一種壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
1.本實用新型屬于微機電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
2.目前在一級封裝市場，差壓傳感器的封裝結(jié)構(gòu)多采用晶體管輪廓(to)類封裝，封裝工藝復雜，產(chǎn)品體積大，防水特性差，并且封裝體內(nèi)只有一個表壓微機電系統(tǒng)(mems)，無溫度線性補償功能。對于需要進行溫度補償功能的差壓傳感器通常還需要通過將一級封裝的差壓傳感器與專用集成電路(asic)芯片配合后再做二級封裝實現(xiàn)溫度線性補償，應(yīng)用不方便。另外，現(xiàn)有封裝結(jié)構(gòu)在填充密封膠時，膠內(nèi)易產(chǎn)生氣泡，且氣泡無法排出。再者，由于封裝結(jié)構(gòu)的限制，占用體積較大，不利于產(chǎn)品的小型化設(shè)計。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
3.旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，應(yīng)用方便、可排出密封膠中的氣泡確保密封性和防水性，且有利于產(chǎn)品的小型化設(shè)計。
4.為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型實施例提供了一種壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括基板，所述基板上罩設(shè)有頂端敞口的殼體，所述殼體的內(nèi)腔包括由頂端到底端依次連通的第一柱形腔、過渡導向腔和第二柱形腔，所述第一柱形腔的口徑小于所述第二柱形腔的口徑；
5.所述基板和所述內(nèi)腔圍成的封裝空間內(nèi)設(shè)置有mems芯片和asic芯片，所述asic芯片與所述mems芯片均與所述基板電連接；所述封裝空間內(nèi)填充有密封膠，且所述密封膠至少覆蓋所述mems芯片和所述asic芯片；
6.所述基板背離所述殼體的一側(cè)設(shè)有與所述mems芯片的背腔連通的通孔結(jié)構(gòu)。
7.進一步，所述第一柱形腔和所述第二柱形腔均為圓柱形腔，所述過渡導向腔的內(nèi)壁面為由頂端到底端徑向漸擴的回轉(zhuǎn)面，所述回轉(zhuǎn)面的母線為斜線或弧線。
8.進一步，所述mems芯片通過第一金屬引線與所述基板上的焊盤ⅰ電連接，所述asic芯片通過第二金屬引線與所述基板上的焊盤ⅱ電連接；或者，所述mems芯片通過第一金屬引線與所述asic芯片電連接，所述asic芯片通過第二金屬引線與所述基板上的焊盤ⅱ電連接；
9.所述密封膠覆蓋所述mems芯片，所述asic芯片、所述第一金屬引線和所述第二金屬引線。
10.進一步，所述mems芯片和所述asic芯片通過貼片膠并排粘貼于所述基板上；
11.或者，所述asic芯片和所述mems芯片層疊設(shè)置，所述asic芯片通過貼片膠粘貼于所述基板上，所述mems芯片通過貼片膠粘貼在所述asic芯片背離所述基板的一側(cè)，所述asic芯片上開設(shè)有連通孔，所述通孔結(jié)構(gòu)通過所述連通孔與所述mems芯片的背腔連通。
12.進一步，所述基板由陶瓷或環(huán)氧樹脂材質(zhì)制成；所述殼體通過導電膠與所述基板
密封粘接，其中導電膠為銀漿、錫膏或環(huán)氧膠；
13.所述密封膠為硅膠、環(huán)氧膠或全氟聚醚類凝膠。
14.進一步，所述殼體用于與所述基板固定的一端的端面和所述殼體的外周面之間設(shè)有用于確保可靠密封及防止所述導電膠溢出的倒角。
15.進一步，所述殼體的外周面上設(shè)有用于安裝o型圈的環(huán)形凹槽。
16.進一步，所述基板背離所述封裝空間的一側(cè)還設(shè)置有多個用于與外部器件電連接的焊盤ⅲ。
17.進一步，所述基板背離所述殼體的一側(cè)設(shè)有凹槽，所述凹槽的槽底設(shè)有所述通孔結(jié)構(gòu)，所述凹槽內(nèi)設(shè)置有覆蓋所述通孔結(jié)構(gòu)的防水防塵結(jié)構(gòu)。
18.進一步，所述防水防塵結(jié)構(gòu)包括防水透氣膜；
19.或者，所述防水防塵結(jié)構(gòu)包括防水透氣膜和防塵網(wǎng)，所述防塵網(wǎng)通過黏膠粘接在所述防水透氣膜背離所述封裝空間的一側(cè)。
20.由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型取得的有益效果如下：
