專利名稱：部件和殼體之間形成耐壓密封組件的方法及該組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種耐壓密封地封裝部件的方法，具體是溫度敏感部件連接到具有不同壓力的殼體分離系統，如封裝壓力傳感器到壓力或真空腔或內燃機。本發明還涉及根據本方法封裝到殼體中的壓力傳感器。
背景技術：
一般地，已存在密封于殼體的高壓和低壓側之間入口的壓力傳感器和類似部件，及密封這些部件到入口的方法。內燃機中，如柴油發動機，壓力傳感器通常安裝到氣缸蓋上，以便在發動機工作期間測量燃燒壓力，還可應用于許多具有低和高壓系統的類似操作領域。由于殼體內和外側之間存在較大的壓差，部件和入口之間的密封必須是耐壓密封的并能夠承受較大的力。通常部件是粘接到入口的，如通過加熱殼體使玻璃或合金基材料熔化粘接接觸部件和殼體，部件和玻璃或合金基材料，如玻璃原料，加熱到非常高的溫度，如600℃或更高。具體地，密封細長的硅壓力傳感器到金屬殼體，可選擇玻璃原料，因為材料的熱膨脹系數相對硅傳感件逐漸增加。這樣可形成材料的牢固粘接，因此減少了壓力造成的泄漏。
美國專利6,505,398和歐洲專利0354 479公開了一種硅細長件，通過熔化，玻璃和/或陶瓷漿料連接到金屬殼體。盡管公開的工藝可用于使部件和殼體之間建立牢固的粘接和完全的密封連接，但要求高溫熔化玻璃基材料可造成尺寸變化或以其他方式損害封裝的殼體和部件。
具體地，電壓力傳感器和類似的部件包括一組導電件和端子，可受到過度加熱的影響。制造這些導電件和端子通常通過沉積非常薄的金屬層，如鋁層，到基體材料表面，如硅制成的桿上，以通過焊接和釬接實現后續的相互連接到外部元件。如果導電金屬薄層受到高溫的話，可熔化到基體材料上或蒸發，從而使導電性，釬焊性能或焊接性能下降或消失。為了避免這個問題，現有技術已知的方法采用在沉積金屬端子層之前將部件密封到殼體。在加熱工藝之后，通過單獨工藝將各傳感器的金屬層分別施加到各個傳感器桿的端接端。因此，現有技術已有的工藝要求多個連續工藝過程，這很是費時和成本很高。
發明內容
本發明的優選實施例的目的是提供一種在部件和殼體之間形成耐壓密封組件的方法，其通過非常簡單的制造工藝，具體可應用于溫度敏感部件。因此，本發明的第一方面涉及一種在部件和殼體之間形成耐壓密封組件的方法，其中殼體在高壓側和低壓側之間形成開口，所述方法包括步驟設置部件于開口中；設置密封件于所述部件和所述殼體之間；壓入所述密封件，與所述部件和所述殼體接觸，使得密封件的表面和部件之間的壓力以及密封件表面和殼體之間的壓力造成所述密封件，所述部件、和所述殼體中至少一個超過屈服點，在所述部件和所述殼體之間形成密封。
由于壓力超過屈服點，使得部件和殼體完全密封接合密封件，且不必使用過高溫度，因此可以應用該方法進行耐壓密封溫度傳感元件到殼體中，部件無需任何復雜的事前和事后處理。
通過本發明的壓力傳感器組件，暴露傳感器或類似電子部件的端接端并沉積金屬端子層現在可通過普通制造工藝在多個傳感器或類似電子部件或類似溫度敏感部件上進行。如從現有技術已知的，大量的硅傳感器在硅晶片上共同制造。通過本發明的方法，現在壓力傳感器可通過即可使用的方式加工出，以前是將晶片分為單個傳感器，然后封裝到殼體中。
密封件最好用屈服點比部件和殼體的屈服點低的材料制造。通過這種方式，可施加壓力只超過密封件的屈服點，因此可保證沒有發生相對部件和殼體的尺寸變化。
具體地，本方法可應用于組裝溫度敏感的部件，如包括一組電端子的電部件，到殼體，如密封長方形的壓力傳感器到金屬殼體。這樣的部件一般具有多邊形的截面形狀。通常用硅或玻璃制造。
密封件可預成型為套件，即圓柱體，如管狀體。套件可具有對應于部件形狀的多邊形。或者至少套件的內表面，即組裝時面對部件的表面，可形成多邊形，與部件的形狀配合。套件的外表面，即面對殼體的表面可具有不同的形狀，即圓形截面形狀，或任何其他的能與殼體開口形狀配合的形狀。
為了將套件壓入接觸殼體和部件，外和內圓周面中至少一個可以是錐面。例如，外周面可以是錐面，可在將套件沿軸向壓入開口時，壓入殼體開口的內圓周面。套件最好從壓力側插入，使壓差可將套件壓入殼體的開口，形成牢固接觸。
類似地，殼體開口可具有錐形內圓周面，第一軸端的截面積大于相對的第二軸端的截面積，以便向壓入開口的套件施加壓力。開口的第一軸端最好朝向殼體的高壓側，使得壓差形成的力沿軸向作用于套件，將套件壓入，與殼體形成牢固接觸。
套件可用各種塑料材料、包括塑料的合成材料，或用包括金屬，最好是塑性金屬，如鈦、銅、鎳、銦、鈮和錫，的材料來制造。
為了得到容易實施的生產工藝，并可保證套件在施加壓力前適當設置在殼體和部件之間，套件或至少其一部分上可設置粘接件，粘接件施加到外和內圓周面中至少一個上。
根據本發明的第二方面，本發明涉及一種組件，包括殼體，壓力傳感器，其延伸通過殼體中的開口；和密封件，設置在殼體和傳感器之間的開口，密封件壓入，與傳感器和殼體在一定壓力下接合，該壓力超過密封件、壓力傳感器和殼體中至少一個的屈服點。所述密封件最好用包括金屬的材料制成，金屬可從鈦、銅、鎳、銦、鈮和錫中選擇。
