CN105547576A - 介质隔离式压力传感器封装结构 - Google Patents

Abstract

一种介质隔离式压力传感器封装结构，包括一基板、固定在所述基板上的壳体、形成于所述壳体与所述基板之间的腔体、固定在所述基板上的压力传感器封装模块以及充满所述腔体的介质。所述压力传感器封装模块设有一将所述压力传感器封装模块内外连通的第一压力接触开口。所述介质通过所述第一压力接触开口进入所述传感器封装模块内。所述基板为电路板，所述壳体与所述电路板通过焊接或者粘结相固定以形成所述腔体。相较于现有技术，本发明的介质隔离式压力传感器封装结构的制程简单，成本低廉。

Description

介质隔离式压力传感器封装结构

技术领域

本发明涉及一种介质隔离式压力传感器封装结构，属于微电子机械系统及压力传感器等领域。

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，通常的压力传感器的封装形式是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或塑料管壳上，再通过金线或铝线实现电连接，其压力敏感单元直接接触测量介质，适用于对没有腐蚀性、干净清洁的气体介质的压力测量。

但对于汽车机油、空调冷媒、刹车等应用环境较为恶劣、污染物较多的环境下，其压力敏感单元不能直接接触测量介质，必须使用介质隔离式封装形式或者背面接触式压力敏感芯片，将被测媒介与压力敏感单元的电路面隔离开来，再在外围加入调理电路和元器件来实现对具有腐蚀性、污染性媒介等恶劣环境下的压力测量。然而，介质隔离式压力传感器本身特殊的外形以及深腔结构，难以自动化大批量封装和校准测试，而且价格较贵；背面接触式压力敏感芯片价格昂贵，技术难度较大，污染物很容易堵塞背面接触开口，使得器件失效。

鉴于上述问题，有必要提供一种新的介质隔离式压力传感器以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉的介质隔离式压力传感器封装结构。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

作为本发明进一步改进的技术方案，一种介质隔离式压力传感器封装结构，包括一基板、固定在所述基板上的壳体、形成于所述壳体与所述基板之间的腔体、固定在所述基板上的压力传感器封装模块以及充满所述腔体的介质，所述压力传感器封装模块设有一将所述压力传感器封装模块内外连通的第一压力接触开口，所述介质通过所述第一压力接触开口进入所述传感器封装模块内，所述基板为电路板，所述壳体与所述基板通过焊接或者粘结相固定以形成所述腔体，所述电路板上还设有用以将所述介质冲灌入所述腔体内的通孔。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述通孔为金属化通孔，当所述腔体冲灌所述介质完成后，用焊料焊接所述通孔以形成密封的所述腔体。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述电路板为陶瓷电路板或者PCBA板。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述壳体包括固定在所述电路板上的第一金属环、固定在所述第一金属环顶部的金属膜片，所述金属膜片与所述第一金属环、所述电路板之间形成所述腔体。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述壳体还包括一第二金属环，所述第二金属环与所述第一金属环上下对齐，所述金属膜片夹持固定在所述第一金属环与第二金属环之间，所述腔体形成在所述第一金属环、金属膜片以及所述电路板之间。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述壳体为一冲压成帽状结构的金属膜片，所述金属膜片电镀后焊接或者粘结至所述电路板上，所述腔体形成在所述金属膜片与所述电路板之间。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述压力传感器封装模块可以为绝压压力传感器模块或者差压压力传感器模块。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述电路板设有朝向所述腔体的第一面以及与第一面相对的第二面，所述压力传感器模块焊接在所述第一面上，所述第一压力接触开口暴露于所述腔体中的介质内。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述电路板设有朝向所述腔体的第一面以及与第一面相对的第二面，所述压力传感器模块固定在所述第二面上，所述压力传感器模块固定在所述第二面的一侧设有第二压力接触开口，所述电路板上设有贯通的穿孔，所述穿孔与所述第二压力接触开口上下连通，所述腔体内的介质通过穿孔及第二压力接触开口进入所述压力传感器模块内部。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述焊接为氩弧焊、或者激光焊接或者焊料焊接。

相较于现有技术，本发明的介质隔离式压力传感器封装结构仅由安装有压力传感器封装模块的电路板及壳体两者配合形成一个腔体并且在腔体内充满介质的介质隔离式压力传感器封装结构，节省了成本。

