CN108918020A - 一种可检测双向压差的压差传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可检测双向压差的压差传感器，包括传感器外壳和传感器上盖，传感器外壳内部安装有电路板总成，传感器外壳的一端内置有带插针的插头，插针的内端与电路板总成电连接，传感器外壳的另一端设置有固定孔；所述电路板总成上设置有能够双向检测压差的晶圆芯片，传感器外壳上设置有通过第一气腔连通晶圆芯片顶端面、以实现正向压差检测的第一气孔以及通过第二气腔连通晶圆芯片底端面、以实现反向压差检测的第二气孔。本发明可实现对正向以及反向压差的检测，从而满足用户对不同差压方向的压差进行检测的需求，扩大了压差传感器的使用范围，提高了通用性。

Description

一种可检测双向压差的压差传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是一种用于汽车的压差传感器。

背景技术

压差传感器是一种用来测量两个压力之间差值的传感器，通常用于测量某一设备或部件前后两端的压差，其原理是原被测压力直接作用于传感器的膜片上，使膜片产生与水压成正比的微位移，使传感器的电容值发生变化，再用电子线路检测这一变化，并转换输出一个相对应压力的标准测量信号。

压差传感器包括外壳，外壳内设置有电路板总成等。传统的汽车用压差传感器电路板总成采用的是封装好的压差芯片，即晶圆芯片和调理芯片电路灌封在封装内，再正向贴片到PCB电路板之上，以方便进行电路板检测等操作。此种结构的压差传感器仅能检测正向压差，无法实现双向的压差检测。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种压差传感器，能够满足用户对于不同方向的压差进行检测，提高传感器的通用性及可靠性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种可检测双向压差的压差传感器，包括相配装、并密封连接的传感器外壳和传感器上盖，传感器外壳内部安装有电路板总成，传感器外壳的一端内置有带插针、以实现与外部线束电连接的插头，插针的内端与电路板总成电连接，传感器外壳的另一端设置有通过螺栓安装在整车上的固定孔；所述电路板总成上设置有能够双向检测压差的晶圆芯片，所述传感器外壳上设置有通过第一气腔连通晶圆芯片顶端面、以实现正向压差检测的第一气孔以及通过第二气腔连通晶圆芯片底端面、以实现反向压差检测的第二气孔。

上述一种可检测双向压差的压差传感器，所述电路板总成包括上下相对设置的基座和组合式PCB电路板，所述基座上设置有若干定位柱，相应地位于基座上方的组合式PCB电路板上开设有与定位柱相配装用于定位基座和组合式PCB电路板的定位孔；所述晶圆芯片粘接在组合式PCB电路板一端的顶端面上，晶圆芯片通过金线与组合式PCB电路板电连接，位于晶圆芯片周边的组合式PCB电路板上粘接有隔栏，组合式PCB电路板上位于隔栏与晶圆芯片之间的凹槽内填充有保护晶圆芯片和金线的凝胶；组合式PCB电路板的另一端顶端面上电连接调理芯片。

上述一种可检测双向压差的压差传感器，所述基座上还开设有与第二气腔连通的基座过孔，对应基座开孔上方的组合式PCB电路板上同轴开设有电路板过孔，晶圆芯片设置在电路板过孔正上方的组合式PCB电路板上。

上述一种可检测双向压差的压差传感器，所述组合式PCB电路板包括位于同一平面设置的陶瓷PCB板和玻纤维PCB板，陶瓷PCB板和玻纤维PCB板相邻的各自侧边沿分别设置有若干键合焊盘，玻纤维PCB板上与键合焊盘相对的另一侧边沿处设置有与插针电连接的过孔焊盘；两块PCB板上的键合焊盘之间通过铝线连接；所述玻纤维PCB板设置过孔焊盘的一端伸出基座外。

上述一种可检测双向压差的压差传感器，所述陶瓷PCB板和玻纤维PCB板上分别设置有圆柱形定位孔，陶瓷PCB板和玻纤维PCB板之间的间隙形成长条状定位孔；相应地基座上的定位柱也包括与圆柱形定位孔配装的柱形定位柱和与长条状定位孔相配装的长条状定位柱；所述长条状定位柱位于铝线的正下方，且长条状定位柱的顶端面与陶瓷PCB板和玻纤维PCB板的顶端面平齐。

