CN116919352A - 测量人体组织内压力和温度的微型传感器及其封装工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种测量人体组织内压力和温度的微型传感器及其封装工艺，通过在载板上布局压力传感器以及温度传感器，压力信号采样模块根据压力传感器上单晶硅和多晶硅压敏薄膜电阻的电阻值的大小变化，来检测压力信号，实现对压力的测量，温度信号采样模块根据温度传感器上热敏电阻的电阻值的大小变化，来检测温度信号。压力传感器与温度传感器共用接地线，实现了在载板上将压力传感器以及温度传感器进行微组装，提高了微型传感器件的便利度以及减少了封装体积。
Description
技术领域
本申请涉及传感器以及医疗设备技术领域，特别是涉及一种测量人体组织内压力和温度的微型传感器及其封装工艺。
背景技术
现在临床使用的传感器件，多数在人体外使用。比如，使用压力传感器件或者温度传感器件在体表或者在距离体表比较浅的部位，测量血压或者温度。随着医疗技术的进步和要求，需要对于人体组织或腔道内的压力或者温度进行测量时，往往需要对传感器件进行微小化封装。譬如对颅内压、冠状动脉内压力、肺动脉压力、肾动脉压力等人体内压力的测量，以及对颅内温、膀胱内温、直肠内温等体内温度的测量。这些部位相对狭窄，所需的压力和温度传感器必须做到微型化才能够到达所述部位进行测量。
然而，现有用于人体内的微型传感器件封装难度大，良品率低。传感器件封装之后，往往体积比较大，限制了用于人体内组织或血管内的使用。
发明内容
基于此，本申请的目的在于，提供一种测量人体组织内压力和温度的微型传感器及其封装工艺，其具有传感器件制作方便、良品率高、封装体积小的优点。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种测量人体组织内压力和温度的微型传感器，微型传感器用于连接信号检测电路，信号检测电路包括压力信号采样电路以及温度信号采样电路；微型传感器包括载板、固定在载板上的压力传感器以及温度传感器；
压力传感器包括由单晶硅压敏薄膜和多晶硅压敏薄膜混合组成，多晶硅压敏感薄膜被沉积在体硅加工后的单晶硅层下表面，单晶硅层与多晶硅压力敏感薄膜之间夹着一层氧化硅层；然后通过干法自停止刻蚀单晶硅层形成单晶硅应力集中结构，最后去除氧化硅层暴露出多晶硅力敏感薄膜，从而制备厚度薄于5μm下的多晶硅力敏感薄膜。
所述单晶硅压敏薄膜和多晶硅压敏薄膜在芯片内部共同连接成超微型惠斯顿电桥，构成一个完整的超微型压力传感器芯片模块，具体包括R1\R2\R3\R4等，由硅压敏薄膜组成的压力传感器芯片分别有全桥和半桥不同的结构：由两个硅压敏薄膜电阻组成的惠斯顿半桥压力传感器芯片，分别为R1、R2，而R3、R4则为通过导线与R1、R2连接的传感器芯片外部的惠斯顿半桥的一部分，R3、R4为固定值电阻。在另一个方案中，由四个硅压敏薄膜电阻组成的惠斯顿全桥压力传感器芯片，分别为R1、R2、R3、R4，全部是位于芯片内部的硅压敏薄膜电阻。温度传感器包括热敏电阻；热敏电阻的第一端与R1、R2的连接端共同连接并接地；热敏电阻的第二端经由温度信号采样电路与电源连接。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种测量人体内压力和温度的微型传感器件的制造工艺，包括如下步骤：
在载板上通过电镀工艺镀上金属焊盘a、b、c以及金属异型焊盘d、e；其中，焊盘a、b、c与焊盘d、e通过导线与各自对应的传感器芯片上的焊盘连接；
采用固晶工艺将压力传感器固定在载板上，采用超声波焊接工艺将压力传感器的焊盘与载板焊盘a、b、c通过导线焊接；将温度传感器固定在载板上，以使温度传感器的电极与焊盘d、e连接。
