CN208568157U - 压力传感器翻边封装组合体 - Google Patents

Abstract

构造简单，加工方便，成本低的压力传感器翻边封装组合体，外壳的腔体内封装有芯体，所述外壳腔体的下部具有带有台阶的凹腔，该凹腔上口沿具有由凸圈内翻形成的内翻边，所述腔体内壁下部与凸圈之间具有相对凸圈下凹的过渡区，所述芯体具有底座，该底座上封连有盖帽，所述底座上连有硅压力芯片，硅压力芯片与导杆间连有金属丝，所述台阶上设置有密封垫圈，所述底座周边部分受所述内翻边紧压位于该内翻边和所述密封垫圈之间。本实用新型用于制作扩散硅压力传感器。

Description

压力传感器翻边封装组合体

技术领域

本实用新型涉及压力传感器，特别是扩散硅压力传感器。

背景技术

1)压力传感器：

这里所说的压力传感器为压力敏感元件(pressure sensor)，是将压力信号转化为可测量电信号的电子元件。

2)压力传感器分类

压力传感器可分为扩散硅压力传感器、陶瓷压力传感器、薄膜压力传感器、金属电阻应变片压力传感器等。

3)压力传感器封装

陶瓷压力传感器、薄膜压力传感器、金属电阻应变片种类较少，主要是不同的尺寸；

扩散硅压力传感器的封装较多，可分为：充油芯体封装、SO-8封装、TO-X封装、陶瓷基座封装等。

4)压力传感器密封结构及特性

压力传感器的封装结构多种多样，这里举例几种典型的密封结构：

a.O型圈加卡环

如图1、2所示，为压力传感器O型圈+卡环的封装结构，卡环即卡簧1，芯体2被封装于外壳4内，卡簧1压合固定芯体2，O型密封圈3置于外壳4和芯体2之间。该结构—

优点：成本较低；卡环为标准件，容易采购。

缺点：安装、拆解不便，需特定的工具和工装夹具才能完成安装、拆解；

安装或拆卸过程中卡环与传感器金属外壳摩擦，容易产生金属屑，威胁内部电子电路；

为了保证密封性，该方案对卡环凹槽的平整度、凹槽与底面的平行度的要求较高，传感器外壳加工难度大；

b.O型圈加螺纹环

图3所示为O型圈+螺纹环的封闭结构，该结构以螺纹环6替代上述的卡簧。

优点：安装简单。

缺点：多加工一个金属件，增加成本；

传感器重量增加，内部空间较小；

螺纹环下压时与底面的平行度难控制，容易造成漏气；

螺纹结构的抗震动能力较弱。

c.O型圈加Packard快速接头

图4所示为该结构。这是通过Packard快速接头7和O型密封圈3结合翻边8将芯体2封装固定于外壳4内。

优点：成本低廉；

缺点：传感器能承受压力较小，通常量程为1MPa以内；

调试时如传感器内部异常，需剖开金属外壳进行分析，还需另外的工装夹具进行加压检测，维修成本高；

以上方案都无法将成本低廉、密封可靠、维修方便这3项兼顾。

发明内容

本实用新型要解决现有技术中扩散硅压力传感器封装结构件密封不可靠、维修不方便及成本高的问题，为此提供本实用新型的一种压力传感器翻边封装组合体，该组合体用于扩散硅压力传感器封装，具有密封可靠、维修方便，成本低的特点。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是在外壳的腔体内封装有芯体，其特殊之处是所述外壳腔体的下部具有带有台阶的凹腔，该凹腔上口沿具有由凸圈内翻形成的内翻边，所述腔体内壁下部与凸圈之间具有相对凸圈下凹的过渡区，所述芯体具有底座，该底座上封连有盖帽，所述底座上连有硅压力芯片，硅压力芯片与导杆间连有金属丝，所述台阶上设置有密封垫圈，所述底座周边部分受所述内翻边紧压位于该内翻边和所述密封垫圈之间。

优选是所述内翻边是由冲床冲压形成的弧形内翻边。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1是现有技术中的一种O型圈加卡环封装结构的压力传感器组件示意图；

