CN219608101U - 一种温度压力传感器 - Google Patents

Abstract

一种温度敏感元件能够方便地电连接至电路板的温度压力传感器，其包括：壳体，具有压力引入孔；压力测量组件，包括设有一压力接收孔的金属基板及罩封于压力接收孔上端的金属膜片，其远离压力接收孔的一侧表面设置有由应变电阻组成的压力测量电路；金属基板将壳体的内腔分隔为上腔和下腔；固定设置于金属基板上侧的电路板，其通过导线电连接至压力测量电路，其上设有充许导线或金属膜片通过的让位孔；固定设置于壳体上的多个插针，下端伸入上腔内并通过第一弹性导电体与电路板电连接；及设置于压力引入孔内且两端各引出一导电杆的温度敏感元件，导电杆的上端穿设金属基板后通过第二弹性导电体与电路板电连接，导电杆与金属基板之间密封有烧结玻璃。

Description

一种温度压力传感器

技术领域

本申请涉及压力传感器技术领域，具体涉及一种温度压力传感器。

背景技术

液态二氧化碳在消防、制冷及电力行业具有广泛应用。在常温下液态二氧化压力可高达十数兆帕。用于测量这类高压力的高量程压力传感器，无法通过MEMS(微机械系统)技术制作，而一般通过金属膜片技术制作这种压力传感器，同时还需要设置温度敏感元件对温度进行检测。现有的金属膜片式的温度压力传感器，由于设置了温度敏感元件，因此温度敏感元件需要穿过金属基板并与其密封。这就使得，温度感测元件与处理电路的电连接成为难题。

对于上述难题，现有的处理方法主要有两种。其中一种方法如CN102980714A、CN107817015A所公开的集成式压力与温度传感器那样，通过良好导热的金属壳体将温度感测元件与待测介质相隔离，从而使温度感测元件与压力感测元件两者之间无需被隔开，但必须在金属壳体与温度传感器元件之间填充导热材料。由于温度梯度的存在，其所测的温度数据准确度较低、响应时间较长，而且使工艺复杂化。

另外一种方法则是如CN112611504A所公开的那样，将温度敏感元件设置于绝缘座上，并通过导电弹片、导电元件(例如金属探针)与电路板实现电连接。但在实际制作上述的温度压力传感器时，存在以下难点：第一，导电弹片的上端朝上弹性抵接于导电元件的下端，两者的连接处在长时间使用时容易导致失效，在振动工作条件下尤是如此；第二，在对穿过基板的导电元件进行密封时，需要使用复杂的过孔金属化工艺，即先镀以Mo-Mn合金，再镀一层金属Ni，并用Au-Cu合金焊料钎焊，从而达到热膨胀系数(CTE，coefficient ofthermal expansion)的过渡和适配，以避免温度对测量精度的不利影响。

本部分中的陈述仅提供与本申请相关的背景信息并且可以不构成现有技术。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本申请提供了一种温度压力传感器，以方便地使温度敏感元件电连接至电路板。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种温度压力传感器，其包括：

壳体，其具有一压力引入孔；

压力测量组件，包括设有一压力接收孔的金属基板及罩封于压力接收孔上端的一金属膜片，金属膜片的远离压力接收孔的一侧表面设置有由应变电阻组成的压力测量电路；金属基板将壳体的内腔分隔为上腔和下腔；

固定设置于金属基板上侧的电路板，电路板通过导线电连接至压力测量电路，电路板上设有充许导线或金属膜片通过的让位孔；

固定设置于壳体上的多个插针，插针的下端伸入上腔内并通过第一弹性导电体与电路板电连接；

及设置于压力引入孔内且两端各引出一导电杆的温度敏感元件，导电杆的上端穿设金属基板后通过第二弹性导电体与电路板电连接，导电杆与金属基板之间密封有烧结玻璃。

优选地，壳体包括端钮、金属外壳及下壳体，压力引入孔设置于下壳体上；金属外壳的上端嵌固于端钮上，下端与下壳体密封连接；插针固定于端钮上。

优选地，压力测量组件和电路板之间间隔有由绝缘材料制成的电路板支撑件，电路板、电路板支撑件及压力测量组件上下依次固定连接，电路板支撑件上设有充许导线或金属膜片通过的让位孔。

优选地，电路板支撑件的让位孔之边缘朝下凸伸形成多个第一卡扣，第一卡扣卡接于金属基板的上表面形成的第一凸台上。

优选地，电路板支撑件朝上凸伸形成多个铆压柱，铆压柱朝上铆接于电路板上设置的多个安装孔上。

优选地，温度压力传感器还包括上下穿设电路板支撑件上设置的第一过孔的第三弹性导电体，第三弹性导电体的上端抵紧并电连接于电路板的下端面设置的一接地焊盘上，第三弹性导电体的下端抵紧并电连接于金属基板的上端面；金属基板朝下抵接于下壳体上。