本申请实施例通过在载板上布局压力传感器以及温度传感器，压力信号采样电路根据压力传感器上压敏电阻的电阻值的大小变化，来检测压力信号，实现对压力的测量。温度信号采样电路根据温度传感器上热敏电阻的电阻值的大小变化，来检测温度信号。压力传感器与温度传感器共用接地线，实现了在载板上将压力传感器以及温度传感器进行微组装，提高了微型传感器件的良品率以及减小了传感器件的封装体积。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的测量人体组织内压力和温度的微型传感器的示意图；
图2为本申请一个实施例提供的测量人体组织内压力和温度的微型传感器的具体电路结构示意图；
图3为本申请另一个实施例提供的测量人体组织内压力和温度的微型传感器的示意图；
图4为本申请另一个实施例提供的测量人体组织内压力和温度的微型传感器的具体电路结构示意图；
图5为本申请一个实施例提供的测量人体组织内压力和温度的微型传感器的封装工艺的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面将结合图1至图5，对本申请实施例提供的测量人体内压力和温度的微型传感器及其封装工艺进行详细介绍。
实施例1
第一个实施例中，请参阅图1和图2，本申请实施例提供一种测量人体内压力和温度的微型传感器件，微型传感器件通过连接信号检测电路，信号检测电路包括压力信号采样电路以及温度信号采样电路；微型传感器件包括载板10、布局在载板10上的压力传感器11、压力感应面12以及温度传感器13；
载板上分别镀有焊盘a、b、c、d、e，其中焊盘d为7字形或q字型异型焊盘，焊盘e为T字形或P字形异型焊盘。他们分别简称为载板焊盘a、b、c、d、e。压力传感器上有焊盘Q1、Q2、Q3。其中载板焊盘a、b、c分别与传感器焊盘Q1、Q2、Q3通过超声波焊接工艺实现导线焊接。载板焊盘d、e分别为温度传感器电极的连接焊盘。
其中，焊盘a、b、c分别与导线m1、m2、m3通过焊接工艺连接，焊盘d、e分别通过焊接工艺与导线m4、m5连接。
压力传感器11的压力感应面12包括第一压敏硅薄膜电阻R1以及第二压敏硅薄膜电阻R2；温度传感器13包括热敏电阻R5；第一压敏电阻R1和第二压敏电阻R2的第一端，连接于传感器焊盘Q1,焊盘Q1通过导线与焊盘a并通过导线m1与热敏电阻R5的载板焊盘d连接并通过导线m4接地GND；第一压敏电阻R1的第二端通过焊盘Q2与压力信号采样电路的第一端连接，第二压敏电阻R2的第二端通过焊盘Q3与压力信号采样电路的第二端连接；热敏电阻R5的另一端经由温度信号采样电路与电源VCC2连接。其中，接地GND与电源VCC2可以视为激励电源的负极与激励电源的正极。
焊盘a、b、c、d、e通过导线与对应外接的的传感器采样电路连接，从而实现温度和压力的测量。其中，传感器中压敏电阻R1、R2通过焊盘b、c与外接电阻R3、R4构成完整的惠斯顿电桥，焊盘a与压力传感器焊盘Q1通过导线m1连接载板焊盘d互通并接地，即压力传感器与温度传感器共用地线。焊盘e通过导线为NTC温度传感器供电。
其中，载板10的长度不超过6mm，可以是2-6mm，载板10的最大宽度不超过1.5mm，可以是0.2-1.5mm，载板10的厚度不超过0.5mm，可以是0.1mm-0.5mm之间，以满足将载板10以及载板10上的压力传感器、温度传感器封装在细小狭窄的空间的要求。载板10可以是柔性电路板、硬电路板或者陶瓷板。
其中，传感器中第一压敏硅薄膜电阻R1以及第二压敏硅薄膜电阻R2组成一个惠斯通半桥，R1、R2两个可变压敏硅片薄膜电阻通过导线与外接的定值电阻R3、R4连接成可测量压力的的惠斯顿电桥。第一压敏电阻R1以及第二压敏电阻R2在人体内压力作用下，电阻值发生变化，从而使得第一压敏电阻R1的第二端即焊盘Q2或焊盘b的电压值发生变化，第二压敏电阻R2的第二端即焊盘Q3或焊盘c的电压值发生变化。通过焊盘b引出一根导电线m2，通过焊盘c引出一根导电线m3，在这两根导电线m1和m2之间连接第一电压计V1。压力信号采样电路通过电压值V1，可以测量人体内组织或腔道内压力的大小。
