CN109534282B - 基于倒装焊芯片介质隔离型压力传感器的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于倒装焊芯片介质隔离型压力传感器的生产工艺，所述压力传感器包括壳体和设于壳体内侧的陶瓷基板，介质隔离型压力传感器的生产工艺包括有如下具体步骤：在陶瓷基板的底部印刷厚膜电路；在厚膜电路上刷上玻璃釉，使玻璃釉覆盖厚膜电路，以保护陶瓷基板上的厚膜电路应用在多种介质中而不受侵蚀；将MEMS压力敏感芯片倒装焊接在陶瓷基板的底部；将陶瓷基板底部的厚膜电路的焊点通过边卡与陶瓷基板顶部的柔性电路板焊接在一起，实现MEMS压力敏感芯片和柔性电路板的电气连接；本发明的目的是提供一种工艺简单的压力传感器，并能够实现传感器在恶劣环境及介质中的应用，以高的性价比实现MEMS压力传感器在恶劣环境及介质中稳定可靠地工作。

Description

基于倒装焊芯片介质隔离型压力传感器的生产工艺

技术领域

本发明属于压力传感器的生产领域，具体涉及基于倒装焊芯片介质隔离型压力传感器的生产工艺。

背景技术

压力传感器(Pressure Transducer)是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置，压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。相对于传统的机械量传感器，基于微电子机械系统的MEMS压力传感器可以以类似集成电路技术实现高精度、低成本的大批量生产。

MEMS压力传感器是一种薄膜元件，受到压力时变形。可以利用应变仪(压阻型感测)来测量这种形变，也可以通过电容感测两个面之间距离的变化来加以测量。MEMS压力传感器常见生产工艺有背面胶粘贴芯片、共晶焊和充油的方式；背面胶粘贴芯片的方式是压力敏感芯片通过胶粘接，再通过金线或铝线实现电连接，而粘结胶只适用于洁净气体，不能用于其它介质的压力测量，应用范围小；共晶焊的方式是以共晶焊接将压力芯片封接在金属管壳上，再通过金线或铝线实现电连接，此方式的问题在于芯片成本高，激光焊电阻焊工艺多，生产封装工艺复杂、成本高；充油的方式是将压力传感器芯片封装于充满硅油的密闭结构中，外加压力通过硅油从不锈钢膜片传递到压力传感器芯片上，此方式的问题在于零部件多，工艺复杂，产品的成本非常高。

因此，现有的MEMS压力传感器的生产封装工艺严重限制了其应用范围，且现有的MEMS压力传感器不能耐介质，同样限制了其应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单的压力传感器，并能够实现传感器在恶劣环境及介质中的应用，以高的性价比实现MEMS压力传感器在恶劣环境及介质中稳定可靠地工作。

本发明所提供的技术方案是：一种基于倒装焊芯片介质隔离型压力传感器的生产工艺，所述压力传感器包括有壳体和设于壳体内侧的陶瓷基板，所述介质隔离型压力传感器的生产工艺包括有如下具体步骤：

S1：在陶瓷基板的底部印刷厚膜电路；

S2：在厚膜电路上刷上玻璃釉，使玻璃釉覆盖所述厚膜电路，以保护陶瓷基板上的厚膜电路应用在多种介质中而不受侵蚀；

S3：将MEMS压力敏感芯片倒装焊接在陶瓷基板的底部；

S4：将陶瓷基板底部的所述厚膜电路的焊点通过边卡与陶瓷基板顶部的柔性电路板焊接在一起，实现MEMS压力敏感芯片和柔性电路板的电气连接。

优选的，所述步骤3还包括填充工序，在MEMS压力敏感芯片底部及周边填充填料以保护焊节点。

优选的，所述填充工序的填充操作通过点胶的方式完成，通过点胶将填料填充在MEMS压力敏感芯片底部及周边，然后通过高温固化填料。

优选的，所述填料采用环氧或者玻璃浆料。

优选的，在陶瓷基板的底部与壳体之间放置有O型圈，O型圈被压缩而实现陶瓷基板和壳体之间的密封。

优选的，所述边卡为U型结构，所述边卡通过其凹槽卡设在所述陶瓷基板的一侧；所述边卡的底部端点焊接在所述厚膜电路的焊点上，所述边卡的顶部端点焊接在所述柔性电路板的连接处。

优选的，所述边卡采用镀锡铜材质。

有益效果：

(1)本发明的生产工艺简单，设备投资低，避免了激光焊接、电阻焊接等高成本、高难度工艺，有效提高产品的良品率。

(2)通过在印刷在陶瓷基板上的厚膜电路上刷上玻璃釉，使得电路被玻璃釉保护，产品可以适应多种被测气体及液体介质，使用范围更广。

(3)MEMS压力敏感芯片底部及周边通过填充填料来保护焊节点，避免焊节点与被测气体及液体介质接触，从而提高其使用寿命。

(4)通过将MEMS压力敏感芯片倒装焊接在陶瓷基板的底部，使得MEMS压力敏感芯片在受力时底部能够完全被陶瓷基板支撑，避免现有技术的MEMS压力敏感芯片在工作时容易脱落的问题。

(5)产品结构比较简单，易于于自动化批量生产.