21.本實用新型的壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括基板，基板上罩設(shè)有頂端敞口的殼體，殼體的內(nèi)腔包括由頂端到底端依次連通的第一柱形腔、過渡導向腔和第二柱形腔，第一柱形腔的口徑小于第二柱形腔的口徑；基板和內(nèi)腔圍成的封裝空間內(nèi)設(shè)置有mems芯片和asic芯片，asic芯片與mems芯片均與基板電連接；封裝空間內(nèi)填充有密封膠，且密封膠至少覆蓋mems芯片和asic芯片；基板背離殼體的一側(cè)設(shè)有與mems芯片的背腔連通的通孔結(jié)構(gòu)。
22.mems芯片和asic芯片封裝在同一個封裝空間內(nèi)，使該壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)集成了溫度線性補償功能，應(yīng)用方便；另外，第二柱形腔的尺寸大于第一柱形腔，可增大封裝空間，以對其內(nèi)部部件進行有效避讓，減小了封裝結(jié)構(gòu)的外形尺寸，有利于產(chǎn)品向小型化發(fā)展；密封膠將mems芯片和asic芯片覆蓋，起到氣壓傳遞和防水防腐蝕的作用，且填充密封膠時，過渡導向腔可以將密封膠中的氣泡導出，防止膠內(nèi)殘留氣泡，確保密封性和防水效果，進一步提高了差壓傳感器封裝結(jié)構(gòu)的防水特性。
23.綜上所述，本實用新型應(yīng)用方便、可排出密封膠中的氣泡確保密封性和防水性，且有利于產(chǎn)品的小型化設(shè)計。
附圖說明
24.圖1是本實用新型壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
25.圖2是圖1的仰視圖；
26.圖3是圖1在終端結(jié)構(gòu)上的安裝示意圖；
27.圖4是本實用新型壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
28.圖5是本實用新型壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)第三種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
29.圖6是本實用新型壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)第四種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
30.圖中：1-基板，11-通孔結(jié)構(gòu)，12-焊盤ⅲ，13-凹槽，2-殼體，21-第一柱形腔，22-過渡導向腔，221-斜線，222-弧線，23-第二柱形腔，24-倒角，25-環(huán)形凹槽，3-mems芯片，4-asic芯片，41-連通孔，5-密封膠，6-第一金屬引線，7-第二金屬引線，8-o型圈，9-防水防塵結(jié)構(gòu)，91-防水透氣膜，92-防塵網(wǎng)，a-終端結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
31.為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
32.實施例一：
33.由圖1至圖3共同所示，本實施例公開了一種壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括基板1，基板1上罩設(shè)有頂端敞口的殼體2，殼體2的內(nèi)腔包括由頂端到底端依次連通的第一柱形腔21、過渡導向腔22和第二柱形腔23，第一柱形腔21的口徑小于第二柱形腔23的口徑；基板1和殼體2的內(nèi)腔圍成的封裝空間內(nèi)設(shè)置有mems芯片3和asic芯片4，asic芯片4與mems芯片3均與基板1電連接；封裝空間內(nèi)填充有密封膠5，且密封膠5至少覆蓋mems芯片3和asic芯片4；在填充密封膠5時，過渡導向腔22用于將密封膠5中的氣泡導出以確保密封性和防水性；基板1背離殼體2的一側(cè)設(shè)有與mems芯片3的背腔連通的通孔結(jié)構(gòu)11，本實施例中，通孔結(jié)構(gòu)11包括一個通孔，還有一些實施例中，通孔結(jié)構(gòu)11包括多個呈陣列排布的微孔。
34.本實施例中，第一柱形腔21和第二柱形腔23均為圓柱形腔，過渡導向腔22的內(nèi)壁面為由頂端到底端徑向漸擴的回轉(zhuǎn)面，回轉(zhuǎn)面的母線為斜線221或弧線222(參見圖4)。還有一些實施例中，第一柱形腔21和第二柱形腔23均為圓柱形腔矩形腔，過渡導向腔22為錐形腔；除此之外還有其他結(jié)構(gòu)，只要能保證可將密封膠5中的氣泡導出的任何結(jié)構(gòu)均適用于本技術(shù)。
