CN220170422U - 一种压差传感器 - Google Patents

Abstract

一种压差传感器，其包括：限定一安装腔的外壳；设置于安装腔内的压力感测组件；压力感测组件包括水平设置的第一电路板、第二电路板、第一围框，以及两个压力芯片；用于向第一压力腔内引入第一压力的第一压力管及用于向第二压力腔内引入第二压力的第二压力管；第一围框与第一电路板和第二电路板合围形成一个第一腔，第一围框与第二电路板合围形成两个左右间隔的第二腔；压力芯片通过位于第二腔内的第一电连接件与第二电路板电连接，第二电路板通过位于第一腔内的第一电连接件与第一电路板电连接；第一压力腔和第二压力腔一一对应地连通至两个第二腔；第一腔和第二腔内填充有第一保护凝胶，其能够提高压力传感器的寿命。

Description

一种压差传感器

技术领域

本申请涉及压力传感器技术领域，具体涉及一种压差传感器。

背景技术

压力传感器是用于测量环境或介质的压强的传感器，目前MEMS(微机电系统)由于成本低、体积小而得到了广泛应用，其通过半导体硅的压阻效应来测量压力。其中，硅芯体的中部设置为设膜片状，两侧对硅膜片施加的压力使硅膜片上的掺杂电阻的阻值发生变化，数个电阻连接组成的测量电路输出的电流或电压信号则可通过调理电路进一步处理后对外输出测量结果。当硅芯片内在膜片一侧设置有真空腔时所测压力即为另一侧所施加的压力相对于真空的压力，即绝对压力；当膜片一侧引入大气压力时，所测压力即为相对于大气的压力，即表压；当膜片两侧分别引入其他压力时，所测压力为两侧压力之差，即差压。其中，压力芯体可设置于陶瓷基体或具有特别热膨胀系数的金属基体上，以避免温度膨胀系数不匹配导致的精度降低，甚至应力破坏，而调理电路则设置于与基体固定的印刷电路板上。

在高温、振动等恶劣的工作条件下，压力传感器的压力芯体在温度变化时更容易受到温度应力的破坏而失效。例如，为满足国六排放标准，柴油发动机通常需要设置EGR(废气再循环)回路，此时尾气高温较通常的尾气温度130℃要高出30℃～40℃；此时，印刷电路板的寿命会显著降低。

申请人的一种设想是，将压力芯体安装于陶瓷基板或特别热膨胀系数的金属基板上以降低温度应力的破坏风险，但由于成本和技术的考虑，陶瓷基体或金属基体最好与印刷电路板通过胶水粘接，并在胶水固化后将压力芯体通过金丝邦定于印刷电路板上的焊盘上。但由于粘接使其两者之间固定不够牢靠，有在生产组装或使用时发生位移、误触导致的金丝断裂、脱焊的风险；另一方面，在高温也会导致传感器密封性的下降，导致待测介质(例如高温尾气)更易侵入电子元件所在腔体，进而降低传感器的使用寿命。

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，本申请提供了一种压差传感器，以在保护电路的前提下同时能够改善其可制造性。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种压差传感器，其包括：

限定一安装腔的外壳，包括壳体和上盖；

设置于安装腔内并将安装腔上下隔断为上、下两部分的压力感测组件，安装腔的下部分包括相互隔离的第一压力腔和第二压力腔；压力感测组件包括水平设置的第一电路板、粘接于第一电路板下侧表面的第二电路板、粘接于第二电路板下侧表面的第一围框，以及两个压力芯片；

用于向第一压力腔内引入第一压力的第一压力管及用于向第二压力腔内引入第二压力的第二压力管；

其中，第一围框与第一电路板和第二电路板一起合围形成一个第一腔，第一围框与第二电路板合围形成两个左右间隔的第二腔，两个压力芯片一一对应地设置于两个第二腔内；压力芯片通过位于第二腔内的第一电连接件与第二电路板电连接，第二电路板通过位于第一腔内的第一电连接件与第一电路板电连接；第一压力腔和第二压力腔一一对应地连通至两个第二腔；第一腔和第二腔内填充有第一保护凝胶；第一腔位于两个第二腔之间，第一围框的中部侧壁朝前后一侧外扩并越过第二电路板的边缘形成扩展部，扩展部将第一电路板下表面上的多个第二电连接部围在第一腔内。

优选地，第一围框包括一圈上下延伸的壁以及一体连接于壁内的两个隔板，隔板将第一围框与第二电路板之间围成的空间分割成一个所述第一腔和两个所述第二腔。

优选地，第一围框还包括固定于壁下端的板，板上开设有一一对应于第一腔和两个第二腔的三个窗口，两个第二腔通过对应的窗口连通至对应的压力腔。

优选地，板朝下固定支撑于壳体上形成的一支撑面上；支撑面上开设有与上述两个窗口一一对应正对的两个过孔，两个第二腔各通过一个窗口、过孔连通至对应的第一压力腔或第二压力腔。

