CN117804651A - Mems压力传感器 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供一种MEMS压力传感器，包括：传感器本体和芯片，传感器本体具有容纳空间，芯片设于容纳空间内，传感器本体的外侧形成有密封槽，传感器本体上形成有隔离槽，隔离槽沿传感器本体的径向设于芯片与密封槽之间，隔离槽与密封槽为同心设置。本公开的MEMS压力传感器，当MEMS压力传感器安装到装配位置时，安装位置的装配应力通过密封件传递到密封槽的底部，装配应力沿着传感器本体的径向传递，当装配应力传递到与隔离槽时，隔离槽阻止装配应力继续向传感器本体的中心传递，即隔离槽将装配应力隔离在芯片的外侧，从而防止装配应力集中到芯片，避免装配应力影响芯片测量数据，保证MEMS压力传感器测量数据的准确性。

Description

MEMS压力传感器

技术领域

本公开的实施例属于微电子机械系统（MEMS）技术领域，具体涉及一种MEMS压力传感器。

背景技术

当前，市场上用于测量小量程压力的传感器，多以MEMS芯片封装成塑封、不锈钢封装型式制作，主要应用民用工业领域测量，其测量温度范围窄，测量介质以无腐蚀干燥气体介质为主。

相关技术中，小量程压力传感器测量的压力范围较小，在小量程压力传感器的安装使用过程中，装配应力完全作用在芯片上从而使测量产生偏差，进而造成压力传感器测量结果不准确。

发明内容

本公开的实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种MEMS压力传感器。

本公开的实施例提供一种MEMS压力传感器，所述MEMS压力传感器包括：传感器本体和芯片，所述传感器本体具有容纳空间，所述芯片设于所述容纳空间内，所述传感器本体的外侧形成有密封槽，所述传感器本体上形成有隔离槽，所述隔离槽沿所述传感器本体的径向设于所述芯片与所述密封槽之间，所述隔离槽与所述密封槽为同心设置。

在本发明的一些实施例中，所述传感器本体还具有安装空间，所述容纳空间与所述安装空间沿所述传感器本体的长度方向布置，所述隔离槽由所述安装空间沿所述传感器本体的长度方向背离所述安装空间凹陷形成。

在本发明的一些实施例中，在所述传感器本体的长度方向上，所述隔离槽与所述芯片之间的距离小于等于所述密封槽与所述芯片之间的距离。

在本发明的一些实施例中，所述传感器本体上还形成有连通通道，所述连通通道连通所述容纳空间和所述安装空间，所述隔离槽环绕所述连通通道设置。

在本发明的一些实施例中，所述连通通道包括注液通道和多个引脚通道，所述注液通道与多个所述引脚通道沿所述传感器本体的周向间隔且均匀布置。

在本发明的一些实施例中，所述传感器本体还包括多个引脚，所述引脚的数量与所述引脚通道的数量相同，所述引脚与所述引脚通道呈一一对应布置，所述引脚通过绝缘玻璃固定在所述引脚通道内。

在本发明的一些实施例中，所述传感器还包括封堵球，所述封堵球封堵所述注液通道连通所述安装空间的一端。

在本发明的一些实施例中，所述隔离槽为环形槽。

在本发明的一些实施例中，所述传感器还包括：

瓷环，所述瓷环固设于所述容纳空间内，所述瓷环具有芯片安装腔和多个引脚安装腔；

多个引脚，每一所述引脚的第一端设于不同的所述引脚安装腔内，每一所述引脚的第一端与所述芯片连接，每一所述引脚的第二端延伸至所述传感器本体的外部。

在本发明的一些实施例中，所述MEMS压力传感器还包括：固定环和膜片，所述膜片设于所述固定环与所述传感器本体之间，所述固定环、所述膜片与所述传感器本体通过焊接固定连接。

本公开的实施例的MEMS压力传感器，传感器本体的外侧的密封槽内安装有密封件，传感器本体的内部设置有隔离槽，隔离槽与密封槽为同心设置，当MEMS压力传感器安装到装配位置时，安装位置的装配应力通过密封件传递到密封槽的底部，装配应力沿着传感器本体的径向传递，当装配应力传递到与密封槽同心设置的隔离槽时，隔离槽阻止装配应力继续向传感器本体的中心传递，即隔离槽将装配应力隔离在芯片的外侧，从而防止装配应力集中到芯片，避免装配应力影响芯片测量数据，保证MEMS压力传感器测量数据的准确性。