上述一种可检测双向压差的压差传感器，所述晶圆芯片以及电路板过孔均设置在陶瓷PCB板上；调理芯片及周边器件设置在玻纤维PCB板上。

上述一种可检测双向压差的压差传感器，所述陶瓷PCB板底端面的电路板过孔边沿与基座顶端面的基座过孔边沿密封连接。

上述一种可检测双向压差的压差传感器，所述电路板总成倒装在传感器外壳上，所述传感器上盖的底端面外沿设置有上盖围栏，传感器外壳的顶端面上设置有配装上盖围栏的上盖卡槽；所述传感器上盖的内端面上还设置有上盖隔栏，位于基座过孔周边的基座底端面上设置有装配上盖隔栏的上盖隔栏卡槽；所述第二气腔自传感器外壳经上盖隔栏与基座间的通道与基座过孔连通。

上述一种可检测双向压差的压差传感器，所述传感器外壳的顶端面上还设置有卡装晶圆隔栏的晶圆隔栏卡槽以及顶接定位柱以使基座与传感器外壳间形成容纳调理芯片以及铝线空腔的凸台。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明通过采用特殊结构的组合式PCB电路板，使外部气体既可与晶圆芯片的顶端面连通，以实现对正向压差的检测，也可与晶圆芯片的底端面连通，实现对反向压差的检测，从而满足用户对不同差压方向的压差进行检测的需求，扩大了压差传感器的使用范围，提高了通用性；同时，通过对传感器结构进行优化，有效提高了传感器可靠性。

本发明中的组合式PCB电路板采用陶瓷PCB板和玻纤维PCB的相结合的形式，能够兼顾玻纤维PCB板和陶瓷PCB板优点，同时避免两种材质电路板存在的缺点，大大降低了PCB板的制作成本。通过对晶圆芯片进行特殊处理，加强了压差传感器电路板总成的可靠性，并且从压差晶圆芯片到调理芯片都可以自由选择型号进行配对，满足不同使用环境的需求，通用性得到了大大提高。另外，本发明的电路板总成结构去除了封装结构，采用压差晶圆金线键合工艺，当传感器出现故障时，能够在保证芯片完好性的基础上，方便、快捷、准确地进行故障分析。

附图说明

图1为本发明的外部结构图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的分解图；

图4为发明所述电路板总成的结构示意图；

图5为图4的侧视图；

图6为发明所述电路板总成的分解图；

图7为本发明所述组合式PCB电路板的结构示意图。

其中，1、传感器外壳，2、传感器上盖，3、电路板总成，4、上盖隔栏，5、上盖隔栏卡槽，6、上盖卡槽，8、插头，9、插针，10、固定孔，11、晶圆隔栏卡槽，12、第一气孔，13、第一气腔，14、第二气孔，15、第二气腔；

31、基座，32、组合式PCB电路板，33、晶圆隔栏，34、晶圆芯片，35、定位柱，36、调理芯片，37、金线，38、凝胶，39、电路板过孔，310、基座过孔，311、过孔焊盘，312、定位孔；

321、玻纤维PCB板，322、陶瓷PCB板，323、第一键合焊盘，324、铝线，325、第二键合焊盘。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种可检测双向压差的压差传感器，其外部结构如图1所述，包括相配装、并密封连接的传感器外壳1和传感器上盖2，传感器外壳内部安装有电路板总成3，如图2和图3所示。传感器外壳的一端内置有插头8，插头内设有插针9，以实现与整车线束电连接，插针的内端与电路板总成电连接，传感器外壳的另一端设置有通过螺栓安装在整车上的固定孔10。

本发明中，电路板总成3上设置有能够双向检测压差的晶圆芯片34，传感器外壳上设置有第一气孔12和第二气孔14，第一气孔12通过传感器外壳中的封闭式第一气腔13连通晶圆芯片顶端面、以实现正向压差的检测；第二气孔14通过传感器外壳中封闭式的第二气腔15连通晶圆芯片底端面，以实现反向压差的检测。

电路板总成的结构如图4至图6所示，包括上下相对设置的基座31和组合式PCB电路板32，基座31和组合式PCB电路板32之间通过密封胶粘接在一起。基座上设置有若干定位柱35，相应地位于基座上方的组合式PCB电路板上开设有定位孔312，定位孔312与定位柱相配装用于定位基座31和组合式PCB电路板32。

组合式PCB电路板32的结构如图7所示，包括位于同一平面设置的陶瓷PCB板322和玻纤维PCB板321。组合式PCB电路板兼顾了陶瓷PCB板的优点和玻纤维PCB板的优点，价格也比陶瓷PCB板有所降低，使得PCB电路板设计更加灵活、可靠，能够满足汽车上恶劣使用环境以及高性能的要求。

