CN114858342B - 双层电路板的油压传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双层电路板的油压传感器。金属外壳罩在底座上，金属外壳和底座间的内腔安装电路板底座和弹性电接组件，底座顶面可上下轴向活动地安装有电路板底座，电路板底座到弹性电接组件之间有第一、第二电路板；第一电路板和电路板底座之间设有应变片，第一、第二电路板间通过连接针电连接；弹性电接组件包括弹簧盖、弹簧和弹簧座，弹簧在连接弹簧盖的端部穿过弹簧盖后和第二电路板电连接，弹簧在连接弹簧座的端部局部穿过弹簧座的通孔后从金属外壳伸出。本发明的结构设计能够增大电路板可用面积，且焊接生产工艺简单，降低成本，提高成品率。
Description
技术领域
本发明涉及了一种汽车用油压传感器，具体涉及一种具有双层电路板的油压传感器。
背景技术
目前，常用的ESC油压传感器为单层电路板设计，由于该总成中对油压传感器的体积有限制，且需预留位置与底座邦线通信，导致单层电路板实际电路面积过小，信号调理芯片需选用体积较小的未封装裸片形式，此形式芯片比较少见，从而导致此设计兼容性差；常用单层电路板面积小，***电路设计受限，无法进行一些EMC优化、信号动态补偿等提高传感器性能的设计；常用单层电路板裸片形式芯片焊盘极小，裸片焊接需采用特殊的Flip-Chip工艺，因此生产制造难度大、良率低，产品成本高。因此需要解决传统设计中电路板面积过小问题，同时又不能增加整体体积。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种双层电路板的电路设计，增大电路板面积，可放置常见封装形式芯片，采用价格低廉、难度低、良率高的回流焊及波峰焊工艺就可以生产制作。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明包括金属外壳、底座、第一电路板、连接针、第二电路板和弹性电接组件；金属外壳罩在底座上，金属外壳和底座之间形成内腔，内腔在靠近底座的一端内安装有电路板底座，内腔在远离底座的一端内安装有弹性电接组件，底座顶面可上下轴向活动地安装有电路板底座，从电路板底座到弹性电接组件的内腔内依次安装有第一电路板和第二电路板；第一电路板一端压接在电路板底座顶面，第一电路板和电路板底座之间设有应变片，应变片和第一电路板电连接，第一电路板另一端和第二电路板一端之间通过连接针电连接，第二电路板另一端压接在弹性电接组件；
弹性电接组件包括弹簧盖、弹簧和弹簧座，弹簧盖一端压接到第二电路板，弹簧盖另一端通过弹簧和弹簧座一端连接，弹簧座的另一端局部伸出金属外壳，弹簧在连接弹簧盖的端部穿过弹簧盖后和第二电路板电连接，弹簧在连接弹簧座的端部局部穿过弹簧座的通孔后从金属外壳伸出。
所述的第一电路板和电路板底座之间设有两个应变片。
所述的金属外壳在连接弹簧座的端面加工有十字形通槽，弹簧座在连接金属外壳的端面设有十字形凸起台，十字形凸起台贯穿出十字形通槽。
内腔内所述内底座顶面设置中心圆台，电路板底座活动套装在底座的中心圆台上，且电路板底座和中心圆台之间密封连接；底座的中心圆台开设有通孔，电路板底座在靠近中心圆台通孔一侧的端面加工形成油腔，外部油液从底座中心圆台的通孔进入电路板底座的油腔中，推动电路板底座沿底座的中心圆台轴向移动。
应变片所检测的信号经第一电路板采集，再经连接针电传递到第二电路板，第二电路板通过弹簧将信号传至油压传感器外的信号接收电路，第二电路板通过自身的弹簧针接触板上金属点和弹簧连接将信号输出。
所述的连接针和弹簧均采用金属材料。
所述的第一电路板和第二电路板边缘设置有内凹缺口槽，内凹缺口槽和电路板座顶面设置有的凸起件配合限位。
所述的第一电路板中间开设圆角矩形通孔，第一电路板底面设置多个金属点，多个金属点邦定连接铝线的一端，铝线的另一端从圆角矩形通孔中穿过后连接到应变片；所述的第一电路板在靠近边缘的圆周上沿周向间隔布置的多处设置通孔，通孔处设置焊盘焊接连接针。
