CN110954262A - 一种抗水防油封装的差压传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微机电系统技术领域，尤其涉及一种抗水防油封装的差压传感器，包括一基底和一外壳，基底的正面设有一感应部件和一集成芯片；还包括：一空腔，设置于基底内；一第一通气孔，设置于基底的正面对应感应部件的位置，并与空腔连通；一第二通气孔，设置于基底的背面，并与空腔连通；感应部件检测周围环境压力并形成一第一压力信号输出至集成芯片；集成芯片根据一预设补偿系数对第一压力信号进行温度补偿，以形成一第二压力信号输出。有益效果：既可以保证差压传感器的温度补偿功能，也使得差压传感器的尺寸更小；同时，在不影响MEMS传感器的工作性能的情况下，提升差压传感器的抗水防油性能。

Description

一种抗水防油封装的差压传感器

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，尤其涉及一种抗水防油封装的差压传感器。

背景技术

目前在一级封装市场，差压传感器的封装结构多采用晶体管轮廓类封装，封装工艺复杂，产品体积大。现有的封装体内只有一个微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)的感应部件，若需要温度补偿功能，通常还需要增加一个专用集成电路芯片(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC芯片)实现温度补偿，现有的封装结构在增加ASIC芯片后使得差压传感器的尺寸更大，造成应用不便。此外，市场上对差压传感器的抗水防油性能的要求也日益增高。

因此，现需一种采用新型封装工艺的差压传感器，既可以保证差压传感器的温度补偿功能，也使得差压传感器的尺寸更小；同时，在不影响MEMS传感器的工作性能的情况下，提升差压传感器的抗水防油性能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种抗水防油封装的差压传感器。

具体技术方案如下：

本发明包括一种抗水防油封装的差压传感器，包括一基底和一外壳，所述基底的正面设有一感应部件和一集成芯片，所述感应部件和所述集成芯片电性连接；还包括：

一空腔，设置于所述基底内；

一第一通气孔，设置于所述基底的正面对应所述感应部件的位置，并与所述空腔连通；

一第二通气孔，设置于所述基底的背面，并与所述空腔连通；

所述感应部件检测周围环境压力并形成一第一压力信号输出至所述集成芯片；

所述集成芯片根据一预设补偿系数对所述第一压力信号进行温度补偿，以形成一第二压力信号输出。

优选的，所述基底的背面设有一环形引脚，所述环形引脚设置于远离所述第一通气孔的一端，所述第二通气孔设置于所述环形引脚内。

优选的，所述环形引脚与所述第一通气孔设置于所述基底的同一端，以使所述第一通气孔与所述第二通气孔对应设置。

优选的，所述差压传感器还包括：

所述外壳的顶部具有一开口，所述外壳的底部固定连接于所述基底的正面，以形成一容纳腔；

所述感应部件和所述集成芯片位于所述容纳腔内；

所述容纳腔内填充有防水胶，所述防水胶仅部分覆盖于所述感应部件的周向，以使所述感应部件顶部的敏感膜暴露于空气中。

优选的，所述集成芯片的高度低于所述感应部件的高度。

优选的，所述感应部件与所述集成芯片通过多根引线连接，并且通过点胶的方式，使用所述防水胶将复数根所述引线包裹。

优选的，所述防水胶为硅凝胶。

优选的，所述集成芯片包括：

一接收单元，用于接收所述感应部件发送的所述第一压力信号；

一温度采集单元，用于实时采集环境温度并形成一温度信号；

一第一存储单元，用于预先存储所述温度补偿系数；

一处理单元，分别连接所述温度采集单元、所述第一存储单元以及所述接收单元，用于根据所述温度信号和所述温度补偿系数对所述第一压力信号进行补偿，以形成补偿后的所述第二压力信号。

优选的，所述集成芯片连接一微控制单元，所述集成芯片还包括：

一第二存储单元，用于预先存储一预设范围值；

一判断单元，分别连接所述接收单元和所述第二存储单元，用于判断所述第一压力信号表示的所述压力差值是否处于所述预设范围值内：

一唤醒单元，连接所述判断单元，当所述判断单元表示所述压力差值超出所述预设范围值时，所述唤醒单元形成一唤醒信号以唤醒所述微控制单元，以所述微控制单元其进入工作状态。

