CN115790714A - 一种温度压力传感器 - Google Patents

Abstract

一种温度压力传感器，包括：壳体；顶盖；压力敏感组件，包括：印刷电路板；陶瓷电路板；压力芯体，其与焊盘通过导电体电连接；及芯体保护罩，其包括罩板及由罩板的边缘朝背面一侧垂直凸伸形成的第一裙壁；罩板上开设有注胶孔和填胶孔，填胶孔的背侧周缘朝背侧凸伸形成一圈第二裙壁；第二裙壁的背侧端面位于第一裙壁的背侧端面的正向一侧；第二裙壁的背侧端面密封固定于陶瓷电路板的正侧端面上，第一裙壁的背侧端面密封固定于印刷电路板的正侧端面上；压力芯体位于填胶孔内，填胶孔内灌封有第一保护胶；第二裙壁、第一裙壁及印刷电路板之间围成填胶腔，导电体位于填胶腔内，填胶腔内灌封有第二保护胶，其能够对压力芯片和金丝进行良好保护。

Description

一种温度压力传感器

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，具体涉及一种温度压力传感器。

背景技术

温度压力传感器是用于同时测量环境或介质的压强和温度的传感器，目前多通过MEMS(微机电系统)来实现，即通过半导体硅的压阻效应来测量压力，通过压敏电阻来测量介质的温度。其中，硅芯体的中部设置为设膜片状，两侧对硅膜片施加的压力使硅膜片上的掺杂电阻的阻值发生变化，数个电阻连接组成的测量电路输出的电流或电压信号则可通过调理电路进一步处理后对外输出测量结果。当硅芯片内在膜片一侧设置有有真空腔时所测压力即为另一侧所施加的压力相对于真空的压力，即绝对压力；当膜片一侧引入大气压力时，所测压力即为相对于大气的压力，即表压；当膜片两侧分别引入其他压力时，所测压力为两侧压力之差，即差压。其中，压力芯体可设置于陶瓷基体或具有特别热膨胀系数的金属基体上，以避免热变化导致的应力破坏，而调理电路则设置于与基体固定的印刷电路板上。

在高温、振动等恶劣的工作条件下，压力传感器的压力芯体在温度变化时更容易受到温度应力的破坏而失效。例如，为满足国六排放标准，柴油发动机通常需要设置EGR(废气再循环)回路，此时尾气高温较通常的尾气温度130℃要高出30℃～40℃；此时，印刷电路板在寿命降低。

申请人的一种设想是，将压力芯体安装于陶瓷基板或特别热膨胀系数的金属基板上以降低温度应力的破坏风险，但由于成本和技术的考虑，陶瓷基体或金属基体最好与印刷电路板通过胶水粘接，并在胶水固化后将压力芯体通过金丝邦定于印刷电路板上的焊盘上。但由于粘接使其两者之间固定不够牢靠，有在生产组装或使用时发生位移、误触导致的金丝断裂、脱焊的风险。；另一方面，在高温也会导致传感器密封性的下降，导致待测介质(例如高温尾气)更易侵入电子元件所在腔体，进而降低传感器的使用寿命。

另外，已知的温度压力传感器通常使用热敏电阻对待测介质进行测温。温度压力传感器的特点是，需要将介质通道连通至压力芯片以测量待测流体的压力，同时不需要在介质通道内部设置热敏电路以测量温度。为了使热敏电阻不阻碍介质通道并使热敏电路的连接端子固定，有的使用中间座板对热敏电阻的端部进行固定，并通过使连接端子与向下穿过中间座的探针连接至柔性电路板，对外输出信号的插针与柔性电路板连接，例如CN115127722A，这种结构同时还需要通过辅助结构对连接端子进行固定。因此其结构较为复杂，成本较高。

以上的本部分中的陈述仅提供与本申请相关的背景信息并且可以不构成现有技术。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请提供了一种温度压力传感器，以生产组装和使用时降低金丝断裂、脱焊的风险。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种温度压力传感器，其包括：