所述的第二电路板中间布置有SOP-16封装芯片，第二电路板在靠近边缘的圆周上沿周向间隔布置的四处设置通孔，通孔处设置焊盘以焊接连接针；第二电路板顶面设置有多个金属触点，每个金属触点和各自对应的弹簧端部电连接。
所述的第二电路板顶面仅设置金属触点，无元器件。
所述的连接针形状为两端细中间粗的结构。
因此，本发明的有益效果是：
本发明设计能够间接增大电路板面积，可将裸片封装的芯片替换为其他常用的大封装芯片，解决选型时对封装形式的限制；
同时板面积增大后，增加EMC优化电路提升传感器性能，针对某些场景下需要温度补偿，还可在板上增加温度补偿电路，提高传感器的精确度；
使用回流焊工艺替换Flip-Chip焊接工艺，大大降低生产工艺的难度，提高良品率，降低成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1为油压传感器整体结构立体图；
图2为油压传感器***图；
图3为第一电路板的结构示意图；(a)为第一电路板在朝向电路板座的表面布置示意图，(b)为第一电路板在朝向第二电路板的表面布置示意图；
图4为第二电路板的结构示意图；(a)为第二电路板在朝向第一电路板的表面布置示意图，(b)为第二电路板在朝向弹簧盖的表面布置示意图。
图中：底座(1)、电路板座(2)、应变片(3)、第一电路板(4)、连接针(5)、第二电路板(6)、弹簧盖(7)、弹簧(8)、弹簧座(9)、金属外壳(10)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，油压传感器包括金属外壳10、底座1、第一电路板4、连接针5、第二电路板6和弹性电接组件；金属外壳10罩在底座1上，金属外壳10和底座1之间形成内腔，内腔在靠近底座1的一端内安装有电路板底座2，内腔在远离底座1的一端内安装有弹性电接组件，底座1顶面可上下轴向活动地安装有电路板底座2，从电路板底座2到弹性电接组件的内腔内依次安装有第一电路板4和第二电路板6；第一电路板4通过胶水一端压接在电路板底座2顶面，第一电路板4和电路板底座2之间设有应变片3，应变片3和第一电路板4 电连接，第一电路板4另一端和第二电路板6一端之间通过连接针5电连接，第二电路板6另一端压接在弹性电接组件的弹簧盖7，第一电路板4通过连接针 5连接至第二电路板6，第一电路板4和第二电路板6之间使用连接针5锡焊连接。
弹性电接组件包括弹簧盖7、弹簧8和弹簧座9，弹簧盖7一端压接到第二电路板6，弹簧盖7另一端通过多个弹簧8和弹簧座9一端连接，弹簧座9的另一端局部伸出金属外壳10，弹簧8在连接弹簧盖7的端部穿过弹簧盖7后和第二电路板6电连接，弹簧8在连接弹簧座9的端部局部穿过弹簧座9的通孔后从金属外壳10伸出，进而连接到外部的信号接收电路。弹簧盖7、弹簧8、弹簧座9均由金属外壳10压紧在第二电路板6上。
第一电路板4和电路板底座2之间设有两个应变片3，两个应变片3各自输出应变压力值相减获得压力。
金属外壳10在连接弹簧座9的端面加工有十字形通槽，弹簧座9在连接金属外壳10的端面设有十字形凸起台，十字形凸起台贯穿出十字形通槽，但金属外壳10内的弹簧座9部分被十字形通槽周围的金属外壳10内表面台阶限位不伸出。
内腔内内底座1顶面设置中心圆台，电路板底座2活动套装在底座1的中心圆台上，且电路板底座2和中心圆台之间密封连接；底座1的中心圆台开设有轴向布置的通孔，电路板底座2在靠近中心圆台通孔一侧的端面加工形成油腔，外部油液从底座1中心圆台的通孔进入电路板底座2的油腔中，推动电路板底座2沿底座1的中心圆台轴向移动。电路板底座2沿底座1的中心圆台轴向移动，会影响第一电路板4和电路板底座2之间的应变片3产生压力变化。
