CN206540645U - 一种压力传感器的封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压力传感器的封装结构，包括传感器和封装外壳，传感器包括压力芯体；压力芯体包括基座和敏感片，基座上部和基座下部间形成第一限位台阶；壳体上部具有一放置压力芯体的容置腔，壳体下部为中空结构，壳体上部和壳体下部之间通过连通孔连通；上部腔体和下部腔体间形成第二限位台阶，上部腔体与基座上部之间形成一圈间隙，间隙中填设有密封填充层，以保证压力芯体与封装外壳之间的密封性，填充层采用烧结层、钎焊层或焊接层，压力芯体的基座下部与封装外壳之间形成一个空腔，通过一个通气孔与外界相通。本实用新型所提供的压力传感器的封装结构，密封性佳、可靠性好，能够有效避免传感器密封性的失效，从而延长传感器的寿命。

Description

一种压力传感器的封装结构

技术领域

本实用新型属于封装领域，具体涉及一种压力传感器的封装结构。

背景技术

压力产品在工农业生产、环境监测以及科学研究等众多领域有着广泛的应用，其主要由压力传感器、检测电路和变送电路组成。压力传感器的工作原理是将压力的变化转换为电信号的变化。检测电路将压力传感器产生的电信号进行检测。变送电路将被测介质的压力信息转换成标准的模拟信号或者数字信号。压力传感器用于压力测量时，其传感器敏感部分通常必须直接暴露在被测量的各种介质中，而检测电路和变送电路则需要要与被测介质隔离开，这就要求压力传感器的封装既能密封隔离保护检测电路和变送电路，又能真实传递压力给传感器敏感部分，因此，其封装设计和制作要求很高。

压力传感器的可靠性在很大程度上取决于封装的可靠性，使得压力传感器的封装方法显得极其重要。压力传感器封装的根本目的是保证压力产品在其使用环境中长期地、全面地、准确地实现各项功能，封装方法包括材料、结构及工艺的选择都将极大地影响压力传感器的性能和可靠性。

目前在压力传感器上广泛采用的是采用O型圈的封装方法，即是一种挤压型密封方法，如图1所示，该压力传感器主要有封装外壳2、压力芯体1以及O型圈3组成。其工作原理是依靠密封O型圈3受介质内压发生弹性形变，在密封接触面上形成接触压力，接触压力大于被测介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。通常的O型圈3的主要材料为橡胶，例如丁晴橡胶、氯丁橡胶以及丁基橡胶等，每种材料适用的被测介质不同，但该封装方法需要O型圈3始终处于被测介质中。采用该密封方式有以下优点：体积小，重量轻，成本低；既可做静密封，也可做动密封；密封性好；密封部分结构简单，拆装方便。

但是，在某些应用场合，当被测介质为腐蚀性的气体或液体，当介质与O型圈3材料不匹配时，会造成O型圈3的加速老化和失效。还有些应用场合，温度变化比较急剧时，这也会造成O型圈3的加速老化和失效。而以上O型圈3的失效都会大大降低压力传感器的寿命和可靠性。

鉴于此，提供一种压力传感器的封装结构是本实用新型所要研究的课题。

发明内容

本实用新型的发明目的在于提供一种压力传感器的封装结构，以解决现有压力传感器采用传统O型圈封装方式带来的传感器密封性和可靠性降低甚至失效的不足。

为实现上述发明目的，本实用新型提供以下的技术方案：一种压力传感器的封装结构，包括传感器和封装外壳，所述传感器包括压力芯体；

所述压力芯体包括基座和敏感片，所述基座包括基座上部和基座下部，所述基座上部和基座下部同轴心布置，且基座上部的外径大于基座下部的外径，使得基座上部和基座下部之间形成第一限位台阶；

所述封装外壳包括壳体上部和壳体下部，所述壳体上部具有一放置压力芯体的容置腔，所述壳体下部为中空结构，所述壳体上部和壳体下部之间通过连通孔连通；所述容置腔的分为上部腔体和下部腔体，上部腔体的内径大于下部腔体的内径，使得上部腔体和下部腔体之间形成第二限位台阶，所述上部腔体的内径大于压力芯体的基座上部外径，使得上部腔体与基座上部之间形成一间隙，所述容置腔的结构、形状以及尺寸与压力芯体的外部结构、形状以及尺寸相匹配；

