阅读说明：本技术 一种新型的压差传感器及其封装方法 (Novel differential pressure sensor and packaging method thereof ) 是由 陈君杰 丁维培 何江涛 邬若军 于 2020-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种新型的压差传感器及其封装方法,该新型封装主要是由三部分组成,即上层塑料外壳、中间层的陶瓷基板和下层塑料外壳,所述的上层塑料外壳连接于陶瓷基板正上方与陶瓷基板形成一个空腔,在空腔内部陶瓷基板中心焊接有一个硅基压力传感器,下层塑料外壳位于陶瓷基板正下方,上层塑料外壳及下层塑料外壳外径均略小于陶瓷基板外径,陶瓷基板边沿设计有电信号接口,所述上层塑料外壳顶部开设有一个进气孔,所述进气孔用于连接待测气体。本发明通过使用与压力传感器温度系数更加接近的陶瓷基板作为固定压力传感器基座,可以有效解决由于固定基座和传感器的温度系数相差较大而引起的温度漂移的问题。(The invention provides a novel differential pressure sensor and a packaging method thereof, wherein the novel packaging mainly comprises three parts, namely an upper-layer plastic shell, a middle-layer ceramic substrate and a lower-layer plastic shell, wherein the upper-layer plastic shell is connected right above the ceramic substrate to form a cavity with the ceramic substrate, a silicon-based pressure sensor is welded in the center of the ceramic substrate in the cavity, the lower-layer plastic shell is positioned right below the ceramic substrate, the outer diameters of the upper-layer plastic shell and the lower-layer plastic shell are slightly smaller than the outer diameter of the ceramic substrate, an electric signal interface is designed at the edge of the ceramic substrate, and an air inlet is formed in the top of the upper-layer plastic shell and used for connecting gas to be detected. According to the invention, the ceramic substrate which is closer to the temperature coefficient of the pressure sensor is used as the fixed pressure sensor base, so that the problem of temperature drift caused by larger temperature coefficient difference between the fixed base and the sensor can be effectively solved.)

一种新型的压差传感器及其封装方法

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，尤其涉及一种新型的压差传感器及其封装方法。

背景技术

压力传感器可以分为绝压传感器，表压传感器和压差传感器三种，在医疗器械领域，压力传感器的使用十分广泛。例如：呼吸机中用于测量供气管道气压和人呼吸时产生的气体气压。呼吸机要求设备能够长时间精确且稳定的测量气压，因此，传感器必须能工作在高湿度的工作环境下且能维持较高的精度稳定运行。在目前的传感器设计中，传感器芯片封装主要是直接固定在塑封外壳上，但是塑料的温度系数为30ppm，而硅的温度系数仅为3ppm，两者的差异较大，使得传感器受温度的影响较大，会出现比较严重的温漂。

现需要一种新型的压力传感器，能够解决上述问题。

发明内容

本发明提供了一种新型的压差传感器及其封装方法，通过对现有传感器进行技术改造，解决了传统压力传感器的测量精度不高的问题。

为解决上述技术问题，本发明具体采用如下技术方案：

一种新型的压差传感器及其封装方法，所述压差传感器的封装包括三层结构，即上层塑料外壳、中间层的陶瓷基板和下层塑料外壳，所述的上层塑料外壳连接于陶瓷基板正上方与陶瓷基板形成一个空腔，在空腔内部陶瓷基板中心焊接有一个硅基压力传感器，下层塑料外壳位于陶瓷基板正下方，上层塑料外壳及下层塑料外壳外径均略小于陶瓷基板外径，陶瓷基板边沿设计有电信号接口，所述上层塑料外壳顶部开设有一个进气孔，所述进气孔用于连接待测气体。

