CN102809459A - 双端口压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双端口压力传感器，该双端口压力传感器含有具有拥有第一开口和第二开口的标志的引线框。该引线框具有拥有第一开口和第二开口的标志。密封剂在标志的顶面之上，标志的底面没有由密封剂所覆盖。在密封剂内的第一开口与标志中的第一开口对准，在密封剂内的第二开口与标志中的第二开口对准。压力传感器换能器附接于标志的底面并且覆盖标志中的第一开口。集成电路附接于标志的底面并与压力传感器电耦接。盖子与标志的底面一起形成围隔。压力传感器换能器接受通过密封剂内的第一开口和标志中的第一开口的第一压力及通过密封剂内的第二开口、标志中的第二开口及围隔的第二压力。

Description

双端口压力传感器

技术领域

本公开内容一般地涉及压力传感器，并且更特别地，涉及双端口压力传感器。

背景技术

压力传感器在众多的应用，尤其是汽车应用中已经变得日渐重要。它们通常是响应于压力的换能器与用于转换该响应以提供与压力相关的电信号（模拟的或数字的）的集成电路（IC）的组合。在双端口的应用中，有两个到换能器的入口，并且换能器所响应的正是在这两个入口处的差压。有多种因素，例如，换能器和IC的实际组合如何布置在一起以及相对于两个入口的安装关系。此外，所产生的组合通常将安装于印刷电路板上，并且如何进行该安装可能是重要的。例如，使印刷电路板具有施加于其上的灌封材料可能是重要的。在这种情况下，重要的是两个入口都没有由灌封材料来覆盖。这可以导致两个入口都位于组合的顶侧，并且然后产生诸如换能器如何从两个入口接收差压的问题。此外，还希望IC和换能器两者变得尽可能小，以降低成本。

因此，需要对以上所讨论的一个或多个问题加以改进的压力传感器。

附图说明

本发明通过实例的方式来说明，并且不受附图所限制，在附图中，相同的参考符号指示相似的元件。图中的元件出于简单和清晰的目的来示出，并且不一定按比例绘制。

图1是示出根据一种实施例的压力传感器结构在一个处理阶段的顶侧和两个侧面的等距视图；

图2是图1的压力传感器结构的底视图；

图3是图1和2的压力传感器结构在后续处理阶段的底视图；

图4是图3的压力传感器结构在后续处理阶段的底视图；

图5是图1和2的压力传感器结构的顶视图；

图6是示出作为已完成的压力传感器的压力传感器结构的顶侧和两个侧面的等距视图；以及

图7是图6的压力传感器结构的截面图。

具体实施方式

一方面，压力传感器具有标志（flag）和引线，其中标志具有一对腔体（cavity）并且引线延伸至压力传感器的底侧以用于安装。在标志的顶侧上的第一腔体暴露于在压力传感器的顶侧上的第一入口。压力传感器换能器安装于标志的底侧上并且覆盖第一腔体。在压力传感器的顶侧上的第二入口从标志的顶侧延伸至第二腔体。第二腔体对标志的底侧敞开，从而对压力传感器换能器敞开，使得换能器暴露于第一入口和第二入口。集成电路被安装于标志的底侧并且与压力传感器换能器耦接。通过参考附图和下面的描述，这将更好理解。

图1示出了压力传感器结构10的顶侧和两个侧面，该压力传感器结构10具有引线框12、密封剂14、在顶部的腔体16、在顶部的腔体18、在腔体16和18之间的壁19、在腔体16中的开口20以及在腔体18中的开口22。引线框12包括多根引线，其中引线24作为代表性引线来示出。引线框12还包括分别位于腔体28、32和36的底部的指状体（finger）26、30和34。腔体28、32和36被形成于腔体18之内。密封剂14可以是通常用于封装集成电路的模制塑料。