附图说明

图1是本发明介质隔离式压力传感器封装结构第一实施方式的剖面示意图。

图2是本发明介质隔离式压力传感器封装结构第二实施方式的剖面示意图。

图3是本发明介质隔离式压力传感器封装结构第三实施方式的剖面示意图。

图4是本发明介质隔离式压力传感器封装结构第四实施方式的剖面示意图。

图5是本发明介质隔离式压力传感器封装结构第五实施方式的剖面示意图。

具体实施方式

请参图1至图5所示，本发明揭示了一种低成本的利用介质隔离的方式把外界压力变化传递到压力传感器模块（未标号）上，以实现对汽车机油、空调冷媒、刹车等应用环境较为恶劣、污染物较多的环境下压力的直接测量的一种介质隔离式压力传感器封装结构100。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

第一实施方式：请参图1所示的介质隔离式压力传感器封装结构100包括基板1、固定在所述基板1上的壳体2、形成于所述壳体2与所述基板1之间的腔体3、固定在所述基板1上的压力传感器封装模块4以及充满所述腔体3内的介质5。所述基板1为陶瓷电路板或者PCBA板。所述壳体2包括一固定在所述基板1上的一个第一金属环21、位于所述第一金属环21上方的第二金属环23以及夹持在所述第一金属环21和第二金属环23之间的金属膜片22。所述第一金属环21、金属膜片22以及第二金属环23通过焊接或者粘结成一个帽状的所述壳体2，所述腔体3位于所述金属膜片22、所述基板1以及所述第一金属环21之间。所述第一金属环21与所述基板1之间通过焊料6或者胶水固定。所述第一金属环21、第二金属环23以及所述金属膜片22均优选不锈钢材质，且均可以通过电镀镍、金等达到可焊性要求。所述金属膜片22为不锈钢波纹膜片。所述介质5的材质为硅油、橄榄油或者其他合适的介质。

所述压力传感器封装模块4在本实施方式中为具有MEMS芯片（未标号）与ASIC芯片（未标号）的集成压力传感器封装模块。所述压力传感器封装模块4设有承载所述MEMS芯片及ASIC芯片的基座41、通过表面贴装的工艺贴合在基座41上且顶部设有第一压力接触开口421的盖体42以及形成在盖体42与基座41之间的内腔40。所述盖体42与所述基座41配合将所述MEMS芯片及ASIC芯片封装在所述内腔40内，以便保护。所述MEMS芯片与ASIC芯片通过粘合层43贴合固定在所述基座41上，并且所述MEMS芯片与ASIC芯片通过引线44与所述基座41键合连接，并由此组成压力传感器封装模块4。在本实施方式中，所述粘合层43为贴片胶。所述盖体42为金属帽、塑料帽或者塑料外壳。所述基板1设有朝向所述腔体3的第一面11、与第一面11相对的第二面12以及上下贯穿所述第一面11、第二面12以与所述腔体3连通的通孔13，所述通孔13用来向所述腔体3内冲灌介质5。所述通孔13为金属化通孔，当所述介质5充满所述腔体3后，用焊料45将所述通孔13焊接以达成所述腔体3的密封。所述压力传感器封装模块4通过焊料46焊接或者胶水粘接在所述第一面11上并暴露在所述腔体3的介质5内，所述介质5通过所述第一压力接触开口421进入所述压力传感器封装模块4内，在本实施方式中，所述压力传感器封装模块4为绝压压力传感器模块，且在安装至电路板上之前已经校准测试完毕。

如此设置，直接将壳体2固定在电路板1上，使得本发明第一实施方式中的介质隔离式压力传感器封装结构100不需要额外的不锈钢壳体、底座等，大大的降低了成本。

第二实施方式：

请参图2所示为本发明第二实施方式，第二实施方式中的介质隔离式压力传感器封装结构100与第一实施方式的区别在于：所述壳体2’是由一个金属环21’和一个金属膜片22’通过焊接或者胶水相固定后再固定至所述基板1上的。相较第一实施方式中的介质隔离式压力传感器封装结构100又减少一个金属环。其他结构相同，在此不再赘述。如此设置，直接将壳体2’固定在电路板1上，且壳体2’仅由一个金属环21’和一个金属膜片22’共同焊接或者粘结而成，使得本发明第二实施方式中的介质隔离式压力传感器封装结构100不需要额外的不锈钢壳体、底座等，大大的降低了成本。

请参图3所示为本发明第三实施方式中，第三实施方式中的的介质隔离式压力传感器100的壳体2’’是由一个金属波纹膜片22’’冲压而成帽状结构的壳体，然后在通过焊料6或者胶水固定至所述基板1上。所述金属波纹膜片22’’通过电镀的方式达到可焊性的要求。其他结构相同，在此不再赘述。相较第一实施方式和第二实施方式中的介质隔离式压力传感器封装结构100，第三实施方式的壳体2’所需结构更少。如此设置，直接将由金属波纹膜片壳体2’冲压而成的壳体2’固定在电路板1上，使得本发明第三实施方式中的介质隔离式压力传感器封装结构100不需要额外的不锈钢壳体、底座等，大大的降低了成本。

