CN116046254A - 气压传感器的集成式隔离防护结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气压传感器的集成式隔离防护结构，包括：管壳结构，管壳结构包括管壳本体和过滤网，管壳本体具有相连通的容纳腔和通气单元，过滤网设置在通气单元处，过滤网用于隔离应用环境中的杂质；封装基板，封装基板包括基板本体、第一金属地层和第二金属地层，基板本体用于组装气压传感器的敏感元器件，第一金属地层设置在基板本体内，第二金属地层与第一金属地层连接导通，第二金属地层设置在管壳结构与基板本体的连接位置，管壳结构的容纳腔完整包络敏感元器件以实现对敏感元器件的集成式隔离防护。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中隔离防护结构较复杂、体积较大，不易平面化、集成化设计的技术问题。

Description

气压传感器的集成式隔离防护结构

技术领域

本发明涉及微电子机械与压力传感技术领域，尤其涉及一种气压传感器的集成式隔离防护结构。

背景技术

气压传感器中的压力传感芯片直接接触外部被测气压环境，需要对芯片进行环境防护，以隔离大气中的砂尘、毛屑、水珠等杂质，避免对芯片产生破坏或影响传感器性能。另一方面，由于压力传感芯片输出微弱模拟信号，极易受外界电磁信号干扰，因此还需要对芯片进行电磁屏蔽防护。

常规的气压传感器主要有TO封装或板载封装，TO封装气压传感器往往需要在装入系统后进行二次防护，如气路中的隔离设计、封装管壳接地设计等，部分传感器采用波纹片隔离封装结构形式，但会影响传感器迟滞性；板载封装气压传感器主要采用塑封形式，部分传感器通过缩小通气孔径、添加隔离膜等形式实现隔离防护，无特殊的电磁隔离设计。

以上隔离防护结构都较为复杂，且体积较大，不易平面化、集成化设计，或只能实现部分功能，因此有必要提供一种针对气压传感器的集成式隔离防护结构，可实现气压传感器杂质隔离及电磁屏蔽防护等功能。

发明内容

本发明提供了一种气压传感器的集成式隔离防护结构，能够解决现有技术中隔离防护结构较复杂、体积较大，不易平面化、集成化设计的技术问题。

本发明提供了一种气压传感器的集成式隔离防护结构，气压传感器的集成式隔离防护结构包括：管壳结构，管壳结构包括管壳本体和过滤网，管壳本体具有相连通的容纳腔和通气单元，过滤网设置在通气单元处，过滤网用于隔离应用环境中的杂质；封装基板，封装基板包括基板本体、第一金属地层和第二金属地层，基板本体用于组装气压传感器的敏感元器件，第一金属地层设置在基板本体内，第二金属地层与第一金属地层连接导通，第二金属地层设置在管壳结构与基板本体的连接位置，管壳结构的容纳腔完整包络敏感元器件以实现对敏感元器件的集成式隔离防护。

进一步地，通气单元为导气孔或导气管，当通气单元为导气管时，过滤网过盈配合嵌入导气管内。

进一步地，管壳结构的材质为不锈钢、硬铝或可伐合金。

进一步地，基板本体由PCB板或陶瓷制成。

进一步地，过滤网通过焊接或机械配合与管壳本体相连接。

进一步地，封装基板还包括定位结构，定位结构设置在基板本体上，管壳结构通过定位结构实现与封装基板的第二金属地层的精准对位组装。

进一步地，定位结构包括凸台或凹槽。

进一步地，管壳结构通过密封胶与封装基板密封粘接。

进一步地，密封胶包括硅胶或环氧胶。

进一步地，过滤网为金属滤网。

应用本发明的技术方案，提供了一种气压传感器的集成式隔离防护结构，该集成式隔离防护结构主要由管壳结构与封装基板组装而成，形成一个对压力传感芯片等敏感元器件的隔离防护空间，管壳结构为具有容纳腔的扁平式薄壳结构，通气单元处集成过滤网，可隔离应用环境中的砂尘、毛屑、水珠等杂质；封装基板内置第一金属底层，并在管壳结构组装处布置一圈第二金属地层，管壳结构组装到封装基板上，可实现对压力传感芯片等易受电磁干扰的元器件的整体包络，实现良好的电磁屏蔽功能。因此，本发明所提供的集成式隔离防护结构与现有技术相比，其可有效实现气压传感器的杂质隔离及电磁屏蔽等较为全面的环境防护功能，无需进行二次防护设计及处理；通过对传感器的封装管壳与基板等组成部分进行优化设计与集成，实现自身的环境隔离防护，集成度高，体积微小，方便气压传感器的微型化、平面化、集成化设计，以及后续拓展应用。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的管壳结构的结构示意图；

