Модуль с датчиком давления - RU2279650C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к модулю с датчиком давления, состоящему по меньшей мере из корпуса и датчика давления, расположенного в собственном корпусе, выполненном отдельно от корпуса модуля, и защищенного защитным материалом.

Из заявки WO 98/00692 А1 известен модуль с датчиком давления, выполненным на полупроводниковом кристалле или чипе. Такая система предназначена для монтажа на печатной плате. В таком модуле электрические контактные выводы полупроводникового кристалла не залиты с обеспечением воздухонепроницаемости в пластмассу, из которой изготовлен корпус модуля. При наличии в зоне датчика давления пониженного по сравнению с внешней зоной давления в гель начинает поступать просачивающийся вдоль контактных выводов воздух, что приводит к повышению механической нагрузки на приваренные микросваркой гибкие металлические проводники, соответственно, на сами полученные микросваркой соединения. Помимо этого имеющаяся в таком модуле разделительная мембрана из-за своей жесткости, величиной которой нельзя пренебречь, искажает характеристику давления, снимаемую датчиком на полупроводниковом кристалле. Поэтому при повышенных требованиях, предъявляемых к точности измерений, необходимо увеличивать диаметр этой мембраны, а также уменьшать ее толщину. В результате снижается степень миниатюризации модуля.

Из журнала mstnews №2 за 1999 год, сс.8-9, известен кристалл с датчиком давления, устанавливаемый в виде отдельной детали в корпус модуля и закрепляемый в этом корпусе. Калибровка датчика давления возможна только после установки несущего его кристалла в корпус модуля, поскольку операции по сборке этого кристалла с корпусом модуля, а также по его герметизации слоем защитного материала влияют на калибровочную кривую. Таким образом, для калибровки воздействию различных температур и давлений приходится подвергать весь корпус модуля с установленным в него датчиком давления. Подобный процесс настройки является исключительно трудоемким из-за длительного прогрева сравнительно большого корпуса датчика давления до необходимой температуры, а также из-за малой плотности упаковки.

Помимо этого в известном модуле дефектный или бракованный датчик давления можно выявить в процессе калибровки только после установки несущего его кристалла в корпус модуля. В этом случае достаточно дорогостоящий корпус модуля уже не подлежит повторному использованию. В результате повышается доля отбраковываемых изделий в общем объеме производства, что в свою очередь приводит к удорожанию продукции.

Из заявки DE 19731420 А1 известен модуль с датчиком давления, герметично закрытым крышкой. Операции по сборке такой конструкции являются исключительно трудоемкими, а использование в ней керамической подложки дополнительно повышает стоимость всего изделия. Кроме того, на этой керамической подложке необходимо отдельно закреплять рамку с находящимся в ней гелем.

Из заявки DE 4317312 А1 известен модуль с датчиком давления, заключенным в пластмассовом корпусе. Корпус модуля состоит из основания и крышки. В основании корпуса выполнено углубление, в котором расположен корпус датчика. В рассмотренных выше решениях корпус модуля содержит крышку, что усложняет конструкцию модуля и его сборку.

В предлагаемом в изобретении модуле с датчиком давления корпус датчика давления прилегает к корпусу модуля и заключен в заливочный компаунд, которым он закреплен в корпусе модуля. Преимущество предлагаемого в изобретении модуля с датчиком давления по сравнению с известными решениями состоит в простоте установки датчика давления в корпус модуля, а также в простоте изготовления всего такого модуля в целом. Использование заливочного компаунда обеспечивает защиту датчика давления в его корпусе от влияния внешних факторов, а также герметизацию датчика. Помимо этого заливочный компаунд обеспечивает герметизацию выходящих из корпуса датчика контактных выводов.

Так, в частности, корпус датчика давления предпочтительно выполнять из пластмассы, что позволяет упростить процесс изготовления этого корпуса.

Согласно другому предпочтительному варианту электрические контактные выводы от датчика давления частично заключены в его корпус, благодаря чему обеспечивается закрепление этих электрических контактных выводов в корпусе датчика давления и их вывод сквозь этот корпус. В этом случае эти выводы могут быть электрически соединены с выведенными наружу электрическими вставными контактами.

Датчик давления предпочтительно далее оснащать элементами для улучшения электромагнитной совместимости. В качестве таких элементов, улучшающих электромагнитную совместимость, предпочтительно использовать конденсаторы, которые можно электрически и механически соединять с электрическими контактными выводами с помощью токопроводящего клея, пайки или сварки. Такой элемент может быть также защищен заливочным компаундом.

Датчик давления может быть расположен в углублении в корпусе модуля. При этом элемент для улучшения электромагнитной совместимости может быть расположен или в выемке, выполненной отдельно от указанного углубления, или в том же углублении, что и датчик давления.

