CN204214465U - 胶封式传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种胶封式传感器，包括支架、霍尔芯片和电路板；支架整体注塑有接插头和连接PIN针组且靠近传感端形成有一凹腔，该凹腔内形成有靠近传感端的芯片凹腔；霍尔芯片安装在芯片凹腔内，霍尔芯片的前端面与芯片凹腔靠近传感端的侧面相贴合，芯片凹腔的其余侧面形成有若干凸筋，该凸筋与霍尔芯片的其余侧面过盈配合，电路板安装在凹腔中且底面与凹腔底面贴合，凹腔内灌装绝缘密封胶封装电路板和霍尔芯片。本实用新型中芯片与芯片凹腔内的凸筋过盈配合，既易于保证芯片安装到底，又使得芯片前端面与芯片凹腔靠近传感端的侧面贴合，保证了传感气息，同时胶水固定有效防止安装压紧力过大导致传感头鼓包或者破裂，保证了芯片的安装位置。

Description

胶封式传感器

技术领域

本实用新型与汽车传感器制造技术有关，具体涉及一种胶封式传感器，所述胶封式传感器可用于汽车发动机、变速箱以及ABS防抱死制动系统中。

背景技术

目前，用于汽车发动机、变速箱以及ABS防抱死制动系统中的传感器包括被动式和主动式两种。被动式传感器称为无源传感器，主动式传感器称为有源传感器。与被动式传感器相比，主动式传感器具有体积小、质量轻、集成度高、响应快、抗干扰能力强等优点，因此得到了越来越广泛的应用。

现有的主动式传感器主要有两种成型方式。

一种是整体注塑式，也就是将封装有霍尔芯片的集成电路元件与接插PIN针或与包含接插头的线束连接在一起固定在一次注塑块上(有些一次注塑块中还注塑有磁铁)形成一次注塑组件，然后再通过二次注塑成型完整的传感器。

这种成型方式由于二次注塑压力大、温度高，所以集成电路元件、接插PIN针或线束很难牢固地固定在一次注塑块上；同时一次注塑组件在二次注塑时上下前后左右六个方向的限位也难以控制，造成霍尔芯片的安装位置难以控制，容易产生偏差，引起装车后检测间隙不一致从而影响传感器功能输出。除此之外，一次注塑与二次注塑之间的气密性比较难保证，并且由于电气元件经过二次注塑的高温、高压作用后，可能出现失效或者存在潜在的失效，给产品可靠性带来隐患。

另一种是支架外壳装配式，就是将封装有霍尔芯片的集成电路元件装配焊接到注塑有接插PIN针的支架上(有些在封装有霍尔芯片的集成电路元件与PIN针之间还连接有电容、电阻等电子元件或者封装有集成电容、电阻等元件的电路板)，然后在支架上装上密封O型圈形成支架组件，最后把支架组件装配到相应的外壳形成完整的传感器。

支架外壳装配式的典型结构可参见图1，该主动式传感器包括支架1'、外壳2'、霍尔芯片3'、电路板组件4'和密封O型圈5'。该结构形成时，先将带接插PIN针的支架1'预注塑成型，再将霍尔芯片3'安装到支架1'的头部，电路板组件4'一端与霍尔芯片3'焊接，另一端与接插PIN针的一端焊接，然后将密封O型圈5'套装在支架1'上，最后将组装的支架组件安装到外壳2'中。

在公开号为CN101008660A的实用新型专利中，所公开的主动式传感器除了采用支架外壳装配式结构外，如图1所示，还将支架1'与外壳2'通过环氧树脂固化连接(图1中A处)，最后通过钢球6'堵住排气孔并通过UV胶(图1中B处)进行密封。

支架外壳装配式的结构中，支架传感头与外壳之间容易存在间隙导致传感器检测不到信号或者传感头挤压外壳造成外壳头部鼓包甚至破裂。如果采用如公开号为CN2896225Y的专利，所述U型槽结构来准确控制支架传感头与外壳之间的间隙，则电路板组件必须采用软电路板组件，这样一来不能采用价格更便宜的硬电路板组件，二来软电路板组件与接插PIN针的焊接必须采用手工焊接而不能使用机器焊接，造成产品的可靠性下降。另外支架与外壳之间的密封O型圈高温耐久后会老化而失去密封性造成泄露。

