CN211205630U - 防水气压计 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种防水气压计,包括由外壳以及PCB板形成的封装结构,此外还包括与外壳底部横截面形状对应的连接层,连接层包括绝缘粘接区和导电粘接区,外壳底部通过连接层粘接固定在PCB板上,并通过导电粘接区与PCB板电连接;并且,在封装结构内部设置有气压芯片组件,气压芯片组件固定在PCB板上,且在气压芯片组件与外壳之间填充有灌封胶。利用上述实用新型既能够保证产品的精度需求又能够满足产品的机械性能需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及气压计设计领域,更为具体地,涉及一种防水气压计。
背景技术
目前,气压计越来越多的应用在智能终端中,用来测量产品所处位置的气压信息,由于具有气压计的终端产品使用环境的多样性及复杂性,一般要求终端产品具有较好的防水性能;传统的防水气压计的基本结构包括PCB板芯片、外壳以及外壳内的灌封胶,为了保证防水气压计的可靠性,传统的防水气压计在使用前,一般都需要进行ESD测试(Electro-Static discharge,静电放电测试),为满足ESD测试需求,需要将外壳通过导电粘接剂与PCB板的接地端连通粘接,以便外壳上的电荷能够及时被导出,避免对芯片造成ESD损伤。
传统的防水气压计使用的导电粘接剂一般为锡膏或银胶,但都存在严重质量风险,例如,使用锡膏粘接时,在贴壳回流焊接之后,锡膏中残留的助焊剂会残留在PCB板的阻焊层上,并与灌封胶相接触,然而,客户端在通过回流焊接工艺将器件贴装在线路板上时,在回流高温作用下,与灌封胶相接触的助焊剂会再次受热激活,会生成挥发性气体,在灌封胶内部形成气泡,影响灌封胶内部的应力状态,进而影响芯片感应外部气压的变化,降低产品的测量精;再例如,使用银胶时,由于银胶的成分为银粉和环氧树脂胶(银粉的作用是导电,环氧树脂胶的作用是粘接),只有银胶中银粉的含量≥70%时,银粉颗粒相互接触才能形成导电通路,然而,由于银胶中的环氧树脂的含量低(≤30%),对PCB板与外壳的粘接力较小,因此,做成的产品在做机械类运动时(机械冲击、定向跌落等),经常出现外壳掉落等现象,不良比例达到10%以上,在批量生产出货存在严重的质量风险隐患。
基于此,亟需一种在满足ESD测试需求的前提下,既能够保证产品的精度需求又能够满足产品的机械性能需求的方法。
实用新型内容
鉴于上述问题,本实用新型的目的是提供一种防水气压计,已解决产品在满足ESD测试需求的前提下,不能保证产品的测量精度需求或者不能够保证产品的机械性能需求的问题。
本实用新型实施例中提供的防水气压计,包括由外壳以及PCB板形成的封装结构,还包括与所述外壳底部横截面形状对应的连接层,所述连接层包括绝缘粘接区和导电粘接区,所述外壳底部通过所述连接层粘接固定在所述PCB板上,并通过所述导电粘接区与所述PCB板电连接;并且,在所述封装结构内部设置有气压芯片组件,所述气压芯片组件固定在所述PCB板上,且在所述气压芯片组件与所述外壳之间填充有灌封胶。
此外,优选的结构是,所述连接层为环形结构,所述环形结构的连接层的任意位置为所述导电粘接区,其余位置为所述绝缘粘接区。
此外,优选的结构是,所述连接层为方环形结构,所述连接层方环形结构的任意一条边的中心位置为所述导电粘接区,其余位置为所述绝缘粘接区。
此外,优选的结构是,所述连接层为内外层套设的双环形结构,所述连接层的内层为所述导电粘接区、外层为所述绝缘粘接区。
此外,优选的结构是,所述连接层为内外层套设的双环形结构,所述连接层的内层为所述绝缘粘接区、外层为所述导电粘接区。
此外,优选的结构是,在所述PCB板上设置有与所述导电粘接区上下贴合的接地层,所述外壳通过所述导电粘接区与所述接地层电连接。
此外,优选的结构是,所述绝缘粘接区由环氧树脂胶制成。
此外,优选的结构是,所述导电粘接区由导电银胶制成。
此外,优选的结构是,所述气压芯片组件包括设置在所述PCB板上的ASIC芯片以及设置在所述ASIC芯片上的MEMS芯片;并且,
在所述外壳上设置有开口端,所述MEMS芯片与所述开口端位置对应。
此外,优选的结构是,还包括粘片胶,所述ASIC芯片通过所述粘片胶粘接固定在所述PCB板上,所述MEMS芯片通过所述粘片胶粘接固定在所述ASIC芯片顶部。
此外,优选的结构是,还包括导线,所述ASIC芯片与所述PCB板之间以及所述MEMS芯片与所述ASIC芯片之间均通过所述导线电连接;其中,
所述导线为半导体键合金线。
从上面的技术方案可知,本实用新型提供的防水气压计,通过同时使用导电银胶和环氧树脂胶两种粘接剂对外壳和PCB板进行粘接,并通过对导电银胶和环氧树脂胶的分布方式进行设计,能够使产品在满足ESD测试需求的前提下,显著提高产品的机械性能,防止出现外壳掉落等现象。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明,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为本实用新型防水气压计的第一实施例主视剖面图;
