一种汽车电池嵌入式小型数字压力传感器的制作方法

1.本实用新型属于压力传感器技术领域，具体是涉及一种汽车电池嵌入式小型数字压力传感器。


背景技术：

2.随着新能源的快速发展，各行各业都在使用新能源的过程中会遇到能量的收集、储存、安全监测等有紧迫的需求。传统的汽车电池目前普遍性使用在电池的顶盖通过机械加工铝片的结构来作为安全开关提醒中控平台，当用户在使用汽车出故障的时候，通过汽车修理店的专业技术维修人员的目视检修时被发现，但是本质上该电池的安全警报系统是机械的，无法从根本上连续的去监测电池在工作和休眠时的内部发生变化的整个闭环动作。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种汽车电池嵌入式小型数字压力传感器，设计在汽车上的电池上，作为连续监测汽车电池从出厂到用户使用的整个生命周期中的电池压力及温度，通过实时的监测汽车电池腔体内的压力，及时为用户提供报警信息，从而减少用户在出行时的安全故障。
4.本实用新型的技术方案是这样实现的。
5.一种汽车电池嵌入式小型数字压力传感器，其特征在于：包括双面铝基pcb板，所述双面铝基pcb板的下表面倒装压力感应芯片，盖帽式的压力金属膜片在帽沿位置处通过焊接连接在双面铝基pcb板的下表面，且压力感应芯片位于压力金属膜片的腔体内，双面铝基pcb板上开有通向压力金属膜片的腔体内的注油孔，压力金属膜片的腔体内填充有油性介质，注油孔内设置密封球，所述双面铝基pcb板的上表面贴装有信号调理芯片，信号调理芯片的焊盘通过金线与双面铝基pcb板电性连接，双面铝基pcb板上表面再通过密封层将信号调理芯片、金线以及注油孔内的密封球覆盖，双面铝基pcb板上表面上还贴装有连接器，所述双面铝基pcb板的边缘再焊接在电池顶盖上。
6.进一步地，所述双面铝基pcb板的厚度为1mm。
7.进一步地，所述压力感应芯片为惠斯通电桥感应芯片，厚度为0.3mm。
8.进一步地，所述压力金属膜片由铝材制成，厚度为2-200μm，受压面边缘设有均匀排列的、用于压力释放的凹凸点，有效避免因为焊接工艺对膜片的变形恢复性影响。
9.进一步地，所述注油孔孔径为1mm。
10.进一步地，所述油性介质为硅油。
11.进一步地，所述信号调理芯片的型号为nsa2300。
12.上述的汽车电池嵌入式小型数字压力传感器的制作方法，其步骤如下：
13.（1）在双面铝基pcb板中部开一个孔径等于板厚的圆孔；
14.（2）在双面铝基pcb板的下表面倒装压力感应芯片；
15.（3）盖帽式的压力金属膜片在成型时，受压面边缘加工出均匀排列的、用于压力释放的凹凸点，在帽沿位置处通过激光焊接工艺焊接在双面铝基pcb板的下表面，双面铝基pcb板中部的圆孔通向压力金属膜片腔体内；
16.（4）利用真空注液机向压力金属膜片腔体内注入油性介质，并利用密封球铆压密封；
17.（5）等离子清洗双面铝基pcb板，并在上表面贴装信号调理芯片，再利用金线将信号调理芯片的焊盘和双面铝基pcb板焊接；
18.（6）利用密封层将信号调理芯片、金线以及注油孔内的密封球覆盖；
19.（7）将连接器贴装在双面铝基pcb板上；
20.（8）将双面铝基pcb板的边缘采用激光焊工艺焊接在电池顶盖上。
21.其技术原理是：本实用新型是通过压力金属膜片内填充介质（硅油），电池电解液的压力透过压力金属膜片挤压介质，介质将压力传递到压力感应芯片，压力信号通过内部解调电路，将信号放大及标定处理，从封装体背面的电路板以数字信号传至汽车的控制系统。本实用新型传感器在设计上具备与化学铅酸液体不反应的铝作基材，采用目前机械的材料不变，但本实用新型材料为冲压件，非常适合封装自动化设备的大规模化的生产，解决了目前传统的机械加工的因工业自动化程度不高而对安全膜要求较高的问题发生。在制作工艺上，本设计采用激光焊接工艺，解决传感器的可靠性。本实用新型的实现工艺，设计的压力金属膜片为2-200um厚，膜片的四周有凹凸作为压力释放点，有效避免因为焊接工艺对膜片的变形恢复性影响。
