專利名稱：硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓力傳感器，特別涉及硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
壓力傳感器通常被使用和配置在需要對壓力變化進(jìn)行檢測和響應(yīng)的地方。如汽車、航空航天、商業(yè)、工業(yè)等多種應(yīng)用場合中。利用硅MEMS (微電子機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)制造的敏感元件是壓力傳感器的核心元件， 敏感元件的封裝結(jié)構(gòu)對于壓力傳感器的性能有重要影響。現(xiàn)有的對于介質(zhì)為腐蝕性氣體或 液體的敏感元件封裝結(jié)構(gòu)如圖1所示，首先將用MEMS技術(shù)加工好的硅片107(即敏感元件) 與玻璃底座108鍵合在一起后粘結(jié)在殼體109內(nèi)腔，接著將引線柱102用玻璃粉103燒結(jié) 在殼體109的引線孔內(nèi)，用金線104將硅片107上的焊盤和引線柱102的一端焊接，引線柱 102的另一端連接一塊PCB板101，在殼體109內(nèi)腔充硅油105，最后焊接波紋膜片106。采用這樣的封裝結(jié)構(gòu)，一旦腐蝕性介質(zhì)接觸波紋膜片106，就會(huì)通過硅油105將壓 力傳遞到硅片107上，從而在實(shí)現(xiàn)壓力傳遞的同時(shí)達(dá)到防腐蝕的目的。但是該封裝的結(jié)構(gòu) 和生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較高，難以滿足硅壓力傳感器的批量生產(chǎn)和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有封裝結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本較高等缺點(diǎn)，申請人經(jīng)過研究改進(jìn)，提供 一種新型的硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，簡化了結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝，材料及工藝成本均大幅度 降低，并且具備了防過載能力。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，包括蓋板和底座，兩者相互連接并形成中部空腔， 在所述中部空腔內(nèi)設(shè)置有密封墊和壓力傳感硅片，密封墊襯在壓力傳感硅片下方，壓力傳 感硅片的焊盤通過蓋板與外電路連接?？蛇x的技術(shù)方案一所述蓋板上對應(yīng)壓力傳感硅片焊盤的位置有貫通小孔，所述 小孔內(nèi)填充有導(dǎo)電膠?？蛇x的技術(shù)方案二 所述蓋板上對應(yīng)壓力傳感硅片焊盤的位置有貫通小孔，所述 小孔的孔壁及上下邊緣設(shè)置有導(dǎo)電層?？蛇x的技術(shù)方案三所述蓋板上對應(yīng)壓力傳感硅片焊盤的位置有貫通小孔，所述 小孔的孔壁及上下邊緣設(shè)置有導(dǎo)電層，所述小孔內(nèi)填充有導(dǎo)電膠?？蛇x的技術(shù)方案四所述蓋板內(nèi)設(shè)置有貫穿的導(dǎo)線，壓力傳感硅片的焊盤與所述 導(dǎo)線連接。其進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述蓋板頂層制作有電路，所述電路與信號(hào)調(diào)理芯片電 氣連接。以及，其進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述壓力傳感硅片頂部與蓋板底部之間設(shè)置有支 撐墊，所述支撐墊設(shè)置在壓力傳感硅片頂部或蓋板底部，并位于壓力傳感硅片中心應(yīng)變區(qū)的外圍。以及，其進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述密封墊由柔性材料制成。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是(1)本發(fā)明由于取消了鍵合工藝，也不需要充硅油和用波紋膜片隔離，簡化了封裝結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝，材料及工藝成本均大幅度降低。(2)本發(fā)明在蓋板頂層制成電路，同時(shí)具有PCB基板功能，與信號(hào)調(diào)理芯片實(shí)現(xiàn)電氣連接，方便制成具有標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出的壓力變送模塊。(3)本發(fā)明采用柔性的密封墊，使得壓力傳感硅片在陶瓷腔體內(nèi)處于浮動(dòng)狀態(tài)，避免了剛性封裝導(dǎo)致的封裝應(yīng)力。(4)壓力傳感硅片頂部周邊或蓋板底部有一定厚度的支撐墊，能夠起到防止壓力傳感硅片損壞的目的，并且可以抵抗十倍以上的壓力過載，具備防過載能力。


圖1是現(xiàn)有硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的剖視示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的剖視示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例三的剖視示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例四的剖視示意圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例五的剖視示意圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例六的剖視示意圖，。圖8是支撐墊形狀和位置的放大示意圖，從壓力傳感硅片的頂部俯視。注圖2至圖7從圖8的A-A方向剖視。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體說明。實(shí)施例一圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的示意圖。如圖2所示，蓋板201和底座202粘結(jié)在一起 作為載體，并形成中部空腔，空腔內(nèi)安放密封墊203和壓力傳感硅片204，密封墊203襯在壓 力傳感硅片204下方。壓力傳感硅片204的焊盤通過蓋板201與外電路進(jìn)行連接。其可選 的實(shí)施方式是，蓋板201上對應(yīng)壓力傳感硅片204的焊盤的位置預(yù)制有貫通小孔，用導(dǎo)電膠 205填充在小孔內(nèi)，從而將焊盤的信號(hào)引出至蓋板201的頂層，再與外電路連接。