专利名称：微整合型压力感测模组的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种压力感测模组，且特别是有关于一种使用于灭火器的压力感测模组。
背景技术：
随着科技的日益进步，对于压电阻(piezo-resistance)现象也日益了解与广泛的应用。而压电阻现象是指物体电阻会因受到压力产生的形变而变化。这种现象在任何物体都存在，只是其电阻改变率会因物体种类不同而异。
压电阻现象的物理原理是为，当物体受到压力产生形变时，其原子或分子的电子的能阶将因形变而产生变化，进而改变了物体里的电荷(电子或空穴)迁移率(mobility)。此种压电阻现象可为均向性(isotropic)或非均向性(anisotropic)，依物体是否为均向性而定。例如，结晶硅是共价键联结硅原子的结晶，为一种非均向性物体，当硅受到应力产生形变时，各个方向的电荷迁移率变化并不尽相同。然而，在某些特定的方向，电荷迁移率的变化大到足以应用。
因此，配合半导体的制造技术，可利用硅基材来制作压力感测元件。在硅薄膜的特定方向上制作四个硅电阻，并以晶片背面V槽蚀刻制作硅感测薄膜。当硅感测薄膜受到压力产生形变时，硅电阻值即发生变化，再配合惠斯登电桥(Wheatstone bridge)电路，即可将此电阻值变化读出来。
半导体基材薄膜压力感测元件目前已经很普遍，但是利用此元件所设计的压力感测模组或系统，则因各个厂家而有所不同。如何能应用半导体制造技术的进步，以及搭配合适的相关零件，以有效的增加压力感测元件的应用范围，以及缩小压力感测元件所需的尺寸大小，使得压力感测元件的应用范围更为广泛，且更可方便的读取压力的资料，为各个压力感测模组或系统厂家所殷殷企盼。

发明内容
鉴于上述的背景技术说明中，各个压力感测模组或系统厂家均希望能有效的增加压力感测元件的应用范围，以及缩小压力感测元件所需的外观大小，并提供易于读取的显示装置，使得压力感测元件的应用范围更为广泛。
因此，本发明的目的之一是提供一种压力感测模组，具有小巧的外观体积，并借由连接装置与待测压力源连接，使压力量测更为简单与精确。
本发明的另一目的是在提供一种压力感测模组，具有数字式的显示器，以方便使用者读取目前的压力状态。
本发明的又一目的是在提供一种压力感测模组，合适于安装在灭火器上，以侦测灭火器的压力状态。
根据上述的目的，本发明是提出一种微整合型压力感测模组具有微型的外观体积，且方便的与待测压力源连接。此微整合型压力感测模组包含一印刷电路板、一压力感测元件、以及一第一连接装置。其中印刷电路板上具有一开口，以传导压力源的待测压力至安装于印刷电路板的开口上方的压力感测元件。而第一连接装置安装于印刷电路板下方，以用来与压力源的相对应连接装置耦合，且第一连接装置的中间具有一压力导管对准印刷电路板的开口，以传导待测压力至压力感测元件。
上述的压力感测元件包含一半导体基材薄膜压力感测元件，且印刷电路板的开口四周更利用金属薄膜包覆，以用来与压力感测元件耦合，以防止压力泄漏。其中金属薄膜较佳的是为一铜箔。而第一连接装置则包含有一基座与一接头，基座是用来与印刷电路板下方耦合，且接头与基座由上述的压力导管由中间穿过。上述的接头是为一标准压力导管接头，例如是O型环型式压力导管接头、Swagelok型式的压力导管接头、或VCR型式的压力导管接头。
上述的印刷电路板更包含有一读取与控制电路、至少一控制按钮、一显示器、以及一电池，以方便此微整合型压力感测模组进行量测压力的显示。显示器可以为数字式数字显示器或指示灯显示器。而微整合型压力感测模组更可以利用可开启与关上的一保护盖，以保护微整合型压力感测模组，例如是一透明塑料保护盖，或者利用具有多个开口的保护盖，以露出控制按钮以及显示器。其中感测元件与印刷电路板是以打线方式进行电性连接，且打线更以绝缘封胶进行保护。
