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压力传感器
申请号	CN202311623189.5	申请日	2023-11-29	公开(公告)号	CN117906837A	公开(公告)日	2024-04-19
申请人	武汉飞恩微电子有限公司;			发明人	王小平; 曹万; 杨军; 吴林; 王红明; 梁世豪; 洪鹏;
摘要	压力传感器，包括：金属制壳体和下端伸入壳体内的电气接头，壳体的侧壁朝内凸伸形成用于朝上支撑电气接头的支撑部，壳体的顶部朝内收缩形成一圈朝下抵压电气接头的压边；连接于壳体下部的压力接口，压力接口、壳体和电气接头围成安装腔；设置于安装腔内的基板，其将安装腔上下隔断为上腔和下腔且其上开设有贯通基板的上、下两侧的第一过孔，下腔通过压力接口上设置的压力引入孔连接至压力传感器的外部；封堵于第一过孔上端的压力芯片；及设置于上腔内的电子模块组件，其电连接至压力芯片且通过柔性电连接件电连接至固定于电气接头上的电连接端子。其无需额外的压环和支撑件，因此降低了成本和工艺复杂度，且对压力接口无安装应力影响。
权利要求	1.一种压力传感器，其特征在于，包括：金属制壳体(1)和下端伸入壳体(1)内的电气接头(5)，壳体(1)的侧壁朝内凸伸形成用于朝上支撑电气接头(5)的支撑部，壳体(1)的顶部朝内收缩形成一圈朝下抵压电气接头(5)的压边(11b)；连接于壳体(1)下部的压力接口(10)，压力接口(10)、壳体(1)和电气接头(5)围成安装腔(100)；设置于安装腔(100)内的基板(3)，其将安装腔(100)上下隔断为上腔和下腔且其上开设有贯通基板(3)的上、下两侧的第一过孔(3a)，下腔通过压力接口(10)上设置的压力引入孔(16a)连接至压力传感器的外部；封堵于第一过孔(3a)上端的压力芯片(40)；及设置于上腔内的电子模块组件(4)，其电连接至压力芯片(40)且通过柔性电连接件(45)电连接至固定于电气接头(5)上的电连接端子(50)。 2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述支撑部包括在周向上间隔分布的至少三个点状支撑部(11a)。 3.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述支撑部括在周向上延伸成环形的楞状支撑部(11c)。 4.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述支撑部包括在周上间隔分布的至少一个状支撑部(11a)和至少一个楞状支撑部(11c)。 5.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述压力接口(10)包括一体连接的竖直内筒壳(14)、竖直外筒壳(12)、边缘连接至内筒壳(14)上端的中心连接板(16)及内缘密封地连接至内筒壳(14)下端且外缘密封地连接至外筒壳(12)下端的环板(15)，所述压力引入孔(16a)设置于中心连接板(16)上。 6.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，外筒壳(12)上挤压成型有外螺纹(12a)，内筒壳(14)和外筒壳(12)之间填充有衬环(2)。 7.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，壳体(1)的下端焊接于外筒壳(12)的上端。 8.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，压边(11b)和电气接头(5)之间设有第一密封件(7)。
说明书全文	压力传感器技术领域 [0001] 本申请涉及传感器技术领域，具体涉及一种压力传感器。背景技术 [0002] 在现有技术中，无论是以金属膜片还是半导体芯片作为压力敏感元件，具有金属制主壳体的压力传感器，其压力接口也通常为金属，两者之间通过焊接进行连接和密封。对于压力芯片作为压力敏感元件的压力传感器，这些传感器的压力接口和/或壳体需要通过机床进行复杂的加工，以满足与其他部件之间定位的需要，例如JP2000074765A公开的压力传感器；对于以金属膜片作为压力敏感元件的压力传感器，例如US2004007074A1，其压力接口上设有多个台阶和槽，以达到应力隔离、定位和与容器连接的功能，因此加工更成本较高，而且电气接头、电路板支撑件通过电路板支撑件卡接于压力接头上或通过壳体上端压铆部所产生的压紧力经压环朝下压紧于压力接头上进行固定，这种安装方式通常会导致的安装应力会一定程度地干扰压力敏感元件的测量。