热敏电阻R5在不同的温度下，电阻值的大小不同。具体地，当温度升高时，热敏电阻R5的电阻值变小，当温度降低时，热敏电阻R5的电阻值变大。热敏电阻感应人体内温度变化，热敏电阻R5的电阻值变化，导致热敏电阻R5的焊盘d、e间的电压值会发生变化。温度信号采样电路通过采集热敏电阻R5的焊盘的d、e间的电压值即导线m4与m5间的电压值V3，可以测量温度的大小。其中，热敏电阻R5可以是柱状电极的NTC热敏电阻，也可以是上下电极的片状NTC热敏电阻。
其中，电源VCC1与电源VCC2可以是同一个激励电源的正极，也可以是不同激励电源的正极。
本申请实施例图2中，虚线框1中的压力传感器以及温度传感器同在载板10上，而定值电阻R3、R4、R6以及第一电压计V1和第三电压计V3均不在载板10上。其中，温度传感器中的热敏电阻为柱状或片状电极的NTC热敏电阻。
实施例2
在第二个实施例中，请参阅图3和图4，本申请实施例提供一种测量人体内压力和温度的微型传感器件，微型传感器件通过连接信号检测电路，信号检测电路包括压力信号采样电路以及温度信号采样电路；微型传感器件包括载板10、布局在载板10上的压力传感器11、压力感应面12以及温度传感器13；
载板上分别镀有焊盘a、b、c、d、e，其中焊盘d为7字形或q字型异型焊盘，焊盘e为T字形或P字形异型焊盘。他们分别简称为载板焊盘a、b、c、d、e。压力传感器上有焊盘Q4、Q5、Q6、Q7。其中载板焊盘a、b、c分别与传感器焊盘Q4、Q5、Q6通过超声波焊接工艺实现导线焊接。载板焊盘d、e分别为温度传感器电极的连接焊盘。
在本申请实施例中，压力传感器11的压力感应面12上还包括第三压敏硅薄膜电阻R3以及第四压敏硅薄膜电阻R4；硅薄膜压敏电阻R1、R2、R3以及R4共同组成惠斯通全桥。其中，第一压敏电阻R1与第三压敏电阻R3串联，第二压敏电阻R2与第四压敏电阻R4串联。这四个压敏电阻均可以感应人体内压力大小，在压力作用下，其电阻值均可发生变化，测量的灵敏度也比惠斯顿半桥结构更高。
在此实施例中，压力信号采样电路包括第二电压计V2；第二电压计V2的一端与第一压敏电阻R1的第二端即焊盘Q4连接，第二电压计V2的另一端与第二压敏电阻R2的第二端即焊盘Q6连接。
在本申请实施例中，电源VCC1提供电压，通过第二电压计V2测量第一压敏电阻R1的第二端即焊盘Q4与第二压敏电阻R2的第二端即焊盘Q6之间的电压差，根据电压差，可以获得压力传感器感应的压力大小。
在本申请实施例中，虚线框2中的压力传感器11以及温度传感器13同在载板10上，而定值电阻R6、第二电压计V2和第三电压计V3均不在载板10上。其中，温度传感器13中的热敏电阻为柱状或片状NTC热敏电阻。
具体地，载板10通过电镀工艺镀有焊盘a、b、c、d、e，通过焊盘a引出一根外引导电线m1，通过焊盘b引出一根外引导电线m2与外部电源VCC1连接，通过焊盘c引出一根外引导电线m3，在这两根外引导电线m1和m3之间连接第二电压计V2。
在第二个实施例中，温度信号采样电路包括定值电阻R6以及第三电压计V3；热敏电阻R5的第二端即焊盘e与定值电阻R6通过导线m5连接，定值电阻R6的另一端与电源VCC2连接，第三电压计V3两端分别连接导线m4与m5。
具体地，载板10上镀有焊盘d和e，通过焊盘d引出一根导线m4接地GND，通过焊盘e引出一根导线m5经定值电阻R6与外部电源VCC2连接。其中，电源VCC2与电源VCC1可以是同一个激励电源的正极，也可以是不同激励电源的正极。
在本申请实施例中，热敏电阻R5在温度的作用下，电阻值发生变化，导致流经热敏电阻R5与定值电阻R6的电流发生变化。通过第三电压计V3测量热敏电阻R5两端即导线m4与m5之间的电压值，可以获得温度传感器感应的温度变化。
具体封装工艺流程：