图2是现有技术中的又一种O型圈加卡封装闭结构的压力传感器组件示意图；

图3是现有技术中的O型圈加螺纹环封装结构的压力传感器组件示意图；

图4是现有技术中的O型圈加Packard快速接头封装结构的压力传感器结构示意图；

图5是本实用新型中的外壳结构示意图；

图6是本实用新型结构示意图；

图7是本实用新型中外壳的凸圈示意图；

图8是本实用新型中的由凸圈被冲压形成弧型翻边的示意图；

图9是本实用新型冲压前一种示意图，凸圈未被冲压，底座、密封垫圈、台阶之间未压紧；

图10是本实用新型冲压后一种示意图，凸圈被冲压形成弧形内翻边，弧形内翻边、底座、密封垫圈、台阶相互间受压紧密封；

图11是本实用新型中的芯体结构示意图；

图12是本实用新型与相应配合件装配成的压力传感器结构示意图。

图中标记与对应件：1卡簧，2芯体，3O型密封圈，4外壳，4-1腔体，4-11凹腔，4-2台阶，4-3a凸圈，4-3b弧形内翻边，4-4过渡区，6螺纹环，7Packard快速接头，8翻边，9线路板，10插针，11密封垫圈，1a硅压力芯片，2a金属丝，3a盖帽，4a硅胶，5a底座。

具体实施方式

压力传感器翻边封装组合体，外壳4的腔体4-1内封装有芯体，外壳4腔体4-1的下部具有带有台阶4-2的凹腔4-11，该凹腔上口沿具有由凸圈4-3a经油压冲床模具内翻形成的弧形内翻边4-3b，腔体4-1内壁下部与凸圈4-3a之间具有相对凸圈4-3a下凹的过渡区4-4，参见图11，所述芯体具有底座5a，该底座5a上封连有盖帽3a，底座5a上连有硅压力芯片1a，硅压力芯片1a与导杆间连有金属丝2a，台阶4-2上设置有密封垫圈11，底座5a周边部分受丝弧形内翻边4-3b紧压位于该弧形内翻边和密封垫圈11之间。

所述翻边是指在坯料的平面部分或曲面部分上，利用模具的作用，使之沿封闭或不封闭的曲线边缘形成有一定角度的直壁或凸缘的成型方法。翻边是冲压工艺的一种。本实用新型所述翻边是压缩类曲面翻边，图7表示翻边前形态，图8表示翻边后形态。翻边采用油压冲床配合模具冲头实施，图9表示本实用新型翻边前形态，凹腔4-1上口具有如图5所示凸圈4-3a，台阶4-2上设置的密封垫圈11未被压紧，底座5a边缘部压置于密封垫圈11上面；图10表示本实用新型翻边后形态，图5中的凸圈4-3a经冲压形成为图6中的弧形内翻边4-3b，该弧形内翻边压紧底座5a，相应地密封垫圈11被压紧，形成密封。

参见图12，本实用新型经焊接线路板9和连接Packard快速接头，通过调试后就可组装成完整的压力传感器。

本实用新型经测试的性能指标：

密封强度：能承受最大压力大于10MPa(不锈钢材质)；

□工作温度：-40～125℃；

□抗震动能力：表1所示为震动试验所得参数。

表1

本实用新型与其他封装结构相比，材料成本和加工成本评价结果如表2所示。

表2

综上，表明本实用新型的优点：

1、结构简单：该结构使用外壳本身材料加工而成，配合橡胶圈形成密封；

2、成本低廉：除了橡胶圈，不需要额外的密封配件；底座翻边工艺需要直径大于15cm的液压或气动冲床，但该冲床能与后续工艺中的Packard头翻边时使用的冲床通用，所以设备成本没有增加；

3、对传感器外壳材质没有特殊要求：适用于铁、钢、铜、铝等传感器外壳常用材质。

Claims (2)

1.压力传感器翻边封装组合体，外壳(4)的腔体(4-1)内封装有芯体，其特征是所述外壳腔体的下部具有带有台阶(4-2)的凹腔(4-11)，该凹腔上口沿具有由凸圈(4-3a)内翻形成的内翻边，所述腔体内壁下部与凸圈之间具有相对凸圈下凹的过渡区(4-4)，所述芯体具有底座(5a)，该底座上封连有盖帽(3a)，所述底座上连有硅压力芯片(1a)，硅压力芯片与导杆间连有金属丝(2a)，所述台阶上设置有密封垫圈(11)，所述底座周边部分受所述内翻边紧压位于该内翻边和所述密封垫圈之间。

2.如权利要求1所述的组合体，其特征是所述内翻边是由冲床冲压形成的弧形内翻边(4-3b)。