一种压力传感器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种压力传感器及方法，一种压力传感器，包括壳体、大气导入孔、压力导入孔、内部腔体、传感器芯片、引线框架和盖板。所述的壳体、压力导入孔、内部腔体通过注塑工艺一体成型；大气导入孔的一端与壳体的内部腔体连通，另一端与大气连通，压力导入孔垂直设置在壳体上表面的中心位置，内部腔体上表面设置有两个台阶，在台阶之上设置一个水平的贴片表面；传感器芯片通过粘接剂以倒装的方式粘贴在壳体内部腔体的水平上表面，且传感器芯片的中心位置与压力导入孔的中心对齐，压力导入孔的下端与传感器芯片的腔体相通；所述引线框架在壳体注塑固化过程中与壳体紧密粘接，引线框架的焊盘设置在腔体内部的台阶之上，并通过金丝键合的方式将传感器芯片与引线框架之间形成电气互连；所述盖板与壳体底部通过粘接剂粘接。

【技术实现步骤摘要】
一种压力传感器及其制造方法
本专利技术属于压力感知
，涉及一种压力传感器及其制造方法。
技术介绍
在压力感知
，多种传感器为人们所知。其中，特别是基于半导体技术的压力传感器为人们所熟知。压力传感器芯片是由硅基板和其上生长的外延层构成，其中，在硅基板上通过MEMS(微机电系统)技术加工出一块具有弹性的薄膜，当薄膜受到压力的作用时，薄膜根据所受压力的大小而产生相应程度的弯曲。薄膜的形变会使采用沉积或离子注入形成的敏感部件发生弯曲。由于所述敏感部件具有压阻效应，因此，该敏感部件产生阻值的变化，由敏感元件组成的惠斯通电桥将阻值的变化转变为电压输出。在相关的
中，如编号US2012/0144923Al的专利中介绍了一种用于测量目标流体压力的压力传感器。所介绍的压力传感器包括壳体、传感器芯片、数据处理芯片和用于密封的盖板。在壳体上部同一个平面一侧设置了两个分离的入孔，其中的一个入孔被用于将被测流体导入壳体内部腔体，另一个入孔与大气相连。特别地，导入的被测流体的压力作用于传感器芯片正面；然而，被导入的大气压力作用于传感器芯片的背面腔体。另外，设置在传感器芯片一侧的数据处理芯片通过引线键合与传感器形成互连。最后，壳体的内部腔体通过盖板实现密封。然而，通过上述专利所介绍的压力传感器结构，由于被测流体通过流体导入孔进入到壳体内部的腔体中，并直接与传感器芯片的正面相接触，因此设置在传感器表面的电路将会受到被测流体扰动的严重影响，甚至会减小传感器的可靠性和长期稳定性。更进一步，上述专利中传感器的大气导入孔与压力导入孔被设置成彼此分离的凸出的圆柱孔，这种结构容易导致传感器尺寸的增加和强度的减弱，如上述两个孔相距较远，那就说明在XY方向的平面尺寸较大，如果上述两个孔相距较近，则进气孔需设置较长，使传感器Z方向的尺寸较大，导致壳体上压力入口部分1a的扭转刚度降低。更进一步的是，数据处理电路没有集成在压力传感器芯片之中，这会使传感器的结构更加复杂，成本可能更高。更进一步，被测流体导入壳体之中使得因密封不良引发的泄露可能性更高。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种压力传感器及其制造方法，该压力传感器具有高可靠性、长期稳定性好、集成芯片、尺寸小和高精度传感器。其技术方案如下：一种压力传感器，包括壳体、大气导入孔、压力导入孔、内部腔体、传感器芯片、引线框架和盖板。所述的壳体、压力导入孔、内部腔体通过注塑工艺一体成型；大气导入孔的一端与壳体的内部腔体连通，另一端与大气连通，压力导入孔垂直设置在壳体上表面的中心位置，内部腔体上表面设置有两个台阶，在台阶之上设置一个水平的贴片表面；传感器芯片通过粘接剂以倒装的方式粘贴在壳体内部腔体的水平上表面，且传感器芯片的中心位置与压力导入孔的中心对齐，压力导入孔的下端与传感器芯片的腔体相通；所述引线框架在壳体注塑固化过程中与壳体紧密粘接，引线框架的焊盘设置在腔体内部的台阶之上，并通过金丝键合的方式将传感器芯片与引线框架之间形成电气互连；所述盖板与壳体底部通过粘接剂粘接。