CN218002758U - 基于pcb焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器 - Google Patents

Abstract

本申请属于压力传感器技术领域，具体涉及一种基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，包括本体、PCB、芯片、底座和膜片，所述本体为环形结构，所述本体内部为充油腔；所述PCB的正面与所述本体的反面密封连接；所述芯片被配置在所述PCB的正面，所述芯片位于充油腔内；所述底座的反面配置有第一凹槽，所述第一凹槽底部配置有第一通孔，所述底座的反面与所述本体的正面密封连接；所述膜片被配置在所述底座与所述本体之间，用于分割充油腔和第一凹槽。本申请的压力传感器通过设置第一凹槽，配置与膜片接触的空腔，空腔通过第一通孔与外界被测液体连通，被测液体通过第一通孔进入空腔内，瞬时流体尖峰压力会被减弱，从而实现降低冲击的目的。

Description

基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器

技术领域

本申请属于压力传感器技术领域，具体涉及一种基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器。

背景技术

压力变送器用于感测液体、气体的压力，将不易直接感知的压力信号转变成易于测量的电压信号或标准工业信号，便于远距离传输、测量和控制。压力变送器广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、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。

扩散硅充油芯体作为压力变送器等压力传感器的核心部件，体具有较高的可靠性和精度，适宜于制造高精度的压力传感器，在工业控制、工程机械等领域均有广泛应用。扩散硅充油芯体的核心元器件是一颗扩散硅MEMS芯片(MEMS【Micro ElectromechanicalSystem，即微电子机械系统】是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统)，此芯片能够感受外界压力并转换为电压输出，但是此芯片较为脆弱，不耐灰尘、酸碱腐蚀。充油芯体的外部封装结构，利用波纹膜片及金属基座将扩散硅芯片密封起来，并填充硅油传导外部压力，从而使得整个传感器耐酸碱腐蚀，能够可靠的在各种恶劣工况下工作。有时被测的液体可能突然短时间内产生较大的压力变化，瞬时流体尖峰压力产生的瞬时冲击很大，这种瞬时冲击对膜片和芯片是有损害的，长时间多次的瞬时冲击可能会导致传感器失效。

发明内容

本申请提供一种基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，本传感器引压孔采用阻尼设计，膜片与外壳间有足够空间吸收瞬时冲击，用于解决现有传感器受被测介质瞬时冲击大的问题。

本申请提供了一种基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，包括：

本体，所述本体为环形结构，所述本体内部为充油腔；

PCB，所述PCB的正面与所述本体的反面密封连接；

芯片，所述芯片被配置在所述PCB的正面，所述芯片位于充油腔内；

底座，所述底座的反面配置有第一凹槽，所述第一凹槽底部配置有第一通孔，所述底座的反面与所述本体的正面密封连接；

膜片，所述膜片被配置在所述底座与所述本体之间，用于分割充油腔和第一凹槽。

上述基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，通过设置第一凹槽，配置一个与膜片接触的空腔，空腔通过配置的第一通孔与外界被测液体连通，被测液体通过较小的第一通孔进入较大的空腔内，瞬时流体尖峰压力会被减弱，从而实现降低冲击的目的。

在一实施例的技术方案中，所述第一凹槽为圆柱形，所述第一凹槽与所述膜片同心配置。

在一实施例的技术方案中，所述第一通孔位于为圆柱形，所述第一通孔与所述膜片同心配置。

在一实施例的技术方案中，所述底座的正面配置有第二凹槽，所述第二凹槽为圆柱形，所述第二凹槽与所述膜片同心配置，所述第二凹槽和所述第一凹槽被为所述第一通孔连通。

在一实施例的技术方案中，所述PCB上设有至少一个第二通孔，用于与所述充油腔连通，所述第二通孔被配置有插针用于对所述第二通孔密封。

在一实施例的技术方案中，还包括骨架，所述骨架被配置在所述充油腔内；所述骨架的正面与所述芯片的正面齐平，或者所述骨架的正面超过所述芯片的正面。

在一实施例的技术方案中，所述骨架背面设有插针，所述PCB上配置有第二通孔，所述插针被配置在所述第二通孔内并与所述第二通孔密封连接。

在一实施例的技术方案中，所述骨架为圆环形，与所述膜片同心配置，所述骨架被配置在所述芯片外围。

在一实施例的技术方案中，所述膜片为金属材质的圆形波纹膜片，所述本体为不锈钢圆环，所述底座为不锈钢材质，所述膜片被所述本体与所述底座夹持并焊接密封；所述PCB正面设有圆环形的第一焊盘，所述不锈钢圆环与所述圆环形焊盘之间焊接密封。