优选地，还包括用于朝下压紧电路板的压紧组件，包括下端抵压于电路板上的压紧件，一O型圈充挤地设置于压紧件的上端和壳体的上部分之间，压紧件内形成有可供第一弹性导电体上下穿过的第二过孔。

优选地，压紧件的周缘朝下凸伸形成至少两个第二卡扣，第二卡扣卡接于电路板支撑件的外壁上对应设置的定位凹部上。

优选地，温度压力传感器还包括弹性套筒，弹性套筒包括上侧的粗段及下侧的细段，粗段与细段一体连接，细段配合地设置于压力引入孔内；粗段的上端抵压于金属基板的下端面上，下端抵压于下腔内形成的一密封支撑面上；压力接收孔朝下连通至粗段的内腔；温度敏感元件位于细段的内腔下部。

优选地，所述应变电阻为厚膜电阻、玻璃微熔应变电阻或溅射薄膜电阻组成。

附图说明

图1为本实用新型一优选实施例的温度压力传感器的爆炸图；

图2为本实用新型一优选实施例的温度压力传感器的俯视图；

图3为本实用新型一优选实施例的温度压力传感器的沿图1所示A-A的剖视图；

图4为本实用新型一优选实施例的温度压力传感器的沿图1所示B-B的剖视图；

图中：101、端钮；102、金属外壳；103、插针；1、上壳体；201、压力引入孔；202、第一支撑台阶；204、密封支撑面；2、下壳体；300、压力接收孔；30、金属基板；311、筒；312、金属膜片；31a、第一周向定位部；31、压力敏感元件；32a、第一周向定位部；32、第一凸台；33、保护层；34、引出焊盘；351、导电杆；352、温度敏感元件；353、烧结玻璃；3、压力测量组件；402、第二周向定位部；403、定位凹部；404、铆压柱；405、让位孔；406、第一卡扣；407、第一过孔；408、第一周向定位部；4、电路板支撑件；501、让位孔；502、第二周向定位部；503、安装孔；504、电子元件；505、第二焊盘；506、导线；507、第一周向定位部；5、电路板；601、第二卡扣；602、压脚；605a、保持筒；605、第二过孔；607、第三周向定位部；609、定位凸环；6、压紧件；700、筒腔；701、细段；702、粗段；7、弹性套筒；8、O型圈；91、第一弹性导电体；92、第二弹性导电体；93、第三弹性导电体；

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。下列的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。在以下描述中，相同的标记用于表示相同或等效的元件，并且省略重复的描述。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该本申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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的限制。

另外，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，可以视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

还应当进一步理解，在本申请说明书和对应的权利要求书中使用的术语“和/或”是指所列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合。

如图1至图4所示。在本申请的一实施例中，温度压力传感器包括壳体(未标记)、压力测量组件3、电路板5。壳体包括上壳体1和金属制的下壳体2。上壳体1可包括端钮101和金属外壳102。金属外壳102的上端嵌固于端钮101内，金属外壳102的下端通过焊接等方式固定于下壳体2下端的外周缘下沉而形成的一第一支撑台阶202上。

压力测量组件3包括金属基板30及压力敏感元件31，金属基板30将壳体的内腔上下分隔为上腔和下腔两部分。下壳体2上设置有一用于向下腔内引入压力介质的压力引入孔201。金属基板30上设置有一压力接收孔300。压力敏感元件31包括大致水平的金属膜片312及金属膜片312的边缘朝下凸伸形成的一筒311。筒311的下端一体连接或焊接于金属基板30的上端，并罩封于压力接收孔300上端。金属膜片312的下侧表面接收压力介质的压力而产生形变。金属膜片312的远离压力接收孔300的一侧表面(即上侧表面)设置有由数个应变电阻组成压力测量电路(例如惠斯通电桥)。这些应变电阻可以是厚膜电阻、玻璃微熔应变电阻或溅射薄膜电阻或其他能够由金属膜片312的变形而电阻值变化的其他电阻；其中，由于厚膜电阻与烧结玻璃353的烧结温度较为接近，因此上述厚膜电路与烧结玻璃353最好一同烧结于金属基板30上，从而减少工序并节约能源；此时，压力敏感元件31最好与金属基板30一体连接。其中，压力测量电路可由一层保护层33(例如釉层)覆盖进行保护，并露出多个引出焊盘34。

电路板5固定设置于金属基板30的上侧。电路板5通过导线506电连接至压力测量电路。电路板5上设有充许导线506或金属膜片312通过的让位孔501，从而使得压力测量电路测得的信号能够输送至电路板5。电路板5的上侧设置有诸如调理芯片等电子元件504。

