壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)，包括：塑料基板，具有相對(duì)設(shè)置的底板和開口端，底板上開設(shè)有通孔；隔離膜片，密封塑料基板的開口端；塑料管殼，設(shè)置在塑料基板的底板上；敏感元件，設(shè)置在塑料管殼內(nèi)，敏感元件具有背腔，背腔朝向塑料基板的通孔，塑料基板、敏感元件及隔離膜片共同形成一充滿隔離介質(zhì)的密封腔體。通過將隔離膜片設(shè)置在塑料基板上，又將敏感元件設(shè)置在塑料管殼內(nèi)，并使塑料基板、敏感元件及隔離膜片共同形成充滿隔離介質(zhì)的密封腔體，與現(xiàn)有的介質(zhì)隔離技術(shù)相比，其體積小，安裝方便；且不同于不銹鋼充灌硅油的封裝技術(shù)，本實(shí)用新型采用了塑料基板和塑料管殼，所以成本低。
【專利說明】壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]基于微機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)壓阻式壓力傳感器，由于其體積小、重量輕、靈敏度高、穩(wěn)定可靠、成本低、制造工藝簡單、便于集成化等眾多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于水利、氣象、醫(yī)療、工業(yè)控制、汽車、航空航天以及消費(fèi)電子等各個(gè)領(lǐng)域。針對(duì)不同應(yīng)用，壓力傳感器有不同的要求的封裝，目前壓力傳感器的封裝形式有塑料封裝、陶瓷封裝、PCB封裝、金屬管殼封裝、介質(zhì)隔尚封裝等等。
[0003]在目前的工業(yè)控制中，對(duì)流體液位的測(cè)量，傳統(tǒng)的方法是利用前端不銹鋼隔離膜、內(nèi)充傳壓硅油的壓力觸感器芯片作為壓-電轉(zhuǎn)換信號(hào)元件，根據(jù)硅的壓阻效應(yīng)和流體力學(xué)的壓強(qiáng)公式，由擴(kuò)散在硅表面的壓敏電阻構(gòu)成的惠斯通電橋?qū)?shí)現(xiàn)液位值線性的轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)過外圍電路放大，從而讀出液位值。由于此種封裝方法采用了不銹鋼充罐硅油封裝(介質(zhì)隔離封裝)，其存在工藝復(fù)雜、成本高、安裝復(fù)雜等缺點(diǎn)，所以主要在價(jià)格承受能力較高的工業(yè)控制領(lǐng)域得到應(yīng)用。但在消費(fèi)領(lǐng)域，也有著對(duì)壓力傳感器介質(zhì)隔離封裝技術(shù)的強(qiáng)烈需求。所以，開發(fā)一種低成本、小體積、易于安裝的壓力傳感器的介質(zhì)隔離封裝技術(shù)有著很大的現(xiàn)實(shí)意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種小體積、易于安裝且低成本的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)前述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)，包括:
[0006]塑料基板，具有相對(duì)設(shè)置的底板和開口端，底板上開設(shè)有通孔；
[0007]隔離膜片，密封所述塑料基板的開口端；
[0008]塑料管殼，設(shè)置在所述塑料基板的底板上；
[0009]敏感元件，設(shè)置在所述塑料管殼內(nèi)，所述敏感元件具有背腔，所述背腔朝向塑料基板的通孔，所述塑料基板、敏感元件及隔離膜片共同形成一充滿隔離介質(zhì)的密封腔體。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述塑料管殼包括管殼本體和自所述管殼本體向上延伸的氣嘴，所述敏感元件設(shè)在管殼本體內(nèi)，且所述敏感元件的背腔朝向氣嘴，所述氣嘴嵌入在塑料基板的通孔內(nèi)用以將塑料管殼固定在塑料基板上，并將塑料基板與背腔連通。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述敏感元件包括硅基體，所述硅基體粘貼在所述管殼本體上。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述塑料管殼還包括設(shè)置在硅基體和管殼本體之間的玻璃片，所述玻璃片部分位于背腔和氣嘴之間以將氣嘴和背腔分隔，所述玻璃片上開設(shè)有連通氣嘴和背腔的開孔。[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述塑料管殼內(nèi)填充有灌封膠，所述灌封膠形成在敏感元件的周圍。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述塑料管殼內(nèi)分為設(shè)置灌封膠的灌封區(qū)域和未設(shè)置灌封膠的留白區(qū)域，所述留白區(qū)域位于灌封區(qū)域的下方。
