CN104101456B - 压力传感器介质隔离封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压力传感器介质隔离封装结构，包括管座、管帽、压力传感器芯片、基板及流体管，所述管座设有通孔并固定在基板上方，所述压力传感器芯片粘贴在管座上并覆盖通孔，压力传感器芯片包括与通孔相通的背腔，所述管帽罩设在管座上方从而在管帽与管座之间形成封闭腔体，所述流体管连接至管座的下方并设有与通孔相通的通道。本发明压力传感器芯片直接贴于管座上，压力背腔直接通过流体管与待测流体接触，省去了如灌油等一系列复杂工艺的其他介质隔离技术，结构更加紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及微机电系统（MEMS）技术领域，尤其涉及一种压力传感器介质隔离封装结构。
背景技术
压力传感器封装技术是实现压力传感器应用的核心技术。目前工业应用中，由于应用环境的严格要求，通常压力传感器介质隔离封装会采用金属膜片的介质隔离技术，即将压力敏感芯片通过直接粘接或者玻璃过渡粘接的方式封接在金属管壳上，为了使敏感膜片与被测介质分离，在压力芯片与金属隔离膜片之间充满硅油，外界压力通过金属膜片及硅油传递到压力芯片上以达到测试的目的。然而，此种封装方式工艺复杂、成本昂贵、体积大且稳定性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压力传感器介质隔离封装结构，其外形尺寸小、成本低廉、稳定性更佳。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种压力传感器介质隔离封装结构，包括管座、管帽、压力传感器芯片、基板及流体管，所述管座设有通孔并固定在基板上方，所述压力传感器芯片粘贴在管座上并覆盖通孔，所述压力传感器芯片包括上表面及与上表面相对的背腔，所述背腔与所述通孔相通，所述管帽罩设在管座上方从而在管帽与管座之间形成封闭腔体，所述上表面暴露在所述封闭腔体内且四周包裹有硅凝胶，所述流体管连接至管座的下方并设有与通孔相通的通道。
作为本发明的进一步改进，所述压力传感器芯片与管座之间的粘结胶为硅橡胶。
作为本发明的进一步改进，所述管帽及流体管通过储能焊与管座连接。
作为本发明的进一步改进，所述流体管的口径大于管座上通孔直径。
作为本发明的进一步改进，所述基板与管座之间连接有可伐引线，所述可伐引线具有突伸入封闭腔体的第一端及固定于基板中的第二端。
作为本发明的进一步改进，所述压力传感器芯片上的输入、输出端通过第一导线连接到可伐引线的第一端，所述基板内具有连接可伐引线第二端并延伸至外界的第二导线。
作为本发明的进一步改进，所述基板为PCB基板或陶瓷基板。
作为本发明的进一步改进，所述流体管为铜管或铜螺母。
与现有技术相比，本发明压力传感器芯片直接贴于管座上，压力背腔直接通过流体管与待测流体接触，省去了如灌油等一系列复杂工艺的其他介质隔离技术，结构更加紧凑，在压力传感器的封装体积及封装成本上有明显的优势，能够有效地解决低成本直接检测液体压力与气体压力的难题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明压力传感器介质隔离封装结构第一实施方式的截面图。
图2所示为本发明压力传感器介质隔离封装结构第二实施方式的截面图。
图3所示为本发明压力传感器介质隔离封装结构第三实施方式的截面图。
图4所示为本发明压力传感器介质隔离封装结构第四实施方式的截面图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施例对本发明进行详细描述。但这些实施例并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施例所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
实施方式一：
