CN101581617B - 导电密封件及制造导电密封件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及导电密封件及制造导电密封件的方法。一种导电密封件包括中心开口，所述中心开口能够设置成靠近压力传感芯中的隔膜的下表面。一组导电元件能够直接设置在所述压力传感芯上的导电焊盘的上方，使得多个模制电导线能够与所述压力传感芯电接触。一组电绝缘元件可设置成靠近所述导电元件。这些导电元件能够设置成远离所述导电密封件的边缘，朝向所述导电密封件的中心开口，而不使所述中心开口和所述密封件的导电元件之间的绝缘最小化。因而，所述导电密封件能够防止所述压力传感芯和其它电路发生芯边缘短路，以实现长期的传感器可靠性和性能。

Description

导电密封件及制造导电密封件的方法
技术领域
实施例总体上涉及压力传感器。实施例也涉及用于压力传感器环境中的弹性体导电密封件。实施例还涉及制造弹性体导电密封件。
背景技术
压力传感器用于大范围的传感应用中。对于这种应用，差压、表压和绝对压力传感器可以准确地感测液体或气体介质的压力。这些压力传感器中的每个都可以构造为采用半导体技术。一种最常用类型的压力传感器是固态硅压力传感器。这种压力传感器可以包括压力传感芯(sense die)，以展现高的传感准确度。所述压力传感芯响应于施加的应力或压力提供电输出。所述压力传感器也可以包括一个或两个压力端口，介质通过所述压力端口。
一些压力传感器采用导电弹性体密封件，以将多个电端子或在内部模制的导线连接到所述压力传感芯。在不显著地改变由于施加的应力而引起的压力传感芯的输出的情况下，所述压力传感芯能够夹在弹性体介质密封件和导电弹性体密封件之间且在它们之间被压缩，所述导电弹性体密封件容纳在塑料壳体内。这些导电密封件可以包括两个平行的分层的导体和绝缘体条，所述导体和绝缘体条从一侧延伸到另一侧。这种压力传感器设计允许所述导电密封件由于制造公差而相对于塑料壳体中的压力传感芯稍微偏置。这些导电密封件能够压靠传感芯，以在压力传感器的工作压力和温度范围上构成气动密封和有效电连接。
弹性体密封件在某些精确确定的区域中是导电的，从而将来自于压力传感芯的信号连接到电端子，所述电端子引出压力传感器的壳体。然而，如果导体或绝缘体带被推动到压力传感芯的边缘上，导电密封件可能引起电短路，因为所述压力传感芯通常构成半导体。具体地，当导电密封件卷绕到压力传感芯的边缘上时，发生电短路。所述电短路可以使位于传感器包装上的惠斯登电桥或其它电子电路短路，使得它间歇性地改变传感器输出。该间歇传感输出在制造期间难以检测，且导致压力传感器中的“芯边缘短路”(die-edge shorting)。
在大多数现有技术压力传感器中，如果在包装卡扣在一起且密封件被压缩时没有保持非常好的对准，那么弹性体密封件会展现固有的与压力传感芯电短路问题。由于制造公差，压力传感芯稍小于包装壳体以将压力传感芯装配到壳体中，因而导电密封件可能卷绕到压力传感芯的边缘上。因而，当压力传感芯压靠密封件时，可能发生芯边缘短路，这能够导致传感器故障或失效。从而，期望防止传感芯、电路和电连接件遭受芯边缘短路，以确保压力传感器的可靠工作。
此外，除了使用冲孔操作形成孔和切片操作构造独立部分之外，一些当前密封件设计通过采用粘合剂将一系列导体和绝缘体层粘合在一起而制成。这些操作能够导致偶然不能满足尺寸规定的劣次部分和部件。因而，压力传感器应该以使得传感器部分能够满足恰当尺寸规定的方式制成。
因而，需要改进的导电密封件，所述导电密封件能消除芯边缘短路且比当前采用的压力传感器基本上更有效且更坚固。这种导电密封件在本文更详细地描述。
发明内容
提供以下简要说明，以便于理解所公开的实施例独特的一些创新性特征，且不旨在作为全面说明。对实施例的各个方面的全面理解可以通过把整个说明书、权利要求书、附图和摘要作为整体来获得。
因而，本发明的一个方面在于提供一种用于压力传感器环境中的改进导电密封件。
