本實(shí)用新型屬于封裝領(lǐng)域，具體涉及一種壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

壓力產(chǎn)品在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測以及科學(xué)研究等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其主要由壓力傳感器、檢測電路和變送電路組成。壓力傳感器的工作原理是將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電信號的變化。檢測電路將壓力傳感器產(chǎn)生的電信號進(jìn)行檢測。變送電路將被測介質(zhì)的壓力信息轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號或者數(shù)字信號。壓力傳感器用于壓力測量時，其傳感器敏感部分通常必須直接暴露在被測量的各種介質(zhì)中，而檢測電路和變送電路則需要要與被測介質(zhì)隔離開，這就要求壓力傳感器的封裝既能密封隔離保護(hù)檢測電路和變送電路，又能真實(shí)傳遞壓力給傳感器敏感部分，因此，其封裝設(shè)計和制作要求很高。

壓力傳感器的可靠性在很大程度上取決于封裝的可靠性，使得壓力傳感器的封裝方法顯得極其重要。壓力傳感器封裝的根本目的是保證壓力產(chǎn)品在其使用環(huán)境中長期地、全面地、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)各項功能，封裝方法包括材料、結(jié)構(gòu)及工藝的選擇都將極大地影響壓力傳感器的性能和可靠性。

目前在壓力傳感器上廣泛采用的是采用O型圈的封裝方法，即是一種擠壓型密封方法，如圖1所示，該壓力傳感器主要有封裝外殼2、壓力芯體1以及O型圈3組成。其工作原理是依靠密封O型圈3受介質(zhì)內(nèi)壓發(fā)生彈性形變，在密封接觸面上形成接觸壓力，接觸壓力大于被測介質(zhì)的內(nèi)壓，則不發(fā)生泄漏，反之則發(fā)生泄漏。通常的O型圈3的主要材料為橡膠，例如丁晴橡膠、氯丁橡膠以及丁基橡膠等，每種材料適用的被測介質(zhì)不同，但該封裝方法需要O型圈3始終處于被測介質(zhì)中。采用該密封方式有以下優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，成本低；既可做靜密封，也可做動密封；密封性好；密封部分結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便。

但是，在某些應(yīng)用場合，當(dāng)被測介質(zhì)為腐蝕性的氣體或液體，當(dāng)介質(zhì)與O型圈3材料不匹配時，會造成O型圈3的加速老化和失效。還有些應(yīng)用場合，溫度變化比較急劇時，這也會造成O型圈3的加速老化和失效。而以上O型圈3的失效都會大大降低壓力傳感器的壽命和可靠性。

鑒于此，提供一種壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)是本實(shí)用新型所要研究的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于提供一種壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有壓力傳感器采用傳統(tǒng)O型圈封裝方式帶來的傳感器密封性和可靠性降低甚至失效的不足。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供以下的技術(shù)方案：一種壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，包括傳感器和封裝外殼，所述傳感器包括壓力芯體；

所述壓力芯體包括基座和敏感片，所述基座包括基座上部和基座下部，所述基座上部和基座下部同軸心布置，且基座上部的外徑大于基座下部的外徑，使得基座上部和基座下部之間形成第一限位臺階；

所述封裝外殼包括殼體上部和殼體下部，所述殼體上部具有一放置壓力芯體的容置腔，所述殼體下部為中空結(jié)構(gòu)，所述殼體上部和殼體下部之間通過連通孔連通；所述容置腔的分為上部腔體和下部腔體，上部腔體的內(nèi)徑大于下部腔體的內(nèi)徑，使得上部腔體和下部腔體之間形成第二限位臺階，所述上部腔體的內(nèi)徑大于壓力芯體的基座上部外徑，使得上部腔體與基座上部之間形成一間隙，所述容置腔的結(jié)構(gòu)、形狀以及尺寸與壓力芯體的外部結(jié)構(gòu)、形狀以及尺寸相匹配；

所述壓力芯體裝配在封裝外殼的容置腔內(nèi)形成內(nèi)孔嵌套結(jié)構(gòu)，所述壓力芯體的基座上部的外周與封裝外殼上部腔體之間的間隙中填設(shè)有密封填充層，以保證所述壓力芯體與封裝外殼之間的密封性，所述填充層采用燒結(jié)層、釬焊層或者焊接層，所述壓力芯體的基座下部與封裝外殼之間形成一個空腔，該空腔通過一個通氣孔與外界相通，為所述敏感片感測壓力的場所。

進(jìn)一步的，所述壓力芯體的外部采用圓柱體，所述封裝外殼的外部結(jié)構(gòu)采用圓柱體。

進(jìn)一步的，所述壓力芯體和封裝外殼的材質(zhì)采用不銹鋼或者陶瓷。

進(jìn)一步的，所述燒結(jié)層采用陶瓷粉或玻璃粉固體粉末燒結(jié)而成。

進(jìn)一步的，所述釬焊層釬焊材料采用銀銅鈦混合釬焊材料。

進(jìn)一步的，所述焊接層采用氬弧焊接或激光焊接。

進(jìn)一步的，所述敏感片采用壓阻式、電容式或者壓電式敏感片。

進(jìn)一步的，所述敏感片的基板采用陶瓷板。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型所提供的壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，密封性佳、可靠性好，能夠有效避免傳感器密封性的失效，從而延長傳感器的壽命。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型公開的現(xiàn)有壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)的剖視圖；

圖2為本實(shí)用新型公開的現(xiàn)有壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)的立體圖；

圖3為本實(shí)用新型公開的實(shí)施例1和2中封裝結(jié)構(gòu)的剖視圖；

圖4為本實(shí)用新型公開的實(shí)施例3中封裝結(jié)構(gòu)的軸向剖視圖；

圖5為本實(shí)用新型公開的壓力芯體的軸向剖視圖；

圖6為本實(shí)用新型公開的封裝外殼的軸向剖視圖；

圖7為本實(shí)用新型公開的壓力芯體和封裝外殼爆炸后的立體圖；

圖8為本實(shí)用新型公開的傳感器徑向剖視圖。

其中，1、壓力芯體；10、基座；11、敏感片；2、封裝外殼；20、容置腔；21、連通孔；3、O型圈；4、燒結(jié)層或者釬焊層；40、焊接層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下為用于說明本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。

參見圖3、圖5至圖8，如其中的圖例所示：

實(shí)施例1：一種壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，包括傳感器和封裝外殼2，所述傳感器包括壓力芯體2，本實(shí)施例中，所述封裝外殼2和壓力芯體1的基座10采用陶瓷結(jié)構(gòu)。

所述壓力芯體1包括基座10和敏感片11，所述基座10包括基座上部和基座下部，所述基座上部和基座下部同軸心布置，基座上部為中空圓柱結(jié)構(gòu)，且基座上部的外徑大于基座下部的外徑，使得基座上部和基座下部之間形成第一限位臺階。

所述封裝外殼2包括殼體上部和殼體下部，所述殼體上部具有一放置壓力芯體1的圓柱容置腔20，所述殼體下部為中空結(jié)構(gòu)，所述殼體上部和殼體下部之間通過連通孔21連通。所述容置腔20的分為上部腔體和下部腔體，上部腔體的內(nèi)徑大于下部腔體的內(nèi)徑，使得上部腔體和下部腔體之間形成第二限位臺階，壓力芯體1和封裝外殼2通過第一限位臺階和第二限位臺階定位，所述上部腔體的內(nèi)徑大于壓力芯體1的基座上部外徑，使得上部腔體與基座上部之間形成一圈間隙，所述容置腔20的結(jié)構(gòu)、形狀以及尺寸與壓力芯體1的外部結(jié)構(gòu)、形狀以及尺寸相匹配。

所述壓力芯體1裝配在封裝外殼2的容置腔20內(nèi)形成內(nèi)孔嵌套結(jié)構(gòu)，所述壓力芯體1的基座上部的外周與封裝外殼2上部腔體之間的間隙中填設(shè)有一圈密封填充層，以保證所述壓力芯體1與封裝外殼2之間的密封性，所述填充層采用燒結(jié)層4，所述壓力芯體1的基座下部與封裝外殼2之間形成一個空腔，該空腔通過一個通氣孔21與外界相通，為所述敏感片11感測壓力的場所。在加工過程中，所述壓力芯體1的基座上部的外周與封裝外殼2上部腔體之間的間隙中，將燒結(jié)材料均勻放置于該間隙中，本實(shí)施例中，所述的燒結(jié)材料選用陶瓷粉或者玻璃粉固體粉末。然后整體放入燒結(jié)爐中，設(shè)置燒結(jié)工藝參數(shù)，通過低溫預(yù)燒階段、中溫升溫?zé)Y(jié)階段、高溫保溫完成燒結(jié)階段后，燒結(jié)材料致密化將封裝外殼2和壓力芯體1燒結(jié)成為一體，保證了二者之間的密封性和粘結(jié)強(qiáng)度。

檢測電路和變送電路則在壓力芯體1上側(cè)與敏感片11電極連接，致密化后的燒結(jié)層隔絕了被測介質(zhì)與相關(guān)電路。

實(shí)施例2：一種壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其與實(shí)施例1相同，不同之處在于，所述填充層采用釬焊層4，在加工過程中，所述壓力芯體1的基座上部的外周與封裝外殼2上部腔體之間的間隙中，將金屬釬焊材料均勻放置于該間隙中，本實(shí)施例中，所述釬焊材料選用銀銅鈦混合釬焊材料。然后整體放入真空釬焊爐中，設(shè)置釬焊工藝參數(shù)，通過抽真空階段、低溫預(yù)熱階段、抽高真空階段、中溫升溫階段、高溫釬焊階段、逐步降溫除應(yīng)力階段后完成壓力芯體1和封裝外殼2的釬焊，釬焊材料將封裝外殼2和壓力芯體1釬焊成為一體，保證了二者之間的密封性和粘結(jié)強(qiáng)度。

檢測電路和變送電路則在壓力芯體1上側(cè)與敏感片11電極連接，致密化后的釬焊材料隔絕了被測介質(zhì)與相關(guān)電路。

參見圖4至圖8，如其中的圖例所示：

實(shí)施例3：一種壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其與實(shí)施例1相同，不同之處在于，所述壓力芯體1的基座為不銹鋼金屬件，封裝外殼2采用金屬封裝外殼，所述填充層采用焊接層40，所述焊接層40的焊接方法采用氬弧焊接或激光焊接，當(dāng)采用激光焊接或者氬弧焊接時無燒結(jié)材料或釬焊材料，在加工過程中，所述壓力芯體1的基座上部的外周與封裝外殼2上部腔體之間的一圈間隙中，使用焊接工藝將該縫隙焊接填充，將壓力芯體1和封裝外殼2焊接成為一體，保證了二者之間的密封性和連接強(qiáng)度。

檢測電路和變送電路則在壓力芯體1上側(cè)與敏感片11電極連接，良好致密的焊接縫隔絕了被測介質(zhì)與相關(guān)電路。

以上壓力芯體1和封裝外殼2的嵌套結(jié)構(gòu)可以是圓柱結(jié)構(gòu)，也可以是其他任何可進(jìn)行燒結(jié)、釬焊、激光焊接或氬弧焊接的結(jié)構(gòu)。

以上為對本實(shí)用新型實(shí)施例的描述，通過對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。