專利名稱：集成流體壓力傳感器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開通常涉及集成流體壓力傳感器系統(tǒng)，包括用于變速器、渦輪機(jī)或類似物的集成流體壓力傳感器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
流體壓力傳感器用于多種系統(tǒng)，如變速器、燃?xì)廨啓C(jī)以及內(nèi)燃機(jī)后處理系統(tǒng)或類似物。流體壓力傳感器典型地由具有自身外殼、接線端口和位于外殼內(nèi)的印制電路板的離散單元實(shí)現(xiàn)。這樣的壓力傳感器設(shè)計(jì)用來在動(dòng)態(tài)模式下進(jìn)行測量，從而捕捉壓力中的極高速變化。此類型的傳感器的一種可能應(yīng)用是測量發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸或燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒壓力。這些傳感器通常由壓電材料——例如石英——制成。參見圖1，傳統(tǒng)流體壓力系統(tǒng)110中的傳統(tǒng)流體壓力傳感器112可具有包含基體 120的圓柱形金屬體114，其中，在圓柱形金屬體114上形成有孔(未示出)。圓柱形金屬體 114可在圓柱形金屬體114的基體120上具有螺紋管件(threaded fitting) 116，以便使其可如圖所示地通過螺紋穿在壓力管匯(pressure manifold) 122上。或者，傳感器112通常由固定結(jié)構(gòu)——例如擋塊111——固定到壓力系統(tǒng)110。圓柱形金屬體114和壓力管匯122限定出空腔119，其可與相應(yīng)的壓力源121相關(guān)聯(lián)。考慮到傳統(tǒng)壓力傳感器布置Iio中的傳感器112的分立和離散特性，典型地，分立的壓力傳感器112必須各自分立地安裝到系統(tǒng)并分立地校準(zhǔn)。另外，每一個(gè)傳感器112通常將具有各自的外殼單元114和電路單元(未示出)，這將導(dǎo)致相對(duì)較高的成本。在這些傳統(tǒng)流體壓力傳感器圓柱形外殼單元114中，布置了小外形集成電路 (S0IC，或SOIC封裝包)4。SOIC 4在圖2A、2B和2C中示出。SOIC 4對(duì)于特定系統(tǒng)測量壓力變化。SOIC 4在此例子中是表面安裝集成電路封裝包，其所占的面積比等效的雙列直插封裝包(“DIP”)減少了大約30-50%，典型的厚度減少了約70%。相應(yīng)地，SOIC 4比DIP 更短且更窄。SOIC 4通常具有從兩個(gè)長側(cè)邊8突出的“鷗翼”管腳6(如圖2A、2B和2C中所示)以及1.3mm的管腳間距。SOIC 4可安裝在圓柱形金屬體114中(例如參見圖1)。另外，接線端口 118典型地布置在圓柱形金屬體114的頂部，以提供到達(dá)以及來自SOIC 4的電氣通信。如上所述，傳統(tǒng)傳感器112的圓柱形金屬體114通過扣合連接(snap fit connection)或者螺紋圓柱形金屬體114直接安裝到系統(tǒng)，例如變速器系統(tǒng)。圓柱形金屬體114和系統(tǒng)之間的這種連接可在SOIC 4上施加應(yīng)力，這會(huì)對(duì)SOIC 4的運(yùn)行特性產(chǎn)生不利影響。另外，傳統(tǒng)傳感器112上的壓力端口(未示出)和壓力管匯122上的壓力端口 121 之間的公差疊加(tolerance stack-up)大于可允許的最壞情況下的統(tǒng)計(jì)疊加。因此，傳統(tǒng)傳感器112的密封元件(未示出)可能不如人意地超出傳統(tǒng)傳感器112的平面密封面。此外，通過具有分立和離散的壓力傳感器112，且每個(gè)壓力傳感器具有分立的圓柱形金屬體114和互相獨(dú)立的運(yùn)行，該設(shè)計(jì)可涉及增大的成本和復(fù)雜性。潛在的挑戰(zhàn)包括獲
3得壓力傳感器112和壓力管匯122之間的適當(dāng)密封而不損害如上所述的SOIC 4的運(yùn)行特性。因此，人們希望改進(jìn)傳感器112和液壓源之間的密封接口。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決了上面提到的傳統(tǒng)傳感器體直接安裝到系統(tǒng)的問題，密封元件可能不如人意地超出傳統(tǒng)傳感器的平面密封面的問題，以及如何獲得壓力傳感器和壓力管匯之間的適當(dāng)密封而不損害集成電路運(yùn)行特性的問題。根據(jù)這里公開的實(shí)施例的集成流體壓力傳感器系統(tǒng)包含印制電路板、具有壓力源的壓力管匯、密封元件和傳感器。印制電路板耦合到壓力管匯。