附图说明

图1为本公开的实施例的MEMS压力传感器的爆炸示意图；

图2为图1所示的MEMS压力传感器的剖面示意图。

附图中各标号表示如下：

100、MEMS压力传感器；

10、传感器本体；101、容纳空间；102、注液通道；103、引脚通道；104、安装空间；105、密封槽；106、隔离槽；

21、瓷环；211、芯片安装腔；212、引脚安装腔；22、芯片；23、引脚；24、金属丝；

30、膜片；

50、封堵球；

60、绝缘玻璃；

70、固定环；

80、密封件；

90、液体介质。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。

如图1和图2所示，一种MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统）压力传感器，MEMS压力传感器100包括：传感器本体10和芯片22，传感器本体10具有容纳空间101，芯片22设于容纳空间101内，传感器本体10的外侧形成有密封槽105，传感器本体10上形成有隔离槽106，隔离槽106沿传感器本体10的径向设于芯片22与密封槽105之间，隔离槽106与密封槽105为同心设置。

根据本发明的实施例的MEMS压力传感器100，传感器本体10的外侧的密封槽105内安装有密封件80，传感器本体10的内部设置有隔离槽106，隔离槽106与密封槽105为同心设置，当MEMS压力传感器100安装到装配位置时，安装位置的装配应力通过密封件80传递到密封槽105的底部，装配应力沿着传感器本体10的径向传递，当装配应力传递到与密封槽105同心设置的隔离槽106时，隔离槽106阻止装配应力继续向传感器本体10的中心传递，即隔离槽106将装配应力隔离在芯片22的外侧，从而防止装配应力集中到芯片22，避免装配应力影响芯片22测量数据，保证MEMS压力传感器100测量数据的准确性。

在本发明的一些实施例中，传感器本体10还具有安装空间104，传感器本体10通过安装空间104与其他零部件实现连接关系，具体地，安装空间104具有开口端，以便于其他零部件安装到安装空间104内，或者便于安装空间104与其他零部件的连接结构相匹配。容纳空间101与安装空间104沿传感器本体10的长度方向布置，容纳空间101具有开口端，容纳空间101的开口端与安装空间104的开口端沿着传感器本体10的长度方向位于传感器本体10的两端，容纳空间101的开口端便于安装芯片22、瓷环21等零部件。隔离槽106由安装空间104沿传感器本体10的长度方向背离安装空间104凹陷形成，即隔离槽106由安装空间104的底部（即安装空间104背离其开口端的内壁）形成凹槽。隔离槽106与安装空间104连通，便于隔离槽106的加工。

在本发明的一些实施例中，在传感器本体10的长度方向上，隔离槽106与芯片22之间的距离小于等于密封槽105与芯片22之间的距离，具体地，隔离槽106与芯片22之间的距离指的是隔离槽106距离芯片22最近的一端至芯片22的距离，密封槽105与芯片22之间的距离指的是密封槽105距离芯片22最近的一端至芯片22距离。隔离槽106的边缘相对于密封槽105的边缘更靠近芯片22，可以保证隔离槽106靠近芯片22一端可以将密封槽105传递的装配应力隔离在隔离槽106外，隔离槽106与芯片22之间的距离等于密封槽105与芯片22之间的距离，即隔离槽106的边缘与密封槽105的边缘沿传感器本体10的径向处于同一平面，也可以保证隔离槽106靠近芯片22一端可以将密封槽105传递的装配应力隔离在隔离槽106外。隔离槽106背离芯片22的一端与安装空间104连通，可以保证隔离槽106背离芯片22的一端将密封槽105传递的装配应力隔离在隔离槽106外。

需要说明的是，传感器本体10的长度方向为MEMS压力传感器100的膜片30至芯片22的方向，也就是容纳空间101至安装空间104的方向。

在本发明的一些实施例中，传感器本体10上还形成有连通通道，容纳空间101与安装空间104通过连通，以便于安装引脚23，也便于从安装空间104向容纳空间101内注入液体。隔离槽106环绕连通通道设置，隔离槽106将密封槽105传递的装配应力隔离在连通通道外，保证装配应力不会集中到连通通道，保证连通通道的密封性，提高传感器本体10的安全性。

