CN113588143A - 压力传感器封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种压力传感器封装结构，其包括：基板；柔性外壳，与所述基板围成密封腔体；至少一压力传感器芯片，设置在所述腔体内，所述压力传感器芯片具有压力敏感面及电连接面，所述压力敏感面朝向所述柔性外壳的内侧上表面，在受到外界压力时，所述柔性外壳将力传递至所述压力敏感面，所述电连接面朝向所述基板，且与所述基板电连接。本发明优点是，外壳为柔性外壳，其在保护压力传感器芯片的同时，还能够使压力传感器芯片接收双面的力的变化，大大提高了压力传感器封装结构的使用范围，同时，柔性外壳量产尺寸一致性好，降低了压力传感器封装结构的误差，且成本低，便于量产。
Description
技术领域
本发明涉及压力传感器领域，尤其涉及一种压力传感器封装结构。
背景技术
压力传感器通过压力敏感单元感受压力信号，并按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出电信号，再由信号处理单元将电信号处理成对应需要的模拟输出或者数字输出形式。
随着社会经济的发展，压力传感器应用越来越广泛，现有的压力传感器封装结构已经不能满足需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种压力传感器封装结构，其能够接收压力传感器封装结构上下两侧的压力变化，使用范围广。
为了解决上述问题，本发明提供了一种压力传感器封装结构，其包括：基板；柔性外壳，与所述基板围成密封腔体；至少一压力传感器芯片，设置在所述腔体内，所述压力传感器芯片具有压力敏感面及电连接面，所述压力敏感面朝向所述柔性外壳的内侧上表面，在受到外界压力时，所述柔性外壳将力传递至所述压力敏感面，所述电连接面朝向所述基板，且与所述基板电连接。
进一步，所述柔性外壳的内侧上表面与所述压力敏感面接触，以将力传递至所述压力敏感面。
进一步，所述柔性外壳的内侧上表面与所述压力敏感面具有一预设距离，在受到外界压力时，所述柔性外壳发生形变使得所述柔性外壳的内侧上表面与所述压力敏感面接触，以将力传递至所述压力敏感面。
进一步，所述柔性外壳的内侧上表面为具有多个与所述压力敏感面对应的凸起微结构的表面，或者为平坦表面。
进一步，所述柔性外壳的外侧上表面为具有多个与所述压力敏感面对应的凸起微结构的表面，或者为平坦表面。
进一步，所述柔性外壳的外侧上表面具有至少一朝向远离所述柔性外壳的方向延伸的凸起，所述凸起对应所述压力敏感面。
进一步，所述柔性外壳通过粘结层与所述基板连接，以形成所述密封腔体。
进一步，所述柔性外壳边缘设置有至少一连接柱，所述基板具有至少一固定孔，所述连接柱穿过所述固定孔，以将所述柔性外壳固定在所述基板上。
进一步，所述连接柱与所述固定孔为过盈配合。
进一步，所述连接柱末端具有阻挡部，所述阻挡部限位所述连接柱，以避免所述连接柱从所述固定孔中脱离。
进一步，所述电连接面上设置有多个电连接垫，所述电连接垫与所述基板电连接。
进一步，所述压力传感器封装结构还包括下支撑板，所述基板设置在所述下支撑板上。
进一步，所述压力传感器封装结构还包括上部按板，所述上部按板设置在所述柔性外壳的上方，作用于所述上部按板的压力通过所述柔性外壳传递至所述压力传感器的压力敏感面。
进一步，所述柔性外壳为硅胶外壳或者橡胶外壳。
进一步，所述基板为印刷电路板或柔性电路板。
本发明压力传感器封装结构的外壳为柔性外壳，其在保护压力传感器芯片的同时，还能够使压力传感器芯片接收双面的力的变化。具体地说，所述压力传感器结构正面受到的力能够通过所述柔性外壳传递至所述压力传感器芯片的压力敏感区；所述压力传感器封装结构背面(即基板侧)受到的力也能够通过拉扯或者挤压所述柔性外壳而作用于所述压力传感器芯片的压力敏感区，大大提高了压力传感器封装结构的使用范围，同时，柔性外壳量产尺寸一致性好，降低了压力传感器封装结构的误差，且成本低，便于量产。
附图说明
图1是本发明压力传感器封装结构的第一具体实施方式的结构示意图；
图2A是本发明压力传感器封装结构的第二具体实施方式的结构示意图；
图2B是本发明压力传感器封装结构的第二具体实施方式中柔性外壳受力后的示意图；
图3是本发明压力传感器封装结构的第三具体实施方式的结构示意图；
图4是本发明压力传感器封装结构的第四具体实施方式的结构示意图；
图5是本发明压力传感器封装结构的第五具体实施方式的结构示意图；
图6是本发明压力传感器封装结构的第六具体实施方式的结构示意图；
图7是本发明压力传感器封装结构的第七具体实施方式的结构示意图；
图8是本发明压力传感器封装结构的第八具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的压力传感器封装结构的具体实施方式做详细说明。
图1是本发明压力传感器封装结构的第一具体实施方式的结构示意图。请参阅图1，所述压力传感器封装结构包括基板100、柔性外壳110及至少一压力传感器芯片120。
所述基板100能够承载所述压力传感器芯片120，并与所述压力传感器芯片120电连接，进而将所述压力传感器芯片120产生的与外部装置电连接。所述基板100包括但不限于印刷电路板(PCB)或者柔性电路板(FPC)。