所述压力芯体装配在封装外壳的容置腔内形成内孔嵌套结构，所述压力芯体的基座上部的外周与封装外壳上部腔体之间的间隙中填设有密封填充层，以保证所述压力芯体与封装外壳之间的密封性，所述填充层采用烧结层、钎焊层或者焊接层，所述压力芯体的基座下部与封装外壳之间形成一个空腔，该空腔通过一个通气孔与外界相通，为所述敏感片感测压力的场所。

进一步的，所述压力芯体的外部采用圆柱体，所述封装外壳的外部结构采用圆柱体。

进一步的，所述压力芯体和封装外壳的材质采用不锈钢或者陶瓷。

进一步的，所述烧结层采用陶瓷粉或玻璃粉固体粉末烧结而成。

进一步的，所述钎焊层钎焊材料采用银铜钛混合钎焊材料。

进一步的，所述焊接层采用氩弧焊接或激光焊接。

进一步的，所述敏感片采用压阻式、电容式或者压电式敏感片。

进一步的，所述敏感片的基板采用陶瓷板。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型所提供的压力传感器的封装结构，密封性佳、可靠性好，能够有效避免传感器密封性的失效，从而延长传感器的寿命。

附图说明

图1为本实用新型公开的现有压力传感器封装结构的剖视图；

图2为本实用新型公开的现有压力传感器封装结构的立体图；

图3为本实用新型公开的实施例1和2中封装结构的剖视图；

图4为本实用新型公开的实施例3中封装结构的轴向剖视图；

图5为本实用新型公开的压力芯体的轴向剖视图；

图6为本实用新型公开的封装外壳的轴向剖视图；

图7为本实用新型公开的压力芯体和封装外壳爆炸后的立体图；

图8为本实用新型公开的传感器径向剖视图。

其中，1、压力芯体；10、基座；11、敏感片；2、封装外壳；20、容置腔；21、连通孔；3、O型圈；4、烧结层或者钎焊层；40、焊接层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下为用于说明本实用新型的一较佳实施例，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图3、图5至图8，如其中的图例所示：

实施例1：一种压力传感器的封装结构，包括传感器和封装外壳2，所述传感器包括压力芯体2，本实施例中，所述封装外壳2和压力芯体1的基座10采用陶瓷结构。

所述压力芯体1包括基座10和敏感片11，所述基座10包括基座上部和基座下部，所述基座上部和基座下部同轴心布置，基座上部为中空圆柱结构，且基座上部的外径大于基座下部的外径，使得基座上部和基座下部之间形成第一限位台阶。

所述封装外壳2包括壳体上部和壳体下部，所述壳体上部具有一放置压力芯体1的圆柱容置腔20，所述壳体下部为中空结构，所述壳体上部和壳体下部之间通过连通孔21连通。所述容置腔20的分为上部腔体和下部腔体，上部腔体的内径大于下部腔体的内径，使得上部腔体和下部腔体之间形成第二限位台阶，压力芯体1和封装外壳2通过第一限位台阶和第二限位台阶定位，所述上部腔体的内径大于压力芯体1的基座上部外径，使得上部腔体与基座上部之间形成一圈间隙，所述容置腔20的结构、形状以及尺寸与压力芯体1的外部结构、形状以及尺寸相匹配。

所述压力芯体1装配在封装外壳2的容置腔20内形成内孔嵌套结构，所述压力芯体1的基座上部的外周与封装外壳2上部腔体之间的间隙中填设有一圈密封填充层，以保证所述压力芯体1与封装外壳2之间的密封性，所述填充层采用烧结层4，所述压力芯体1的基座下部与封装外壳2之间形成一个空腔，该空腔通过一个通气孔21与外界相通，为所述敏感片11感测压力的场所。在加工过程中，所述压力芯体1的基座上部的外周与封装外壳2上部腔体之间的间隙中，将烧结材料均匀放置于该间隙中，本实施例中，所述的烧结材料选用陶瓷粉或者玻璃粉固体粉末。然后整体放入烧结炉中，设置烧结工艺参数，通过低温预烧阶段、中温升温烧结阶段、高温保温完成烧结阶段后，烧结材料致密化将封装外壳2和压力芯体1烧结成为一体，保证了二者之间的密封性和粘结强度。