壳体；

与所述壳体一起围成工作腔的顶盖；

设置于所述工作腔内并将所述工作腔分隔为密封腔和感测腔的压力敏感组件，包括：印刷电路板；粘接于印刷电路板的正向一侧的陶瓷电路板，印刷电路板通过导电体与陶瓷电路板上设置的焊盘电连接，印刷电路板的背面设有调理元件；固定于陶瓷电路板的正面的压力芯体，其与所述焊盘通过导电体电连接；及芯体保护罩，其包括罩板及由罩板的边缘朝背面一侧垂直凸伸形成的一圈第一裙壁；其中，罩板上开设有注胶孔和填胶孔，填胶孔的背侧周缘朝背侧凸伸形成一圈第二裙壁；第二裙壁的背侧端面位于第一裙壁的背侧端面的正向一侧；所述第二裙壁的背侧端面密封固定于所述陶瓷电路板的正侧端面上，所述第一裙壁的背侧端面密封固定于印刷电路板的正侧端面上；压力芯体位于所述填胶孔内，所述填胶孔内灌封有第一保护胶；所述第二裙壁、所述第一裙壁及所述印刷电路板之间围成填胶腔，所述导电体位于所述填胶腔内，所述填胶腔内灌封有第二保护胶；

一端密封地连通至感测腔的压力接头管；

固定于压力接头管的内腔下部并与印刷电路板电连接的温度敏感元件；

与壳体连接的端钮；

及一端与所述印刷电路板电连接的多个第三鱼眼插针，其另一端穿过所述壳体后延伸至所述端钮内部。

优选地，填胶孔的正侧端面位于注胶孔的正侧端面的正向一侧。

优选地，填胶孔的正侧端面之边缘朝正向一侧凸伸形成一圈定位凸缘，定位凸缘的内侧相应形成定位槽。

优选地，定位凸缘的正侧一端的靠近所述注胶孔之一侧开设有让位开口。

优选地，注胶孔的正侧端面上设置有朝正向一侧伸出的第一定位部。

优选地，第一裙壁的背侧端面上设有朝背侧伸出的第二定位部。

优选地，所述第二裙壁的远离所述注胶孔的一侧侧壁与第一裙壁的相应一侧侧壁一体连接。

优选地，所述注胶孔外封接有密封盖。

优选地，温度压力传感器还包括嵌固定于壳体内的多个第二鱼眼插针，第二鱼眼插针的第一端朝上插固于印刷电路板内设置的金属孔内并与通过金属孔与印刷电路板电连接；温度敏感元件的多个引出端子朝上延伸并与第二鱼眼插针的第二端连接。

优选地，所述压力敏感组件与所述壳体之间设有容置腔，所述引出端子与所述第二鱼眼插针的第二端设置于所述容置腔内，所述容置腔内灌封有密封粘接胶。

本申请的温度压力传感器，能够对压力芯片和金丝进行良好保护，特别是能够避免金丝在产品组装或使用时的失效风险。另外，其将将温度敏感组件和插针分别通过嵌固于壳体内的第二鱼眼插、第三鱼眼插针连接到印刷电路板，结构更加简单、大大地降低了成本。另外，通过芯体保护罩的第二定位面与陶瓷电路板之间、第一定位面与印刷电路板之间的粘接密封形成双重密封，大大降低了待测介质从电路板表面侵入印刷电路板的其他电子元件所在区域的风险。

