CN109553060A - 压力传感器封装件和包括压力传感器封装件的电子装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明构思的实施例，提供一种可以设置在电子装置的内部空间中的压力传感器封装件。所述压力传感器封装件可以包括：基板，其中限定有孔；压力传感器，其设置在基板的一个表面上以覆盖所述孔，并且所述压力传感器包括膜；以及绝缘体，其设置在压力传感器上以覆盖所述膜的至少一部分。压力传感器设置为检测由流过所述孔的空气所引起的电子装置的内部空间的第一压力，并且通过绝缘体检测由施加到电子装置的外力所引起的第二压力。

Description

压力传感器封装件和包括压力传感器封装件的电子装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年9月25日提交给韩国知识产权局的第10-2017-0123730号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本文中本公开涉及一种压力传感器封装件和电子装置。
背景技术
随着技术的进步，已经开发了各种电子装置。具体地，已经开发并添加了各种功能到诸如智能电话的便携式电子装置。电子装置中可以设置各种类型的元件以实现各种功能。例如，可以在电子装置中设置照相机、电池、通信模块、天线、显示器、触摸板、麦克风、扬声器、传感器等。此外，电子装置可具有防水结构，以防止异物(例如水)渗入电子装置内部。
为了测试电子装置的防水结构，可以将电子装置直接浸入水中，或者可替换地，电子装置的传感器可以用于测试。这种传感器只能用于测试而不能用于其他目的。即，当元件仅出于测试目的而设置在电子装置中时，电子装置会增加制造成本和面积。
发明内容
本发明构思的实施例提供了一种设置在电子装置的内部空间中的压力传感器封装件。压力传感器封装件包括：基板，其中形成有孔；压力传感器，其设置在基板的一个表面上以覆盖所述孔，并且压力传感器包括膜；以及绝缘体，其设置在压力传感器上以覆盖所述膜的至少一部分。压力传感器设置为检测由流过所述孔的空气所引起的电子装置的内部空间的第一压力，并且通过绝缘体检测由施加到电子装置的外力所引起的第二压力。
本发明构思的实施例中，一种包括防水的外壳的电子装置包括：压力传感器封装件，其配置为检测外壳内的第一压力，以及由施加到外壳的外力所引起的第二压力；以及处理器，其配置为接收压力传感器封装件的检测结果。
附图说明
图1是示例性示出根据本发明构思的实施例的压力传感器封装件的截面的视图。
图2和图3是示例性示出当图1中的压力传感器封装件设置在电子装置中时的压力传感器封装件的横截的视图。
图4是示例性示出根据本发明构思的另一实施例的设置在电子装置中的压力传感器封装件的截面的视图。
图5是示例性示出根据本发明构思的另一实施例的压力传感器封装件的视图。
图6是示例性示出根据本发明构思的另一个实施例的设置在电子装置中的压力传感器封装件的截面的视图。
图7是示例性示出根据本发明构思的另一实施例的压力传感器封装件的截面的视图。
图8是示例性示出根据本发明构思的实施例的电子装置的截面的视图。
具体实施方式
在下文中，确切而精确地描述本发明构思的实施例，使得本公开可以由本发明的技术领域的普通技术人员容易地实现。
图1是示例性示出根据本发明构思的实施例的压力传感器封装件的截面的视图。参照图1，压力传感器封装件100可以包括基板110、压力传感器120和绝缘体130。
基板110可以向压力传感器120供电并物理地支撑压力传感器120。基板110可以从压力传感器120接收电信号并且将控制信号传送到压力传感器120。例如，基板110可以是引线框架或印刷电路板。
参照图1，孔111可以形成在基板110中。更具体地，可以通过从基板110的顶表面穿透到底表面来形成孔111。基板110可以通过使用孔111来提供通向压力传感器120的空气流动路径，同时支撑压力传感器120。虽然孔111可以具有图1中所示的形状，但是本发明构思的实施例不限于此。例如，孔111可以具有为压力传感器120提供空气流动路径的任意形状。
压力传感器120可以设置在基板110的顶表面上以覆盖孔111。压力传感器封装件100的外部空气可以通过孔111流入压力传感器120。压力传感器120可以包括膜121和框架122。
