CN110987280A - 防水防尘压力传感器及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防水防尘压力传感器及其加工方法，其中，防水防尘压力传感器包括由壳体和基板形成的封装结构，在封装结构内部设置有芯片，芯片固定在基板上，并与基板电连接，壳体包括塑封结构和芯片敏感区域保护膜；塑封结构围绕芯片设置，且芯片的敏感区域设置在塑封结构外部，塑封结构的底端固定在所述基板上；芯片敏感区域保护膜设置在芯片的敏感区域上端，且芯片敏感区域保护膜的端部与塑封结构密封连接。利用本发明能够解决现有技术中通过在封装结构内部填充硅胶实现防水功能，但由于硅胶容易沾染异物，从而导致响产品性能等问题。

Description

防水防尘压力传感器及其加工方法

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，更为具体地，涉及一种防水防尘压力传感器及其加工方法。

背景技术

防水型气压传感器是一种用来测量环境气压的器件，通过气压值来计算海拔高度，因此广泛应用在消费电子终端中。

目前的防水气压传感器均采用在产品内部灌注硅凝胶来实现，虽然能够实现防水功能，但硅胶很容易沾染异物，影响产品性能；而且为了降低工艺难度，产品的尺寸都比较大。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的之一是提供一种防水防尘压力传感器，采用这种防水防尘压力传感器能够解决现有技术中通过在封装结构内部填充硅胶实现防水功能，但由于硅胶容易沾染异物，从而导致响产品性能等问题。

本发明提供一种防水防尘压力传感器，包括由壳体和基板形成的封装结构，在所述封装结构内部设置有芯片，所述芯片固定在所述基板上，并与所述基板电连接，所述壳体包括塑封结构和芯片敏感区域保护膜；其中，所述塑封结构围绕所述芯片设置，且所述芯片的敏感区域设置在所述塑封结构外部，所述塑封结构的底端固定在所述基板上；所述芯片敏感区域保护膜设置在所述芯片的敏感区域上端，且所述芯片敏感区域保护膜的端部与所述塑封结构密封连接。

此外，优选的方案是，在所述芯片敏感区域保护膜的端部设置有热固连接层；其中，所述热固连接层的底端固定在所述芯片上；所述热固连接层的顶端与所述塑封结构密封连接。

此外，优选的方案是，所述芯片固定在所述基板的中部，所述芯片的敏感区域位于所述芯片顶端的中部，所述塑封结构以所述基板的中垂线为中心，对称设置在所述芯片的周围。

此外，优选的方案是，所述芯片通过贴片胶固定在所述基板的中部。

此外，优选的方案是，所述芯片通过金属导线与所述基板电连接，且所述金属导线设置在所述塑封结构内部。

此外，优选的方案是，所述塑封结构的材料为环氧塑封料。

此外，优选的方案是，所述芯片敏感区域保护膜为聚四氟乙烯膜。

此外，优选的方案是，所述塑封结构的底端通过粘合剂固定在所述基板上，其中，所述粘合剂为银浆或者锡膏或者环氧胶。

此外，优选的方案是，所述基板为BT树脂基板或陶瓷基板。

本发明的另一目的是提供一种如上所述的防水防尘压力传感器的加工方法，该加工方法包括如下步骤：

S1、将芯片固定在基板上，得到芯片与基板的第一固定结构；

S2、将芯片敏感区域保护膜覆盖在所述芯片与基板的第一固定结构的芯片的敏感区域，得到芯片与基板的第二固定结构；

S3、将所述芯片与基板的第二固定结构上的芯片与基板电连接，得到芯片与基板的第三固定结构；

S4、通过注塑工艺围绕所述芯片与基板的第三固定结构上的芯片进行注塑加工，使所述芯片与基板的第三固定结构上的芯片的周围形成塑封结构，所述塑封结构的底部固定在所述基板上，所述芯片敏感区域保护膜位于所述塑封结构的外部，所述芯片敏感区域保护膜的端部与所述塑封结构密封连接。

从上面的技术方案可知，本发明提供的防水防尘压力传感器及其加工方法的壳体包括塑封结构和芯片敏感区域保护膜，通过芯片敏感区域保护膜能够有效保护芯片的敏感区域，避免异物沾到芯片的敏感区域，导致芯片灵敏性降低，从而影响产品性能，通过塑封结构能够有效保护芯片与基板的电连接处，保证产品可实现高可靠性、高等级的防水防尘效果。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的防水防尘压力传感器的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的防水防尘压力传感器的俯视结构示意图；

图3-图5为根据本发明实施例的防水防尘压力传感器的加工过程示意图；

其中的附图标记包括：11-塑封结构，12-芯片敏感区域保护膜，121-热固连接层，2-基板，3-芯片，4-金属导线，5-贴片胶。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图1示出了根据本发明实施例的防水防尘压力传感器的结构。