请参图1所示，本发明压力传感器介质隔离封装结构包括压力传感器芯片1、管座2、可伐引线3、PCB基板4、管帽5及铜螺母6。所述管座2于中间位置设有通孔21，所述传感器芯片1包括上表面11及与上表面11相对的背腔12，传感器芯片1粘贴于管座2上，从而覆盖通孔21并使背腔12与通孔21相通。传感器芯片1粘贴胶为硅橡胶，粘贴完成后，再用硅凝胶填充在传感器芯片1的四周，既传递了压力又起到密封的作用。所述硅橡胶、硅凝胶具有弹性模量小、柔软、富有弹性的优点，从而能够尽可能小的减小封装材料对芯片性能的影响。所述管帽5罩设在管座2的上方从而在管帽5及管座2之间形成一封闭腔体7，管帽5既起到密封作用，也很好地保护了压力传感器芯片1、第一导线8和硅凝胶因受外力挤压碰撞而损坏。所述可伐引线3贯穿管座2，形成突伸入腔体7的第一端31及插入PCB基板4中的第二端32，具体地，第二端32通过焊接固定于PCB基板4中。在本实施方式中，可伐引线3具有两个，设置于压力传感器芯片1的两侧。所述压力传感器芯片1上表面11上的输入、输出端分别通过第一导线8键合连接到可伐引线3的第一端31，进一步地，所述PCB基板4中设有连接可伐引线3第二端32并延伸至外部的第二导线9，这样压力传感器芯片1感应到的信号可通过第一导线8、可伐引线3及第二导线9传递到外部。所述铜螺母6连接于管座2的下表面，铜螺母6具有与通孔21相通的通道61，通道61的口径大于通孔21直径，这样可以方便流体进入传感器芯片1的背腔12。具体使用中，流体通过铜螺母6与压力传感器芯片1背膜（未图示）直接接触以感应压力，最终信号输出从PCB基板中第二导线9引出。优选地，背膜为硅膜。
实施方式二：
请参图2所示，本实施方式所揭示的压力传感器介质隔离封装结构与实施方式一的主要区别在于：本实施方式中用陶瓷基板4’代替了实施方式一中的PCB基板4。
实施方式三：
请参图3所示，本实施方式所揭示的压力传感器介质隔离封装结构与实施方式一的主要区别在于：本实施方式中用铜管6’代替了实施方式一中的铜螺母6。
实施方式四：
请参图4所示，本实施方式所揭示的压力传感器介质隔离封装结构与实施方式三的主要区别在于：本实施方式中用陶瓷基板4’代替了实施方式三中的PCB基板4。
在以上四种实施方式中，压力传感器为硅压阻式压力传感器，管帽5及铜螺母6（铜管6’）通过储能焊与管座2结合在一起，并且铜管或铜螺母材料为黄铜，与管座可以很好的进行焊接，铜管和铜螺母作为流体管供流体与压力传感器芯片背膜直接接触。
本发明压力传感器芯片直接贴于管座上，压力背腔直接通过铜管或铜螺母与待测流体接触，以硅膜为介质隔离，而省去了如灌油等一系列复杂工艺的其他介质隔离技术，结构更加紧凑，在压力传感器的封装体积及封装成本上有明显的优势，能够有效地解决低成本直接检测液体压力与气体压力的难题。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种压力传感器介质隔离封装结构，其特征在于，包括管座、管帽、压力传感器芯片、基板及流体管，所述管座设有通孔并固定在基板上方，所述压力传感器芯片粘贴在管座上并覆盖通孔，所述压力传感器芯片包括上表面及与上表面相对的背腔，所述背腔与所述通孔相通，所述管帽罩设在管座上方从而在管帽与管座之间形成封闭腔体，所述上表面暴露在所述封闭腔体内且四周包裹有硅凝胶，所述流体管连接至管座的下方并设有与通孔相通的通道。
2.根据权利要求1所述的压力传感器介质隔离封装结构，其特征在于，所述压力传感器芯片与管座之间的粘结胶为硅橡胶。
3.根据权利要求1所述的压力传感器介质隔离封装结构，其特征在于，所述管帽及流体管通过储能焊与管座连接。
4.根据权利要求1所述的压力传感器介质隔离封装结构，其特征在于，所述流体管的口径大于管座上通孔直径。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的压力传感器介质隔离封装结构，其特征在于，所述基板与管座之间连接有可伐引线，所述可伐引线具有突伸入封闭腔体的第一端及固定于基板中的第二端。
6.根据权利要求5所述的压力传感器介质隔离封装结构，其特征在于，所述压力传感器芯片上的输入、输出端通过第一导线连接到可伐引线的第一端，所述基板内具有连接可伐引线第二端并延伸至外界的第二导线。
7.根据权利要求6所述的压力传感器介质隔离封装结构，其特征在于，所述基板为PCB基板或陶瓷基板。
8.根据权利要求7所述的压力传感器介质隔离封装结构，其特征在于，所述流体管为铜管或铜螺母。
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