应变片3所检测的信号经第一电路板4采集，再经连接针5电传递到第二电路板6，第二电路板6通过弹簧8将信号传至油压传感器外的信号接收电路。第二电路板6通过自身的弹簧针接触板上金属点和弹簧8连接将信号输出。
第一电路板4和第二电路板6构成了双层电路板，双层电路板中，第一电路板4主要负责连接电路板底座2，第二电路板6主要负责解析处理信号。
连接针5和弹簧8均采用金属材料。
底座1、电路板座2和金属外壳10为金属，底座1和金属外壳10之间采用激光电焊连接。
第一电路板4和第二电路板6边缘至少两处设置有内凹缺口槽，第一电路板4和第二电路板6的内凹缺口槽对齐布置，内凹缺口槽和电路板座2顶面设置有的至少两个的凸起件配合限位，电路板座2顶面设置的凸起件的数量和第一电路板4/第二电路板6各自的内凹缺口槽的数量对应相同且位置一一对应，每个凸起件刚好嵌入各自对应的内凹缺口槽中。
第一电路板4使用胶水粘在电路板座上，第二电路板6上方由弹簧压紧，侧边第一电路板和第二电路板有限位凹槽，因此双层电路板能够牢固的置于传感器中。
如图3的(a)和(b)所示，第一电路板4中间开设圆角矩形通孔，圆角矩形通孔主要用于邦定的铝丝从中间穿过至底座中心，且避免与连接针等发生干涉；第一电路板4底面设置多个金属点，多个金属点邦定连接铝线的一端，铝线的另一端从圆角矩形通孔中穿过后连接到应变片3；具体实施中，每个应变片3具有三个端口，两个应变片3共计有六个端口，在在圆角矩形通孔一侧的第一电路板4底面设置两个金属点，在圆角矩形通孔另一侧的第一电路板4底面设置四个金属点，共计六个金属点邦定连接铝线的一端，六个端口和六个金属点之间分别经过各自的铝线连接。这样，第一电路板4连接电路板底座2上的应变片3方式采用6根铝丝邦定连接。
第一电路板4在靠近边缘的圆周上沿周向间隔布置的多处设置通孔，通孔处设置焊盘焊接连接针5。具体实施中，设置四处通孔，四处通孔分别焊接四根连接针5。
具体实施的述第一电路板4结构如图1所示：直径12mm的圆形；中间开出一个4.8mm*2.2mm圆角矩形通孔；板上还有4个直径0.7mm的通孔；板边缘有两个内凹缺口槽。
如图4的(a)和(b)所示，第二电路板6中间布置有SOP-16封装芯片，芯片周围布置电阻电容及其他***器件，第二电路板6在靠近边缘的圆周上沿周向间隔布置的四处设置通孔，通孔处设置焊盘以焊接连接针5；第二电路板6 顶面设置有多个金属触点，金属触点的数量和弹簧8的数量对应相同且位置一一对应，每个金属触点和各自对应的弹簧8端部电连接。
第二电路板6顶面仅设置金属触点，无元器件，这样保证弹簧盖7能贴合第二电路板6。
第二电路板6通过连接针连接第一电路板4；第二电路板6上为信号处电路，包含SOP-16封装的芯片及0402封装的***电容电阻；第二电路板6外形为直径12mm，有4个和第一电路板4相同位置的0.7mm通孔及限位凹槽；第二电路板6上还有4个1.25mm的金属接触点。
采用第二电路板使邦线结构与芯片焊盘分开后，第二电路板上可放置大封装的芯片焊盘，本设计采用SOP-16封装，使用常用焊盘就能采用回流焊工艺焊接；另外第二电路板上还有4个直径1.25mm弹簧针接触点用于将芯片处理后的信号通过弹簧针传递到传感器外。
连接针5形状为两端细中间粗的结构，通过锡焊后可为上下电路板建立电气连接，同时利用其结构还能起到支撑作用，避免由焊点直接受力。具体可采用铜材料。总长3mm，对于传感器的体积影响较小；两端为最宽0.4mm的长方体杆，一端长度0.8mm，一端长1.2mm；中间为最宽2mm的长方体，长度是1mm；连接针5两端的较短端连接第一电路板4，两端的较长端连接第二电路板6。
第一电路板有与传感器底座邦线的焊盘以及与第二电路板连接用的通孔焊盘；连接针为金属，用于连接固定两层电路板；第二电路板有SOP-16的芯片、***电路的焊盘，与第一电路板连接的通孔焊盘。
本发明具体实施采用上述整体结构的设计，将电路板拆分为双层电路板，设置轴向移动的油腔和弹簧电信号引出，能够解除油压传感器对信号调理芯片的封装限制，增加***辅助电路设计的灵活性，降低电路板生产、焊接时难度，提升生产制造良率，节约成本。