[0015]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述敏感元件包括硅基體，所述硅基體粘貼在塑料基板的底板上。
[0016]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述隔離膜片具有用以遮擋開口端的遮擋部，所述遮擋部呈平面狀或者波紋型。
[0017]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述塑料管殼上設(shè)置有引腳通孔，所述引腳通孔內(nèi)設(shè)置通過該塑料通孔自塑料管殼內(nèi)部朝塑料管殼外部延伸的引腳，所述敏感元件通過金線與所述引腳電性連接。
[0018]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述敏感元件為差壓壓力傳感器芯片。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果是:由于本實(shí)用新型通過將隔離膜片設(shè)置在塑料基板上，又將敏感元件設(shè)置在塑料管殼內(nèi)，并使塑料基板、敏感元件及隔離膜片共同形成充滿隔離介質(zhì)的密封腔體，與現(xiàn)有的介質(zhì)隔離技術(shù)相比，其體積小，安裝方便；且不同于不銹鋼充灌硅油的封裝技術(shù)，本實(shí)用新型采用了塑料基板和塑料管殼，所以成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)于第一實(shí)施方式的剖視圖。
[0021]圖2是本實(shí)用新型壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)于第二實(shí)施方式的剖視圖。
[0022]圖3是本實(shí)用新型壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)于第三實(shí)施方式的剖視圖。
[0023]圖4是本實(shí)用新型壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)于第四實(shí)施方式的剖視圖。
[0024]圖5是本實(shí)用新型壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)于第五實(shí)施方式的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]第一實(shí)施方式:
[0026]參照?qǐng)D1所示，本實(shí)用新型的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)100包括:塑料基板
11、設(shè)置在塑料基板11上的隔離膜片12、與塑料基板11連接的塑料管殼13、設(shè)置在塑料管殼13內(nèi)的敏感元件14及穿過塑料管殼13并由塑料管殼13內(nèi)部朝塑料管殼13外部延伸的引腳15。所述引腳15可以是貼片型或者直插型，用以焊接在最終應(yīng)用的印刷電路板(未圖示)上。
[0027]所述塑料基板11具有開口端112。所述塑料基板11包括底板111及自底板111的四周向上延伸形成的側(cè)壁113。所述開口端112與底板111相對(duì)設(shè)置。底板111上開設(shè)有通孔114。所述側(cè)壁113包括垂直部115和自垂直部115向內(nèi)彎折再向上延伸形成的彎折部116。所述隔離膜片12采用硅膠材料，為平膜隔離膜片。所述隔離膜片12密封塑料基板11的開口端112。所述隔離膜片12包括用以遮擋開口端112的遮擋部121和形成在遮擋部121外圍的連接部122。所述連接部122設(shè)置在彎折部116上。所述遮擋部121呈平面狀。