下面，將參考附圖對本發明的優選實施例進行更詳細的介紹，附圖中圖1顯示了根據本發明的壓力傳感器，帶有入口的殼體，密封的傳感器和殼體之間間隙；和圖2A-2C顯示了殼體開口和對應套件之間的三種不同組合。
具體實施例方式
參考圖1，傳感器1組裝到殼體2，殼體在系統，即真空腔或內燃機，的第一側4和第二側5之間設有入口3。密封件6密封并固定傳感器于開口。傳感器的一個軸端部分設置了一組導電端子7，在相對的端部設置了壓力敏感尖端8。密封件具有套件的形狀，其壓入殼體和壓力傳感器之間的間隙。在公開的實施例中，入口的內表面10和套件的外表面11都是錐面。由于錐面，套件從第一側朝第二側沿軸向壓入將造成傳感器桿外表面和入口內表面之間形成壓力，由于套件的可塑性，壓力進一步使套件內表面12和壓力傳感器外表面13之間形成壓力。在另一實施例中，入口內表面和套件外表面中只需要一個是錐面。
圖2A，2B和2C顯示用于根據本發明組裝方法的三種不同套件，圖2A的套件具有傾斜外表面21，以便壓入接合殼體的開口。殼體開口具有內圓周面22，其平行于中心線23并與之同軸。當施加軸向壓力到套件時，外表面21和內表面22受壓互相接觸。由于壓力的存在，套件變形，其內表面24受壓與部件25接觸，即與壓力傳感器接觸。部件25未在圖2B和2C顯示。
圖2B中，套件具有傾斜的外表面26，當施加軸向壓力到套件時，套件可壓入，與對應開口的傾斜內表面27接合。
圖2C中，開口的內表面28是傾斜的，因此套件的內和外表面都平行于中心線23。
權利要求
1.一種在部件和殼體之間形成耐壓密封組件的方法，其中殼體在高壓側和低壓側之間形成開口，所述方法包括步驟設置部件于開口中；設置密封件于所述部件和所述殼體之間；壓入所述密封件，與所述部件和所述殼體接觸，使得密封件的表面和部件之間的壓力以及密封件表面和殼體之間的壓力造成所述密封件，所述部件、和所述殼體中至少一個超過屈服點，在所述部件和所述殼體之間形成密封。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，超過的屈服點是密封件的屈服點。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述部件是長方形部件，包括一組電端子。
4.根據前面權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述部件具有多邊形的截面形狀。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述部件包括壓力傳感器。
6.根據權利要求2到5中任一項所述的方法，其特征在于，所述部件的材料從包括硅和玻璃的材料中選擇。
7.根據前面權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述密封件形成帶有環形體的套件。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述套件是管狀，帶有外和內圓周面。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述外和內圓周面中至少一個是錐面。
10.根據權利要求7到9中任一項所述的方法，其特征在于，所述套件具有圓形的截面形狀。
11.根據權利要求7到10中任一項所述的方法，其特征在于，所述套件由塑性材料制造。
12.根據權利要求8到11中任一項所述的方法，其特征在于，所述套件設有粘接件，施加到所述外和內圓周面中至少一個上。
13.根據權利要求7到12中任一項所述的方法，其特征在于，所述套件用包括金屬的材料制造，金屬可從鈦、銅、鎳、銦、鈮和錫中選擇。
14.根據前面權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，位于第一軸向端的所述開口的截面區大于位于相對軸向端的截面區。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，所述開口的第一軸向端朝向所述殼體的高壓側。
16.一種組件，包括殼體，壓力傳感器，其延伸通過殼體中的開口；和密封件，設置在所述殼體和所述傳感器之間的開口，所述密封件壓入，與所述傳感器和所述殼體在一定壓力下接合，該壓力超過所述密封件和所述殼體中至少一個的屈服點。
17.根據權利要求16所述的組件，其特征在于，所述密封件用包括金屬的材料制成，金屬可從鈦、銅、鎳、銦、鈮和錫中選擇。
全文摘要
本發明涉及一種耐壓密封和嚴密地組裝部件到殼體壁的方法。所述方法可用于組裝對高溫敏感的部件，如組裝電子壓力傳感器于殼體。根據本發明，部件和殼體通過密封件，如套件，進行組裝，套件壓入部件和殼體之間的開口中，直到部件、殼體和密封件中至少一個超過屈服點。
文檔編號G01K1/14GK1802558SQ200480015921
公開日2006年7月12日 申請日期2004年6月8日 優先權日2003年6月10日
發明者P·B·拉斯穆森 申請人:丹福斯有限公司
專業數控銑床產品供應商
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