请参图4所示为本发明第四实施方式，第四实施方式中的介质隔离式压力传感器封装结构100与第一实施方式的区别在于：所述压力传感器封装模块4’为差压压力传感器封装模块，且所述压力传感器封装模块4’的基座41’贴置在所述基板1的第二面12上，所述压力传感器封装模块4’并未暴露于所述腔体3内。所述差压压力传感器封装模块4’的MEMS芯片底部具有一空腔420’，所述压力传感器封装模块4’除了在所述盖体42’上设有第一压力接触开口421’，还在所述基座41’上设有一与所述空腔420’对应的第二压力接触开口411’。所述基板1上对应所述第二压力接触开口411’设有贯通的穿孔10’，所述腔体3内的介质5通过所述穿孔10’进入所述第二压力接触开口411’后再进入所述空腔420’。在本实施方式中，所述壳体2为两个金属环加一个金属膜片共同焊接或者胶水粘接而成，因此同样节省了成本。

请参图5所示为本发明第五实施方式，第五实施方式中的介质隔离式压力传感器封装结构100与第四实施方式的区别在于：所述压力传感器封装模块4’’为设有背面接触式MEMS芯片，其他结构与第四实施方式中的介质隔离式压力传感器封装结构相同，因此在此不再赘述。

综上所述，本发明第一至第五实施方式中的介质隔离式压力传感器封装结构100直接通过金属环、金属膜片以及电路板的配合直接组装形成，而未使用传统的不锈钢壳体、金属底座以及传感器烧结底座，很大的降低了成本。

另外，以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种介质隔离式压力传感器封装结构，包括一基板、固定在所述基板上的壳体、形成于所述壳体与所述基板之间的腔体、固定在所述基板上的压力传感器封装模块以及充满所述腔体的介质，所述压力传感器封装模块设有一将所述压力传感器封装模块内外连通的第一压力接触开口，所述介质通过所述第一压力接触开口进入所述传感器封装模块内，其特征在于：所述基板为电路板，所述壳体与所述电路板通过焊接或者粘结相固定以形成所述腔体。

2.如权利要求1所述的介质隔离式压力传感器封装结构，其特征在于：，所述电路板上还设有用以将所述介质冲灌入所述腔体内的通孔，所述通孔为金属化通孔，当所述腔体冲灌所述介质完成后，用焊料焊接所述通孔以形成密封的所述腔体。

3.如权利要求1所述介质隔离式压力传感器封装结构，其特征在于：所述电路板为陶瓷电路板或者PCBA板。

4.如权利要求1所述的介质隔离式压力传感器封装结构，其特征在于：所述壳体包括固定在所述电路板上的第一金属环、固定在所述第一金属环顶部的金属膜片，所述金属膜片与所述第一金属环、所述电路板之间形成所述腔体。

5.如权利要求4所述的介质隔离式压力传感器封装结构，其特征在于：所述壳体还包括一第二金属环，所述第二金属环与所述第一金属环上下对齐，所述金属膜片夹持固定在所述第一金属环与第二金属环之间，所述腔体形成在所述第一金属环、金属膜片以及所述电路板之间。

6.如权利要求1所述的介质隔离式压力传感器封装结构，其特征在于：所述壳体为一冲压成帽状结构的金属膜片，所述金属膜片电镀后焊接或者粘结至所述电路板上，所述腔体形成在所述金属膜片与所述电路板之间。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的介质隔离式压力传感器封装结构，其特征在于：所述压力传感器封装模块可以为绝压压力传感器模块或者差压压力传感器模块。

8.如权利要求1述的介质隔离式压力传感器封装结构，其特征在于：所述电路板设有朝向所述腔体的第一面以及与第一面相对的第二面，所述压力传感器模块焊接在所述第一面上，所述第一压力接触开口暴露于所述腔体中的介质内。

9.如权利要求1所述介质隔离式压力传感器封装结构，其特征在于：所述电路板设有朝向所述腔体的第一面以及与第一面相对的第二面，所述压力传感器模块固定在所述第二面上，所述压力传感器模块固定在所述第二面的一侧设有第二压力接触开口，所述电路板上设有贯通的穿孔，所述穿孔与所述第二压力接触开口上下连通，所述腔体内的介质通过穿孔及第二压力接触开口进入所述压力传感器模块内部。

10.如权利要求1所述的介质隔离式压力传感器封装结构，其特征在于：所述焊接为氩弧焊、或者激光焊接或者焊料焊接。