CN106373944A - 一种风速仪和气压计的集成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风速仪和气压计的集成装置，包括具有内腔的壳体，在所述壳体的内腔中分别设置有第一电路板、第二电路板；在所述第一电路板上设置有风速传感器芯片，所述风速传感器芯片的感测面从壳体上邻近第一电路板的一端露出；在所述第二电路板上设置有压力传感器芯片，所述壳体上设置有连通所述压力传感器芯片与外界的通孔。本发明的集成装置，将风速传感器芯片和压力传感器芯片集成在同一个封装结构内，提高了风速传感器芯片和压力传感器芯片的集成度，减小了芯片的占用面积，由此可大大降低整个集成装置的封装尺寸。

Description

一种风速仪和气压计的集成装置
技术领域
本发明涉及一种集成装置，更具体地，涉及一种风速仪和气压计的集成封装结构。
背景技术
近年来，随着科学技术的发展，手机、笔记本电脑等电子产品的体积在不断减小，而且人们对这些便携电子产品的性能要求也越来越高，这就要求与之配套的电子零部件的体积也必须随之减小。
传感器作为测量器件，已经普遍应用在手机、笔记本电脑等电子产品上。例如目前，越来越多的场合会同时用到检测风速的风速仪和检测环境大气压强的气压计这两类传感器，例如智能家居的空调系统、汽车领域、气象塔等等。
在现有的工艺结构中，由于检测的原理不同，风速传感器和压力传感器芯片一般是分立的，系统厂商将风速传感器芯片和压力传感器芯片通过SMT的方式，贴装在同一个主板上，从而增加了芯片的成本，也增加了封装的成本。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种风速仪和气压计的集成装置的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种风速仪和气压计的集成装置，包括具有内腔的壳体，在所述壳体的内腔中分别设置有第一电路板、第二电路板；
在所述第一电路板上设置有风速传感器芯片，所述风速传感器芯片的感测面从壳体上邻近第一电路板的一端露出；
在所述第二电路板上设置有压力传感器芯片，所述壳体上设置有连通所述压力传感器芯片与外界的通孔。
可选的是，所述第一电路板、第二电路板分别安装在内腔相对的两端；所述通孔设置在壳体上远离第二电路板的一端。
可选的是，所述压力传感器芯片安装在第二电路板上靠近通孔的一侧，且所述压力传感器芯片的感测面朝向通孔。
可选的是，所述壳体邻近第二电路板的一端与第二电路板围成了密闭的容腔，所述压力传感器芯片位于所述容腔内，在所述第二电路板上还设置有导通孔，所述压力传感器芯片的感测面通过所述导通孔、通孔与外界连通。
可选的是，所述压力传感器芯片以其感测面朝向通孔的方式安装在第二电路板上，所述导通孔设置在第二电路板上与压力传感器芯片感测面正对的位置。
可选的是，所述压力传感器芯片以其感测面背离通孔的方式安装在第二电路板上，所述导通孔设置在第二电路板上与压力传感器感芯片错开的位置。
可选的是，所述第一电路板的两端分别连接在壳体侧壁上设置的台阶结构上，在所述第一电路板上设置有连通所述通孔与其下端内腔的贯通孔。
可选的是，所述风速传感器芯片、压力传感器芯片通过植锡球的方式分别设置在第一电路板、第二电路板上，且在所述风速传感器芯片与第一电路板之间的间隙中、压力传感器芯片与第二电路板之间的间隙中还设置有填料。
可选的是，所述壳体包括中空的侧壁部，以及分别覆盖在所述侧壁部上端面、下端面的上盖板、下盖板；所述通孔设置在上盖板。
可选的是，在所述上盖板上还设置有覆盖所述通孔的防尘网。
本发明的集成装置，将风速传感器芯片和压力传感器芯片集成在同一个封装结构内，提高了风速传感器芯片和压力传感器芯片的集成度，减小了芯片的占用面积，由此可大大降低整个集成装置的封装尺寸。各芯片可采用植锡球的方式进行安装，使得工艺步骤统一，可以降低封装的成本。本发明的集成装置，将压力传感器芯片设置在封装的底层，通孔设置在封装的顶层，从而可以避免压力传感器芯片(压力传感器芯片的敏感层)在恶劣的环境下失效，增强整个集成传感器的鲁棒性。
本发明的发明人发现，在现有技术中，由于检测的原理不同，风速传感器和压力传感器芯片一般是分立的，系统厂商将风速传感器芯片和压力传感器芯片通过SMT的方式，贴装在同一个主板上，从而增加了芯片的成本，也增加了封装的成本。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明集成装置的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