印制電路板和壓力管匯限定出壓力腔。壓力源可被有效地配置為將流體釋放到壓力腔中。傳感器可被固定于壓力腔內(nèi)的印制電路板上。密封元件可被布置在印制電路板和壓力管匯之間。密封元件可被有效地配置為對(duì)壓力腔進(jìn)行密封。根據(jù)一實(shí)施形態(tài)，集成流體壓力傳感器系統(tǒng)包含耦合到壓力管匯的印制電路板， 印制電路板和壓力管匯限定出壓力腔，壓力管匯包含壓力源，壓力源被有效配置為將流體釋放到壓力腔中；在壓力腔內(nèi)固定到印制電路板的傳感器；以及布置在印制電路板和壓力管匯之間的密封元件，密封元件被有效配置為對(duì)壓力腔進(jìn)行密封。優(yōu)選為，集成流體壓力傳感器系統(tǒng)進(jìn)一步包含固定到印制電路板的第二傳感器； 其中，壓力管匯和印制電路板限定出容納第二傳感器的第二壓力腔，壓力管匯包含第二壓力源，第二壓力源被有效配置為將流體釋放到第二壓力腔中；布置在印制電路板和壓力管匯之間的第二密封元件，第二密封元件被有效配置為對(duì)第二壓力腔進(jìn)行密封。優(yōu)選為，集成流體壓力傳感器系統(tǒng)進(jìn)一步包含布置在密封元件上表面和下表面上的第二聚合物材料。優(yōu)選為，集成流體壓力傳感器系統(tǒng)進(jìn)一步包含固定到印制電路板和壓力管匯的擋塊。優(yōu)選為，集成流體壓力傳感器系統(tǒng)進(jìn)一步包含機(jī)械緊固件，機(jī)械緊固件被有效配置為將擋塊和印制電路板固定到壓力管匯。優(yōu)選為，壓力管匯由鋁構(gòu)成。優(yōu)選為，密封元件由聚合物材料構(gòu)成。根據(jù)一實(shí)施形態(tài)，集成流體壓力系統(tǒng)包含耦合到壓力管匯的印制電路板，印制電路板和壓力管匯限定出壓力腔，壓力管匯包含壓力源，壓力源被有效配置為將流體釋放到壓力腔中；用于感測壓力腔內(nèi)的壓力變化的裝置，感測裝置固定到印制電路板；用于對(duì)壓力腔進(jìn)行密封的裝置，密封裝置被布置在印制電路板和壓力管匯之間。優(yōu)選為，感測裝置為小外形集成電路。優(yōu)選為，密封裝置為墊圈。優(yōu)選為，密封裝置為密封板。優(yōu)選為，集成流體壓力系統(tǒng)進(jìn)一步包含固定到印制電路板和壓力管匯的擋塊。
參照下面的詳細(xì)說明和附圖將明了本公開的實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)于相似——盡管可能不完全相同——的部件。簡潔起見，具有前述功能的附圖標(biāo)記或特征可能、或可能不聯(lián)系它們所出現(xiàn)的其它附圖進(jìn)行描述。圖1為變速器中現(xiàn)有技術(shù)的流體壓力傳感器的透視圖；圖2A為小外形集成電路封裝包的平面圖；圖2B為小外形集成電路封裝包的側(cè)視圖；圖2C為小外形集成電路封裝包的前視圖；圖3為本公開的第一實(shí)施例的截面圖；圖4為本公開的第二實(shí)施例的截面圖。圖5A為示例性密封板的平面圖；圖5B為示例性墊圈的平面圖；圖6為制造這種類型的裝置的示例性方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
公開了一種用于流體傳感器10的密封系統(tǒng)，其中，傳感器4被設(shè)置在歧管容器或腔16中，從而使整個(gè)傳感器4可浸入或暴露于介質(zhì)流體。通過提供可完全浸入流體的傳感器4，傳感器端口的位置可變得不太重要，密封可移動(dòng)到傳感器電路板20上的區(qū)域，使得附加的應(yīng)變不會(huì)作用于傳感器4。如果附加的應(yīng)變作用于傳感器4、使得傳感器4的運(yùn)行特性可能受到影響，可包括或?qū)嵤┮粋€(gè)或多于一個(gè)附加的傳感器，以提供補(bǔ)償測量?，F(xiàn)在參考圖3，示出了本公開的一實(shí)施例。集成流體壓力傳感器系統(tǒng)10包含耦合到壓力管匯18的印制電路板(或電路卡)20。印制電路板20和壓力管匯18限定出壓力腔 16。壓力管匯18包含被有效配置為將流體——例如變速器流體的非限制性實(shí)例——釋放到壓力腔16中的壓力源22。傳感器4固定到壓力腔16內(nèi)的印制電路板20上。這里使用的術(shù)語“固定”被廣義地使用，并考慮了用于固定、附著或者以其它方式連接相關(guān)聯(lián)部件的多種形式。傳感器4還可包含安裝在電路卡/印制電路板20上的電阻器47和電容器49。 例如，電阻器47和電容器49可被布置于外殼(例如，塑模殼44)和印制電路板20之間，如圖3 —般地所示。密封元件28——例如但不限于墊圈33或0形環(huán)或密封板31——可被布置于印制電路板20和壓力管匯18之間。密封元件28可被有效地配置為在印制電路板20 和壓力管匯18的接合處密封壓力腔16。