CN215492216U - 介质隔离式压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种介质隔离式压力传感器，其包括：基板；壳体，包括侧壁及顶盖，侧壁与顶盖密封连接，顶盖由柔性材料制成，壳体扣合在基板上，形成容纳腔；盖帽，至少覆盖顶盖，以避免气体经顶盖进入容纳腔；至少一压力传感器芯片，固定在基板上，且置于容纳腔内；介质液体，充满容纳腔，外界压力能够通过壳体、介质液体传导至压力传感器芯片。本实用新型的优点在于，在柔性的顶盖上覆盖盖帽，所述盖帽能够避免气体经所述顶盖进入所述容纳腔，则当所述介质隔离式压力传感器置于高气压的环境中时，气体不会通过所述顶盖渗入所述容纳腔，使得介质隔离式压力传感器的零点平稳运行，避免产品发生零点漂移。

Description

介质隔离式压力传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器封装领域，尤其涉及一种介质隔离式压力传感器。

背景技术

通常的MEMS压阻式压力传感器的封装形式是将压力敏感芯片通过直接粘接或者玻璃过渡粘接的方式封接在金属管壳或塑料管壳上，再通过金线或铝线实现电连接，其压力敏感单元直接接触测量介质，适用于对没有腐蚀性、干净清洁的气体介质的压力测量。

但对于汽车机油、空调冷媒、刹车等应用环境较为恶劣、污染物较多的环境下，待测介质不能与压力传感器芯片直接接触。需要一种特殊的封装技术既能将待测介质与压力传感器芯片隔离开，又能实现压力传递的功能。

然而，目前的介质隔离式压力传感器易发生零点发生漂移现象，无法满足用户需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种介质隔离式压力传感器，其能够避免发生零点发生漂移现象，提高性能。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种介质隔离式压力传感器，其包括：基板；壳体，包括侧壁及顶盖，所述侧壁与所述顶盖密封连接，所述顶盖由柔性材料制成，所述壳体扣合在所述基板上，形成容纳腔；盖帽，至少覆盖所述顶盖，以避免气体经所述顶盖进入所述容纳腔；至少一压力传感器芯片，固定在所述基板上，且置于所述容纳腔内；介质液体，充满所述容纳腔，外界压力能够通过所述壳体、所述介质液体传导至所述压力传感器芯片。

可选地，所述侧壁由硬质材料制成，所述盖帽还覆盖所述侧壁的部分顶部。

可选地，所述盖帽上表面朝向远离所述基板的方向凸起。

可选地，所述顶盖的端部与所述侧壁的侧面通过粘结层粘结。

可选地，所述顶盖包括连接部及盖板，所述连接部设置在所述顶盖的端部，且沿与所述侧壁平行的方向延伸，所述盖板位于所述连接部之间。

可选地，所述盖板为朝向远离所述基板方向弯曲的拱形构型。

可选地，所述连接部与所述盖板一体成型。

可选地，所述基板上设置有注油孔，所述注油孔与所述容纳腔连通，所述注油孔内填充有密封材料。

可选地，所述侧壁外表面具有凹槽，所述凹槽用于放置密封环。

本实用新型的优点在于，在柔性的顶盖上覆盖盖帽，所述盖帽能够避免气体经所述顶盖进入所述容纳腔，则当所述介质隔离式压力传感器置于高气压的环境中时，气体不会通过所述顶盖渗入所述容纳腔，使得介质隔离式压力传感器的零点平稳运行，避免产品发生零点漂移。

附图说明

图1是本实用新型第一具体实施方式提供的介质隔离式压力传感器的结构示意图；

图2是本实用新型第二具体实施方式提供的介质隔离式压力传感器的结构示意图；

图3是本实用新型第三具体实施方式提供的介质隔离式压力传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的介质隔离式压力传感器的具体实施方式做详细说明。

图1是本实用新型第一具体实施方式提供的介质隔离式压力传感器的结构示意图。请参阅图1，所述介质隔离式压力传感器包括基板10、壳体20、至少一压力传感器芯片30及介质液体。

所述基板10包括但不限于陶瓷电路板或印刷电路板。在所述基板10内设置有电连接线路，以将所述压力传感器芯片30与外部电连接。例如，在本具体实施方式中，所述基板10为陶瓷电路板，其内设置有电连接线路(附图中未绘示)，以将所述压力传感器芯片30与外部结构电连接。

所述壳体20扣合在所述基板10上，并与所述基板10形成容纳腔11。所述壳体20包括侧壁21及顶盖22。

所述侧壁21为四周闭合框，其顶部及底部为镂空结构。所述侧壁21的顶部用于与所述顶盖22密封连接，所述侧壁21的底部用于与所述基板10密封连接。在本具体实施方式中，所述侧壁21为环形闭合构型，而在本发明其他具体实施方式中，所述侧壁21可为方型闭合构型或者多边形闭合构型，本发明对此不进行限定。

