CN116147827A - 压力传感器组件 - Google Patents

Abstract

一种压力传感器组件，包括：传感器模块，其包括电子电路装置和至少一个压力感测元件；载架，其被配置成承载传感器模块；以及外壳，载架定位在外壳中，外壳包括至少一个测压端口，其中载架包括位于测压端口和压力感测元件之间的至少一个通道，通道与测压端口连通并且通向压力感测元件，通道的尺寸被设置成足够大使得液体能够克服表面张力在重力作用下通过通道排出到测压端口。本公开提高了压力传感器组件的排水性能。

Description

压力传感器组件

技术领域

本公开涉及一种压力传感器组件。

背景技术

压力传感器组件有时会在严苛的环境中被使用，例如在车辆的柴油机颗粒捕集器、汽油机颗粒捕集器和废气再循环器中被使用以检测尾气的压力。由于尾气中含有水汽和酸性物质，因此如果液体冷凝物积聚在传感器组件中，可能会对敏感元件或保护胶造成腐蚀，从而影响传感器的精度和寿命。在压力传感器组件中的传感元件日益微型化的情况下，液体冷凝物积聚所造成的问题更加凸显。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种排水性能优异的压力传感器组件。

在一个方面中，提供了一种压力传感器组件，所述压力传感器组件包括：传感器模块，所述传感器模块包括电子电路装置和至少一个压力感测元件；载架，所述载架被配置成承载所述传感器模块；以及外壳，所述载架定位在所述外壳中，所述外壳包括至少一个测压端口，其中，所述载架包括位于测压端口和所述压力感测元件之间的至少一个通道，所述通道与所述测压端口连通并且通向所述压力感测元件，所述通道的尺寸被设置成足够大使得液体能够克服表面张力在重力作用下通过所述通道排出到所述测压端口。

在一种构造中，所述通道具有内壁、靠近所述传感器模块的入口以及与所述入口相对的出口，所述通道的内壁从所述入口向所述出口在远离通道的纵向中心轴线的方向上倾斜。

在一种构造中，所述电子电路装置包括载板和安装在所述载板上的电子元件，所述载板和所述电子元件被封装，被封装好的电子电路装置的底部形成容纳腔，所述压力感测元件在所述容纳腔中被固定在所述载板的底部，所述通道与所述容纳腔贯通，并且其中，所述通道的与通道的纵向方向垂直的横截面的面积大于所述容纳腔的与容纳腔的纵向方向垂直的横截面的面积。

在一种构造中，所述压力感测元件、所述通道和所述测压端口在竖直方向上彼此相对。

在一种构造中，所述外壳具有至少一个空腔，所述空腔位于所述通道和所述测压端口之间，所述空腔的尺寸被设置成足够大使得液体能够克服表面张力在重力作用下通过所述空腔排出到所述测压端口。

在一种构造中，所述通道具有靠近所述传感器模块的入口以及与所述入口相对的出口，所述入口的四周具有朝向所述传感器模块所在的一侧向上突出的台阶部。

在一种构造中，所述载架具有用于容纳所述传感器模块的凹部，所述凹部具有底面以及与底面垂直的侧面，所述凹部的底面上设有所述台阶部，所述凹部被构造成使得在所述传感器模块被容纳在所述凹部中的情况下，所述台阶部的顶面与所述传感器模块的底面接触，所述凹部的侧面与所述传感器模块的侧面之间以及所述凹部的底面的未设置台阶部的部分与所述传感器模块的底面之间具有用于填充密封粘合剂的间隙。

在一种构造中，所述台阶部设有用于排出密封粘合剂中的气泡的至少一个缺口。

在一种构造中，所述压力传感器组件还包括封盖，所述封盖盖在外壳上并与所述外壳密封。

在一种构造中，所述压力传感器组件用于检测车辆尾气的压力。

根据本公开的压力传感器组件可以具有以下技术效果。

首先，单独设置载架以及提供载架的大尺寸通道，提高了传感器组件的排水能力，减少了酸性液体在压力感测元件表面结冰或固结，从而提高了测量精度和寿命。同时单独设置载架还方便了传感器模块和外壳的连接和传感器模块的校准。