请参阅图5，其为本申请一个实施例提供的测量人体内压力和温度的微型传感器的封装工艺的流程示意图。本申请实施例提供的测量人体内压力温度的微型传感器件的封装工艺，包括步骤S1～S5，具体如下：
S1：在载板上镀上若干个焊盘；其中，若干个传感器焊盘与若干个载板焊盘之间按照预设连接关系通过导电线连接；所有在载板电镀的若干个焊盘，可镀铜、镀金、镀锡或者镀银以实现对导电线与焊盘的焊接牢固度。
载板焊盘布局的方案以与两个传感器上的焊盘最近及最方便焊接的方式为原则。方便传感器焊盘与若干个载板焊盘按照预设的连接关系通过导电线连接。
载板焊盘a、b、c可以用于连接压力传感器的焊盘、焊盘d、e用于连接温度传感器的电极。
S2：采用固晶工艺将压力传感器固定在载板上，采用超声波焊接工艺将压力传感器焊盘与相应的载板焊盘通过导线焊接；
S3:将温度传感器固定在载板上，以使温度传感器的电极与相应的载板焊盘连接。包括S301、S302，具体步骤如下：
S301：若热敏电阻为两端柱状电极的NTC热敏电阻，采用smt贴片工艺将温度传感器固定在载板上，以使热敏电阻的两端电极分别与两端电极相应的两个载板焊盘连接。具体地，热敏电阻的一端电极与焊盘d连接，热敏电阻的另一端电极与焊盘e连接。
请参阅图1，载板上镀有焊盘a、b、c，焊盘d、e，压力传感器上有焊盘Q1、Q2、Q3。通过超声波焊接工艺分别将焊盘a与压力传感器的焊盘Q1通过导线连接，将焊盘b与压力传感器的焊盘Q2连接，将焊盘c与压力传感器的焊盘Q3连接，焊盘a通过导线m1与焊盘d连接。
S302：若热敏电阻为上下电极的片状NTC热敏电阻，采用银浆粘结工艺将温度传感器的下端电极固定在载板上，以使热敏电阻的下端电极与之相连接的焊盘d连接，采用超声波焊接工艺将热敏电阻的上端电极与焊盘e通过导线连接。
请参阅图3，载板上分别镀有焊盘a、b、c、d、e，压力传感器上有焊盘Q4、Q5、Q6、Q7。通过导线超声波焊接工艺分别将焊盘a与压力传感器的焊盘Q4连接，焊盘b与压力传感器的焊盘Q5连接，焊盘c与压力传感器的焊盘Q6连接，焊盘d与压力传感器的焊盘Q7连接。
S4:通过压力传感器和温度传感器焊盘和导线之间的焊接，实现两者共用地线。
将导电线m4作为接地线，因此，压力传感器和温度传感器实现共地线。采用共地线连接，可以使微组装更加容易，压力传感器和温度传感器的电气连接，可以减少一根外引导电线的焊接，使得狭小的载板上更利于布局焊盘。
S5:通过在载板焊盘焊接合适的外接导线m1、m2、m3、m4、m5，所有导线通过粘合工艺实现绝缘并线，并通过所有导线与传感器接口电路的焊接，从而实现传感器信号与主机系统的通讯。
医用微型传感器使用时需要通过医护人员操作将其短期或长期植入人体内进行测量。具体地，将微型传感器件封装在医疗器械部件内，可以封装在细小的套管内，或者镶嵌在细小的导丝或者导管壁上，以能达到套管、导丝或导管壁能达到的人体内器官或腔道的测量部位。通过微型传感器件上的压力传感器感应器官部位的压力变化，通过微型传感器件上的温度传感器感应器官部位的温度变化，有效的监测该器官或腔道部位的压力和温度，可以反应该器官部位的病情进展，譬如血管或者组织内的水肿、感染、梗塞情况。
本申请实施例通过将载板作为压力传感器、温度传感器和外接导线之间的转接载体，可以为半导体封装使用的超声波焊接设备和固晶设备提供物理上的固定作用，同时也起到转接导线之间提供了一个可加工的对象，从而为同时在同一载板上微组装压力传感器以及温度传感器提供了可组装的平台。固定有压力传感器以及温度传感器的载板，再进一步封装在套管部件内，提供了可固定的平台，增加了加工的可靠性。如果不使用载板，微小的压力传感器以及温度传感器，并不适合直接焊接导电线，直接焊接，导致良品率低。同时，独立的压力传感器和独立的温度传感器，组装在一起难度大，良品率低，不易组装在细小狭窄的空间。
