МОДУЛЬ С ДАТЧИКОМ ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК G01L19/06 

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.

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.

1. Модуль с датчиком давления, состоящий по меньшей мере из корпуса и датчика давления, который расположен в собственном корпусе, выполненном отдельно от корпуса модуля, и защищен защитным материалом, отличающийся тем, что корпус (8) датчика давления прилегает к корпусу (3) модуля и заключен в заливочный компаунд (17), которым он закреплен в корпусе (3) модуля.2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что электрические контактные выводы (21) от датчика (6) давления частично заключены в его корпус (8).3. Модуль по п.2, отличающийся тем, что электрические контактные выводы (21) электрически соединены с выведенными наружу электрическими вставными контактами (25).4. Модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что корпус (8) датчика давления выполнен из пластмассы.5. Модуль по п.1, отличающийся тем, что защитным материалом (12) является гель.6. Модуль по пп.1, 4 или 5, отличающийся тем, что корпус (8) датчика давления расположен в углублении (15) в корпусе (3) модуля.7. Модуль по п.1, отличающийся наличием по меньшей мере одного элемента (27) для улучшения электромагнитной совместимости.8. Модуль по п.7, отличающийся тем, что указанный элемент (27) защищен заливочным компаундом (17).9. Модуль по п.7 или 8, отличающийся тем, что указанным элементом (27) для улучшения электромагнитной совместимости является конденсатор.10. Модуль по п.7 или 8, отличающийся тем, что указанный элемент (27) для улучшения электромагнитной совместимости электрически и механически соединен с электрическими проводниками (21, 25) с помощью токопроводящего клея, пайки или сварки.11. Модуль по п.7 или 8, отличающийся тем, что датчик (6) давления расположен в углублении (15) в корпусе (3) модуля, а по меньшей мере один элемент (27) для улучшения электромагнитной совместимости расположен в выемке (35), выполненной отдельно от указанного углубления (15).12. Модуль по п.7 или 8, отличающийся тем, что датчик (6) давления и элемент (27) для улучшения электромагнитной совместимости расположены в углублении (15) в корпусе (3) модуля.13. Модуль по п.1 или 7, отличающийся наличием датчика (40) температуры.