芯片的长度，第一PCB板31上设置有两根第二加强筋42，两根第二加强筋42分别设置于第一加强筋41远离第一传感器芯片的一端以及第一加强筋41与第一传感器芯片之间。
第二PCB板32上设置有一根第一加强筋41和一根第二加强筋42，设置于第二PCB板32上的第一加强筋41与第一传感器芯片对应，第二PCB板32上的第二加强筋42位于第二PCB板32上的第一加强筋41远离第二传感器芯片的一侧。
由于呼吸压力传感器应用环境的特殊性，因此对套管1、第一PCB板31、第二PCB板32、第一加强筋41和第二加强筋42尺寸以及材料要求较为严格，本实施例中，套管1选用TPU套管，使得套管1具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，其具有其它塑料材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候等特性，同时它还具有高防水性、透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等功能。
第一PCB板31和第二PCB板32的形状、结构、材质和尺寸相同，第一BCB板和第二PCB板32均为单层板，第一BCB板和第二PCB板32长度为800mm，宽度为1mm，具有一定的韧性可弯折，能满足COB工艺需求。
第一加强筋41和第二加强筋42的形状、结构、材质和直径的大小相同，第一加强筋41和第二加强筋42采用PP塑料制成，具有抗拉性以及抗腐蚀性，增加了电路板3的结构强度。
对第一传感器芯片和第二常感器芯片的型号、尺寸以及压力范围有一定的要求。本实施例中，第一传感器芯片和第二常感器芯片均为为MEMS芯片，且第一传感器芯片和第二传感器芯片的尺寸可为0.9mm*0.4mm或0.7mm*0.7mm；压力范围为0-60PSI或0-30PSI。具体尺寸和压力范围可根据实际情况具体确定，在此不做限制。
本申请实施例一种呼吸压力传感器的实施原理为：使用时，将套管1伸入人体的呼吸道内，通过传感器芯片2，实时检测呼吸道收缩时产生的压力，从而实现对呼吸道压力的直接检测。
本申请实施例公开一种呼吸压力传感器制作方法，参照图4，一种呼吸压力传感器制作方法：
S1：将第一PCB板31和第二PCB板32相对的一侧固定连接。
具体的，连接第一PCB板31和第二PCB板32时，在第一PCB板31的一侧涂抹专用胶，将第二PCB板32与第一PCB板31涂抹有专用粘胶的一侧贴合，实现第一PCB板31和第二PCB板32的固定连接。
S2：将第一传感器芯片与第一PCB板31背离第二PCB板32的一侧固定连接。
具体的，通过固晶工艺实现第一传感器芯片与第一PCB板31背离第二PCB板32的连接，即在第一PCB板31的背离第二PCB板32的一侧特定位置涂抹粘胶，将第一传感器芯片背离感应面的一侧与第一PCB板31上涂抹有粘胶的位置接触，将第一传感器芯片通过粘胶固定在第一PCB板31上，第一传感器芯片的在第一PCB板31上的固定位置可根据实际情况具体设置在此不做限制。
S3：将第一传感器芯片的引脚与第一PCB板31的铜导线311连接。
具体的，采用焊线工艺实现第一传感器芯片的引脚与第一PCB板31的铜导线311连接，焊线工艺中通过金线连接第一传感器芯片的引脚与第一PCB板31的铜导线311。
S4：将第二传感器芯片与第二PCB背离第一PCB板31的一侧固定连接。
第二传感器芯片在第二PCB板32上的安装方式与第一传感器芯片在第一PCB板31上的安装方式相同，在此不做过多赘述。
S5：将第二传感器芯片的引脚与第二PCB板32的铜导线311连接。
具体的，采用焊线工艺实现第二传感器芯片的引脚与第二PCB板32的铜导线311连接，焊线工艺中通过金线连接第二传感器芯片的引脚与第二PCB板32的铜导线311。
S6：在第一PCB板31和第二PCB板32相互背离的一侧均设置加固件4。
具体的，设置第一PCB板31上的第一加强筋41个第二加强筋42时，设置于第一PCB板31上的第一加强筋41与第二传感器芯片对应，第一加强筋41的长度略大于第一传感器芯片的长度，第一PCB板31上设置有两根第二加强筋42，两根第二加强筋42分别设置于第一加强筋41远离第一传感器芯片的一端以及第一加强筋41与第一传感器芯片之间，在第一PCB板31设置第一加强筋41和第二加强筋42的位置涂抹粘胶，将第一加强筋41和第二加强筋42的矩形侧面与第一PCB板31上对应设置第一加强筋41的位置和第二加强筋42的位置贴合，通过粘胶将第一加强筋41和第二加强筋42与第一PCB板31连接。
S7：对第一传感器芯片感应面和第二传感器芯片感应面的焊线处进行封胶处理，对第一PCB板31和铜导线311的连接处进行封胶处理，对第二PCB板32和铜导线311的连接处进行封胶处理。