优选的，所述位于中间层的陶瓷基板印刷有电路，陶瓷基板边缘焊接有金属管腿，所述电路能将硅基压力传感器与金属管腿电连接。

优选的，所述进气孔下方设置有一个防水透气膜。

优选的，所述下层塑料外壳中部开设有第二进气孔。

上述压差传感器的封装方法，包括以下步骤：

S1，外壳注塑，注塑成型上层塑料外壳和下层塑料外壳；

S2，开孔，在上层塑料外壳中部开通进气孔，在下层塑料外壳中部开设有第二进气孔；

S3，安装硅基压力传感器，将硅基压力传感器焊接在陶瓷基板中心位置；

S4，金属管腿焊接，在陶瓷基板上印刷有电路，将金属管腿焊接在陶瓷基板边缘处与所述电路连通；

S5，安装防水透气膜，将防水透气膜固定安装在上层塑料外壳进气孔底面处；

S6，封装，将上层塑料外壳、陶瓷基板和下层塑料外壳从上至下封装固定，所述进气孔和第二进气孔连接外部待测气体管道。

优选的，所述步骤S1中的外壳注塑包括通过注塑机向传感器外壳模具注塑成型为上层塑料外壳和下层塑料外壳。

优选的，所述步骤S6封装固定为将传感器密封注胶固化，所述传感器密封注胶固化包括通过注胶机向焊接后的传感器上层塑料外壳和下层塑料外壳与陶瓷基板的连接缝处灌注密封胶并使其固化。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明使用了温度系数同硅基压力传感器更为接近的陶瓷作为基板，有效的解决了由于材料温度系数相差较大而导致的温漂，提高了传感器的测量精度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明封装步骤图；

标号说明：上层塑料外壳1、陶瓷基板2、下层塑料外壳3、硅基压力传感器4、进气孔5、金属管腿6、防水透气膜7、第二进气孔8。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来详细说明本发明的具体内容。

如图1-2所示，本实施例提供了一种新型的压差传感器及其封装方法，所述压差传感器的封装包括三层结构，即上层塑料外壳1、中间层的陶瓷基板2和下层塑料外壳3，所述的上层塑料外壳1连接于陶瓷基板2正上方与陶瓷基板2形成一个空腔，在空腔内部陶瓷基板2中心焊接有一个硅基压力传感器4，下层塑料外壳3位于陶瓷基板2正下方，上层塑料外壳1及下层塑料外壳3外径均略小于陶瓷基板2外径，陶瓷基板2边沿设计有电信号接口，所述上层塑料外壳1顶部开设有一个进气孔5，所述进气孔5用于连接待测气体。

进一步地，所述位于中间层的陶瓷基板2印刷有电路，陶瓷基板2边缘焊接有金属管腿6，所述电路能将硅基压力传感器4与金属管腿6电连接。陶瓷基板2边沿设置有连接硅基压力传感器4的铜片，硅基压力传感器4固定设置于陶瓷基板2的中央处，所述铜片上焊接有金属管腿6，电路一侧连接位于陶瓷基板2中央的硅基压力传感器4，另一侧连接到陶瓷基板2外侧金属铜片。

进一步地，所述进气孔5下方设置有一个防水透气膜7。防水透气膜7位于进气孔5的正下方，完全覆盖进气孔5。保证待测气体通过防水透气膜7后进入上层空腔。

进一步地，所述下层塑料外壳3中部开设有第二进气孔8。所述第二进气孔8与另一进气通道相连。

上述压差传感器的封装方法，包括以下步骤：

S1，外壳注塑，注塑成型上层塑料外壳1和下层塑料外壳3；

S2，开孔，在上层塑料外壳1中部开通进气孔5，在下层塑料外壳3中部开设有第二进气孔85；

S3，安装硅基压力传感器4，将硅基压力传感器4焊接在陶瓷基板2中心位置；

S4，金属管腿6焊接，在陶瓷基板2上印刷有电路，将金属管腿6焊接在陶瓷基板2边缘处与所述电路连通；

S5，安装防水透气膜7，将防水透气膜7固定安装在上层塑料外壳1进气孔5底面处；

S6，封装，将上层塑料外壳1、陶瓷基板2和下层塑料外壳3从上至下封装固定，所述进气孔5和第二进气孔8连接外部待测气体管道。

进一步地，，所述步骤S1中的外壳注塑包括通过注塑机向传感器外壳模具注塑成型为上层塑料外壳1和下层塑料外壳3。

进一步地，所述步骤S6封装固定为将传感器密封注胶固化，所述传感器密封注胶固化包括通过注胶机向焊接后的传感器上层塑料外壳1和下层塑料外壳3与陶瓷基板2的连接缝处灌注密封胶并使其固化。

本发明使用了温度系数同硅基压力传感器4更为接近的陶瓷作为基板，有效的解决了由于材料温度系数相差较大而导致的温漂，提高了传感器的测量精度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。