小直径高压力传感器及制造方法和传感器直径缩小方法与流程

本发明涉及汽车刹车制动中所使用的高压力传感器领域，尤其是小尺寸的小直径高压力传感器及制造方法和高压力传感器直径缩小方法。

背景技术：

1、在汽车的制动系统中，都会使用到压力传感器。而汽车制动压力传感器作用非常大，它是制动系统中不能缺少的部件，压力传感器在安全控制系统中经常应用，主要针对的领域是空压机自身的安全管理系统，关系到行车的安全。

2、高压力传感器，目前主要应用于汽车工业的汽车刹车系统，其作用是通过测量压力，来生成信号输出的一种设备；压力传感器可检测出储压器的压力、输出油泵的闭合或断开信号以及油压的异常报警；其内设有半导体应变片，利用了应变片具有形状变化时电阻也发生变化的特性；另外还设有金属膜片，通过金属膜片应变片检测出压力的变化，并将其转换成电信号后对外输出。

3、进一步的，汽车中的制动防抱死系统，顾名思义就是在制动时车轮不会抱死。可以想象，当驾驶者紧急制动时快速踩下制动踏板后，前轮不会抱死，转向能力依旧存在，那就完全可以在制动时采取措施避开前方的危险。如果后轮也不会抱死，侧滑和甩尾也将不会出现，对车身的控制依然在驾驶者手中。

4、它的作用这个主要是为了给电脑一个转向的型号，电脑收到转向信号以后就会自动提高怠速防止转向熄火的。

5、现目前市面上的压力传感器经过行业内多年的发展，历经了多代的技术演变，其中的中国专利公开号为：cn104736985b，专利名称为：压力传感器，该专利技术方案为现有技术中最新且在市面上应用最为广泛的，得到了包括中国在内的世界各国汽车厂商的一致认可。但随着在长时间的应用中发现，该专利以及包括目前现有其他压力传感器，至少存在以下几个问题(由于篇幅有限，现目前的高压力传感器存在的不足无法一一穷尽，因此以下仅列出大的几点不足)：

6、1.现目前应用于汽车刹车系统的压力传感器本身产品安装空间不大，且由于是高压力产品，因此在横向与纵向的空间有限的情况下，产品的感测部分是由mim port和port两部分焊接而成，产品使用过程会不断受到高压力、高温度冲击，因此现有技术的产品的结构稳定性不足，在长期的冲击下会出现焊缝裂纹，容易导致泄漏或使用过程中耐受力不足等问题，以及产品内部结构松动，导致绑线断裂，产品失效，产品使用寿命不长；这方面的问题是较为隐蔽的问题，在现目前也是很难发现的，由于当产品使用一定的时间后，即使发生了泄露或故障，业内通常也会认为是产品自然老化，从而造成这一方面的问题在日常中被行业内所忽视。

7、2.现有技术中，其中的部件端子还存在至少以下两个问题：

8、(1).是由金属片折弯而制成，生产成本高、耗时长、寿命低；端子在长年累月的使用中，长时间挤压后无法保证恢复弹性，在压力挤压过后，其端子不能复原，造成当产品使用时间增长后，会造成产品导通不良，从而使产品传输信号接触不良；

9、(2).现有端子生产时安装不便，装配速度慢、效率低。

10、3.现有技术中，关于应变片的设置以及pcb板和绑线方面，具体还存在至少以下三个问题：

11、(1).其中感测面处于水平角度、平放应变片的实施方案为其第一代产品，该实施方案尺寸过大；同时该方案设置三个应变片，使产品生产成本增加，但效果在实际使用中却没有好的提高；

12、(2).另一方面，现目前应用于汽车刹车系统的压力传感器本身产品安装空间不大，且由于是高压力产品，若能将整体尺寸缩小，则可以将产品提升到一层新的高度，因此为了缩小其尺寸，现有技术中，还有将感测面处于垂直角度、侧放应变片的第二代产品实施方案，该实施方案可将产品直径缩小，不过该方案虽然缩小了产品直径，但由于其传感器受力点在侧面，然而产品的核心就是感测面，要绝对的平整，侧面的机加工的时候是很难保障精度，不仅成本高，还会存在精度不均匀的问题，平整精度不够，受力不均的产品，很难标定；受力不均匀还存在结构稳定性不足，使用过程中耐受力不足，也容易造成温漂和时漂，合格率低、产品使用寿命不长；