本发明的另一方面在于提供一种制造导电密封件的方法。
如本文所述，现在可以获得前述方面及其它目的和益处。一种导电密封件包括中心开口，所述中心开口能够设置成靠近压力传感芯中的隔膜的下表面。一组导电元件能够直接设置在所述压力传感芯上的导电焊盘(bonding pad)的上方，使得在壳体中模制的多个金属导线能够与所述压力传感芯电接触。这些导电元件应该由弹性体绝缘体环绕，且能够设置成远离所述导电密封件的边缘，朝向所述导电密封件的中心开口，而不使所述中心开口和所述密封件的导电元件之间的绝缘最小化。因而，所述导电密封件能够防止所述压力传感芯和其它电路发生芯边缘短路，以实现压力传感器的长期可靠性和性能。
此外，所述导电密封件能够与插入到模具中的导电元件和围绕这些元件模制的弹性体一起注射模制。这种注射模制导致了改进的传感器部分构造和增加的满足尺寸公差的能力。所述导电密封件能够设置在所述压力传感芯和塑料壳体之间，其中，所述导电密封件是选择性地导电的和有弹性的。
此外，所述导电密封件能够由于制造公差而相对于塑料壳体中的压力传感芯稍微偏置。所述密封件和所述压力传感芯能够在它们之间被压缩，以在压力传感器的工作压力和温度范围上制成气动密封并提供有效电连接。所述密封件的导电元件能够对称地设置，使得压力传感器包装以多个取向组装，从而简化传感器制造过程。所述密封件的导电元件能够根据设计考虑以多种形状设计。
附图说明
附图进一步图示实施例且与详细说明一起用于阐述本文所公开的实施例，在附图中，相同的附图标记贯穿各独立附图指代相同或功能上类似的元件，且附图包含在说明书中，形成说明书的一部分。
图1图示了可以实施本发明的实施例的压力传感器的详细分解图；
图2图示了根据本实施例的图1所示的导电密封件的放大图；
图3图示了根据本实施例的沿线A-A截取的图2所示的导电密封件的截面图；
图4图示了根据优选实施例的具有矩形导电元件的导电密封件的放大图；
图5图示了根据可选实施例的具有L形导电元件的导电密封件的放大图；
图6图示了根据可选实施例的具有三角形导电元件的导电密封件的放大图；
图7图示了根据可选实施例的具有圆形导电元件的导电密封件的放大图；和
图8图示了说明根据可选实施例的用于制造导电密封件的方法的流程图。
具体实施方式
在这些非限制性示例中讨论的特定值和构造可以变化，且仅仅被记载用来说明至少一个实施例，并不旨在限制本发明的范围。
参考图1，图示了可以实施本发明实施例的压力传感器100的详细分解图。压力传感器100能够采用半导体技术设计。压力传感器100能够包括一个或两个压力端口(120和/或180)，以允许介质从中通过。两个压力端口120和180能够优选地由金属或塑料材料制成。两个压力端口120和180能够与金属或塑料盖110合并。应当注意，在图1-8中，相同或类似的部分或元件总体上由相同的附图标记表示。
借助于在压力传感芯和压力端口之间压缩介质密封件130，硅压力传感芯140能够气动地密封到压力端口120。类似地，借助于在压力传感芯和壳体端口之间压缩导电密封件150，硅压力传感芯140能够气动地密封到壳体端口180。每个压力端口120和180中的压力之间的差能够借助于将介质向上传送到压力传感芯140而被感测。压力传感芯140能够包括隔膜141和其中的多个导电焊盘(未示出)。隔膜141能够由“硅材料制成，以通过变形来成比例地响应甚至非常微小的介质压力。导电焊盘能够电连接到隔膜141，以输出电信号。
此外，隔膜141能够与压阻元件(未示出)合并，所述压阻元件将由于施加的压力引起的隔膜141的变形转换为与施加的压力成比例的电输出(采用熟知的压阻原理)。压力传感芯140的焊盘能够集成到所述压阻元件上。压力传感芯140还能够与导电密封件150电接触，以继续电连接到多个外部电端子或在内部模制的导线170。介质密封件130、压力传感芯140和导电密封件150能够并入到金属或塑料壳体160中，电端子或导线170能够模制到所述金属或塑料壳体160中。这种压力传感器组件100能够提供准确的输出信号。