膜121可以表示在制造压力传感器120的过程中形成的薄层。膜121受到压力可以容易地弯曲。膜121可以称作隔膜。可以通过沉积多晶硅膜或氧化硅膜来形成膜121。例如，膜121可以是外延层。
框架122可以是n型硅基板、p型硅基板或玻璃基板。框架122可以设置在膜121和基板110之间。这里，可以部分蚀刻框架122，使得在膜121和基板110之间形成腔体。当通过蚀刻形成腔体时，膜121可以耦接到压力传感器封装件100的外部。此外，腔体可以通过孔111耦接到压力传感器封装件100的外部。
压电元件123和124可以设置在膜121上。压电元件123和124的数量可以等于或大于至少一个。例如，可以通过向膜121中注入掺杂剂来形成压电元件123和124。当膜121受到压力而弯曲时，膜121的应力可以传送到压电元件123和124。压电元件123和124的电阻值可以因膜121的应力而分别变化，并且由此可以检测或测量压力。
在一个实施例中，压电元件123和124可以形成或设置在膜121的应力最可能传送到压电元件123和124的位置上。如图1所示，压电元件123和124可以设置在与腔体和框架122之间的边界相对应的位置处。
绝缘体130可以设置在压力传感器120的顶表面上。可以通过使用可根据膜121的弯曲而弯曲的柔性材料来实现绝缘体130。绝缘体130可以设置为覆盖整个膜121，或者绝缘体130可以设置为覆盖在膜121上的压电元件123和124。即，与图1所示不同，绝缘体130可以设置为覆盖膜121的至少一部分。
图2和图3是示例性示出当图1中的压力传感器封装件设置在电子装置中时的压力传感器封装件的截面的视图。参照图2和图3，压力传感器封装件100可以附接到电子装置10。更具体地，压力传感器封装件100的绝缘体130可以附接到电子装置10的内表面或底表面。压力传感器封装件100可以设置在电子装置10中。
在一个实施例中，电子装置10可以包括外壳。电子装置10的内表面可以是外壳的一个表面。外壳可以指包围或覆盖电子装置10以保护电子装置10的元件。例如，外壳可以包括盖子、壳体、显示器和触摸板。
参照图2，压力传感器封装件100可以通过使用流过孔111的空气来检测电子装置10的内部空间的第一压力。第一压力可以由电子装置10的内部空气形成。第一压力可以是电子装置10的内部大气压力(或充气压力)。当电子装置10支持防水功能时，电子装置10可以包括防水结构以防止水渗入电子装置10。
当电子装置10的防水功能由于电子装置10的破裂或组件故障而出现问题时，电子装置10的内部空间的第一压力不能保持恒定。例如，为了测试电子装置10的防水功能，当向电子装置10的任意位置施加压力时，第一压力会改变。
更具体地，当沿电子装置10的外部向内部的方向施加压力时，如图2所示，膜121会受到电子装置10的内部第一压力而沿朝向绝缘体130的方向弯曲。压力传感器120可以检测到第一压力变化。当电子装置10的防水功能没有问题时，第一压力可以不变，且膜121可以不弯曲。即，可以通过使用压力传感器120的检测结果来测试电子装置10的防水功能。
参照图3，压力传感器封装件100可以通过绝缘体130检测施加到电子装置10的外力所引起的第二压力。例如，通过用户的触摸可以产生施加到电子装置10的外力。更具体地，当由外力引起的第二压力施加到电子装置10时，电子装置10可以在朝向绝缘体130的方向上弯曲。由于电子装置10通常可以通过使用刚性材料来实现以保护电子装置10，因此电子装置10受到第二压力可以稍微弯曲。
绝缘体130的顶表面可以接触电子装置10，并且绝缘体130的底表面可以接触压力传感器120，使得将第二压力传送到压力传感器120。因此，绝缘体130也可以因电子装置10受到第二压力变形而一起弯曲，并且膜121可以在朝向基板110的方向上弯曲。即，压力传感器120可以检测到第二压力变化。
在图3中，绝缘体130直接接触电子装置10。在另一实施例中，与图示不同，绝缘体130可以不直接接触电子装置10。例如，另一绝缘体可以设置在绝缘体130与电子装置10之间，或者电子装置10的各种元件可以设置在绝缘体130与电子装置10之间。即使在这种情况下，为了接收由施加到电子装置10的外力所引起的第二压力，压力传感器封装件100可以设置在电子装置10内部。