发明内容 [0003] 针对现有技术的不足，本申请提供了一种压力传感器，以解决上述缺陷中的至少一种。 [0004] 为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种压力传感器，其包括： [0005] 金属制壳体和下端伸入壳体内的电气接头，壳体的侧壁朝内凸伸形成用于朝上支撑电气接头的支撑部，壳体的顶部朝内收缩形成一圈朝下抵压电气接头的压边； [0006] 连接于壳体下部的压力接口，压力接口、壳体和电气接头围成安装腔； [0007] 设置于安装腔内的基板，其将安装腔上下隔断为上腔和下腔且其上开设有贯通基板的上、下两侧的第一过孔，下腔通过压力接口上设置的压力引入孔连接至压力传感器的外部； [0008] 封堵于第一过孔上端的压力芯片； [0009] 及设置于上腔内的电子模块组件，其电连接至压力芯片且通过柔性电连接件电连接至固定于电气接头上的电连接端子。 [0010] 本发明的压力传感器，其无需额外的压环和支撑件，因此降低了成本和工艺复杂度，且对压力接口无安装应力影响。 [0011] 优选地，所述支撑部包括在周向上间隔分布的至少三个点状支撑部。 [0012] 优选地，所述支撑部括在周向上延伸成环形的楞状支撑部。 [0013] 优选地，所述支撑部包括在周上间隔分布的至少一个状支撑部和至少一个楞状支撑部。 [0014] 优选地，所述压力接口包括一体连接的竖直内筒壳、竖直外筒壳、边缘连接至内筒壳上端的中心连接板及内缘密封地连接至内筒壳下端且外缘密封地连接至外筒壳下端的环板，所述压力引入孔设置于中心连接板上。 [0015] 优选地，外筒壳上挤压成型有外螺纹，内筒壳和外筒壳之间填充有衬环。 [0016] 优选地，壳体的下端焊接于外筒壳的上端。 [0017] 优选地，压边和电气接头之间设有第一密封件。附图说明 [0018] 图1为本发明第一优选实施例的压力传感器的结构示意图； [0019] 图2为本发明第二优选实施例的压力传感器的结构示意图； [0020] 图3为本发明第二优选实施例的压力传感器的一种制作方法的流程图； [0021] 附图标记说明：01、金属薄板；100、安装腔；10、压力接口；11a、点状支撑部；11b、压边；11c、楞状支撑部；11、主壳体；12a、外螺纹；12、外筒壳；13、支撑连接板；14、内筒壳；15、环板；16a、压力引入孔；16、中心连接部；1、壳体；20、径向间隙；2、衬环；30、焊接部；31、定位部；3a、第一过孔；3、基板；40、压力芯片；41、电路板；42、窗口；43、调理元件；44、其他电子元件；45、柔性电连接件；4、电子模块组件；50a、内侧一端；50、电连接端子；51、支撑凸缘；5a、第一台阶面；5b、大气连通孔；5、电气接头；60、第二密封圈；61、第一部分；62、第二部分；6a、内螺纹；6b、第二台阶面；6c、第三台阶面；6、中继接头；7、第一密封件。具体实施方式 [0022] 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。 [0023] 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。 [0024] 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。 [0025] 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。 [0026] 如图1所示。本发明第一优选实施例的压力传感器，其包括壳体1、压力接口10、电气接头5、电子模块组件4、压力芯片40及基板3。其中，壳体1由金属材料制成。电气接头5由绝缘材料制成，其下端伸入壳体1内。壳体1的侧壁朝内凸伸形成用于朝上支撑电气接头5的支撑部。壳体1的顶部朝内收缩形成一圈朝下抵压电气接头5的压边11b，例如可使电气接头5的下部形成朝上的一圈第一台阶面5a，压边11b朝下抵紧至第一台阶面5a，更佳地，可在第一台阶面5a与压边11b之间设置第一密封件7以提高它们之间的密封性。其中，支撑部可以如图1所示的那样，包括周向上间隔分布的至少三个点状支撑部11a，点状支撑部11a可以由壳体1的侧壁朝内侧冲压得到。通过由壳体1侧壁冲压形成的支撑部，能够省略现有技术中的压环，而且成本较低。更佳地，电气接头5的底部朝下凸伸形成一圈支撑凸缘51，支撑凸缘 51朝下与点状支撑部11a的抵接处形成与点状支撑部11a配合的凹陷的定位部(未示出)，从而形成周向定位。 [0027] 压力接口10包括一体连接的竖直内筒壳14、竖直外筒壳12、边缘连接至内筒壳14上端的中心连接板16及内缘密封地连接至内筒壳14下端且外缘密封地连接至外筒壳12下端的环板15。