密封板及使用該密封板的變送器的制造方法
【專利摘要】一種密封板包括具有過孔的電路板、導(dǎo)電插腳以及釬焊接頭。所述釬焊接頭將各個導(dǎo)電插腳連接和密封到單個過孔，從而各個導(dǎo)電插腳延伸通過過孔并且自所述電路板的第一側(cè)和所述電路板的第二側(cè)延伸。所述密封板被安裝以蓋住將第一腔體(諸如接線板腔體)與第二腔體(諸如電子器件或零件板腔體)隔開的隔離件中的開口。所述密封板在所述腔體之間提供電路徑，同時使得所述腔體中的一個的部件免受周圍環(huán)境的影響。
【專利說明】密封板及使用該密封板的變送器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型總體上涉及用在工業(yè)過程中的現(xiàn)場設(shè)備。具體地，本實用新型涉及用于諸如工業(yè)過程壓力變送器等的現(xiàn)場設(shè)備的密封板。

【背景技術(shù)】
[0002]壓力變送器可以被安裝成靠近過程并且可被用于測量與工業(yè)過程相關(guān)的流體壓力。壓力變送器也能夠被用于間接地測量其他參數(shù)，諸如速度、流體高度、海拔和流體流量。測得的過程流體壓力能夠被傳送到主機、控制器或其他設(shè)備以保證工業(yè)過程被監(jiān)控和控制。
[0003]一些壓力變送器具有被分成兩個腔體的外殼，S卩，用于端子裝置部件的接線板腔體和用于主動電子組件(零件板)的電子腔體被隔離件隔開。接線板腔體允許用戶接觸到端子裝置處的電連接，同時電子腔體使得零件板免受周圍環(huán)境影響。來自一個腔體的信號經(jīng)由隔離件被傳遞到另一腔體。存在如下的需求:使得信號電隔離，并且防止任何外部電子噪音(EMI)進(jìn)入到電子腔體，同時還在兩個腔體之間提供環(huán)境密封。具體地，期望一種成本合算的方法以將更大數(shù)量(即，更高密度)的獨立電信號傳送通過隔離件，同時還在彼此之間提供電隔離并且提供殼體密封。一種用于降低EMI噪音的現(xiàn)行技術(shù)是使用復(fù)雜的沖壓焊接射頻干擾過濾管組件，該組件使用金屬沖壓、陶瓷過濾體和環(huán)氧封裝。該沖壓焊接射頻干擾過濾管組件的制造難且成本高。另一可選方案使用獨立的擰入過濾組件。
實用新型內(nèi)容
[0004]在一個實施方式中，密封板包括電路板、導(dǎo)電插腳和釬焊接頭。所述電路板包括第一側(cè)、第二側(cè)、外周和過孔(或通孔)。所述釬焊接頭將各個導(dǎo)電插腳連接和密封到單個過孔，使得各個導(dǎo)電插腳延伸通過所述過孔并且自所述電路板的第一側(cè)和所述電路板的第二側(cè)延伸。
[0005]在本實用新型的實施方式中，還包括密封件，所述密封件與所述電路板組件的第一側(cè)接觸。
[0006]另一實施方式是變送器，所述變送器用于感知和測量過程變量并且將信息傳遞到控制器。所述變送器包括殼體和密封板。所述殼體包括第一腔體、第二腔體、使得第一腔體和第二腔體隔開的隔離件以及所述隔離件中的位于所述第一腔體和第二腔體之間的開口。所述密封板被定位成使得其蓋住和密封所述第一腔體和第二腔體之間的開口。所述密封板包括電路板、導(dǎo)電插腳和釬焊接頭。所述電路板包括第一側(cè)、第二側(cè)、外周和過孔。各個導(dǎo)電插腳具有自所述電路板的第一側(cè)延伸的第一端和自所述電路板的第二側(cè)延伸的第二端。所述釬焊接頭將各個導(dǎo)電插腳連接和密封到單個過孔，使得各個導(dǎo)電插腳延伸通過所述過孔并且自所述電路板的第一側(cè)和所述電路板的第二側(cè)延伸。在本實用新型的實施方式中，還包括密封件，所述密封件被壓縮在所述隔離件和所述電路板的第一側(cè)之間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是變送器的立體圖。