所述顶盖22与所述侧壁21的顶部连接。所述顶盖22由柔性材料制成，起到力传导的作用。当外界压力施加到所述介质隔离式压力传感器上时，所述顶盖22受到外界压力能够变形，从而将外界压力传递给所述压力传感器芯片，实现压力的感应。其中，所述柔性材料可为橡胶、硅胶等，例如，在本具体实施方式中，所述柔性材料为橡胶。

当介质隔离式压力传感器处于高气压环境中时，易发生零点漂移的现象。经进一步研究，发明人发现，产生该现象的原因在于，外部高压气体进入容纳腔内，进而使介质隔离式压力传感器产生零点漂移的现象。具体地说，影响当介质隔离式压力传感器处于高气压环境中时，气体会经柔性顶盖渗透进入容纳腔内部，使介质隔离式压力传感器产生零点漂移。

因此，本实用新型一具体实施方式提供的介质隔离式压力传感器还包括盖帽40。所述盖帽40至少覆盖所述顶盖22，以避免气体经所述顶盖22进入所述容纳腔11。由于所述盖帽40的填充，当介质隔离式压力传感器处于高气压环境中时，外界高压气体无法渗透所述盖帽40，进而无法经柔性顶盖渗透进入容纳腔内部，避免了介质隔离式压力传感器产生零点漂移。所述盖帽40可由胶水填充所述顶盖22而形成。

在本具体实施方式中，所述侧壁21由硬质材料制成。所述硬质材料可为金属或者硬质塑料，以起到支撑作用。例如，在本具体实施方式中，所述侧壁21由金属材料制成，其作为所述壳体的支撑结构，使所述壳体20能够与所述基板10形成容纳腔11。

对于所述壳体20而言，若所述壳体20仅采用金属材料制成，则通常需要焊接，产生的焊接应力造成介质隔离式压力传感器输出精度下降，且金属薄膜壳体厚度极小，容易损伤，直接造成介质隔离式压力传感器的精度损失；若所述壳体20仅采用柔性材料制成，壳体20的支撑性不如金属材质，且密封困难，采用胶水粘接粘合，可靠性差。而本发明介质隔离式压力传感器的壳体包括由硬质材料构成的侧壁及柔性材料构成的顶盖，能够平衡测量精度及支撑力，兼顾了可靠性，也保证了介质隔离式压力传感器的输出，能够避免单一壳体材质带来的缺点，大大提高了介质隔离式压力传感器的性能。

进一步，在本具体实施方式中，所述盖帽40还覆盖所述侧壁21的部分顶部，以使得硬质的所述侧壁21能够支撑所述盖帽40。

可选地，所述盖帽40上表面朝向远离所述基板10的方向凸起。所述凸起提供了良好的压力着陆点，外部压力能够更好地作用于介质隔离式压力传感器，提高介质隔离式压力传感器的灵敏度。

可选地，所述顶盖22的端部与所述侧壁21的侧面通过粘结层23粘结。所述粘结层23可为胶水等密封效果较好，不易老化的粘合剂形成的结构。

进一步，在本具体实施方式中，所述顶盖22包括连接部221及盖板222。

所述连接部221设置在所述顶盖22的端部，并通过粘结层23与所述侧壁21的内表面密封连接。进一步，所述连接不221沿与所述侧壁21平行的方向延伸，以增大所述顶盖22与所述侧壁21的接触面积，进而增大两者结合的牢固度，提高介质隔离式压力传感器的性能。

所述盖板222位于所述连接部221之间。在本具体实施方式中，所述盖板222为圆形构型，其圆周能够与所述连接部221连接，形成一体式的顶盖22。也就是说，所述盖板222与所述连接部221一体成型。

进一步，在本具体实施方式中，所述连接部221与所述盖板222形成凹型构型，且一体成型。所述连接部221环绕所述侧壁21一周设置，且与所述侧壁21通过所述粘结层23密封连接。所述盖板222设置在所述连接部221内部，作为压力传递构件。所述盖帽40填充在所述凹型构型内，且覆盖所述连接部221与所述盖板222。

在本发明另一具体实施方式中，所述连接部221与所述盖板222也可为其他构型。具体地说，请参阅图2，其为本发明第二具体实施方式提供的介质隔离式压力传感器的结构示意图。在第二具体实施方式中，所述连接部221与所述盖板222形成倒C型构型，且所述连接部221与所述盖板222一体成型。