采用公开号CN101008660A的实用新型专利中的环氧树脂固化技术，在固化过程中可能会造成环氧树脂覆盖软电路板上的电子元件，温冲后使电路板上的电子元件损坏，同时钢球过盈压入排气孔的密封方式可能使得温冲后支架与钢球密封处产生裂纹造成传感器泄露或者使得支架上钢球与接插PIN针之间破裂造成接插PIN针泄露。

汽车发动机系统越来越复杂，对电子零部件的EMC要求越来越高，电子零部件中的电路板通常会集成有多个电阻、电容的等电子元件，无疑对电子元件的保护提出了更高的要求。此外，在变速箱以及一些特殊复杂的应用环境中，传感器要求比较长，通常是正常传感器长度的两倍甚至三倍，而支架外壳式传感器尺寸误差较大，很难满足装配精度要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种胶封式传感器，结构简单，零件少，能够保证芯片的准确定位，避免传感端产生变形挤压甚至破坏性挤压，同时可以有效地保护电路板上的电子元件，提高传感器的可靠性和密封性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种胶封式传感器，包括：

霍尔芯片，具有传感元和芯片PIN针组；

电路板，包括基板、电路板PIN针组、金属连接孔组和电子元件；

支架，其内部注塑封装有连接PIN针组，所述支架包括传感部和接插部，其中传感部具有与被测元件对应设置的传感头，接插部具有一接插头，所述传感头处形成有一凹腔，该凹腔内形成有可容纳霍尔芯片的芯片凹腔，所述芯片凹腔位于凹腔靠近传感端的一侧且芯片凹腔中除靠近传感端的侧面外的其余侧面均形成有若干凸筋，该凸筋与霍尔芯片的对应侧面过盈配合，所述连接PIN针组的一端从接插头伸出，另一端伸出在凹腔中；

所述霍尔芯片安装在芯片凹腔内且芯片头部的前端面与芯片凹腔靠近传感端的侧面相贴合，所述电路板安装在凹腔中且基板的底面与凹腔的底面贴合，PIN针组位于凹腔中的一端与电路板的金属连接孔组连接，电路板PIN针组与霍尔芯片的芯片PIN针组连接，所述凹腔内灌装绝缘密封胶封装电路板和霍尔芯片。

其中一种传感器结构中，所述电子元件和电路板PIN针组位于基板的同一面。

其中另一种传感器结构中，所述电子元件和电路板PIN针组分别位于基板的相对面，即正面和反面。对应地，所述凹腔内形成有容纳电子元件的电子元件凹腔。

在上述结构中，所述传感元位于霍尔芯片的头部，所述芯片PIN针组的固定端靠近传感元，自由端则向芯片尾部弯折。进一步地，所述电路板PIN针组插在弯曲的芯片PIN针组下方，且电路板PIN针组与芯片PIN针组对应焊接。

优选的，所述霍尔芯片安装到芯片凹腔后，芯片顶面与凹腔的底面在同一平面内。

其中，所述电路板为硬电路板。

进一步地，所述支架上还整体注塑有用于固定传感器的衬套，所述衬套位于接插头的后侧。该传感器还包括一O型圈，所述支架上形成有容纳O型圈的密封槽。

本实用新型的有益之处在于：

1)本实用新型的霍尔芯片与芯片凹腔内的凸筋过盈配合，既易于保证霍尔芯片顺利安装到底，又使得芯片前端面与芯片凹腔靠近传感端的侧面贴合，保证了传感气息；

2)本实用新型还采用胶水高温固化的方式，使得霍尔芯片与支架端部可以采用较小的压装力安装，不但有效防止了压装力过大造成传感头鼓包或者破裂，而且保证了芯片的安装位置，同时起到了很好的密封效果；

3)本实用新型针对电路板的不同结构采用不同的封装方式，既避免了电子元件因受到应力损坏，又保证了绝缘密封胶固化后填充密实，有效地保证了传感器的密封性；

4)本实用新型的传感器采用支架一体式结构，尺寸设计灵活，封装后的整体结构可以直接安装在被测车辆零件上，无需再与外壳装配使用，其结构简化，制造、装配工艺简单，可靠性好。

