CN202676330U - 基于硅玻键合的上锁紧压力传感器 - Google Patents

基于硅玻键合的上锁紧压力传感器 Download PDF

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段红军
汪超
李瑞清
熊盼
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Abstract

本实用新型提供一种基于硅玻键合的上锁紧压力传感器,包括电器接口、信号调理电路、传感器底座壳体、转接板、玻璃环、密封件、硅压阻敏感元件、锁紧环、绑线及信号线;硅压阻敏感元件和玻璃环由硅玻键合工艺形成硅压阻敏感芯体;硅压阻敏感芯体、密封件、锁紧环、信号调理电路和电器接口位于传感器底座壳体内,玻璃环与传感器底座壳体之间由密封件密封;绑线一端与硅压阻敏感元件绑定连接,另一端与转接板连接;信号调理电路一端通过信号线与转接板连接,另一端通过电器接口连接到汽车的控制部分。本实用新型改善了玻璃环和壳体的材料介质之间的兼容性,扩大了壳体材料选用范围,保证了易加工性和温度特性,材料成本和加工成本比下锁紧结构更低。

Description

基于硅玻键合的上锁紧压力传感器
技术领域
本实用新型涉及压力传感器技术领域,具体来说,本实用新型涉及一种基于硅玻键合的上锁紧压力传感器。
背景技术
图1为现有技术中的一种压力传感器的剖面结构示意图。如图1所示,该压力传感器可以包括硅压阻敏感元件1、玻璃环2、传感器芯座壳体3、转接板4、传感器底座下壳体5、传感器底座上壳体6、电器接口7、信号线8、金丝15和信号调理电路101等元件。其中,传感器底座下壳体5和传感器底座上壳体6可以通过焊接面92焊接,一起构成该压力传感器的传感器底座壳体。
上述现有的压力传感器一般在玻璃环2和传感器芯座壳体3之间通过密封胶的方式密封,此密封方式有以下几点缺陷:
1.由于此传感器芯片本身为硅压阻式,介质兼容性好,所以应用比较广泛,而采用胶密封的方式却限制了此产品的应用;
2.由于采用胶的密封方式,并且要求涂胶要非常均匀而且要非常少,导致产品加工过程的一致性不易保证,不适合批量生产;
3.如果采用胶的密封方式,由于玻璃环2、传感器芯座壳体3和密封胶的热胀冷缩系数不同,导致产品的高低温等性能不能很好的满足;
4.由于玻璃环2必须采用Pyrex7740或GG-17材料,所以传感器芯座壳体3的材料和密封胶的材料必须选用与玻璃环2的材料相同或相接近的热胀冷缩系数,从而限制了此类产品的应用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于硅玻键合的上锁紧压力传感器,能够改善玻璃环和壳体的材料介质之间的兼容性问题,扩大了壳体材料的选用范围,易加工性和温度特性也能保证。
为解决上述技术问题,本实用新型提供一种基于硅玻键合的上锁紧压力传感器,包括电器接口、信号调理电路、传感器底座壳体、转接板、玻璃环、密封件、硅压阻敏感元件、锁紧环、绑线以及信号线;其中
所述硅压阻敏感元件和所述玻璃环通过已知的硅玻键合工艺形成硅压阻敏感芯体;
所述硅压阻敏感芯体、所述密封件、所述锁紧环、所述信号调理电路和所述电器接口安装于所述传感器底座壳体内,所述玻璃环与所述传感器底座壳体之间通过所述密封件密封;
所述绑线的一端与所述硅压阻敏感元件绑定连接,另一端与所述转接板相连接;以及
所述信号调理电路的一端通过所述信号线与所述转接板相连接,另一端通过所述电器接口连接到汽车的控制部分。
可选地,所述上锁紧压力传感器还包括隔片,安装于所述传感器底座壳体内,位于所述玻璃环与所述锁紧环之间。
可选地,所述隔片为聚四氟乙烯材料或者金属材料。
可选地,所述传感器底座壳体和所述锁紧环采用焊接或者螺纹的方式固定连接。
可选地,所述玻璃环为Pyrex7740或者GG-17材料。
可选地,所述密封件为O形或者方形密封胶圈。
可选地,所述硅压阻敏感元件上设有惠斯顿电桥,所述惠斯顿电桥包括应变电阻,所述应变电阻与所述绑线的一端绑定连接。
可选地,所述绑线为金丝、铝丝或铜丝。
可选地,所述转接板和信号线采用柔性电路板(FPC)或者柔性扁平电缆(FFC)的形式。
为解决上述技术问题,本实用新型还提供一种基于硅玻键合的上锁紧压力传感器,将所述信号线替换为排针。
与现有技术相比,本实用新型具有以下优点:
本实用新型通过采用例如密封胶圈为密封件,摒弃了现有技术中使用密封胶在玻璃环与传感器芯座壳体之间作密封的方式,介质兼容性更好,扩大了压力传感器的应用范围。
其次,由于不再使用密封胶作为密封方式,本实用新型的压力传感器加工一致性好,适合批量生产。
接着,因为不再使用密封胶作为密封方式,即便玻璃环与传感器芯座壳体的热胀冷缩系数不同,对产品的高低温等性能不会有很大影响。
再者,由于密封件本身具有一定的弹性,所以传感器芯座壳体材料与玻璃环材料的热胀冷缩系数不必相同或者非常接近,扩大了壳体材料的选用范围,并拓宽了此类产品的应用领域。
最后,采用下锁紧的压力传感器加工工艺复杂、材料成本较高,本实用新型的上锁紧的压力传感器去除传感器芯座壳体,简化了加工工艺,降低了材料成本,有利于在中小量程的传感器要求下大批量推广。
附图说明
本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显,其中:
图1为现有技术中的一种压力传感器的剖面结构示意图;
图2为本实用新型一个实施例的基于硅玻键合的上锁紧压力传感器的剖面结构示意图;
图3为本实用新型另一个实施例的基于硅玻键合的上锁紧压力传感器的剖面结构示意图;
图4为本实用新型再一个实施例的基于硅玻键合的上锁紧压力传感器的剖面结构示意图;
图5为本实用新型还一个实施例的基于硅玻键合的上锁紧压力传感器的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明,在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型,但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎,因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。
图2为本实用新型一个实施例的基于硅玻键合的上锁紧压力传感器的剖面结构示意图。需要注意的是,此附图以及后续其他的附图均仅作为示例,其并非是按照等比例的条件绘制的,并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。
如图2所示,该基于硅玻键合的上锁紧压力传感器主要包括电器接口1、信号调理电路2、传感器底座壳体3、转接板4、玻璃环5、密封件7、硅压阻敏感元件9、锁紧环10、绑线20以及信号线21等部件。其中,玻璃环5为Pyrex7740或者GG-17材料,硅压阻敏感元件9和玻璃环5通过本领域已知的硅玻键合工艺形成硅压阻敏感芯体。硅压阻敏感芯体、密封件7、锁紧环10、信号调理电路2和电器接口1安装于传感器底座壳体3内,玻璃环5与传感器底座壳体3之间通过密封件7密封。硅压阻敏感元件9上设有惠斯顿电桥,惠斯顿电桥包括应变电阻,应变电阻与绑线20的一端绑定连接,把信号引出,绑线20的另一端与转接板4相连接。该绑线20可以为金丝,也可以用铝丝或铜丝代替。信号调理电路2的一端通过信号线21与转接板4相连接,把信号输入到信号调理电路2,另一端通过电器接口1连接到汽车的控制部分,把调理后的信号最终输出。
在本实施例中,该上锁紧压力传感器还可以包括隔片8,其与硅压阻敏感芯体、密封件7、锁紧环10、信号调理电路2和电器接口1一起,也安装于传感器底座壳体3内,具体位于玻璃环5与锁紧环10之间。该隔片8可以为聚四氟乙烯材料、金属材料或者其他特殊材料。
图3为本实用新型另一个实施例的基于硅玻键合的上锁紧压力传感器的剖面结构示意图。该密封件7的形状除了如图2所示的可以为O形之外,还可以如图3所示的为方形,材质为密封胶圈。
上述各组成部件的功能可以简要描述如下:
电器接口1用于:1)提供转接板4安装;2)信号输出;3)为内部结构提供收口密封。信号调理电路2用于对传感器信号进行调理。传感器底座壳体3为传感器提供结构支撑。转接板4用于中转芯片信号。玻璃环5作为芯片静封基座、芯片载体。密封件7为感压仓提供密封,防止玻璃环5与传感器底座壳体3之间漏气。隔片8用于防止锁紧环10转动时,扭曲了密封件7导致玻璃环5与传感器底座壳体3之间漏气。硅压阻敏感元件9用于感应外界压力,把感应到的压力信号转化为电信号。锁紧环10在固定玻璃环5的同时压紧密封件7,保证密封性。绑线20负责把硅压阻敏感元件9感应到的电信号输入到转接板4。信号线21负责把硅压阻敏感元件9传输到转接板4的电信号最终输入到信号调理电路2。