附图说明

图1为本申请一优选实施例的温度压力传感器的立体图；

图2为本申请一优选实施例的温度压力传感器的俯视图；

图3为本申请一优选实施例的温度压力传感器沿图2中所示A-A的剖视图；

图4为本申请一优选实施例的温度压力传感器的部分结构的立体图；

图5为本申请一优选实施例的温度压力传感器的部分结构沿图2中所示B-B的剖视图；

图6为本申请一优选实施例的压力敏感组件的立体图；

图7为本申请一优选实施例的压力敏感组件的俯视图；

图8为本申请一优选实施例的压力敏感组件沿图7中所示C-C的剖视图；

图9为本申请一优选实施例的芯体保护罩的仰视图；

图10为本申请一优选实施例的芯体保护罩沿图8中所示D-D的剖视图；

图11为本申请一优选实施例的芯体保护罩的立体图；

图12为本申请一优选实施例的芯体保护罩另一视角的立体图；

图中：1、压力敏感组件；10、芯体保护罩；100、罩板；101、第一裙壁；102、第二裙壁；103、定位凸缘；104、第一定位部；105、第二定位部；10a、注胶孔；01a、填胶腔；10b、填胶孔；10c、定位槽；10d、顶部端面；10e、第一定位面；10f、第二定位面；10g、让位开口；11、压力芯体；12、印刷电路板；13、陶瓷电路板；14、调理元件；15、导电体；16、密封盖；17、第一保护胶；18、第二保护胶；2、壳体；21、盖体密封槽；3、压力接头管；30、压力通道；31、第一窗口；33、粘接密封胶；34、第二窗口；35、下部管壁；36、密封环槽；37、凸出定位部；4、端钮；41、导向部；5、密封圈；6、温度敏感组件；64、凹槽；60、端子过孔；61、温度敏感元件；62、引出端子；65、支撑平面；71、第一鱼眼插针；72、第二鱼眼插针；73、第三鱼眼插针；8、顶盖；81、板体；82、密封凸缘；9、安装部；91、衬套；120、金属孔；66、第二端；67、容置腔。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。下列的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。在以下描述中，相同的标记用于表示相同或等效的元件，并且省略重复的描述。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

另外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

还应当进一步理解，在本申请说明书和对应的权利要求书中使用的术语“和/或”是指所列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合。

如图1至图5所示。本申请的温度压力传感器，其包括外壳(未标记)、压力敏感组件1、压力接头管3、温度敏感组件6及端钮4。其中，外壳可由壳体2与顶盖8组成，顶盖8与壳体2一起围成工作腔。其中，顶盖8可包括板体81和由板体81的边缘朝下凸伸形成的密封凸缘82。为了便于顶盖8与壳体2之间的组合密封，壳体2的上端可设有盖体密封槽21，密封凸缘82伸入盖体密封槽21内，盖体密封槽21内灌封有密封粘接胶。

压力敏感组件1设置于工作腔内，并将工作腔分隔为密封腔和感测腔，其至少包括一印刷电路板12及设置于印刷电路板12正面一侧并与印刷电路板12电连接的压力芯体11。

压力接头管3的上端密封地连通至感测腔，使得待测介质经由压力接头管压力接头管3中管腔(压力通道30)作用于压力芯体11的一个感压面上。压力接头管3的外壁上可设有密封环槽36，密封环槽36内设置有密封圈5，从而与待测介质的容器进行对接时进行密封。

温度敏感组件6包括温度敏感元件61及嵌固定于壳体2内的多个第二鱼眼插针72。温度敏感元件61固定于压力接头管3的内腔下部。温度敏感元件61的多个引出端子62朝上延伸并与第二鱼眼插针72的第二端66连接。多个第三鱼眼插针73的一端与印刷电路板12电连接，其另一端穿过壳体2后延伸至端钮4内部，端钮4内部可设有水平延伸的导向部41，从而方便与外部设备电插接时进行导向。其中，第二鱼眼插针72、第三鱼眼插针73的第一端分别朝上插固于印刷电路板12内设置的金属孔120内以使印刷电路板12固定于工作腔内，第二鱼眼插针72、第三鱼眼插针73通过金属孔120与印刷电路板12电连接，从而分别使温度敏感元件61电连接至印刷电路板12，同时使印刷电路板12通过第三鱼眼插针73将测得的压力电信号向外输出。

其中，为了使温度敏感元件61侧向暴露于待测介质中以更准确地对待测介质的温度进行测量，可在压力接头管3的下部侧壁上开设有数个第一窗口31和至少一个第二窗口34。第二窗口34相比于第一窗口31，其上端边缘相对朝向延伸，形成下部管壁35。端子过孔60中灌封有粘接密封胶33，部分的粘接密封胶33将引出端子62的靠近温度敏感元件61的部分固定粘接于压力接头管3的下部管壁35上，从而对温度敏感元件61进行进一步固定，防治待测介质的流速冲击。

请结合参阅图6至图12。

压力敏感组件1包括印刷电路板12、压力芯体11、陶瓷电路板13及芯体保护罩10。陶瓷电路板13粘接于印刷电路板12的正向一侧。印刷电路板12通过导电体15与陶瓷电路板13上设置的焊盘电连接。印刷电路板12的背面设有调理元件14。压力芯体11固定于陶瓷电路板13的正面，其与焊盘通过导电体15(例如金丝)电连接。

芯体保护罩10包括罩板100及由罩板100的边缘朝背面一侧垂直凸伸形成的一圈第一裙壁101。其中，罩板100上开设有注胶孔10a和填胶孔10b。填胶孔10b的背侧周缘朝背侧凸伸形成一圈第二裙壁102。第二裙壁102的背侧端面10f位于第一裙壁101的背侧端面10e的正向一侧。第二裙壁102的背侧端面10f密封固定于陶瓷电路板13的正侧端面上。第一裙壁101的背侧端面10e密封固定于印刷电路板12的正侧端面上。压力芯体11位于填胶孔10b内。填胶孔10b内灌封有第一保护胶17。第二裙壁102、第一裙壁101及印刷电路板12之间围成填胶腔01a。导电体15位于填胶腔01a内。填胶腔01a内灌封有第二保护胶18。