附图说明

图1是现有的支架外壳装配式的主动式传感器的结构示意图；

图2是本实用新型中胶封式传感器的霍尔芯片的立体示意图；

图3a是本实用新型中一种电路板的立体示意图，其中电子元件和电路板PIN针组位于基板的同一平面；

图3b是图3a的侧视图；

图4a是本实用新型中另一种电路板的立体示意图，其中电子元件和电路板PIN针组位于基板的不同平面；

图4b是图4a的侧视图；

图5是与图3a所示电路板相配合的支架的立体示意图，其中不含有电子元件凹腔；

图6是与图4a所示电路板相配合的支架的立体示意图，其中含有电子元件凹腔；

图7是本实用新型的一种胶封式传感器的立体示意图，其中包括图4a所示电路板和图所示支架。

其中附图标记说明如下：

1'支架            2'外壳

3'霍尔芯片        4'电路板组件

5'密封O型圈       6'钢球

1支架             11接插头

12衬套            13密封槽

14减料槽          15定位筋

16凹腔            161电子元件凹腔

162凹腔底面       17连接PIN针组

18芯片凹腔        181芯片凹腔底面

182凸筋

2霍尔芯片         21传感元

22芯片PIN针组     23芯片顶面

24芯片前端面

3电路板           31基板

32电路板PIN针组   33金属连接孔组

34电子元件

4 O型圈

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供的胶封式传感器，可用于主动传感器和被动传感器，尤其适用于主动传感器，如图7所示，包括支架1、霍尔芯片2、电路板3和O型圈4。

如图2所示，霍尔芯片2具有传感元21以及芯片PIN针组22，传感元21位于霍尔芯片2的头部，霍尔芯片2在传感元21的后侧集成有磁铁，芯片PIN针组22的固定端靠近传感元21，自由端则向芯片尾部弯折并与芯片顶面23之间留有一定的间隙。

电路板3为硬电路板，包括基板31、电路板PIN针组32(在本实施例中以4个PIN针为例)、金属连接孔组33(以3个为例)和电子元件34(如电阻或电容)。

在第一实施例中，如图3a、图3b所示，电子元件34和电路板PIN针组32位于基板31的同一面(顶面)上，在本实施例中，电路板PIN针组32和金属连接孔组33分别位于基板31的两端，电子元件34位于电路板PIN针组32和金属连接孔组33之间。

如图5所示，支架1内部注塑封装有连接PIN针组17，该支架包括传感部和接插部，其中：

传感部具有封闭的传感头(该传感头与被测元件对应设置)，该传感头处形成有一凹腔16，凹腔16内形成有可容纳霍尔芯片2的芯片凹腔18，且芯片凹腔18位于凹腔16靠近传感端(即传感器对应被测元件的部位)的一侧；

接插部具有一接插头11，接插头11作为电源输入端和信号输出端，连接PIN针组17的一端从接插头11伸出，另一端伸出在凹腔16中。

霍尔芯片2安装在芯片凹腔18内，霍尔芯片2的前端面24与芯片凹腔18靠近传感端的侧面相贴合，除芯片凹腔底面181和芯片凹腔18靠近传感端的侧面外，芯片凹腔18的其余三个侧面均形成有若干凸筋182(在本实施例中为条形凸筋)，该凸筋182与霍尔芯片2的其余侧面过盈配合，霍尔芯片2安装到芯片凹腔18中后，芯片顶面23与凹腔底面162齐平。

电路板3安装在凹腔16中，将PIN针组17位于凹腔16中的一端与金属连接孔组33连接，基板31具有电路板PIN针组32的一端插在弯折的芯片PIN针组22下方，且电路板PIN针组32与芯片PIN针组22对应焊接。

上述这种胶封式传感器的制造工艺，包括以下步骤：

a)整体注塑成型包含传感部和接插部的支架1，其内部注塑封装有连接PIN针组17；传感部具有封闭的传感头，该传感头处形成有一凹腔16，凹腔16内形成有可容纳霍尔芯片2的芯片凹腔18，该芯片凹腔18位于凹腔16靠近传感端的一侧且芯片凹腔18中除靠近传感端的侧面外的其余侧面形成有若干凸筋182；接插部具有一接插头11，所述连接PIN针组17的一端从接插头11伸出，另一端伸出在凹腔16中；

b)霍尔芯片2具有传感元21和芯片PIN针组22，传感元21位于霍尔芯片2的头部，芯片PIN针组22的固定端靠近传感元21，自由端则向芯片尾部弯折；将电路板PIN针组32插在霍尔芯片2弯折的芯片PIN针组22下方；

c)将霍尔芯片2从上至下装入芯片凹腔18中，使霍尔芯片2的前端面24与芯片凹腔18靠近传感端的侧面相贴合，芯片凹腔18其余侧面的凸筋182与霍尔芯片2的其余侧面过盈配合，同时将电路板3压装在凹腔16中，保证电路板3的底面与凹腔16的底面162贴合，连接PIN针组17位于凹腔16中的一端伸入到电路板3的金属连接孔组33中；

d)将电路板3的电路板PIN针组32与霍尔芯片2的芯片PIN针组22对应焊接，同时将连接PIN针组17位于凹腔16中的一端与电路板3的金属连接孔组33对应焊接；

e)向焊接好电路板3和霍尔芯片2的凹腔16中注射硅胶，使硅胶覆盖基板31顶面上的电子元件34和连接PIN针组17，高温固化后，继续向凹腔16中注射环氧树脂，抽真空填满凹腔16，然后高温固化。

