具有安装在公共管座上的传感器芯片和信号处理电路的压力传感器制造技术

一种用于检测压力，诸如汽车中刹车油压力的压力传感器，所述压力传感器由一个柱状管座（１０）、一个传感器芯片（２０）以及一块用于处理来自该传感器芯片的电信号的电路板（３０）组成。该柱状管座（１０）包括在一个轴端形成的一层薄隔片（１１）和在另一个轴端形成的一个开口（１２）。该传感器芯片（２０）安装在该隔片（１１）上，而该电路板（３０）安装在由该柱状管座（１０）的外围形成的侧平面（１０ｂ）上，从而该电路板（３０）布置成与该传感器芯片（２０）垂直，由此减小了该压力传感器（Ｓ１）在该管座径向上的尺寸。从该柱状管座的开口将该待测压力引入所述柱状管座，并且通过安装在该隔片上的所述传感器芯片检测该压力。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及一种用于检测诸如压力或者加速度的物理量的传感器，并且特别涉及一种具有传感器芯片和用于处理传感器信号的电路的压力传感器，该传感器芯片和电路安装在包括一层隔片(diaphragm)的柱状管座(stem)上。相关技术JP-A-2001-272297中公开了这种压力传感器的一个例子。该压力传感器由柱状管座组成，在所述柱状管座的一个轴端具有一层隔片。待测压力从形成于所述管座另一个轴端的一个开口导入所述柱状管座，并且所述隔片根据施加到其上的压力的量而发生变形。用于输出代表所述隔片的形变的电信号的传感器芯片连接到所述隔片的外表面。在一个平行于所述隔片外表面的平面上所述传感器芯片的周围布置了一块用于处理该电信号的电路板，所述传感器芯片安装在所述隔片的外表面。因为在常规压力传感器中所述传感器芯片和电路板布置成相互平行，所以该压力传感器在所述管座的径向上尺寸很大。这种布置也使得所述传感器的结构变得复杂。
技术实现思路
考虑到上述问题而做出了本专利技术，并且本专利技术的一个目的是提供一种用于检测诸如压力等物理量的改进了的传感器，在该传感器中用于处理传感器信号的电路板布置成垂直于一个传感器芯片，以使所述传感器作为一个整体变得紧凑。依照本专利技术所述的压力传感器由一个柱状管座、一个传感器芯片和一块用于处理来自所述传感器芯片的输出信号的电路板组成。在所述柱状管座的一个轴端形成一层薄的隔片，它根据施加其上的压力而变形，并且在所述柱状管座的另一个轴端形成一个开口，待测压力由该开口导入。所述传感器芯片安装在所述隔片上，并用具有低熔点的玻璃使之连接到所述隔片。所述传感器芯片可以是一种包括形成一个应变测量器的桥接电路的半导体传感器芯片。所述电路板安装在一个形成在所述柱状管座的外围的侧平面上，从而所述电路板被布置成垂直于所述传感器芯片。除了安装所述电路板的那个侧平面外，在所述柱状管座的外围还形成三个侧平面。在所述柱状管座周围布置有一个布线部件(所述布线部件具有一个用于输出所述传感器信号的输出端子管脚)，一个要连接到电源的电源端子管脚以及一个接地端子管脚，使每个端子管脚布置在每个侧平面上。所述传感器芯片、电路板和端子管脚通过引线接合法彼此电连接。用绝缘胶覆盖所述传感器芯片和电路板。所述半导体传感器芯片可以用一个应变测量器来替换，该应变测量器是通过汽相沉积等方法直接在所述隔片上形成的。所述传感器芯片可以安装在一块绝缘体上形成的凹陷部分上，所述绝缘体通过粘结剂连接到所述柱状管座的侧面。将具有所述开口的所述柱状管座的轴端与一个含有待测压力的结构密封连接。该结构可以是一条引导刹车油通过其中的管道。所述待测压力从所述开口导入所述柱状管座，并且所述隔片受到施加到其上的所述压力而变形。所述传感器芯片输出一个对应于所述隔片形变的电信号。所述电路板对所述传感器输出进行处理。因而，所述压力传感器就检测了所述压力。本专利技术可以应用于除所述压力传感器之外的其它传感器，诸如加速度传感器或者气流传感器。由于所述传感器芯片和所述电路板在所述柱状管座上布置成互相垂直，因此可以把所述压力传感器在所述柱状管座的径向上的尺寸做小，并且能使所述压力传感器作为一个整体变得紧凑。更好地理解下面参照附图所介绍的优选实施例，使本专利技术的其它目的和特征将更加明显。