低剖面壓力傳感器的制造方法
【專利說明】低剖面壓力傳感器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本專利申請(qǐng)要求2013年3月15日提交的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)61/788,403的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合于本文中用于所有的目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明一般涉及壓力傳感器，并且更具體而言，涉及一種用于測(cè)量流體壓力的低剖面壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0003]用于測(cè)量流體的壓力的已知的壓力傳感器一般在構(gòu)造上是復(fù)雜的，生產(chǎn)非常昂貴，并且是難以裝配在需要流體壓力測(cè)量的區(qū)域中的物理上很大的裝置。需要一種具有易于制造的簡(jiǎn)化構(gòu)造的低剖面壓力傳感器，其使用更有成本效益的零部件，并且其具有用于在空間有限的區(qū)域中使用的低剖面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]壓力傳感器100可以包括尼龍插座200、上部PCB 320、下部PCB 340和六角形殼體400。尼龍插座200可以包括從限定在尼龍插座200的頂端內(nèi)的電連接器240a、240b、240c軸向地延伸的共模制的電銷導(dǎo)體230a、230b、230c，所述電銷導(dǎo)體230a、230b、230c從尼龍插座200的底端向外軸向地延伸。上部PCB 320可以具有配置成接觸電銷導(dǎo)體230a、230b、230c的端部的接觸件。下部PCB 340可以被電耦接到上部PCB 320，并且所述下部PCB 340還可以被電耦接到耦接到隔膜360的應(yīng)變計(jì)355。注射模制的六角形殼體400可以包括用于保持所述隔膜360的沉孔440，六角形殼體440具有內(nèi)軸向端口 430，所述內(nèi)軸向端口 430從所述六角形殼體400的底部延伸到所述沉孔440，由此將所述隔膜360的第一側(cè)暴露于軸向端口 430內(nèi)的流體。殼體310可以在尼龍插座200的底部部分和六角形殼體400的頂部部分之間延伸，所述殼體310包括上部PCB 320和下部PCB 340中的一者或兩者。隔膜360響應(yīng)于通過軸向端口430接觸它的流體而變形，由此改變應(yīng)變計(jì)355的電阻。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，隔膜360是陶瓷隔膜，并且六角形殼體400包括形成隔膜沉孔440的內(nèi)周界的向上延伸的一體形成的圓筒形壁490，圓筒形壁490可卷曲來將所述陶瓷隔膜360保持在隔膜沉孔440中。在另一實(shí)施例中，隔膜360由不銹鋼制成，并且所述隔膜360被焊接到隔膜沉孔440中。所述壓力傳感器還可以包括用于連接上部PCB 320和下部PCB 340的PCB隔離銷330a、330b、330c、330d，其中，上部PCB限定了用于接收隔離銷的第一端的孔322&、32213、322(:、322(1，并且下部？08限定了用于接收隔離銷的第二端的孔342&、34213、342c、342d。所述壓力傳感器還可以另外包括與下部PCB 340的底側(cè)相鄰的PCB間隔物360，并且六角形殼體400還可以包括用于保持PCB間隔物360的PCB沉孔450。在一個(gè)實(shí)施例中，所述尼龍插座還包括下部凹部250內(nèi)的下部0型環(huán)220和上部凹部260內(nèi)的上部0型環(huán)210。下部PCB 340可以利用電導(dǎo)體電耦接到上部PCB 320。
【附圖說明】
[0006]為了詳細(xì)理解本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)參考下面的附圖，其中:
圖1為根據(jù)本公開的實(shí)施例的壓力傳感器的正視圖；
圖2為根據(jù)本公開的實(shí)施例的壓力傳感器的殼體的正視圖；
圖3為根據(jù)本公開的實(shí)施例的壓力傳感器的分解透視圖；
圖4為根據(jù)本公開的實(shí)施例的壓力傳感器的底視平面圖；
圖5為根據(jù)本公開的實(shí)施例的壓力傳感器的頂視平面圖；
圖6為剖切根據(jù)本公開的實(shí)施例的圖1的壓力傳感器的線A-A的局部剖視圖，其中，壓力傳感器具有不銹鋼隔膜；
圖7為剖切根據(jù)本公開的實(shí)施例的圖1的壓力傳感器的線A-A的局部剖視圖，其中，壓力傳感器具有陶瓷隔膜；以及
