CN210166071U - 差压传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种差压传感器，包括由上盖板、工字型挡墙和基板形成的封装结构，上盖板与工字型挡墙形成第一腔室，工字型挡墙与基板形成第二腔室，在第一腔室设置有MEMS芯片，在第二腔室设置有ASIC芯片，其中，在上盖板上设置有第一透气孔，在工字型挡墙的横梁上设置有第二透气孔，在基板上设置有第三透气孔；MEMS芯片设置在工字型挡墙的横梁上，并且MEMS芯片与第二透气孔相连通。利用本实用新型，能够解决现有的差压传感器由于结构设置，封装应力对MEMS芯片和ASIC芯片有影响而导致差压传感器性能差的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，更为具体地，涉及一种小尺寸差压传感器。
背景技术
随着手表、手环等可穿戴产品的兴起，差压传感器已经成为其必不可少的标配器件，用来测量产品所处位置压力差。由于具有差压传感器的终端产品使用环境的多样性及复杂性，在很多复杂的环境下会导致漏气，从而影响差压传感器的性能；另外，由于目前的差压传感器的MEMS芯片和ASIC芯片均设置，在封装过程中，封装应力对MEMS芯片和ASIC芯片有影响，从而导致降低差压传感器的性能。
为了满足终端用户对差压传感器各个方面的要求，本实用新型提供了一种新的差压传感器。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供差压传感器，以解决现有的差压传感器由于结构设置，封装应力对MEMS芯片和ASIC芯片有影响而导致差压传感器性能差的问题。
本实用新型提供的差压传感器，包括由上盖板、工字型挡墙和基板形成的封装结构，所述上盖板与所述工字型挡墙形成第一腔室，所述工字型挡墙与所述基板形成第二腔室，在所述第一腔室设置有MEMS芯片，在所述第二腔室设置有ASIC芯片，其中，
在所述上盖板上设置有第一透气孔，在所述工字型挡墙的横梁上设置有第二透气孔，在所述基板上设置有第三透气孔；
所述MEMS芯片设置在所述工字型挡墙的横梁上，并且所述MEMS芯片与所述第二透气孔相连通。
此外，优选的结构是，工字型挡墙为陶瓷挡墙，所述基板为陶瓷基板，所述工字挡墙与所述基板为一体结构。
此外，优选的结构是，所述ASIC芯片设置在与所述MEMS芯片相背离的所述工字型挡墙的横梁上。
此外，优选的结构是，所述ASIC芯片设置在所述基板上。
此外，优选的结构是，所述上盖板为陶瓷上盖板或者柯伐上盖板。
此外，优选的结构是，在所述工字型挡墙设置有用于连接所述第一腔室和所述第二腔室的电信号的金属化孔。
此外，优选的结构是，所述第一透气孔设定为第一感应端，所述第二透气孔和所述第三透气孔均设定为第二感压端。
此外，优选的结构是，所述MEMS芯片、所述ASIC芯片均通过金属线与所述工字型挡墙电连接。
此外，优选的结构是，在所述基板上设置有焊盘，所述基板通过所述焊盘与外部电连接。
从上面的技术方案可知，本实用新型提供的差压传感器，通过采用工字型挡墙将封装结构内部拆分为两个腔室，即：采用堆叠的封装方式将封装结构分为容纳有MEMS芯片和ASIC芯片两个腔室的上下结构，这种结构能够有效减少产品尺寸；工字型挡墙和基板为一体结构并采用陶瓷材质，这种材质的基板相对于PCB板具有更好的气密性，能够有效反应感压端的压力差，减少漏气对测量结果的影响；MEMS芯片和ASIC芯片设置在工字型挡墙横梁位置，能够减少封装应力对MEMS芯片和ASIC芯片性能的影响，以保证差压传感器的性能。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。
在附图中：
图1为根据本实用新型实施例的差压传感器结构一示意图；
图2为根据本实用新型实施例的差压传感器结构二示意图；
图3为根据本实用新型实施例的第一腔室结构示意图；
图4为根据本实用新型实施例的第二腔室结构示意图。
其中的附图标记包括：1、上盖板，2、工字型挡墙，3、基板，4、第一腔室，5、第二腔室，6、MEMS芯片，7、SAIC芯片，8、第一透气孔，9、第二透气孔，10、第三透气孔，11、金属化孔。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