因此，本发明的微整合型压力感测模组具有小巧的外观体积，并可借由方便的连接装置与待测压力源连接，使压力量测更为简单与精确。且安装于电路板上的指示灯或数字式的显示器，更可以方便使用者了解目前的压力状态。本发明的微整合型压力感测模组，可以以大气压力为参考压力进行压力的量测，例如使用来测量正压时，可从汽车胎压到一般工业用压力量测，更可以用来测量负压，乃至于低真空压力，且特别合适于被使用在灭火器上进行压力量测。


图1是为本发明的微整合型压力感测模组的一较佳实施例的俯视示意图；图2是为图1的本发明较佳实施例的侧视示意图。
具体实施例方式
本发明的微整合型压力感测模组，不仅外观体积小巧，更可利用合适的连接装置方便且有效率的与工业设备或任何待测压力的装置相耦合。本发明亦可经由数字化的显示器，方便与快速的显示目前的压力状态。以下将以图标及详细说明清楚说明本发明的精神，如熟悉此技术的人员在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
图1是绘示本发明的微整合型压力感测模组的一较佳实施例的俯视示意图，而图2是绘示其侧视示意图。请同时参阅图1与图2，如图中所示，此整合型压力感测模组包含有印刷电路板10、压力感测元件20、读取与控制电路30、以及第一连接装置70。其中压力感测元件20较佳的是为一半导体基材所构成的薄膜压力感测元件。此压力感测元件20是安装于印刷电路板10之上，而在压力感测元件20的下方的印刷电路板10中更形成一开口12，以使待测压力经由此开口12传送至压力感测元件20。
其中在压力感测元件20下方的印刷电路板10的开口12的周围更包覆有铜箔11，以避免因印刷电路板10产生泄漏，以致于使压力量测的数据失真。而铜箔11亦可以其它的金属薄膜所取代，以有效的避免量测的误差。而因为在制作印刷电路板10时，即需使用到铜箔以进行电源与信号的传送，故以铜箔11形成此金属薄膜较为方便与有效。
当压力感测元件20安装于印刷电路板10的铜箔11之上后，压力感测元件20借由打线与印刷电路板10上的线路相互电性耦合，接着再用绝缘封胶21将打线密封于其中，以保护打线。此微整合型压力感测模组将印刷电路板10耦合于第一连接装置70之上，而此第一连接装置70更具有基座40，接头41，以及由其中穿过的压力导管50。其中基座40用来与印刷电路板10相互耦合，而接头41则用来与待测压力的相对应连接装置耦合。此接头41可以用各种不同的方法连接到待测压力，较佳的是利用一标准压力导管接头，例如O型环、Swagelok接头、或VCR接头等等，以方便的与待测压力的相对应标准压力导管接头耦合。
当微整合型压力感测模组经由接头41与待测压力耦合后，压力经由压力导管50传送至印刷电路板10上方的压力感测元件20，再经由导线将量测的信号送至同样位于印刷电路板10上方的读取与控制电路30，以获得目前压力感测元件20所量测而得的压力值。为了更进一步的方便使用者了解微整合型压力感测模组所量测的压力数据或压力状态，本发明的微整合型压力感测模组更可安装显示器31，以显示量测的数据或压力状态，其中显示器31可以为数字式数字显示器35或以指示灯34的方式来显示压力的大小。
为了提供上述的压力感测元件20量测压力所需的电源，以及读取与控制电路30与显示器31所需的电源，微整合型压力感测模组的印刷电路板10的一侧更安装有电池33，以直接提供上述的元件工作所需的能源。其中读取与控制电路30亦可整合于压力感测元件20之中。本发明的微整合型压力感测模组更安装有控制按钮32，以进行电源开关的控制或者显示器31显示数据的选择，例如是以英制压力或者是公制压力单位显示目前量测的压力数据。
此微整合型压力感测模组更将整个印刷电路板10及其上的元件利用保护盖60，例如是塑料盖保护盖，加以保护。而保护盖60仅是用来保护上述的印刷电路板10及其上的元件，且为了使显示器31可以清楚被看到，此塑料保护盖可为透明或具有开口。此外，为了使控制按钮32以及电池33便于操作或更换，此塑料保护盖更可进行开启与关上。且由于塑料保护盖并不完全密封，因此，大气压力可传导到前述感测元件的感测薄膜上方，使本发明的微整合型压力感测模组可形成以大气压力为参考压力的微整合型压力感测模组。当用来测量正压时，其量测范围可从汽车胎压(～101psi)到一般工业用压力(～102psi)，亦可用来测量负压，乃至于涵盖至低真空压力。