13、(3).还有一方面，上述侧放应变片的方案虽然缩小了产品尺寸，但又存在新的问题，传感器的电路需要放大、转换、调理才能将原始信号处理成数字输出，而调理芯片尺寸最小也才lxw＝4x4mm，没有位置放置在同一pcb板上，pcb还要预留绑线区域......等等。然而现有技术感测模块联通pcba焊盘空间太小，为了预留足够的空间，也造成其尺寸不能做的太小，并且在狭小的空间内安装各个电子元器件及绑线，无法较好的保证内部结构的稳定性，不能绑线或绑线难度极高，良品率低；工艺复杂、成本也高。

14、4.现有技术中应变片安装方式采用点胶工艺，在使用中灵敏度得不到有效的保证。

15、5.现有技术中通过将端子安装于端子保持器内，以防止端子向外分离，但该设计方案不仅成本高，并且作用不大。

16、6.现有技术中的框架结构不便于对内部pcba进行有效的间隔，空间利用及布置不合理，且支撑及保护作用不强。

17、7.现有技术中内部的pcba在使用中容易晃动和/或转动，而pcba本身尺寸又小，不方便固定。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决以上至少部分现有问题。

2、为解决上述技术问题，本发明小直径高压力传感器，包括：

3、压力感应主体，该压力感应主体包括位于其一端的连接端及位于其另一端的受压面；所述压力感应主体的内部具有流体孔，所述流体孔的一端贯通所述连接端；所述流体孔的另一端与所述受压面之间形成感压薄膜；

4、应变片，该应变片为一个或两个，所述应变片设置于所述感压薄膜；

5、外壳，所述压力感应主体至少部分地处于所述外壳内并与所述外壳的一端固定连接；

6、弹簧座，该弹簧座安装于所述外壳内的另一端并且与所述外壳固安连接；

7、snake pin针，所述snake pin针固定安装于所述弹簧座；

8、第一线路板，该第一线路板处于水平角度安装于所述外壳内，所述第一线路板处于所述应变片和所述弹簧座之间；所述第一线路板分别与所述应变片及所述snake pin针电性连接。

9、作为本发明小直径高压力传感器的一种优选实施方案，所述snake pin针为弹簧；所述snake pin针至少下方的外径大于上方外径。

10、作为本发明小直径高压力传感器的一种优选实施方案，所述弹簧座具有连接孔；所述snake pin针的下方端部安装于所述连接孔；

11、包括弹簧盖，所述弹簧盖与所述连接孔处于同一轴线的位置设有第一通孔；所述弹簧盖与所述弹簧座及所述外壳固定连接并且处于所述外壳内；所述snake pin针的上方端部穿过所述第一通孔处于所述弹簧盖外部。

12、作为本发明小直径高压力传感器的一种优选实施方案，所述外壳连接所述弹簧盖的端部具有环形内扣边，所述环形内扣边抵接所述弹簧盖的上方边沿。

13、作为本发明小直径高压力传感器的一种优选实施方案，包括第二线路板，该第二线路板处于所述外壳内并且处于所述第一线路板和所述弹簧座之间；所述第二线路板与所述第一线路板平行设置；

14、所述弹簧座抵接所述第二线路板的上方，所述snake pin针与所述第二线路板电性连接；

15、包括第三线路板，所述第一线路板与所述第二线路板通过所述第三线路板电性连接。

16、作为本发明小直径高压力传感器的一种优选实施方案，包括第一半包支架，所述第一半包支架至少部分地抵接所述压力感应主体的外壁并且与所述压力感应主体固定连接；所述第一半包支架的上方端部设有固定一体的放置台；所述放置台的水平高度高于所述应变片，所述放置台与所述应变片处于平行高度；

17、所述第一线路板安装于所述放置台。

18、作为本发明小直径高压力传感器的一种优选实施方案，包括第二半包支架，所述第二半包支架至少部分地抵接所述压力感应主体的外壁；所述第二半包支架的一端与所述压力感应主体固定连接、另一端抵接所述第二线路板的下方。