其次，载架中台阶部和缺口的设置提高了载架与传感器模块之间的密封性。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本公开的优选实施例的说明内容，本公开的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本公开的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。

图1是根据本公开的压力传感器组件的立体剖面示意图；

图2是根据本公开的压力传感器组件的剖视示意图；

图3是根据本公开的压力传感器组件的局部放大示意图；

图4是根据本公开的压力传感器组件的载架的剖视示意图；以及

图5是根据本公开的压力传感器组件的载架的局部放大立体剖视示意图。

具体实施方式

以下将参照附图描述本公开，其中的附图示出了本公开的实施例。然而应当理解的是，本公开能够以多种不同的方式呈现出来，并不局限于下文描述的实施例；事实上，下文描述的实施例旨在使本公开的公开内容更为完整，并向本领域技术人员充分说明本公开的保护范围。还应当理解的是，本文公开的实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。

应当理解的是，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，为清楚起见，某些特征的尺寸可以进行变形。

除非另有说明，否则本文所用的术语(包括技术术语和科学术语)应具有本公开所涉及的技术领域的普通技术人员通常能够理解到的含义。除非另有说明，否则在说明书和权利要求书中所用的术语“包括”、“包含”、“具有”和类似术语应当解释为开放式的含义，也就是说，“包括”、“包含”、“具有”应当解释为与术语“至少包括”、“至少包含”、“至少具有”同义。

除非另有说明，否则本公开中所使用的术语“上”、“下”、“顶”、“底”等方向性用辞是压力传感器组件在如附图所示的状态下的相对方位。

本公开所使用的“第一”、“第二”等序词仅仅是为了对术语加以区分，而不是对所修饰的特征的顺序、重要性和组成异同等作出任何限制。

应当理解的是，说明书中的用辞仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本公开。为了简明和/或清楚起见，公知的功能或结构可以不再详细说明。

根据本公开的压力传感器组件可以是测量绝对压力的绝对压力传感器和/或测量相对压力的相对压力传感器。所述压力传感器组件可以用于车辆的柴油机颗粒捕集器(DPF)、汽油机颗粒捕集器(GPF)或废气再循环装置(EGR)等中气体的压力测量。所述压力传感器组件也可以应用于需要测量压力的其它应用场景。

如图1和图2所示，根据本公开的压力传感器组件包括传感器模块1、载架2、外壳3和封盖4。所述传感器模块1被载架2承载。承载有传感器模块1的载架2被容纳在外壳3中。

外壳3可以由诸如塑料材料或任何其它合适的材料制成。外壳3包括至少一个测压端口。所述测压端口与待测气体相通。在本实施例中，以设置两个测压端口为例进行说明。但是，测压端口的数量不限于两个，其也可以是一个、三个或更多个。如图1和图2所示，外壳3包括第一测压端口31和第二测压端口32。第一测压端口31和第二测压端口32可以分别与压力源P1和P2相通。

传感器模块1包括电子电路装置15和至少一个压力感测元件。

压力感测元件被配置成用于承受待测气体的压力并例如通过惠斯通电桥将由压力引起的元件变形量转换成电压信号。压力感测元件例如可以是压阻式或电容式的MEMS传感器元件。每个测压端口可以对应地设置一个压力感测元件。在本实施例中，例示了分别与第一测压端口31和第二测压端口32连通的第一压力感测元件11和第二压力感测元件12。但是，压力感测元件的数量不限于此，其也可以是一个、三个或更多个。

电子电路装置15被配置成用于对压力感测元件产生的电压信号进行信号放大和信号补偿等信号处理并将处理后的信号以模拟信号或数字信号的形式输出。电子电路装置15可以包括载板和安装在所述载板上的电子元件。载板可以是印刷电路板(PCB)。所述印刷电路板可以是BT基板。专用集成电路(ASIC)、电阻和电容等电子元件被安装在载板上。压力感测元件可以通过连接线路与载板上的专用集成电路(ASIC)连接以将电压信号传送到专用集成电路(ASIC)。专用集成电路(ASIC)可以通过连接线路与外部端子连接以将输出信号输出到压力传感器组件的外部。