优选地，过孔的周缘朝内凹陷形成一圈第二密封槽，每个所述窗口的周缘朝下对应形成对应插伸于第二密封槽内的一圈密封凸缘，第二密封槽内设有第一密封粘接胶。

优选地，上盖包括盖板及由盖板的水平边缘朝下凸伸形成的凸缘，壳体的上端边缘对应形成一圈第一密封槽，第一密封槽的内外两侧对应形成一圈内围壁和一圈外围壁；凸缘对应插设于第一密封槽内，第一密封槽内的其他部分填充有第二密封粘接胶。

优选地，壳体的左右一端固定连接有电连接器，电连接器上固定设置有多个第一插针，第一插针的第一端朝内伸入安装腔的上部分内，第一端形成有鱼眼结构，鱼眼结构朝上紧配合于第一电路板的左右对应一端设置的金属化连接孔内。

优选地，金属化连接孔设置于第一电路板的一侧边缘相对于第二电路板的边缘朝露出的部分上。

优选地，第一电路板的上表面设有电子元件，电子元件外围设有第二围框，第二围框内填充有第二保护凝胶。

本实用新型的压差传感器，其通过设置第一围框与第一电路板、第二电路板之间围成的一个第一腔和两个第二腔，能够分别将第一电连接件、第二电连接件及压力芯片保护起来，能够提高压力传感器的寿命。

附图说明

图1为本实用新型一优选实施例的压差传感器的爆炸结构示意图；

图2为本实用新型一优选实施例的上盖的立体图；

图3为本实用新型一优选实施例的压差传感器的立体剖视图(略去上盖)；

图4为本实用新型一优选实施例的压力感测组件的立体图；

图5为本实用新型一优选实施例的压力感测组件的俯视图；

图6为本实用新型另一变化实施例的压力感测组件的立体图；

图7为本实用新型另一变化实施例的压力感测组件的俯视图；

图中：300、压差传感器；302、安装部；303、衬套；304、电连接器；3051、第一压力腔；3052、内腔；305、第一压力管；3061、第二压力腔；3062、内腔；306、第二压力管；3071、让位槽口；3072、内围壁；3073、外围壁；307、第一密封槽；3081、第一端；3082、第二端；3084、鱼眼结构；3085、鱼眼结构；308、第一插针；3091、过孔；309、支撑面；310、壳体；311、抵接定位部；313、第二密封槽；314、让位部；320、压力感测组件；3211、金属化连接孔；3213、第二电连接部；321、第一电路板；322、第二电路板；3231、壁；3232、板；3233、扩展部；3234、隔板；3235、密封凸缘；3236、工装定位孔；323、第一围框；324、压力芯片；3251、第一电连接件；3252、第二电连接件；3271、第一腔；3272、第二腔；328、窗口；329、电子元件；330、上盖；331、盖板；332、凸缘；333、凸起；334、钢珠；336、防呆定位部；

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。

请参阅图1至图5。本实用新型的一优选实施例中，压差传感器300包括由壳体310和朝下扣合于壳体310上的上盖330组成的外壳。壳体310和上盖330共同限定了一安装腔(未标记)。

压力感测组件320设置于安装腔内并将安装腔上下隔断为上、下两部分。安装腔的下部分包括相隔离的第一压力腔3051和第二压力腔3061。压力感测组件320具体包括水平设置的第一电路板321、粘接于第一电路板321下侧表面的第二电路板322、朝上粘接于第二电路板322下表面的第一围框323，以及两个压力芯片324。其中，压力芯片324可以为绝压芯片，绝压芯片的膜片的一侧为真空腔，另一侧为用于接收待测压力的感测面；或者压力芯片324为表压芯片，其一侧为接收相等压力例如大气压的第一感测面，另一侧为接收待测压力的第二感测面。

其中，第一电路板321和第二电路板322均可设置为长度方向沿左右设置的矩形，此时可使两个压力芯片324沿左右方向间隔设置。相应地，第一围框323的左右一侧与第二电路板322合围形成两个左右间隔的第二腔3272，两个压力芯片一一对应地设置于两个第二腔3272内。

