CN203231865U - 基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器 - Google Patents

基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN203231865U
CN203231865U CN 201320218468 CN201320218468U CN203231865U CN 203231865 U CN203231865 U CN 203231865U CN 201320218468 CN201320218468 CN 201320218468 CN 201320218468 U CN201320218468 U CN 201320218468U CN 203231865 U CN203231865 U CN 203231865U
Authority
CN
China
Prior art keywords
pcb
mounting base
chip
chip mounting
pressure sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 201320218468
Other languages
English (en)
Inventor
陈君杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN 201320218468 priority Critical patent/CN203231865U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN203231865U publication Critical patent/CN203231865U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种介质隔离压力传感器，尤其是基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，本实用新型提供的基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，其通过背面金属化工艺使传感器芯片具有可焊性，再通过预成型焊料将传感器芯片与芯片安装基座焊接，芯片安装基座与压力接口粘接，最后电气接口与金属外壳通过旋铆技术，压力接口与金属外壳通过激光焊接技术将整个电路进行隔离封装，使测试介质与电路完全隔离，从而实现隔离测量介质压力的功能。本实用新型简化封装工艺，提高产品可靠性，有装配关系的零件都基于防呆和防反识别来设计，其中PCB通过新设计的PCB连接器进行安装，只需插拔，无需焊接。

