CN213180426U - 一种压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种压力传感器，包括陶瓷基板、安装于陶瓷基板上的压力芯片以及与压力芯体电连接的传感器信号处理电路板；还包括盖合于陶瓷基板上的上盖，上盖与陶瓷基板围合成密闭腔室，压力芯片和传感器信号处理电路板均设置于密闭腔室内；陶瓷基板于压力芯片正下方开设有通孔，通孔内密封填充有弹性胶体，弹性胶体上端与压力芯片下表面相抵。本实用新型压力传感器密封封装工艺简单，能避免热量集中导致温度漂移。

Description

一种压力传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，具体地说，是涉及一种压力传感器。

背景技术

压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。力传感器(Pressure Transducer) 是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。

由于压力传感器的压力芯体不能与测量介质直接接触，尤其在液体介质中，因此一般需要将压力芯体密封，常规对压力芯体密封的方式是通过点胶固化，在压力芯体表面形成一层具有弹性的密封胶层，但是这种封装方式对点胶的密封性要求较高，需要对压力芯体的整体以及引脚均进行密封，工艺要求高，且直接从表面密封胶封压力芯片，压力芯片使用过程中发热后的热量集中，不利于散热。因此，亟需一种密封封装工艺简单、避免热量集中的压力传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种密封封装工艺简单、避免热量集中的压力传感器。

本实用新型的目的是通过以下技术措施来达到的：一种压力传感器，包括陶瓷基板、安装于陶瓷基板上的压力芯片以及与压力芯体电连接的传感器信号处理电路板；还包括盖合于陶瓷基板上的上盖，上盖与陶瓷基板围合成密闭腔室，压力芯片和传感器信号处理电路板均设置于密闭腔室内；陶瓷基板于压力芯片正下方开设有通孔，通孔内密封填充有弹性胶体，弹性胶体上端与压力芯片下表面相抵。

在本实用新型的其中一种具体实施方式中，压力芯片下表面对应通孔处设有凹槽，凹槽的槽口孔径大于通孔的孔径，弹性胶体的上端延伸至凹槽内且密封填充凹槽。

在本实用新型的其中一种具体实施方式中，陶瓷基板的下表面设有挡圈，通孔位于挡圈内，弹性胶体的下端延伸至挡圈内且密封填充挡圈。

在本实用新型的其中一种具体实施方式中，还包括设置于陶瓷基板的接线柱，压力芯体与接线柱电连接，传感器信号处理电路板开设有与接线柱匹配的接线孔，接线柱与传感器信号处理电路板电连接。

在本实用新型的其中一种具体实施方式中，还包括设置于陶瓷基板上的热敏电阻，热敏电阻位于密闭腔室内，热敏电阻与传感器信号处理电路板电连接。

在本实用新型的其中一种具体实施方式中，上盖包括设置于陶瓷基板上的固定压环和设置于固定压环上端的电气插头，固定压环设有阶梯孔，传感器信号处理电路板设置于阶梯孔的踏面。

在本实用新型的其中一种具体实施方式中，还包括外壳，外壳设有与陶瓷基板、固定压环和电气插头侧面边缘形状匹配的安装槽；安装槽的槽口处设有卡块，卡块将电气插头、固定压环和陶瓷基板压紧于安装槽内；外壳对应弹性胶体处设有检测孔；传感器信号处理电路板与电气插头电连接。

在本实用新型的其中一种具体实施方式中，还包括FPC柔性连接板，电气插头通过FPC柔性连接板与传感器信号处理电路板电连接。

在本实用新型的其中一种具体实施方式中，还包括安装于陶瓷基板的保护盖，压力芯片位于保护盖内，保护盖开设有透气孔。

在本实用新型的其中一种具体实施方式中，压力芯片为MEMS压力芯片。

与现有技术的压力传感器结构相比，本实用新型的压力传感器通过将压力芯片封闭在密闭腔室内，通过在陶瓷基板上开设通孔，只需往通孔内注入弹性胶液后固化形成弹性胶体即可实现密封，工艺简单，不需要直接胶封在压力芯片的表面，密闭腔室具有一定的空间，避免压力芯片工作过程中产生热量来不及扩散，防止压力芯片局部过热影响使用寿命，避免由于温度过高导致压力芯片输出产生温度漂移。