第一围框323的中部与第一电路板321和第二电路板322一起合围形成一个第一腔3271，第一腔3271位于两个第二腔3272之间。第一围框323的中部侧壁朝前后一侧外扩并越过第二电路板322的边缘形成扩展部3233，扩展部3233将第一电路板321下表面上的多个第二电连接部3213围在第一腔3271内；相应地，壳体310对应朝前后一侧凹陷形成可容纳扩展部3233的让位部314。在其他的一些实施例中，第二电路板322的被扩展部3233越过的边缘，可以是内凹形的边缘，这样可以使扩展部3233的外缘与第一围框323的前后同一侧边缘平齐，以减小第一围框323的前后宽度。其中，第一电路板321上可开设有多个工装定位孔3236，这些工装定位孔3236围绕在第一围框323的边缘外，以便于通过工装定位使第一围框323相对于第一电路板321进行准确定位。在其他的一些实施例中，第一电路板321的前后两侧可各设有至少一个定位凹口3212，对应地，壳体310上对应固定有朝上插入定位凹口3212内的定位柱312。

压力芯片324通过位于第二腔3272内的第一电连接件3251例如金丝与第二电路板322上的数个焊盘电连接，第二电路板322通过位于第一腔3271内的第二电连接件3252例如金丝与第一电路板321上的第二电连接部3213(例如数个焊盘)电连接；第一腔3271和第二腔3272内填充有第一保护凝胶(未示出)。

本实用新型的压差传感器300还包括用于向第一压力腔3051内引入第一压力的第一压力管305及用于向第二压力腔3061内引入第二压力的第二压力管306，第一压力管305与第二压力管306可与壳体310一体连接。

具体地，第一围框323可包括一圈上下延伸的壁3231，壁3231的上端之左右一侧粘接于第二电路板322上，壁3231的上端之左右另一侧粘接于第一电路板321的左右对应一端边缘相对于第二电路板322朝外伸出的部分上。第一围框323还包括两个隔板3234，以将第一围框323与第一电路板321及第二电路板322之间围成的空间分割成一个第一腔3271和两个第二腔3272。其中，第一围框323还可包括固定于壁3231下端的板3232，板3232上开设有三个窗口328。第一腔3271通过其中的一个窗口328连通至第一压力腔3051和第一压力管305的内腔3052，第二腔3272通过其中的另一个窗口328连通至第二压力腔3061和第二压力管306的内腔3062。

其中，板3232可朝下粘接支撑于壳体310上形成的一大致水平的支撑面309上。支撑面309上开设有与上述两个窗口328一一对应正对的两个过孔3091，两个第二腔3272各通过一个窗口328、过孔3091连通至对应的第一压力腔3051或第二压力腔3061。过孔3091的周缘朝内凹陷形成一圈第二密封槽313，每个所述窗口328的周缘朝下对应形成对应插伸于第二密封槽313内的一圈密封凸缘3235，第二密封槽313内设有第一密封粘接胶。

在其他的一些实施例中，优选地，上盖330可包括盖板331及由盖板331的水平边缘朝下凸伸形成的凸缘332，壳体310的上端边缘可对应形成一圈第一密封槽307，第一密封槽307的内外两侧对应形成一圈内围壁3072和一圈外围壁3073。凸缘332对应插设于第一密封槽307内，第一密封槽307内的其他部分填充有第二密封粘接胶。其中，凸缘332的外壁上可朝外凸伸形成多个凸起333，以与外围壁3073的内壁形成紧配合。

其中，壳体310的左右相对两端还固定连接有电连接器304和安装部302，安装部302上设置安装孔，安装孔内设有衬套303。电连接器304上固定设置有多个第一插针308。第一插针308的第一端3081朝内伸入安装腔的上部分内，第一端3081形成有鱼眼结构3084，鱼眼结构3084朝上紧配合于第一电路板321的左右对应一侧设置的金属化连接孔3211内，第一插针308的第二端3082位于电连接器304内。除压力芯片324外的其他的电子元件329可设置于第一电路板321的上表面，其外围可围设一第二围框(未示出)，第二围框内可填充有第二保护凝胶(未示出)。

在其他的一些实施例中，优选地，盖板331的下表面设置有加强筋(未示出)，内围壁3072上设置有为加强筋让位的让位槽口3071。让位槽口3071的内壁上可朝内凸伸形成多个间隔的抵接定位部311，抵接定位部311可朝内抵接于第一电路板321的四周边缘上。其中，上盖330在一角上还可设置有防呆定位部336，以便于安装时用于防错。盖板331上可开设有钢珠孔，钢珠孔由钢珠334密封。

其中，第二电路板322可以为陶瓷电路板，从而使其更接近压力芯片324的热膨胀系数。第一围框323和第二围框3291可以由塑胶材料制成。第一保护凝胶和第二保护凝胶可以为氟硅凝胶，其可以相同，也可以不同。