因此，本发明的微整合型压力感测模组具有微小的结构设计，有效整合相关元件，以构成一微小型压力感测模组，不仅可以使用在任何工业管路以直接安装于相对应连接装置，或管路中的螺丝孔，以进行压力的量测，更可以用来量测汽车的胎压，且特别合适用来安装在灭火器上，以量测灭火器的压力。
所附图式中的元件尺寸、形状或数目等，仅为便于说明本实施例的实施方式，其并非用来限定本发明，增加或减少元件数目、或改变元件的尺寸或形状等，均不会脱离本发明的精神与范围。以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
附图中符号的简单说明如下10印刷电路板11铜箔12开口 20压力感测元件21绝缘封胶 30读取与控制电路31显示器32控制按钮33电池 34指示灯35数字式数字显示器 40基座41接头 50压力导管60保护盖70第一连接装置
权利要求
1.一种微整合型压力感测模组，其特征在于所述微整合型压力感测模组至少包含一印刷电路板，具有一开口，以传导一压力源的一待测压力；一压力感测元件，安装于该印刷电路板的该开口上方，以量测该待测压力；以及一第一连接装置，安装于该印刷电路板下方，以用来与该压力源的一相对应连接装置耦合，其中该第一连接装置中间具有一压力导管对准该印刷电路板的该开口，以传导该待测压力至该压力感测元件。
2.根据权利要求1所述的微整合型压力感测模组，其特征在于上述的压力感测元件包含一半导体基材薄膜压力感测元件。
3.根据权利要求1所述的微整合型压力感测模组，其特征在于上述的印刷电路板的该开口四周更包含有一金属薄膜，用来与该压力感测元件耦合，以防止压力泄漏。
4.根据权利要求3所述的微整合型压力感测模组，其特征在于上述的金属薄膜是为一铜箔。
5.根据权利要求1所述的微整合型压力感测模组，其特征在于上述的第一连接装置更包含一基座，耦合于该印刷电路板下方；以及一接头，耦合于该基座下方，其中该压力导管由该基座与该接头中间穿过。
6.根据权利要求5所述的微整合型压力感测模组，其特征在于上述的接头是为一标准压力导管接头。
7.根据权利要求6所述的微整合型压力感测模组，其特征在于上述的标准压力导管接头是为一O型环型式压力导管接头、一Swagelok型式的压力导管接头、或一VCR型式的压力导管接头。
8.根据权利要求1所述的微整合型压力感测模组，其特征在于上述的印刷电路板上更包含一读取与控制电路，以读取该半导体基材薄膜压力感测元件所量测的一压力值；至少一控制按钮，以用来控制该微整合型压力感测模组；一显示器，以显示该压力值；以及一电池，以提供该微整合型压力感测模组工作所需的电源。
9.根据权利要求8所述的微整合型压力感测模组，其特征在于上述的显示器包含一数字式数字显示器或一指示灯显示器。
10.根据权利要求1所述的微整合型压力感测模组，其特征在于更包含一可开启与关上的保护盖，以保护该微整合型压力感测模组。
全文摘要
本发明涉及一种微整合型压力感测模组，具有一印刷电路板、一压力感测元件、以及一第一连接装置。印刷电路板上具有一开口，其上方安装压力感测元件，而其下方安装第一连接装置。所述第一连接装置的中间具有压力导管，并对准印刷电路板的开口，以传导压力源的待测压力至压力感测元件。其中压力感测元件较佳的是为一半导体基材薄膜压力感测元件，且印刷电路板的开口四周更利用金属薄膜包覆，例如是铜箔，以防止压力泄漏。本发明的微整合型压力感测模组具有小巧的外观体积，使压力量测更为简单与精确。其可以用于测量正压、负压，乃至于低真空压力，且特别合适于被使用在灭火器上进行压力量测。
文档编号G01L1/18GK1779427SQ20041009176
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月26日 优先权日2004年11月26日
发明者李宗升, 邱景宏, 郑庆一, 欧政隆 申请人:友力微系统制造股份有限公司