通过在填胶孔10b内灌封第一保护胶17使得在侵蚀性介质(例如发动机进气歧管中的循环气体)条件下能够保护压力芯体受损；在填胶腔01a内灌封第二保护胶18，则可以避免组装或使用过程中导电体15的焊点脱落或金丝断裂等风险。另外，芯体保护罩10与陶瓷电路板13和印刷电路板12之间形成双重密封，大大降低其他电子元件(例如调理元件14)受到压力待测介质的侵蚀风险。而且，本申请中使用陶瓷电路板来作为压力芯体的安装基体，能够降低高温尾气对印刷电路板的不利影响。

其中，壳体2上可固定连接有板状的安装部9，安装部9上可开设有安装孔，安装孔内设有衬套91，从而通过紧固件将温度压力传感器固定于外部设备上。在本申请的各实施例中，端钮4、压力接头管3最好与壳体2一体连接，当然，他们也可以分别地固定连接。

在本实施例中，压力芯体11所测结果为绝压，即在压力芯体的测量膜片的另一侧设置一真空腔以作为压力基准。在其他的一些实施例中，也可以使压力芯体的另一侧的感压面与大气连通，例如通过印刷电路板12和陶瓷电路板13上开设有通孔及顶盖8上设置的防水透气膜/通孔与大气连通。

在其他的一些实施例中，优选地，压力敏感组件1与壳体2之间设有容置腔67。引出端子62与第二鱼眼插针72的第二端66设置于容置腔67内。出端子62的远离温度敏感元件61的一端朝上一一对应地穿过壳体2内设置的端子过孔60后与第二鱼眼插针72的第二端66焊接在一起。第二鱼眼插针72的第二端66可水平设置。第二鱼眼插针72的第二端66支撑于壳体2的内壁上对应形成的支撑平面65上。

在其他的一些实施例中，优选地，填胶孔10b的正侧端面之边缘朝正向一侧凸伸形成一圈定位凸缘103。定位凸缘103的内侧相应形成定位槽10c。压力接头管3的上端的靠近中心部分朝上凸伸形成凸出定位部37。压力接头管3的上端的边缘处相应形成凹槽64。凸出定位部37朝上插设于定位槽10c中。定位凸缘103朝下插设于凹槽64中。凹槽64中灌封有密封粘接胶。这样，可以使压力敏感组件1通过密封粘接胶固定于凸出定位部37上时能够具有更大的粘接面积从而提高粘接强度，同时使密封路径相对加长以提高密封性效果。

在其他的一些实施例中，优选地，填胶孔10b的正侧端面位于注胶孔10a的正侧端面的正向一侧，如图10所示。这样可以使注胶孔10a处安装密封盖16后仍能使密封盖16不凸出于定位凸缘103的正向一端。

较佳地，容置腔67可与凹槽64连通。引出端子62的上端从压力接头管3的管壁中朝上穿出后依次经过凹槽64和容置腔67。这样使得在凹槽64中灌注密封粘接胶时，密封粘接胶注入凹槽64内时也能使容置腔67内也灌封有密封粘接胶，以对引出端子62与端子过孔60之间进行密封，从而防止待测介质经由端子过孔60侵入传感器的密封腔中。

在其他的一些实施例中，优选地，定位凸缘103的正侧一端的靠近注胶孔10a之一侧开设有用于给引出端子62让位的让位开口10g。

在其他的一些实施例中，优选地，注胶孔10a外封接有密封盖16。这样，能够提升填胶腔01a的密封性，同时防止容置腔67内的胶水在固化后于组装之时从注胶孔10a内抵压第二保护胶18而造成金丝焊点脱落。

在其他的一些实施例中，优选地，注胶孔10a的正侧端面上设置有朝正向一侧伸出的第一定位部104，第一裙壁101的背侧端面上设有朝背侧伸出的第二定位部105，从而实现芯体保护罩10与印刷电路板12之间、芯体保护罩10与密封盖16之间在水平位置上的定位。