如圖3所示，連接器管腳42可被布置在電路卡或印制電路板20內(nèi)，并被進(jìn)一步布置在具有模鑄進(jìn)的連接器殼體46的塑料殼44內(nèi)。連接器管腳42可被有效配置為將傳感器4和電路卡/印制電路板20的電氣連接引到外部或非潮濕環(huán)境。如圖3所示，塑料殼44 可固定于壓力管匯18。例如但不限于，塑料殼44可以通過如圖所示的熱熔柱48或者多種其他常規(guī)機(jī)械緊固器(未示出)固定到壓力管匯18。塑料殼44也可以通過以下方式固定到壓力管匯18 在塑料殼44頂部實(shí)現(xiàn)擋塊(未示出)，使得擋塊至少部分地將塑料殼44附著或固定在擋塊和壓力管匯18之間。在圖3所示的實(shí)施例中，墊圈33用于密封壓力腔16。 墊圈33可包含與壓力腔16的尺寸大體上對(duì)應(yīng)的開口 35。參照?qǐng)D4，示出了本公開的另一實(shí)施例，其中，集成流體壓力傳感器系統(tǒng)10可進(jìn)一步包含多個(gè)傳感器，例如，包含固定到印制電路板20的第二傳感器4。例如，多個(gè)傳感器4 可以通過使用焊接工藝固定到印制電路板20。壓力管匯18和印制電路板20可限定出可容納第二傳感器4的第二壓力腔16’。通過此實(shí)施例，壓力管匯18可包含第二壓力源22’，例如，第二壓力源22’可被有效地配置為將流體釋放進(jìn)第二壓力腔16’內(nèi)，如圖4所示。為了有助于第二壓力腔16’的密封，第二墊圈(未示出)或密封板觀可被布置在印制電路板20和壓力管匯18之間。密封元件觀(圖4中被示為密封板29)可有效地配置為密封第二壓力腔16’。隨著添加附加的傳感器4(例如第三傳感器)，附加的壓力腔(例如第三壓力腔16”)可被限定，以便對(duì)應(yīng)附加的傳感器4，例如圖4中所示的。將會(huì)明了，密封元件28 (采用圖5A所示密封板四的形式或圖5B所示墊圈33的形式)可由聚合物材料制成，壓力管匯18可由塑料、鋁、鋼鐵或其他合適的材料制成。如上所述，密封元件28也可包含密封板四(圖5A所示29)而不是墊圈(圖3和圖5B所示33)，其中，此密封板四可適當(dāng)?shù)孛芊庖粋€(gè)或多于一個(gè)的相應(yīng)的壓力腔16、16’、 16”(圖4所示)。此密封板四可以以實(shí)質(zhì)上與墊圈33相同的方式運(yùn)行和發(fā)揮作用，也可類似地放置在壓力管匯18和印制電路板20之間。此密封板四可由塑料制成，其中，塑料被注塑的地方產(chǎn)生具有在其中限定的開口 31的板狀結(jié)構(gòu)。密封板四中的開口 31可與一個(gè)或多于一個(gè)的壓力腔相符合。聚合物材料——例如但不限于硅橡膠30——可被注塑到密封板，以便進(jìn)一步加強(qiáng)密封性能。在密封元件觀是密封板四的實(shí)例中可使用硅橡膠或其他密封材料30。密封板四可被放置在印制電路板20和壓力管匯18之間的接合處。和墊圈33類似，密封板四可以是壓力管匯18和印制電路板20之間在壓力腔周緣的周圍的密封元件28，以便更好的防止壓力管匯18和印制電路板20之間的泄漏。如圖4 一般地所示，擋塊M也可用于集成壓力傳感器系統(tǒng)10，其中，擋塊M被固定到印制電路板20和壓力管匯18。機(jī)械緊固件沈是可用于將擋塊M固定到印制電路板 20和壓力管匯18的手段或裝置的非限制性實(shí)例。本公開也考慮了制造這種類型的裝置的方法。制造集成流體壓力傳感器系統(tǒng)10 的方法可包含(1)提供具有固定于其上的傳感器4的印制電路板20 ； (2)提供密封元件； (3)將印制電路板20耦合到壓力管匯，使得墊圈被布置在印制電路板20和壓力管匯18之間，印制電路板20和壓力管匯18限定出被有效配置為安放傳感器4的壓力腔；(4)提供擋塊M ； (5)將擋塊M固定到印制電路板20和壓力管匯18。還應(yīng)注意的是，例如，如果類似于墊圈的元件包含密封板四，可視情況可選地添加在密封板四上提供硅的步驟。還將明了，制造本公開的集成流體壓力傳感器系統(tǒng)10的方法可進(jìn)一步包含提供固定到印制電路板20的第二傳感器的步驟。第二傳感器4’可被布置在由印制電路板20 和壓力管匯18限定出的對(duì)應(yīng)的第二壓力腔16’內(nèi)。就提供附加傳感器方面來說，這樣的附加傳感器4也可在對(duì)應(yīng)的且分立的壓力腔16內(nèi)提供，例如如圖4所示。進(jìn)一步的，這樣的傳感器4可在壓力腔16內(nèi)焊接到印制電路板20。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本公開的多個(gè)實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明了，可修改所公開的實(shí)施例。因此，前面的描述僅看作示例而不是限制。