图2所示的是图1的压力传感器结构10的底部。图2所示的是在密封剂中的腔体38；引线24的底侧、指状体26、30和34；作为引线框12的一部分的标志40，以及在标志40中的开口42和44。引线框12按照引线框12周围的模塑（mold）来封装，从而产生图1和2所示的压力传感器结构10。密封剂14被塑型以使标志40的一部分以及以指状体26、30和34为代表的指状体的一些部分露出。引线框12由密封剂14部分地覆盖，密封剂14是已经按照模塑来封装的引线框的典型特征。至少在引线框12成为多个引线框的结构的一部分之前，以及在封装的时候，多根引线（引线24为其中一个实例）；指状体26、30和34；及标志40物理地连接在一起。在封装之后，该连接可以随着图1和2所示的结果而切断。引线框被认为是金属结构，该金属结构至少在封装之前具有物理地连接在一起的且为金属的引线、指状体和标志。至少某些引线是用于形成密封剂外部的电连接的。标志是用于安装一个或多个集成电路并且有可能为其他器件的。指状体是用于与安装于标志上的一个或多个器件连接的。指状体是用于与引线连接以及与标志上的一个或多个器件连接的。指状体可以是引线的连续部分，但是出于与标志上的一个或多个器件连接的目的而成形。在本实例中，指状体是用于丝线键合的。在图1所示的密封剂14内的腔体28、32和36从在封装期间将引线框12保持于原位的模塑而产生。引线（例如，引线24）朝着压力传感器器件10的底部向下弯曲。引线不一定必须是如图所示那样双列直插的，而是引线可以是用于安装于表面的，使得压力传感器结构10的底部面向该表面。在此意义上，引线位于压力传感器结构10的底部上。

使开口42和44变得比开口20和22小，这使得开口42和44有可能制作于金属的结构内。“金属的”在本例中指的是结构的主要部分（至少25%）是金属。铜作为用于引线框（例如，引线框12）的金属是特别有效的。金属含量甚至可以是100%的铜。开口20与开口42对准。开口22与开口44对准。通过一种方法，开口42和44可以在引线框的形成期间制成，并且即使是此后形成的，也可优选地在封装之前形成。开口20和22可以作为由模塑所限定的封装过程的一部分来形成。另一方面，封装可以在这些开口形成之前执行。在这种情况下，密封剂14可以被形成并且然后被钻穿或被蚀刻掉以形成开口20和22。作为选择，开口42和44可以在封装之后打钻。开口42和44还可以在封装过程之前形成，即使是对于开口20和22没有由模塑形成的情形。在这种情况下，密封剂可能需要从开口42和44中去除，或者一种替代方案可以是在封装之前于开口42和44内放置可去除的栓塞。密封材料不适用于制作直径如同金属材料那样小的孔，至少不是以成本有效的方式。在本实例中，当一个开口被描述为大于另一个开口时，它的意思是该较大的开口是较宽的，这在相比于圆柱形开口的情形中，意思是该较大的开口具有较大的直径。压力传感器结构10从而由封装引线框而产生，在该引线框中，标志（标志40）具有开口，开口在标志的情形下可以在之前形成，在密封剂的情形下可以在其期间形成，或者在或标志或密封剂的情形下可以在之后形成。在换能器附接于其上的标志中的开口应当充分小以致由换能器所覆盖，但是该要求不一定要施加于标志中的其他开口，这些其他开口可以大于由换能器所覆盖的开口。

图3所示出的是在将压力传感器换能器46于开口42上附接于标志40以及集成电路48被附接于标志40之后的压力传感器结构10。压力传感器换能器46可以不是大到足以覆盖开口20的。压力传感器换能器46的面积可以与开口20的截面一样大，但是因为它具有与开口20的截面不同的形状，它可以不是大到足以覆盖开口20的。压力传感器换能器46在其底部和其顶部上接受压力并且基于顶部与底部之间的压力差来提供电阻。因而，压力传感器换能器46具有面向开口42的一侧，该侧将被称为其与相对于压力传感器结构10的“顶部”和“底部”的使用一致的顶侧。换能器46的顶部从而通过开口42接受一个压力。换能器46的底部在腔体38中的更开阔的区域内通过开口44接受另一个压力。腔体38将在后续的步骤中密封。集成电路48通过丝线键合与指状体（例如，指状体26、30和34）及换能器46连接。这是用于提供电连接的特别成本有效的方式。示例性的丝线键合是分别与指状体34、30和26连接的丝线键合50、52和54。以与引线电连接的指状体，集成电路48与引线电连接。用于将换能器46电连接至集成电路48的以及用于将集成电路48电连接至引线的其他技术也可以使用。集成电路48处理来自换能器46的电阻信息以在引线上按照电学形式来提供压力信息。使用电阻信息的有效方式是通过使用电桥。电桥的一部分可以在换能器46上。用于传感压力的另一种有效的换能器是用于提供与压力差相关的电容的换能器。