[0008]圖2是圖1中的變送器的密封板的立體圖。
[0009]圖3是示出安裝到圖1中的壓力變送器的殼體隔離件的密封板的剖面圖。
[0010]圖4A是過孔的剖面圖。
[0011]圖4B是示出過孔的剖面圖，其中該過孔中插入有導(dǎo)電插腳并且被焊接到正確位置。

【具體實施方式】
[0012]圖1是根據(jù)本實用新型的一個實施方式的包括殼體12和密封板14的變送器10的立體圖。圖2是與變送器20脫離的密封板14的立體圖。圖1和圖2將被一起討論。
[0013]根據(jù)該實施方式，殼體12包括第一腔體(接線板腔體16)，分隔壁(具有開口 18A和頸部18B的隔離件18)和第二腔體(電子器件或零件板腔體20)。附接到殼體12以閉合腔體16和20的蓋體已經(jīng)被移除了，在圖1中并未示出。
[0014]密封板14包括印刷電路板22、導(dǎo)電插腳24、釬焊接頭26和電容器28。電路板22包括過孔30 (在圖1和圖2中以虛線示出)以及錨定孔32。
[0015]隔離件18將接線板腔體16和零件板腔體20隔開。隔離件18的頸部18B延伸到零件板腔體20并且在其遠(yuǎn)端具有開口 18A。在如圖1所示的實施方式中，密封板14被安裝到頸部18B的遠(yuǎn)端從而其蓋住隔離件18的開口 18A。在圖1中，將密封板14部分移開可以示出開口 18A。O環(huán)34位于密封板14和隔離件18的頸部18B之間以圍繞密封板的外周從而在環(huán)境上使得接線板腔體16與零件板腔體20隔開。錨定孔32位于密封板14的外周并且能夠與隔離件18中的相應(yīng)的配合孔一起使用以使用螺釘來將密封板14固定到隔離件18。在電路板組件22中，過孔30位于密封板14的中心區(qū)域附近。釬焊接頭26將各個導(dǎo)電插腳24連接和密封到單個過孔30從而各個導(dǎo)電插腳24延伸通過過孔30。釬焊接頭26既物理上將導(dǎo)電插腳24錨定到密封板14，也環(huán)境上密封導(dǎo)電插腳24。密封板14的印刷電路板材料允許插腳24彼此電絕緣并且也與殼體12電絕緣。
[0016]印刷電路板22上的電容器28是提供EMI過濾的表面安裝式(SMD)片狀電容器。該過濾防止不需要的信號噪音在腔體16和20之間傳播，并且防止這些信號噪音影響腔體20中的電子組件(零件板等)的性能。
[0017]當(dāng)使用變送器10時，壓力被位于零件板腔體20中的壓力傳感器(未示出)感知到。來自壓力傳感器的傳感器電信號然后經(jīng)由密封板14從零件板腔體20傳遞到接線板腔體16。經(jīng)由延伸通過過孔30的導(dǎo)電插腳24來傳遞電信號可完成上述的操作。如圖2和3所示，導(dǎo)電插腳24具有延伸到接線板腔體16中的第一端24A和延伸到零件板腔體20中的弟~*立而O
[0018]根據(jù)一個實施方式，密封板14將接線板腔體16環(huán)境上與零件板腔體20隔離。密封板14與通過釬焊接頭26而被密封到適當(dāng)位置的導(dǎo)電插腳24相結(jié)合，從而在不允許一個腔體中的環(huán)境條件影響另一腔體中的電部件的情況下，允許電子信號在腔體16和20之間傳遞。該設(shè)計提供了一個成本合算的方法以使得更大數(shù)量的獨立電信號傳遞通過隔離件18，同時還提供環(huán)境上的密封以包裝準(zhǔn)確且精確的測量，并且允許安裝提供諸如EMI過濾的其他功能的部件。
