一种MEMS过载传感器的外壳结构及组封方法与流程

本发明实施例涉及微机电系统（mems, micro-electro-mechanical system）传感器，尤其涉及一种mems过载传感器的外壳结构及组封方法。

背景技术：

1、过载传感器在航天航空测试领域、各类车辆监测系统、地震测试、石油勘探和各类过载、振动测试领域都有广泛的应用。过载传感器在装备的设计阶段、使用过程中的实时监测和对人身安全保护等方面都起着重要的作用。

2、近年来，随着科学技术和生产力的快速发展，整个世界军事领域武器装备也发生了质的变革，出现了一些新型武器装备。而在新式武器的研究、设计阶段，通常需要进行大量的性能测试，以准确的获取其各种运行状态参数，从而进行详细的数据分析，以便更好地对装备进行改进，保障武器设备的性能稳定、可靠。过载传感器用来测量飞行器特定部位飞行中承受加速度的大小程度，其数据采集的准确与否直接影响着飞行器的力学特性的研究，以致影响到飞行器的可靠性。

3、飞行器在飞行过程中的实时状况监测、定位导航以及飞行姿态的调整，是保证飞行器出色完成任务的关键。为了实时获得飞行器飞行时的各状态参数，需要在飞行器的关键位置以及机载设备系统中安装各种传感器。其中，飞行器在惯性空间运动时，需要不断实时检测飞行器的线加速度。为了衡量飞行加速度的大小程度，引入“过载”这一概念。飞机所能承受过载的大小是衡量飞机机动性的重要参数。通过过载传感器，在飞行试验机载测试中，过载参数反映了飞行器自身系统及零部件动力学和运动学特性，我们通过过载传感器实现对过载参数的测量。因此，过载测试在飞行试验机载测试过程中具有重要意义。通过对过载传感器的原理及其动态特性进行实验分析，可以看出在飞行试验机载测试中所使用的过载传感器的动态特性良好，满足飞行试验机载测试过程中动态信号的实时输出特性，更好的反映出飞机的机动性。

4、同时，过载传感器在军用战机中，用于实时检测飞机机动过程中的过载数据，对飞行员提供安全保护。该传感器是电子供氧抗荷调节器的关键传感器之一，传感器实时感知飞行员承受的过载信息，发送至供氧抗荷调节器，即时调节供氧大小，满足飞行员的舒适和保证飞行员的生命安全。

5、mems过载传感器是mems加速度传感器的一种，它是采用微电子机械系统技术生产的新型加速度传感器,具有集成电路系统的许多优点,吸收了多种学科发展的尖端成果。其特点有三方面：一是微型化；二是机械电气性能优良；三是低成本。随着传感器微型化和智能化的发展趋势，具有多功能、高集成度的微型传感器应运而生。特别是 mems（微机电系统）技术的出现，基于 mems 的微机电、智能型传感器将传感器微型化、集成化提升到一个新高度。mems 传感器具有体积小、质量轻、响应快、成本低、可靠性高且集成度高等优势，因此受到越来越多人的青睐。微机电系统技术是在微电子和微机械技术基础上发展起来的一门多学科交叉技术。启发于集成电路工艺技术，其优点突出，并在持续多年技术发展下取得重要成果。过载传感器是mems加速度传感器的一种,它是采用mems(微电子机械系统)技术生产的新型加速度传感器,具有集成电路系统的许多优点,吸收了多种学科发展的尖端成果。

6、然而，目前相关的过载传感器存在以下问题：（1）国内同类产品：为了防盐雾、抗腐蚀，采用了不锈钢材料作为传感器的封装外壳，但增加了传感器的重量；（2）国外同类产品：虽采用铝合金外壳来减少重量，但在外壳封装时采用的是胶粘接方法，由于胶粘接可靠性较差，在长期的使用过程中，易失效脱落，在鉴于对机载过载传感器的特殊要求以及要有适应机载严酷环境条件的能力，多种成功应用于一般工业领域的过载传感器技术也无法直接应用于航天航空领域。

技术实现思路

1、本发明提供一种mems过载传感器的外壳结构及组封方法，以解决目前过载传感器存在的不足和适应过载传感器使用环境的不同要求。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种mems过载传感器的外壳结构，包括：