图4所示出的是在盖子56已经被安置于压力传感器结构10的底部上之后的压力传感器结构10。盖子56被密封使得腔体38的压力通过开口44来建立。盖子56产生围隔（enclosure），在围隔处产生两个压力中的一个压力将施加于换能器46。在换能器46处于腔体内的情况下，通过简单地将平的盖子施加于腔体之上来形成围隔是简便的。一种可能的替代方案可以是对于换能器46和集成电路48不在腔体内的情形，盖子56被成形以便在换能器46、集成电路48和开口42周围密封出围隔。目前使用腔体38具有好处，因为它便于以当前使用的密封材料来形成，密封材料还使标志、引线及指状体保持于原位。

图5所示出的是从顶面观看的压力传感器结构10，该压力传感器结构10与图2所示的结构相同，除了更多的细节可从直接的顶视图中获得，例如，可通过开口20和22看到部分标志40，以及标志40内的开口42和44。还可以看见更多的指状体。这是在附接换能器46之前的。

图6所示出的是在将双端口51附接于图5所示的压力传感器结构10之后的压力传感器结构10。这可以在换能器46和集成电路48附接之前或之后以及在盖子56附接之前或之后执行。双端口51拥有具有延伸至腔体18的开口57的端口53以及具有延伸至腔体16的开口58的端口55。双端口51使用屏障19来密封，以确保开口57和开口58保持为分离的，并且通过双端口51到腔体16的唯一通路通过开口58的顶部，并且通过双端口51到腔体18的唯一通路通过开口57的顶部。腔体使为双端口51提供密封变得方便，但是一种替代方案可以是不形成腔体16和18，而是简单地依靠双端口51密封于密封剂的顶部上的平表面，以防止施加于开口57和58的压力差受到折损。

图7所示出的是作为已完成的双端口压力传感器的压力传感器结构10的截面图。该图示出了密封于用于限定腔体16和18的侧壁（包括屏障19）的顶部的双端口51。图中还示出了从开口57到腔体18，到开口22，到开口44，到腔体38，并从而到换能器46的底侧的压力路径。类似地，图中示出了从开口58到腔体16，到开口20，到开口42，并从而到换能器46的顶侧的压力路径。双端口51是作为单一结构示出的，但是它可以使用多个结构来实现。例如，不同的单元能够用于每个端口，使得不同的结构将用于与腔体16和18连接，但是用于实现双端口功能的那组多个结构仍然能够称为双端口。在任何情况下，都是一个端口密封于一个腔体并且另一个端口密封于另一个腔体，使得压力差能够维持于这两个腔体之间。

结果是包括使用标志中的开口来实现其中两个端口都在双端口压力传感器的顶侧上的双端口压力传感器的封装技术的有效利用。

至此，应当意识到，本发明已经提供来一种双端口压力传感器。该双端口传感器包括包含标志、引线和指状体的引线框，其中第一开口延伸穿过标志并且第二开口延伸穿过标志，并且引线用于在双端口压力传感器的底部提供外部连接。双端口传感器还包括在标志、引线和指状体的某些部分周围的密封剂，其中密封剂包括在密封剂的底面上的暴露标志的底表面和指状体的某些底部部分的底部腔体；第一顶部腔体在密封剂的顶侧上；在第一顶部腔体内的第一开口与标志中的第一开口对准，并且大于标志中的第一开口；第二顶部腔体在密封剂的顶侧上；并且在第二顶部腔体内的第二开口与标志中的第二开口对准并且大于标志中的第二开口。双端口传感器还包括在附接于第一腔体和第二腔体的双端口压力传感器的顶侧上的双端口。双端口传感器还包括附接于标志的底面的并且覆盖标志中的第一开口的压力传感器换能器。双端口传感器还包括附接于标志的底部、与标志中的第二开口隔开、并且与指状体和压力传感器换能器电耦接的集成电路。双端口传感器还包括双端口压力传感器的底侧上用于密封底部腔体的帽盖。双端口传感器还可以具有以下特征：引线从密封剂向外横向并且朝着密封剂的底部向下延伸。双端口传感器还可以具有以下特征：集成电路是专用集成电路。双端口传感器还可以具有以下特征：双端口包括单体。双端口传感器还可以具有以下特征：双端口包括与在第一顶部腔体之上的密封剂连接的第一端口以及与在第二顶部腔体之上的密封剂连接的第二端口。双端口传感器还可以具有以下特征：集成电路通过第一多个丝线键合与压力传感器换能器连接。双端口传感器还可以具有以下特征：集成电路通过第二多个丝线键合与引线连接。双端口传感器还可以具有以下特征：引线是双列直插的。双端口传感器还可以具有以下特征：压力传感器换能器是电阻电桥类型的。双端口传感器还可以具有以下特征：压力传感器换能器并没有大到足以覆盖第一顶部腔体之内的第一开口。