针对前述提出的现有的差压传感器由于结构设置，封装应力对MEMS芯片和ASIC芯片有影响而导致差压传感器性能差的问题，本实用新型提供了一种结构尺寸小的差压传感器，并且将MEMS芯片和ASIC芯片设置在工字型挡墙横梁位置，这种结构设计能够减少封装应力对MEMS芯片和ASIC芯片性能的影响，以保证差压传感器的性能。
以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。
为了说明本实用新型提供的差压传感器的结构，图1、图3和图4分别从不同角度对压差传感器的结构进行了示例性标示。具体地，图1示出了根据本实用新型实施例的差压传感器结构一，图3示出了根据本实用新型实施例的第一腔室结构，图4示出了根据本实用新型实施例的第二腔室结构。
如图1、图3和图4共同所示，本实用新型提供的差压传感器，包括由上盖板1、工字型挡墙2和基板3形成的封装结构，上盖板1与工字型挡墙2形成第一腔室4，工字型挡墙2与基板1形成第二腔室5，在第一腔室4设置有MEMS芯片6，在第二腔室5设置有ASIC芯片7。
其中，在上盖板1上设置有第一透气孔8，在工字型挡墙2的横梁上设置有第二透气孔9，在基板3上设置有第三透气孔10；MEMS芯片6设置在工字型挡墙2的横梁上，并且MEMS芯片6与第二透气9孔相连通。
本实用新型的上下两个腔室的结构，采用工字型挡墙2将封装结构内部拆分为两个腔室(第一腔室和第二腔室)，即：采用堆叠的封装方式将封装结构分为容纳有MEMS芯片和ASIC芯片两个腔室的上下结构，这种结构能够有效减少产品尺寸，更好的安装在终端。
在本实用新型的实施例中，工字型挡墙2为陶瓷材料，基板3为陶瓷材质，工字挡墙2与基板3为一体结构。其中，陶瓷材质相对于PCB材质有更好的气密性，更能有效反应感压端的压力差，减少材料漏气对测量结果的影响。
其中，上盖板为陶瓷上盖板或者柯伐上盖板。柯伐合金在20～450℃范围内具有与硬玻璃相近的线膨胀系数和相应的硬玻璃能进行有效封接匹配，和较高的居里点以及良好的低温组织稳定性，合金的氧化膜致密，容易焊接和熔接，有良好可塑性，柯伐合金来制作电子元件的外引线时常用的镀层进行保护；但是这种外引线易发生应力腐蚀断裂，在镀层存在缺陷时，镀金，镀镍层均促进柯伐合金的应用力腐蚀开裂，其断裂机理为氢开裂，减少镀层缺陷可大大减少外引起的应力腐蚀断裂。因此，在本实用新型中，上盖板根据需要采用陶瓷材料或者柯伐合金。
在本实用新型的实施例中，第一透气孔8设定为第一感应端，第二透气孔9和第三透气孔10均设定为第二感压端，由于此差压传感器的结构是上下结构的两个腔室，在测试第二感压端的压力时，设置在工字型挡墙的横梁上的第二透气孔9不方便测试(由于第二透气孔设置在腔室内部，不方便对此进行压力测试)，为了能够准确的测试第二感压端，因此在基板上设置了第三透气孔10，在基板3的位置测试压力比较方便。
在MEMS芯片的两端分别有两个感压端，第一感压端和第二感压端，其中，能够测试第二感压的位置在本实用新型的差压传感器中有两个位置，就是第二透气孔9和第三透气孔10，第二透气孔9和第三透气孔10的通道直接作用于MEMS芯片6。
在图3和图4所示的实施例中，由于此差压传感器的两个腔室需要进行电连接，在工字型挡墙2上的侧壁上设置有用于连接第一腔室4和第二腔室5的电信号的金属化孔11，即：将第一腔室4的电信号传输到第二腔室5。其中，MEMS芯片6、ASIC芯片7均通过金属线与工字型挡墙电连接。
本实用新型提供的防水压差传感器的工作原理为：
第一步：将第一透气孔8作为第一感压端感受压力变化，并将压力变化转化为形变量传递至MEMS芯片6，第一透气孔8是第一压力测量端；
第二步：将第二透气孔9或者第三透气孔10作为第二感压端，第二透气孔9或者第三透气孔10的通道直接作用于MEMS芯片6，第二透气孔9或者第三透气孔10为第二压力测量端；
第三步：MEMS芯片6将第一感压端和第二感压端的两端压力差引起的压差形变量转换成模拟信号，并通过金属线传递至工字型挡墙的横梁，并通过金属化孔11将第一腔室的信号(模拟信号)传输至第二腔室；
第四步：第二腔室的ASIC芯片7将接收到的模拟信号转换成数字信号，并进行信号放大及校准等处理，将处理后的数字信号通过金属线传输至基板3；
第五步：由于在基板3上设置有焊盘，焊盘与外部器件电连接，差压信号通过焊盘传输出来。