附图说明

图1是本实用新型的传感器示意图。

其中：101、陶瓷基板；102、接线柱；20、压力芯片；30、传感器信号处理电路板；40、弹性胶体；50、挡圈；60、热敏电阻；701、固定压环；702、电气插头；801、外壳；802、卡块；901、FPC柔性连接板；902、保护盖。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的具体实施方式，具体实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本具体实施方式提供一种压力传感器，包括陶瓷基板101、安装于陶瓷基板101上的压力芯片20以及与压力芯体电连接的传感器信号处理电路板30；还包括盖合于陶瓷基板101上的上盖，上盖与陶瓷基板101围合成密闭腔室，压力芯片20和传感器信号处理电路板30均设置于密闭腔室内；陶瓷基板101于压力芯片20正下方开设有通孔，通孔内密封填充有弹性胶体40，弹性胶体40上端与压力芯片下表面相抵。

工作原理：以测量水压为例，将压力传感器浸泡在水中，弹性胶体40受到水的压力，压力芯片20感应到弹性胶体40的受力情况输出压力信号到传感器信号处理电路板30中，从而得到水压测量数据。传感器信号处理电路板30为现有技术，例如附载有传感器信号处理IC的电路。通过将压力芯片20封闭在密闭腔室内，通过在陶瓷基板101上开设通孔，只需往通孔内注入胶液后凝固形成弹性胶体40即可实现密封，工艺简单，不需要直接胶封在压力芯片20的表面，密闭腔室具有一定的空间，避免压力芯片20工作过程中产生热量来不及扩散，防止压力芯片20局部过热影响使用寿命，避免由于温度过高导致压力芯片20输出产生温度漂移；同时也避免了压力芯片20受水流的冲击。

为避免受到水流冲击，弹性胶体40从通孔内脱出，压力芯片20下表面对应通孔处设有凹槽，凹槽的槽口孔径大于通孔的孔径，弹性胶体40的上端延伸至凹槽内且密封填充凹槽。弹性胶体40在凹槽内的部分形成较大端，用于阻止弹性胶体40从传感器内脱出。

为便于加工，陶瓷基板101的下表面设有挡圈50，通孔位于挡圈50内，弹性胶体40的下端延伸至挡圈50内且密封填充挡圈50。封装时反转陶瓷基板101，只需要往挡圈50内注入胶液，使胶液填充与凹槽、通孔内，防止胶液流失扩散，便于快速封装。

为提高装配的精准度，还包括设置于陶瓷基板101的接线柱102，压力芯体与接线柱102电连接，传感器信号处理电路板30开设有与接线柱102匹配的接线孔，接线柱102与传感器信号处理电路板30电连接。采用接线孔与接线柱102 一一对应的方式完成陶瓷基板101与传感器信号处理电路板30的装配，此时根据实际需要设置接线柱102的数量以及对应的接线孔数量。

还包括设置于陶瓷基板101上的热敏电阻60，热敏电阻60位于密闭腔室内，热敏电阻60与传感器信号处理电路板30电连接。密闭腔室内设置热敏电阻60，无需密封热敏电阻60，通过陶瓷基板101的良好传热性能实现对水温的测试，且避免热敏电阻60受到水流的冲击。

上盖包括设置于陶瓷基板101上的固定压环701和设置于固定压环701上端的电气插头702，固定压环701设有阶梯孔，传感器信号处理电路板30设置于阶梯孔的踏面。固定压环701固定在陶瓷基板101上，传感器信号处理电路板 30放置在阶梯孔踏面即可实现快速安装，且与压力芯片20实现分离，电气插头 702固定于固定压环701上端，构成密闭腔室。

