CN208721114U - 一种传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭露了一种传感器装置，其包括：基板，其包括相对的第一面及第二面，并且设置连通所述第一面和所述第二面的通孔；嵌件，其嵌在所述通孔中，所述嵌件包括第一透气口；及传感元件，其密封地安装在所述基板的所述第一面，在所述传感元件的两侧形成相互不透气地隔离的第一空间和第二空间，所述第一透气口连通所述第一空间与所述第二面。根据本实用新型的传感器装置，结构简单可靠，在恶劣的工作环境下可以防止基板与介质发生化学反应，从而提高传感器装置的测量精确度和使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种传感器装置，尤其涉及一种基于微机电的传感器装置的结构。
背景技术
微机电系统(Micro Electro-Mechanical System，MEMS)技术的传感器经过封装可以实现对芯片的保护。而传感器需要感知外界环境的变化以及实现电信号引出的功能，因此需要在传感器的外壳或者支撑板上保留与外界直接相连的通路用以感知光、热、气压、力等物理信息。例如使用在内燃机驱动车辆的尾气处理中的MEMS压差传感器(Differential Pressure Sensor,DFS)需要外壳具有开口可以感知外界气压；同时在基板上面对MEMS芯片开设有贯穿基板的开口感知外界气压。
基板上的开口通常由激光切割或者机械加工制成。然而，在形成开口的过程中容易使得由有机材料构成的基板的表面上生成微裂缝和/或形成使有机材料的更易损坏的相。特别是激光切割或者机械加工会损坏有机材料固有的对酸的鲁棒性，当传感器被用于酸性介质环境中例如内燃机驱动车辆的排气环境中时，没有被处理例如金属电镀的切割表面易于被化学腐蚀和侵蚀，该化学腐蚀和侵蚀将改变基板的特性例如使得基板在贯穿基板的开口附近的区域产生膨胀的现象，这可能会导致MEMS压差传感器的故障，也降低了MEMS压差传感器使用寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种传感器装置，其具有对恶劣环境良好的鲁棒性。
按照本实用新型的实施例的一种传感器装置，其包括：
基板，其包括相对的第一面及第二面，并且设置连通所述第一面和所述第二面的通孔；
嵌件，其嵌在所述通孔中，所述嵌件包括第一透气口；及
传感元件，其密封地安装在所述基板的所述第一面，在所述传感元件的两侧形成相互不透气地隔离的第一空间和第二空间，所述第一透气口连通所述第一空间与所述第二面。
进一步地，所述传感器装置还包括罩壳，其安装于所述基板的所述第一面，所述罩壳与所述基板之间形成收容空间，所述传感元件位于所述收容空间中。
进一步地，所述第二空间位于所述罩壳与所述传感元件之间，所述罩壳设置有连通所述第二空间的第二透气口。
进一步地，所述传感器装置还包括凝胶状填充物，其至少部分地填充所述第二空间；所述凝胶状填充物覆盖所述传感元件。
进一步地，所述凝胶状填充物为液态氟弹性体。
进一步地，所述嵌件由环氧树脂构成。
进一步地，所述嵌件在与所述通孔垂直的方向上的宽度为所述第一透气口的直径的2倍至4倍。
进一步地，所述基板是陶瓷电路板，其具有设置在所述第一面上并电连接至所述传感元件的导电元件。
进一步地，所述传感元件是MEMS压差传感元件。
进一步地，所述传感元件是MEMS液位传感元件。
从以上可以看出，根据本实用新型的传感器装置，结构简单可靠，在恶劣的工作环境下可以防止基板与介质发生化学反应，从而提高传感器装置的测量精确度和使用寿命。
附图说明
本实用新型的特征、特点、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得显而易见。
图1示出了根据本实用新型的一个实施例的传感器装置的剖视图。
图2示出了图1中根据本实用新型的一个实施例的传感器装置的仰视图。
图3示出了根据本实用新型的一个实施例的压差传感器装置的剖视图。
具体实施方式
下面，结合附图详细描述本实用新型的实施例。