本申请实施例中微型传感器件制造过程中所涉及的超声波焊接工艺、SMT贴片工艺、银浆粘结工艺以及电阻焊工艺，具有用料节省、污染少的特点，适合医用超微传感器器件的后续加工。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.测量人体组织内压力和温度的微型传感器，其特征在于，所述传感器件包括载板、焊接在所述载板上的压力传感器以及温度传感器，传感器件通过连接信号检测电路来实现传感器信号的检测，所述信号检测电路包括压力信号采样电路和温度信号采样电路，所述压力信号采样电路与所述压力传感器连接，所述温度信号采样电路与温度传感器连接。
2.根据权利要求1所述的测量人体组织内压力和温度的微型传感器，其特征在于，惠斯通电桥结构包括半桥结构或全桥结构，若压力传感器为惠斯通全桥结果，所述压力传感器包括第一压敏硅薄膜电阻(以下简称第一电阻)、第二压敏硅薄膜电阻(以下简称第二电阻)、第三压敏硅薄膜电阻(以下简称第三电阻)及第四压敏硅薄膜电阻(以下简称第四电阻)，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻构成惠斯顿电桥，均位于传感器内部；所述温度传感器包括热敏电阻和定值电阻，所述热敏电阻的第一端与所述惠斯顿电桥公共接地，所述热敏电阻的第二端与所述定值电阻和外部电源依次连接，所述温度信号采样电路与所述热敏电阻两端连接。
3.根据权利要求1所述的测量人体组织内压力和温度的微型传感器，其特征在于，若压力传感器为惠斯通半桥结构，则所述第一电阻和第二电阻均为位于微型传感器内部的硅薄膜压敏电阻，所述第三电阻和第四电阻均为位于微型传感器外部的定值电阻，所述第一电阻通过导线串联所述第三电阻，所述第二电阻通过导线串联所述第四电阻。
4.根据权利要求3、4所述的测量人体组织内压力和温度的微型传感器件，其特征在于，所述硅薄膜压敏电阻由单晶硅压敏薄膜和多晶硅压敏薄膜混合组成，所述多晶硅压敏感薄膜被沉积在体硅加工后的单晶硅层下表面，单晶硅层与多晶硅压力敏感薄膜之间夹着一层氧化硅层。
5.根据权利要求2至4任一项所述的测量人体组织内压力和温度的微型传感器，其特征在于，所述压力信号采样电路包括第一电压计，所述第一电压计的一端连接所述第一电阻与所述第三电阻的连接端，所述第一电压计的另一端连接所述第二电阻与所述第四电阻的连接端。
6.根据权利要求2至4任一项所述的测量人体组织内压力和温度的微型传感器，其特征在于，所述温度信号采样电路包括第三电压计，所述第三电压计两端分别连接所述热敏电阻两端。
7.根据权利要求2至4任一项所述的测量人体组织内压力和温度的微型传感器，其特征在于，所述载板的宽度介于0.2mm-1.5mm，长度介于2-6mm，厚度介于0.1-0.5mm。
8.根据权利要求2至4任一项所述的测量人体组织内压力和温度的微型传感器，其特征在于，所述热敏电阻包括柱状两端电极的NTC热敏电阻和片状NTC热敏电阻。
9.一种测量人体组织内压力和温度的微型传感器件的封装工艺，其特征在于，包括如下步骤：
在载板上镀有若干个焊盘；其中，若干个所述焊盘之间按照预设连接关系通过导电线连接；
采用固晶工艺将压力传感器固定在所述载板上，采用超声波焊接工艺将所述压力传感器的焊盘与相应的所述载板焊盘通过导线焊接；同样通过固晶工艺将温度传感器固定在所述载板上，以使所述温度传感器的电极与相应的所述载板焊盘连接。
10.根据权利要求9所述的测量人体组织内压力和温度的微型传感器件的封装工艺，其特征在于：将所述温度传感器固定在所述载板上，以使所述温度传感器的电极与相应的所述载板焊盘连接的步骤，包括：
若所述热敏电阻为柱状两端电极的NTC热敏电阻，采用SMT贴片工艺将所述温度传感器固定在所述载板上，以使所述热敏电阻的两端电极分别与所述两端电极相应的两个所述载板的焊盘连接；