上述为本实用新型提供的压差传感器详细的工作原理，通过上述过程将压差传感器测量的压力差信号传输出来。
图2示出了根据本实用新型实施例的差压传感器结构二，如图2所示，由上盖板1、工字型挡墙2和基板3形成的封装结构，上盖板1与工字型挡墙2形成第一腔室4，工字型挡墙2与基板1形成第二腔室5，在第一腔室4设置有MEMS芯片6，在第二腔室5设置有ASIC芯片7。MEMS芯片6和SAIC芯片7设置在第一工字型挡墙2的横梁两面。
其中，图2的差压传感器的封装结构与图1中的差压传感器的封装结构不同点在于，图2的SAIC芯片7设置在与MEMS芯片6相背离的工字型挡墙2的横梁上，即：MEMS芯片6设在上盖板1与工字型挡墙2形成的第一腔室4的工字型挡墙2的横梁上，SAIC芯片7设在基板3与工字型挡墙2形成的第二腔室5的工字型挡墙2的横梁上，也就是说，MEMS芯片6设置在工字型挡墙2的横梁的一面，SAIC芯片7设置在工字型挡墙2的横梁的另一面，这种设计结构能够减少封装应力对MEMS芯片和ASIC芯片性能的影响，以保证差压传感器的性能。
通过上述实施方式可以看出，本实用新型提供的差压传感器，通过采用工字型挡墙将封装结构内部拆分为两个腔室，即：采用堆叠的封装方式将封装结构分为容纳有MEMS芯片和ASIC芯片两个腔室的上下结构，这种结构能够有效减少产品尺寸；工字型挡墙和基板为一体结构并采用陶瓷材质，这种材质的基板相对于PCB板具有更好的气密性，能够有效反应感压端的压力差，减少漏气对测量结果的影响；MEMS芯片和ASIC芯片设置在工字型挡墙横梁位置，能够减少封装应力对MEMS芯片和ASIC芯片性能的影响，以保证差压传感器的性能。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型提出的差压传感器。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的差压传感器，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (9)
1.一种差压传感器，其特征在于，包括由上盖板、工字型挡墙和基板形成的封装结构，所述上盖板与所述工字型挡墙形成第一腔室，所述工字型挡墙与所述基板形成第二腔室，在所述第一腔室设置有MEMS芯片，在所述第二腔室设置有ASIC芯片，其中，
在所述上盖板上设置有第一透气孔，在所述工字型挡墙的横梁上设置有第二透气孔，在所述基板上设置有第三透气孔；
所述MEMS芯片设置在所述工字型挡墙的横梁上，并且所述MEMS芯片与所述第二透气孔相连通。
2.如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，
所述工字型挡墙为陶瓷挡墙，所述基板为陶瓷基板，所述工字型挡墙与所述基板为一体结构。
3.如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，
所述ASIC芯片设置在与所述MEMS芯片相背离的所述工字型挡墙的横梁上。
4.如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，
所述ASIC芯片设置在所述基板上。
5.如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，
所述上盖板为陶瓷上盖板或者柯伐上盖板。
6.如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，
在所述工字型挡墙设置有用于连接所述第一腔室和所述第二腔室的电信号的金属化孔。
7.如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，
所述第一透气孔设定为第一感应端，所述第二透气孔和所述第三透气孔均设定为第二感压端。
8.如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，
所述MEMS芯片、所述ASIC芯片均通过金属线与所述工字型挡墙电连接。
9.如权利要求1所述的差压传感器，其特征在于，
在所述基板上设置有焊盘，所述基板通过所述焊盘与外部器件电连接。
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