另一种安装方式，还包括外壳801，外壳801设有与陶瓷基板101、固定压环701和电气插头702侧面边缘形状匹配的安装槽；安装槽的槽口处设有卡块 802，卡块802将电气插头702、固定压环701和陶瓷基板101压紧于安装槽内；外壳801对应弹性胶体40处设有检测孔；传感器信号处理电路板30与电气插头 702电连接。外壳801和卡块802的设置，可在陶瓷基板101、固定压环701以及电气插头702之间不直接固定，陶瓷基板101、固定压环701以及电气插头702 装配到位之后，通过外壳801和卡块802在纵向方向卡紧，安装槽在水平方向上卡紧陶瓷基板101、固定压环701以及电气插头702，实现陶瓷基板101、固定压环701以及电气插头702的相对固定。

为便于电气插头702与传感器信号处理电路板30的连接，电气插头702通过FPC柔性连接板901与传感器信号处理电路板30电连接。相对于现有技术采用弹簧连接，FPC柔性连接板901预先连接电气插头702的针头以及传感器信号处理电路板30，装配过程中受力发生适应性形变，FPC柔性连接板901不易脱出。

还包括安装于陶瓷基板101的保护盖902，压力芯片20位于保护盖902内，保护盖902开设有透气孔。设置保护盖902防止装配及移动过程中对压力芯片 20造成损坏；透气孔的设置，避免由于压力芯片20发热导致保护盖902内气压增大而影响测量结果，通过透气孔使密闭腔室与保护盖902内的气压保持平衡。

在本实用新型的其中一种具体实施方式中，压力芯片20为MEMS压力芯片 20。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种压力传感器，包括陶瓷基板、安装于所述陶瓷基板上的压力芯片以及与所述压力芯体电连接的传感器信号处理电路板；其特征在于，还包括盖合于所述陶瓷基板上的上盖，所述上盖与所述陶瓷基板围合成密闭腔室，所述压力芯片和所述传感器信号处理电路板均设置于所述密闭腔室内；所述陶瓷基板于所述压力芯片的正下方开设有通孔，所述通孔内密封填充有弹性胶体，所述弹性胶体上端与所述压力芯片下表面相抵。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述压力芯片下表面对应所述通孔处设有凹槽，所述凹槽的槽口孔径大于所述通孔的孔径，所述弹性胶体的上端延伸至所述凹槽内且密封填充所述凹槽。

3.根据权利要求1或2所述的压力传感器，其特征在于，所述陶瓷基板的下表面设有挡圈，所述通孔位于所述挡圈内，所述弹性胶体的下端延伸至所述挡圈内且密封填充所述挡圈。

4.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，还包括设置于所述陶瓷基板的接线柱，所述压力芯体与所述接线柱电连接，所述传感器信号处理电路板开设有与所述接线柱匹配的接线孔，所述接线柱与所述传感器信号处理电路板电连接。

5.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，还包括设置于所述陶瓷基板上的热敏电阻，所述热敏电阻位于所述密闭腔室内，所述热敏电阻与所述传感器信号处理电路板电连接。

6.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述上盖包括设置于所述陶瓷基板上的固定压环和设置于所述固定压环上端的电气插头，所述固定压环设有阶梯孔，所述传感器信号处理电路板设置于所述阶梯孔的踏面。

7.根据权利要求6所述的压力传感器，其特征在于，还包括外壳，所述外壳设有与所述陶瓷基板、固定压环和电气插头侧面边缘形状匹配的安装槽；所述安装槽的槽口处设有卡块，所述卡块将所述电气插头、固定压环和陶瓷基板压紧于所述安装槽内；所述外壳对应所述弹性胶体处设有检测孔；所述传感器信号处理电路板与所述电气插头电连接。

8.根据权利要求7所述的压力传感器，其特征在于，还包括FPC柔性连接板，所述电气插头通过所述FPC柔性连接板与所述传感器信号处理电路板电连接。

9.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，还包括安装于所述陶瓷基板的保护盖，所述压力芯片位于所述保护盖内，所述保护盖开设有透气孔。

10.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述压力芯片为MEMS压力芯片。

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