参考图1，本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种风速仪和气压计的集成装置，将风速仪和气压计的功能集成在一起，从而可以提高集成度，大大降低电路板的占用面积。其中，本发明中的风速仪可以是MEMS风速传感器芯片，气压计可以是MEMS压力传感器芯片，所述MEMS风速传感器芯片、MEMS压力传感器芯片的结构及其工作原理均属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
本发明的集成装置，包括具有内腔的壳体，该壳体可以采用金属材质，也可以采用陶瓷管壳或者其它注塑的材质。在本发明一个具体的实施方式中，所述壳体包括中空的侧壁部2，以及分别覆盖在所述侧壁部2上端面、下端面的上盖板3、下盖板1，所述上盖板3、下盖板1分别将侧壁部2的两端封闭，从而形成了具有内腔的壳体。在此需要注意的是，本发明的上盖板3或下盖板1与侧壁部2也可以是一体成型的，在此不再具体说明。
在所述壳体的内腔中分别设置有第一电路板4、第二电路板12，所述第一电路板4、第二电路板12的两端可以分别连接在侧壁部2上设置的台阶结构上，以实现第一电路板4、第二电路板12在内腔中的固定。在本发明一个优选的实施方式中，所述第一电路板4、第二电路板12分别设置在内腔相对的两端，参考图1的视图方向，所述第一电路板4、第二电路板12由上至下分布在内腔的两端，例如所述第一电路板4设置在壳体内腔邻近上盖板3的位置，第二电路板12设置在壳体内腔邻近下盖板1的位置。
其中，在所述第一电路板4上设置有风速传感器芯片5，该风速传感器芯片5可以本领域技术人员所熟知的贴装方式进行安装，在本发明一个具体的实施方式中，所述风速传感器芯片5采用植锡球的方式安装在第一电路板4上，采用植锡球的方式进行安装，不但实现了风速传感器芯片5与第一电路板4的机械连接，同时还可以将风速传感器芯片5的引脚连接到第一电路板4的电路布图中。进一步优选的是，在所述风速传感器芯片5与第一电路板4之间还设置有填料6，通过该填料6可以填充风速传感器芯片5和第一电路板4之间的空隙，这有助于释放焊接时的热应力和保护焊点。风速传感器芯片5安装在第一电路板4上之后，其感测面从壳体上邻近第一电路板4的一端露出，参考图1，所述风速传感器芯片5的感测面从上盖板3中露出，使得该风速传感器芯片5可以感应外界的风力变化，从而使风速传感器芯片5输出相应的电信号。本发明进一步优选的是，所述风速传感器芯片5的感测面与上盖板3的上端面齐平。
本发明的集成装置，在所述第二电路板12上设置有压力传感器芯片11，所述壳体上设置有连通所述压力传感器芯片11与外界的通孔7，所述压力传感器芯片11可以通过该通孔7与外界连通在一起，使得所述压力传感器芯片11可以感应外界的压力信息，从而输出表征外界压力信息的电信号。
与风速传感器芯片5的安装方式类似，所述压力传感器芯片11可以本领域技术人员所熟知的贴装方式进行安装，在本发明一个具体的实施方式中，所述压力传感器芯片11采用植锡球的方式安装在第二电路板12上，采用植锡球的方式进行安装，不但实现了压力传感器芯片11与第二电路板12的机械连接，同时还可以将压力传感器芯片11的引脚连接到第二电路板12的电路布图中。进一步优选的是，在所述压力传感器芯片11与第二电路板12之间还设置有填料6，通过该填料6可以填充压力传感器芯片11和第二电路板12之间的空隙，这有助于释放焊接时的热应力和保护焊点。
在本发明一个具体的实施方式中，所述压力传感器芯片11安装在第二电路板12上靠近通孔7的一侧，参考图1的视图方向，所述压力传感器芯片11安装在第二电路板12的上端面，且所述压力传感器芯片11的感测面朝向通孔7，从而将压力传感器芯片11的感测面暴露出来。
在本发明另一个具体的实施方式中，所述壳体邻近第二电路板12的一端与第二电路板12围成了密闭的容腔，参考图1的视图方向，所述第二电路板12与下盖板1以及部分侧壁部2围成了密闭的容腔，所述压力传感器芯片11安装在第二电路板12的下端面，使得压力传感器芯片11位于所述容腔内，此时，为了使压力传感器芯片11能与外界连通起来，在所述第二电路板11上还设置有导通孔13，所述压力传感器芯片11的感测面通过所述导通孔13、通孔7与外界连通。
在该实施方式中，所述压力传感器芯片11可以其感测面朝向通孔7的方式安装在第二电路板11的下端面，此时，所述导通孔13设置在第二电路板11上与压力传感器芯片11感测面正对的位置，参考图1。
还可以是，所述压力传感器芯片11以其感测面背离通孔7的方式安装在第二电路板12的下端面，此时，所述导通孔13设置在第二电路板12上与压力传感器芯片11错开的位置上，使得压力传感器芯片11可以通过导通孔13、通孔7与外界连通在一起。在此需要注意的是，由于第一电路板4设置在第二电路板12的上端，如果第一电路板4将压力传感器芯片11与外界连通的通孔7隔断，此时需要在所述第一电路板4上设置一连通所述通孔7与其下端内腔的贯通孔。