Description

基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器
技术领域
本实用新型涉及一种介质隔离压力传感器，尤其是基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器。
背景技术
介质隔离传感器是将传感器芯片封装在能隔离测量介质的空腔内，因而在各种恶劣的应用环境中，仍能保证卓越的灵敏度、线性度。
目前应用较多的充油式介质隔离压力传感器，不锈钢膜片与金属外壳采用熔焊工艺进行气密性焊接，其中传感器内的硅油一般经过高温高真空下的处理，在真空下灌充，以消除残余气体对隔离测压系统的影响。充油式介质隔离压力传感器是基于硅油在低压力下的不可压缩性，来作为传递压力的载体，将压力传递至传感器芯片。由于真空灌封工艺时间较长，使得整个制造工艺较为复杂，其产量一直维持在一个较低的水平。
国外公司新研发的介质隔离传感器，其通过贴片胶将传感器芯片粘贴到压力接口，测试介质经过压力接口直接作用于传感器芯片，由于受传感器芯片尺寸的限制，其胶接的面积小，只能承受较低的压力，另外贴片胶在高温下的稳定性较差，在较恶劣的应用环境下其可靠性很难得到保障，这些很大程度上制约了这种产品的发展。
实用新型内容
针对上述的问题，本实用新型提供一种基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，其导入了背面金属化工艺使传感器芯片具有可焊性，用焊接技术代替了传统的胶接，使得传感器的承压能力和介质兼容性更强，为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：
基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，包括传感器芯片、芯片安装基座、PCB下板、信号调理芯片、PCB连接器、PCB顶板、PCB上板、电气接口、金属外壳、压力接口；芯片安装基座为中空结构，中间有通孔，传感器芯片焊接在芯片安装基座通孔顶端上，芯片安装基座通过胶水粘接与PCB下板粘结；信号调理芯片贴装在PCB下板上，信号调理芯片通过金丝与传感器芯片金丝键合；PCB上板与PCB下板通过PCB连接器连接，PCB上板通过柔性电路板与PCB顶板连接，PCB顶板与电气接口连接；芯片安装基座另一端粘结在压力接口上，芯片安装基座通孔的末端与压力接口连通，压力接口与电气接口通过金属外壳连接为整体。
传感器芯片包括硅层、玻璃层和金属层，金属层通过预成型焊料回流焊接在芯片安装基座通孔的顶端上。
所述的传感器芯片的金属层为在玻璃层面上植入厚度约400-1000nm的金或银。
所述芯片安装基座上焊接面电镀锡镍合金层。
芯片安装基座焊接面电镀锡镍合金，传感器芯片通过溅射或蒸镀工艺在玻璃层面植入金属层，使传感器芯片具有可焊性。
压力接口与金属外壳通过激光焊接为一体，电气接口内的密封槽内装入密封圈后与金属外壳通过旋铆工艺压紧。
    芯片安装基座与PCB下板粘结处有定位凸台，PCB下板中间的孔形状相对应，保证PCB下板安装方向的唯一性；
芯片安装基座与PCB下板粘结处还有沉槽，芯片安装基座与压力接口粘结处有三角密封槽，三角密封槽，即横截面为三角形的槽，可以是多个槽组合，增加了有效粘接面积，增强了胶接强度。
PCB连接器包括连接器壳体和两端面的线路板插针，PCB上板和PCB下板对应的位置有插孔，连接器壳体内有空腔用于容纳传感器芯片。PCB通过PCB连接器进行安装，只需插拔，无需焊接。
电气接口与PCB顶板连接处有定位柱和插针，PCB顶板对应的位置有定位口和插孔。定位柱在电气接口的安装过程中起到了定位和防偏转的作用，有效地保证了旋铆工艺的质量，插针用于进行电连接。
芯片安装基座采用膨胀合金加工而成，不锈钢的热膨胀系数为18ppm/℃，膨胀合金的热膨胀系数为3ppm/℃，而芯片的热膨胀系数为2.6ppm/℃，可见膨胀合金与芯片的热匹配性更好，用膨胀合金替代不锈钢，在高温情况下对传感器的精度影响更小，在保证传感器精度的情况下，拓宽了传感器的使用温度范围。 
本实用新型提供的基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，其通过背面金属化工艺使传感器芯片具有可焊性，再通过预成型焊料将传感器芯片与芯片安装基座焊接，芯片安装基座与压力接口粘接，最后电气接口与金属外壳通过旋铆技术，压力接口与金属外壳通过激光焊接技术将整个电路进行隔离封装，使测试介质与电路完全隔离，从而实现隔离测量介质压力的功能。为了简化封装工艺，提高产品可靠性，装配关系的零件都基于防呆和防反识别来设计，其中PCB通过新设计的PCB连接器进行安装，只需插拔，无需焊接。这种传感器是基于应用中的恶劣环境而设计的，可适应各种测试介质，且适宜于批量生产。
附图说明
图1为本实用新型剖面结构示意图；
图2为芯片安装基座的立体结构示意图；
图3为芯片安装基座的剖面结构示意图；
图4为传感器芯片结构示意图；
图5为传感器芯片贴装键合的示意图；
图6为PCB连接器的结构示意图；
图7为PCB连接器的安装示意图；
图8为电气接口的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，包括传感器芯片1、芯片安装基座2、PCB下板3、信号调理芯片4、PCB连接器5、PCB顶板6、PCB上板7、电气接口8、金属外壳9、压力接口10；芯片安装基座2为中空结构，中间有通孔，传感器芯片1焊接在芯片安装基座2通孔顶端焊接面21上，芯片安装基座2通过胶水与PCB下板3粘接；信号调理芯片4贴装在PCB下板3上，信号调理芯片4通过金丝41与传感器芯片1金丝键合；PCB上板7与PCB下板3通过PCB连接器5连接，PCB上板7通过柔性电路板61与PCB顶板6连接，PCB顶板6与电气接口8连接；芯片安装基座2另一端粘结在压力接口10上，芯片安装基座2通孔的末端与压力接口10连通，压力接口10与电气接口8通过金属外壳9连接为整体。
其中，如图2所示，传感器芯片1包括硅层11、玻璃层12和金属层13，金属层13通过预成型焊料回流焊接在芯片安装基座2通孔顶端焊接面21上。
传感器芯片1的金属层13为在玻璃层12面上植入厚度约400-1000nm的金或银。
如图3和图4所示，芯片安装基座2上焊接面21电镀锡镍合金层。
 如图3、图4和图5所示，芯片安装基座2与PCB下板3粘结处有定位凸台22，PCB下板3中间的孔形状与之相对应，保证PCB下板3安装方向的唯一性；
芯片安装基座2与PCB下板3粘结处还有沉槽23，芯片安装基座2与压力接口10粘结处有三角密封槽24，增加了有效粘接面积，增强了胶接强度。
如图6和图7所示，PCB连接器5包括连接器壳体51和两端面的线路板插针52，PCB上板7和PCB下板3对应的位置有插孔，连接器壳体51内有空腔用于容纳传感器芯片1。PCB通过PCB连接器进行安装，只需插拔，无需焊接。
如图8所示，电气接口8与PCB顶板6连接处有定位柱84和插针83，PCB顶板6对应的位置有定位口和插孔。定位柱在电气接口的安装过程中起到了定位和防偏转的作用，有效地保证了旋铆工艺的质量，插针用于进行电连接。
压力接口10与金属外壳9通过激光焊接为一体，电气接口8内的密封槽82内装入密封圈81后与金属外壳9通过旋铆工艺压紧。

