一种小型化数字压力传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种小型化数字压力传感器。

背景技术：

MEMS(micro-electromechanical system，微机电系统)，基本上是指尺寸在几厘米以下乃至更小的小型装置，是一个独立的智能系统。MEMS技术因具有微型化、智能化、高度集成化和可批量生产的优点，已广泛应用于电子、医学、工业、汽车和航空航天系统等领域。MEMS压力传感器就是采用MEMS技术生产制造的一种压力传感器。

现有的MEMS压力传感器多采用充油芯体的结构形式，该种结构通常采用金属膜片和玻璃烧结底座进行封装，内部封装有传递压力的传压油和压力芯片。膜片受到外界压力发生形变，进而将压力信号通过传压油传递给压力芯片，压力芯片输出毫伏级信号，并需要变送器调理才能输出可供仪表采集的信号。基于充油芯体封装的压力传感器，需要将充油芯体通过焊接的方式进行封装，信号的输出则需要采用电缆引出或者航空插头的引出方式。

采用充油芯体的封装方式导致传感器的整体尺寸较大，不适应整体嵌入到精细的仪表中；并且整个传感器的制造工艺中需要焊接、玻璃烧结、真空充油等多种复杂工艺，整体成本高昂。

因此，亟待提供一种小型化数字压力传感器解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种小型化数字压力传感器，能够简化生产工艺，减小产品体积，降低生产成本。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种小型化数字压力传感器，包括：

壳体，所述壳体的内部空间可分隔成相互连通的第一腔室和第二腔室；

陶瓷电路板，设于所述第一腔室内，并能够隔离所述第一腔室和所述第二腔室；

ASIC芯片，设于所述第一腔室内，并与所述陶瓷电路板形成连接；

压力芯片，设于所述第二腔室内，并与所述陶瓷电路板形成连接；所述第二腔室内填充有用于传递压力的第一胶体；

信号输出件，其一端与所述陶瓷电路板连接，另一端伸出所述第一腔室的自由端设置。

进一步地，所述壳体的内壁上设置有安装台；所述第一腔室和所述第二腔室分别设置于所述安装台的两侧；

所述陶瓷电路板设于所述安装台上。

进一步地，所述壳体内设有T型通孔，所述T型通孔在所述壳体内形成了所述安装台。

进一步地，所述第二腔室的自由端设有敞口。

进一步地，所述第一腔室内填充有灌封胶。

进一步地，所述第一腔室的内壁上设置有凹槽，所述灌封胶能够填充于所述凹槽内。

进一步地，所述信号输出件为导线，所述导线的数目设置为至少四个。

进一步地，所述壳体包括依次连接的第一连接体和第二连接体；所述第一腔室设于所述第一连接体内，所述第二腔室设置于所述第二连接体内；所述第二连接体的外壁上设有外螺纹。

进一步地，所述第一连接体的外壁上设有两个相互平行的切面。

进一步地，所述第二连接体的自由端端部设置有倒角。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1)本实用新型提供的小型化数字压力传感器采用胶体填充，生产工艺简单，避免了传统的传感器制造过程中采用焊接、芯体充油、电阻焊密封钢珠等高成本、高难度工序，设备的投资低，有效地降低了生产成本；

2)本实用新型提供的小型化数字压力传感器结构简单，易于自动化批量生产；体积小，适用于微小型接口的压力采集；

3)本实用新型提供的小型化数字压力传感器采用ASIC芯片进行压力信号的处理，并采用导线直接导出信号进行传输，避免了采用变送器等调理设备进行信号调理，因此进一步减小了整个传感器的体积，简化了信号处理过程。

附图说明

图1为本实用新型实施例中小型化数字压力传感器在第一视角下的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中小型化数字压力传感器在第二视角下的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中小型化压力传感器的正视图；

图4为图3的A-A面的剖视图。

附图标记：

1-壳体；11-安装台；12-第一腔室；13-第二腔室；14-第一连接体；141-切面；15-第二连接体；16-第三连接体；2-陶瓷电路板；3-压力芯片；4-ASIC芯片；5-信号输出件；51-导线。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-4所示，本实施例公开了一种小型化数字压力传感器，包括壳体1、陶瓷电路板2、压力芯片3、ASIC芯片4和信号输出件5。壳体1的内部中空。壳体1的内壁上设置有安装台11，陶瓷电路板2设于安装台11上，实现与壳体1的固定。可选地，陶瓷电路板2通过粘接胶粘接于安装台11上，但并不仅限于胶粘的方式进行固定。可选地，ASIC芯片4和压力芯片3分别位于陶瓷电路板2的两侧，并通过回流焊工艺与陶瓷电路板2连接。信号能够在压力芯片3与陶瓷电路板2之间，陶瓷电路板2与ASIC芯片4之间进行传递。信号输出件5的一端与陶瓷电路板2连接，另一端伸出壳体1的自由端设置，能够将陶瓷电路板2的信号输出至外界设备；同时，信号输出件5还可以起到为整个数字压力传感器供电的作用。

进一步地，壳体1能够以安装台11为界，将壳体1的内部空间分隔成了相互连通的第一腔室12和第二腔室13，即第一腔室12和第二腔室13分别位于安装台11的两侧设置。陶瓷电路板2和ASIC芯片4处于第一腔室12中，压力芯片3处于第二腔室13中，其中，陶瓷电路板2还起到了隔离第一腔室12和第二腔室13的作用。为了实现对压力信号的采集，在第二腔室13中填充有第一胶体，第一胶体为外界压力的传导媒介。可选地，第一胶体采用硅凝胶。

