低剖面压力传感器的制造方法
【专利说明】低剖面压力传感器
[0001]相关申请的交叉引用
本专利申请要求2013年3月15日提交的美国专利申请序列号61/788,403的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于本文中用于所有的目的。
技术领域
[0002]本发明一般涉及压力传感器，并且更具体而言，涉及一种用于测量流体压力的低剖面压力传感器。
【背景技术】
[0003]用于测量流体的压力的已知的压力传感器一般在构造上是复杂的，生产非常昂贵，并且是难以装配在需要流体压力测量的区域中的物理上很大的装置。需要一种具有易于制造的简化构造的低剖面压力传感器，其使用更有成本效益的零部件，并且其具有用于在空间有限的区域中使用的低剖面。
【发明内容】
[0004]压力传感器100可以包括尼龙插座200、上部PCB 320、下部PCB 340和六角形壳体400。尼龙插座200可以包括从限定在尼龙插座200的顶端内的电连接器240a、240b、240c轴向地延伸的共模制的电销导体230a、230b、230c，所述电销导体230a、230b、230c从尼龙插座200的底端向外轴向地延伸。上部PCB 320可以具有配置成接触电销导体230a、230b、230c的端部的接触件。下部PCB 340可以被电耦接到上部PCB 320，并且所述下部PCB 340还可以被电耦接到耦接到隔膜360的应变计355。注射模制的六角形壳体400可以包括用于保持所述隔膜360的沉孔440，六角形壳体440具有内轴向端口 430，所述内轴向端口 430从所述六角形壳体400的底部延伸到所述沉孔440，由此将所述隔膜360的第一侧暴露于轴向端口 430内的流体。壳体310可以在尼龙插座200的底部部分和六角形壳体400的顶部部分之间延伸，所述壳体310包括上部PCB 320和下部PCB 340中的一者或两者。隔膜360响应于通过轴向端口430接触它的流体而变形，由此改变应变计355的电阻。
[0005]在一个实施例中，隔膜360是陶瓷隔膜，并且六角形壳体400包括形成隔膜沉孔440的内周界的向上延伸的一体形成的圆筒形壁490，圆筒形壁490可卷曲来将所述陶瓷隔膜360保持在隔膜沉孔440中。在另一实施例中，隔膜360由不锈钢制成，并且所述隔膜360被焊接到隔膜沉孔440中。所述压力传感器还可以包括用于连接上部PCB 320和下部PCB 340的PCB隔离销330a、330b、330c、330d，其中，上部PCB限定了用于接收隔离销的第一端的孔322&、32213、322(:、322(1，并且下部？08限定了用于接收隔离销的第二端的孔342&、34213、342c、342d。所述压力传感器还可以另外包括与下部PCB 340的底侧相邻的PCB间隔物360，并且六角形壳体400还可以包括用于保持PCB间隔物360的PCB沉孔450。在一个实施例中，所述尼龙插座还包括下部凹部250内的下部0型环220和上部凹部260内的上部0型环210。下部PCB 340可以利用电导体电耦接到上部PCB 320。
【附图说明】
[0006]为了详细理解本发明，应当参考下面的附图，其中:
图1为根据本公开的实施例的压力传感器的正视图；
图2为根据本公开的实施例的压力传感器的壳体的正视图；
图3为根据本公开的实施例的压力传感器的分解透视图；
图4为根据本公开的实施例的压力传感器的底视平面图；
图5为根据本公开的实施例的压力传感器的顶视平面图；
图6为剖切根据本公开的实施例的图1的压力传感器的线A-A的局部剖视图，其中，压力传感器具有不锈钢隔膜；
图7为剖切根据本公开的实施例的图1的压力传感器的线A-A的局部剖视图，其中，压力传感器具有陶瓷隔膜；以及
图8描绘了图7的局部剖视图的描绘所述隔膜的部段的放大图。
【具体实施方式】