在上述工艺中，采用第一次硅胶+第二次环氧树脂的注胶方式，原因是硅胶固化后不会硬化导致高温冲击时产生应力造成电子元件失效，而环氧树脂高温固化后会产生应力造成电子元件失效，同时环氧树脂高温固化具有很好的固定与密封效果，抽真空可以进一步保证连接的牢固性和密封性。

在第二实施例中，硬电路板上的电子元件34和电路板PIN针组32分别位于基板31的相对不同面上，如图4a、4b所示，电子元件34位于基板31的底面，电路板PIN针组32位于基板32的顶面。相对应地，支架1的凹腔16中形成有容纳电子元件34的若干电子元件凹腔161，如图6所示，在本实施例中以3个为例，对应地，电路板3上具有3个电子元件，电子元件34对应地插在电子元件凹腔161中。其余结构与第一实施例相同，在此不再赘述。

上述这种胶封式传感器的制造工艺，包括以下步骤：

a)整体注塑成型包含传感部和接插部的支架1，其内部注塑封装有连接PIN针组17；传感部具有封闭的传感头，该传感头处形成有一凹腔16，凹腔16内形成有可容纳霍尔芯片2的芯片凹腔18以及可容纳电子元件34的电子元件凹腔161，芯片凹腔18位于凹腔16靠近传感端的一侧，且芯片凹腔18中除靠近传感端的侧面外的其余侧面形成有若干凸筋182；接插部具有一接插头11，所述连接PIN针组17的一端从接插头11伸出，另一端伸出在凹腔16中；

b)霍尔芯片2具有传感元21和芯片PIN针组22，传感元21位于霍尔芯片2的头部，芯片PIN针组22的固定端靠近传感元21，自由端则向芯片尾部弯折；将电路板PIN针组32插在霍尔芯片2弯折的芯片PIN针组22下方；

c)将霍尔芯片2从上至下装入芯片凹腔18中，使霍尔芯片2的前端面24与芯片凹腔18靠近传感端的侧面相贴合，芯片凹腔18其余侧面的凸筋182与霍尔芯片2的其余侧面过盈配合，同时将电路板3压装在凹腔16中，保证电路板3的底面与凹腔16的底面162贴合，电路板3底部的电子元件34插在对应的电子元件凹腔161中，连接PIN针组17位于凹腔16中的一端伸入到电路板3的金属连接孔组33中；

d)将电路板3的电路板PIN针组32与霍尔芯片2的芯片PIN针组22对应焊接，同时将连接PIN针组17位于凹腔16中的一端与电路板3的金属连接孔组33对应焊接；

e)向焊接好电路板3和霍尔芯片2的凹腔16中注射环氧树脂，使环氧树脂覆盖基板31和连接PIN针组17，高温固化后继续向凹腔16中注射环氧树脂，抽真空填满凹腔16，然后高温固化。

在上述工艺中，由于电子元件34藏于电子元件凹腔161中，同时电路板3底面与凹腔16的底面162紧密贴合，且环氧树脂胶水有一定浓度，即便电路板3底面与凹腔16的底面162有小量间隙，采用一次环氧树脂胶水覆盖电路板3自然高温固化也不会造成胶水渗入电子元件凹腔161覆盖电路板3底部的电子元件34，因此避免了胶水固化后产生应力造成电子元件损坏，而第二次抽真空高温固化保证了胶水固化后填充密实。

此外在上述两种结构中，传感器的支架1上还整体注塑有用于固定传感器的金属衬套12，该衬套12位于接插头11的后侧，如图5、图6所示。如图7所示，传感器还包括一O型圈4，对应地，支架1上形成有容纳O型圈4的密封槽13，如图5、图6所示，同时支架1上还形成有减料槽14和便于传感器准确地安装到外部结构上的定位筋15。利用绝缘密封胶封装电路板和霍尔芯片后的支架组件可以直接通过金属衬套安装到外部车辆部件上，不需要再配合外壳装配使用。