图2为本实用新型第一实施例的连接层的俯视剖面图;
图3为本实用新型防水气压计的第二实施例主视剖面图;
图4为本实用新型第二实施例的连接层的俯视剖面图;
图5为本实用新型防水气压计的第三实施例主视剖面图;
图6为本实用新型第三实施例的连接层的俯视剖面图;
其中的附图标记包括:PCB板11、外壳12、灌封胶13、导电粘接区14、绝缘粘接区15、MEMS芯片16、ASIC芯片17、粘片胶18、导线19。
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
为详细描述本实用新型的防水气压计的结构,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。
图1示出了本实用新型防水气压计的第一实施例主视剖面结构;图2示出了本实用新型第一实施例的连接层的俯视剖面结构。
结合图1和图2共同所示,本实用新型实施例中提供的防水气压计,包括PCB板11以及固定在PCB板11上的对其内部器件起保护作用的外壳12,PCB板11与外壳12形成封装结构,在封装结构内部的PCB板11上设置有气压芯片组件,通过气压计芯片组件获取到外界的气压信号并将其转换为相应的电信号。
此外,为实现气压计的防水功能,在气压芯片组件与外壳12之间填充有灌封胶13,通过灌封胶13阻断外界的水分进入外壳12内部,从而破坏气压计芯片组件,需要说明的是,所用灌封胶13为硬度极小(锥入度≥100)的硅凝胶,由于该灌封胶13的硬度极小,因此,能够精准地传递外界气压变化;此外,该灌封胶13还可以防止内部的气压计芯片组件受到水的冲击,出现短路等问题;在实际应用时,外界的气压变化引起灌封胶13的形貌变化,进而传递到气压计芯片组件的感应膜区域,从而使气压计芯片组件感测到外界气压变化。
另外,本实用新型提供的防水气压计还包括与外壳12底部横截面形状对应的连接层,连接层包括由绝缘粘接剂制成的绝缘粘接区15和由导电粘接剂制成的导电粘接区14,外壳12底部通过连接层粘接固定在PCB板11上,并通过连接层的导电粘接区14与PCB板11上的接地层电连接,通过这种设计,能够在保证产品的机械可靠性的前提下,实现外壳12与PCB板11上的接地端连接,从而满足ESD测试需求。
此处需要强调的是,绝缘粘接剂和导电粘接剂均是常用的粘接剂,但具体性能不同,绝缘粘接剂与导电粘接剂相比,具有更强的粘接性,粘接形成的产品更稳固,常用的绝缘粘接剂有环氧、有机硅、酚醛、聚酚、丙烯酸酯树酯胶粘剂等,为提高粘接效果,本实用新型选用环氧树脂胶;导电粘接剂与绝缘粘接剂相比,具有较强的导电性,但粘接性较差,现在普遍使用的导电粘接剂为锡膏或导电银胶,基于背景技术中的表述,使用锡膏会在灌封胶13内部形成气泡,影响灌封胶13内部的应力状态,进而影响芯片感应外部气压的变化,因此,本实用新型可以使用导电银胶制作导电粘接区14。
具体地,连接层为与外壳12底部横截面形状对应的环形结构,为同时满足防水气压计机械可靠性需求以及ESD测试需求,可以将连接层环形结构的任意位置设置为导电粘接区14;并且,连接层环形结构的其余位置为绝缘粘接区15。需要说明的是,本实用新型通过将导电粘接剂和绝缘粘接剂分开使用,并对导电粘接剂和绝缘粘接剂的分布方式进行设计,将连接层的大部分区域设定为绝缘粘接区15,能够满足产品的机械性能需求,防止出现外壳12掉落等现象;此外,本实用新型的连接层环形结构可以为圆环形,也可以为方环形,对于方环形结构而言,中心位置的稳定性比角部位置的稳定性强,因此,将连接层的任意条边的中心位置设置为导电粘接区14,可以进一步提高产品的机械性能;另外,需要进一步说明的是,在进行ESD测试时,只要能够实现外壳12与PCB板11之间的导电即可满足ESD测试需要,因此,对于导电粘接区14的大小,一般没有严格的要求。
此外,图3示出了本实用新型防水气压计的第二实施例主视剖面结构,图4示出了本实用新型第二实施例的连接层的俯视剖面结构,结合图3和图4共同所示,本使用新型提供的防水气压计的连接层为与外壳12底部横截面形状对应的内外层套设的双环形结构,连接层的内层为导电粘接区14、外层为绝缘粘接区15;通过这种内外层套设的分布方式,能够使连接层的每一条边上的任意位置均即包含导电粘接区14又包含绝缘粘接区15,从而在满足产品的机械性能的前提下,显著提高产品外壳12的导电性能,提高ESD测试的效率。
相应地,图5示出了第三个本实用新型实施例的防水气压计的主视剖面结构,图6示出了第三个本实用新型实施例的连接层的俯视剖面结构,结合图5和图6可知,还可以将第二个实施例中绝缘粘接区15和导电粘接区14的位置互换,即:连接层的内层为绝缘粘接区15、外层为导电粘接区14,显然,这种分布方式与本实用新型的第二个实施例具有相同的技术效果。
