CN205562089U - 超薄压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超薄压力传感器。一种超薄压力传感器，包括压力芯片和电路板，该超薄压力传感器特征在于：压力芯片的感应面与电路板的一面连接，其中，压力芯片的感应面内具有感应区域，并且其中，电路板上开设有压力窗口，该压力窗口正对所述感应区域，并且该压力窗口的开口大小大于等于所述感应区域的宽度。根据本公开的超薄压力传感器，能够被直接粘贴在物体表面，并且由于避免了引线键合等而厚度大大变小，因此，能够适用于真实环境中的测量，并且对物体表面气动特性的影响也能够得以降低。

Description

超薄压力传感器

技术领域

本公开涉及传感器领域，尤其涉及超薄压力传感器。

背景技术

压力传感器是将压力转换为电信号输出的传感器，是最为常用的一种传感器。压力传感器广泛应用于航空航天、风力发电等领域的各种表面压力测试实验中。

传统的微型压力传感器大部分需采用螺纹安装，因此需在安装物体表面打孔，这不但会破坏物体表面的整体性，而且会影响到物体的强度，从而导致许多表面压力测试只能在风洞试验中进行，但风洞试验无法完全模拟真实的气动环境，从而造成测量结果与实际使用过程中压力分布的偏差。另外，传统的微型压力传感器体积较大，严重影响物体自身表面气动特性，从而无法准确测得物体表面压力的分布。

实用新型内容

根据本公开的一方面，提供一种超薄压力传感器，包括压力芯片和电路板，该超薄压力传感器特征在于：所述压力芯片的感压面与所述电路板的一面连接，其中，所述压力芯片的感压面内具有感应区域，并且其中，所述电路板上开设有压力窗口，所述压力窗口正对所述感应区域，并且所述压力窗口的开口大小大于等于所述感应区域的宽度。

在一个实施例中，压力芯片内设有密封腔，其中，密封腔内被抽真空。所述感应区域的尺寸对应于所述密封腔的底面尺寸。

在一个实施例中，压力芯片可以为压阻式MEMS压力芯片。

在一个实施例中，压力芯片可以由单晶硅层和硼硅玻璃层键合而成。

在一个实施例中，压力芯片上的焊盘可以与所述电路板上的相应的焊盘通过导电胶导通。

在一个实施例中，电路板的背离压力芯片的一面与外壳连接，外壳上设有至少一个进气孔以使得压力介质经由进气孔和电路板上的压力窗口与压力芯片的感压面接触。

在一个实施例中，压力芯片的感压面可以通过粘贴而与电路板的一面连接。

在一个实施例中，电路板的背离压力芯片的一面可以通过粘贴而与外壳连接。

根据本公开的超薄压力传感器，能够被直接粘贴在物体表面，并且由于避免了引线键合等而厚度大大变小，因此，能够适用于真实环境中的测量，并且对物体表面气动特性的影响也能够得以降低。

附图说明

通过参考附图会更加清楚地理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1是示出传统压力传感器的安装示意图；

图2是示出根据本公开一个示例性实施例的超薄压力传感器的剖面简化示意图；

图3示出根据本公开一个示例性实施例的压力芯片的示意图；以及

图4是示出根据本公开一个示例性实施例的超薄压力传感器的安装示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例的详细描述涵盖了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更清楚的理解。本实用新型绝不限于下面所提出的任何具体配置，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了相关元素、部件的任何修改、替换和改进。

图1是示出传统的压力传感器的安装示意图。如图1所示，传统的压力传感器在被安装时，压力芯片1被粘贴在载体(物体)2上。压力芯片1的感压面朝上，即，朝向远离载体2的方向。压力芯片1的焊盘通过键合引线3与载体2上的插针或焊盘4连接起来。

与传统的压力传感器不同，根据本公开的压力传感器采用倒装方式，即压力芯片的感应面朝下，即朝向靠近载体或物体的方向。

图2是示出根据本公开一个示例性实施例的超薄压力传感器的剖面简化示意图。如图2所示，根据本公开的超薄压力传感器包括压力芯片5和电路板6，该超薄压力传感器特征在于：压力芯片5的感压面7与电路板6的一面连接，其中，压力芯片5的感压面7内具有感应区域8，并且其中，电路板6上开设有压力窗口9，该压力窗口9正对感应区域8，并且压力窗口9的开口大小大于等于感应区域8的宽度。

在一个实施例中，压力芯片5可以为压阻式MEMS压力芯片。

在一个实施例中，压力芯片5可以由单晶硅层和硼硅玻璃层键合而成。如在图2中所示，压力芯片5分为两部分，这两部分可以分别为单晶硅层和硼硅玻璃层。

在一个实施例中，压力芯片5上的焊盘(未示出)可以与电路板上6的相应的焊盘(未示出)通过导电胶导通。

在一个实施例中，压力芯片5的感压面7可以通过粘贴而与电路板6的一面连接。

此外，如图2所示，压力芯片5内设有密封10。密封腔10被抽真空。应理解，虽然图2中示出密封腔10为梯形状，但是密封腔10也可以为其他形状，例如矩形状，正方形状。在密封腔10为梯形状的实施例中，梯形底边与侧边的夹角例如可以约在40～60度范围内，例如约54.74度。然而，应理解，此夹角例如可以根据所使用的材料的特性来确定。还应理解，由于图2是剖面图，因此密封腔10被示出为平面形状，实际上，密封腔10本身是一立体结构。例如，在在密封腔10为梯形状的实施例中，密封腔10实际上是一被截头的椎体结构，而在密封腔10为矩形状或正方形状的实施例中，密封腔10实际上是一长方体或立方体结构。压力芯片5的感压面7内的感应区域8的尺寸对应于密封腔10的底面尺寸。