3、底座、盖板，所述盖板和底座通过焊接的方式进行封装；

4、所述底座表面经过绝缘阳极氧化处理，盖板表面经过导电氧化处理。

5、可选的，所述底座中设有空腔，空腔底部上设有网格状的浅槽，所述空腔底部用于贴装pcb板。

6、可选的，所述底座的外侧边设有一凸缘，所述凸缘中设有通孔，所述通孔用于拉簧和引出导线的穿过，通孔的内壁导电；

7、所述通孔的上方设有导电胶注入孔，导电胶注入孔的内壁导电，导电胶注入孔直通通孔，用于注入导电胶。

8、可选的，靠近凸缘的一侧设有螺纹孔，用于配合锁定螺钉固定拉簧和引出导线，螺纹孔内壁导电。

9、可选的，底座上部设有盖板封装台阶，所述盖板封装台阶与盖板形状相同，所述盖板封装台阶外形平面的尺寸小于盖板，所述盖板封装台阶的高度小于盖板，且所述盖板封装台阶壁导电，mems过载传感器在安装时以盖板作为安装接触面。

10、可选的，所述底座设有螺栓孔，用于固定mems过载传感器。

11、第二方面，本发明实施例还体感一种mems过载传感器的组封方法，基于上述任一实施例所述的mems过载传感器的外壳结构，包括：

12、步骤1：将绝缘粘接胶涂在空腔底部的表面上，再把pcb板粘接在底座上；

13、步骤2：将拉簧穿入通孔内，组装于mems过载传感器的底座；

14、步骤3：剥去引出导线一定长度的外皮，把引出导线穿入拉簧中，通过锡焊连接引出导线和pcb板；

15、步骤4：导电胶通过导电胶注入孔注入到通孔内，将拉簧和引出导线固定于mems过载传感器底座；

16、步骤5：将拉簧和引出导线固定于mems过载传感器底座；

17、步骤6：对mems过载传感器底座进行灌胶；

18、步骤7：采用激光焊接将盖板与底座封装。

19、可选的，步骤3中把引出导线穿入拉簧中时，引出导线中露出屏蔽层的长度大于三分之二的通孔的长度，小于通孔的长度；引出导线装入通孔时，引出导线露出的屏蔽层均在通孔内部。

20、本发明的有益效果：

21、本发明提出了一种mems过载传感器外壳结构设计及组封方法，能够解决现有过载传感器存在的不足和适应过载传感器使用环境的不同要求。通过对外壳材料的选取、结构的合理设计，材料表面处理、组封方法等实现。采用本发明的涉及的外壳结构设计及组封方法通用性较强，操作较方便，产品安装固定可靠，可广泛适用于不同场合下使用的过载传感器，具体的有益效果包括以下方面：

22、（1）本发明中mems过载传感器的外壳结构用铝合金材料，铝合金的密度约为不锈钢密度三分之一，能过减少过载传感器的重量。

23、（2）本发明对铝合金外壳进行防盐雾表面氧化处理，其中底座阳极绝缘氧化，盖板导电氧化，提高了传感器外壳防盐雾和抗腐蚀能力；同时，经过表面氧化处理后的铝合金外壳，也提高了防划伤、抗磨损能力。

24、（3）本发明中的过载传感器选用mems加速度计，减小了传感器的体积和重量。

25、（4）本发明中的引出导线采用耐高温多芯屏蔽线，导线屏蔽层与过载传感器外壳也形成电接连，使得过载传感器的安装面导电，安装后能与装备系统形成良好的电连接，能够适应恶劣的飞行中强电磁干扰环境。

26、（5）本发明中，通过对底座全部进行绝缘阳极氧化，盖板采用导电氧化，在对过载传感器使用安装中，把盖板作为安装面，以实现外壳部分面绝缘，部分面要导电的要求。

27、（6）在外壳的底座和盖板设计时，盖板比底座台阶略高出约0.01mm~0.05mm，在于组装焊接后能与整机安装面，形成良好的导电接触保证了对过载传感器安装时盖板作为安装面时的良好电接触。

28、（7）铝合金外壳中，底座采用6061铝合金，盖板采用4047铝合金，通过激光焊接工艺实现过载传感器的封装，提高了外壳封装的可靠性。

29、（8）采用304不锈钢拉簧对引出导线进行保护，防止导线折断；在拉簧侧面用螺钉锁住拉簧，并在上方设有一注胶孔，通过注胶孔加注导电胶对拉簧和引出导线进行加固，能够牢固的固定拉簧，同时也加固了拉簧、引出导线屏层和外壳的导电连接。

30、（9）加速度传感器作为过载传感器中的关键部件，在安装在外壳底座时，尽量保证平整、安装固定可靠，在底座设计时，底座上设有网板状的浅槽，减小粘接面积，增加粘接胶量，有利于组装有mems加速度传感器的pcb在底座上的粘接。

31、（10）采用螺栓安装固定过载传感器，提高了过载传感器使用时的固定可靠。