参考图1和图2，示出了根据本实用新型的一个实施例的传感器装置。如图所示，该传感器装置10包括基板11、传感元件12以及嵌件13。其中基板11是陶瓷电路板，其包括相对地设置的第一面111和第二面112，以及连通第一面111和第二面112的通孔14。传感元件12密封地安装在基板11的第一面111上，传感器装置10在传感元件12的两侧形成相互不透气地隔离的第一空间15和第二空间16。基板11上还具有设置在第一面111上并电连接至传感元件的导电元件17。嵌件13由环氧树脂构成，其嵌在基板11的通孔14中。嵌件13包括第一透气口18，该第一透气口18连通第一空间15与第二面112。第一透气口18被设置成面对传感元件12。嵌件13在与通孔14垂直的方向上的宽度为第一透气口18的直径的2倍至4倍。
本领域技术人员应当理解，为了在恶劣工作环境中保护传感元件12正常工作，还可以使用保护构件例如凝胶状填充物保护传感元件12。凝胶状填充物至少部分地填充所述第二空间16，覆盖传感元件12和/或设置在第一面上的导电元件17。凝胶状填充物具有电绝缘特性，凝胶状填充物用于保护传感元件12避免受到引入的介质污染物的影响。凝胶状填充物为固体中的液体的胶态悬浮物，以形成与溶液相比更偏向固体形式的胶状材料，凝胶状填充物可以使流体压力传感元件与恶劣的周围环境隔离，同时可以精确向传感元件12传送外部介质施加的压力。
在本实施例的传感器装置10中，传感元件12为MEMS流体压力传感元件，用于测量外部介质例如空气或者液体的压力。具体地，位于第一空间15的外部介质通过连通第一空间15和第二面112的第一透气孔18与传感元件12接触，传感元件12通过第一透气孔18感测外部介质的压力。设置在第一面111上的与传感元件12电连接的导电元件17将传感元件12感测到的外部介质的压力转化为电信号输出。而通过在基板11上设置嵌件13，使得基板11在通孔14边缘的条件发生变化，实现使得基板11更牢固的表面纹理和/或陶瓷相，从而改进基板11的在恶劣工作环境中工作的鲁棒性，例如可以用于酸性环境中测量酸性介质的压力。
此外，本领域技术人员应当理解，本实施例的传感器装置10还可以用于测量位于第二空间16中介质的压力。同时，通过与设置在第一面111上的导电元件17配合，本实施例的传感器装置10还用于比较位于第一空间15与第二空间16中的介质压力。例如比较比较位于第一空间15与第二空间16中的介质的压力差。
图3是根据本实用新型的一个实施例的MEMS压差传感器装置20，其例如可在内燃机驱动的车辆的排气系统中被用作压差传感器，以测量燃油颗粒过滤器上的压降。该压差传感器装置包括基板21、压力传感元件22以及罩壳23。其中，基板21是陶瓷电路板，其包括相对地设置的第一面211和第二面212，以及连通第一面211和第二面212的通孔24。通过密封剂或任何其他合适的粘结材料，压力传感元件22安装在至基板21的第一面211上，MEMS压差传感器装置20在压力传感元件22的两侧形成相互不透气地隔离的第一空间25和第二空间26。
基板21上还具有设置在第一面211上的导电元件27，导电元件27通过导线28电连接至压力传感元件22。
在基板21的第一面211上设置有罩壳23，罩壳23围绕压力传感元件22设置并与基板21之间形成收容空间即第二空间26。压力传感元件22位于收容空间中。该收容空间内填充有凝胶状填充物29。凝胶状填充物29具有电绝缘特性，并且覆盖压力传感元件22、导电元件27以及至少基板21的第一面211的一部分。本实施例中，凝胶状填充物29用于保护压力传感元件22避免受到引入的介质污染物的影响。罩壳23保持凝胶状填充物29在合适的位置。凝胶状填充物29为固体中的液体的胶态悬浮物，以形成与溶液相比更偏向固体形式的胶状材料，凝胶状填充物29可以使压力传感元件22与恶劣的周围环境隔离，同时可以精确传送外部介质施加的压力。该凝胶状填充物例如可以是液态氟弹性体，其在-40℃至+135℃的温度范围内保持柔软，且不在压力传感元件22上施加附加的压力。另外，凝胶状填充物29还用于隔离燃油颗粒和其他颗粒，防止该燃油颗粒和其他颗粒损坏压力传感元件22和/或导致压力传感元件22不正常工作。
罩壳23上设置有连通收容空间与外部介质的第二透气口30。本实施例中，第二透气口30连接的内燃机驱动的车辆的排气系统中燃油颗粒过滤器前侧的气体。
基板21的通孔24中嵌入有嵌件31，嵌件31由环氧树脂构成。嵌件31包括第一透气口32，该第一透气口32连通第一空间25与基板21的第二面212。第一透气口32被设置成面对压力传感元件22。嵌件31在与通孔24垂直的方向上的宽度为第一透气口32的直径的2倍至4倍。本实施例中，第一透气口32连接的位于第一空间25的外部介质为内燃机驱动的车辆的排气系统中燃油颗粒过滤器后侧的气体。