19、作为本发明小直径高压力传感器的一种优选实施方案，所述第一半包支架的与所述第二半包支架抵接的侧面设有处于水平角度的第一限位缺口；

20、所述第二半包支架和所述第二线路板抵接处设有同时连通所述第二半包支架和所述第二线路板的第二限位缺口；所述第二限位缺口处于纵向角度；

21、所述第二半包支架包括第一限位块，当所述第一半包支架抵接所述第二半包支架时所述第一限位块处于所述第一限位缺口内；

22、所述弹簧座的下方设有固定连接的第二限位块，当弹簧座抵接所述第二线路板时所述第二限位块处于所述第二限位缺口内。

23、作为本发明小直径高压力传感器的一种优选实施方案，所述第一线路板和所述第二线路板为pcb；

24、所述第三线路板为fpc。

25、为解决上述技术问题，本发明小直径高压力传感器制造方法，采用一体式结构的压力感应主体，该压力感应主体一端为连接端、另一端为受压面；

26、将压力感应主体内设置流体孔，并使该流体孔的一端贯通所述连接端、另一端处于临近受压面的位置，使流体孔与受压面之间形成感压薄膜；

27、对所述受压面进行喷砂；

28、将所述压力感应主体进行清洗；

29、对所述受压面进行玻璃胶丝印，并将完成丝印的压力感应主体进行烧结；

30、将应变片设置于受压面的所述感压薄膜的表面；

31、将完成上述步骤的压力感应主体进行老化；

32、将第一半包支架焊接于所述压力感应主体；

33、设置第一线路板和第二线路板两个线路板用于增加绑线面积；且第一线路板与第二线路板分别水平放置、并且二者处于平行角度；将第一线路板与第二线路板通过垂直设置的第三线路板电性连接；

34、将第一线路板粘接于所述第一半包支架，并完成所述第一线路板与所述应变片的绑线；第一线路板与应变片平行；

35、焊接第二半包支架，该第二半包支架的高度大于所述第一半包支架，并至少使第一半包支架和第二半包支架二者重叠区域围合成闭合的圆形；

36、通过第二半包支架固定第二线路板；

37、在位于第二线路板竖直上方安装弹簧座及弹簧盖；

38、将snake pin针安装于弹簧座，通过弹簧盖将snake pin针限位于弹簧座内，并使snake pin针与第二线路板电性连接；

39、将上述部件组装于外壳中，并将压力感应主体与外壳的下方端部焊接，将弹簧盖与外壳的上方端部密封；

40、进行产品测试并入库。

41、为解决上述技术问题，本发明小直径高压力传感器制造方法，包括前文前文的全部或任一条
技术实现要素：
的基础上，

42、删除其中的第二半包支架、弹簧座、弹簧盖以及第二线路板；

43、增加处于外壳中的整体支架，其中所述整体支架的上方端部具有从下至上逐渐变小的第二通孔；其中snake pin针的外径与第二通孔相吻合；所述snake pin针固安连接于所述第二通孔内，并与其中的第三线路板电性连接。

44、为解决上述技术问题，本发明高压力传感器直径缩小方法，包括前文前文的全部或任一条发明内容的基础上，

45、通过平行设置的第一线路板和第二线路板两个线路板用于增加绑线面积，并通过第三线路板电性连接第一线路板和第二线路板，以实现增加pcba的焊盘空间、缩小高压力传感器整体尺寸。

46、有益效果

47、本发明解决了以上现有问题及以上未一一提及的其他现有问题并相应至少带来以下创新优点：

48、1.本发明小直径高压力传感器的压力感应主体采用一体式结构，一体加工成型使得产品在高压受力后，挤压内部结构时，产品应力面发生形变，有着更好的耐温、耐冲击的结构。在压力和温度冲击过程中，因其设计是一体成型的，增加产品的稳定性，杜绝产品在后续使用过程中不存在耐压不够、泄露、断裂、漏油等不良隐患；传感器受力稳定，整体强度提升，增加产品信号传输稳定；产品使用寿命也得到提高；克服了现有产品的结构稳定性和耐受力不足，在长期的冲击下会出现焊缝裂纹，容易导致泄漏以及产品内部结构松动，导致绑线断裂，产品失效，产品使用寿命不长的问题。