压力传感器封装件100可以通过绝缘体130检测施加到电子装置10的外力所引起的第二压力。根据本发明构思的实施例，可以通过使用一个压力传感器封装件100来检测第一压力和第二压力两者。因此，可以降低电子装置10的面积和制造成本。
图4是示例性示出根据本发明构思的另一实施例的设置在电子装置中的压力传感器封装件的截面的视图。参照图4，压力传感器封装件200可以附接到电子装置20。压力传感器封装件200可以包括基板210、压力传感器220、绝缘体230和模制树脂250。在下文中，将主要描述压力传感器封装件200与图1中的压力传感器封装件100的不同之处。
与图1中的基板110相比，基板210还可以包括输入端子213和214。输入端子213和214可以通过使用金属材料实现并且设置在基板210的顶表面上。输入端子213和214是用于接收压力传感器220的检测结果的端子。虽然未示出，但是基板210还可以包括电连接到输入端子213和214并设置在基板210的底表面上的输出端子。稍后将在图7中描述输出端子。压力传感器220的检测结果可以通过输入端子213和214和输出端子而传送到电子装置的元件(未示出)。
压力传感器220可以按照与图1中的压力传感器120基本相同的方式操作。压力传感器220可以包括膜221和框架222。与图1中的膜121相比，除压电元件223和224之外，膜221还可以包括输出端子225和226以及布线227和228。
输出端子225和226分别通过布线227和228接收压电元件223和224的电阻值的变化。为此，输出端子225和226分别通过布线227和228连接到压电元件223和224。在制造压力传感器120的过程中，可以在硅基板(即，膜221)上形成输出端子225和226以及布线227和228。本发明构思的实施例不受限于输出端子225和226数量。例如，输出端子225和226的数量可以等于或大于压电元件223和224的数量。
压力传感器封装件200可以包括分别将输出端子225和226电连接到输入端子213和214的导线241和242。可以通过接合处理来设置导线241和242。压力传感器220的检测结果可以通过布线227和228、输出端子225和226以及导线241和242传送到基板210。
与图1中的压力传感器封装件100相比，压力传感器封装件200还可以包括模制树脂250。模制树脂250可以密封并保护压力传感器220和导线241和242。这里，模制树脂250可以不覆盖绝缘体230的顶表面，使得绝缘体230附接到电子装置20。绝缘体230的顶表面可以暴露在外，并且模制树脂250的顶表面和绝缘体230的顶表面可以设置在同一平面上。
图5是示例性示出根据本发明构思的另一实施例的压力传感器封装件的视图。参照图5，压力传感器封装件300可以包括基板310、压力传感器320和绝缘体330。可以按照与基板110、压力传感器120和绝缘体130基本相同的方式来实现基板310、压力传感器320和绝缘体330。此外，压力传感器封装件300可以包括成型树脂，但未图示出成型树脂。
基板310可以包括输入端子313和315。可以按照与图4中的输入端子213和214基本相同的方式来实现输入端子313和315。空气流动路径317可以形成在基板310的底表面中。例如，可以通过蚀刻基板310的底表面的一部分或者通过将另一基板添加到基板310的底表面来形成空气流动路径317。
虽然未示出，但是孔可以形成在的基板310中，与图1中的基板110相类似，且这样的孔可以耦接到空气流动路径317。因此，压力传感器封装件300的外部空气可以通过限定在基板310的顶表面中的孔以及形成在基板310的底表面的空气流动路径317而流动到压力传感器320。
压力传感器320可以包括膜321和框架322，并且膜321可以包括压电元件323至326以及输出端子327和329。设置在膜321上的压电元件323至326的数量可以是四个。可以按照与图1中的压电元件123和124基本相同的方式来实现压电元件323至326。可以通过使用压电元件323至326来实现惠斯通电桥电路。