图2示出了根据本发明的具体实施例提供的封装基板的结构示意图；

图3示出了根据本发明的具体实施例提供的气压传感器的集成式隔离防护结构的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、管壳结构；11、管壳本体；12、过滤网；20、封装基板；21、基板本体；22、第二金属地层；23、电路及引线；30、密封胶；100、元器件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图3所示，根据本发明的具体实施例提供了一种气压传感器的集成式隔离防护结构，该气压传感器的集成式隔离防护结构包括管壳结构10和封装基板20，管壳结构10包括管壳本体11和过滤网12，管壳本体11具有相连通的容纳腔和通气单元，过滤网12设置在通气单元处，过滤网12用于隔离应用环境中的杂质，封装基板20包括基板本体21、第一金属地层和第二金属地层22，基板本体21用于组装气压传感器的敏感元器件，第一金属地层设置在基板本体21内，第二金属地层22与第一金属地层连接导通，第二金属地层22设置在管壳结构10与基板本体21的连接位置，管壳结构10的容纳腔完整包络敏感元器件以实现对敏感元器件的集成式隔离防护。

应用此种配置方式，提供了一种气压传感器的集成式隔离防护结构，该集成式隔离防护结构主要由管壳结构与封装基板组装而成，形成一个对压力传感芯片等敏感元器件的隔离防护空间，管壳结构为具有容纳腔的扁平式薄壳结构，通气单元处集成过滤网，可隔离应用环境中的砂尘、毛屑、水珠等杂质；封装基板内置第一金属底层，并在管壳结构组装处布置一圈第二金属地层，管壳结构组装到封装基板上，可实现对压力传感芯片等易受电磁干扰的元器件的整体包络，实现良好的电磁屏蔽功能。因此，本发明所提供的集成式隔离防护结构与现有技术相比，其可有效实现气压传感器的杂质隔离及电磁屏蔽等较为全面的环境防护功能，无需进行二次防护设计及处理；通过对传感器的封装管壳与基板等组成部分进行优化设计与集成，实现自身的环境隔离防护，集成度高，体积微小，方便气压传感器的微型化、平面化、集成化设计，以及后续拓展应用。

进一步地，在本发明中，为了隔离应用环境中的砂尘、毛屑、水珠等杂质，通气单元为导气孔或导气管，当通气单元为导气管时，过滤网12过盈配合嵌入导气管内。

作为本发明的一个具体实施例，管壳结构10的材质为不锈钢、硬铝或可伐合金，表面具有良好的导电性。基板本体21由PCB板或陶瓷制成，用于组装压力传感芯片等敏感元器件。

进一步地，在本发明中，过滤网12通过焊接或机械配合与管壳本体11相连接。

此外，在本发明中，为了实现管壳结构与封装基板上第二金属地层的精准对位组装，可将封装基板20配置为还包括定位结构，定位结构设置在基板本体21上，管壳结构10通过定位结构实现与封装基板20的第二金属地层22的精准对位组装。

作为本发明的一个具体实施例，定位结构包括凸台或凹槽。

进一步地，在本发明中，为了实现管壳结构与封装基板的可靠连接，可将管壳结构10通过密封胶100与封装基板20密封粘接。作为本发明的一个具体实施例，密封胶包括硅胶或环氧胶，过滤网12为金属滤网。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1至图3对本发明所提供的气压传感器的集成式隔离防护结构进行详细说明。

如图1至图3所示，根据本发明的具体实施例提供了一种气压传感器的集成式隔离防护结构，可有效实现气压传感器的杂质隔离及电磁屏蔽等较为全面的环境防护功能，且体积微小，易于平面化、集成化设计。

