[发明专利]压力传感器

说明书

技术领域

本发明一般涉及压力传感器，并且更具体地说，涉及使用应变片技术来感测压力变化以产生与这样的变化相关的电信号和采用电子仪器来处理和放大信号的传感器。

背景技术

尽管用来将流体压力的变化转化成相关电信号的应变片技术的使用是已知的，但存在有提供传感器的需要，这些传感器更容易制造，并且这些传感器具有改进的可靠性和最佳预期寿命。也有使传感器的生产成本最低的需要，从而使得将它们用在给定用途中更加经济可行，并因而增加制造量，导致在大量制造技术中的节省。

在授予本发明的受让人的发行美国专利6,763,724中，公开和要求保护一种使用应变片技术的压力传感器，该压力传感器包括：管状端口接头，具有在一个端部处的液体接收开口、和在相对基座端部处的封闭、整体形成隔膜；角定向特征；及锁定特征，用来锁定支撑部件在基座端部上的接收。支撑部件具有在隔膜部分上方接收的孔径扁平端部壁，孔径与应变片传感器元件对准，这些应变片传感器元件玻璃结合到隔膜部分。导线既结合到应变片传感器元件，又结合到柔性电路组件的结合凸起段上的电路垫，并且由硅酮胶封装。这篇参考发行专利的全部讲授和内容由此通过参考全部包括。

在汽车用途中，压力传感器需要以低成本大量生产，并且必须在严酷环境中在安全关键(例如，制动系统)用途中非常可靠。在基于应变片的压力和力传感器的组件中，感测元件隔膜与在电子仪器板中的机械应力(归因于湿度、热膨胀等)的隔离驱动所谓“支撑环”的使用。在现有做法中，支撑环由金属(软焊到电子仪器板上，并且对接焊到感测元件端口结构上)或塑料(粘合到电子仪器板上，并且卡合-配合到感测元件端口结构上)。支撑环和其结合应该提供用于在感测元件与电子仪器板之间的成功导线结合的稳定平台。金属支撑环也用作在电子仪器板去耦电容器与感测元件端口结构之间的导电路径。在现有做法中，支撑环是传感器组件的内部元件，并且在保护传感器壳体绕它安装之后不经受处置。

对于一致焊接过程重要的是，支撑环的唇边均匀地厚，没有毛刺，及抵靠感测元件端口平放。在实际中，唇边难以形成，并且缺陷可导致不良焊接，这些不良焊接归因于在支撑环与感测元件端口之间的过大间隙、支撑环的烧透、或使支撑环未对准端口接口位置的激光焊接。

在压力传感器的组件中，在技术中所已知的保护胶散布在导线结合、玻璃、及仪表上，以防止腐蚀(导线接头)和退化(玻璃)。在胶中的气泡或空泡，依据它们的位置，有时允许腐蚀或退化，或者引起对于结合导线或结合的机械损害。因为这些问题，希望的是，胶是容易检查的。胶(电绝缘体)在电气触点弹簧落下垫上的存在可引起有害开路或间断接触。典型地，在印刷电路板(PCB)中的导线结合窗口一般是矩形形状，导线穿过这些导线结合窗口连接到应变片上。组件定尺寸成，在容差积累的情况下，有可能使离隔膜外径最近的玻璃边缘由PCB遮挡。PCB对于隔膜的靠近竖直间隔可导致在这个区域中没有胶流动，使玻璃(在其上安装应变片)未受退化保护(输出信号偏移的原因)。有对于设计的需要，该设计容易地允许在最边缘布置玻璃上方的胶流动。在一种常规解决方案中，通过SMT元件的策略放置的组合、和通过塑性胶拦挡元件，防止胶流到不希望位置。然而，有在不使用辅助元件的情况下管理胶流动的需要，这些辅助元件增加成本，并且在某些情况下要求辅助电路板真实状况，由此不利地影响空间约束。

在例如汽车制动系统中使用的常规压力传感器要求在压力传感器与电子控制单元(ECU)之间的连接。这些连接常常用弹簧或弹簧加载高跷式(pogo)销触点制成。这样的连接提供成ECU的一部分或传感器组件的一部分。常规压力传感器典型地使用具有一个或两个直径的比较昂贵高跷式销或弹簧。在某些用途中，弹簧不是对称的，并且在组装过程中必须用手加载。关键的是，向弹簧提供机械导向，以保证它们与在传感器内部和在ECU上的目标垫都接触。必须防止弹簧翘曲。弹簧必须自由地沿它们的轴线运动，并且提供要求的接触力。

高跷式销解决方案是昂贵的，因为它们要求围绕弹簧的机械壳体和额外子组装操作。用户不喜欢提供成ECU的一部分的弹簧，因为它们要求弹簧取得、处置、及机械导向。使弹簧提供成传感器组件的一部分的当前解决方案要求多件子组件，这些多件子组件包括印刷电路板(PCB)、和在组装期间各部分的多次定向或其它特殊措施(以防止弹簧由于重力而脱落)。插入模压弹簧的解决方案，因为关于方法的潜在严重困难是困难的，这些方法用来适当地抵靠弹簧密封模具，防止模具泻放(mold flash)，及将弹簧末端向它们的目标接触垫精确地定向。此外，处置弹簧的成本没有消除，而仅仅移动到供给链中，所以没有产生成本好处。