在上述的压力传感器中，所述大气导入孔用于向壳体的内部腔体导入大气压力；所述的压力导入孔用于导入被测流体，被测流体的压力作用在传感器芯片的背面腔体；所述传感器芯片用于测量流体对于大气压的压力，特别地，数据处理电路被集成在该芯片上；所述盖板用于密封壳体的内部腔体。优选地，在上述压力传感器中，所述壳体包括腔体部分、由壳体表面向外延伸的管状压力入口部分、以及与压力入口部分同轴设置的大气入口部分。特别地，大气入口部分的顶部与压力入口顶部之间设置一个台阶。特别地，大气导入孔由多个通孔呈圆形阵列分布而形成。优选地，所述壳体包括腔体部分、由壳体表面向外延伸的管状压力入口部分，传感器的大气导入孔设置在壳体的侧面，与大气导入孔垂直设置。优选地，所述壳体包括腔体部分、由壳体表面向外延伸的管状压力入口部分，所述大气导入孔集成在壳体的上表面，大气导入孔与壳体的内部腔体相连。优选地，所述壳体、压力导入孔、内部腔体通过注塑工艺一体成型，所述盖板和大气导入孔通过注塑工艺一体成型。传感器芯片通过粘接剂粘贴在贴片表面后，采用保护胶将其涂覆。进一步优选地，所述壳体包括压力入口部分、大气入口部分和腔体部分；特别地，大气导入孔由两部分构成，即竖直孔和水平孔；竖直孔下端与内部腔体相通，竖直孔上端止于壳体内部，水平孔的一端与大气相通，另一端与竖直孔相通。一种压力传感器的制造方法，包括以下步骤：步骤1：制作引线框架。引线框架采用锡青铜材质，引线框架中的管脚和焊盘部分均镀镍2微米，镀金0.05微米；步骤2：传感器的壳体、大气导入孔、压力导入孔、内部腔体通过注塑工艺制成，壳体和盖板的材质为PBT+30％GF，在壳体注塑的同时将引线框架通过此工艺与壳体紧密结合，引线框架中的焊盘部分设置在内部腔体的台阶上；然后，折弯引线框架中的管脚部分；步骤3：采用倒装的方式将传感器芯片粘贴在壳体内部的贴片表面中心位置，使传感器芯片的腔体与压力导入孔相连通。其中，传感器芯片与贴片表面采用粘接剂紧密结合在一起，在150℃的环境下烘干，烘干时长30分钟，使传感器芯片与贴片表面之间形成致密、牢固的结合；步骤4：利用金丝键合的方式将传感器芯片与引线引脚之间形成电气连接；步骤5：采用粘接剂将盖板与壳体的腔体底面粘接为一体，并在150℃的环境下烘干，烘干时长30分钟。本专利技术的有益效果：与现有技术中同时使用数据处理芯片与传感器芯片不同的是，在本专利技术的压力传感器中数据处理电路被集成在传感器芯片之中，减少了因芯片与芯片之间的电气互连，从而大大降低传感器在电气连接方面失效的可能性。另一方面，在本专利技术的压力传感器中，被测流体通过压力导入孔将流体压力直接作用在传感器芯片的背面腔体上，因此仅需确保传感器芯片与贴片表面有效密封即可，从而减少了密封面积，降低了传感器产生泄漏的风险；同时，这种背面受压的结构可以防止因流体的扰动对传感器电气连接的不利影响。另外，大气导入孔与壳体的内部腔体相连，使大气压力作用在传感器芯片的正面，因此，确保传感器的准确性。在第一种实施方案中，传感器的大气导入孔由多个呈圆形阵列的通孔构成，且与大气导入孔同轴设置，简化了传感器的结构，有利于缩小传感器尺寸；压力导入孔上表面与大气导入孔上表面之间设置有一台阶，便于与外部管子装配时定位，防止管子堵住大气导入孔。在第二种实施方案中，大气导入孔被设置在壳体的侧面，这种结构可以有效的减少外界的污物进入腔体内部，同时不影响灌封。在第三种实施方案中，大气导入孔被集成在壳体上表面，进一步简化了传感器的结构。