本發(fā)明的 密封墊203為柔性材料制成(如橡膠)，使壓力傳感硅片204在空腔內(nèi)處于浮動(dòng)狀態(tài)，避免 了剛性封裝導(dǎo)致的封裝應(yīng)力。實(shí)施例二 如圖3所示，其可選的實(shí)施方式是，蓋板201上對應(yīng)壓力傳感硅片204焊盤的位置 預(yù)制有貫通小孔，小孔的孔壁及上下邊緣設(shè)置有導(dǎo)電層206。通過導(dǎo)電層206將焊盤的信號(hào) 引出至蓋板201的頂層，再與外電路連接。實(shí)施例三如圖4所示，其可選的實(shí)施方式是，蓋板201上對應(yīng)壓力傳感硅片204焊盤的位置預(yù)制有貫通小孔，小孔的孔壁及上下邊緣設(shè)置有導(dǎo)電層206，并在貫穿小孔內(nèi)填充導(dǎo)電膠 205，通過導(dǎo)電層206和導(dǎo)電膠205將焊盤的信號(hào)引出至蓋板201的頂層，再與外電路連接。實(shí)施例四如圖5所示，其可選的實(shí)施方式是，蓋板201內(nèi)設(shè)置有貫穿的導(dǎo)線207，導(dǎo)線207的兩端連接導(dǎo)電片，壓力傳感硅片204的焊盤與導(dǎo)線207 —端的導(dǎo)電片連接，通過導(dǎo)電片及導(dǎo) 線207將焊盤的信號(hào)引出至蓋板201的頂層，再與外電路連接。在上述4種實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還可以有以下進(jìn)一步的實(shí)施方案。實(shí)施例五如圖6所示，其進(jìn)一步可優(yōu)選的實(shí)施方式是，蓋板201頂層用厚膜或薄膜工藝制成電路，同時(shí)具備PCB基板功能，與信號(hào)調(diào)理芯片208實(shí)現(xiàn)電氣連接，如此制成具有標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 輸出的硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)。實(shí)施例六如圖7、圖8所示，其進(jìn)一步可優(yōu)選的實(shí)施方式是，壓力傳感硅片204頂部與蓋板201之間設(shè)置有支撐墊209。支撐墊209可以設(shè)置在壓力傳感硅片204頂部，也可以設(shè)置在 蓋板201底部，還可以在壓力傳感硅片204頂部以及蓋板201底部均設(shè)置支撐墊209，支撐 墊209設(shè)置在壓力傳感硅片204中心應(yīng)變區(qū)210以外的區(qū)域。支撐墊209的形狀和位置在 保證支撐效果的前提下可以按設(shè)計(jì)要求選擇，如支撐墊209可以設(shè)置于壓力傳感硅片204 頂部的四個(gè)角上，支撐墊209同時(shí)又可以是壓力傳感硅片204的焊盤。支撐墊209可以用 現(xiàn)有厚膜或薄膜工藝直接附著在壓力傳感硅片204的頂部或蓋板201的底部。此處由于設(shè) 置了支撐墊209，圖7中的蓋板201無需像圖2至圖6般在傳感硅片204頂部相應(yīng)部位開 孔。支撐墊209能夠使壓力傳感硅片204中心應(yīng)變區(qū)210和蓋板201底部平面之間形成一定間隙，該間隙大于額定壓力時(shí)壓力傳感硅片在垂直方向的變形量，當(dāng)壓力過載時(shí)該 間隙消除，限制了敏感硅片204應(yīng)變區(qū)210繼續(xù)變形，達(dá)到防止損壞的目的，可以抵抗十倍 以上的壓力過載。以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在不違背本發(fā)明構(gòu)思的情況下，本發(fā)明可以作任何形式的修改。
權(quán)利要求
一種硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于包括蓋板(201)和底座(202)，兩者相互連接并形成中部空腔，在所述中部空腔內(nèi)設(shè)置有密封墊(203)和壓力傳感硅片(204)，密封墊(203)襯在壓力傳感硅片(204)下方，壓力傳感硅片(204)的焊盤通過蓋板(201)與外電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述蓋板(201)上對 應(yīng)壓力傳感硅片(204)焊盤的位置有貫通小孔，所述小孔內(nèi)填充有導(dǎo)電膠(205)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述蓋板(201)上對 應(yīng)壓力傳感硅片(204)焊盤的位置有貫通小孔，所述小孔的孔壁及上下邊緣設(shè)置有導(dǎo)電層 (206)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述蓋板(201)上對 應(yīng)壓力傳感硅片(204)焊盤的位置有貫通小孔，所述小孔的孔壁及上下邊緣設(shè)置有導(dǎo)電層 (206)，所述小孔內(nèi)填充有導(dǎo)電膠(205)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述蓋板(201)內(nèi)設(shè) 置有貫穿的導(dǎo)線(207)，壓力傳感硅片(204)的焊盤與所述導(dǎo)線(207)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 蓋板(201)頂層制作有電路，所述電路與信號(hào)調(diào)理芯片(208)電氣連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 壓力傳感硅片(204)頂部與蓋板(201)底部之間設(shè)置有支撐墊(209)，所述支撐墊(209)設(shè) 置在壓力傳感硅片(204)頂部或蓋板(201)底部，并位于壓力傳感硅片(204)中心應(yīng)變區(qū) (210)的外圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 密封墊(203)由柔性材料制成。
全文摘要
一種硅壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，包括蓋板和底座，兩者相互連接并形成中部空腔，在所述中部空腔內(nèi)設(shè)置有密封墊和壓力傳感硅片，密封墊襯在壓力傳感硅片下方，壓力傳感硅片的焊盤通過蓋板與外電路連接。本發(fā)明簡化了封裝結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝，材料及工藝成本均大幅度降低，并且具備防過載能力。
文檔編號(hào)G01L9/04GK101799344SQ20101015619
公開日2010年8月11日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者周敬訓(xùn), 常軍, 沈蓉蓉, 王智, 鄭金榮 申請人:無錫萊頓電子有限公司