在本发明的一些实施例中，连通通道包括注液通道102和多个引脚通道103，注液通道102与多个引脚通道103沿传感器本体10的周向间隔且均匀布置，隔离槽106环绕注液通道102和引脚通道103设置，以将密封槽105传递的装配应力隔离在注液通道102和引脚通道103的外部，保证装配应力不会集中到注液通道102和引脚通道103，避免注液通道102与封堵球50之间产生间隙，保证注液通道102与封堵球50之间的密封性，避免引脚通道103与其内填充的绝缘玻璃60之间不会有液体通道，防止容纳空间101内的液体泄漏到安装空间104内，提高传感器本体10的安全性。

在本发明的一些实施例中，传感器本体10还包括多个引脚23，本实施例中引脚23的数量为五个，其他实施例中，可以根据实际需求设置引脚23的数量。引脚23的数量与引脚通道103的数量相同，引脚23与引脚通道103呈一一对应布置，引脚23通过绝缘材料固定在引脚通道103内，以保证引脚23与引脚通道103连接的牢固性，同时，保证绝缘材料充满引脚通道103可以保证引脚通道103的密封性，避免容纳空间101内的液体通过引脚通道103泄漏到安装空间104内。另外，绝缘材料可以将引脚23和传感器本体10隔离，防止传感器本体10影响引脚23传递电信号，提高引脚23传递电信号的可靠性。具体地，绝缘材料为绝缘玻璃60，也可以是绝缘陶瓷等材料。

在本发明的一些实施例中，传感器还包括封堵球50，封堵球50封堵注液通道102连通安装空间104的一端，当容纳空间101内注入一定的液体后，封堵球50封堵在注液通道102背离容纳空间101的一端，即封堵球50封堵注液通道102连通安装空间104的一端，以避免安装空间104内的液体通过注液通道102泄漏到安装空间104内，保证MEMS压力传感器100的密封性。

在本发明的一些实施例中，隔离槽106为环形槽，环形槽可以将装配应力完全隔离其外侧，环形槽的数量至少为一个，一个环形槽即可实现对安装应力的隔离，环形槽的数量也可以是两个、三个或者更多个，当环形槽的数量为两个及两个以上时，两个或两个以上的环形槽为同心设置，通过多个同心环形槽将装配应力最大限度的隔离，保证芯片22的测量精度。为了简化加工步骤，提高传感器本体10的结构刚度，本实施例以一个环形槽优选方案。 在本发明的一些实施例中，MEMS传感器还包括瓷环21，瓷环21固定连接在容纳空间101内，瓷环21可以采用粘结或其他固定连接方式固定在容纳空间101的内壁上，瓷环21设置在容纳空间101背离容纳空间101的开口端的一端。

进一步地，瓷环21的中间形成有芯片安装腔211，芯片安装腔211沿着瓷环21的中心线的方向贯穿瓷环21，芯片22设置在瓷环21的芯片安装腔211内，即芯片22设置在容纳空间101背离其开口端的一端，以保证芯片22与覆盖开口端的膜片30之间具有足够的容纳空间101来容纳液体介质90，进而提高芯片22采集信号的灵敏度，通过芯片安装腔211可以限制芯片22沿瓷环21的径向产生位移。本实施例中，芯片22粘结在容纳空间101的内壁上，可以保证芯片22的牢固性，避免芯片22的位置发生变化，提高测量的精准度。在其他实施例中，芯片22也可以通过其他方式固定在容纳空间101的内壁上，如焊接、螺纹连接等。为了便于加工，本发明实施例以芯片22通过粘结的方式固定在容纳空间101的内壁为优选方案。

另外，由于瓷环21固定连接在容纳空间101的内壁上，芯片22也可以采用粘结或焊接的方式固定在瓷环21的安装腔内，以实现对芯片22位置的固定，保证芯片22采集信号的精准度。为了避免因瓷环21位置发生漂移而影响芯片22的位置固定，本发明实施例以将芯片22粘结在容纳空间101的内壁作为优选方案。