[0007]参考图1，其示出了根据本公开的实施例的一种低剖面压力传感器100。一般而言，压力传感器100包括三个主要部分:(1)上部尼龙插座(尼龙SOCket)200，其可以包括用于连接到外部数据连接器的一体电连接器;(2)六角形壳体400，其包含压力感测元件，例如具有应变计的隔膜，及用于将所述隔膜暴露于其压力正被测量的液体的端口；以及(3)中间部段300，其包括在尼龙插座200的下部和六角形壳体400的上部之间延伸的壳体，并且其在上部尼龙插座200和六角形壳体400之间提供物理和电气的接口。上部尼龙插座200可以包括轴向销导体(未示出)，其在处于尼龙插座200的顶部处的一体电连接器和处于中间部段300的壳体310内的尼龙插座之下的上部印制电路板(未示出)之间形成电气路径。所述轴向销导体被配置成接触所述上部印制电路板，并且所述上部印制电路板通过下部印制电路板(未示出)电连接到所述隔膜上的应变计。下部六角形壳体400可以包括外螺纹部分410和六角形部分410，用于将所述传感器安装在合适的孔内。在一个实施例中，压力传感器100的总长度可以为2.0-2.5英寸，并且所述压力传感器的总宽度可以标称为大约一英寸，从而提供较低剖面的压力传感器。
[0008]图2描绘了压力传感器100的一个实施例，其中，中间部段的壳体310和六角形壳体400的六角形部分410出于图示的目的未被示出。尼龙插座200包括上部0型环210和下部0型环220。所述0型环可以由橡胶或其他合适的材料制成。当上部尼龙插座200被装配到中间部段300时，所述0型环帮助防止所述压力传感器被其中使用所述传感器的周围环境中的液体或空气侵入。所述中间部段的壳体310(未示出)可以包括上部输出印制电路板(上部PCB)320、隔离销330a、330b、330c和330d以及下部结合印制电路板(下部PCB)340中的一个或多个。所述印制电路板可以是FR-4级玻璃增强的环氧层压印制电路板或其他合适的材料。在一个实施例中，所述上部印制电路板和所述下部印制电路板可以包括单电路板，其执行功能并且具有所述上部印制电路板和所述下部印制电路板的连接。如图6和图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，用于保持隔离销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，用于保持隔离销33013、330(:和330(1，但这些孔和隔离销在图6和图7的剖面图上不可见(隔离销330b、330c和330d被示出在图2上)。如将会理解的，这些孔或孔口中的每一个可以尺寸设计成与这些隔离销中的每一个产生紧密贴合(snug fit)。图2还描绘了PCB间隔物350，其可以处于下部PCB 340之下，并且其可以装配到六角形壳体400中的间隔物沉孔(示出在图6和图7中)中。所述间隔物可以由尼龙(例如，PA66)或其他合适的材料制成。还示出了隔膜360，其也可以装配到六角形壳体400中的隔膜沉孔(示出在图6和图7中)中。在一个实施例中，隔膜360可以是不锈钢，例如17-4不锈钢，或陶瓷，或者它可以由任何合适的材料制成，其变形可以通过连接到所述隔膜的测量仪器来测量。例如不锈钢和陶瓷之类的能够承受重复的变形而不撕裂或以其他方式穿孔的材料是优选的。材料的类型也可取决于待通过所述传感器测量的压力值的范围。例如，陶瓷隔膜可能更适于在较低压力的应用中测量压力，例如150 PSI或以下。在另一示例中，不锈钢隔膜可能适于在较高压力的应用中测量压力，例如150 PSI或以上。
[0009]图3描绘了根据本公开的实施例的压力传感器的分解透视图。此视图示出了从尼龙插座200延伸的轴向导体销230a、230b和230c。如将会理解的，为了说明的目的，在分解图中，这些销被示出为从尼龙插座200中向外比它们实际上延伸的距离延伸更大的距离。如图6和图7上所示，这些销在尼龙插座200的顶部上的一体电连接器(示出在图5中)和上部PCB320之间形成电气连接。在一个实施例中，尼龙插座200可以由玻璃填充的尼龙材料制成，其被共模制成当所述尼龙插座被形成时在上部部