参考图2，图示了根据本实施例的图1所示的导电密封件150的放大图。导电密封件150包括中心开口152、一组平行的分层导体条154、和一组平行的分层绝缘体条158。图3图示了沿图2中的线A-A截取的导电密封件150的截面图。导电条154能够由与导电颗粒混合的弹性体材料(即，弹性体156)制成。中心开152能够设置成靠近如图1所示的压力传感芯140中的隔膜141的下表面。中心开口152能够设置用于允许液体或气体介质通过。在本设计中，尺寸制造和组装公差使得可能发生前文所述的芯边缘短路状况。
参考图4，图示了根据优选实施例的如图1所示的导电密封件150的放大图。导电密封件150能够设置在压力传感芯140和壳体160之间，其中，导电密封件150是选择性地导电的和有弹性的。该导电密封件包括一组矩形导电元件400。导电密封件150能够基于设计要求而与多个导电元件400合并。导电元件400能够直接设置在所述压力传感芯140上的导电焊盘(未示出)的上方，使得多个模制电导线170能够与所述压力传感芯140电接触。
中心开口152能够设置成靠近如图1所示的压力传感芯140中的隔膜141的下表面。中心开口152能够设置用于允许液体或气体介质通过。矩形导电元件400能够设置在导电密封件150的每个角落处，从密封件150的边缘隔开特定距离，这在压力传感芯140和密封件150之间提供了充分的密封效果。带有矩形导电元件400的这种导电密封件150能够密封所述压力传感芯140和其它电路，以保护所述压力传感芯140不会发生芯边缘短路。
矩形导电元件400能够对称地设置，使得压力传感器包装100能够以多个取向组装。所述导电密封件150能够由于制造公差而相对于塑料壳体160中的压力传感芯140稍微偏置。所述密封件150和所述压力传感芯140能够在它们之间被压缩，以在工作压力和温度范围上制成气动密封和有效电连接。这种压缩力能够在压力传感芯140和密封件150之间提供合适的压力，以保持压力传感芯140的焊盘和密封件150的矩形导电元件400之间的电连通。
所述导电密封件150能够与插入到模具中的矩形导电元件400一起注射模制，且弹性体156能够围绕密封件150模制。这种注射模制导致了更好的传感器部分构造和更高的满足尺寸公差的能力。
描述导电元件400的这些几何形状是为了清楚和说明；然而，它们不应用以任何限制性的方式理解。其它形状也是可行的。然而，本领域技术人员应当清楚，能够在不偏离本发明范围的情况下改变所述几何形状。
应当注意，在图1-8中，相同或类似的部分或元件总体上由相同的附图标记表示。
参考图5，图示了根据可选实施例的具有L形导电元件500的导电密封件150的放大图。导电密封件150能够设置在压力传感芯140和壳体160之间，其中，导电密封件150是选择性地导电的和有弹性的。该导电密封件包括一组L形导电元件500。导电密封件150能够基于设计要求而与多个导电元件500合并。导电元件500能够直接设置在所述压力传感芯140上的导电焊盘(未示出)的上方，使得多个模制电导线170能够与所述压力传感芯140电接触。
中心开口152能够设置成靠近如图1所示的压力传感芯140中的隔膜141的下表面。中心开口152能够设置用于允许液体或气体介质通过。L形导电元件500能够设置在导电密封件150的每个角落处，从密封件150的边缘隔开特定距离，这在压力传感芯140和密封件150之间提供了充分的密封效果。带有L形导电元件500的这种导电密封件150能够密封所述压力传感芯140和其它电路，以保护所述压力传感芯140不会发生芯边缘短路。
L形导电元件500能够对称地设置，使得压力传感器包装100能够以多个取向组装。所述导电密封件150能够由于制造公差而相对于塑料壳体160中的压力传感芯140稍微偏置。所述密封件150和所述压力传感芯140能够在它们之间被压缩，以在工作压力和温度范围上制成气动密封和有效电连接。这种压缩力能够在压力传感芯140和密封件150之间提供合适的压力，以保持压力传感芯140的焊盘和密封件150的L形导电元件500之间的电连通。所述导电密封件150能够与插入到模具中的L形导电元件500一起注射模制，且弹性体156能够围绕密封件150模制。