在本发明的一些实施例中，瓷环21还具有多个引脚安装腔212，多个引脚安装腔212沿着瓷环21的周向间隔布置，芯片安装腔211位于多个引脚安装腔212围城的空间的中间，以保证芯片22与多个引脚23之间的距离相当。多个引脚23的数量和多个引脚安装腔212的数量对应，且每一引脚23放置在对应的一个引脚安装腔212内。每一引脚23的第一端设于瓷环21内，第二端沿着背离开口端的方向延伸至传感器本体10的外部。具体地，传感器本体10上形成有多个引脚通道103，每一引脚通道103连通容纳空间101与传感器本体10的外部，引脚23的第一端设置在瓷环21的安置腔内，并且引脚23的第一端通过金属丝24与芯片22连接，引脚23穿设于引脚通道103并且引脚23的第二端位于传感器本体10的外部，芯片22获取到的信号通过金属丝24传递到引脚23的第一端，信号经由引脚23传递到引脚23的第二端，并通过引脚23的第二端将信号传递到其他电性器件，从而实现电信号的传递。

在本发明的一些实施例中，MEMS压力传感器100还包括：固定环70和膜片30，膜片30封堵容纳空间101的开口端，即膜片30覆盖容纳空间101背离安装空间104的一端，沿MEMS压力传感器100的长度方向，固定环70、膜片30和传感器本体10依次布置，具体地，固定环70、膜片30与传感器本体10通过焊接固定连接，以保证膜片30与传感器本体10连接的牢固性。MEMS压力传感器100的长度方向与传感器本体10的长度方向相同。

在本发明的实施例中，粘结材料使用的是硅胶，硅胶具有较高的粘结性，同时硅胶具有防水性，可以保证芯片22与容纳空间101内壁、瓷环21与容纳空间101内壁在液体介质90下的粘结牢靠性。另外，本发明的实施例也可以采用其他具有防水性的粘结剂，本发明实施例对粘结剂的材质不做具体限制。另外，本发明实施例中，液体介质90为硅油，膨胀系数低，传感器温漂小，温度特性稳定，也可以是其他现有技术中的液体材料，本发明对液体介质90的材料不做具体限制。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种MEMS压力传感器，其特征在于，所述MEMS压力传感器包括：传感器本体和芯片，所述传感器本体具有容纳空间，所述芯片设于所述容纳空间内，所述传感器本体的外侧形成有密封槽，所述传感器本体上形成有隔离槽，所述隔离槽沿所述传感器本体的径向设于所述芯片与所述密封槽之间，所述隔离槽与所述密封槽为同心设置。

2.根据权利要求1所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述传感器本体还具有安装空间，所述容纳空间与所述安装空间沿所述传感器本体的长度方向间隔布置，所述隔离槽由所述安装空间沿所述传感器本体的长度方向背离所述安装空间凹陷形成。

3.根据权利要求2所述的MEMS压力传感器，其特征在于，在所述传感器本体的长度方向上，所述隔离槽与所述芯片之间的距离小于等于所述密封槽与所述芯片之间的距离。

4.根据权利要求2所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述传感器本体具有连通通道，所述连通通道连通所述容纳空间和所述安装空间，所述隔离槽环绕所述连通通道设置。

5.根据权利要求4所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述连通通道包括注液通道和多个引脚通道，所述注液通道与多个所述引脚通道沿所述传感器本体的周向间隔且均匀布置。

6.根据权利要求5所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述传感器本体还包括多个引脚，所述引脚的数量与所述引脚通道的数量相同，所述引脚与所述引脚通道呈一一对应布置，所述引脚通过绝缘玻璃固定在所述引脚通道内。

7.根据权利要求5所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述传感器还包括封堵球，所述封堵球封堵所述注液通道连通所述安装空间的一端。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述隔离槽为环形槽。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述传感器还包括：

瓷环，所述瓷环固设于所述容纳空间内，所述瓷环具有芯片安装腔和多个引脚安装腔，所述芯片设于所述芯片安装腔，每一所述引脚的第一端设于不同的所述引脚安装腔内，每一所述引脚的第一端与所述芯片连接，每一所述引脚的第二端延伸至所述传感器本体的外部。

10.根据权利要求9所述的MEMS压力传感器，其特征在于，所述MEMS压力传感器还包括：固定环和膜片，所述膜片设于所述固定环与所述传感器本体之间，所述固定环、所述膜片与所述传感器本体通过焊接固定连接。