[0019]圖3是變送器10的局部剖面圖，其示出了殼體12中的密封板14。變送器10包括殼體12和密封板14。殼體12包括接線板腔體16、隔離件18和零件板腔體20。隔離件18包括與密封板14的錨定孔32對齊的隔離配合孔36。密封板14包括電路板22、導(dǎo)電插腳24、釬焊接頭26和表面安裝式電容器28。電路板22包括過孔30以及錨定孔32。釬焊接頭26將導(dǎo)電插腳24連接和密封到單個過孔30從而各個導(dǎo)電插腳24延伸通過過孔30，其中各個導(dǎo)電插腳24的第一端24A從電路板22的第一側(cè)向接線板腔體16延伸，并且各個導(dǎo)電插腳24的第二端24B從電路板22的第二側(cè)向零件板腔體20延伸。該布置允許信號在接線板腔體16和零件板腔體20之間被傳遞，同時還提供環(huán)境密封。適配裝置38被放置在隔離件18的頸部中并且接收導(dǎo)電插腳24的端部24A。適配裝置38包括針腳引導(dǎo)件40和適配蓋體42。端子裝置44包括插腳接收體46以及保持和提供到插腳接收體46的電連接的電路板48。針腳引導(dǎo)件40和適配蓋體42保護(hù)導(dǎo)電插腳24的導(dǎo)電插腳端部24A并將其引導(dǎo)至端子裝置44中的插腳接收體46。適配裝置38允許密封板14被連接到尺寸可變的端子裝置44。
[0020]圖4A是多層電路板22中的過孔30的剖面圖。在示出的實施方式中，過孔30包括通孔100、電鍍套管102和導(dǎo)電墊104。多層電路板22包括第一絕緣材料層110、第一嵌入接地板112、第二絕緣材料層114、第二嵌入接地板116、第三絕緣材料層118、外部粘合帶120、接地板隔離間隙122以及內(nèi)部連接層124。過孔套管粘合物包括導(dǎo)電墊金屬至金屬結(jié)合物126和內(nèi)部金屬至金屬結(jié)合物128。第一接地板112被嵌入在第一層110和第二層114之間，第二接地板116被嵌入在第二層114和第三層118之間。第一接地板112和第二接地板116通過接地板隔離間隙122和內(nèi)部連接層124而與電鍍套管102分開，其中內(nèi)部連接層124處于接地板隔離間隙122和電鍍套管102之間。這樣使得電鍍套管102與接地板112和116分開。
[0021]根據(jù)該實施方式，電鍍套管102位于通孔100中，并且電鍍套管102從第一層110的頂部到第三層118的底部且不包括多層印刷電路板22的中部附近的具有內(nèi)部金屬至金屬結(jié)合物128的部分，利用金屬化的聚合物粘結(jié)物而被附接到多層印刷電路板22。導(dǎo)電墊104自電鍍套管102的端部徑向地延伸以提供較長的泄露路徑(leak path)。導(dǎo)電墊104附接到大約與其等半徑的外部粘合帶120，該外部粘合帶120位于多層印刷電路板22的外層的靠近電鍍套管102的邊緣上。使用金屬至金屬結(jié)合物而將導(dǎo)電墊104附接到外部粘合帶 120。
[0022]過孔30與現(xiàn)有技術(shù)相比具有較長的泄露路徑，使得泄露不太可能形成。因此，導(dǎo)電墊金屬至金屬結(jié)合物126以及內(nèi)部金屬至金屬結(jié)合物128不僅增加了泄露路徑長度，而且還提供比標(biāo)準(zhǔn)過孔結(jié)構(gòu)更強的粘合。更強的粘合防止過孔30在熱循環(huán)過程中上升或解散(lifting)。通過將接地板隔離間隙(環(huán)形體)122移離電鍍套管102并且包括內(nèi)部連接層124可以達(dá)到上述的效果。隔離間隙122允許電鍍套管102與多層印刷電路板的電接地板112和114隔離。增加第二接地板不會增加額外的成本。