进一步地，设置壳体1的第一腔室12和第二腔室13由贯穿于整个壳体1设置的T型通孔形成，T型通孔在壳体1内恰好形成一个安装台11，便于安装陶瓷电路板2。

本实施例中的数字压力传感器的工作原理：环境压力发生变化，并作用于第一胶体，使第一胶体产生变形；第一胶体进而将压力信号传递至压力芯片3上，压力芯片3将接收到的压力信号转换成电信号输出至陶瓷电路板2上；设于陶瓷电路板2上方的ASIC芯片4将电信号处理为IIC数字信号，再将该数字信号由信号输出件5输出至外界设备。本实施例提供的数字压力传感器避免了采用变送器等调理设备进行信号的调理，因此进一步减小了整个数字压力传感器的体积，简化了信号处理过程。

为了实现压力信号的充分传输，可选地，设置壳体1的第二腔室13的自由端为敞口式设计，使得第二腔室13中的第一胶体能够充分接收环境的压力变化信号。

进一步地，为了保护位于第一腔室12内的陶瓷电路板2、ASIC芯片4以及信号输出件5，避免外部环境造成的干扰，设置第一腔室12内填充有第二胶体。可选地，第二胶体为环氧胶或其他灌封胶。可选地，为了减轻数字压力传感器的重量，简化生产工艺，设置壳体1的第一腔室12的自由端也为敞口式设计，由于第二胶体已经隔离了第二腔室12的内部结构与外界，因此壳体1的敞口式设计并不影响数字压力传感器的内部零部件实现信号传递的功能。

可选地，在壳体1的第一腔室12的内壁上设置内螺纹，第二胶体能够填充于内螺纹之间的凹槽内。如此设置可以起到固定第二胶体的作用，防止发生第二胶体整体凝固成型后，由于第一腔室12的内壁过于光滑造成的第二胶体从第一腔室12中脱出的现象；内螺纹的设置增大了第二胶体脱出的阻力。具体实施时，也可以采用除上述螺纹结构外的其他凹槽类结构，达到阻碍第二胶体脱出的目的，比如在第一腔室12的内壁上设置多个沿壳体1的轴线方向设置的凸起，多个凸起之间形成有凹槽，第二胶体在凹槽中凝固成型，也能起到阻碍第二胶体脱出的目的；或者直接采取在第一腔室12的内壁上开设凹槽的方式，也能防止第二胶体的脱出。

可选地，本实施例中的信号输出件5为导线51，在其他实施例中也可以选用金属导针等结构，只要能够与外界设备连接完成信号的传输即可。采用导线51能够提高该数字压力传感器电信号的接口适应性，工作人员可以根据应用场景的不同选择压接端子的接插件，或者选择焊接端子的插接件；此外，还可以选择将导线51直接通过锡焊连接至外部的电路板上，或者将导线51与相应的电气接头直接连接；相比于传统的传感器采用固定接插件或者航插，能够明显提高该数字压力传感器的适用性。可选地，导线51的数目根据需要具体连接的外界设备进行选择，可以为四个或者五个；本实施例中导线51的数目设置为四个。

可选地，本实施例中的壳体1的材质为不锈钢，能够提高数字压力传感器的整体强度，对壳体1内的结构进行充分保护，便于在各种不同的工作环境下使用。

可选地，壳体1整体为T型结构，包括依次连接的第一连接体14和第二连接体15，且第一连接体14的外径大于第二连接体15的外径。第一腔室12设于第一连接体14内，第二腔室13设于第二连接体15内。第二连接体15与仪表连接，信号输出件5则由第一连接体14伸出与外界设备相连。可选地，第一连接体14与第二连接体15均中空的为圆柱体结构，且在第二连接体15的外壁上设有外螺纹，便于将数字压力传感器与仪表通过螺纹连接。当数字压力传感器采用螺纹连接的方式与仪表连接时，设置第一连接体14的外壁上设置两个相互平行的切面141，该切面141为平面。切面141的存在能够方便使用扳手等工具与第一连接体14卡接，省时省力地完成安装；同时，对于小体积的数字压力传感器来说，设置两个相互平行的切面141相对于传统的设置六个呈六边形分布的切面141，能够显著增强第一连接体14的强度，避免第一连接体14由于侧壁过薄发生数字压力传感器的变形。进一步地，为了便于数字压力传感器的第二连接体15嵌入至仪表中，设置第二连接体15的自由端端部设置有倒角。

可选地，第一连接体14与第二连接体15之间通过第三连接体16连接，第三连接体16也为中空的圆柱体结构。可选地，第一连接体14、第二连接体15和第三连接体16为一体式结构。进一步地，第三连接体16与第一连接体14的连接处通过倒圆角圆滑过渡，第三连接体16与第二连接体15的连接处也通过倒圆角圆滑过渡，以缓冲连接处的应力集中。

本实施例公开的数字压力传感器采用胶体填充，结构和生产工艺简单，避免了传统的传感器制造过程中采用焊接、芯体充油、电阻焊密封钢珠等高成本、高难度工序，设备的投资低，易于自动化批量生产，有效地降低了生产成本。此外，工艺和结构的简化也便于实现传感器的小型化。具体地，本实施例所提供的数字压力传感器，壳体1的最大外径为11mm，壳体1的高度为13mm，而位于壳体1的第二连接体15外壁上的螺纹尺寸仅为M6*0.75，因此整个数字压力传感器的体积非常小，能够实现将整个数字压力传感器嵌入至精细的仪表中。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。