参考图6，图示了根据可选实施例的具有三角形导电元件600的导电密封件150的示意性透视图。导电密封件150能够设置在压力传感芯140和壳体160之间，其中，导电密封件150是选择性地导电的和有弹性的。该导电密封件包括一组三角形导电元件600。导电密封件150能够基于设计要求而与多个导电元件600合并。导电元件600能够直接设置在所述压力传感芯140上的导电焊盘(未示出)的上方，使得多个模制电导线170能够与所述压力传感芯140电接触。
中心开口152能够设置成靠近如图1所示的压力传感芯140中的隔膜141的下表面。中心开口152能够设置用于允许液体或气体介质通过。三角形导电元件600能够设置在导电密封件150的每个角落处，从密封件150的边缘隔开特定距离，这在压力传感芯140和密封件150之间提供了充分的密封效果。带有三角形导电元件600的这种导电密封件150能够密封所述压力传感芯140和其它电路，以保护所述压力传感芯140不会发生芯边缘短路。
三角形导电元件600能够对称地设置，使得压力传感器包装100能够以多个取向组装。所述导电密封件150能够由于制造公差而相对于塑料壳体160中的压力传感芯140稍微偏置。所述密封件150和所述压力传感芯140能够在它们之间被压缩，以在工作压力和温度范围上制成气动密封和有效电连接。这种压缩力能够在压力传感芯140和密封件150之间提供合适的压力，以保持压力传感芯140的焊盘和密封件150的三角形导电元件600之间的电连通。应注意，所述导电密封件150能够与插入到模具中的三角形导电元件600一起注射模制，且弹性体156能够围绕密封件150模制。
参考图7，图示了根据可选实施例的具有圆形导电元件700的导电密封件150的放大图。导电密封件150能够设置在压力传感芯140和壳体160之间，其中，导电密封件150是选择性地导电的和有弹性的。该导电密封件包括一组圆形导电元件700。导电密封件150能够基于设计要求而与多个导电元件700合并。导电元件700能够直接设置在所述压力传感芯140上的导电焊盘(未示出)的上方，使得多个模制电导线170能够与所述压力传感芯140电接触。
中心开口152能够设置成靠近如图1所示的压力传感芯140中的隔膜141的下表面。中心开口152能够设置用于允许液体或气体介质通过。圆形导电元件700能够设置在导电密封件150的每个角落处，从密封件150的边缘隔开特定距离，这在压力传感芯140和密封件150之间提供了充分的密封效果。带有圆形导电元件700的这种导电密封件150能够密封所述压力传感芯140和其它电路，以保护所述压力传感芯140不会发生芯边缘短路。
圆形导电元件700能够对称地设置，使得压力传感器包装100能够以多个取向组装。所述导电密封件150能够由于制造公差而相对于塑料壳体160中的压力传感芯140稍微偏置。所述密封件150和所述压力传感芯140能够在它们之间被压缩，以在工作压力和温度范围上制成气动密封和有效电连接。这种压缩力能够在压力传感芯140和密封件150之间提供合适的压力，以保持压力传感芯140的焊盘和密封件150的圆形导电元件700之间的电连通。
所述导电密封件150能够与插入到模具中的圆形导电元件700一起注射模制，且弹性体156能够围绕密封件150模制。
参考图8，图示了说明根据可选实施例的用于制造导电密封件150的方法800的流程图。如框810所示，中心开口152能够在导电密封件150上形成，且靠近压力传感芯140中的隔膜141的下表面。如框820所示，一组导电元件154能够直接设置在所述压力传感芯140上的导电焊盘的上方，使得多个电端子170能够与所述压力传感芯140电接触。