陶瓷PCB板322的一侧边沿处设置有若干第一键合焊盘323，用于与玻纤维PCB板电连接；玻纤维PCB板321与陶瓷PCB板上第一键合焊盘33相邻的侧边沿处设置有若干第二键合焊盘325，与第二键合焊盘325相对的玻纤维PCB板另一侧边沿处设置有与外部器件电连接的过孔焊盘311，玻纤维PCB板321设置过孔焊盘311的一端伸出基座31外，用于连接插针9。陶瓷PCB板322上的第一键合焊盘323与玻纤维PCB板321的第二键合焊盘325之间通过铝线324对应连接。

本发明中，陶瓷PCB板322和玻纤维PCB板321上分别设置有圆柱形定位孔，陶瓷PCB板322和玻纤维PCB板321之间的间隙形成长条状定位孔；相应地基座上的定位柱也包括与圆柱形定位孔配装的柱形定位柱和与长条状定位孔相配装的长条状定位柱；长条状定位柱位于铝线的正下方，且长条状定位柱的顶端面与陶瓷PCB板322和玻纤维PCB板321的顶端面平齐。

所述晶圆芯片34采用耐腐蚀晶圆芯片，通过密封胶粘接在陶瓷PCB板322上，晶圆芯片34通过金线37与组合式PCB电路板电连接。位于晶圆芯片34周边的陶瓷PCB板322上粘接有隔栏33，陶瓷PCB板322上位于隔栏与晶圆芯片34之间的凹槽内填充有凝胶38，凝胶所形成的凝胶层高度高于晶圆芯片和金线的高度，用于保护晶圆芯片34和金线37。

位于晶圆芯片34正下方的陶瓷PCB板322上竖直开设有电路板过孔39，电路板过孔39的直径小于晶圆芯片的最小外径；对应电路板过孔39正下方的基座上开设有基座过孔310，基座过孔310与电路板过孔39同轴设置，且基座过孔310的直径大于晶圆芯片34的最大外径；陶瓷PCB板322底端面的电路板过孔39边沿与基座顶端面的基座过孔310边沿通过密封胶密封连接，保证第二气腔的气体能够正常通过基座过孔、电路板过孔，并直通晶圆芯片底部。

本发明电路板总成上电路板过孔39和基座过孔310的设置，可以在本发明安装到传感器外壳上后，形成与外部的连通，方便进行反向压差的检测；也即，本发明应用于压差传感器中，外部气体既可通过第一气孔、第一气腔与晶圆芯片的顶端面连通，对正向压差进行检测，也可以通过第二气孔、第二气腔与晶圆芯片的底端面连通，对反向压差进行检测。

玻纤维PCB板321上焊接调理芯片6及周边器件，如图4所示，以保证芯片针脚与电路板焊盘连接的可靠性。

本发明的电路板总成倒装在传感器外壳1上，如图3所示。第一气腔横向设置在传感器外壳中，第一气腔的外端与第一气孔连通，第一气腔的内端与凝胶层中晶圆芯片的顶端面连通，从而可以实现正向压差的检测。

传感器上盖2的底端面外沿设置有上盖围栏，传感器外壳的顶端面上设置有配装上盖围栏的上盖卡槽6，如图2和图3所示。传感器上盖的内端面上还设置有上盖隔栏4，位于基座过孔310周边的基座底端面上设置有上盖隔栏卡槽5，用于装配上盖隔栏4，如图3所示；所述的第二气腔15自传感器外壳竖直向上、经上盖隔栏与基座间的通道后与基座过孔310连通，从而可以实现反向压差的检测。

传感器外壳的顶端面上还设置有晶圆隔栏卡槽11以及凸台，晶圆隔栏卡槽1用于卡装晶圆隔栏33，凸台与长条状定位柱相顶接，使基座与传感器外壳间形成容纳调理芯片36以及铝线324的空腔，保护金线和调理芯片不受挤压损伤，提高传感器的可靠性。

本发明的装配过程为：在传感器外壳内的晶圆隔栏卡槽内涂硅胶，将电路板总成3放置在传感器外壳内，让电路板总成的晶圆隔栏与晶圆隔栏卡槽密封连接，使得晶圆的顶端面与第一气孔、第一气腔相连通并形成密封；通过电路板总成上的过孔焊盘将电路板总成焊接在传感器外壳的插针上，使得传感器外壳与电路板总成建立电气连接；然后，在电路板总成上的上盖隔栏卡槽内和传感器外壳的上盖卡槽内涂硅胶，将传感器上盖放置在传感器外壳上，让上盖隔栏卡槽与上盖隔栏密封连接，使得晶圆的底端面经电路板过孔、基座过孔与第二气腔和第二气孔相连通并形成密封，并使上盖固定在外壳上。

使用时，将整车的线束插头接在传感器外壳插头上，使传感器能够通电并能够输出电信号；将两路气源分别连接第一气孔、第二气孔，当正常工作时，两路气源在晶圆上形成压力差，通过电路板转换，以电信号的形式通过插头传输出来。