[0028]所述敏感元件14為差壓壓力傳感器芯片。所述敏感元件14包括壓力敏感膜141、硅基體142、形成在硅基體142上的背腔143及位于硅基體142上的電極144。所述背腔143朝向塑料基板11的通孔114。所述背腔143自硅基體142的背面146朝硅基體142的正面(未標(biāo)號(hào))貫穿形成。所述敏感元件14通過在電極144上設(shè)置金線145以與引腳15電性連接。所述金線145通過壓焊的方式與引腳15固定。
[0029]所述塑料管殼13包括管殼本體131和自管殼本體131向上延伸的氣嘴132。所述敏感元件14設(shè)在管殼本體131內(nèi)，且敏感元件14的背腔143朝向氣嘴132。氣嘴132嵌入在塑料基板11的通孔114內(nèi)用以將塑料管殼13固定在塑料基板11上，并將塑料基板11與背腔143連通。所述管殼本體131包括頂壁133。所述氣嘴132自頂壁133向上延伸形成。所述敏感元件14的背面146粘貼在塑料管殼13的頂壁133上。所述塑料管殼13上開設(shè)有引腳通孔(未圖示)。引腳15通過該引腳通孔自塑料管殼13的內(nèi)部朝塑料管殼13的外部延伸。
[0030]所述塑料基板11、隔離膜片12、氣嘴132及敏感元件14共同形成一密封腔體16。密封腔體16的內(nèi)部充滿隔離介質(zhì)(未圖示)。所述腔體16與隔離膜片12經(jīng)壓合可以保證無縫連接。所述塑料管殼13的氣嘴132與塑料基板11上的通孔114連接邊緣可以涂上密封膠(未圖示)，以防止充入密封腔體16內(nèi)的隔離介質(zhì)泄露。所述隔離介質(zhì)為硅油。
[0031]測(cè)液位時(shí)，流經(jīng)此結(jié)構(gòu)100的液體會(huì)有壓力作用于隔離膜片12上，隔離膜片12發(fā)生形變，其形變由密封腔體16內(nèi)充灌的硅油變換成壓力再傳遞到敏感元件14的壓力敏感膜141，使得敏感元件14的壓力敏感膜141發(fā)生形變，從而測(cè)出液體的壓力，再根據(jù)液體壓強(qiáng)公式 P = ，(其中P是液體密度，g是重力加速度，A是液體高度)，可以知道液體的高度。
[0032]此結(jié)構(gòu)100通過將隔離膜片12設(shè)置在塑料基板11上，又將敏感元件14設(shè)置在塑料管殼13內(nèi)，并使塑料基板11、敏感元件14及隔離膜片12共同形成充滿隔離介質(zhì)的密封腔體16，從而使得該結(jié)構(gòu)100體積小，安裝方便；且又由于該結(jié)構(gòu)的塑料管殼13、塑料基板11以及隔離膜片12都采用了塑料或硅膠材料，相對(duì)于不銹鋼充灌硅油的封裝而言，價(jià)格便宜，且是小量程，適用于消費(fèi)電子領(lǐng)域，符合大眾的購買力。
[0033]第二實(shí)施方式:
[0034]參照?qǐng)D2所示，本實(shí)用新型于第二實(shí)施方式中的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)200與第一實(shí)施方式的區(qū)別在于:所述隔離膜片22為波紋型隔離膜片，其遮擋部221呈波紋型。所述波紋型隔離膜片22可以減小壓力傳遞損耗和提高傳感器的靈敏度。
[0035]第三實(shí)施方式:
[0036]參照?qǐng)D3所示，本實(shí)用新型于第三實(shí)施方式中的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)300與第二實(shí)施方式的區(qū)別在于:所述塑料管殼33還包括設(shè)置在敏感元件34的硅基體342的背面346與塑料管殼33的管殼本體331的頂壁333之間的玻璃片37。敏感元件34的硅基體342的背面346粘貼在玻璃片37上，從而實(shí)現(xiàn)硅-玻璃鍵合。所述玻璃片37部分位于背腔343和氣嘴332之間以將氣嘴332和背腔343分隔，所述玻璃片37上開設(shè)有連通氣嘴332和背腔343的開孔371。通過設(shè)置此種結(jié)構(gòu)可以減小外界傳遞過來的應(yīng)力對(duì)敏感元件34的性能影響。
[0037]第四實(shí)施方式:
[0038]參照?qǐng)D4所示，本實(shí)用新型于第四實(shí)施方式中的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)400與第二實(shí)施方式的區(qū)別在于:敏感元件44引線鍵合后，滴入凝膠，以在管殼本體43內(nèi)填充形成灌封膠48。灌封膠48形成在敏感元件44的周圍。在形成灌封膠48后，所述管殼本體431內(nèi)分為設(shè)置灌封膠的灌封區(qū)域491和未設(shè)置灌封膠48的留白區(qū)域492，留白區(qū)域492位于灌封區(qū)域491的下方。通過該灌封膠48以保護(hù)和固定敏感元件44和金線445，提高敏感元件44的抗沖擊性。