本文还描述了一种具有覆盖引线框的多个部分的密封剂的双端口压力传感器，其中该引线框包括引线、指状体和标志，其中标志具有穿过标志的第一开口以及穿过标志的第二开口；引线与指状体连接；引线从密封剂向外延伸并且用于与在密封剂的底侧上的表面连接；密封剂拥有具有与标志中的第一开口对准的第一开口的第一腔体；密封剂拥有具有与标志中的第二开口对准的第二开口的第二腔体；以及第一和第二腔体位于标志的顶部之上。双端口压力传感器还包括附接于标志的底部并且覆盖标志中的第一开口的压力传感器换能器。双端口压力传感器还包括附接于标志的底部、与标志中的第二开口隔开、并且与压力传感器换能器及指状体电连接的集成电路。双端口压力传感器还可以具有以下特征：标志和引线处于第三腔体内，并且第三腔体处于密封剂的底部上，双端口压力传感器还包括覆盖第三腔体的盖子。双端口压力传感器还可以具有以下特征：在第一腔体内的第一开口大于标志中的第一开口，并且压力传感器换能器并没有大到足以覆盖第一腔体内的第一开口。双端口压力传感器还可以包括附接于密封剂的顶部的双端口，其中该双端口具有密封于第一腔体的第一端口以及密封于第二腔体的第二端口，使得压力差能够维持于第一腔体与第二腔体之间。双端口压力传感器可以具有以下特征：第一端口与第二端口之间的压力差与压力传感器换能器耦接，其中第一压力穿过第一腔体，穿过第一腔体内的第一开口，以及穿过标志中的第一开口达压力传感器换能器的顶侧，并且第二压力穿过第二腔体，穿过第二腔体内的第二开口，穿过标志中的第二开口，穿过第三腔体达压力传感器换能器的底侧。

本文还描述了一种双端口压力传感器，包括：含有具有第一开口和第二开口的标志的引线框。该双端口压力传感器还包括用于保持引线框的密封剂，其中密封剂位于标志的顶部之上并且标志的底部没有由密封剂所覆盖，其中密封剂内的第一开口与标志中的第一开口对准且比它大，并且密封剂内的第二开口与标志中的第二开口对准。双端口压力传感器还包括附接于标志的底部、覆盖标志中的第一开口、并且基于在其顶侧接受的第一压力以及在其底侧接受的第二压力提供与压力差的电可测相关性的压力传感器换能器。双端口压力传感器还包括附接于标志的底部并且与压力传感器电耦接的集成电路。双端口压力传感器还包括与标志的底部一起形成围隔的盖子。双端口压力传感器具有以下特征：压力传感器换能器接受穿过密封剂内的第一开口和标志中的第一开口的第一压力以及穿过密封剂内的第二开口、标志中的第二开口及围隔的第二压力。双端口压力传感器还可以具有以下特征：密封剂具有在密封剂内的第一开口周围的第一腔体以及在密封剂内的第二开口周围的第二腔体。双端口压力传感器还可以包括具有在密封剂内的第一开口之上的第一开口以及在密封剂的第二开口之上的第二开口、并且密封于密封剂以使第一压力和第二压力保持分离的双端口。双端口压力传感器还可以具有以下特征：标志在底部腔体之内并且盖子覆盖底部腔体以形成围隔。双端口压力传感器还可以具有以下特征：第一开口形成于第一顶部腔体之内，第二开口形成于第二顶部腔体之内，第一和第二腔体共用起着用于使第一和第二压力保持分离的屏障的作用的公共壁。