图3示出根据本公开一个示例性实施例的压力芯片的示意图。如图所示，压力芯片6具有感压面7，在感压面7内具有感应区域8，换句话说，感压面7的一部分中包括感应区域8。此外，如图4所示，压力芯片6上具有焊盘11，以与电路板6上的相应的焊盘导通。在图4中以分开的形式示出了五个焊盘，但应理解，焊盘11的数目可以根据需求而具体设定。

通过这样的设计，压力介质能够经由电路板上的压力窗口直接作用于压力芯片的感应区域，使得感应区域发生形变，从而实现正常感压。采用上述该结构可以大大减小传感器的厚度，使得传感器可以直接粘贴安装在物体表面，对表面气动特性影响较小，可以准确测得物体表面压力的分布。

图4是示出根据本公开一个示例性实施例的超薄压力传感器的安装示意图。如图4所示，根据本公开的超薄压力传感器包括压力芯片5和电路板6。与图2中一致，在该超薄压力传感器中，压力芯片5的感压面7与电路板6的一面连接，其中，压力芯片5的感压面7内具有感应区域8，并且其中，电路板6上开设有压力窗口9，该压力窗口9正对感应区域8，并且压力窗口9的开口大小大于等于感应区域8的宽度。在本公开中，压力芯片5作为敏感元件，电路板6作为安装载体并用于传输信号。

在一个实施例中，压力芯片5上的焊盘(未示出)可以与电路板上6的相应的焊盘(未示出)通过导电胶导通。

在一个实施例中，压力芯片6的感压面7可以通过粘贴而与电路板6的一面连接。

另外，如图4所示，在该超薄压力传感器中，还包括外壳12。电路板6的背离压力芯片5的一面与外壳12连接，外壳12上设有至少一个进气孔13以使得压力介质经由进气孔13和电路板6上的压力窗口7与压力芯片5的感压面7接触。在一个实施例中，电路板6的背离压力芯片5的一面可以通过粘贴而与外壳12连接。

此外，如图4所示，在该超薄压力传感器中，还包括电子排线14和顶盖15。电子排线14可以通过焊接连接到电路板6，作为该传感器的电源线和信号线，用以传输信号。顶盖15安装在外壳12上。顶盖15连同外壳12用于封装、保护压力芯片5和电路板6，以及用于成品传感器的粘贴固定。

根据本公开的超薄压力传感器，在测量过程中，压力介质或气体经过外壳12上的进气孔13和电路板6上的压力窗口9后与压力芯片5的感压面7直接接触，压力施加在压力芯片5上，从而压力芯片5可以利用压阻效应和惠斯通电桥把压力信号转化成电压信号，然后这些信号经过电路板6和电子排线14被输出到外部。

通过这样的设计，压力介质能够经由电路板上的压力窗口直接与压力芯片的感应区接触，从而压力芯片实现正常感压。采用上述倒装式安装结构，避开了常规的引线键合工艺，提高了连接可靠性，缩小了传感器内部空间，可以有效减小传感器的厚度，使得传感器可以直接粘贴安装在物体表面，对表面气动特性影响较小，可以准确测得物体表面压力的分布。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种超薄压力传感器，包括压力芯片和电路板，该超薄压力传感器特征在于：

所述压力芯片的感压面与所述电路板的一面连接，

其中，所述压力芯片的感压面上具有感应区域，并且其中，所述电路板上开设有压力窗口，所述压力窗口正对所述感应区域，并且所述压力窗口的开口大小大于等于所述感应区域的宽度。

2.根据权利要求1所述的超薄压力传感器，其中，所述压力芯片内设有密封腔，并且其中，所述密封腔被抽真空。

3.根据权利要求2所述的超薄压力传感器，其中，所述感应区域的尺寸对应于所述密封腔的底面尺寸。

4.根据权利要求1所述的超薄压力传感器，其中，所述压力芯片为压阻式MEMS压力芯片。

5.根据权利要求4所述的超薄压力传感器，其中，所述压力芯片由单晶硅层和硼硅玻璃层键合而成。

6.根据权利要求1所述的超薄压力传感器，其中，所述压力芯片上的焊盘与所述电路板上的相应的焊盘通过导电胶导通。

7.根据权利要求1所述的超薄压力传感器，其中，所述电路板的背离所述压力芯片的一面与外壳连接，所述外壳上设有至少一个进气孔以使得压力介质经由所述进气孔和所述电路板上的压力窗口与所述压力芯片的感压面接触。

8.根据权利要求1所述的超薄压力传感器，其中，所述压力芯片的感压面通过粘贴而与所述电路板的一面连接。

9.根据权利要求7所述的超薄压力传感器，其中，所述电路板的背离所述压力芯片的一面通过粘贴而与所述外壳连接。