之后，如框830所示，绝缘元件156能够设置成靠近并环绕导电元件154。最后，如框840所示，该组导电元件154能够设置在所述角落中，远离所述导电密封件150的边缘，朝向所述导电密封件150的中心开口152，而不使所述中心开口152和所述密封件150的导电元件154之间的绝缘最小化。因而，所述导电密封件150能够防止所述压力传感芯140和其它电路发生芯边缘短路，这能够实现压力传感器100的长期可靠性。
应当理解的是，上文公开的变型以及其它特征和功能，或其可选方案，可以按照期望组合成许多其它不同的系统或应用。而且，在本文中多种当前不能预见或不能预期的可选方案、修改、变型或改进可以由本领域技术人员在随后作出，它们也旨在由所附权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种用于压力传感器的导电密封件，包括：
至少一个中心开口，所述至少一个中心开口设置成靠近隔膜的下表面，其中，所述隔膜在压力传感芯上中心设置；
多个导电元件，所述多个导电元件直接设置在所述压力传感芯上的多个导电焊盘的上方，使得多个模制电导线与所述压力传感芯电接触；和
多个电绝缘元件，所述多个电绝缘元件设置成靠近并环绕所述多个导电元件，其中，所述多个导电元件设置成远离所述导电密封件的边缘，朝向所述导电密封件的所述至少一个中心开口，从而防止所述导电密封件和所述压力传感芯之间的芯边缘短路。
2.根据权利要求1所述的导电密封件，其中，所述导电密封件与插入到模具中的所述多个导电元件一起注射模制。
3.根据权利要求1所述的导电密封件，其中，所述导电密封件包括在其上模制的弹性体。
4.根据权利要求1所述的导电密封件，其中，所述导电密封件压靠所述压力传感芯，以在所述压力传感芯和所述多个模制电导线之间提供气动密封和改进的电连接。
5.根据权利要求1所述的导电密封件，其中，所述多个导电元件对称地设置，使得压力传感器包装能够以多个取向组装。
6.一种用于压力传感器的导电密封件，包括：
至少一个中心开口，所述至少一个中心开口设置成靠近隔膜的下表面，其中，所述隔膜在压力传感芯上中心设置；
多个导电元件，所述多个导电元件直接设置在所述压力传感芯上的多个导电焊盘的上方，使得多个模制电导线与所述压力传感芯电接触；
多个电绝缘元件，所述多个电绝缘元件设置成靠近并环绕所述多个导电元件，其中，所述多个导电元件设置成远离所述导电密封件的边缘，朝向所述导电密封件的所述至少一个中心开口，从而防止所述导电密封件和所述压力传感芯之间的芯边缘短路；和
气动密封件，其中，所述导电密封件压靠所述压力传感芯，以在所述压力传感芯和所述多个模制电导线之间提供所述气动密封和改进的电连接。
7.一种制成压力传感器的导电密封件的方法，包括：
将至少一个中心开口设置成靠近隔膜的下表面，所述隔膜在压力传感芯上中心设置；
将多个导电元件直接设置在所述压力传感芯上的多个导电焊盘的上方，使得多个模制电导线与所述压力传感芯电接触；和
将多个电绝缘元件设置成靠近并环绕所述多个导电元件，其中，所述多个导电元件设置成远离所述导电密封件的边缘，朝向所述导电密封件的所述至少一个中心开口，从而防止所述导电密封件和所述压力传感芯之间的芯边缘短路。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：将所述多个导电元件对称地设置，使得其压力传感器包装能够以多个取向组装。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括：
将所述导电密封件压靠所述压力传感芯，以在所述压力传感芯和所述多个模制电导线之间提供气动密封和改进的电连接；和
将所述多个导电元件对称地设置，使得其压力传感器包装能够以多个取向组装。
10.根据权利要求7所述的方法，还包括：选择所述多个导电元件，以包括选自具有至少一种以下形状的组的截面形状：矩形、L形、三角形和圆形。
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