虽然本发明在此参照具体的实施例来描述，但是在不脱离下面的权利要求所阐明的本发明的范围的情况下能够进行各种修改和改变。例如，集成电路和换能器的组合已经单独地针对作为压力传感器的用途来解释，使得集成电路是专用的（ASIC），但是已完成的封装器件可以不仅仅是压力传感器（例如，引擎控制器）并且具有比图示更多的引线。在这种情况下，压力信息可以由集成电路使用并且不需要供应到封装器件的外部。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的，并且所有此类修改都要包含于本发明的范围之内。任在此针对具体实施例描述的任意好处、优点及问题的解决方案并不必看作是任意或全部保护范围的关键的、必要的或本质的特征或元素。

在此所使用的术语“耦接”并非是要限定于直接耦接或者机械耦接。

而且，在此所使用的词“一（a）”或“一个（an）”被定义为一个或多个。类似地，引入性短语（例如，“至少一个”以及“一个或多个”）在权利要求中的使用不应被看作是暗示着：由不定冠词“一（a）”或“一个（an）”引起的另一要求权利的元素的引入将含有该引入的权利要求元素的任意特定的权利要求限定于仅含有这一个元素的发明，即使在同一权利要求包括引入性短语“一个或多个”或“至少一个”以及不定冠词（例如，“一（a）”或“一个（an）”）时。对于定冠词的使用同样如此。

除非另有说明，否则诸如“第一”和“第二”之类的词被用来任意区分此类词所描述的元素。因而，这些词并不一定是要指示此类元素的时间顺序或其他次序。

Claims (20)

1.一种双端口压力传感器，包括：

包括标志、引线和指状体的引线框，其中：

第一开口延伸通过所述标志并且第二开口延伸通过所述标志；

以及

所述引线用于在所述双端口压力传感器的底部提供外部连接；

在所述标志、引线及指状体的若干部分周围的密封剂，其中所述密封剂具有：

在所述密封剂的底侧上的底部腔体，暴露所述标志的底表面及所述指状体的若干底部部分；

在所述密封剂的顶侧上的第一顶部腔体；

在所述第一顶部腔体之内的第一开口，与所述标志中的所述第一开口对准并且大于所述标志中的所述第一开口；

在所述密封剂的所述顶侧上的第二顶部腔体；

在所述第二顶部腔体之内的第二开口，与所述标志中的所述第二开口对准并且大于所述标志中的所述第二开口；

在附接于所述第一腔体和第二腔体的所述双端口压力传感器的所述顶侧上的双端口；

附接于所述标志的底部并且覆盖所述标志中的所述第一开口的压力传感器换能器；

附接于所述标志的所述底部、与所述标志中的所述第二开口隔开、并且与所述指状体及所述压力传感器换能器电耦接的集成电路；以及

在所述双端口压力传感器的所述底侧上密封所述底部腔体的帽盖。

2.根据权利要求1所述的双端口压力传感器，其中所述引线从所述密封剂向外横向地并且朝着所述密封剂的所述底部向下延伸。

3.根据权利要求1所述的双端口压力传感器，其中所述集成电路是专用集成电路。

4.根据权利要求1所述的双端口压力传感器，其中所述双端口由单体构成。

5.根据权利要求1所述的双端口压力传感器，其中所述双端口包括与在所述第一顶部腔体之上的所述密封剂连接的第一端口以及与在所述第二顶部腔体之上的所述密封剂连接的第二端口。