所述柔性外壳110设置在所述基板100上，且与所述基板100围成密封腔体100A。在本具体实施方式中，所述柔性外壳110通过粘结层111与所述基板100连接，以形成所述腔体100A。所述柔性外壳110为具有弹性的外壳，其包括但不限于橡胶外壳或者硅胶外壳。
所述压力传感器芯片120设置在所述腔体100A内。在本具体实施方式中，所述压力传感器封装结构仅包括一个所述压力传感器芯片120。在本发明其他具体实施方式中，所述压力传感器封装结构包括多个所述压力传感器芯片120，多个所述压力传感器芯片120沿水平方向依次排列设置在所述腔体100A内。
所述压力传感器芯片120具有压力敏感面120A及电连接面120B。在本具体实施方式中，所述压力敏感面120A与所述电连接面120B相对设置，在本发明其他具体实施方式中，所述压力敏感面120A与所述电连接面120B也可相邻设置。
所述压力敏感面120A朝向所述柔性外壳110的内侧上表面。在受到外界压力时，所述柔性外壳110将力传递至所述压力敏感面120A。压力作用在所述压力敏感面120A上，所述压力传感器芯片120会产生电信号，进而实现压力的测量。在本具体实施方式中，所述压力传感器芯片为压敏电阻式压力传感器，压敏电阻设置在所述压力敏感面120A。
所述柔性外壳110内侧上表面与所述压力敏感面120A接触，以将压力传递至所述压力敏感面120A。可以理解的是，在本发明其他具体实施方式中，所述柔性外壳110内侧上表面也可不与所述压力敏感面120A接触，只有在所述柔性外壳110受力后，所述柔性外壳110的内侧上表面才会与所述压力敏感面120A接触。例如，请参阅图2A，其为本发明压力传感器封装结构的第二具体实施方式的结构示意图，在第二具体实施方式中，所述柔性外壳110内侧上表面与所述压力敏感面120A具有一预设距离，即所述柔性外壳110内侧上表面与所述压力敏感面120A之间具有一间隙。请参阅图2B，其为所述柔性外壳110受力后的示意图，在受到外界压力F时，所述柔性外壳110发生形变，所述柔性外壳110的内侧上表面与所述压力敏感面120A接触，以将压力传递至所述压力敏感面120A。
请继续参阅图1，所述电连接面120B朝向所述基板100，且与所述基板100电连接。所述压力传感器芯片120产生的电信号经所述电连接面120B传导至所述基板100，进而再传导至外部器件。进一步，所述电连接面120B上设置有多个电连接垫130，所述电连接垫130与所述基板100电连接。所述电连接垫130包括但不限于锡球等导电结构。
本发明压力传感器封装结构的外壳为柔性外壳110，其在保护压力传感器芯片的同时，还能够使压力传感器芯片接收双面的力的变化。具体地说，所述压力传感器结构正面受到的力能够通过所述柔性外壳传递至所述压力传感器芯片120的压力敏感区120A；所述压力传感器封装结构背面(即基板侧)受到的力也能够通过拉扯或者挤压所述柔性外壳110而作用于所述压力传感器芯片120的压力敏感区120A，大大提高了压力传感器封装结构的使用范围，同时，柔性外壳110量产尺寸一致性好，降低了压力传感器封装结构的误差，且成本低，便于量产。
在本具体实施方式中，所述柔性外壳110的内侧上表面为平坦表面，所述柔性外壳110的外侧上表面也为平坦表面。而在本发明其他具体实施方式中，所述柔性外壳110的内侧上表面及所述柔性外壳110的外侧上表面也可为非平坦表面。
请参阅图3，其为本发明压力传感器封装结构的第三具体实施方式的结构示意图，在该第三具体实施方式中，所述柔性外壳110的内侧上表面为具有多个与所述压力敏感面120A对应的凸起微结构112的表面。在所述柔性外壳110受力时，所述凸起微结构112作用于所述压力敏感面120A，以提高所述压力传感器芯片120的灵敏度。
请参阅图4，其为本发明压力传感器封装结构的第四具体实施方式的结构示意图，在该第四具体实施方式中，所述柔性外壳110的外侧上表面为具有多个与所述压力敏感面对应的凸起微结构113的表面，所述凸起微结构113与所述压力敏感面120A对应。在所述压力传感器封装结构检测压力时，所述凸起微结构113可作为对准标记，以提高所述压力传感器芯片的灵敏度。
可以理解的是，在本发明另一具体实施方式中，在所述柔性外壳110的内侧上表面及外侧上表面均具有多个与所述压力敏感面120A对应的凸起微结构。
本发明还提供压力传感器封装结构的一第五具体实施方式。请参阅图5，其为本发明压力传感器封装结构的第五具体实施方式的结构示意图，所述第五具体实施方式与第一具体实施方式的区别在于，所述柔性外壳110的外侧上表面具有至少一朝向远离所述柔性外壳110的方向延伸的凸起114，所述凸起114对应所述压力敏感面120A，以提供足够的弹性形变，进而有效地进行力的传导。
在本发明第一具体实施方式中，所述柔性外壳110通过粘结层111与基板100连接，而在本发明其他具体实施方式中，所述柔性外壳110可通过其他方式与基板100连接。例如，请参阅图6，其为本发明压力传感器封装结构的第六具体实施方式的结构示意图，所述柔性外壳110边缘设置有至少一连接柱115，所述基板100具有至少一固定孔101。所述连接柱115穿过所述固定孔101，以将所述柔性外壳110固定在所述基板100上。进一步，所述连接柱115与所述固定孔101为过盈配合，以避免所述连接柱115自所述固定孔101中脱离。其中，所述连接柱115可与所述柔性外壳110一体成型。