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中的局部放大图。

图中：1-陶瓷基板，2-玻璃釉，3-MEMS压力敏感芯片，4-填料，5-柔性电路板，6-边卡，7-O型圈，8-壳体。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施例。

如图1和图2所示，本发明中的基于倒装焊芯片介质隔离型压力传感器的生产工艺，所述压力传感器包括有壳体8和设于壳体8内侧的陶瓷基板1，所述介质隔离型压力传感器的生产工艺包括有如下具体步骤：

S1：在陶瓷基板1的底部印刷厚膜电路；

S2：在厚膜电路上刷上玻璃釉2，使玻璃釉2覆盖所述厚膜电路，以保护陶瓷基板1上的厚膜电路应用在多种介质中而不受侵蚀；

S3：将MEMS压力敏感芯片3倒装焊接在陶瓷基板1的底部；

S4：将陶瓷基板1底部的所述厚膜电路的焊点通过边卡6与陶瓷基板1顶部的柔性电路板5焊接在一起，实现MEMS压力敏感芯片3和柔性电路板5的电气连接。

本实施例中，所述步骤3还包括填充工序，在MEMS压力敏感芯片3底部及周边填充填料4以保护焊节点。

所述填充工序的填充操作通过点胶的方式完成，通过点胶将填料4填充在MEMS压力敏感芯片3底部及周边，然后通过高温固化填料，本实施例中的所述填料4采用环氧。

在陶瓷基板1的底部与壳体8之间放置有O型圈7，O型圈被7压缩而实现陶瓷基板1和壳体8之间的密封。

所述边卡6为U型结构，所述边卡6通过其凹槽卡设在所述陶瓷基板1的一侧；所述边卡6的底部端点焊接在所述厚膜电路的焊点上，所述边卡6的顶部端点焊接在所述柔性电路板5的连接处；所述边卡6采用镀锡铜材质。

本发明在工作时，被测介质通过壳体8的下侧进入壳体8，并在壳体8内被隔离在O型圈7以内区域，被测介质压力作用在MEMS压力敏感芯片3上；MEMS压力敏感芯片3底面和侧面填充填料4确保MEMS敏感压力芯片3和被测介质的隔离，陶瓷基板1上的厚膜电路表面印刷的玻璃釉2确保电路和被测介质的隔离。

为表述方便，本文所称的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等代表方向的描述与附图本身的左右方向一致，但并不对本发明的结构起限定作用；此外，本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种基于倒装焊芯片介质隔离型压力传感器的生产工艺，所述压力传感器包括有壳体(8)和设于壳体(8)内侧的陶瓷基板(1)，其特征在于，所述介质隔离型压力传感器的生产工艺包括有如下具体步骤：

S1：在陶瓷基板(1)的底部印刷厚膜电路；

S2：在厚膜电路上刷上玻璃釉(2)，使玻璃釉(2)覆盖所述厚膜电路，以保护陶瓷基板(1)上的厚膜电路应用在多种介质中而不受侵蚀；

S3：将MEMS压力敏感芯片(3)倒装焊接在陶瓷基板(1)的底部；

S4：将陶瓷基板(1)底部的所述厚膜电路的焊点通过边卡(6)与陶瓷基板(1)顶部的柔性电路板(5)焊接在一起，实现MEMS压力敏感芯片(3)和柔性电路板(5)的电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于倒装焊芯片介质隔离型压力传感器的生产工艺，其特征在于：

所述步骤3还包括填充工序，在MEMS压力敏感芯片(3)底部及周边填充填料(4)以保护焊节点。

3.根据权利要求2所述的一种基于倒装焊芯片介质隔离型压力传感器的生产工艺，其特征在于：

所述填充工序的填充操作通过点胶的方式完成，通过点胶将填料(4)填充在MEMS压力敏感芯片(3)底部及周边，然后通过高温固化填料(4)。

4.根据权利要求3所述的一种基于倒装焊芯片介质隔离型压力传感器的生产工艺，其特征在于：

所述填料(4)采用环氧或者玻璃浆料。

5.根据权利要求1所述的一种基于倒装焊芯片介质隔离型压力传感器的生产工艺，其特征在于：

在陶瓷基板(1)的底部与壳体(8)之间放置有O型圈(7)，O型圈(7) 被压缩而实现陶瓷基板(1)和壳体(8)之间的密封。

6.根据权利要求1所述的一种基于倒装焊芯片介质隔离型压力传感器的生产工艺，其特征在于：

所述边卡(6)为U型结构，所述边卡(6)通过其凹槽卡设在所述陶瓷基板(1)的一侧；所述边卡(6)的底部端点焊接在所述厚膜电路的焊点上，所述边卡(6)的顶部端点焊接在所述柔性电路板(5)的连接处。

7.根据权利要求1至6的任意一项所述的一种基于倒装焊芯片介质隔离型压力传感器的生产工艺，其特征在于：

所述边卡(6)采用镀锡铜材质。

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