若所述热敏电阻为片状NTC热敏电阻，采用银浆粘结工艺将所述温度传感器的下端电极固定在所述载板上，以使所述热敏电阻的下端电极与所述载板的焊盘连接，采用超声波焊接工艺使用导线将所述热敏电阻的上端电极与所述上端电极相应的所述另一个载板焊盘连接；其中，上述工艺所用导线可以为金线、铜线、铝线或铜/铝漆包线。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN207570689U (zh) * | 2017-11-30 | 2018-07-03 | 上海大学 | 微型ntc体温数字模块 |
| KR101943519B1 (ko) * | 2017-09-26 | 2019-01-29 | 울산과학기술원 | 복합소재, 그 제조 방법 및 상기 복합소재를 포함하는 유연한 온도 센서 |
| CN114136509A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-03-04 | 深圳信息职业技术学院 | 一种温度压力一体式mems传感器封装工艺 |
| CN115417370A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-12-02 | 西安秦铂瑞科技有限公司 | 一种压力传感器芯片的封装结构及其封装方法 |
| CN218105886U (zh) * | 2021-12-30 | 2022-12-23 | 北京清华长庚医院 | 监测肾内压及温度的无线蓝牙微型传感装置 |
| CN218128528U (zh) * | 2021-12-30 | 2022-12-27 | 北京清华长庚医院 | 新型肾内压微型传感器件 |
| CN116573605A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-08-11 | 上海迷思科技有限公司 | Mems压力传感器的封装方法及封装结构 |
-
2023
- 2023-08-16 CN CN202311036178.7A patent/CN116919352A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101943519B1 (ko) * | 2017-09-26 | 2019-01-29 | 울산과학기술원 | 복합소재, 그 제조 방법 및 상기 복합소재를 포함하는 유연한 온도 센서 |
| CN207570689U (zh) * | 2017-11-30 | 2018-07-03 | 上海大学 | 微型ntc体温数字模块 |
| CN114136509A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-03-04 | 深圳信息职业技术学院 | 一种温度压力一体式mems传感器封装工艺 |
| CN218105886U (zh) * | 2021-12-30 | 2022-12-23 | 北京清华长庚医院 | 监测肾内压及温度的无线蓝牙微型传感装置 |
| CN218128528U (zh) * | 2021-12-30 | 2022-12-27 | 北京清华长庚医院 | 新型肾内压微型传感器件 |
| CN115417370A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-12-02 | 西安秦铂瑞科技有限公司 | 一种压力传感器芯片的封装结构及其封装方法 |
| CN116573605A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-08-11 | 上海迷思科技有限公司 | Mems压力传感器的封装方法及封装结构 |
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