优选的，所述外壳采用金属材质或塑料材质。

本发明技术方案的有益效果在于：提供一种差压传感器，既可以保证差压传感器的温度补偿功能，也使得差压传感器的尺寸更小；同时，在不影响MEMS传感器的工作性能的情况下，提升差压传感器的抗水防油性能。

附图说明

参考所附附图，以更加充分地描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例中差压传感器的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中基底的背面结构示意；

图3为本发明实施例中集成芯片的结构示意图；

图4为本发明实施例中填充有防水胶的差压传感器的结构示意图；

图5为本发明实施例中填充有防水胶的差压传感器的俯视图；

图6为本发明实施例中第二种基底的结构示意图；

图7为本发明实施例中第三种基底的结构示意图。

具体实施方式

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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括一种抗水防油封装的差压传感器，包括一基底1和一外壳2，基底1的正面设有一感应部件3和一集成芯片4，感应部件3和集成芯片4电性连接；外壳2的一端固定连接于基底1的正面，以将感应部件3和集成芯片4封装于外壳2内；包括：

一空腔10，设置于基底1内；

一第一通气孔101，设置于基底1的正面对应感应部件3的位置，并与空腔10连通；

一第二通气孔102，设置于基底1的背面，并与空腔10连通；

感应部件3检测周围环境的压力并形成一第一压力信号输出至集成芯片4；

集成芯片4根据一预设补偿系数对第一压力信号进行温度补偿，以形成一第二压力信号输出。

具体地，在本实施例中，外壳2的结构如图1所示，外壳2背向基底1的一端设有一第三通气孔201，感应部件3通过检测第一通气孔101和第三通气孔201的压力差值以形成第一压力信号。差压传感器包括基底1和外壳2组成的外部封装，外壳采用金属材质或塑料材质，外壳2固定连接在基底1的正面，感应部件3和集成芯片4分别使用贴片胶固定在基底1的正面，并通过金属线电性连接；外壳2背向基底1的一端为顶部，外壳2的顶部设有第三通气孔201，第三通气孔201作为感应部件3的第一进气端；基底1的正面设有第一通气孔101，第一通气孔101作为感应部件3的第二进气端。

进一步地，感应部件3根据第一进气端和第二进气端形成的压力差值产生形变，根据形变将表示压力差值的物理量转换成第一压力信号，并通过金属线传输至集成芯片4，由集成芯片4对第一压力信号进行信号处理，并根据预存储的温度系数对第一压力信号进行温度补偿，形成补偿后的第二压力信号，最后通过集成芯片4输出。需要说明的是，在本实施例中，基底1的第一通气孔101与外围环境之间没有电路结构，因此，具有较好的防水防油污效果。

需要说明的是，图1所示仅为本发明实施例中的第一种基底结构，如图6、图7所示，还包括其他类型的基底结构，基底1的结构均包括空腔10，需要说明的是，这仅仅是列举的几个实施例，并不作为本发明的限定。

在一种较优的实施例中，基底1的背面设有一环形引脚11，环形引脚11设置于远离第一通气孔101的一端；

第二通气孔102设置于环形引脚11内；

环形引脚11与第一通气孔101设置于基底1的同一端，以使第一通气孔101与第二通气孔102对应设置。

具体地，在本实施例中，第一通气孔101与第二通气孔102对应设置，以形成一个直通孔。环形引脚11对应设置于第二通气孔102的周向。

在一种较优的实施例中，如图1和图2所示，基底1的背面设有一环形引脚11；

第二通气孔102设置于环形引脚11内；

环形引脚11设置于远离第一通气孔101的一端。

具体地，在本实施例中，环形引脚11和第二通气孔102均设置于背向第一通气孔101的一端。由于环形引脚11在接受压焊工艺后，会产生一定的外界应力，若环形引脚11与第一通气孔101对应设置，则会对感应部件3产生较大的影响，影响其检测的精度。因此，在本实施例中，将环形引脚设置于远离感应部件3的一端，从而提升差压传感器的检测精度。