Claims (8)
1.一种双层电路板的油压传感器，其特征在于：
包括金属外壳(10)、底座(1)、第一电路板(4)、连接针(5)、第二电路板(6)和弹性电接组件；金属外壳(10)罩在底座(1)上，金属外壳(10)和底座(1)之间形成内腔，内腔在靠近底座(1)的一端内安装有电路板底座(2)，内腔在远离底座(1)的一端内安装有弹性电接组件，底座(1)顶面可上下轴向活动地安装有电路板底座(2)，从电路板底座(2)到弹性电接组件的内腔内依次安装有第一电路板(4)和第二电路板(6)；第一电路板(4)一端压接在电路板底座(2)顶面，第一电路板(4)和电路板底座(2)之间设有应变片(3)，应变片(3)和第一电路板(4)电连接，第一电路板(4)另一端和第二电路板(6)一端之间通过连接针(5)电连接，第二电路板(6)另一端压接在弹性电接组件；
弹性电接组件包括弹簧盖(7)、弹簧(8)和弹簧座(9)，弹簧盖(7)一端压接到第二电路板(6)，弹簧盖(7)另一端通过弹簧(8)和弹簧座(9)一端连接，弹簧座(9)的另一端局部伸出金属外壳(10)，弹簧(8)在连接弹簧盖(7)的端部穿过弹簧盖(7)后和第二电路板(6)电连接，弹簧(8)在连接弹簧座(9)的端部局部穿过弹簧座(9)的通孔后从金属外壳(10)伸出；
所述底座(1)顶面设置中心圆台，电路板底座(2)活动套装在底座(1)的中心圆台上，且电路板底座(2)和中心圆台之间密封连接；底座(1)的中心圆台开设有通孔，电路板底座(2)在靠近中心圆台通孔一侧的端面加工形成油腔，外部油液从底座(1)中心圆台的通孔进入电路板底座(2)的油腔中，推动电路板底座(2)沿底座(1)的中心圆台轴向移动；应变片(3)所检测的信号经第一电路板(4)采集，再经连接针(5)电传递到第二电路板(6)，第二电路板(6)通过弹簧(8)将信号传至油压传感器外的信号接收电路，第二电路板(6)通过自身的弹簧针接触板上金属点和弹簧(8)连接将信号输出；
所述的第一电路板(4)中间开设圆角矩形通孔，第一电路板(4)底面设置多个金属点，多个金属点邦定连接铝线的一端，铝线的另一端从圆角矩形通孔中穿过后连接到应变片(3)；所述的第一电路板(4)在靠近边缘的圆周上沿周向间隔布置的多处设置通孔，通孔处设置焊盘焊接连接针(5)。
2.根据权利要求1所述的一种双层电路板的油压传感器，其特征在于：
所述的第一电路板(4)和电路板底座(2)之间设有两个应变片(3)。
3.根据权利要求1所述的一种双层电路板的油压传感器，其特征在于：
所述的金属外壳(10)在连接弹簧座(9)的端面加工有十字形通槽，弹簧座(9)在连接金属外壳(10)的端面设有十字形凸起台，十字形凸起台贯穿出十字形通槽。
4.根据权利要求1所述的一种双层电路板的油压传感器，其特征在于：
所述的连接针(5)和弹簧(8)均采用金属材料。
5.根据权利要求1所述的一种双层电路板的油压传感器，其特征在于：
所述的第一电路板(4)和第二电路板(6)边缘设置有内凹缺口槽，内凹缺口槽和电路板底座(2)顶面设置有的凸起件配合限位。
6.根据权利要求1所述的一种双层电路板的油压传感器，其特征在于：
所述的第二电路板(6)中间布置有SOP-16封装芯片，第二电路板(6)在靠近边缘的圆周上沿周向间隔布置的四处设置通孔，通孔处设置焊盘以焊接连接针(5)；第二电路板(6)顶面设置有多个金属触点，每个金属触点和各自对应的弹簧(8)端部电连接。
7.根据权利要求1所述的一种双层电路板的油压传感器，其特征在于：
所述的第二电路板(6)顶面仅设置金属触点，无元器件。
8.根据权利要求1所述的一种双层电路板的油压传感器，其特征在于：
所述的连接针(5)形状为两端细中间粗的结构。
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