49、2.本发明通过对受压面进行丝印，从而应变片的位置可以保证在精度范围内、产品灵敏度可以得到保证。解决了现有技术采用点胶工艺灵敏度得不到有效保证的问题。

50、3.本发明通过将snake pin针的结构设置为至少下方的外径大于上方外径，从而使得当snake pin针安装完成后无法脱离，增加了snake pin针的稳定性，解决了现有技术中通过将端子安装于端子保持器内，以防止端子向外分离，但该设计方案作用不大的问题。其中在产品使用中，信号传递过程中的媒介需要至少具备回弹性良好的特性，因此在使用过程中，必须在保证使用后能恢复到原来的样子，本发明的snake pin针优选采用弹簧传输信号，不易存在回弹性不好的情况。同时在实施中，snake pin针的材质为sus304l、且在表面镀金制作而成，因此有着更好的信号传递性和回弹性，其优点在于使用过程中多次弯曲后，仍能正常恢复原样，保障接触良好，信号输出更稳定；解决了现有技术中的端子是由金属片折弯而制成，生产成本高、耗时长、寿命低；端子在长年累月的使用中，长时间挤压后无法保证恢复弹性，在压力挤压过后，其端子不能复原，造成当产品使用时间增长后，会造成产品导通不良，从而使产品传输信号接触不良的问题。

51、4.本发明通过设置的弹簧座，并且在弹簧座内设置的连接孔，从而使得可以实现快速安装snake pin针，实现snake pin针与其他部件的电性连接；解决了以下问题：

52、(1).解决了现有技术中的端子生产时安装不便，装配速度慢、效率低的问题。同时再结合所述的弹簧盖，使得对snake pin针起到限位的作用；

53、(2).同时还一并解决了现有技术中通过将端子安装于端子保持器内，以防止端子向外分离，但该设计方案不仅成本高，并且作用不大的问题。

54、5.本发明第一线路板与第二线路板之间设置有第三线路板；第一线路板、第二线路板和第三线路板三者形成一个类似“冂”字型结构。其中第二线路板用于放置调理芯片；第一线路板用于放置焊盘，预留足够的空间方便绑线与焊接，最大化的利用了传感器有限的内部空间，提高了空间利用率；其中处于中间位置的第三线路板可用于放置放大、转置等电子元器件。本发明其中第一线路板、第二线路板和第三线路板三者的结构、角度、所述的位置以及相互之间的连接关系，至少带来以下三个优点及解决相应的现有问题如下：

55、(1).本发明通过平行设置的第一线路板和第二线路板，两个线路板用于增加绑线面积，以及再配合处于垂直角度的第三线路板，极大地优化了绑线工艺，大大的增加了pcba焊盘空间或焊盘面积，增加了空间的利用率，因此在生产环节可以将产品直径大大缩小，解决了现有技术中感测面处于水平角度、平放应变片的实施方案为其第一代产品尺寸过大的问题。同时再结合前文所述的本发明设置一个或两个应变片，从而减少了生产环节的成本；解决了现有技术中设置三个应变片，使产品生产成本增加，但效果在实际使用中却没有提高的问题；

56、(2).本发明通过平行设置的第一线路板和第二线路板，两个线路板即等于具有两个同等直径的绑线面积，以及再配合处于垂直角度的第三线路板，使得在小尺寸的基础也可以实现绑线；并且本发明的应变片处于正面水平位置，可降低生产难度、可提高生产效率、产品的良率得到了大幅度的提升；成本低、且感压薄膜的薄膜加工精度高、受力均匀、结构稳定、耐受力大、合格率高、产品使用寿命长，也不会造成温漂和时漂。本发明增加了空间的利用率，不仅解决了现有技术平放应变片尺寸大的问题，还解决了现有技术中侧放应变片存在的机加工的时候是很难保障精度，不仅成本高，还会存在精度不均匀，平整精度不够，受力不均的产品，很难标定；受力不均匀还存在结构稳定性不足，使用过程中耐受力不足，也容易造成温漂和时漂，合格率低、产品使用寿命不长的问题。并且本发明在缩小产品尺寸方面，与现有侧放应变片的方案相比，也大大增加的绑线面积，可再次进一步的将产品尺寸生产的更小、更精密。