具体地,为提高产品外壳12的导电性能,可以在PCB板11上设置有与导电粘接区14上下贴合的接地铜箔(图中未画出,即为上述的接地层),外壳12通过导电粘接区14与接地铜箔电连接从而实现接地;优选的,可以通过设置与导电粘接区14位置和大小均对应的接地铜箔,以最大程度地提高外壳12的导电性能。
此外,在本实用新型的一个具体的实施方式中,气压芯片组件包括设置在PCB板11上的ASIC芯片17(指专用集成电路,此处ASIC芯片17是指气压芯片组件中用于处理采集到的气压信息)以及设置在ASIC芯片17上的MEMS芯片16(MEMS,英文全称是Micro-Electro-Mechanical System,是指微机电技术,此处的MEMS芯片16是气压芯片组件中利用微机电技术制成的部分,主要用于气压信号的采集),在外壳上设置有与外界连通的开口端,为使MEMS芯片16及时准确的采集到外界的气压信号,可以使MEMS芯片16与外壳12的开口端上下位置对应。
具体地,还可以包括粘片胶18,ASIC芯片17通过粘片胶18粘接固定在PCB板11上,MEMS芯片16通过粘片胶18粘接固定在ASIC芯片17顶部。通过这种方式能够防止ASIC芯片17、MEMS芯片16以及PCB板11之间产生相对运动,从而使灌封胶13之间出现气泡,影响产品的精度。
更为具体地,还可以包括导线19,ASIC芯片17与PCB板11之间以及MEMS芯片16与ASIC芯片17之间均通过导线19电连接;为了进一步提高的导线19的导电性,进而提高MEMS芯片16与ASIC芯片17之间的信息传递效果,导线19可以选用半导体键合金线(BondingWire),半导体键合金线主要用于半导体封装工艺中的芯片键合,它的成分是纯度为99.999%的金,掺杂银、钯、镁、铁、铜、硅等元素,通过掺杂不同的元素可以改变金线的硬度、刚性、延展度、电导率等参数,从而满足本实用新型的要求。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型提出防水气压计。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防水气压计,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 (10)
1.一种防水气压计,包括由外壳以及PCB板形成的封装结构,其特征在于,
还包括与所述外壳底部横截面形状对应的连接层,所述连接层包括绝缘粘接区和导电粘接区,所述外壳底部通过所述连接层粘接固定在所述PCB板上,并通过所述导电粘接区与所述PCB板电连接;并且,
在所述封装结构内部设置有气压芯片组件,所述气压芯片组件固定在所述PCB板上,且在所述气压芯片组件与所述外壳之间填充有灌封胶。
2.如权利要求1所述的防水气压计,其特征在于,
所述连接层为环形结构,所述环形结构的连接层的任意位置为所述导电粘接区,
其余位置为所述绝缘粘接区。
3.如权利要求2所述的防水气压计,其特征在于,
所述连接层为方环形结构,所述连接层方环形结构的任意一条边的中心位置为所述导电粘接区,
其余位置为所述绝缘粘接区。
4.如权利要求1所述的防水气压计,其特征在于,
所述连接层为内外层套设的双环形结构,所述连接层的内层为所述导电粘接区、外层为所述绝缘粘接区。
5.如权利要求1所述的防水气压计,其特征在于,
所述连接层为内外层套设的双环形结构,所述连接层的内层为所述绝缘粘接区、外层为所述导电粘接区。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的防水气压计,其特征在于,
在所述PCB板上设置有与所述导电粘接区上下贴合的接地层,所述外壳通过所述导电粘接区与所述接地层电连接。
7.如权利要求1所述的防水气压计,其特征在于,
所述绝缘粘接区由环氧树脂胶制成。
8.如权利要求1所述的防水气压计,其特征在于,
所述导电粘接区由导电银胶制成。
9.如权利要求1所述的防水气压计,其特征在于,
所述气压芯片组件包括设置在所述PCB板上的ASIC芯片以及设置在所述ASIC芯片上的MEMS芯片;并且,
在所述外壳上设置有开口端,所述MEMS芯片与所述开口端位置对应。
10.如权利要求9所述的防水气压计,其特征在于,
还包括粘片胶,所述ASIC芯片通过所述粘片胶粘接固定在所述PCB板上,所述MEMS芯片通过所述粘片胶粘接固定在所述ASIC芯片顶部。
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GR01 | Patent grant | ||
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