由于霍尔芯片2与芯片凹腔18内的凸筋182小过盈配合，在芯片安装过程中既易于保证芯片能顺利安装到底，同时保证了芯片2的前端面24与芯片凹腔18靠近传感端的侧面贴合，保证了传感气息，绝缘密封胶高温固化后进一步巩固了芯片的位置。同时，由于霍尔芯片安装后还要经过绝缘密封胶高温固化，因此安装时施加较小的压装力即可，这样既有效防止了压装力过大造成传感头鼓包或者破裂，又保证了芯片的安装位置，还起到了很好的密封效果。

在本实施例中，虽然以霍尔芯片为例进行说明，但是由于其它类型的芯片即使原理不同，但芯片结构也大同小异，因此对本领域技术人员来说，可以在上述结构的基础上根据不同芯片的细微差别稍加修改即可适用。

以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，该实施例仅仅是本实用新型的较佳实施例，其并非对本实用新型进行限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下对支架的结构、支架中的凹腔及芯片凹腔的结构等方面通过任何修改、等同替换、改进等方式所获得的所有其它实施例，均应视为在本实用新型所保护的技术范畴内。

Claims (10)

1.一种胶封式传感器，其特征在于，包括：

霍尔芯片(2)，具有传感元(21)和芯片PIN针组(22)；

电路板(3)，包括基板(31)、电路板PIN针组(32)、金属连接孔组(33)和电子元件(34)；

支架(1)，其内部注塑封装有连接PIN针组(17)，所述支架(1)包括传感部和接插部，其中传感部具有与被测元件对应设置的传感头，接插部具有一接插头(11)，所述传感头处形成有一凹腔(16)，该凹腔(16)内形成有可容纳霍尔芯片(2)的芯片凹腔(18)，所述芯片凹腔(18)位于凹腔(16)靠近传感端的一侧且芯片凹腔(18)中除靠近传感端的侧面外的其余侧面均形成有若干凸筋(182)，该凸筋(182)与霍尔芯片(2)的对应侧面过盈配合，所述连接PIN针组(17)的一端从接插头(11)伸出，另一端伸出在凹腔(16)中；

所述霍尔芯片(2)安装在芯片凹腔(18)内且芯片头部的前端面(24)与芯片凹腔(18)靠近传感端的侧面相贴合，所述电路板(3)安装在凹腔(16)中且基板(31)的底面与凹腔(16)的底面(162)贴合，PIN针组(17)位于凹腔(16)中的一端与电路板(3)的金属连接孔组(33)连接，电路板PIN针组(32)与霍尔芯片(2)的芯片PIN针组(22)连接，所述凹腔(16)内灌装绝缘密封胶封装电路板(3)和霍尔芯片(2)。

2.根据权利要求1所述的胶封式传感器，其特征在于，所述电子元件(34)和电路板PIN针组(32)位于基板(31)的同一面。

3.根据权利要求1所述的胶封式传感器，其特征在于，所述电子元件(34)和电路板PIN针组(32)分别位于基板(31)的正面和反面。

4.根据权利要求3所述的胶封式传感器，其特征在于，所述凹腔(16)内形成有容纳电子元件(34)的电子元件凹腔(161)。

5.根据权利要求1或2或3所述的胶封式传感器，其特征在于，所述传感元(21)位于霍尔芯片(2)的头部，所述芯片PIN针组(22)的固定端靠近传感元(21)，自由端则向芯片尾部弯折。

6.根据权利要求5所述的胶封式传感器，其特征在于，所述电路板PIN针组(32)插在弯曲的芯片PIN针组(22)下方，且电路板PIN针组(32)与芯片PIN针组(22)对应焊接。

7.根据权利要求1或2或3所述的胶封式传感器，其特征在于，所述霍尔芯片(2)安装到芯片凹腔(18)后，芯片顶面(23)与凹腔(16)的底面(162)在同一平面内。

8.根据权利要求1或2或3所述的胶封式传感器，其特征在于，所述电路板(3)为硬电路板。

9.根据权利要求1所述的胶封式传感器，其特征在于，所述支架(1)上还整体注塑有用于固定传感器的衬套(12)，所述衬套(12)位于接插头(11)的后侧。

10.根据权利要求1所述的胶封式传感器，其特征在于，该传感器还包括一O型圈(4)，所述支架(1)上形成有容纳O型圈(4)的密封槽(13)。