在一实施例的技术方案中，所述本体的正面的内侧边缘配置有企口；所述底座的侧面配置有第三凹槽，用于装配密封圈。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

本申请中附图是用于示出优选实施方式，便于本领域普通技术人员对各种其他的优点和益处清楚明了的认识，并不能认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。

图1为本申请一实施例中基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器的剖面示意图。

图2为本申请一实施例中基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器的分解示意图。

图3为本申请一实施例中PCB的正面示意图。

图4为本申请一实施例中PCB的反面示意图。

附图标号说明：底座10、第一凹槽11、第二凹槽12、第一通孔13、第三凹槽14、本体20、企口21、PCB30、第二通孔31、第一焊盘32、第二焊盘33、芯片40、膜片50、骨架60、插针70、充油腔80。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上(包括两个)，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，技术术语“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”、“正”、“反”、“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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

图1示出了本申请一实施例中基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器的剖面示意图，图2示出了本申请一实施例中基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器的分解示意图，如图1、2所示，本申请提供了一种基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，包括本体20、PCB30、芯片40、底座10和膜片50；本体20为环形结构，内部被配置为充油腔80；PCB30的正面与本体20的反面密封连接，芯片40被配置在PCB30的正面，芯片40位于充油腔80内，充油腔80内填充硅油等传导介质，芯片40浸在传导介质里；底座10的反面设有第一凹槽11，第一凹槽11底部设有第一通孔13，底座10的反面与所述本体20的正面密封连接；膜片50位于底座10与本体20之间，用于分割充油腔80和第一凹槽11。

需要说明的是，正面和反面在图1、2中分别指示为本体20、PCB30、芯片40、底座10和膜片50的下表面和上表面。

本申请提供的基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，通过设置第一凹槽11，配置一个与膜片50接触的空腔，空腔通过第一通孔13与外界被测液体连通，第一通孔13就相当于一阻尼孔，被测液体通过较小的阻尼孔进入较大的空腔内时，阻尼孔可以对被测液体起到阻尼作用，瞬时流体尖峰压力会在被测液体经过第一通孔13后被减弱，有效减小液锤效应，减小缓冲，从而降低冲击，有效保护膜片50。

在一些实施方式中，膜片50一般都是圆形，本体20、PCB30、芯片40、底座10和膜片50也可以都设计成圆形的结构，以及第一凹槽11和第一通孔13一般也设计成圆形的结构。

在一些实施方式中，PCB30的正面设有第二焊盘33，芯片40通过与第二焊盘33焊接安装在PCB30上；PCB30的反面也设有第二焊盘33，用于与外面电路连接。其中芯片40采用SO-8封装，可有效保护晶元引出的金丝，提高稳定性。

在一些实施方式中，本体20为不锈钢圆环，PCB30正面设有圆环形的第一焊盘32，如图3、4所示，不锈钢圆环与所述圆环形焊盘之间通过回流焊焊接密封。采用贴片方式焊接，制造工艺简单，适合批量生产。膜片50为金属材质的圆形波纹膜片，底座10为不锈钢材质，膜片50被所述本体20与所述底座10夹持并采用激光焊接方式焊接密封。

在一些实施例中，第一凹槽11为圆柱形，第一凹槽11与膜片50同心配置，以使第一凹槽11能够完整的覆盖膜片50的整个有效传导面。如此，可以保证被测液体与膜片50的充分接触、膜片50的受力均匀。

进一步地，第一通孔13位于为圆柱形，第一通孔13与膜片50同心配置。如此，第一通孔13位于第一凹槽11的中心，被测液体经过第一通孔13后可以均匀的进入第一凹槽11内，最大限度的降低冲击。