检测电路和变送电路则在压力芯体1上侧与敏感片11电极连接，致密化后的烧结层隔绝了被测介质与相关电路。

实施例2：一种压力传感器的封装结构，其与实施例1相同，不同之处在于，所述填充层采用钎焊层4，在加工过程中，所述压力芯体1的基座上部的外周与封装外壳2上部腔体之间的间隙中，将金属钎焊材料均匀放置于该间隙中，本实施例中，所述钎焊材料选用银铜钛混合钎焊材料。然后整体放入真空钎焊炉中，设置钎焊工艺参数，通过抽真空阶段、低温预热阶段、抽高真空阶段、中温升温阶段、高温钎焊阶段、逐步降温除应力阶段后完成压力芯体1和封装外壳2的钎焊，钎焊材料将封装外壳2和压力芯体1钎焊成为一体，保证了二者之间的密封性和粘结强度。

检测电路和变送电路则在压力芯体1上侧与敏感片11电极连接，致密化后的钎焊材料隔绝了被测介质与相关电路。

参见图4至图8，如其中的图例所示：

实施例3：一种压力传感器的封装结构，其与实施例1相同，不同之处在于，所述压力芯体1的基座为不锈钢金属件，封装外壳2采用金属封装外壳，所述填充层采用焊接层40，所述焊接层40的焊接方法采用氩弧焊接或激光焊接，当采用激光焊接或者氩弧焊接时无烧结材料或钎焊材料，在加工过程中，所述压力芯体1的基座上部的外周与封装外壳2上部腔体之间的一圈间隙中，使用焊接工艺将该缝隙焊接填充，将压力芯体1和封装外壳2焊接成为一体，保证了二者之间的密封性和连接强度。

检测电路和变送电路则在压力芯体1上侧与敏感片11电极连接，良好致密的焊接缝隔绝了被测介质与相关电路。

以上压力芯体1和封装外壳2的嵌套结构可以是圆柱结构，也可以是其他任何可进行烧结、钎焊、激光焊接或氩弧焊接的结构。

以上为对本实用新型实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种压力传感器的封装结构，其特征在于，包括传感器和封装外壳，所述传感器包括压力芯体；

所述压力芯体包括基座和敏感片，所述基座包括基座上部和基座下部，所述基座上部和基座下部同轴心布置，且基座上部的外径大于基座下部的外径，使得基座上部和基座下部之间形成第一限位台阶；

所述封装外壳包括壳体上部和壳体下部，所述壳体上部具有一放置压力芯体的容置腔，所述壳体下部为中空结构，所述壳体上部和壳体下部之间通过连通孔连通；所述容置腔的分为上部腔体和下部腔体，上部腔体的内径大于下部腔体的内径，使得上部腔体和下部腔体之间形成第二限位台阶，所述上部腔体的内径大于压力芯体的基座上部外径，使得上部腔体与基座上部之间形成一间隙，所述容置腔的结构、形状以及尺寸与压力芯体的外部结构、形状以及尺寸相匹配；

所述压力芯体装配在封装外壳的容置腔内形成内孔嵌套结构，所述压力芯体的基座上部的外周与封装外壳上部腔体之间的间隙中填设有密封填充层，以保证所述压力芯体与封装外壳之间的密封性，所述填充层采用烧结层、钎焊层或者焊接层，所述压力芯体的基座下部与封装外壳之间形成一个空腔，该空腔通过一个通气孔与外界相通，为所述敏感片感测压力的场所。

2.根据权利要求1所述的压力传感器的封装结构，其特征在于，所述压力芯体的外部采用圆柱体，所述封装外壳的外部结构采用圆柱体。

3.根据权利要求1或2所述的压力传感器的封装结构，其特征在于，所述压力芯体和封装外壳的材质均采用不锈钢或者陶瓷。

4.根据权利要求1所述的压力传感器的封装结构，其特征在于，所述烧结层采用陶瓷粉或玻璃粉固体粉末烧结而成。

5.根据权利要求1所述的压力传感器的封装结构，其特征在于，所述钎焊层钎焊材料采用银铜钛混合钎焊材料。

6.根据权利要求1所述的压力传感器的封装结构，其特征在于，所述焊接层采用氩弧焊接或激光焊接。

7.根据权利要求1所述的压力传感器的封装结构，其特征在于，所述敏感片采用压阻式、电容式或者压电式敏感片。

8.根据权利要求1或7所述的压力传感器的封装结构，其特征在于，所述敏感片的基板采用陶瓷板。