Claims (9)

1.一种可检测双向压差的压差传感器，包括相配装、并密封连接的传感器外壳（1）和传感器上盖（2），传感器外壳内部安装有电路板总成（3），传感器外壳的一端内置有带插针（9）、以实现与外部线束电连接的插头（8），插针的内端与电路板总成电连接，传感器外壳的另一端设置有通过螺栓安装在整车上的固定孔（10）；其特征在于：所述电路板总成（3）上设置有能够双向检测压差的晶圆芯片（34），所述传感器外壳上设置有通过第一气腔（13）连通晶圆芯片顶端面、以实现正向压差检测的第一气孔（12）以及通过第二气腔（15）连通晶圆芯片底端面、以实现反向压差检测的第二气孔（14）。

2.根据权利要求1所述的一种可检测双向压差的压差传感器，其特征在于：所述电路板总成（3）包括上下相对设置的基座（31）和组合式PCB电路板（32），所述基座上设置有若干定位柱（35），相应地位于基座上方的组合式PCB电路板上开设有与定位柱相配装用于定位基座（31）和组合式PCB电路板（32）的定位孔（312）；所述晶圆芯片（34）粘接在组合式PCB电路板一端的顶端面上，晶圆芯片（34）通过金线（37）与组合式PCB电路板电连接，位于晶圆芯片（34）周边的组合式PCB电路板上粘接有隔栏（33），组合式PCB电路板上位于隔栏与晶圆芯片（34）之间的凹槽内填充有保护晶圆芯片和金线的凝胶（38）；组合式PCB电路板的另一端顶端面上电连接调理芯片（36）。

3.根据权利要求2所述的一种可检测双向压差的压差传感器，其特征在于：所述基座上还开设有与第二气腔（15）连通的基座过孔（310），对应基座开孔上方的组合式PCB电路板上同轴开设有电路板过孔（39），晶圆芯片（34）设置在电路板过孔（39）正上方的组合式PCB电路板上。

4.根据权利要求2所述的一种可检测双向压差的压差传感器，其特征在于：所述组合式PCB电路板（32）包括位于同一平面设置的陶瓷PCB板（322）和玻纤维PCB板（321），陶瓷PCB板（322）和玻纤维PCB板（321）相邻的各自侧边沿分别设置有若干键合焊盘，玻纤维PCB板（321）上与键合焊盘相对的另一侧边沿处设置有与插针（9）电连接的过孔焊盘（311）；两块PCB板上的键合焊盘之间通过铝线（324）连接；所述玻纤维PCB板（21）设置过孔焊盘（311）的一端伸出基座外。

5.根据权利要求4所述的一种可检测双向压差的压差传感器，其特征在于：所述陶瓷PCB板（322）和玻纤维PCB板（321）上分别设置有圆柱形定位孔，陶瓷PCB板（322）和玻纤维PCB板（321）之间的间隙形成长条状定位孔；相应地基座上的定位柱也包括与圆柱形定位孔配装的柱形定位柱和与长条状定位孔相配装的长条状定位柱；所述长条状定位柱位于铝线的正下方，且长条状定位柱的顶端面与陶瓷PCB板（322）和玻纤维PCB板（321）的顶端面平齐。

6.根据权利要求4所述的一种可检测双向压差的压差传感器，其特征在于：所述晶圆芯片（34）以及电路板过孔（39）均设置在陶瓷PCB板（322）上；调理芯片及周边器件设置在玻纤维PCB板（321）上。

7.根据权利要求4所述的一种可检测双向压差的压差传感器，其特征在于：所述陶瓷PCB板（322）底端面的电路板过孔（39）边沿与基座顶端面的基座过孔边沿密封连接。

8.根据权利要求3所述的一种可检测双向压差的压差传感器，其特征在于：所述电路板总成倒装在传感器外壳上，所述传感器上盖的底端面外沿设置有上盖围栏，传感器外壳的顶端面上设置有配装上盖围栏的上盖卡槽（6）；所述传感器上盖的内端面上还设置有上盖隔栏（4），位于基座过孔（310）周边的基座底端面上设置有装配上盖隔栏（4）的上盖隔栏卡槽（5）；所述第二气腔（15）自传感器外壳经上盖隔栏与基座间的通道与基座过孔（310）连通。

9.根据权利要求3所述的一种可检测双向压差的压差传感器，其特征在于：所述传感器外壳的顶端面上还设置有卡装晶圆隔栏（33）的晶圆隔栏卡槽（11）以及顶接定位柱以使基座与传感器外壳间形成容纳调理芯片（36）以及铝线（324）空腔的凸台。