更进一步，底座10的正面设有第二凹槽12，第二凹槽12为圆柱形，第二凹槽12与膜片50同心配置，第二凹槽12和第一凹槽11被为第一通孔13连通。第二凹槽12用于将被测液体汇聚，可以均匀的通过第一通孔13。

在一些实施例中，如图2、3、4所示，PCB30上设有至少一个第二通孔31，与充油腔80连通，用于向充油腔80充油，当充油腔80充满油时，第二通孔31内插入插针70，采用焊接对第二通孔31密封。采用插针70焊接，相较于直锡堵接焊强度更高，密封性更好。

在一些实施方式中，PCB30上设有两个第二通孔31，通过两个第二通孔31可以采用恒温抽真空方式向充油腔80内注入硅油等传导介质。

在一些实施例中，基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器还包括骨架60，骨架60位于充油腔80内；骨架60的正面与芯片40的正面齐平，或者骨架60的正面超过所述芯片40的正面；如此，当膜片50压力过大，变形到一定程度时，骨架60可阻挡膜片50继续变形，有效起到过载保护，保证膜片50不变形过度，也起到保护芯片40的作用。

在一些实施方式中，骨架60为塑料材质的圆环形，与膜片50同心配置，骨架60将芯片40包围起来，对膜片50起到保护作用，并且与圆形的膜片50的形变相匹配，对膜片50的支撑匀称。

在一些实施方式中，骨架60背面设有两根插针70，PCB30上设有与之对应的两个第二通孔31，插针70被配置在第二通孔31内，并与第二通孔31通过焊接密封连接。

在一些实施例中，所述本体20的正面的内侧边缘配置有企口21，保证膜片50的有效传导面与传导介质充分接触，保证传导。

在一些实施例中，所述底座10的侧面配置有第三凹槽14，用于装配密封圈，在装配密封圈后可以安装在各种应用场合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在矛盾冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，其特征在于，包括：

本体，所述本体为环形结构，所述本体内部为充油腔；

PCB，所述PCB的正面与所述本体的反面密封连接；

芯片，所述芯片被配置在所述PCB的正面，所述芯片位于充油腔内；

底座，所述底座的反面配置有第一凹槽，所述第一凹槽底部配置有第一通孔，所述底座的反面与所述本体的正面密封连接；

膜片，所述膜片被配置在所述底座与所述本体之间，用于分割充油腔和第一凹槽。

2.根据权利要求1所述的基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，其特征在于，所述第一凹槽为圆柱形，所述第一凹槽与所述膜片同心配置。

3.根据权利要求1或2所述的基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，其特征在于，所述第一通孔位于为圆柱形，所述第一通孔与所述膜片同心配置。

4.根据权利要求3所述的基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，其特征在于，所述底座的正面配置有第二凹槽，所述第二凹槽为圆柱形，所述第二凹槽与所述膜片同心配置，所述第二凹槽和所述第一凹槽被为所述第一通孔连通。

5.根据权利要求1所述的基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，其特征在于，所述PCB上设有至少一个第二通孔，用于与所述充油腔连通，所述第二通孔被配置有插针用于对所述第二通孔密封。

6.根据权利要求1所述的基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，其特征在于，还包括骨架，所述骨架被配置在所述充油腔内；所述骨架的正面与所述芯片的正面齐平，或者所述骨架的正面超过所述芯片的正面。

7.根据权利要求6所述的基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，其特征在于，所述骨架背面设有插针，所述PCB上配置有第二通孔，所述插针被配置在所述第二通孔内并与所述第二通孔密封连接。

8.根据权利要求6所述的基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，其特征在于，所述骨架为圆环形，与所述膜片同心配置，所述骨架被配置在所述芯片外围。

9.根据权利要求1所述的基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，其特征在于，所述膜片为金属材质的圆形波纹膜片，所述本体为不锈钢圆环，所述底座为不锈钢材质，所述膜片被所述本体与所述底座夹持并焊接密封；所述PCB正面设有圆环形的第一焊盘，所述不锈钢圆环与所述圆环形焊盘之间焊接密封。

10.根据权利要求1所述的基于PCB焊接密封的充油型扩散硅压阻式压力传感器，其特征在于，所述本体的正面的内侧边缘配置有企口；所述底座的侧面配置有第三凹槽，用于装配密封圈。

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