请参阅图6～7。在本实用新型的另一变化的实施例中，可以取消定位凹口3212和定位柱312，而使壳体310上固定有多个第二插针(未标记)。第二插针的上端朝上伸入安装腔的上部分内，且其上设有鱼眼结构3085，鱼眼结构3085朝上紧配合于第一电路板321的左右另一侧上设置的另外数个金属化连接孔3211内。这样可以更方便、牢固地将压力感测组件320固定于壳体中。

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 (9)

1.一种压差传感器，其特征在于，包括：

限定一安装腔的外壳，包括壳体(310)和上盖(330)；

设置于安装腔内并将安装腔上下隔断为上、下两部分的压力感测组件(320)，安装腔的下部分包括相互隔离的第一压力腔(3051)和第二压力腔(3061)；压力感测组件包括水平设置的第一电路板(321)、粘接于第一电路板(321)下侧表面的第二电路板(322)、粘接于第二电路板(322)下侧表面的第一围框(323)，以及两个压力芯片(324)；

用于向第一压力腔(3051)内引入第一压力的第一压力管(305)及用于向第二压力腔(3061)内引入第二压力的第二压力管(306)；

其中，第一围框(323)与第一电路板(321)和第二电路板(322)一起合围形成一个第一腔(3271)，第一围框(323)与第二电路板(322)合围形成两个左右间隔的第二腔(3272)，两个压力芯片(324)一一对应地设置于两个第二腔(3272)内；压力芯片(324)通过位于第二腔(3272)内的第一电连接件(3251)与第二电路板(322)电连接，第二电路板(322)通过位于第一腔(3271)内的第一电连接件(3251)与第一电路板(321)电连接；第一压力腔(3051)和第二压力腔(3061)一一对应地连通至两个第二腔(3272)；第一腔(3271)和第二腔(3272)内填充有第一保护凝胶；第一腔(3271)位于两个第二腔(3272)之间，第一围框(323)的中部侧壁朝前后一侧外扩并越过第二电路板(322)的边缘形成扩展部(3233)，扩展部(3233)将第一电路板(321)下表面上的多个第二电连接部(3213)围在第一腔(3271)内。

2.根据权利要求1所述的压差传感器，其特征在于，第一围框(323)包括一圈上下延伸的壁(3231)以及一体连接于壁(3231)内的两个隔板(3234)，隔板(3234)将第一围框(323)与第二电路板(322)之间围成的空间分割成一个所述第一腔(3271)和两个所述第二腔(3272)。

3.根据权利要求2所述的压差传感器，其特征在于，第一围框(323)还包括固定于壁(3231)下端的板(3232)，板(3232)上开设有一一对应于第一腔(3271)和两个第二腔(3272)的三个窗口(328)，两个第二腔(3272)通过对应的窗口(328)连通至对应的压力腔。

4.根据权利要求3所述的压差传感器，其特征在于，板(3232)朝下固定支撑于壳体(310)上形成的一支撑面(309)上；支撑面(309)上开设有与上述两个窗口(328)一一对应正对的两个过孔(3091)，两个过孔(3091)朝下一一对应地连通至第一压力腔(3051)和第二压力腔(3061)。

5.根据权利要求4所述的压差传感器，其特征在于，过孔(3091)的周缘朝内凹陷形成一圈第二密封槽(313)，每个所述窗口(328)的周缘朝下对应形成对应插伸于第二密封槽(313)内的一圈密封凸缘(3235)，第二密封槽(313)内设有第一密封粘接胶。

6.根据权利要求1所述的压差传感器，其特征在于，上盖(330)包括盖板(331)及由盖板(331)的水平边缘朝下凸伸形成的凸缘(332)，壳体(310)的上端边缘对应形成一圈第一密封槽(307)，第一密封槽(307)的内外两侧对应形成一圈内围壁(3072)和一圈外围壁(3073)；凸缘(332)对应插设于第一密封槽(307)内，第一密封槽(307)内的其他部分填充有第二密封粘接胶。

7.根据权利要求1所述的压差传感器，其特征在于，壳体(310)的左右一端固定连接有电连接器(304)，电连接器(304)上固定设置有多个第一插针(308)，第一插针(308)的第一端(3081)朝内伸入安装腔的上部分内，第一端(3081)形成有鱼眼结构(3084)，鱼眼结构(3084)朝上紧配合于第一电路板(321)的左右对应一端设置的金属化连接孔(3211)内。

8.根据权利要求7所述的压差传感器，其特征在于，金属化连接孔(3211)设置于第一电路板(321)的一侧边缘相对于第二电路板(322)的边缘朝露出的部分上。

9.根据权利要求1所述的压差传感器，其特征在于，第一电路板(321)的上表面设有电子元件(329)，电子元件(329)外围设有第二围框，第二围框内填充有第二保护凝胶。