压力引入孔16a设置于中心连接板16上。一支撑连接板13的内缘一体地连接至外筒壳12的上端，其外缘一体地连接至壳体1的下端，支撑连接板13的内侧最好具有一圈水平连接区域以便于与基板3连接，或者支撑连接板13在水平地延伸。压力接口10、壳体1和电气接头5围成安装腔100。 [0028] 基板3设置于安装腔100内，其将安装腔100上下隔断为上腔和下腔且其上开设有贯通基板3的上、下两侧的第一过孔3a，例如基板3可以为圆形，其边缘密封地粘接或密封地焊接至支撑连接板13的一圈水平连接区域。下腔通过压力接口10上设置的一压力引入孔16a连接至压力传感器的外部。 [0029] 压力芯片40封堵第一过孔3a上端。电子模块组件4设置于上腔内，其电连接至压力芯片40且通过柔性电连接件45经固定于电气接头5上的电连接端子电连接至外部设备，例如电气接头5上固定有多个电连接端子50，电连接端子50的内侧一端50a朝内伸入上腔内，并与柔性电连接件45的远离电子模块组件4的一端形成电连接，电连接端子50的外侧一端位于电连接端子50上形成的用于与外部设置机械连接的薄壳部(未标记)内。示例性地，电子模块组件4包括下侧粘贴于基板3上表面的电路板41、设置于电路板41上表面的调理元件43及其他电子元件44。电路板41可为陶瓷电路板，其上可开设有与第一过孔3a连通的窗口 42，压力芯片40密封地粘接并封堵于窗口42上端，且可通过引线等电连接至电路板41；在其他的一些方案中，压力芯片40可粘接至基板3的上表面。且位于窗口42内并电连接至电路板 41。其中，基板31的材质可以为金属或陶瓷等热膨胀系数较低的材料。在其他的一些方案中，优选地，电气接头5上还可设置有大气连通孔5b以连通上腔与大气进而测量介质相对于大气的压力，大气连通孔5b的外侧一端从薄壳部内部伸出，从而依靠外部设备对该大气连通孔5b形成一定的掩蔽效果。 [0030] 优选地，基板31的材质优选为金属，其与壳体1相焊接，例如可使支撑连接板13的内侧至少具有一圈水平连接区域，基板3的下表面贴合且密封地焊接至支撑连接板13的水平连接区域。其中，压力接口10可以如现有技术中一样由块体材料经过机加工得到。更佳地，壳体1和压力接口10由金属薄板01(参见图3)一体冲压而成，其具体制作方法可参考下文。 [0031] 在其他的一些方案中，优选地，外筒壳12的下部挤压成型有外螺纹12a，同时为是便于制作外螺纹12a并提升压力接口10的刚性，可于内筒壳14和外筒壳12之间填充有一衬环2。 [0032] 请参见图2。本发明第二优选实施例的压力传感器与第一实施例的基础之上，可另外增加一个管状的中继接头6。中继接头6的上端设有与外螺纹12a配合连接的内螺纹6a。更佳地，中继接头6由上下两段的第一部分61和第二部分62组成，第一部分61的内径大于第二部分62的内径，第一部分61的外径大于第二部分62的外径，从而在连接处形成朝下的第二台阶面6b和朝上的第三台阶面6c。第二台阶面6b可朝上挡止于环板15。第二台阶面6b处可套设一第二密封圈60，从而在第二部分62与盛装有待测量介质的容器连接以引入待测压力介质时防止介质泄漏。 [0033] 在第一实施例的基础之上，第二优选实施例的压力传感器的支撑部可包括周向上延伸成环形的楞状支撑部11c，或者包括在周上间隔分布的至少一个点状支撑部11a和至少一个楞状支撑部11c，从而对电气接头5朝上形成支撑。其中，楞状支撑部11可由冲压成型得到，环形的楞状支撑部11c还可以由滚压成型得到。 [0034] 参考图3，以第一实施例中所示的压力传感器为例，本发明相应的压力传感器的制作方法可以包括： [0035] 将金属薄板01冲压形成一体连接的壳体1和压力接口10，并于壳体1的侧壁上制作支撑部。将衬环2填充于压力接口10的外筒壳12和内筒壳14之间，并使衬环2的外壁与内筒壳14的内壁之间留有径向间隙20，再于外筒壳12上挤压成型出外螺纹12a；同时，将压力芯片40封堵于第一过孔3a上端，将电子模块组件4连接至基板3的上表面后通过引线电连接至压力芯片40。 [0036] 将基板3下表面密封地焊接至支撑连接板13的内侧表面以形成一圈焊接部30。 [0037] 将电气接头5的下端伸入壳体1内并支撑于支撑部上。 [0038] 将壳体1的上端通过压铆出一圈压边11b以使压边11b朝下抵紧电气接头5。 [0039] 其中，径向间隙20的径向尺寸与外螺纹12a的螺纹牙高相关，其用于在挤压成型外螺纹12a时给外筒壳12的变形提供一定变形空间，以利于外螺纹12a的成型。焊接部30可由支撑连接板13一侧朝内进行焊接得到。 [0040] 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。