在第四种实施方案中，将大气导入孔设置在传感器的盖板中，这种结构有利于使用灌封胶对传感器芯片进行灌封保护，避免大气对其的污染。在第五种实施方案中大气导入孔由两部分构成，这种结构有效防止外部污物进入壳体的内部腔体，同时，防止装配管子时堵住大气导入孔，另外大气导入孔上部的台阶可以给管子装配提供定位。附图说明图1表示本专利技术实施方式1的半导体压力传感器的俯视图。图2表示图1的B1-B2剖视图。图3表示图1的A1-A2剖视图。图4A和图4B表示本专利技术实施方式1的传感器芯片视图，图4A是俯视图，图4B是截面图。图5表示本专利技术实施方式1中传感器芯片安装在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器，其特征在于，包括壳体、大气导入孔、压力导入孔、内部腔体、传感器芯片、引线框架和盖板；上述的壳体、压力导入孔、内部腔体通过注塑工艺一体成型；大气导入孔的一端与壳体的内部腔体连通，另一端与大气连通，压力导入孔垂直设置在壳体上表面的中心位置，内部腔体上表面设置有两个台阶，在台阶之上设置一个水平的贴片表面；上述传感器芯片集成有数据处理电路，且传感器芯片通过粘接剂以倒装的方式粘贴在壳体内部腔体的水平上表面，且传感器芯片的中心位置与压力导入孔的中心对齐，压力导入孔的下端与传感器芯片的腔体相通；上述引线框架在壳体注塑固化过程中与壳体紧密粘接，引线框架的焊盘设置在腔体内部的台阶之上；上述盖板与壳体底部通过粘接剂粘接。

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器，其特征在于，包括壳体、大气导入孔、压力导入孔、内部腔体、传感器芯片、引线框架和盖板；上述的壳体、压力导入孔、内部腔体通过注塑工艺一体成型；大气导入孔的一端与壳体的内部腔体连通，另一端与大气连通，压力导入孔垂直设置在壳体上表面的中心位置，内部腔体上表面设置有两个台阶，在台阶之上设置一个水平的贴片表面；上述传感器芯片集成有数据处理电路，且传感器芯片通过粘接剂以倒装的方式粘贴在壳体内部腔体的水平上表面，且传感器芯片的中心位置与压力导入孔的中心对齐，压力导入孔的下端与传感器芯片的腔体相通；上述引线框架在壳体注塑固化过程中与壳体紧密粘接，引线框架的焊盘设置在腔体内部的台阶之上；上述盖板与壳体底部通过粘接剂粘接；所述壳体包括压力入口部分、大气入口部分和腔体部分；大气导入孔由两部分构成，即竖直孔和水平孔；竖直孔下端与内部腔体相通，竖直孔上端终止于壳体内部，水平孔的一端与大气相通，另一端与竖直孔相通。2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述的壳体、大气导入孔、压力导入孔和内部腔体通过注塑工艺一体成型。3.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，所述壳体包括腔体部分、由壳体表面向外延伸的管状压力入口部分、以及与压力入口部分同轴设置的大气入口部分。4.根据权利要求3所述的压力传感器，其特征在于，在所述大气入口部分顶部与压力入口部分顶部之间设置一个台阶。5.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，所述大气导入孔是由多个通孔构成，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，王小平，吴登峰，李凡亮，陈斌，
申请(专利权)人：武汉飞恩微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42