在第一具体实施方式及第二具体实施方式中，所述盖板222为平板构型，而发明人发现，对于小型介质隔离式压力传感器而言，当盖板222的大小与芯片大小相差不大时，盖板222传递压力性能不好。发明人经研究进一步发现，随着介质隔离式压力传感器小型化，平板构型的盖板222的表面积也在缩小，导致平板构型的盖板的传递压力性能不好。因此，为了能进行良好的压力传递，增大介质隔离式压力传感器的灵敏度，使得介质隔离式压力传感器能有良好的输出，请参阅图3，本实用新型第三具体实施方式提供的介质隔离式压力传感器将所述盖板222设计为弯曲的拱形构型，增加了盖板222的表面积，增大了盖板222的压力传递性能，提高了介质隔离式压力传感器的灵敏度。

进一步，请继续参阅图1，所述壳体20扣合在所述基板10上后，所述壳体20的底部(即所述侧壁21的底部)与所述基板10的表面通过粘结剂或者锡膏等材料密封连接，以使得形成的所述容纳腔11为密闭腔体。

所述压力传感器芯片30固定在所述基板10上，且置于所述容纳腔11内。在本具体实施方式中，所述基板10表面设置有一个压力传感器芯片30，在本发明其他具体实施方式中，所述基板10表面设置有两个及以上的压力传感器芯片30。所述压力传感器芯片30与所述基板10的电连接线路电连接，从而实现所述压力传感器芯片11与外部结构的电连接。进一步，在所述基板10的底部设置有导电垫(附图中未绘示)，所述导电垫与所述基板10的电连接线路电连接，外部结构可与所述导电垫电连接，进而实现所述压力传感器芯片30与外部结构的电连接。

进一步，在本具体实施方式中，所述介质隔离式压力传感器还包括功能芯片，例如ASIC芯片31，所述ASIC芯片31堆叠设置在所述压力传感器芯片30上，以实现小型化封装。其中，所述压力传感器芯片30及ASIC芯片31通过金属导线与所述基板10电连接。在本发明其他具体实施方式中，所述功能芯片还可以包括其他用于介质隔离式压力传感器的芯片。

所述介质液体充满所述容纳腔11，外界压力能够通过所述壳体20、所述介质液体传导至所述压力传感器芯片30。所述介质液体可为硅油。

进一步，所述基板10上设置有注油孔12，所述注油孔12与所述容纳腔11连通。所述介质液体通过所述注油孔12注入所述容纳腔11内。在所述介质液体注入完毕，在所述注油孔12内填充密封材料13，以密闭所述容纳腔11，形成密封的充油空间。所述密封材料可为锡膏或者胶水。

进一步，所述侧壁21外表面具有凹槽210，所述凹槽210用于放置密封环(附图中未绘示)，以对所述介质隔离式压力传感器起到径向密封作用。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种介质隔离式压力传感器，其特征在于，包括：

基板；

壳体，包括侧壁及顶盖，所述侧壁与所述顶盖密封连接，所述顶盖由柔性材料制成，所述壳体扣合在所述基板上，形成容纳腔；

盖帽，至少覆盖所述顶盖，以避免气体经所述顶盖进入所述容纳腔；

至少一压力传感器芯片，固定在所述基板上，且置于所述容纳腔内；

介质液体，充满所述容纳腔，外界压力能够通过所述壳体、所述介质液体传导至所述压力传感器芯片。

2.根据权利要求1所述的介质隔离式压力传感器，其特征在于，所述侧壁由硬质材料制成，所述盖帽还覆盖所述侧壁的部分顶部。

3.根据权利要求1所述的介质隔离式压力传感器，其特征在于，所述盖帽上表面朝向远离所述基板的方向凸起。

4.根据权利要求1所述的介质隔离式压力传感器，其特征在于，所述顶盖的端部与所述侧壁的侧面通过粘结层粘结。

5.根据权利要求1所述的介质隔离式压力传感器，其特征在于，所述顶盖包括连接部及盖板，所述连接部设置在所述顶盖的端部，且沿与所述侧壁平行的方向延伸，所述盖板位于所述连接部之间。

6.根据权利要求5所述的介质隔离式压力传感器，其特征在于，所述盖板为朝向远离所述基板方向弯曲的拱形构型。

7.根据权利要求5所述的介质隔离式压力传感器，其特征在于，所述连接部与所述盖板一体成型。

8.根据权利要求1所述的介质隔离式压力传感器，其特征在于，所述基板上设置有注油孔，所述注油孔与所述容纳腔连通，所述注油孔内填充有密封材料。

9.根据权利要求1所述的介质隔离式压力传感器，其特征在于，所述侧壁外表面具有凹槽，所述凹槽用于放置密封环。

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