本发明提供一种气压传感器的集成式隔离防护结构，主要由管壳结构10与封装基板20组装而成，形成一个对压力传感芯片等敏感元器件的隔离防护空间。管壳结构10由金属加工成型为扁平式薄壳结构，通气口集成细孔径微型化金属滤网，可隔离应用环境中的砂尘、毛屑、水珠等杂质；封装基板20内置金属地层，并在管壳结构组装处布置一圈金属地层，管壳结构10组装到封装基板20上，可实现对压力传感芯片等易受电磁干扰的元器件的整体包络，实现良好的电磁屏蔽功能。

进一步地，管壳结构10由不锈钢、硬铝、可伐合金等金属加工而成，表面具有良好的导电性；

进一步地，管壳结构10为扁平式薄壳结构，顶部设计导气孔或导气管，能够完整包络气压传感芯片等敏感元器件；

进一步地，通气口处集成细孔径微型化金属滤网，由不锈钢等金属丝编织而成，金属滤网根据具体应用环境要求选择滤网孔径；

进一步地，金属滤网与管壳结构10通过焊接或机械配合等形式连接到一起；

进一步地，封装基板20由PCB板或陶瓷等加工而成，用于组装压力传感芯片等敏感元器件；

进一步地，封装基板20内置一层金属地层实现完整覆盖组装敏感元器件的位置；

进一步地，封装基板20组装管壳结构10的位置布置一圈金属地层，通过布线设计实现与封装基板内置地层连接导通；

进一步地，封装基板20对外电气连接形式根据具体应用需求确定，可选用各类常规形式，如单列直插式、双列直插式、贴片式等；

进一步地，管壳结构与封装基板上的一圈金属地层精准对位组装，可通过借助对位装置辅助实现，也可通过封装基板上制备凸台或凹槽等定位结构实现；

进一步地，通过密封胶等形式实现管壳结构与封装基板的密封粘接，密封胶可选用硅胶或环氧胶类，并可采用导电性密封胶粘接、焊接等形式增强导通效果。

实施例1

本实施例中，管壳结构10由不锈钢加工成型为扁平式薄壳结构，表面镀镍，具有良好的导电性，管壳结构顶端设计有的导气孔，通气口处集成500目的细孔径微型化不锈钢过滤网12(可隔离应用环境中直径约28μm的杂质)，过滤网12与管壳本体11通过激光焊连接为一体。管壳结构10如图1所示；

封装基板20由陶瓷材料加工，封装基板20上表面中心用于组装各类需要隔离防护的元器件，对应位置制备电路及引线23，封装基板20内置金属地层，完整覆盖以上各敏感元器件，基板上表面周围组装管壳结构处，制备一圈金属地层，并与内置金属地层连接导通，封装基板20对外连接形式采用常规贴片式设计，基板下表面设计合适的焊盘。封装基板如图2所示；

封装基板20上组装各元器件100，包括贴装压力传感芯片、温度传感器，焊接信息处理芯片等，将管壳结构10与封装基板20上的一圈金属地层通过辅助对位装置进行精准对位组装，本实施例中采用压力传感芯片贴装工艺用辅助对位装置，工艺相兼容，之后通过精密点胶装置将密封胶30均匀涂覆接缝处一圈，密封胶30选用环氧胶类密封胶，涂覆完毕后通过加热实现固化。组装完成后的集成式隔离防护结构如图3所示。

实施例2

本实施例与实施例1的区别，主要为管壳由硬铝加工，带有导气管结构，不锈钢滤网过盈配合形式嵌入导气管中。

实施例3

本实施例与实施例1的区别，主要为封装基板采用PCB板形式，板内布置一层金属地层，并通过印制板工艺在PCB板上表面制备电路及焊盘。

实施例4

本实施例与实施例1的区别，主要为封装基板上在组装管壳结构处加工了一圈凹槽结构，金属地层位于凹槽结构底部，管壳结构可不通过辅助对位装置进行定位组装，并与金属地层连接导通。