在基板21上设置嵌件31，使得基板21在通孔24边缘的条件发生变化，实现了使得基板21更牢固的表面纹理和/或陶瓷相，增强了基板21在内燃机驱动的车辆的排气系统中的酸性工作的鲁棒性，降低了MEMS压差传感器20的故障率，延长MEMS压差传感器20的使用寿命。
其他变形
本领域技术人员应当理解，虽然在上面的实施例中，罩壳23设置在基板21的第一面211上。罩壳23围绕压力传感元件22设置并与基板21之间形成收容空间即第二空间26。压力传感元件22位于收容空间中。该收容空间内填充有凝胶状填充物29。然而，本实用新型并不局限于此，在本实用新型的其它一些实施例中，罩壳23围绕传压力感元件22设置并与基板21之间形成第二空间26，还可以设置围绕压力传感元件22的侧壁，侧壁与基板21之间形成收容空间。收容空间内填充凝胶状填充物29，覆盖压力传感元件22。
本领域技术人员应当理解，虽然在上面的实施例中，基板21上还具有设置在第一面上的导电元件27，导电元件27通过导线28电连接至压力传感元件22。在收容空间内填充有凝胶状填充物29，并且覆盖导电元件27。然而，本实用新型并不局限于此，在本实用新型的其它一些实施例中，罩壳23还包括用于容纳导电元件的单独的腔。该腔与收容空间分离，以使导电元件27与排气的酸性环境隔离。此时可以不需要凝胶状填充物29覆盖导电元件27。
相比于现有技术，本实用新型的传感器装置，在基板上具有包含透气口的嵌件，嵌件嵌入基板的通孔中，可以提高基板在通孔附近的抵抗传感器装置的恶劣工作环境的鲁棒性。从而降低了包含具有通孔的基板的传感器装置例如MEMS压差传感器、MEMS液位传感器发生故障的几率，延长了传感器装置的使用寿命。
本公开内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本公开内容。对于本领域普通技术人员来说，对本公开内容进行的各种修改是显而易见的，并且，也可以在不脱离本公开内容的保护范围的情况下，将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此，本公开内容并不限于本文所描述的示例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
Claims (10)
1.一种传感器装置，其特征在于，所述传感器装置包括：
基板，其包括相对的第一面及第二面，并且设置连通所述第一面和所述第二面的通孔；
嵌件，其嵌在所述通孔中，所述嵌件包括第一透气口；及
传感元件，其密封地安装在所述基板的所述第一面，在所述传感元件的两侧形成相互不透气地隔离的第一空间和第二空间，所述第一透气口连通所述第一空间与所述第二面。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置还包括罩壳，其安装于所述基板的所述第一面，所述罩壳与所述基板之间形成收容空间，所述传感元件位于所述收容空间中。
3.根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，所述第二空间位于所述罩壳与所述传感元件之间，所述罩壳设置有连通所述第二空间的第二透气口。
4.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置还包括凝胶状填充物，其至少部分地填充所述第二空间；所述凝胶状填充物覆盖所述传感元件。
5.根据权利要求4所述的传感器装置，其特征在于，所述凝胶状填充物为液态氟弹性体。
6.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述嵌件由环氧树脂构成。
7.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述嵌件在与所述通孔垂直的方向上的宽度为所述第一透气口的直径的2倍至4倍。
8.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述基板是陶瓷电路板，其具有设置在所述第一面上并电连接至所述传感元件的导电元件。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的传感器装置，其特征在于，所述传感元件是MEMS压差传感元件。
10.根据权利要求1至8中任意一项所述的传感器装置，其特征在于，所述传感元件是MEMS液位传感元件。
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