电子电路装置15可以是格栅阵列封装(LGA)或其它类型的封装单元。将格栅阵列封装(LGA)应用在压力传感器组件中可以简化组件的结构并降低成本。在一种构造中，可以用环氧树脂或类似物对安装有电子元件的载板进行低压注塑，以对电子元件和载板的表面进行保护，从而形成注塑封装好的电子电路装置。被封装好的电子电路装置15的底部形成至少一个容纳腔。在本实施例中，形成分别容纳第一压力感测元件11和第二压力感测元件12的第一容纳腔13和第二容纳腔14。第一压力感测元件11和第二压力感测元件12分别在所述第一容纳腔13和第二容纳腔14中被固定在所述载板的底部。

下面结合图2和图4对本公开的压力传感器组件的载架2的结构进行说明。

载架2可以由塑料材料或任何其它适合的材料制成。载架2被配置成用于承载传感器模块1并将传感器模块1固定在壳体3中。传感器模块1可以被固定在载架2中。设置有传感器模块1的载架2可以被固定在壳体3中。在一种构造中，载架具有凹部20，传感器模块1被安装在所述凹部20中。设置单独的载架2解决了小尺寸的传感器模块1与大体积的壳体3之间的连接不便问题，还使得能够方便地对小尺寸的传感器模块进行校准等操作。

如图2和图4所示，载架2还包括位于测压端口和相应的压力感测元件之间的至少一个通道。所述通道与相应的测压端口连通并且通向相应的压力感测元件。在本实施例中，分别设置第一通道21和第二通道22。第一通道21位于第一测压端口31和第一压力感测元件11之间，其一侧与第一容纳腔13连通并且另一侧与第一测压端口31连通。第二通道22位于第二测压端口32和第二压力感测元件12之间，其一侧与第二容纳腔14连通并且另一侧与第二测压端口32连通。在测量压力时，待测气体可以经由测压端口、相应的通道和相应的容纳腔作用在相应的压力感测元件上。

由于设置了单独的载架，因此不受传感器模块1的尺寸的限制，载架的通道(在本实施例中即为第一通道21和第二通道22，为简洁起见以下将统称为“通道”)的尺寸可以被设置成足够大，使得液体能够克服表面张力在重力作用下通过通道排出到相应的测压端口。

所述通道和所述容纳腔具有横截面。通道的横截面是沿与通道的纵向中心轴线垂直(即沿与图2中的竖直方向垂直)的平面截取的通道的截面。容纳腔的横截面是沿与容纳腔的纵向中心轴线垂直(即沿与图2中的竖直方向垂直)的平面所截取的容纳腔的截面。通道还具有内壁23，24、靠近传感器模块1的入口以及与所述入口相对的出口。

在一种构造中，通道的横截面的面积大于容纳腔的横截面的面积。在一种构造中，通道在所述入口和所述出口之间的部分的横截面的面积大于容纳腔的最大横截面的面积。这样，由于通道的横截面的面积被设置成足够大，诸如冷凝液的液体可以顺畅地从通道向下排出而不会积存在压力传感器组件中。

在一种构造中，所述通道的内壁23、24被构造成从所述入口向所述出口向外倾斜，即从所述入口向所述出口朝远离通道的纵向中心轴线的方向倾斜。这样，通道将形成为从入口侧向出口侧开口逐渐增大的喇叭口形。由此，诸如冷凝液的液体可以被通道的内壁引导并且可以更为顺畅地从通道排出而不会积存在压力传感器组件中。

在一种构造中，容纳腔(在本实施例中即为第一容纳腔13和第二容纳腔14，为简洁起见以下将统称为“容纳腔”)的内壁也可以被构造成从靠近压力感测元件的一侧向远离压力感测元件的一侧向外倾斜，即朝远离容纳腔的纵向中心轴线的方向倾斜。