实施例5

本实施例与实施例1的区别，主要为管壳结构与封装基板通过导电密封胶实现粘接密封，可增强二者的导通效果。

综上所述，本发明提供了一种气压传感器的集成式隔离防护结构，该集成式隔离防护结构主要由管壳结构与封装基板组装而成，形成一个对压力传感芯片等敏感元器件的隔离防护空间，管壳结构为具有容纳腔的扁平式薄壳结构，通气单元处集成过滤网，可隔离应用环境中的砂尘、毛屑、水珠等杂质；封装基板内置第一金属底层，并在管壳结构组装处布置一圈第二金属地层，管壳结构组装到封装基板上，可实现对压力传感芯片等易受电磁干扰的元器件的整体包络，实现良好的电磁屏蔽功能。因此，本发明所提供的集成式隔离防护结构与现有技术相比，其可有效实现气压传感器的杂质隔离及电磁屏蔽等较为全面的环境防护功能，无需进行二次防护设计及处理；通过对传感器的封装管壳与基板等组成部分进行优化设计与集成，实现自身的环境隔离防护，集成度高，体积微小，方便气压传感器的微型化、平面化、集成化设计，以及后续拓展应用；本发明充分利用常见的材料与零部件，实施方便，成本低廉，能够广泛应用于气压传感器的环境隔离防护设计中。

以上对本发明的具体实施例进行了详细的描述，但仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围不仅局限于以上描述的实施例，可以根据实际应用需要，扩展到更多类型器件的应用场合。对于本领域技术人员，任何对本发明的等同修改和替代都在本发明的范畴之中，在不脱离本发明原理下的均等改进与润饰，都应在本发明的保护范围。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气压传感器的集成式隔离防护结构，其特征在于，所述气压传感器的集成式隔离防护结构包括：

管壳结构(10)，所述管壳结构(10)包括管壳本体(11)和过滤网(12)，所述管壳本体(11)具有相连通的容纳腔和通气单元，所述过滤网(12)设置在所述通气单元处，所述过滤网(12)用于隔离应用环境中的杂质；

封装基板(20)，所述封装基板(20)包括基板本体(21)、第一金属地层和第二金属地层(22)，所述基板本体(21)用于组装气压传感器的敏感元器件，所述第一金属地层设置在所述基板本体(21)内，所述第二金属地层(22)与所述第一金属地层连接导通，所述第二金属地层(22)设置在所述管壳结构(10)与所述基板本体(21)的连接位置，所述管壳结构(10)的容纳腔完整包络所述敏感元器件以实现对所述敏感元器件的集成式隔离防护。

2.根据权利要求1所述的气压传感器的集成式隔离防护结构，其特征在于，所述通气单元为导气孔或导气管，当所述通气单元为导气管时，所述过滤网(12)过盈配合嵌入所述导气管内。

3.根据权利要求1所述的气压传感器的集成式隔离防护结构，其特征在于，所述管壳结构(10)的材质为不锈钢、硬铝或可伐合金。

4.根据权利要求3所述的气压传感器的集成式隔离防护结构，其特征在于，所述基板本体(21)由PCB板或陶瓷制成。

5.根据权利要求4所述的气压传感器的集成式隔离防护结构，其特征在于，所述过滤网(12)通过焊接或机械配合与所述管壳本体(11)相连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的气压传感器的集成式隔离防护结构，其特征在于，所述封装基板(20)还包括定位结构，所述定位结构设置在所述基板本体(21)上，所述管壳结构(10)通过所述定位结构实现与所述封装基板(20)的第二金属地层(22)的精准对位组装。

7.根据权利要求6所述的气压传感器的集成式隔离防护结构，其特征在于，所述定位结构包括凸台或凹槽。

8.根据权利要求7所述的气压传感器的集成式隔离防护结构，其特征在于，所述管壳结构(10)通过密封胶与所述封装基板(20)密封粘接。

9.根据权利要求8所述的气压传感器的集成式隔离防护结构，其特征在于，所述密封胶包括硅胶或环氧胶。

10.根据权利要求8所述的气压传感器的集成式隔离防护结构，其特征在于，所述过滤网(12)为金属滤网。

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