输出端子327和329可以连接到压电元件323至326。与图示不同，输出端子327和329的数量可以等于或大于压电元件323至326的数量。
导线341和343可以分别将输出端子327和329连接到输入端子313和315。可以按照与图4中的导线241和242基本相同的方式来实现导线341和343。
绝缘体330可以设置在膜321的顶表面上以覆盖压电元件323至326。可以按照与图1中的绝缘体130基本相同的方式来实现绝缘体330。绝缘体330的顶表面可以接触电子装置的底表面(未示出)。
图6是示例性示出根据本发明构思的另一个实施例的设置在电子装置中的压力传感器封装件的截面的视图。压力传感器封装件400可以包括基板410、压力传感器420和绝缘体430。可以分别按照与基板110、孔111和绝缘体130基本相同的方式来实现基板410、孔411和绝缘体430。压力传感器封装件400可以附接到电子装置40。在下文中，将主要描述压力传感器封装件400与图4中的压力传感器封装件200之间的不同之处。
压力传感器420可以包括膜421和框架422。可以按照与图4中的框架222基本相同的方式来实现框架422。压电元件423和424可以设置在与图4中的膜221类似的膜421上。与图4中的膜221相比，还可以在膜421上设置有电子电路425和布线427和428。
可以在硅基板(即，膜421)上实现电子电路425。电子电路425可以通过布线427和428连接到压电元件423和424。电子电路425可以按照电压或电流的形式接收和处理压电元件423和424的电阻值变化。此外，电子电路425可以向压电元件423和424供电并且控制压电元件423和424。例如，电子电路425可以是处理器。
可以在压力传感器420中形成穿透膜421和框架422的穿通硅通孔(TSV)429。TSV429可以连接电子电路425和基板410。TSV 429可以是用于向电子电路425供电的路径，或者是电子电路425的输入路径和输出路径。
图7是示例性示出根据本发明构思的另一实施例的压力传感器封装件的截面的视图。参照图7，压力传感器封装件500可以包括基板510、压力传感器520、绝缘体530和模制树脂550。压力传感器520可以包括膜521和框架522。可以分别按照与压力传感器220、膜221、框架222、绝缘体230和模制树脂250基本相同的方式来实现压力传感器520、膜521、框架522、绝缘体530和模制树脂550。
可以在基板510的顶表面中形成孔511，并且可以在基板510的底表面519中形成孔511和空气流动路径517。可以类似于图5中的空气流动路径317来实现空气流动路径517。基板510的底表面519与空气流动路径517可以不设置在同一平面上。当基板510的底表面519与电子装置的板接触时，空气流动路径517可以不与电子装置的板接触。沿着图7所示的箭头，空气可以通过孔511和空气流动路径517在压力传感器520的腔体与压力传感器封装件500的外部之间移动或流动。
可以在基板的底表面519上形成输出端子518。通过输出端子518，可以将压力传感器520的检测结果传送到电子装置的元件(例如，处理器和存储装置)。当基板510设置在电子装置的板上时，输出端子518可以与设置在电子装置的板上的输入端子接触。本发明构思的实施例不受限于图7所示的输出端子518的数量和形状。
在一个实施例中，输出端子518可以具有球形(即，球栅阵列(BGA))。当压力传感器封装件500设置在另一基板上时，由于输出端子518的厚度，基板510的底表面519可以不与另一基板接触。在这种情况下，由于空气可以在输出端子518之间流动，因此在基板510的底表面519中可以不形成空气流动路径517。即，基板510可以实现为将空气传送到压力传感器520的腔体。
图8是示例性示出根据本发明构思的实施例的电子装置的截面的视图。参照图8，电子装置1000可以包括外壳1100、印刷电路板1200和压力传感器封装件1300。
例如，电子装置1000可以是智能电话、可穿戴设备、平板电脑、移动电话、台式电脑、膝上型电脑、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、照相机、MP3播放器等中的一种。