在一种构造中，容纳腔的开口和压力感测元件均面向下设置。压力感测元件与容纳腔、载架2的相应的通道和相应的测压端口被设置成在竖向方向上彼此相对。在此，“在竖向方向上彼此相对”是指它们的纵向中心轴线在竖直方向上彼此对准或大致上彼此对准或者彼此平行。通过这样的设置，容纳腔、载架2的通道和测压端口中的流动路径沿竖直方向布置，压力传感器组件中的冷凝水等液体可以在重力的作用下更顺畅地排出到压力传感器组件外。此外，容纳腔和/或载架2的通道的如上所述的喇叭口形设置与其流动路径沿竖直方向布置的结合进一步提高了传感器组件的排水能力。

外壳3还可以包括至少一个空腔。在本实施例中，外壳3包括与第一测压端口31对应的第一空腔33以及与第二测压端口32对应的第二空腔34。第一空腔33位于第一测压端口31和第一通道21之间，第二空腔34位于第二测压端口32与第二通道22之间。第一空腔33和第二空腔34的尺寸被设置成足够大使得液体能够克服表面张力在重力作用下通过空腔排出到相应的测压端口。在一种构造中，所述第一空腔33与第一测压端口31之间以及第二空腔34与第二测压端口32之间也可以分别设置导流部以使液体能够更好地从空腔排出到测压端口。

下面将结合附图说明根据本公开的压力传感器组件的传感器模块1、载架2、外壳3和封盖4之间的密封连接关系。

如图1和图2所示，封盖4和外壳3之间通过第一粘合密封剂6密封。封盖4和外壳3中的一者可以设置有第一突出部，封盖4和外壳3中的另一者可以设置有与所述第一突出部相配合的第一槽部，所述第一粘合密封剂6被填充在所述第一槽部中从而在被固化后使封盖4和外壳3彼此密封连接。

载架2和外壳3之间通过第二粘合密封剂7密封。载架2和外壳3中的一者可以设置有第二突出部，载架2和外壳3中的另一者可以设置有与所述第二突出部相配合的第二槽部，所述第二粘合密封剂7被填充在所述第二槽部中从而在被固化后使载架2和外壳3彼此密封连接。

如图3至图5所示，载架2的通道的入口的四周可以具有朝向所述传感器模块所在的一侧向上突出的台阶部27。通过设置台阶部，解决了传感器模块1的底面和凹部20的底面之间难以密封连接的问题，使得粘合密封剂可以容易地灌注到传感器模块1的底面和凹部20的底面之间，从而增加了部件之间的密封性，提高了压力传感器组件的寿命。

在一种构造中，载架2的凹部20具有底面26以及与底面26垂直的侧面25。所述台阶部27设置在所述凹部20的底面26上并且设置在载架2的通道的入口的四周。所述凹部20被构造成使得在所述传感器模块1被容纳在所述凹部20中的情况下，所述台阶部27的顶面与所述传感器模块1的底面接触(参见图3)。在所述传感器模块1被容纳在所述凹部中27的情况下，凹部20的侧面25与传感器模块1的侧面之间具有第一间隙81，并且凹部20的底面26的未设置台阶部27的部分与传感器模块1的底面之间具有第二间隙82。第三粘合密封剂8被填充在所述第一间隙81和所述第二间隙82中，使载架2和传感器模块1在第三粘合密封剂固化后彼此密封连接。由于这样的设置，简单地通过从第一间隙施加粘合密封剂，就可以方便地将粘合密封剂施加在位于侧面的第一间隙和位于底面的第二间隙，从而增加了部件之间的密封性。

如图4至图5所示，台阶部27设有至少一个缺口28。在一种构造中，在载架2的通道的入口的每个边上都设置至少一个缺口，例如在载架2的通道的入口的每个边上设置1个、2个、3个或更多个缺口。所述缺口28被构造成以使得第三粘合密封剂8中的气泡能够通过所述缺口排出到所述第二间隙82之外的方式贯穿所述台阶部设置。通过这样的设置，可以减少粘合密封剂中的气泡，从而提高密封性能。