本发明的通孔7可以设置在壳体的任意位置，例如可以设置在侧壁部2上，也可以设置在下盖板1上。在本发明一个优选的实施方式中，所述通孔7设置在壳体上远离第二电路板12的一端，参考图1，所述通孔7设置在上盖板3上，使得通孔7与风速传感器芯片5的感测面位于壳体的同一端，这不但利于该集成装置在外部终端上的应用，而且加大了通孔7与压力传感器芯片11的距离，从而可以避免压力传感器芯片11在恶劣的环境下失效，增强了整个集成装置的鲁棒性。进一步优选的是，本发明的集成装置，在所述上盖板3上还设置有覆盖所述通孔7的防尘网8，通过对防尘网孔径的选择，使得该防尘网8还可以具有防水的功能，这属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
本发明的集成装置，还包括用于风速传感器芯片5的第一ASIC芯片9，以及用于压力传感器芯片11的第二ASIC芯片10，风速传感器芯片5感应的电信号经过第一ASIC芯片9处理后对外输出，压力传感器芯片11感应的电信号经过第二ASIC芯片10处理后对外输出。其中，所述第一ASIC芯片10可以设置在第一电路板4的下端，也可以设置在第二电路板12的上端；所述第二ASIC芯片10可以设置在第二电路板12的上端，也可以设置在第二电路板12的下端，在此不再具体说明。与上述风速传感器芯片5、压力传感器芯片11的安装方式类似，上述两个ASIC芯片也可以以植锡球的方式焊接在电路板上；也可以是，通过贴装的方式固定在电路板上，并通过引线实现其与电路板之间的电连接，ASIC芯片的这种安装方式属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
本发明的集成装置，将风速传感器芯片和压力传感器芯片集成在同一个封装结构内，提高了风速传感器芯片和压力传感器芯片的集成度，减小了芯片的占用面积，由此可大大降低整个集成装置的封装尺寸。各芯片可采用植锡球的方式进行安装，使得工艺步骤统一，可以降低封装的成本。本发明的集成装置，将压力传感器芯片设置在封装的底层，通孔设置在封装的顶层，从而可以避免压力传感器芯片(压力传感器芯片的敏感层)在恶劣的环境下失效，增强整个集成传感器的鲁棒性。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种风速仪和气压计的集成装置，其特征在于：包括具有内腔的壳体，在所述壳体的内腔中分别设置有第一电路板(4)、第二电路板(12)；
在所述第一电路板(4)上设置有风速传感器芯片(5)，所述风速传感器芯片(5)的感测面从壳体上邻近第一电路板(4)的一端露出；
在所述第二电路板(12)上设置有压力传感器芯片(11)，所述壳体上设置有连通所述压力传感器芯片(11)与外界的通孔(7)。
2.根据权利要求1所述的集成装置，其特征在于：所述第一电路板(4)、第二电路板(12)分别安装在内腔相对的两端；所述通孔(7)设置在壳体上远离第二电路板(12)的一端。
3.根据权利要求2所述的集成装置，其特征在于：所述压力传感器芯片(11)安装在第二电路板(12)上靠近通孔(7)的一侧，且所述压力传感器芯片(11)的感测面朝向通孔。
4.根据权利要求2所述的集成装置，其特征在于：所述壳体邻近第二电路板(12)的一端与第二电路板(12)围成了密闭的容腔，所述压力传感器芯片(11)位于所述容腔内，在所述第二电路板(12)上还设置有导通孔(13)，所述压力传感器芯片(11)的感测面通过所述导通孔(13)、通孔(7)与外界连通。
5.根据权利要求4所述的集成装置，其特征在于：所述压力传感器芯片(11)以其感测面朝向通孔(7)的方式安装在第二电路板(12)上，所述导通孔(7)设置在第二电路板(12)上与压力传感器芯片(11)感测面正对的位置。
6.根据权利要求4所述的集成装置，其特征在于：所述压力传感器芯片(11)以其感测面背离通孔(7)的方式安装在第二电路板(12)上，所述导通孔(7)设置在第二电路板(12)上与压力传感器感芯片(11)错开的位置。
7.根据权利要求2所述的集成装置，其特征在于：所述第一电路板(4)的两端分别连接在壳体侧壁上设置的台阶结构上，在所述第一电路板(4)上设置有连通所述通孔(7)与其下端内腔的贯通孔。
8.根据权利要求1所述的集成装置，其特征在于：所述风速传感器芯片(5)、压力传感器芯片(11)通过植锡球的方式分别设置在第一电路板(4)、第二电路板(12)上，且在所述风速传感器芯片(5)与第一电路板(4)之间的间隙中、压力传感器芯片(11)与第二电路板(12)之间的间隙中还设置有填料(6)。
9.根据权利要求1所述的集成装置，其特征在于：所述壳体包括中空的侧壁部(2)，以及分别覆盖在所述侧壁部(2)上端面、下端面的上盖板(3)、下盖板(1)；所述通孔(7)设置在上盖板(3)。
10.根据权利要求9所述的集成装置，其特征在于：在所述上盖板(3)上还设置有覆盖所述通孔(7)的防尘网(8)。
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