權(quán)利要求1.一種集成流體壓力傳感器系統(tǒng)，其特征在于包含耦合到壓力管匯(18)的印制電路板(20)，印制電路板和壓力管匯限定出壓力腔(16)， 壓力管匯包含壓力源(22)，壓力源被有效配置為將流體釋放到壓力腔中； 在壓力腔內(nèi)固定到印制電路板的傳感器；以及布置在印制電路板和壓力管匯之間的密封元件08，四，31，33)，密封元件被有效配置為對(duì)壓力腔進(jìn)行密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的集成流體壓力傳感器系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包含 固定到印制電路板的第二傳感器；其中，壓力管匯和印制電路板限定出容納第二傳感器的第二壓力腔(16’)，壓力管匯包含第二壓力源02’)，第二壓力源02’ )被有效配置為將流體釋放到第二壓力腔中；以及布置在印制電路板和壓力管匯之間的第二密封元件08，四，31，33)，第二密封元件被有效配置為對(duì)第二壓力腔進(jìn)行密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的集成流體壓力傳感器系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包含布置在密封元件上表面和下表面上的第二聚合物材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的集成流體壓力傳感器系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包含固定到印制電路板和壓力管匯的擋塊04)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的集成流體壓力傳感器系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包含機(jī)械緊固件 (26)，機(jī)械緊固件(26)被有效配置為將擋塊和印制電路板固定到壓力管匯。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的集成流體壓力傳感器系統(tǒng)，其特征在于，壓力管匯由鋁構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的集成流體壓力傳感器系統(tǒng)，其特征在于，密封元件由聚合物材料構(gòu)成。
8.一種集成流體壓力系統(tǒng)，其特征在于包含耦合到壓力管匯(18)的印制電路板(20)，印制電路板和壓力管匯限定出壓力腔(16)， 壓力管匯包含壓力源(22)，壓力源0 被有效配置為將流體釋放到壓力腔中； 用于感測壓力腔內(nèi)的壓力變化的裝置G)，感測裝置固定到印制電路板；以及用于對(duì)壓力腔進(jìn)行密封的裝置08，29,31,33),密封裝置被布置在印制電路板和壓力管匯之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的集成流體壓力系統(tǒng)，其特征在于，感測裝置為小外形集成電路⑷。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的集成流體壓力系統(tǒng)，其特征在于，密封裝置為墊圈(33)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的集成流體壓力系統(tǒng)，其特征在于，密封裝置為密封板09)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的集成流體壓力系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包含固定到印制電路板和壓力管匯的擋塊04)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及集成流體壓力傳感器系統(tǒng)和集成流體壓力系統(tǒng)。集成流體壓力傳感器系統(tǒng)包含印制電路板(20)、具有壓力源(22)的壓力管匯(18)和傳感器(4)。印制電路板可被耦合到壓力管匯。印制電路板和壓力管匯可限定出壓力腔(16)。壓力源可被有效配置為將流體釋放到壓力腔中。傳感器可在壓力腔內(nèi)被固定到印制電路板。密封元件(28，29，31，33)可被布置于印制電路板和壓力管匯之間。墊圈可被有效配置為對(duì)壓力腔進(jìn)行密封。
文檔編號(hào)G01L19/00GK202018356SQ20102061120
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月6日
發(fā)明者M·L·德萊瓦, R·J·坎達(dá), S·L·安布羅斯 申請(qǐng)人:伊頓公司