温度压力传感器还包括多个用于将电路板5处理后的信号输送至外部设备的多个插针103。插针103可嵌固于端钮101上，其一端向外伸出，另一端朝下穿过端钮101后部分暴露于上腔中，插针103的暴露于上腔中的部分与电路板5的上侧设置的多个第二焊盘505形成一一对应的电连接，例如可以通过第一弹性导电体91形成电连接。第一弹性导电体91可以是金属弹片，但最好是连接弹簧。在其他的一些实施例中，插针103的暴露于上腔中的部分还可通过一柔性导电体(例如柔性电路板)与第二焊盘505焊接以形成电连接。

温度压力传感器还包括温度敏感元件352。温度敏感元件352设置于压力引入孔201内且其两端各引出一导电杆351。导电杆351的上端穿设金属基板30后通过第二弹性导电体92或第二柔性导电体与电路板5电连接。导电杆351与金属基板30之间密封有烧结玻璃353，以与金属基板30之间形成固定和密封，并保持绝缘。

在其他的一些实施例中，压力测量组件3和电路板5之间可间隔有由绝缘材料制成的电路板支撑件4。电路板5、电路板支撑件4及压力测量组件3上下依次固定连接。电路板支撑件4上设有充许导线506或金属膜片312通过的让位孔405。金属膜片312上侧表面的引出焊盘34通过导线506电连接于电路板5的上表面设置有多个第一焊盘(未标记)上，金属膜片312可朝上伸入让位孔405中，或再进一步朝上伸入让位孔501中，或更进一步地从让位孔501中朝上穿出。其中，为降低导线506的长度，最好使引出焊盘34的上表面与第一焊盘的上表面上下平齐或上下接近。其中，电路板支撑件4可朝上凸伸形成多个铆压柱404，铆压柱404朝上铆接于电路板5上设置的多个安装孔503上。较佳地，电路板支撑件4的让位孔405之边缘还可朝下凸伸形成多个第一卡扣406。第一卡扣406卡紧于金属基板30的上表面形成的第一凸台32的外周上。

为了使金属外壳102能够接地，温度压力传感器还包括一第三弹性导电体93。第三弹性导电体93上下穿设电路板支撑件4上设置的第一过孔407。第三弹性导电体93的上端抵紧并电连接于电路板5的下端面上设置的接地焊盘(未示出)上。第三弹性导电体93的下端抵紧并电连接于金属基板30的上端面，由于金属外壳102的下端与下壳体2焊接，金属基板30朝下抵接于下壳体2上，这样能够使金属外壳102通过电路板5上的接地焊盘实现接地。

在其他的一些实施例中，为了使压力测量组件3、电路板支撑件4及电路板5简便地固定于内腔中，温度压力传感器还可包括用于朝下压紧电路板5的压紧组件，从而将他们压紧固定于腔腔中。压紧组件可包括压紧件6，压紧件6的下端可形成多个压脚602，压脚602朝下抵压于电路板5上。压紧件6内形成有可供第一弹性导电体91上下穿过的第二过孔605。一O型圈8充挤地设置于压紧件6的上端和壳体的上部分之间，例如，压紧件6的上端的靠近外缘处可朝上凸伸形成一圈定位凸环609，压紧件6的上端之外缘处相对形成定位台阶面。O型圈8套设于压紧件6的定位台阶面上，且上端被金属外壳102的内壁挤压，这样能够在进行压紧固定的同时，避免由于部件的高度尺寸偏差导致的难以装配。在其他的一些实施例中，第二过孔605的边缘可朝下凸伸形成保持筒605a，以避免第一弹性导电体91移位。

其中，压紧件6的周缘可朝下凸伸形成至少两个第二卡扣601。第二卡扣601卡接于电路板支撑件4的外壁上对应设置的定位凹部403上，从而使压紧件6与电路板5及电路板支撑件4之间能够预先进行固定。

在其他的一些实施例中，优选地，温度压力传感器还可包括充挤于金属基板30的下端与下壳体2的内壁之间以使两者的实现密封连接的弹性套筒7。弹性套筒7具体包括上侧的粗段702及下侧的细段701。粗段702与细段701一体连接。细段701配合地设置于压力引入孔201内。粗段702的上端抵压于金属基板30的下端面上。下端抵压于下腔内形成的一密封支撑面204上。压力接收孔300朝下连通至粗段702的内腔。温度敏感元件352位于细段701的内腔700下部。