在一种较优的实施例中，如图2所示，基底的背面包括多个矩形引脚12，均匀地分布于基底1的四个角上。

具体地，在本实施例中，将多个矩形引脚12均匀地分布于基底1的背面，以使基底1背面的各个区域受到的外界应力均匀。

在一种较优的实施例中，如图4所示，差压传感器包括：

外壳2的顶部具有一开口20，外壳2的底部环绕基底1周向的边缘设置并与基底1的正面固定连接，以形成一容纳腔21；

感应部件3和集成芯片4位于容纳腔21内；

容纳腔21内填充有防水胶，防水胶仅部分覆盖于感应部件3的周向，以使感应部件3顶部的敏感膜30暴露于空气中。

具体地，在本实施例中，图4所示外壳2的顶部为开口结构，因此，采用防水胶填充容纳腔21，如图4所示，虚线以下的部位填充防水胶，以包裹容纳腔21内的感应部件3和集成芯片4，以提升其防水防腐蚀的性能。由于感应部件3主要是依靠敏感膜30在经受压力时产生的弹性应变来检测压力的变化，若防水胶覆盖敏感膜30会影响其弹性应变时位移量，从而影响差压传感器的检测精度。因此，本实施例中仅采用防水胶部分包裹感应部件3，不对敏感膜30进行覆盖，在保证其检测精度的情况下，提升差压传感器的防水防油性能。

需要说明的是，填充防水胶的方法只适用于图4所示外壳2具有开口结构的差压传感器，而不适用于图1所示具有第三通气孔201的差压传感器，这是由于第三通气孔201的孔径较小，不便于填充防水胶，因此，本发明仅向具有开口结构的外壳2内填充防水胶。

作为优选的实施方式，如图5所示，基底1的正面为正方形结构，外壳2为形成于基底1的正面的环形凸起，且外壳2的底部为圆形，该圆形与基底1的四条边相切。该结构的优点在于，可有效地利用基底1表面的空间，从而减小差压传感器的整体尺寸。

作为优选的实施方式，防水胶可采用硅凝胶。硅凝胶不溶于水和无机酸，具有较好的防水和防腐蚀效果。

在一种较优的实施例中，如图4所示，集成芯片4的高度低于感应部件3的高度；防水胶完全覆盖集成芯片4。

具体地，在本实施例中，容纳腔41内的防水胶完全包裹集成芯片4，并覆盖其顶部，但由于要将敏感膜30暴露于防水胶外侧，避免防水胶对其检测精度产生影响，因此，集成芯片4的高度低于感应部件3的高度。

在一种较优的实施例中，感应部件3与集成芯片4通过多根引线5连接；通过点胶的方式，使用防水胶将多根引线5包裹。

具体地，如图4所示，由于填充防水胶不能将引线5也完全覆盖，因此，采用点胶的方式对引线5再次涂抹防水胶，以保证引线5的抗水防油性能。

在一种较优的实施例中，如图5所示，感应部件3包括复数个引脚，复数个引脚均匀地分布于感应部件3的四个角上，用于焊接复数根引线5，以使复数根引线5之间相互远离。

具体地，在现有技术中，感应部件3上的多根引线5均设置于同一侧，当多根引线5之间距离比较近时，容易导致油污或者水气附着在引线上将不同引线连通，从而造成短路等情况，影响感应部件3的工作性能。因此，在本实施例中，将四个引脚分别设置在感应部件3的四个角上，以使其互相远离，避免其发生粘连。

在一种较优的实施例中，如图3所示，集成芯片4还包括：

一接收单元401，用于接收感应部件3发送的第一压力信号；

一温度采集单元402，用于实时采集环境温度并形成一温度信号；

一第一存储单元403，用于预先存储温度补偿系数；

一处理单元404，分别连接接收单元401、温度采集单元402、第一存储单元403，用于根据温度信号和温度补偿系数对第一压力信号进行补偿，以形成补偿后的第二压力信号。

具体地，在本实施例中，集成芯片4采用ASIC芯片(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，ASIC芯片用于对感应部件3检测到的压力信号进行温度补偿。集成芯片的信号处理单元分别对来自感应部件3的第一压力信号和来自温度采集单元402的温度信号进行信号处理，例如，采用放大电路对第一压力信号进行放大，和/或采用模数转换电路对压力和温度的模拟信号进行模数转换，输出精确的数字信号，进一步根据温度信号和预先存储的温度补偿系数对第一压力信号进行补偿以克服温度变化导致的信号漂移，并输出补偿后的第二压力信号，使得差压传感器输出的压力信号更为精确。

