CN106644244A - 一种mems压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种MEMS压力传感器，包括：壳体，壳体的一端敞口，另一端封闭；膜片，密封设置于壳体的敞口端，膜片与壳体围成充油腔，充油腔内充满保护油；压力ASIC芯片，设置于壳体内；压力MEMS芯片，设置于壳体内，压力MEMS芯片与压力ASIC芯片导线连接；信号导出件，密封穿插固定于壳体的封闭端内，且信号导出件的一端伸出壳体的外部，信号导出件与压力ASIC芯片导线连接。该MEMS压力传感器的压力信号直接通过信号导出件输出测试压力值，不仅可以有效避免外界对压力MEMS芯片及压力ASIC芯片的影响和腐蚀，且不需要设置信号调理电路对输出信号进行校对，减小了MEMS压力传感器的体积，简化了信号处理过程。

Description

一种MEMS压力传感器
技术领域
本发明涉及MEMS芯片封装技术领域，特别涉及一种MEMS压力传感器。
背景技术
MEMS的英文全称为Micro-Electro-Mechanical System，中文名称为微机电系统，是指尺寸在几毫米甚至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。MEMS技术因具有微型化、智能化、高度集成化和可批量生产的优点，已广泛应用于电子、医学、工业、汽车和航空航天系统等领域。
现有的MEMS压力传感器主要包括封装结构、压力MEMS芯片和压力ASIC芯片，其中，封装结构多采用PCB板和外壳组合的封装形式，压力MEMS芯片和压力ASIC芯片设置在封装结构内。但是该封装结构不能有效保护压力MEMS芯片和压力ASIC芯片，MEMS芯片和压力ASIC芯片容易受到外界气体、液体及异物影响或腐蚀。另一种现有的MEMS压力传感器，为了保护封装结构内的芯片，在封装结构内充油，通过充油避免外界气体、液体及异物对内部芯片产生影响和腐蚀。但是，该MEMS压力传感器还需要设置信号调理电路，通过信号调理电路对MEMS压力传感器的信号进行后续调整校准，这就导致产品体积大，信号处理过程复杂。
综上所述，如何在保护MEMS压力传感器的内部芯片的同时，减小体积，简化信号处理过程。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种MEMS压力传感器，以在保护MEMS压力传感器的内部芯片的同时，减小体积，简化信号处理过程。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种MEMS压力传感器，包括：
壳体，所述壳体的一端敞口，另一端封闭；
膜片，密封设置于所述壳体的敞口端，所述膜片与所述壳体围成充油腔，所述充油腔内充满保护油；
压力ASIC芯片，设置于所述壳体内；
压力MEMS芯片，设置于所述壳体内，所述压力MEMS芯片与所述压力ASIC芯片导线连接；
信号导出件，密封穿插固定于所述壳体的封闭端内，且所述信号导出件的一端伸出所述壳体的外部，所述信号导出件与所述压力ASIC芯片导线连接。
优选地，在上述的MEMS压力传感器中，所述壳体包括：
基座，所述基座的两端贯通；
底板，密封设置于所述基座的一端，所述膜片密封设置于所述基座的另一端，所述信号导出件设置于所述底板上。
优选地，在上述的MEMS压力传感器中，所述底板为玻璃。
优选地，在上述的MEMS压力传感器中，所述玻璃为烧结玻璃，且所述烧结玻璃烧结固定于所述基座的内圈。
优选地，在上述的MEMS压力传感器中，所述信号导出件为杆状的金属导针。
优选地，在上述的MEMS压力传感器中，所述膜片通过压环压合密封固定在所述壳体的敞口端。
优选地，在上述的MEMS压力传感器中，所述壳体的侧壁上还设置有连通所述充油腔和外界的注油孔，所述注油孔通过密封球密封。
优选地，在上述的MEMS压力传感器中，所述密封球为钢球。
优选地，在上述的MEMS压力传感器中，所述压力ASIC芯片和所述压力MEMS芯片均固定于所述壳体的封闭端。