6.根据权利要求1所述的双端口压力传感器，其中所述集成电路通过第一多个丝线键合与所述压力传感器换能器连接。

7.根据权利要求6所述的双端口压力传感器，其中所述集成电路通过第二多个丝线键合与所述引线连接。

8.根据权利要求1所述的双端口传感器，其中所述引线是双列直插的。

9.根据权利要求1所述的双端口传感器，其中所述压力传感器换能器是电阻电桥类型的。

10.根据权利要求1所述的双端口传感器，其中所述压力传感器换能器并没有大到足以覆盖所述第一顶部腔体内的所述第一开口。

11.一种双端口压力传感器，包括：

覆盖引线框的若干部分的密封剂，其中所述引线框包括引线、指状体及标志，其中：

所述标志具有通过所述标志的第一开口以及通过所述标志的第二开口；

所述引线与所述指状体连接；

所述引线从所述密封剂向外延伸并且用于与在所述密封剂的底侧上的表面连接；

所述密封剂含有第一腔体，所述第一腔体具有与所述标志中的所述第一开口对准的第一开口；

所述密封剂含有第二腔体，所述第二腔体具有与所述标志中的所述第二开口对准的第二开口；

所述第一和第二腔体位于所述标志的顶部之上；

附接于所述标志的底部并且覆盖所述标志中的所述第一开口的压力传感器换能器；

附接于所述标志的所述底部、与所述标志中的所述第二开口隔开、并且与所述压力传感器换能器及所述指状体电连接的集成电路。

12.根据权利要求11所述的双端口压力传感器，其中所述标志和所述引线在第三腔体中并且所述第三腔体在所述密封剂的底部上，所述双端口压力传感器还包括：覆盖所述第三腔体的盖子。

13.根据权利要求12所述的双端口传感器，其中在所述第一腔体中的所述第一开口大于所述标志中的所述第一开口，并且所述压力传感器换能器并没有大到足以覆盖所述第一腔体中的所述第一开口。

14.根据权利要求13所述的双端口传感器，还包括附接于所述密封剂的顶部的双端口，其中所述双端口具有密封于所述第一腔体的第一端口以及密封于所述第二腔体的第二端口，使得压力差能够维持于所述第一腔体与所述第二腔体之间。

15.根据权利要求14所述的双端口传感器，由此所述第一端口与所述第二端口之间的压力差与所述压力传感器换能器耦合，其中第一压力通过所述第一腔体、通过所述第一腔体中的所述第一开口、并且通过所述标志中的所述第一开口达所述压力传感器换能器的顶侧，并且第二压力通过所述第二腔体、通过所述第二腔体中的所述第二开口、通过所述标志中的所述第二开口、通过所述第三腔体达所述压力传感器换能器的底侧。

16.一种双端口压力传感器，包括：

引线框，所述引线框具有标志，所述标志具有第一开口和第二开口；

保持所述引线框的密封剂，其中所述密封剂在所述标志的顶部之上并且所述标志的底部没有被所述密封剂覆盖，其中所述密封剂中的第一开口与所述标志中的所述第一开口对准并且比所述标志中的所述第一开口大，并且所述密封剂中的第二开口与所述标志中的所述第二开口对准；

压力传感器换能器，附接于所述标志的所述底部，覆盖所述标志中的所述第一开口，并且基于在其顶侧上接受的第一压力和在其底侧上接受的第二压力提供与压力差的电可测相关性；

附接于所述标志的所述底部并且与所述压力传感器电耦接的集成电路；以及

与所述标志的所述底部一起形成围隔的盖子；

由此所述压力传感器换能器接受通过所述密封剂中的所述第一开口和所述标志中的所述第一开口的所述第一压力以及通过所述密封剂中的所述第二开口、所述标志中的所述第二开口和所述围隔的所述第二压力。

17.根据权利要求16所述的双端口压力传感器，其中所述密封剂具有在所述密封剂中的所述第一开口周围的第一腔体以及在所述密封剂中的所述第二开口周围的第二腔体。

18.根据权利要求16所述的双端口压力传感器，还包括双端口，所述双端口具有在所述密封剂中的所述第一开口之上的第一开口和在所述密封剂的所述第二开口之上的第二开口，并且密封于所述密封剂以使所述第一压力和所述第二压力保持分离。

19.根据权利要求18所述的双端口压力传感器，其中所述标志在底部腔体之内并且所述盖子覆盖所述底部腔体以形成所述围隔。

20.根据权利要求19所述的双端口压力传感器，其中所述第一开口形成于第一顶部腔体之内，所述第二开口形成于第二顶部腔体之内，所述第一和第二腔体共用公共壁，该公共壁起着用于使所述第一和第二压力保持分离的屏障的作用。

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