为了在装配温度压力传感器时实现部件间的周向定位，当压力敏感元件31朝上伸入让位孔501内或从让位孔501中朝上穿出时，电路板5的让位孔501、电路板支撑件4的让位孔405、压力敏感元件31上对应形成有使三者形成周向定位的第一周向定位部507、第一周向定位部408、第一周向定位部31a。第二卡扣601的内侧可抵贴于这些第一周向定位部上。第一凸台32的周壁上也可对应形成第一周向定位部32a。当压力敏感元件31未朝上伸入让位孔501内时，第一周向定位部507可相应省略。另外，电路板5及电路板支撑件4上可形成有与第二卡扣601的内侧壁对应的第二周向定位部502、402。另外，为了使压紧件6与端钮101之间实现周向定位，可使定位凸环609的内壁上形成第三周向定位部607。端钮101的下端的一部分朝下伸入定位凸环609内并对应设置有第三周向定位部。其中，这些对应的周向定位部的两者之间，可以两者均是平直边，也可以是定位槽与定位楞的组合，也可以是其他两种水平截面之形状可互补的结构。

本公开内容的范围不是由详细描述限定，而是由权利要求及其等同方案限定，并且在权利要求及其等同方案范围内的所有变型都解释为包含在本公开内容中。

Claims (10)

1.一种温度压力传感器，其特征在于，包括：

壳体，其具有一压力引入孔(201)；

压力测量组件(3)，包括设有一压力接收孔(300)的金属基板(30)及罩封于压力接收孔(300)上端的金属膜片(312)，金属膜片(312)的远离压力接收孔(300)的一侧表面设置有由应变电阻组成的压力测量电路；金属基板(30)将壳体的内腔分隔为上腔和下腔；

固定设置于金属基板(30)上侧的电路板(5)，电路板(5)通过导线(506)电连接至压力测量电路，电路板(5)上设有充许导线(506)或金属膜片(312)通过的让位孔(501)；

固定设置于壳体上的多个插针(103)，插针(103)的下端伸入上腔内并通过第一弹性导电体(91)与电路板(5)电连接；

及设置于压力引入孔(201)内且两端各引出一导电杆(351)的温度敏感元件(352)，导电杆(351)的上端穿设金属基板(30)后通过第二弹性导电体(92)与电路板(5)电连接，导电杆(351)与金属基板(30)之间密封有烧结玻璃(353)。

2.根据权利要求1所述的温度压力传感器，其特征在于，壳体包括端钮(101)、金属外壳(102)及下壳体(2)，压力引入孔(201)设置于下壳体(2)上；金属外壳(102)的上端嵌固于端钮(101)上，下端与下壳体(2)密封连接；插针(103)固定于端钮(101)上。

3.根据权利要求1所述的温度压力传感器，其特征在于，压力测量组件(3)和电路板(5)之间间隔有由绝缘材料制成的电路板支撑件(4)，电路板(5)、电路板支撑件(4)及压力测量组件(3)上下依次固定连接，电路板支撑件(4)上设有充许导线(506)或金属膜片(312)通过的让位孔(405)。

4.根据权利要求3所述的温度压力传感器，其特征在于，电路板支撑件(4)的让位孔(405)之边缘朝下凸伸形成多个第一卡扣(406)，第一卡扣(406)卡接于金属基板(30)的上表面形成的第一凸台(32)上。

5.根据权利要求3所述的温度压力传感器，其特征在于，电路板支撑件(4)朝上凸伸形成多个铆压柱(404)，铆压柱(404)朝上铆接于电路板(5)上设置的多个安装孔(503)上。

6.根据权利要求3所述的温度压力传感器，其特征在于，还包括上下穿设电路板支撑件(4)上设置的第一过孔(407)的第三弹性导电体(93)，第三弹性导电体(93)的上端抵紧并电连接于电路板(5)的下端面设置的一接地焊盘上，第三弹性导电体(93)的下端抵紧并电连接于金属基板(30)的上端面；金属基板(30)朝下抵接于下壳体(2)上。

7.根据权利要求1所述的温度压力传感器，其特征在于，还包括用于朝下压紧电路板(5)的压紧组件，包括下端抵压于电路板(5)上的压紧件(6)，一O型圈(8)充挤地设置于压紧件(6)的上端和壳体的上部分之间，压紧件(6)内形成有可供第一弹性导电体(91)上下穿过的第二过孔(605)。

8.根据权利要求7所述的温度压力传感器，其特征在于，压紧件(6)的周缘朝下凸伸形成至少两个第二卡扣(601)，第二卡扣(601)卡接于电路板支撑件(4)的外壁上对应设置的定位凹部(403)上。

9.根据权利要求1所述的温度压力传感器，其特征在于，还包括弹性套筒(7)，弹性套筒(7)包括上侧的粗段(702)及下侧的细段(701)，粗段(702)与细段(701)一体连接，细段(701)配合地设置于压力引入孔(201)内；粗段(702)的上端抵压于金属基板(30)的下端面上，下端抵压于下腔内形成的一密封支撑面(204)上；压力接收孔(300)朝下连通至粗段(702)的内腔；温度敏感元件(352)位于细段(701)的内腔下部。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的温度压力传感器，其特征在于，所述应变电阻为厚膜电阻、玻璃微熔应变电阻或溅射薄膜电阻。