外壳1100可以围绕并保护电子装置1000的元件(未示出)。例如，这些元件可以包括处理器、存储装置、通信模块、照相机、电池、麦克风、扬声器、各种传感器和接口电路。电子装置1000的元件可以设置在印刷电路板1200上。
参照图8，压力传感器封装件1300可以设置在外壳1100与印刷电路板1200之间。压力传感器封装件1300可以包括基板1310、压力传感器1320和绝缘体1330。
基板1310可以附接到印刷电路板1200的一个表面。这里，如图8所示，基板1310的孔可以设置在印刷电路板1200的孔1210的位置处。此外，以上在图7中描述的空气流动路径517可以形成在基板1310的底表面中。因此，在箭头方向上，电子装置1000的内部空气可以流入压力传感器封装件1300，或者压力传感器封装件1300的内部空气可以流入电子装置1000。
压力传感器封装件1300可以检测电子装置1000的内部空间的压力。可以在印刷电路板1200中形成至少一个孔，使得压力传感器封装件1300可以检测电子装置1000的内部空间的压力。
绝缘体1330可以设置在外壳1100与压力传感器1320之间。因此，绝缘体1330可以将施加到外壳1100的压力传送至压力传感器1320。因此，压力传感器封装件1300可以检测施加到外壳1100的外力。压力传感器封装件1300可以通过基板1310和印刷电路板1200将检测结果传送到电子装置1000的元件。例如，处理器可以配置为接收压力传感器封装件1300的检测结果。
在一个实施例中，压力传感器封装件1300可以设置在外壳1100的后表面的任意部分上。当电子装置1000是智能手机时，压力传感器封装件1300可以设置在相机附近，所述相机设置在压力传感器封装件1300的后表面上。
根据本发明构思的实施例，可以通过使用一个压力传感器封装件来检测电子装置的内部空间的压力和从外部施加的压力两者。因此，可以降低电子装置的面积和制造成本。
上述内容是用于实现本公开的示例性实施例。尽管已经描述了本发明的示例性实施例，但是应该理解的是，本发明不应限于这些示例性实施例，而是本领域普通技术人员可以在所要求保护的本发明的精神和范围内进行各种改变和修改。

Claims (10)

1.一种压力传感器封装件，其设置在电子装置的内部空间中，并且包括：
基板，其中形成有孔；
压力传感器，其设置在所述基板的一个表面上以覆盖所述孔，并且所述压力传感器包括膜；以及
绝缘体，其设置在所述压力传感器上以覆盖所述膜的至少一部分，
其中，所述压力传感器设置为检测由流过所述孔的空气所引起的所述电子装置的内部空间的第一压力，并且通过所述绝缘体来检测由施加到所述电子装置的外力所引起的第二压力。
2.根据权利要求1所述的压力传感器封装件，其中，所述基板配置为接收所述压力传感器的检测结果。
3.根据权利要求1所述的压力传感器封装件，其中，所述基板是引线框架或印刷电路板。
4.根据权利要求1所述的压力传感器封装件，其中，在所述基板的另一个表面中还形成耦合到所述孔的空气流动路径。
5.根据权利要求4所述的压力传感器封装件，其中，当所述基板的所述另一表面与所述电子装置的基板接触时，所述空气流动路径不与所述电子装置的基板接触。
6.根据权利要求1所述的压力传感器封装件，其中，为了将所述第二压力传送到所述压力传感器，所述绝缘体的一个表面与所述电子装置的内表面接触，并且所述绝缘体的另一个表面与所述压力传感器接触。
7.根据权利要求6所述的压力传感器封装件，其中，所述电子装置包括外壳，并且
所述电子装置的内表面是所述外壳的一个表面。
8.根据权利要求1所述的压力传感器封装件，其中，所述压力传感器包括：
至少一个压电元件，其设置在所述膜上；以及
框架，其设置在所述膜与所述基板之间，使得形成通过所述孔与所述电子装置的内部空间耦接的腔体。
9.根据权利要求7所述的压力传感器封装件，其中，所述膜受到所述第一压力在朝向所述绝缘体的方向上弯曲，或者所述膜受到所述第二压力在朝向所述基板的方向上弯曲。
10.一种电子装置，其包括防水的外壳，并且包括：
压力传感器封装件，其配置成检测所述外壳内的第一压力以及由施加到所述外壳的外力所引起的第二压力；以及
处理器，其配置为接收所述压力传感器封装件的检测结果。
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