图4为本实用新型另一个实施例的基于硅玻键合的上锁紧压力传感器的剖面结构示意图。在本实施例中,如果传感器底座壳体3和锁紧环10采用焊接或者螺纹的方式固定连接的话,则该上锁紧压力传感器也可以不包括隔片8。
图5为本实用新型还一个实施例的基于硅玻键合的上锁紧压力传感器的剖面结构示意图。如图5所示,该转接板4和该信号线21(未图示)可以采用柔性电路板(FPC)或者柔性扁平电缆(FFC)的形式。另外,信号线21可以替换为排针,来起到同样地信号传递作用。
本实用新型通过采用例如密封胶圈为密封件,摒弃了现有技术中使用密封胶在玻璃环与传感器芯座壳体之间作密封的方式,介质兼容性更好,扩大了压力传感器的应用范围。
其次,由于不再使用密封胶作为密封方式,本实用新型的压力传感器加工一致性好,适合批量生产。
接着,因为不再使用密封胶作为密封方式,即便玻璃环与传感器芯座壳体的热胀冷缩系数不同,对产品的高低温等性能不会有很大影响。
再者,由于密封件本身具有一定的弹性,所以传感器芯座壳体材料与玻璃环材料的热胀冷缩系数不必相同或者非常接近,扩大了壳体材料的选用范围,并拓宽了此类产品的应用领域。
最后,采用下锁紧的压力传感器加工工艺复杂、材料成本较高,本实用新型的上锁紧的压力传感器去除传感器芯座壳体,简化了加工工艺,降低了材料成本,有利于在中小量程的传感器要求下大批量推广。
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本实用新型,任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内,都可以做出可能的变动和修改。因此,凡是未脱离本实用新型技术方案的内容,依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰,均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于硅玻键合的上锁紧压力传感器,其特征在于,包括电器接口(1)、信号调理电路(2)、传感器底座壳体(3)、转接板(4)、玻璃环(5)、密封件(7)、硅压阻敏感元件(9)、锁紧环(10)、绑线(20)以及信号线(21);其中
所述硅压阻敏感元件(9)和所述玻璃环(5)通过硅玻键合工艺形成硅压阻敏感芯体;
所述硅压阻敏感芯体、所述密封件(7)、所述锁紧环(10)、所述信号调理电路(2)和所述电器接口(1)安装于所述传感器底座壳体(3)内,所述玻璃环(5)与所述传感器底座壳体(3)之间通过所述密封件(7)密封;
所述绑线(20)的一端与所述硅压阻敏感元件(9)绑定连接,另一端与所述转接板(4)相连接;以及
所述信号调理电路(2)的一端通过所述信号线(21)与所述转接板(4)相连接,另一端通过所述电器接口(1)连接到汽车的控制部分。
2.根据权利要求1所述的上锁紧压力传感器,其特征在于,还包括隔片(8),安装于所述传感器底座壳体(3)内,位于所述玻璃环(5)与所述锁紧环(10)之间。
3.根据权利要求2所述的上锁紧压力传感器,其特征在于,所述隔片(8)为聚四氟乙烯材料或者金属材料。
4.根据权利要求1所述的上锁紧压力传感器,其特征在于,所述传感器底座壳体(3)和所述锁紧环(10)采用焊接或者螺纹的方式固定连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的上锁紧压力传感器,其特征在于,所述玻璃环(5)为Pyrex7740或者GG-17材料。
6.根据权利要求1所述的上锁紧压力传感器,其特征在于,所述密封件(7)为O形或者方形密封胶圈。
7.根据权利要求1所述的上锁紧压力传感器,其特征在于,所述硅压阻敏感元件(9)上设有惠斯顿电桥,所述惠斯顿电桥包括应变电阻,所述应变电阻与所述绑线(20)的一端绑定连接。
8.根据权利要求1或7所述的上锁紧压力传感器,其特征在于,所述绑线(20)为金丝、铝丝或铜丝。
9.根据权利要求1所述的上锁紧压力传感器,其特征在于,所述转接板(4)和信号线(21)采用柔性电路板或者柔性扁平电缆的形式。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的上锁紧压力传感器,其特征在于,所述信号线(21)替换为排针。
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