[0039]第五實(shí)施方式:
[0040]參照?qǐng)D5所示，本實(shí)用新型于第五實(shí)施方式中的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)500與第二實(shí)施方式的區(qū)別在于:所述塑料管殼53未設(shè)置氣嘴，且所述管殼本體不具有頂壁，敏感元件54和引腳55直接貼在塑料基板51的底板511上。硅油可直接與敏感元件54的背面546接觸，相較于實(shí)施方式二中的氣嘴，降低了響應(yīng)時(shí)間。誠然，在本實(shí)施例中，也可以在塑料管殼53內(nèi)填充灌封膠，該灌封膠同樣位于敏感元件54的四周，且所述塑料管殼53內(nèi)分為設(shè)置灌封膠的灌封區(qū)域和未設(shè)置灌封膠的留白區(qū)域，留白區(qū)域位于灌封區(qū)域的下方。
[0041]盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，在不脫離由所附的權(quán)利要求書公開的本實(shí)用新型的范圍和精神的情況下，各種改進(jìn)、增加以及取代是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括: 塑料基板，具有相對(duì)設(shè)置的底板和開口端，底板上開設(shè)有通孔； 隔離膜片，密封所述塑料基板的開口端； 塑料管殼，設(shè)置在所述塑料基板的底板上； 敏感元件，設(shè)置在所述塑料管殼內(nèi)，所述敏感元件具有背腔，所述背腔朝向塑料基板的通孔，所述塑料基板、敏感元件及隔離膜片共同形成一充滿隔離介質(zhì)的密封腔體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述塑料管殼包括管殼本體和自所述管殼本體向上延伸的氣嘴，所述敏感元件設(shè)在管殼本體內(nèi)，且所述敏感元件的背腔朝向氣嘴，所述氣嘴嵌入在塑料基板的通孔內(nèi)用以將塑料管殼固定在塑料基板上，并將塑料基板與背腔連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述敏感元件包括硅基體，所述硅基體粘貼在所述管殼本體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述塑料管殼還包括設(shè)置在硅基體和管殼本體之間的玻璃片，所述玻璃片部分位于背腔和氣嘴之間以將氣嘴和背腔分隔，所述玻璃片上開設(shè)有連通氣嘴和背腔的開孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述塑料管殼內(nèi)填充有灌封膠，所述灌封膠形成在敏感元件的周圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述塑料管殼內(nèi)分為設(shè)置灌封膠的灌封區(qū)域和未設(shè)置灌封膠的留白區(qū)域，所述留白區(qū)域位于灌封區(qū)域的下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述敏感元件包括硅基體，所述硅基體粘貼在塑料基板的底板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述隔離膜片具有用以遮擋開口端的遮擋部，所述遮擋部呈平面狀或者波紋型。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述塑料管殼上設(shè)置有引腳通孔，所述引腳通孔內(nèi)設(shè)置通過該塑料通孔自塑料管殼內(nèi)部朝塑料管殼外部延伸的引腳，所述敏感元件通過金線與所述引腳電性連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器介質(zhì)隔離的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述敏感元件為差壓壓力傳感器芯片。
【文檔編號(hào)】G01L19/14GK203606066SQ201320832607
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】呂萍, 肖濱, 許慶峰, 胡維, 李剛 申請(qǐng)人:蘇州敏芯微電子技術(shù)有限公司