具体的，通过点胶设备对第一PCB板31的铜导线311和第一传感器芯片的引脚的连接处进行封胶处理，第一PCB板31的铜导线311和第一传感器芯片的引脚的连接处包括金线与第一PCB板31的铜导线311的连接处、金线与第一传感器芯片的引脚的连接处以及金线本身。
通过点胶设备对第二PCB板32的铜导线311和第二传感器芯片的引脚的连接处进行封胶处理，连接处包括金线与第二PCB板32的铜导线311连接点、金线与第二传感器芯片的引脚的连接点以及金线本身。
在对第一PCB板31的铜导线311和第一传感器芯片的引脚的连接处以及第二PCB板32的铜导线311和第二传感器芯片的引脚的连接处进行封胶时，封胶不能接触第一传感器芯片感应面和第二传感器芯片感应；再对第一传感器芯片感应面和第二传感器芯片感应面的焊线处进行封胶处理时，通过精密点胶设备在第一传感器芯片感应面和第二传感器芯片感应面的焊线处点软质包封胶，且封胶厚度通过点胶机控制在0.05mm-0.2mm之间。
由于电路板3的宽度较窄，在进行固晶工序和焊线工序过程中需要保持电路板3底部加持稳定且位置精准，因此在进行固晶工序和焊线工序采用高的精度定位夹具对其进行固定；也可以通过增加PCB板的定位面积，在固晶工序和焊线工序后对PCB软板进行裁剪。
S8：在套管1的侧壁上开设与第一传感器芯片和第二传感器芯片对应的采集孔11。
S9：将第一PCB板31和第二PCB板32设置于套管1内部。
S10：对套管1进行封胶灌封处理。
具体的，安装完成后，采用点胶设备对套管1内部进行封胶处理，使套管1内填满封胶，防止使用过程中，人体呼吸道内的物质进入套管1内部，在成内部结构的腐蚀，降低呼吸压力传感器的使用寿命。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种呼吸压力传感器，其特征在于：包括套管（1）、电路板（3）和传感器芯片（2），所述电路板（3）的两个板面均至少设置有一个传感器芯片（2），所述电路板（3）上铺设有铜导线（311），所述传感器芯片（2）与所述铜导线（311）连接，所述电路板（3）和传感器芯片（2）均设置于所述套管（1）内部，所述套管（1）的侧壁开设有采集孔（11），所述传感器芯片（2）的感应面朝向所述采集孔（11），且所述采集孔（11）进行封胶处理。
2.根据权利要求1所述的呼吸压力传感器，其特征在于：电路板（3）包括第一PCB板（31）和第二PCB板（32），所述第一PCB板（31）和第二PCB板（32）相对的板面相互连接，所述传感器芯片（2）设置于第一PCB板（31）和第二PCB板（32）相互背离的板面上，所述第一PCB板（31）和第二PCB板（32）相互背离的板面均设置有加固件（4）。
3.根据权利要求2所述的呼吸压力传感器，其特征在于：所述传感器芯片（2）的感应面采用封胶处理，且封胶的厚度在0.05mm-0.2mm之间。
4.根据权利要求1所述的呼吸压力传感器，其特征在于：所述套管（1）为TPU套管。
5.根据权利要求2所述的呼吸压力传感器，其特征在于：所述传感器芯片（2）与所述铜导线（311）的连接处采用封胶处理。
6.根据权利要求1所述的呼吸压力传感器，其特征在于：所述传感器芯片（2）为MEMS芯片。
7.根据权利要求5所述的呼吸压力传感器，其特征在于：所述MEMS芯片的尺寸为0.9mm×0.4mm或0.7mm×0.7mm。
8.根据权利要求2所述的呼吸压力传感器，其特征在于：所述第一PCB板（31）和第二PCB板（32）均为单层板，且所述第一PCB板（31）和第二PCB板（32）的尺寸相等，且长度为800mm,宽度为1mm。
9.根据权利要求2所述的呼吸压力传感器，其特征在于：所述加固件（4）为半圆柱状，所述加固件（4）的直径小于0.5mm大于0mm。
10.一种呼吸压力传感器制作方法，其特征于：位于第一PCB板（31）上的传感器芯片为第一传感器芯片，位于第二PCB板（31）上的传感器芯片为第二传感器芯片；
将第一PCB板（31）和第二PCB板（32）相对的板面固定连接；
将第一传感器芯片与第一PCB板（31）背离第二PCB板（32）的板面固定连接；
将第一传感器芯片的引脚与第一PCB板（31）的铜导线（311）连接；
将第二传感器芯片与第二PCB背离第一PCB板（31）的板面固定连接；
将第二传感器芯片的引脚与第二PCB板（32）的铜导线（311）连接；
在第一PCB板（31）和第二PCB板（32）相互背离的板面上均设置加固件（4）；
对第一传感器芯片感应面和第二传感器芯片感应面的焊线处进行封胶处理，对第一PCB板（31）和铜导线（311）的连接处进行封胶处理，对第二PCB板（32）和铜导线（311）的连接处进行封胶处理；
在套管（1）的侧壁上开设与第一传感器芯片和第二传感器芯片对应的采集孔（11）；
将第一PCB板（31）和第二PCB板（32）设置于套管（1）内部；
对套管（1）进行封胶灌封处理。
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