在其他的一些实施例中，优选地，第二裙壁102的远离注胶孔10a的一侧侧壁与第一裙壁101的相应一侧侧壁一体连接。

在本申请的上述各实施例中，也可以不设置温度温度敏感组件6及相关结构，此时其即为压力传感器。

本公开内容的范围不是由详细描述限定，而是由权利要求及其等同方案限定，并且在权利要求及其等同方案范围内的所有变型都解释为包含在本公开内容中。

Claims (10)

1.一种温度压力传感器，其特征在于，包括：

壳体(2)；

与所述壳体(2)一起围成工作腔的顶盖(8)；

设置于所述工作腔内并将所述工作腔分隔为密封腔和感测腔的压力敏感组件(1)，包括：印刷电路板(12)；粘接于印刷电路板(12)的正向一侧的陶瓷电路板(13)，印刷电路板(12)通过导电体(15)与陶瓷电路板(13)上设置的焊盘电连接，印刷电路板(12)的背面设有调理元件(14)；固定于陶瓷电路板(13)的正面的压力芯体(11)，其与所述焊盘通过导电体(15)电连接；及芯体保护罩，其包括罩板(100)及由罩板(100)的边缘朝背面一侧垂直凸伸形成的一圈第一裙壁(101)；其中，罩板(100)上开设有注胶孔(10a)和填胶孔(10b)，填胶孔(10b)的背侧周缘朝背侧凸伸形成一圈第二裙壁(102)；第二裙壁(102)的背侧端面位于第一裙壁(101)的背侧端面的正向一侧；所述第二裙壁(102)的背侧端面密封固定于所述陶瓷电路板(13)的正侧端面上，所述第一裙壁(101)的背侧端面密封固定于印刷电路板(12)的正侧端面上；压力芯体(11)位于所述填胶孔(10b)内，所述填胶孔(10b)内灌封有第一保护胶(17)；所述第二裙壁(102)、所述第一裙壁(101)及所述印刷电路板(12)之间围成填胶腔(01a)，所述导电体(15)位于所述填胶腔(01a)内，所述填胶腔(01a)内灌封有第二保护胶(18)；

一端密封地连通至感测腔的压力接头管(3)；

固定于压力接头管(3)的内腔下部并与印刷电路板(12)电连接的温度敏感元件(61)；

与壳体(2)连接的端钮(4)；

及一端与所述印刷电路板(12)电连接的多个第三鱼眼插针(73)，其另一端穿过所述壳体(2)后延伸至所述端钮(4)内部。

2.根据权利要求1所述的温度压力传感器，其特征在于，填胶孔(10b)的正侧端面位于注胶孔(10a)的正侧端面的正向一侧。

3.根据权利要求1所述的温度压力传感器，其特征在于，填胶孔(10b)的正侧端面之边缘朝正向一侧凸伸形成一圈定位凸缘(103)，定位凸缘(103)的内侧相应形成定位槽(10c)。

4.根据权利要求3所述的温度压力传感器，其特征在于，定位凸缘(103)的正侧一端的靠近所述注胶孔(10a)之一侧开设有让位开口(10g)。

5.根据权利要求1所述的温度压力传感器，其特征在于，注胶孔(10a)的正侧端面上设置有朝正向一侧伸出的第一定位部(104)。

6.根据权利要求1所述的温度压力传感器，其特征在于，第一裙壁(101)的背侧端面上设有朝背侧伸出的第二定位部(105)。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的温度压力传感器，其特征在于，所述第二裙壁(102)的远离所述注胶孔(10a)的一侧侧壁与第一裙壁(101)的相应一侧侧壁一体连接。

8.根据权利要求7所述的温度压力传感器，其特征在于，所述注胶孔(10a)外封接有密封盖(16)。

9.根据权利要求7所述的温度压力传感器，其特征在于，还包括嵌固定于壳体(2)内的多个第二鱼眼插针(72)，第二鱼眼插针(72)的第一端朝上插固于印刷电路板(12)内设置的金属孔(120)内并与通过金属孔(120)与印刷电路板(12)电连接；温度敏感元件(61)的多个引出端子(62)朝上延伸并与第二鱼眼插针(72)的第二端连接。

10.根据权利要求9所述的温度压力传感器，其特征在于，所述压力敏感组件(1)与所述壳体(2)之间设有容置腔，所述引出端子(62)与所述第二鱼眼插针(72)的第二端设置于所述容置腔内，所述容置腔内灌封有密封粘接胶。

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