CN220356564U - 一种芯体单元及压差传感器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种成本低、封装程度较高的芯体单元，及包括该芯体单元的压差传感器。上述芯体单元包括：由低热膨胀系数的塑料制成的封装体，其一侧粘接有压力芯片，压力芯片上集成相电连接的压力感测电路和处理电路，封装体的位于压力芯片的同一侧和或相对一侧朝外凸伸而形成一密封凸缘，压力芯片位于同一侧的密封凸缘之内侧；及封装于封装体内的多个连接端子，其与处理电路电连接。

Description

一种芯体单元及压差传感器

技术领域

本申请涉及压力传感器技术领域，具体涉及一种芯体单元及压差传感器。

背景技术

压力传感器是用于测量环境或介质的压强的传感器，目前MEMS(微机电系统)由于成本低、体积小而得到了广泛应用，其通过半导体硅的压阻效应来测量压力。其中，硅芯体的中部设置为设膜片状，两侧对硅膜片施加的压力使硅膜片上的掺杂电阻的阻值发生变化，多个电阻连接组成的测量电路输出的电流或电压信号则可通过调理电路进一步处理后对外输出测量结果。当硅芯片内在膜片一侧设置有真空腔时所测压力即为另一侧所施加的压力相对于真空的压力，即绝对压力；当膜片一侧引入大气压力时，所测压力即为相对于大气的压力，即表压；当膜片两侧分别引入其他压力时，所测压力为两侧压力之差，即差压。其中，压力芯体可设置于陶瓷基体或具有特别热膨胀系数的金属基体上，以避免温度膨胀系数不匹配导致的精度降低，甚至应力破坏，而调理电路则设置于与基体固定的印刷电路板上。

其中，陶瓷基体与印刷电路板之间通常进行粘接，这种方式导致生产成本的增加，并且对于压力芯体封装程度不足导致了压力芯体的通用性较差。

本部分中的陈述仅提供与本申请相关的背景信息并且可以不构成现有技术。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本申请提供了一种芯体单元，以使其具有较低的生产成本且具有较高的封装度。

为实现上述目的，本申请提供了一种芯体单元，其包括：

由低热膨胀系数的塑料制成的封装体，其一侧粘接有压力芯片，压力芯片上集成相电连接的压力感测电路和处理电路，封装体的位于压力芯片的同一侧和或相对一侧朝外凸伸而形成一密封凸缘，压力芯片位于同一侧的密封凸缘之内侧；

及封装于封装体内的多个连接端子，其与处理电路电连接。

优选地，包括：所述塑料的热膨胀系数为2ppm～10ppm。

优选地，压力芯片粘接于封装体的相应一侧表面形成的芯片安装凹槽内，芯片安装凹槽周围设有与压力感测电路电连接的多个焊盘，压力芯片与焊盘之间通过导线电连接，芯片安装凹槽内灌封有第一保护凝胶。

优选地，封装体上开设有用于向压力芯片提供一参考压力的压力接收孔。

优选地，压力接收孔内灌封有第二保护凝胶。

优选地，封装体的位于压力芯片的同一侧和或相对一侧朝外凸形成隔胶环，隔胶环位于同一侧的密封凸缘的内侧。

本申请还提供了一种压差传感器，其包括：

外壳，其内形成安装腔及两个压力腔，安装腔底部形成一安装面，安装面上设有两个一一对应连通至两个压力腔的通孔，安装面上形成两个一一对应地围绕于两个通孔周围的第二密封槽；

设置于安装腔底部的两个如权利要求至中的任一项所述的芯体单元，两个芯体单元一一对应地封堵于两个所述通孔上端；压力芯片一侧连通至对应的压力腔，或经压力接收孔连通至对应的压力腔，芯体单元的朝向第二密封槽一侧的密封凸缘通过第二密封粘接胶固定于对应的第二密封槽内；

设置于壳体上的两个待测压力输入端口，其一一对应地连通至两个所述压力腔；

及固定于外壳上的多个插针，其与两个芯体单元的压力芯片的多个连接端子电连接。

优选地，多个插针通过多个一体成型于外壳内的电连接件电连接至多个连接端子。

优选地，外壳包括壳体和上盖，壳体的上端形成一圈地第一密封槽，上盖包括盖板及由盖板的周缘朝下凸形成的一圈第一密封凸缘，第一密封凸缘通过第一粘接密封胶固定于第一密封槽内。