[0023]使用上述設(shè)計而構(gòu)造的過孔30具有多個優(yōu)點。第一，該過孔30因為增加的金屬至金屬結(jié)合物在初始安裝時和過度熱循環(huán)之后都降低了在通孔100周圍形成泄露的可能性。使用此設(shè)計而構(gòu)造的過孔30已經(jīng)顯示為滿足4000個周期以上的熱循環(huán)，在這些循環(huán)中，當(dāng)在-50°C和110°C之間循環(huán)時在過孔周圍不發(fā)生泄露。
[0024]圖4B示出了放置在過孔30中的導(dǎo)電插腳24，從而該導(dǎo)電插腳24自過孔30的兩側(cè)延伸，并且利用釬焊接頭26而在多層印刷電路板22的兩側(cè)被密封到合適的位置?？蛇x地，一些過孔30能夠利用釬焊而被完全密封。
[0025]本實用新型的多種其他實施方式也包括使用不同的錨定技術(shù)以將密封板14附接到殼體12。此外，可以使用諸如徑向密封件或者傳統(tǒng)的橡膠平面墊圈28等不同的密封件以替換O環(huán)。
[0026]雖然已經(jīng)參考工業(yè)過程設(shè)備描述了本實用新型的實施方式，但是本實用新型的實施方式也適用于自動化和通信工業(yè)中的設(shè)備和具有被放置在多個腔體中的電子連接器的其他任何電子設(shè)備。
[0027]此外，根據(jù)多數(shù)設(shè)計變化能夠使用本實用新型的實施方式，諸如印刷電路板的一側(cè)或兩側(cè)上的可分離連接器，附接在印刷電路板的一側(cè)或兩側(cè)上的用于永久電連接的導(dǎo)線，其中固體導(dǎo)線或絞合導(dǎo)線能夠被用作導(dǎo)電插腳24，以及插腳能夠被環(huán)氧化或注塑在合適的位置而不是使用電路板。
[0028]雖然已經(jīng)參考示例實施方式說明了本實用新型，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解能夠進(jìn)行多種改變，并且等價物在不脫離本實用新型的范圍的情況下能夠替代本實用新型的元件。另外，根據(jù)本實用新型的啟示，在不脫離本實用新型的基本范圍的情況下可進(jìn)行多種修改以適應(yīng)特定的情況或材料。因此，意圖說明本實用新型不限于公開的特定實施方式，而是本實用新型將包括落在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的所有實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種密封板，包括: 電路板，所述電路板包括: 第一側(cè)； 第二側(cè)； 外周；以及 多個過孔； 多個導(dǎo)電插腳；以及 多個釬焊接頭，所述釬焊接頭將各個導(dǎo)電插腳連接和密封到單個過孔，使得各個導(dǎo)電插腳延伸通過所述過孔并且自所述電路板的第一側(cè)和所述電路板的第二側(cè)延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的密封板，還包括: 多個片狀電容器，其被附接到所述電路板以使得電子噪音降低。
3.如權(quán)利要求1所述的密封板，其中，利用焊料密封所述過孔。
4.如權(quán)利要求1所述的密封板，其中，所述電路板還包括: 多個絕緣材料層； 內(nèi)部連接層； 圍繞所述過孔的外端的外部粘合帶；以及 位于所述多個絕緣材料層中的第一嵌入接地板，所述第一嵌入接地板與各個過孔電隔離。
5.如權(quán)利要求4所述的密封板，還包括: 位于所述多個絕緣材料層中并且與所述第一嵌入接地板平行的第二嵌入接地板，所述第二嵌入接地板與各個過孔電隔離。
6.如權(quán)利要求4所述的密封板，其中，各個過孔包括: 電鍍套管，所述電鍍套管利用金屬至金屬結(jié)合物而被連接到所述電路板的內(nèi)部連接層；以及 導(dǎo)電墊，所述導(dǎo)電墊自所述電鍍套管延伸并且覆蓋所述外部粘合帶。
7.如權(quán)利要求4所述的密封板，其中，所述電路板還包括: 多個錨定孔，所述多個錨定孔在所述電路板的外周中以接收多個緊固件。
8.如權(quán)利要求4所述的密封板，還包括: 密封件，所述密封件與所述電路板組件的第一側(cè)接觸。
9.一種變送器，所述變送器包括: 殼體，所述殼體包括: 第一腔體； 第二腔體； 隔離件，所述隔離件使得所述殼體中的所述第一腔體和第二腔體分開；以及所述隔離件中的開口，所述開口位于所述第一腔體和第二腔體之間；以及密封板，所述密封板蓋住所述隔離件中的開口并且使得所述第二腔體與所述第一腔體密封隔開，所述密封板包括； 電路板，所述電路板包括面對所述第一腔體的第一側(cè)，面對所述第二腔體的第二側(cè)，夕卜周以及多個過孔； 多個導(dǎo)電插腳，各個導(dǎo)電插腳具有從所述電路板的第一側(cè)延伸到所述第一腔體中的第一端以及從所述電路板的第二側(cè)延伸到所述第二腔體中的第二端；以及 多個釬焊接頭，所述釬焊接頭將各個導(dǎo)電插腳連接和密封到單個過孔，使得各個導(dǎo)電插腳延伸通過所述過孔并且提供所述第一腔體和第二腔體之間的電路徑。
10.如權(quán)利要求9所述的變送器，其中，所述第一腔體是接線板腔體，所述第二腔體是零件板腔體。
11.如權(quán)利要求10所述的變送器，還包括: 多個片狀電容器，所述片狀電容器被附接到所述電路板的表面并且被連接到所述導(dǎo)電插腳以過濾RFI噪音。
12.如權(quán)利要求10所述的變送器，其中，各個過孔通過焊接接頭被連接和密封到所述導(dǎo)電插腳中的一個。
13.如權(quán)利要求10所述的變送器，其中，所述電路板還包括: 多個絕緣材料層； 內(nèi)部連接層；以及 位于所述多個絕緣材料層中的第一嵌入接地板，所述第一嵌入接地板與各個過孔和所述內(nèi)部連接層電隔離。
14.如權(quán)利要求13所述的變送器，其中，所述電路板還包括: 位于所述多個絕緣材料層中的并且與所述第一嵌入接地板平行的第二嵌入接地板，所述第二嵌入接地板與各個過孔和所述內(nèi)部連接層電隔離。
15.如權(quán)利要求13所述的變送器，其中，每個過孔包括: 電鍍套管，所述電鍍套管利用金屬至金屬結(jié)合物而被連接到所述電路板的內(nèi)部連接層；以及 導(dǎo)電墊，所述導(dǎo)電墊從所述電鍍套管徑向向外延伸。
16.如權(quán)利要求15所述的變送器，其中，所述電路板包括圍繞各個過孔的外部粘合帶，其中所述導(dǎo)電墊覆蓋所述粘合帶并且被粘合到所述粘合帶。
17.如權(quán)利要求9所述的變送器，其中，所述電路板還包括: 多個錨定孔，所述多個錨定孔位于所述電路板的外周中并且位于與所述隔離件中的配合孔相對應(yīng)的位置處以用于接收緊固件，所述緊固件延伸通過所述電路板的外周的所述多個錨定孔以將所述電路板連接到所述隔離件。
18.如權(quán)利要求9所述的變送器，還包括: 適配裝置，所述適配裝置靠近所述電路板的第一側(cè)，用于引導(dǎo)所述導(dǎo)電插腳的第一端與容納在所述第一腔體中的部件接合。
19.如權(quán)利要求9所述的變送器，還包括: 密封件，所述密封件被壓縮在所述隔離件和所述電路板的第一側(cè)之間。
【文檔編號】G01L19/00GK204255566SQ201420770176
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】克里斯托弗·埃里克森, 邁克爾·巴思 申請人:羅斯蒙特公司