为了进一步加强所述柔性外壳110与所述基板100的连接，本发明还提供压力传感器封装结构的一第七具体实施方式。请参阅图7，在该具体实施方式中，所述连接柱115末端具有阻挡部115A，所述阻挡部115A限位所述连接柱115，以避免所述连接柱115从所述固定孔101中脱离。所述阻挡部115A的形状包括但不限于半圆形或者楔形。
本发明还提供压力传感器封装结构的一第八具体实施方式。请参阅图8，所述第八具体实施方式与第一具体实施方式的区别在于，在该第八具体实施方式中，所述压力传感器封装结构还包括下支撑板140及上部按板150。所述基板100设置在所述下支撑板140上。所述下支撑板140用于支撑所述基板100。所述上部按板150设置在所述柔性外壳110的上方，作用于所述上部按板150的压力通过所述柔性外壳110传递至所述压力传感器的压力敏感面120A。所述上部按板150包括但不限于触碰板或者触碰键等结构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种压力传感器封装结构，其特征在于，包括：
基板；
柔性外壳，与所述基板围成密封腔体；
至少一压力传感器芯片，设置在所述腔体内，所述压力传感器芯片具有压力敏感面及电连接面，所述压力敏感面朝向所述柔性外壳的内侧上表面，在受到外界压力时，所述柔性外壳将力传递至所述压力敏感面，所述电连接面朝向所述基板，且与所述基板电连接。
2.根据权利要求1所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述柔性外壳的内侧上表面与所述压力敏感面接触，以将力传递至所述压力敏感面。
3.根据权利要求1所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述柔性外壳的内侧上表面与所述压力敏感面具有一预设距离，在受到外界压力时，所述柔性外壳发生形变使得所述柔性外壳的内侧上表面与所述压力敏感面接触，以将力传递至所述压力敏感面。
4.根据权利要求1所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述柔性外壳的内侧上表面为具有多个与所述压力敏感面对应的凸起微结构的表面，或者为平坦表面。
5.根据权利要求1所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述柔性外壳的外侧上表面为具有多个与所述压力敏感面对应的凸起微结构的表面，或者为平坦表面。
6.根据权利要求1所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述柔性外壳的外侧上表面具有至少一朝向远离所述柔性外壳的方向延伸的凸起，所述凸起对应所述压力敏感面。
7.根据权利要求1所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述柔性外壳通过粘结层与所述基板连接，以形成所述密封腔体。
8.根据权利要求1所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述柔性外壳边缘设置有至少一连接柱，所述基板具有至少一固定孔，所述连接柱穿过所述固定孔，以将所述柔性外壳固定在所述基板上。
9.根据权利要求8所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述连接柱与所述固定孔为过盈配合。
10.根据权利要求8所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述连接柱末端具有阻挡部，所述阻挡部限位所述连接柱，以避免所述连接柱从所述固定孔中脱离。
11.根据权利要求1所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述电连接面上设置有多个电连接垫，所述电连接垫与所述基板电连接。
12.根据权利要求1所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述压力传感器封装结构还包括下支撑板，所述基板设置在所述下支撑板上。
13.根据权利要求1所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述压力传感器封装结构还包括上部按板，所述上部按板设置在所述柔性外壳的上方，作用于所述上部按板的压力通过所述柔性外壳传递至所述压力传感器的压力敏感面。
14.根据权利要求1所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述柔性外壳为硅胶外壳或者橡胶外壳。
15.根据权利要求1～14任一项所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述基板为印刷电路板或柔性电路板。
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