优选地，盖板的下侧设置有多个加强筋；第一密封凸缘第一密封槽的内外两侧对应形成一圈内围壁和一圈外围壁，内围壁上开设有用于给所述加强筋让位的让位槽。

附图说明

图1为本申请第一实施例的压差传感器的爆炸示意图；

图2为本申请第一实施例的压差传感器的立体图(隐去上盖)；

图3为本申请第一实施例的压差传感器的剖视图；

图4为本申请第一实施例的芯体单元的立体图；

图5为本申请第一实施例的芯体单元的剖视图；

图6为本申请第一实施例的压差传感器的部分结构立体图；

图7为本申请第二实施例的芯体单元的剖视图；

图8为本申请第三实施例的芯体单元的剖视图；

图9为本申请第四实施例的芯体单元的剖视图；

图10为本申请第五实施例的芯体单元的剖视图；

图中：100、压差传感器；101、壳体；102、安装部；103、连接衬套；104a、插针；104b、插针；104c、插针；104、电连接器；1051、外围壁；1052、内围壁；105、第一密封槽；106、让位槽；107、安装面；108、通孔；109a、压力腔；109、待测压力输入端口；110a、电连接件；110b、电连接件；110c、电连接件；110、电连接组件；111、第二密封槽；201a、连接端子；201b、连接端子；201c、连接端子；201d、连接端子；202a、测试端子；202b、测试端子；202c、测试端子；20、压力接收孔；21、封装体；22a、第一支撑面；22b、第二支撑面；23、芯片安装凹槽；24a、第二密封凸缘；24b、第二密封凸缘；25、第一保护凝胶；26、压力芯片；27、电连接部；28、导线；29、隔胶环；2、芯体单元；301、盖板；302、第一密封凸缘；303、凸部；304、钢珠孔；305、钢珠；3、上盖；

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。下列的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。在以下描述中，相同的标记用于表示相同或等效的元件，并且省略重复的描述。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该本申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

另外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

还应当进一步理解，在本申请说明书和对应的权利要求书中使用的术语“和/或”是指所列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合。

如图1至图3所示。本申请的第一实施例中，压差传感器100包括外壳包括壳体101和上盖3。壳体101的上端形成一圈地第一密封槽105。上盖3包括盖板301及由盖板301的周缘朝下凸形成的一圈第一密封凸缘302。第一密封凸缘302通过第一粘接密封胶固定于第一密封槽105内。壳体101和上盖3围成安装腔(未标记)。较佳地，盖板301的下侧设置有多个加强筋。第一密封凸缘302第一密封槽105的内外两侧对应形成一圈内围壁1052和一圈外围壁1051。内围壁1052上开设有用于给加强筋让位的让位槽106。第一密封凸缘302的外壁上可朝外凸伸形成多个凸部303，以与第一密封槽105紧配合以帮助定位。盖板301上可设有钢珠孔304，钢珠孔304中封堵有钢珠305，钢珠305外覆盖有密封胶。

其中，壳体101内形成两个压力腔109a。壳体101上设置有两个待测压力输入端口109，其一一对应地连通至两个压力腔109a，以向压力腔109a内输送压力介质。安装腔底部形成一安装面107。安装面107上设有两个一一对应连通至两个压力腔109a的通孔108。安装面107上形成两个一一对应地围绕于两个通孔108周围的第二密封槽111。

本实施例的压差传感器100还包括设置于安装腔底部的两个芯体单元2。请结合参阅图4至图5，本实施例的两个芯体单元2一一对应地封堵于两个通孔108上端。芯体单元2包括封装体21，封装体21最好由低热膨胀系数(CTE)的塑料制成，例如液晶聚合物(LCP)塑料或者其他改性工程塑料，例如在塑料中添加具有负的热膨胀系数的微粒或纤维(例如ZrV₂O₇、Li₂Al₂Si₂O₈等)进行改性。这些塑料的热膨胀系数最好限制为2ppm～10ppm，这样对于较大尺寸的硅基芯片也能够避免开裂或脱落。

封装体21的一侧粘接有压力芯片26。压力芯片26上集成相电连接的压力感测电路和处理电路。处理电路可用于信号放大和模数转换，并向外输出电压信号。其中，封装体21的位于压力芯片26的同一侧朝外凸伸而形成一第二密封凸缘24a，压力芯片26位于密封凸缘24a之内侧。第二密封凸缘24a通过第二密封胶(未示出)固定于第二密封槽111内。上述压力芯片26可为绝压芯片，即分别测量两个待测压力输入端口109导入的压力介质的绝对压强，并由其中的一个压力芯片26的处理电路进行运算以得到两者的之差。

多个连接端子201a、201b、201c的一端封装于封装体21内，用于压力芯片26的供电和信号输出。其中的一个芯体单元2所测得的电压信号通过一体成型于壳体101上的多个连接端子201a、201b、201c输送至另一个芯体单元的处理电路进行取差等处理，然后通过固定于外壳上的多个插针104a、104b、104c向外部设备输出。其中，插针104a、104b、104c还用于外部设备对对压力芯片26供电。

在第一实施例的基础上进行少许变化得到第二实施例的芯体单元2，如图7所示，封装体21上还开设有用于向压力芯片26提供一参考压力的压力接收孔20，此时压力芯片26可以是压差芯片，此时，芯体单元测量相对于参考压力的相对压力，再其中的一个压力芯片26的处理电路对两个相对压强由进行运算以得到两者之差。压力接收孔20内可灌封有第二保护凝胶。