在一种较优的实施例中，如图3所示，集成芯片4连接一微控制单元(Micro-controller Unit，MCU)，集成芯片4包括：

一第二存储单元405，用于预先存储一预设范围值；

一判断单元406，连接接收单元401，用于判断第一压力信号表示的压力差值是否处于一预设范围值内：

一唤醒单元407，连接判断单元406，当判断单元406表示压力差值超出预设范围值时，唤醒单元407形成一唤醒信号以唤醒MCU，以使MCU进入工作状态。

具体地，在本实施例中，集成芯片4具有中断功能。在集成芯片4内设置一预设范围值，当感应部件3反馈的第一压力信号表示压力差值超出预设范围值的最高值或低于预设范围值的最低值时，集成芯片4向MCU发送唤醒信号，以使MCU从休眠状态进入工作状态，当压力差值重新回到预设范围值内时，集成芯片4向MCU发送中断信号，MCU停止工作，进入休眠状态，以节省能耗。

本发明技术方案的有益效果在于：提供一种差压传感器，既具有温度补偿功能，同时，该差压传感器的尺寸更小；基底的第一通气孔与外围环境之间没有电路结构，且容纳腔内填充有防水胶，使得差压传感器具有较好的防水防油污效果；环形引脚设置在基底远离第一通气孔的一端，以降低外界应力对感应部件的影响。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种抗水防油封装的差压传感器，包括一基底和一外壳，所述基底的正面设有一感应部件和一集成芯片，所述感应部件和所述集成芯片电性连接；其特征在于，还包括：

一空腔，设置于所述基底内；

一第一通气孔，设置于所述基底的正面对应所述感应部件的位置，并与所述空腔连通；

一第二通气孔，设置于所述基底的背面，并与所述空腔连通；

所述感应部件检测周围环境压力并形成一第一压力信号输出至所述集成芯片；

所述集成芯片根据一预设补偿系数对所述第一压力信号进行温度补偿，以形成一第二压力信号输出。

2.根据权利要求1所述差压传感器，其特征在于，所述基底的背面设有一环形引脚，所述环形引脚设置于远离所述第一通气孔的一端，所述第二通气孔设置于所述环形引脚内。

3.根据权利要求1所述差压传感器，其特征在于，所述环形引脚与所述第一通气孔设置于所述基底的同一端，以使所述第一通气孔与所述第二通气孔对应设置。

4.根据权利要求1所述差压传感器，其特征在于，所述差压传感器还包括：

所述外壳的顶部具有一开口，所述外壳的底部固定连接于所述基底的正面，以形成一容纳腔；

所述感应部件和所述集成芯片位于所述容纳腔内；

所述容纳腔内填充有防水胶，所述防水胶仅部分覆盖于所述感应部件的周向，以使所述感应部件顶部的敏感膜暴露于空气中。

5.根据权利要求4所述差压传感器，其特征在于，所述集成芯片的高度低于所述感应部件的高度。

6.根据权利要求4所述差压传感器，其特征在于，所述感应部件与所述集成芯片通过多根引线连接，并且通过点胶的方式，使用所述防水胶将复数根所述引线包裹。

7.根据权利要求4所述差压传感器，其特征在于，所述防水胶为硅凝胶。

8.根据权利要求1所述差压传感器，其特征在于，所述集成芯片包括：

一接收单元，用于接收所述感应部件发送的所述第一压力信号；

一温度采集单元，用于实时采集环境温度并形成一温度信号；

一第一存储单元，用于预先存储所述温度补偿系数；

一处理单元，分别连接所述温度采集单元、所述第一存储单元以及所述接收单元，用于根据所述温度信号和所述温度补偿系数对所述第一压力信号进行补偿，以形成补偿后的所述第二压力信号。

9.根据权利要求8所述差压传感器，其特征在于，所述集成芯片连接一微控制单元，所述集成芯片还包括：

一第二存储单元，用于预先存储一预设范围值；

一判断单元，分别连接所述接收单元和所述第二存储单元，用于判断所述第一压力信号表示的所述压力差值是否处于所述预设范围值内：

一唤醒单元，连接所述判断单元，当所述判断单元表示所述压力差值超出所述预设范围值时，所述唤醒单元形成一唤醒信号以唤醒所述微控制单元，以所述微控制单元其进入工作状态。

10.根据权利要求1所述差压传感器，其特征在于，所述外壳采用金属材质或塑料材质。

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