22.本实用新型的有益效果是：1、本实用新型通过压力金属膜片内填充介质，电池电解液的压力透过压力金属膜片挤压介质，介质将压力传递到压力感应芯片，压力信号通过内部解调电路，将信号放大及标定处理，最终以数字信号传至汽车的控制系统，可以连续监测汽车电池从出厂到用户使用的整个生命周期中的电池压力及温度，通过实时的监测汽车电池腔体内的压力，及时为用户提供报警信息，从而减少用户在出行时的安全故障。2、完全替代了传统的机械式的电池的安全警报系统，也就解决了传统的纯机械式的电池的安全警报系统的安全膜受限于极高的工业自动化加工要求的问题。3、在制作工艺上，采用激光焊接工艺，解决传感器的可靠性。
附图说明
23.图1为本实用新型压力传感器的结构示意图。
24.图2为本实用新型压力传感器的俯视图。
25.图3为本实用新型压力传感器的电路原理图。
26.图4为本实用新型压力传感器制作方法的流程图。
27.在图中，1、双面铝基pcb板，2、压力感应芯片，3、压力金属膜片，4、注油孔，5、油性介质，6、密封球，7、信号调理芯片，8、金线，9、密封层，10、连接器，11、电池顶盖，12、凹凸点。
具体实施方式
28.下面通过实施例以及说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步地详细说明。
29.如图1、图2所示，本实用新型的一种汽车电池嵌入式小型数字压力传感器，包括双
面铝基pcb板1，所述双面铝基pcb板1的下表面倒装压力感应芯片2，盖帽式的压力金属膜片3在帽沿位置处通过焊接连接在双面铝基pcb板1的下表面，且压力感应芯片2位于压力金属膜片3的腔体内，双面铝基pcb板1上开有通向压力金属膜片3的腔体内的注油孔4，压力金属膜片3的腔体内填充有油性介质5，注油孔4内设置密封球6，所述双面铝基pcb板1的上表面贴装有信号调理芯片7，信号调理芯片7的焊盘通过金线8与双面铝基pcb板1电性连接，双面铝基pcb板1上表面再通过密封层9将信号调理芯片7、金线8以及注油孔4内的密封球6覆盖，双面铝基pcb板1上表面上还贴装有连接器10，所述双面铝基pcb板1的边缘再焊接在电池顶盖11上。
30.所述双面铝基pcb板1的厚度h1为1mm。
31.所述压力感应芯片2为惠斯通电桥感应芯片，厚度为0.3mm。
32.所述压力金属膜片3由铝材制成，厚度h2为2-200μm，受压面边缘设有均匀排列的、用于压力释放的凹凸点12，有效避免因为焊接工艺对膜片的变形恢复性影响。
33.所述注油孔4孔径为1mm。
34.所述油性介质5为硅油。
35.所述模数信号调理芯片7的选型号为nsa2300。其与压力感应芯片2的连接关系以及电路原理图如图3所示。
36.如图4所示，本实用新型的汽车电池嵌入式小型数字压力传感器的制作方法如下：
37.（1）在双面铝基pcb板1中部开一个孔径等于板厚的圆孔；
38.（2）在双面铝基pcb板1的下表面倒装压力感应芯片2；
39.（3）盖帽式的压力金属膜片3在成型时，受压面边缘加工出均匀排列的、用于压力释放的凹凸点12，在帽沿位置处通过激光焊接工艺焊接在双面铝基pcb板1的下表面，双面铝基pcb板1中部的圆孔通向压力金属膜片3腔体内；
40.（4）利用真空注液机向压力金属膜片3腔体内注入油性介质5，并利用密封球6铆压密封；
41.（5）等离子清洗双面铝基pcb板1，并在上表面贴装信号调理芯片7，再利用金线8将信号调理芯片7的焊盘和双面铝基pcb板1焊接；
42.（6）利用密封层9将信号调理芯片7、金线8以及注油孔4内的密封球6覆盖；
43.（7）将连接器10贴装在双面铝基pcb板1上；
44.（8）将双面铝基pcb板1的边缘采用激光焊工艺焊接在电池顶盖11上。
45.本实用新型在双面铝基pcb板1上贴装一颗惠斯通电桥的压力感应芯片2及一颗信号调理芯片7，通过绑定金线8将信号调理芯片7上的焊盘引到双面铝基pcb板1上，再将压力金属膜片3通过焊接与双面铝基pcb板1固定形成腔体，双面铝基pcb板1上设计有通往腔体的注油孔4，通过真空灌注的方法从注油孔4向腔体内注入油性介质5（硅油），再用密封球6密封，电池电解液的压力透过压力金属膜片3挤压油性介质5，油性介质5将压力传递到压力感应芯片2，压力感应芯片2的压力信号经过信号调理芯片7将信号通过内部解调电路，放大及标定处理，最终以数字信号传至汽车的控制系统。
46.以上所述是本实用新型的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。