在第二实施例的基础上进行少许变化得到第三实施例的芯体单元2，如图8所示，封装体21的位于压力芯片26的相对一侧设置有朝外凸伸形成第二密封凸缘24b。这样可以在封装体21上开设有压力接收孔20，能够上下倒置地进行安装，此时可使封装体21在位于第二密封凸缘24b一侧朝外凸伸形成一圈隔胶环29，以保护压力接收孔20不被第二密封胶堵塞。

在第二实施例的基础上进行少许变化可得到第四实施例的芯体单元2，如图9所示，本实施例中可以省略第二密封凸缘24b、隔胶环29。

在第四实施例的基础上进行少许变化可得到第五实施例的芯体单元2，如图10所示，本实施例中可以进一步省略压力接收孔20，此时压力芯片26可以为绝压芯片。

如上所述，单个的上述芯体单元2还可以用于测量绝对压力、表压压力或差压压力。其本身的应用不应局限于本申请中的示出的压差传感器。

其中，上述的第一保护凝胶和第二保护凝胶可以为氟硅凝胶。

本公开内容的范围不是由详细描述限定。而是由权利要求及其等同方案限定。并且在权利要求及其等同方案范围内的所有变型都解释为包含在本公开内容中。

Claims (10)

1.一种芯体单元，其特征在于，包括：

由低热膨胀系数的塑料制成的封装体(21)，其一侧粘接有压力芯片(26)，压力芯片(26)上集成相电连接的压力感测电路和处理电路，封装体(21)的位于压力芯片(26)的同一侧和/或相对一侧朝外凸伸而形成一密封凸缘(24a/24b)，压力芯片(26)位于同一侧的密封凸缘(24a/24b)之内侧；

及封装于封装体(21)内的多个连接端子(201a,201b,201c,201d)，其与处理电路电连接。

2.根据权利要求1所述的芯体单元，其特征在于，包括：所述塑料的热膨胀系数为2ppm～10ppm。

3.根据权利要求1所述的芯体单元，其特征在于，压力芯片(26)粘接于封装体(21)的相应一侧表面形成的芯片安装凹槽(23)内，芯片安装凹槽(23)周围设有与压力感测电路电连接的多个焊盘，压力芯片(26)与焊盘之间通过导线(28)电连接，芯片安装凹槽(23)内灌封有第一保护凝胶(25)。

4.根据权利要求1所述的芯体单元，其特征在于，封装体(21)上开设有用于向压力芯片(26)提供一参考压力的压力接收孔(20)。

5.根据权利要求4所述的芯体单元，其特征在于，压力接收孔(20)内灌封有第二保护凝胶。

6.根据权利要求1所述的芯体单元，其特征在于，封装体(21)的位于压力芯片(26)的同一侧和/或相对一侧朝外凸形成隔胶环(29)，隔胶环(29)位于同一侧的密封凸缘的内侧。

7.一种压差传感器，其特征在于，包括：

外壳，其内形成安装腔及两个压力腔(109a)，安装腔底部形成一安装面(107)，安装面(107)上设有两个一一对应连通至两个压力腔(109a)的通孔(108)，安装面(107)上形成两个一一对应地围绕于两个通孔(108)周围的第二密封槽(111)；

设置于安装腔底部的两个如权利要求1至6中的任一项所述的芯体单元(2)，两个芯体单元(2)一一对应地封堵于两个所述通孔(108)上端；压力芯片(26)一侧连通至对应的压力腔(109a)，或经压力接收孔(20)连通至对应的压力腔(109a)，芯体单元(2)的朝向第二密封槽(111)一侧的密封凸缘(24a/24b)通过第二密封粘接胶固定于对应的第二密封槽(111)内；

设置于壳体(101)上的两个待测压力输入端口(109)，其一一对应地连通至两个所述压力腔(109a)；

及固定于外壳上的多个插针(104a,104b,104c)，其与两个芯体单元(2)的压力芯片(26)的多个连接端子(201a,201b,201c,201d)电连接。

8.根据权利要求7所述的压差传感器，其特征在于，多个插针(104a,104b,104c)通过多个一体成型于外壳内的电连接件(110a)电连接至多个连接端子(201a,201b,201c,201d)。

9.根据权利要求7所述的压差传感器，其特征在于，外壳包括壳体(101)和上盖(3)，壳体(101)的上端形成一圈地第一密封槽(105)，上盖(3)包括盖板(301)及由盖板(301)的周缘朝下凸形成的一圈第一密封凸缘(302)，第一密封凸缘(302)通过第一粘接密封胶固定于第一密封槽(105)内。

10.根据权利要求9所述的压差传感器，其特征在于，盖板(301)的下侧设置有多个加强筋；第一密封凸缘(302)第一密封槽(105)的内外两侧对应形成一圈内围壁(1052)和一圈外围壁(1051)，内围壁(1052)上开设有用于给所述加强筋让位的让位槽(106)。