附图简述附图说明图1是示出根据本专利技术所述的压力传感器沿图2所示的I-I线的截面图，所述压力传感器连接到一个含有待测压力的结构；图2是沿图1所示的方向II看出的所述压力传感器的平面图；图3是示出所述压力传感器局部横截以及沿图2所示的方向III看出的所述压力传感器的侧视图；图4是示出所述压力传感器局部横截以及沿图2所示的方向IV看出的所述压力传感器的侧视图；图5A是示出其上安装有传感器芯片的隔片的外表面的平面图；图5B是示出其上安装有传感器芯片的柱状管座沿图5A所示VB-VB线的截面图；图6是示出制造所述压力传感器的一系列工艺的图表；图7A-7C示出在一个柱状管座上安装传感器芯片的一道工艺；图8A-8D示出在一个绝缘体的凹陷部分上安装电路板的一道工艺；图9A-9D示出在一个柱状管座上安装布线部件以及将一个外部的管道连接到所述管座外围上的一道工艺；图10是示出一种改进形式的压力传感器的截面图，所述压力传感器具有用于处理传感器信号的一对电路板； 图11是示出另一种改进形式的压力传感器的截面图，在所述压力传感器中传感器芯片和电路板通过接合引线直接相连；以及图12A和12B示出一种改进形式的压力传感器，在所述压力传感器中在柱状管座的侧壁上形成一层隔片。优选实施例详述参照图1-5来描述本专利技术的一个优选实施例。本专利技术可以应用到用于检测诸如压力、加速度或者气体密度的物理量的传感器。图1-5示出作为本专利技术优选实施例的一个压力传感器。该压力传感器可以用在汽车中用于检测刹车油压力、燃料管道内燃料压力或类似压力。图1中，压力传感器S1密封连接到含有待测压力的结构K1。如图1-5所示，所述压力传感器S1由以下组成在一个轴端具有隔片11并且在另一个轴端具有开口12的柱状管座10；安装在所述隔片11外表面10a的诸如半导体传感器芯片20的一个传感部件；一块用于处理传感器信号的电路板30；以及其它相关组件。所述隔片11制造得很薄，以使当从所述开口12处导入的压力施加到所述隔片上时，它能够变形。如图5A和5B所示，在所述柱状管座10的外围形成四个侧平面10b。如图5A所示，当从所述管座10的顶部来看时，这四个侧平面10b形成一个正方形。和所述结构K1相连的一部分管座10呈圆形，并且所述管座10是通过焊接、螺丝等与所述结构K1相连并且所述管座10密封。所述结构K1可以是液体在其中流动的刹车油管道、燃料管道或类似的管道。所述传感器芯片20通过低熔点玻璃25与所述隔片11的外表面10a相连。如图5A所示，所述传感器芯片是正方形的。所述传感器芯片是由例如单晶硅制成的半导体传感器芯片。所述传感器芯片20可以包括一个起应变测量器作用的桥接电路，该应变测量器根据所述隔片11中的形变量而输出电信号。所述管座10由具有高强度的金属材料制成，因为在其上要施加一个高的压力。制造管座10的所述材料的热膨胀系数必须要低，因为所述半导体传感器芯片20是通过所述玻璃25与之相连。更特别地，所述管座10可以由包括Fe、Ni和Co，或者Fe和Ni作为主要成分，而Ti、Nb和Al，或者Ti和Nb作为析出硬化材料的一种材料制成。所述管座10可以通过压力加工、机械加工或者冷锻法制得。用于处理从所述传感器芯片20输出的电信号的所述电路板30通过一个绝缘体40连接到所述管座10的侧面10b。所述电路板30可以是安装在一块陶瓷衬底或者印刷电路板上的一块集成电路芯片。所述电路板30把所述传感器信号放大或者把所述传感器信号转换为易于处理的电信号。如图1所示，所述电路板30连接到所述管座10上，从而所述电路板30垂直于安装有所述传感器芯片20的的所述外表面10a。用粘结剂把所述电路板30连接到在所述绝缘体40上形成的一个凹陷部分40a上，然后通过粘结剂把所述绝缘体40安装到所述侧面10b上。如图3所示，通过接合引线50把所述电路板30上形成的焊盘31和所述绝缘体40上形成的焊盘41电连接起来。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测物理量的传感器（Ｓ１），所述传感器包括：一个用于输出与待测物理量相应的电信号的传感部件（２０），所述传感部件装在一个安装表面（１０ａ）上；以及一块用于处理从所述传感部件输出的所述电信号的电路板（３０），其中： 所述电路板（３０）布置成与其上安装有所述传感部件的所述安装表面（１０ａ）垂直。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：今井正人，村上嘉史，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]