57、(3).由于传感器的内部结构需要保证其稳定性，但又限于传感器的结构空间有限；因此本发明通过平行设置的第一线路板和第二线路板，两个线路板即等于具有两个同等直径的绑线面积，以及再配合处于垂直角度的第三线路板，第一线路板和第二线路板形成的双层结构最大限度的利用了空间，增加了空间的利用率！使得本发明解决了现有技术侧放应变片的方案虽然缩小了产品尺寸，但又为了预留足够的空间，避免因为没有足够的位置将各电子元器件放置在同一pcb板上，因此造成其尺寸不能做的太小，并且在狭小的空间内安装各个电子元器件及绑线，无法较好的保证内部结构的稳定性，不能绑线或绑线难度极高，良品率低；工艺复杂、成本也高的问题。

58、6.本发明通过在第一半包支架设置的放置台，使设置于放置台的第一线路板与应变片之间相邻近、但又保持一定的间距，避免第一线路板误触碰到应变片；以及本发明通过与第一半包支架配合的第二半包支架，不仅起到了对第二线路板的支撑作用，同时通过其弧形结构也起到了给第三线路板预留空间；解决了现有技术中的框架结构不便于对内部pcba进行有效的间隔，空间利用及布置不合理，且支撑及保护作用不强的问题。

59、7.本发明通过其中第一限位缺口和第一限位块的配合，使第一半包支架和第二半包支架二者的连接更稳固，间接的也就是使第一半包支架的上方部分更稳固，在使用中第一半包支架上方的放置台也就更稳固。同时本发明通过第二限位缺口和第二限位块的配合，使得第二半包支架、第二线路板和弹簧座三部分相互配合，使整体结构稳固性得到进一步提高。并且第一限位缺口是处于水平角度，第二限位缺口是处于纵向角度，使得水平方向和纵向两个不同方向都得到加强。并且，本发明通过第三限位块和第三限位缺口的设置，以及第二限位块口和第二限位缺口的设置，使得分别起到固定进一步固定第一线路板和第二线路板的作用，从而防止第一线路板和第二线路板的角度和位置发生移动；解决了现有技术中内部的pcba在使用中容易晃动和/或转动，而pcba本身尺寸又小，不方便固定的问题。

60、8.本发明其中所述第一线路板和所述第二线路板为pcb；其中所述第三线路板为fpc。通过将其中的第三线路板采用fpc，使得一方面减少对内部空间的占用，更进一步最大化的利用了传感器有限的内部空间、增加空间的利用率；另一方面也便于使第一线路板和第二线路板都设置为水平角度放置，便于电性连接第一线路板和第二线路板。

61、9.本发明小直径高压力传感器制造方法，通过删除小直径高压力传感器中的第二半包支架、弹簧座、弹簧盖以及第二线路板；并增加处于外壳中的整体支架，其中所述整体支架的上方端部具有从下至上逐渐变小的第二通孔；其中snake pin针的外径与第二通孔相吻合；所述snake pin针固安连接于所述第二通孔内，并与其中的第三线路板电性连接；因此一方面在小直径高压力传感器的基础上起到了进一步减少成本的作用；另一方面也使snake pin针安装于第二通孔内是具有防脱效果；并且采用整体支架做支撑，舍弃第二半包支架，在保证一体性的前提下，优化了空间，组装效率再将得到大的提升。

62、10.本发明高压力传感器直径缩小方法，通过平行设置的第一线路板和第二线路板两个线路板用于增加绑线面积，并通过第三线路板电性连接第一线路板和第二线路板，从而在小尺寸的基础上通过平行设置的至少两个线路板累加得到等同于大尺寸高压力传感器的绑线面积；以实现增加pcba的焊盘空间(即增加空间的利用率)、缩小高压力传感器整体尺寸。