下面以第一测压端口31的压力通路为例，说明本公开的压力传感器组件的工作过程。具有压力P1的待测气体通过第一测压端口31、第一空腔33、第一通道21和第一容纳腔13作用在第一压力感测元件11上。第一压力感测元件11产生与待测压力相关的电压信号，并将该电压信号发送给电子电路装置15中的专用集成电路(ASIC)，专用集成电路(ASIC)对电压信号进行信号处理并将表征压力测量值的模拟或数字输出信号从压力传感器组件输出。在测量相对压力时，只需要使压力感测元件的背面暴露于参考压力P_参考(参见图2)，即可获得相对压力测量值。因此，本公开可以实现相对压力和/或绝对压力的多通道灵活测量。

尽管已经参照示范性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员应当理解，在本质上不脱离本公开的精神和范围的情况下能够对本公开的示范性实施例进行多种修改和变型。因此，所有的修改和变型均包含在由所附权利要求限定的本公开的保护范围内。本公开的保护范围由所附的权利要求限定，并且这些权利要求的等同方案也包含在内。

Claims (10)

1.一种压力传感器组件，所述压力传感器组件包括：

传感器模块(1)，所述传感器模块(1)包括电子电路装置(15)和至少一个压力感测元件(11、12)；

载架(2)，所述载架被配置成承载所述传感器模块(1)；以及

外壳(3)，所述载架(2)定位在所述外壳中，所述外壳(3)包括至少一个测压端口(31、32)，

其特征在于，所述载架(2)包括位于测压端口(31、32)和所述压力感测元件(11、12)之间的至少一个通道(21、22)，所述通道(21、22)与所述测压端口(31、32)连通并且通向所述压力感测元件(11、12)，所述通道(21、22)的尺寸被设置成足够大使得液体能够克服表面张力在重力作用下通过所述通道(21、22)排出到所述测压端口(31、32)。

2.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征在于，所述通道(21、22)具有内壁(23、24)、靠近所述传感器模块(1)的入口以及与所述入口相对的出口，所述通道的内壁(23、24)从所述入口向所述出口在远离通道的纵向中心轴线的方向上倾斜。

3.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征在于，所述电子电路装置(15)包括载板和安装在所述载板上的电子元件，所述载板和所述电子元件被封装，被封装好的电子电路装置的底部形成容纳腔(13、14)，所述压力感测元件(11、12)在所述容纳腔(13、14)中被固定在所述载板的底部，所述通道(21、22)与所述容纳腔(13、14)贯通，并且其中，所述通道(21、22)的与通道的纵向方向垂直的横截面的面积大于所述容纳腔(13、14)的与容纳腔的纵向方向垂直的横截面的面积。

4.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征在于，所述压力感测元件(11、12)、所述通道(21、22)和所述测压端口(31、32)在竖直方向上彼此相对。

5.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征在于，所述外壳(3)具有至少一个空腔(33、34)，所述空腔(33、34)位于所述通道(21、22)和所述测压端口(31、32)之间，所述空腔(33、34)的尺寸被设置成足够大使得液体能够克服表面张力在重力作用下通过所述空腔(33、34)排出到所述测压端口(31、32)。

6.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征在于，所述通道(21、22)具有靠近所述传感器模块(1)的入口以及与所述入口相对的出口，所述入口的四周具有朝向所述传感器模块(1)所在的一侧向上突出的台阶部(27)。

7.根据权利要求6所述的压力传感器组件，其特征在于，所述载架(2)具有用于容纳所述传感器模块(1)的凹部(20)，所述凹部(20)具有底面(26)以及与底面垂直的侧面(25)，所述台阶部(27)设置在所述凹部的底面(26)上，所述凹部(20)被构造成使得在所述传感器模块(1)被容纳在所述凹部(20)中的情况下，所述台阶部(27)的顶面与所述传感器模块(1)的底面接触，所述凹部(20)的侧面(25)与所述传感器模块(1)的侧面之间以及所述凹部(20)的底面(26)的未设置台阶部的部分与所述传感器模块(1)的底面之间具有用于填充密封粘合剂(8)的间隙(81、82)。

8.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征在于，所述台阶部(27)设有用于排出密封粘合剂中的气泡的至少一个缺口(28)。

9.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征在于，所述压力传感器组件还包括封盖(4)，所述封盖(4)盖在外壳(3)上并与所述外壳密封。

10.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征在于，所述压力传感器组件用于检测车辆尾气的压力。

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