优选地，在上述的MEMS压力传感器中，所述压力ASIC芯片固定于所述壳体的封闭端上，所述压力MEMS芯片叠置于所述压力ASIC芯片上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中的MEMS压力传感器，由壳体和膜片围成充油腔，压力ASIC芯片和压力MEMS芯片均设置于壳体内，被充油腔内的保护油保护，信号导出件密封穿插固定于壳体的封闭端，且信号导出件的一端伸出壳体外部，压力ASIC芯片与信号导出件导线连接，压力MEMS芯片与压力ASIC芯片导线连接。工作时，外界压力信号作用至膜片上使膜片产生形变，膜片形变导致充油腔内保护油体积变化，将压力信号传递至压力MEMS芯片，压力MEMS芯片输出信号经压力ASIC芯片信号处理，直接通过信号导出件输出测试压力值。该MEMS压力传感器不仅可以避免外界压力媒体与压力MEMS芯片直接接触，特别是在压力媒体存在腐蚀、脏污及水汽时，可有效避免对压力MEMS芯片及压力ASIC芯片的损伤，并且不需要设置信号调理电路对输出信号进行校对，因此，减小了MEMS压力传感器的体积，简化了信号处理过程。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种MEMS压力传感器的剖视图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明实施例提供的另一种MEMS压力传感器的剖视图；
图4为图3的俯视图。
其中，1为压环、2为壳体、21为基座、211为注油孔、22为底板、3为信号导出件、4为密封球、5为压力MEMS芯片、6为压力ASIC芯片、7为膜片。
具体实施方式
本发明的核心是提供了一种MEMS压力传感器，能够在保护MEMS压力传感器的内部芯片的同时，减小体积，简化信号处理过程。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1-图4，本发明实施例提供了一种MEMS压力传感器，包括壳体2、膜片7、压力ASIC芯片6、压力MEMS芯片5和信号导出件3。其中，壳体2的一端敞口，另一端封闭；膜片7密封设置于壳体2的敞口端，膜片7与壳体2围成充油腔8，充油腔8内充满保护油，保护油优选为硅油；压力ASIC芯片6和压力MEMS芯片5均设置于壳体2内，被硅油保护；压力MEMS芯片5与压力ASIC芯片6导线连接；信号导出件3密封穿插固定于壳体2的封闭端内，且信号导出件3的一端伸出壳体2的外部，信号导出件3与压力ASIC芯片6导线连接。
该MEMS压力传感器的工作原理是：工作时，外界压力信号作用至膜片7上使膜片7产生形变，膜片7形变导致充油腔8内保护油体积变化，将压力信号传递至压力MEMS芯片5，压力MEMS芯片5输出信号经压力ASIC芯片6信号处理，直接通过信号导出件3输出测试压力值。该MEMS压力传感器不仅可以避免外界压力媒体与压力MEMS芯片5直接接触，特别是在压力媒体存在腐蚀、脏污及水汽时，可有效避免对压力MEMS芯片5及压力ASIC芯片6的损伤，并且不需要设置信号调理电路对输出信号进行校对，因此，减小了MEMS压力传感器的体积，简化了信号处理过程。该MEMS压力传感器可以达到很高的防水等级，适用于各种汽车、工业、消费领域。
在本实施例中，对壳体2进行优化，壳体2包括基座21和底板22，基座21的两端贯通，为筒形结构；底板22密封设置于基座21的一端，底板22即壳体2的封闭端，膜片7密封设置于基座21的另一端，信号导出件3设置于底板22上。壳体2采用分体结构，方便加工制造，同时方便内部构件安装。当然，壳体2还可以为一体结构。
进一步地，在本实施例中，底板22为玻璃，可以观察内部芯片和保护油的工作状况，便于检修。当然，底板22还可以为其它绝缘材料，如绝缘塑料等。
更进一步地，上述玻璃为烧结玻璃，且烧结玻璃烧结固定于基座21的内圈，通过烧结固定可以增大密封性能和结构强度，防止漏油。
在本实施例中，信号导出件3为杆状的金属导针，金属导针的一端伸出壳体2的外部，用于和外部设备连接，传递压力信号。杆状结构便于穿插固定于壳体2的封闭端。当然还可以为其它形状。信号导出件3的数量根据实际情况而定，本实施例给出了数量为四个的情况，当然，还可以是一个、两个、三个等更多个。
在本实施例中，膜片7通过压环1压合密封固定在壳体2的敞口端，压环1的形状与壳体2的敞口端的形状吻合，直接将膜片7压合在壳体2的敞口端，方便膜片7的拆装更换。当然，膜片7还可以通过粘接密封固定于壳体2的敞口端。