圖8描繪了圖7的局部剖視圖的描繪所述隔膜的部段的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]參考圖1，其示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的一種低剖面壓力傳感器100。一般而言，壓力傳感器100包括三個(gè)主要部分:(1)上部尼龍插座(尼龍SOCket)200，其可以包括用于連接到外部數(shù)據(jù)連接器的一體電連接器;(2)六角形殼體400，其包含壓力感測(cè)元件，例如具有應(yīng)變計(jì)的隔膜，及用于將所述隔膜暴露于其壓力正被測(cè)量的液體的端口；以及(3)中間部段300，其包括在尼龍插座200的下部和六角形殼體400的上部之間延伸的殼體，并且其在上部尼龍插座200和六角形殼體400之間提供物理和電氣的接口。上部尼龍插座200可以包括軸向銷導(dǎo)體(未示出)，其在處于尼龍插座200的頂部處的一體電連接器和處于中間部段300的殼體310內(nèi)的尼龍插座之下的上部印制電路板(未示出)之間形成電氣路徑。所述軸向銷導(dǎo)體被配置成接觸所述上部印制電路板，并且所述上部印制電路板通過下部印制電路板(未示出)電連接到所述隔膜上的應(yīng)變計(jì)。下部六角形殼體400可以包括外螺紋部分410和六角形部分410，用于將所述傳感器安裝在合適的孔內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，壓力傳感器100的總長度可以為2.0-2.5英寸，并且所述壓力傳感器的總寬度可以標(biāo)稱為大約一英寸，從而提供較低剖面的壓力傳感器。
[0008]圖2描繪了壓力傳感器100的一個(gè)實(shí)施例，其中，中間部段的殼體310和六角形殼體400的六角形部分410出于圖示的目的未被示出。尼龍插座200包括上部0型環(huán)210和下部0型環(huán)220。所述0型環(huán)可以由橡膠或其他合適的材料制成。當(dāng)上部尼龍插座200被裝配到中間部段300時(shí)，所述0型環(huán)幫助防止所述壓力傳感器被其中使用所述傳感器的周圍環(huán)境中的液體或空氣侵入。所述中間部段的殼體310(未示出)可以包括上部輸出印制電路板(上部PCB)320、隔離銷330a、330b、330c和330d以及下部結(jié)合印制電路板(下部PCB)340中的一個(gè)或多個(gè)。所述印制電路板可以是FR-4級(jí)玻璃增強(qiáng)的環(huán)氧層壓印制電路板或其他合適的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，所述上部印制電路板和所述下部印制電路板可以包括單電路板，其執(zhí)行功能并且具有所述上部印制電路板和所述下部印制電路板的連接。如圖6和圖7上所示，上部PCB 320和下部PCB 340可以限定用于上部PCB的孔或孔口322a和用于下部PCB的孔或孔口342a，用于保持隔離銷330a。上部PCB 320可以包括附加的孔或孔口 322b_322d，并且下部PCB 340可以包括附加的孔或孔口 342b-342d，用于保持隔離銷33013、330(:和330(1，但這些孔和隔離銷在圖6和圖7的剖面圖上不可見(隔離銷330b、330c和330d被示出在圖2上)。如將會(huì)理解的，這些孔或孔口中的每一個(gè)可以尺寸設(shè)計(jì)成與這些隔離銷中的每一個(gè)產(chǎn)生緊密貼合(snug fit)。圖2還描繪了PCB間隔物350，其可以處于下部PCB 340之下，并且其可以裝配到六角形殼體400中的間隔物沉孔(示出在圖6和圖7中)中。所述間隔物可以由尼龍(例如，PA66)或其他合適的材料制成。還示出了隔膜360，其也可以裝配到六角形殼體400中的隔膜沉孔(示出在圖6和圖7中)中。在一個(gè)實(shí)施例中，隔膜360可以是不銹鋼，例如17-4不銹鋼，或陶瓷，或者它可以由任何合適的材料制成，其變形可以通過連接到所述隔膜的測(cè)量?jī)x器來測(cè)量。例如不銹鋼和陶瓷之類的能夠承受重復(fù)的變形而不撕裂或以其他方式穿孔的材料是優(yōu)選的。材料的類型也可取決于待通過所述傳感器測(cè)量的壓力值的范圍。例如，陶瓷隔膜可能更適于在較低壓力的應(yīng)用中測(cè)量壓力，例如150 PSI或以下。在另一示例中，不銹鋼隔膜可能適于在較高壓力的應(yīng)用中測(cè)量壓力，例如150 PSI或以上。
[0009]圖3描繪了根據(jù)本公開的實(shí)施例的壓力傳感器的分解透視圖。此視圖示出了從尼龍插座200延伸的軸向?qū)w銷230a、230b和230c。如將會(huì)理解的，為了說明的目的，在分解圖中，這些銷被示出為從尼龍插座200中向外比它們實(shí)際上延伸的距離延伸更大的距離。如圖6和圖7上所示，這些銷在尼龍插座200的頂部上的一體電連接器(示出在圖5中)和上部PCB320之間形成電氣連接。在一個(gè)實(shí)施例中，尼龍插座200可以由玻璃填充的尼龍材料制成，其被共模制成當(dāng)所述尼龍插座被形成時(shí)在上部部