В качестве защитного материала для кристалла с датчиком давления предпочтительно использовать стойкий к воздействию различных сред гель, например фторсиликоновый гель, благодаря чему отпадает необходимость в принятии других мер по защите этого кристалла.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его выполнения со ссылкой на прилагаемые упрощенные чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - первый вариант выполнения предлагаемого в изобретении модуля с датчиком давления,

на фиг.2 - второй вариант выполнения предлагаемого в изобретении модуля с датчиком давления и

на фиг.3 - третий вариант выполнения предлагаемого в изобретении модуля с датчиком давления.

На фиг.1 показан первый вариант выполнения предлагаемого в изобретении модуля 1 с датчиком давления. Такой модуль 1 имеет, в частности, корпус 3, в котором расположен размещенный в собственном корпусе 8 датчик 6 давления, например, в виде кристалла с датчиком. При этом датчик 6 давления контактирует с анализируемой средой 10, подводимой к датчику 6 давления, например, по патрубку 33. Корпус 8 датчика давления может иметь, например, П-образную в разрезе форму, при этом открытая часть (отверстие) такого П-образного корпуса обращено к анализируемой среде 10 и полностью охватывает по периметру отверстие 11 патрубка 33.

Датчик 6 давления закрыт в его корпусе 8 слоем защитного материала, например гелем, и таким путем защищен от внешних воздействий.

Корпус 8 датчика расположен, например, в углублении 15 в корпусе 3 модуля и полностью закрыт, например, заливочным компаундом 17. Подобный заливочный компаунд 17 уплотняет корпус 8 датчика и корпус 3 модуля, не допуская попадание анализируемой среды 10 в углубление 15. Помимо этого заливочный компаунд 17 при его отверждении может выполнять функцию по закреплению корпуса 8 датчика в углублении 15, а также изолирует проходящие через этот корпус 8 датчика электрические контактные выводы 21. При наличии подобного заливочного компаунда можно отказаться от применения крышки, герметично (воздухонепроницаемо) закрывающей углубление 15 и защищающей датчик давления от воздействия внешних факторов.

Датчик 6 давления присоединяемыми микросваркой гибкими металлическими проводниками соединен с электрическими контактными выводами 21, которые в свою очередь соединены с выведенными наружу электрическими вставными контактами (штекерами) 25. Через такие вставные контакты 25 датчик давления подсоединяется к электронной системе управления. Место 23 сварного или паяного соединения вставных контактов 25 с контактными выводами 21 также находится в углублении 15 и залито компаундом 17. Модуль 1 имеет далее по меньшей мере один, также расположенный в углублении 15 элемент 27, предназначенный для улучшения электромагнитной совместимости, например в виде конденсаторов. Эти конденсаторы 27 закреплены на электрических контактных выводах 21 или вставных контактах 25 с помощью, например, токопроводящего клея, пайки или сварки с обеспечением электрического и механического соединения. Конденсаторы 27 могут быть расположены, например, непосредственно в месте 23 соединения вставных контактов с контактными выводами.

На фиг.2 показан еще один вариант выполнения предлагаемого в изобретении модуля 1 с датчиком давления. В этом варианте в корпусе 3 модуля помимо углубления 15 рядом с ним предусмотрена выемка 35, через которую проходят вставные контакты 25 или электрические контактные выводы 21. В этой выемке 35 расположены конденсаторы 27, которые электрически соединены со вставными контактами 25 и залиты защищающим их компаундом 17. В выемке 35 может также находиться место 23 соединения вставных контактов с контактными выводами. Конденсаторы 27, поскольку они по сравнению с показанным на фиг.1 вариантом пространственно удалены на большее расстояние от места 23 сварного соединения вставных контактов 25 с контактными выводами 21, можно также электрически соединять с электрическими контактными выводами 21 или вставными контактами 25 с помощью пайки или клея.

Корпус 3 модуля имеет далее патрубок 33 с уплотнительным кольцом 29, что позволяет вставлять этот патрубок 33 в другую деталь, в которой находится анализируемая среда 10. При этом такое уплотнительное кольцо 29, уплотняющее патрубок 33 относительно этой другой детали, обеспечивает контактирование находящейся в ней анализируемой среды 10 только с датчиком 6 давления и не допускает утечку этой среды через место состыковки патрубка 33 с указанной деталью.

Модуль 1 с датчиком давления может быть также снабжен датчиком 40 температуры, например терморезистором с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.

На фиг.3 показан еще один вариант выполнения предлагаемого в изобретении модуля 1 с датчиком давления, который в основном аналогичен показанному на фиг.2. В этом случае место 23 сварного соединения вставных контактов с контактными выводами находится в выемке 35, а элементы (конденсаторы) 27 расположены максимально близко к датчику 6 давления, т.е. в углублении 15.

Реферат

Сущность: в модуле (1) датчик (6) давления расположен в собственном корпусе (8), выполненном отдельно от корпуса модуля, и защищен защитным материалом. Корпус датчика давления заключен в заливочный компаунд (17), которым он закреплен в корпусе модуля. Корпус датчика давления может быть выполнен из пластмассы. Электрические контактные выводы (21) от датчика давления могут быть частично заключены в его корпус. Технический результат изобретения заключается в простоте установки датчика давления в корпус модуля, а также в простоте изготовления всего модуля в целом. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула