一种基于硅压阻式的压力传感器封装结构制造技术

本发明专利技术提供一种基于硅压阻式的压力传感器封装结构，该结构包括：基座、引脚针、基座盖、硅压阻式压力传感器芯片、基板以及保护介质；其中，在基座内设有一腔体；基板固定于腔体底部；硅压阻式压力传感器芯片固定于基板上，并通过导电性锡球与基板电性连接；引脚针嵌入基座腔体内，并通过导电性锡球与基板电性连接；基座盖设有气孔，固定于基座上，并覆盖腔体的顶部；保护介质充满腔体，包裹并保护硅压阻式压力传感器芯片及基板，通过基座盖上的气孔与外界环境接触以向硅压阻式压力传感器芯片传导压力。本发明专利技术的压力传感器封装结构可应用于恶劣的检测环境，具有高可靠性、便于批量生产、低成本等优点。

A pressure sensor based on silicon piezoresistive packaging structure

The invention provides a pressure sensor package structure based on a silicon piezoresistive type, which consists of a base, a pin, a base cover, a silicon piezoresistive pressure sensor chip, a substrate and a protective medium, wherein a cavity is provided in the base, the substrate is fixed at the bottom of the cavity, and the silicon piezoresistive pressure sensor chip is fixed to the base. The substrate is electrically connected to the substrate by a conductive tin ball, and the pin is embedded in the base cavity and electrically connected to the substrate by a conductive tin ball. The base cover is provided with an air hole, fixed on the base, and covers the top of the cavity. The protective medium is filled with a cavity, wrapped and protected by a silicon piezoresistive pressure sensor chip and substrate. The pressure is transmitted to the silicon piezoresistive pressure sensor chip through contact with the external environment on the base cover. The pressure sensor packaging structure of the invention can be applied to the harsh detection environment, and has the advantages of high reliability, easy batch production and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种基于硅压阻式的压力传感器封装结构
本专利技术涉及微电子机械系统及压力传感器领域，特别是涉及一种基于硅压阻式的压力传感器封装结构。
技术介绍
在汽车机油、空压机、石油化工等应用场景较为恶劣的环境中，压力传感器的压力敏感单元不能直接暴露在被测介质下。目前应用于此类恶劣环境的压阻式陶瓷压力传感器和压容式陶瓷压力传感器通常存在封装成品率低、批量校准难度大和成本过高等问题。硅压阻式压力传感器模块，是用于检测环境压力的重要敏感器件，通常包含一颗MEMS压力传感器芯片和一颗信号处理的ASIC电路芯片。目前，这两颗芯片通常被粘贴在金属或塑料体内，并通过键合丝连接实现将压力信号转化为电信号，这种方案成本低、便于批量校准。公开号为CN101271029A的一篇专利文献公开了一种基于基板的硅压阻式压力传感器封装结构。其特征在于基板是一块有金属图形分布的双面基板，基板底部的金属图形为压力传感器与外界连接的输入输出端口，通过中间过孔和边缘半孔实现基板双面金属图形的电气互连；硅压阻式压力传感器芯片贴装在基板顶部，硅压阻式压力传感器芯片上的输入输出端用键合引线连接到基板顶部的金属图形上，实现硅压阻式压力传感器芯片与外界的电气互连；基板顶部粘接金属圈容纳芯片及键合引线。在金属圈内滴封包封胶，填充在硅压阻式压力传感器的四周，隔绝传感器芯片与外界环境的接触。这种封装结构可减少封装产生的机械应力，提供的封装结构广泛地应用到对机械应力敏感的MEMS器件封装中。然而，在汽车机油、空压机、石油化工等恶劣的应用环境中，基于硅压阻式压力传感器由于其本身的物理特性和电学特性，必须采用可靠性更高的封装设计，并对敏感单元进行保护。因此，实有必要提供一种针对恶劣环境检测压力的基于硅压阻式的高可靠性压力传感器封装方案。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术，本专利技术的目的在于提供一种基于硅压阻式的压力传感器封装结构，用于解决现有技术中压力传感器应用于恶劣环境下的种种问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于硅压阻式的压力传感器封装结构，包括：基座，内设有一腔体；基板，固定于所述腔体的底部；硅压阻式压力传感器芯片，固定于所述基板上，并通过导电性锡球与所述基板电性连接；引脚针，嵌入所述基座的腔体内，并通过导电性锡球与所述基板电性连接；基座盖，固定于所述基座上，并覆盖所述腔体的顶部，所述基座盖设有气孔；保护介质，充满所述腔体，包裹并保护所述硅压阻式压力传感器芯片及所述基板，通过所述基座盖上的气孔与外界环境接触以向所述硅压阻式压力传感器芯片传导压力。可选地，所述基座为一体成型的金属基座，所述引脚针为排针引脚，所述引脚针与所述基座通过绝缘环做绝缘隔离。可选地，所述基板为PCB电路板。可选地，所述基板采用耐高温材料。可选地，所述基板通过粘接胶固定于所述腔体的底部。可选地，所述硅压阻式压力传感器芯片包括压力传感芯片和调理电路芯片，所述压力传感芯片和所述调理电路芯片分别通过导电性锡球与所述基板电性连接，以实现电气互连。进一步可选地，所述压力传感芯片和所述调理电路芯片均通过粘结胶固定于所述基板上。可选地，所述基座盖通过激光焊接的方式固定于所述基座上。可选地，所述气孔的直径为1-2cm。可选地，所述保护介质为含氟的保护性介质。如上所述，本专利技术的基于硅压阻式的压力传感器封装结构，具有以下有益效果：1、本专利技术结构的整个金属基座一体成型，无需焊接或粘结，在复杂恶劣的应用环境中能避免由于焊接或粘贴引起的断裂风险，极大地提高了压力传感器模组的可靠性。2、硅压阻式压力传感器芯片是通过导电性锡球与PCB基板连接并实现互连，PCB基板亦通过导电性锡球与引脚针连通，没有采用传统的键合丝的打线模式，能避免键合丝断裂的风险，提升了传感器的抗震动和冲击的性能。3、压力传感芯片、调理电路芯片、导电性锡球、PCB基板的焊盘、引脚针的焊盘等被含氟的保护性介质所覆盖和包裹在基座腔体内，腔体的上部有含气孔的金属盖子将腔体以及腔体内部的所有器件包封，被测的环境介质不与芯片、导电性锡球等接触，通过上盖的气孔，被测环境与含氟的保护性介质接触，而含氟的保护性介质能防水防酸碱等，并将压力传导到压力传感器芯片上，从而使压力传感器的防水防酸碱等性能得到极大地提升。4、与传统的表面贴装的压力传感器封装方式相比，本专利技术的压力传感器封装结构一体成型，没有管脚暴露到被测介质中，可以避免被测介质恶劣环境将压力传感器模块的管脚腐蚀或者引起管脚短路等问题，进而提供较好的压力传感器的可靠性和使用寿命。5、本专利技术的压力传感器封装结构一体化成型，引脚采用排针，能便利的应用于批量二次封装和批量校准。附图说明图1显示为本专利技术提供的基于硅压阻式的压力传感器封装结构的成品示意图。图2显示为本专利技术提供的基于硅压阻式的压力传感器封装结构的部分剖面示意图。元件标号说明1基座2引脚针3基座盖4保护介质5压力传感芯片6调理电路芯片7导电性锡球8基板9粘接胶10腔体30气孔具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本实施例提供了一种针对恶劣环境检测压力的基于硅压阻式的高可靠性、便于批量、低成本的压力传感器封装结构。该结构的成品如图1所示，采用了一体成型的金属基座、含气孔的基座盖和嵌入基座的引脚针，硅基的传感芯片通过导电性锡球和基板实现连通和互通，基板固定在基座腔体内并通过导电性锡球将硅基的传感芯片与引脚针连通，即将传感器的供电和输出信号引出，充满整个基座腔体的保护介质将传感芯片、基板和导电性锡球等整个封装体的电学部分与被测环境隔绝，保护芯片不被恶劣环境的介质破坏。下面结合剖面示意图进一步详细说明本实施例提供的基于硅压阻式的压力传感器封装结构。请参阅图2，该封装结构，包括：基座1、引脚针2、基座盖3、硅压阻式压力传感器芯片、基板8、以及保护介质4。其中，在基座1内设有一腔体10，该腔体10具有一定的收容空间；基板8固定于所述腔体10的底部；硅压阻式压力传感器芯片固定于所述基板8上，并通过导电性锡球7与所述基板8电性连接；引脚针2嵌入所述基座1的腔体10内，并通过导电性锡球7与所述基板8电性连接；基座盖3设有气孔30，固定于所述基座1上，并覆盖所述腔体10的顶部；保护介质4充满所述腔体10，包裹并保护所述硅压阻式压力传感器芯片及所述基板8，通过所述基座盖3上的气孔30与外界环境接触以向所述硅压阻式压力传感器芯片传导压力。具体地，基座1采用一体成型的金属基座，其内部挖出腔体10，引脚针2采用排针引脚。一体化成型的金属基座具有耐腐蚀和耐压力冲击等特性，排针式的金属引脚能避免信号干扰和提升批量可靠性。在实际应用中，引脚针2与基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于硅压阻式的压力传感器封装结构，其特征在于，包括：基座，内设有一腔体；基板，固定于所述腔体的底部；硅压阻式压力传感器芯片，固定于所述基板上，并通过导电性锡球与所述基板电性连接；引脚针，嵌入所述基座的腔体内，并通过导电性锡球与所述基板电性连接；基座盖，固定于所述基座上，并覆盖所述腔体的顶部，所述基座盖设有气孔；保护介质，充满所述腔体，包裹并保护所述硅压阻式压力传感器芯片及所述基板，通过所述基座盖上的气孔与外界环境接触以向所述硅压阻式压力传感器芯片传导压力。

【技术特征摘要】
1.一种基于硅压阻式的压力传感器封装结构，其特征在于，包括：基座，内设有一腔体；基板，固定于所述腔体的底部；硅压阻式压力传感器芯片，固定于所述基板上，并通过导电性锡球与所述基板电性连接；引脚针，嵌入所述基座的腔体内，并通过导电性锡球与所述基板电性连接；基座盖，固定于所述基座上，并覆盖所述腔体的顶部，所述基座盖设有气孔；保护介质，充满所述腔体，包裹并保护所述硅压阻式压力传感器芯片及所述基板，通过所述基座盖上的气孔与外界环境接触以向所述硅压阻式压力传感器芯片传导压力。2.根据权利要求1所述的基于硅压阻式的压力传感器封装结构，其特征在于：所述基座为一体成型的金属基座，所述引脚针为排针引脚，所述引脚针与所述基座通过绝缘环做绝缘隔离。3.根据权利要求1所述的基于硅压阻式的压力传感器封装结构，其特征在于：所述基板为PCB电路板。4.根据权利要求1所述的基于硅压阻式的压力传感器封装结构，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何剑，车湖深，
申请(专利权)人：中航重庆微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50