Claims (9)

1.基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，其特征在于：包括传感器芯片（1）、芯片安装基座（2）、PCB下板（3）、信号调理芯片（4）、PCB连接器（5）、PCB顶板（6）、PCB上板（7）、电气接口（8）、金属外壳（9）、压力接口（10）；芯片安装基座（2）为中空结构，中间有通孔，传感器芯片（1）焊接在芯片安装基座（2）通孔顶端焊接面（21）上，芯片安装基座（2）通过胶水粘接PCB下板（3）中间的孔内；信号调理芯片（4）贴装在PCB下板（3）上，信号调理芯片（4）通过金丝（41）与传感器芯片（1）金丝键合；PCB上板（7）与PCB下板（3）通过PCB连接器（5）连接，PCB上板（7）通过柔性电路板（61）与PCB顶板（6）连接，PCB顶板（6）与电气接口（8）连接；芯片安装基座（2）另一端粘结在压力接口（10）上，芯片安装基座（2）通孔的末端与压力接口（10）连通，压力接口（10）与电气接口（8）通过金属外壳（9）连接为整体。
2.根据权利要求1所述的基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，其特征在于：所述的传感器芯片（1）包括硅层（11）、玻璃层（12）和金属层（13），金属层（13）通过预成型焊料回流焊接在芯片安装基座（2）通孔顶端焊接面（21）上。
3.根据权利要求2所述的基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，其特征在于：所述的传感器芯片（1）的金属层（13）为在玻璃层（12）面上植入厚度约400-1000nm的金或银。
4.根据权利要求1所述的基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，其特征在于：所述芯片安装基座（2）的焊接面（21）电镀锡镍合金层。
5.根据权利要求1所述的基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，其特征在于：所述压力接口（10）与金属外壳（9）通过激光焊接为一体，电气接口（8）内的密封槽（82）内装入密封圈（81）后与金属外壳（9）通过旋铆工艺压紧。
6.根据权利要求1所述的基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，其特征在于：所述芯片安装基座（2）与PCB下板（3）粘结处有定位凸台（22），PCB下板（3）中间的孔形状与之相对应，保证PCB下板（3）安装方向的唯一性。
7.根据权利要求1、4或6任一项所述的基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，其特征在于：所述芯片安装基座（2）与PCB下板（3）粘结处还有沉槽（23），芯片安装基座（2）与压力接口（10）粘结处有三角密封槽（24），增加了有效粘接面积，增强了胶接强度。
8.根据权利要求1所述的基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，其特征在于：所述的PCB连接器（5）包括连接器壳体（51）和两端面的线路板插针（52），PCB上板（7）和PCB下板（3）对应的位置有插孔，连接器壳体（51）内有空腔用于容纳传感器芯片（1）。
9.根据权利要求1或5所述的基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器，其特征在于：电气接口（8）与PCB顶板（6）连接处有定位柱（84）和插针（83），PCB顶板（6）对应的位置有定位口和插孔。
CN 201320218468 2013-04-26 2013-04-26 基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器 Expired - Fee Related CN203231865U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201320218468 CN203231865U (zh) 2013-04-26 2013-04-26 基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201320218468 CN203231865U (zh) 2013-04-26 2013-04-26 基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN203231865U true CN203231865U (zh) 2013-10-09