如图1所示，一种防水防尘压力传感器，包括由壳体和基板2形成的封装结构，在封装结构内部设置有芯片3，芯片3固定在基板2上，并与基板2电连接，壳体包括塑封结构11和芯片敏感区域保护膜12；其中，塑封结构11围绕芯片3设置，且芯片3的敏感区域设置在塑封结构11外部，塑封结构11的底端固定在基板2上；芯片敏感区域保护膜12设置在芯片3的敏感区域上端，且芯片敏感区域保护膜12的端部与塑封结构11密封连接。

其中，芯片3可以为分立的芯片，例如，芯片3包括两个分立设置的ASIC芯片和MEMS芯片，两个芯片可以并排布置，两个芯片之间通过金属导线连接，在每个芯片的敏感区域上端均设置有芯片敏感区域保护膜12；上述的两个芯片也可采用堆叠的方式布置，如先将ASIC芯片固定在基板2上，再把MEMS芯片固定在ASIC芯片上，两者通过金属导线连接，在ASIC芯片的敏感区域的上端设置芯片敏感区域保护膜12；当然芯片3也可以为集成单芯片，此时，只需将集成单芯片固定在基板2上，再将芯片敏感区域保护膜12设置在集成单芯片的敏感区域上端。

作为本发明的优选实施例，芯片3固定在基板2的中部，芯片3的敏感区域位于芯片3顶端的中部，塑封结构11以基板2的中垂线为中心，对称设置在芯片3的周围。通过上述结构设计，使整个传感器的内部结构更加规整，更便于与终端设备配合使用。

其中，壳体的形状可为长方体或正方体，也可为带台阶的圆柱体(如图1及图2所示)，在此，不对壳体的形状作特别限定。

作为本发明的优选实施例，在芯片敏感区域保护膜12的端部设置有热固连接层121；热固连接层121的底端固定在芯片3上；热固连接层121的顶端与塑封结构11密封连接。通过在芯片敏感区域保护膜12的端部设置热固连接层121，便于将芯片敏感区域保护膜12固定在芯片3上，防止在产品使用过程中，由于芯片敏感区域保护膜12移位，导致芯片敏感区域保护膜12无法对芯片3起到保护作用，而影响产品性能。

其中，优选地，芯片3通过贴片胶5固定在基板2的中部。

其中，优选地，芯片敏感区域保护膜12为聚四氟乙烯膜(简称PTFE膜)，在PTFE膜的端部设置热固连接层，聚四氟乙烯膜作为“不粘涂层”或“易清洁物料”，具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，且不会影响芯片3的灵敏度。

作为本发明的优选实施例，芯片3通过金属导线4与基板2电连接，且金属导线4设置在塑封结构11内部。金属导线为常用的电连接方式，但是金属导线在产品使用的过程中，容易被锈蚀，由此，将金属导线设置在塑封结构内部，塑封结构对金属导线形成保护，延长产品使用寿命。

其中，优选地，塑封结构11的材料为环氧塑封料。环氧塑封料(英文简称EMC)是由环氧树脂为基体树脂，以高性能酚醛树脂为固化剂，加入硅微粉等为填料，以及添加多种助剂混配而成的粉状模塑料。塑封过程是用传递成型法将EMC挤压入模腔，并将其中的芯片包埋，同时交联固化成型，成为具有一定结构外型的半导体器件，既能达到防水的效果又可达到防尘的效果，同时对金属导线起到保护作用。

其中，优选地，塑封结构11的底端通过粘合剂固定在基板2上，其中，粘合剂为银浆或者锡膏或者环氧胶。

作为本发明的优选实施例，基板2的种类优选为BT树脂基板或陶瓷基板。其中，BT树脂是以双马来酰亚胺(BMI)和三嗪为主树脂成份，并加入环氧树脂、聚苯醚树脂(PPE)或烯丙基化合物等作为改性组分，所形成的热固性树脂。当然，基板也可为其它种类的基板，如环氧树脂基板等，在此不作特别限定。

图3-图5示出了根据本发明实施例的防水防尘压力传感器的加工过程。

结合图3-图5，对本发明提供的防水防尘压力传感器的加工方法的具体实施例进行详细描述。

本发明提供的防水防尘压力传感器的加工方法，包括如下步骤：

如图3所示，S1、将芯片3固定在基板2上，得到芯片与基板的第一固定结构。

其中，芯片3可以为分立的芯片，例如，芯片3包括两个分立设置的ASIC芯片和MEMS芯片，两个芯片可以并排布置；也可采用堆叠的方式布置；当然，芯片3也可以为集成单芯片(如图3所示)，芯片3固定在基板2的优选方式为贴片胶。