为了方便向充油腔8内充保护油，本实施例中的壳体2的侧壁上还设置有连通充油腔8和外界的注油孔211，注油孔211通过密封球4密封。可以在不打开膜片7的条件下，直接通过注油孔211向充油腔8内注油。当然，也可以不设置注油孔211，而是在安装膜片7前，先充满保护油，只是保护油的加注和更换不方便。
作为优化，密封球4为钢球，还可以为塑料球等，只要能够起到密封注油孔211的作用即可。
对压力ASIC芯片6和压力MEMS芯片5的安装形式进行优化，如图1和图2所示，在本实施例中，压力ASIC芯片6和压力MEMS芯片5均固定于壳体2的封闭端，并排设置，优选地，多个信号导出件3并列设置，并与芯片并排设置。这样设置可以降低整个MEMS压力传感器的高度，进一步减小体积。
如图3和图4所示，本实施例提供了另一种压力ASIC芯片6和压力MEMS芯片5的安装形式，压力ASIC芯片6固定于壳体2的封闭端上，压力MEMS芯片5叠置于压力ASIC芯片6上，优选地，多个信号导出件3沿圆周方向布置于压力ASIC芯片6的周围。这样设置可以减小MEMS压力传感器的径向尺寸，进一步减小体积。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种MEMS压力传感器，其特征在于，包括：
壳体(2)，所述壳体(2)的一端敞口，另一端封闭；
膜片(7)，密封设置于所述壳体(2)的敞口端，所述膜片(7)与所述壳体(2)围成充油腔(8)，所述充油腔(8)内充满保护油；
压力ASIC芯片(6)，设置于所述壳体(2)内；
压力MEMS芯片(5)，设置于所述壳体(2)内，所述压力MEMS芯片(5)与所述压力ASIC芯片(6)导线连接；
信号导出件(3)，密封穿插固定于所述壳体(2)的封闭端内，且所述信号导出件(3)的一端伸出所述壳体(2)的外部，所述信号导出件(3)与所述压力ASIC芯片(6)导线连接。
2.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述壳体(2)包括：
基座(21)，所述基座(21)的两端贯通；
底板(22)，密封设置于所述基座(21)的一端，所述膜片(7)密封设置于所述基座(21)的另一端，所述信号导出件(3)设置于所述底板(22)上。
3.根据权利要求2所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述底板(22)为玻璃。
4.根据权利要求3所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述玻璃为烧结玻璃，且所述烧结玻璃烧结固定于所述基座(21)的内圈。
5.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述信号导出件(3)为杆状的金属导针。
6.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述膜片(7)通过压环(1)压合密封固定在所述壳体(2)的敞口端。
7.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述壳体(2)的侧壁上还设置有连通所述充油腔(8)和外界的注油孔(211)，所述注油孔(211)通过密封球(4)密封。
8.根据权利要求7所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述密封球(4)为钢球。
9.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述压力ASIC芯片(6)和所述压力MEMS芯片(5)均固定于所述壳体(2)的封闭端。
10.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述压力ASIC芯片(6)固定于所述壳体(2)的封闭端上，所述压力MEMS芯片(5)叠置于所述压力ASIC芯片(6)上。
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