Family

ID=49287985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201320218468 Expired - Fee Related CN203231865U (zh) 2013-04-26 2013-04-26 基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN203231865U (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103196623A (zh) * 2013-04-26 2013-07-10 陈君杰 基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器
CN103575448A (zh) * 2013-10-28 2014-02-12 宁波南车时代传感技术有限公司 机车制动系统用压力变送器
CN103738325A (zh) * 2013-12-29 2014-04-23 芜湖伯特利电子控制系统有限公司 一种压力传感器
CN105157905A (zh) * 2015-07-30 2015-12-16 武汉飞恩微电子有限公司 一种高精度气体压力传感器

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103196623A (zh) * 2013-04-26 2013-07-10 陈君杰 基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器
CN103575448A (zh) * 2013-10-28 2014-02-12 宁波南车时代传感技术有限公司 机车制动系统用压力变送器
CN103575448B (zh) * 2013-10-28 2016-06-29 宁波南车时代传感技术有限公司 机车制动系统用压力变送器
CN103738325A (zh) * 2013-12-29 2014-04-23 芜湖伯特利电子控制系统有限公司 一种压力传感器
CN103738325B (zh) * 2013-12-29 2017-02-08 芜湖伯特利电子控制系统有限公司 一种压力传感器
CN105157905A (zh) * 2015-07-30 2015-12-16 武汉飞恩微电子有限公司 一种高精度气体压力传感器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103196623A (zh) 基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器
CN203231865U (zh) 基于背面金属化工艺的介质隔离压力传感器
CN102749167B (zh) 一种含有硅通孔的压力传感器封装结构
JP2010514180A (ja) カプセル化モジュール、その生成のための方法、およびその使用
US20140374917A1 (en) Component in the form of a wafer level package and method for manufacturing same
CN104030233A (zh) 顶部端口微机电系统腔体封装
CN102749159A (zh) 具有密封结构的传感器器件
CN103487176A (zh) 一种压力传感器的封装结构及方法
CN105102952A (zh) Mems压力传感器组件
CN102583219A (zh) 一种晶圆级mems器件的真空封装结构及封装方法
CN102275859A (zh) Mems微传感器的封装结构及其制造方法
CN203503623U (zh) 基于导电柱圆片级封装的单片集成式mems芯片
US20210290929A1 (en) Electronics module and arrangement for a ventricular assist device, and method for producing a ventricular assist device
CN102928150A (zh) 一种无引线封装的金属薄膜压力传感器及其制备方法
CN102893632A (zh) 具有平面结构形式的电元件和制造方法
CN101652647B (zh) 用于压力传感器的连接单元
CN103011053A (zh) 传感器芯片正面向下外露的封装结构及封装方法
CN206282838U (zh) 无源器件与有源器件的集成封装结构
CN105314588A (zh) 具有用于使mems结构应力脱耦合的内插器的垂直混合集成部件及其制造方法
US20140331776A1 (en) Strain Gauge Pressure Sensor
CN105789141A (zh) 一种微组装小型化的三维微波电路结构
CN110672259A (zh) 封装模块及采用该封装模块的压力传感器
CN101613073A (zh) 微机电系统
CN103646879B (zh) 一种可拆卸、可组装的sip封装结构的制作方法
JP5804445B2 (ja) 半導体圧力センサ

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20131009

Termination date: 20140426