优选地，芯片3通过贴片胶固定在基板2的中部；芯片3的敏感区域位于芯片3顶端的中部。

如图4所示，S2、将芯片敏感区域保护膜12覆盖在芯片与基板的第一固定结构的芯片3的敏感区域，得到芯片与基板的第二固定结构。

其中，芯片敏感区域保护膜12为聚四氟乙烯膜(简称PTFE膜)，在芯片敏感区域保护膜12的端部设置有热固连接层121；热固连接层121的底端固定在芯片3上。

如图5所示，S3、将芯片与基板的第二固定结构上的芯片3与基板2电连接，得到芯片与基板的第三固定结构。

其中，芯片3与基板2电连接的连接方式为通过金属导线电连接。

如图1所示，S4、通过注塑工艺围绕芯片与基板的第三固定结构上的芯片3进行注塑加工，使芯片与基板的第三固定结构上的芯片3的周围形成塑封结构11，塑封结构11的底部固定在基板2上，芯片敏感区域保护膜12位于塑封结构11的外部，芯片敏感区域保护膜12的端部与塑封结构11密封连接。

具体地，芯片敏感区域保护膜12端部的热固连接层121的顶端与塑封结构11连接，注塑结构11的材料为环氧塑封料。通过注塑工艺，塑封后产品的形状可以是长方体或正方体，实现单体防水防尘；也可以是带台阶的圆柱体，此种形态可以套入O型圈配合终端结构进行整体防水防尘。

本发明提供的图1所示的防水防尘压力传感器的工作原理为：

芯片3的敏感区域接收外界的压力变化信号，对压力变化信号进行转换处理，形成数字信号，再将数字信号通过金属导线传输给基板2，在基板2上设置焊盘，焊盘与外部器件电连接，通过焊盘将信号传输出来。

通过在芯片3的敏感区域上端设置芯片敏感区域保护膜12能够有效保护芯片3的敏感区域，避免异物沾到芯片的敏感区域，导致芯片灵敏性降低，从而影响产品性能，通过塑封结构11能够有效保护芯片3与基板2的电连接处，保证产品可实现高可靠性、高等级的防水防尘效果。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的防水防尘压力传感器及其加工方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的防水防尘压力传感器及其加工方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种防水防尘压力传感器，包括由壳体和基板形成的封装结构，在所述封装结构内部设置有芯片，所述芯片固定在所述基板上，并与所述基板电连接，其特征在于，

所述壳体包括塑封结构和芯片敏感区域保护膜；其中，

所述塑封结构围绕所述芯片设置，且所述芯片的敏感区域设置在所述塑封结构外部，所述塑封结构的底端固定在所述基板上；

所述芯片敏感区域保护膜设置在所述芯片的敏感区域上端，且所述芯片敏感区域保护膜的端部与所述塑封结构密封连接。

2.根据权利要求1所述的防水防尘压力传感器，其特征在于，

在所述芯片敏感区域保护膜的端部设置有热固连接层；其中，

所述热固连接层的底端固定在所述芯片上；

所述热固连接层的顶端与所述塑封结构密封连接。

3.根据权利要求1所述的防水防尘压力传感器，其特征在于，

所述芯片固定在所述基板的中部，所述芯片的敏感区域位于所述芯片顶端的中部，所述塑封结构以所述基板的中垂线为中心，对称设置在所述芯片的周围。

4.根据权利要求3所述的防水防尘压力传感器，其特征在于，

所述芯片通过贴片胶固定在所述基板的中部。

5.根据权利要求1所述的防水防尘压力传感器，其特征在于，

所述芯片通过金属导线与所述基板电连接，且所述金属导线设置在所述塑封结构内部。

6.根据权利要求1所述的防水防尘压力传感器，其特征在于，

所述塑封结构的材料为环氧塑封料。

7.根据权利要求1所述的防水防尘压力传感器，其特征在于，

所述芯片敏感区域保护膜为聚四氟乙烯膜。

8.根据权利要求1所述的防水防尘压力传感器，其特征在于，

所述塑封结构的底端通过粘合剂固定在所述基板上，其中，所述粘合剂为银浆或者锡膏或者环氧胶。

9.根据权利要求1所述的防水防尘压力传感器，其特征在于，

所述基板为BT树脂基板或陶瓷基板。

10.一种如权利要求1至9任意一项所述的防水防尘压力传感器的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将芯片固定在基板上，得到芯片与基板的第一固定结构；

S2、将芯片敏感区域保护膜覆盖在所述芯片与基板的第一固定结构的芯片的敏感区域，得到芯片与基板的第二固定结构；

S3、将所述芯片与基板的第二固定结构上的芯片与基板电连接，得到芯片与基板的第三固定结构；

S4、通过注塑工艺围绕所述芯片与基板的第三固定结构上的芯片进行注塑加工，使所述芯片与基板的第三固定结构上的芯片的周围形成塑封结构，所述塑封结构的底部固定在所述基板上，所述芯片敏感区域保护膜位于所述塑封结构的外部，所述芯片敏感区域保护膜的端部与所述塑封结构密封连接。

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