35.本實施例中，mems芯片3和asic芯片4通過環(huán)形的貼片膠并排粘貼于基板1上；其中，貼片膠為硅膠、環(huán)氧膠或daf膠膜，環(huán)形的貼片膠圍設(shè)在通孔結(jié)構(gòu)11的外周，起到密封作用，防止從通孔結(jié)構(gòu)11進入的壓力泄露，提高壓差傳感器的檢測靈敏性和精度。且，mems芯片3通過第一金屬引線6與基板1上的焊盤ⅰ(圖中未示出，設(shè)置于基板1朝向封閉空間的一側(cè))電連接，asic芯片4通過第二金屬引線7與基板1上的焊盤ⅱ(圖中未示出，設(shè)置于基板1朝向封閉空間的一側(cè))電連接；密封膠5覆蓋mems芯片3，asic芯片4、第一金屬引線6和第二金屬引線7。其中，第一金屬引線6和第二金屬引線7可采用現(xiàn)有的金線、鋁線或銅線等，實現(xiàn)mems芯片3、asic芯片4和基板1之間的信號傳輸。為進一步提高信號傳輸?shù)目煽啃浴⒛透g性和導電率，本實施例的第一金屬引線6和第二金屬引線7優(yōu)選采用金線。
36.密封膠5優(yōu)選具有防水防腐蝕、低模量高彈性的物理特性的硅膠、環(huán)氧膠或全氟聚醚類凝膠，就能對被覆蓋的元器件起到防護作用，又能有效感知外界壓力變化，形成微形變作用在mems芯片3上。
37.還有一些實施例中，封裝空間內(nèi)設(shè)置有一個內(nèi)殼，mems芯片3和asic芯片4通過貼片膠并排粘接于內(nèi)殼上，內(nèi)殼上設(shè)有連通mems芯片3的背腔和內(nèi)殼的內(nèi)腔的貫通孔，通孔結(jié)構(gòu)11與內(nèi)殼的內(nèi)腔連通；在此不做贅述。
38.本實施例中，基板1為由陶瓷材料制成的陶瓷基板或由環(huán)氧樹脂材質(zhì)制成的pcb；殼體2由金屬材料、塑料、尼龍或樹脂纖維制作制成；殼體2通過導電膠與基板1密封粘接，其中導電膠為銀漿、錫膏或環(huán)氧膠。優(yōu)選地，殼體2采用黃銅制成，具有較好的強度，表面可進行鍍鎳或鍍金處理，防止銹蝕，基板1采用pcb，在實現(xiàn)殼體2與基板1裝配的同時，借助導電膠使得殼體2和基板1導通，起到信號屏蔽的作用，提高壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)的檢測靈敏性和精度。
39.為了確保殼體2和基板1密封連接可靠性以及防止導電膠溢出，本實施例對上述結(jié)構(gòu)作了進一步優(yōu)化，殼體2用于與基板1固定的一端(底端)的端面和殼體2的外周面之間設(shè)有用于確保可靠密封及防止導電膠溢出的倒角24。倒角24的設(shè)置可以消除加工毛刺，避免因毛刺引起的密封問題。
40.本實施例中，殼體2呈兩端開口的筒形結(jié)構(gòu)，殼體2的外周面上設(shè)有環(huán)形凹槽25、該環(huán)形凹槽25用于安裝o型圈8。o型圈8可使殼體2與終端結(jié)構(gòu)a密封連接，在特殊環(huán)境下，防止水進入到壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)中。本實施例中，基板1成矩形結(jié)構(gòu)，基板1背離封裝空間的一側(cè)還設(shè)置有多個用于與外部器件電連接的焊盤ⅲ12，多個焊盤ⅲ12沿圓周排布，且通孔結(jié)構(gòu)11位于多個焊盤ⅲ12圍成的空間內(nèi)。
41.下面基于上述結(jié)構(gòu)對其工作原理進行說明：
42.密封膠5作為第一感壓端感受壓力變化，并將壓力變化轉(zhuǎn)化為形變量傳遞至mems芯片3；通孔結(jié)構(gòu)11作為第二感壓端，外部氣體經(jīng)通孔結(jié)構(gòu)11直接作用于mems芯片3；mems芯片3將第一感壓端和第二感壓端的兩端壓力差引起的壓差形變量轉(zhuǎn)換成模擬信號并傳送給asic芯片4，asic芯片4將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字壓力信號，并進行信號放大及校準等處理，并根據(jù)預存儲的溫度系數(shù)對數(shù)字壓力信號進行溫度補償，實現(xiàn)溫度線性補償功能，獲得的補償壓力信號經(jīng)基板1上的焊盤ⅲ12傳輸給外部器件。
43.實施例二：
44.本實施例是基于實施例一作出的進一步改進，下面僅針對改進之處進行詳細闡述。
45.由圖5所示，基板1背離殼體2的一側(cè)設(shè)有凹槽13，凹槽13的槽底設(shè)有通孔結(jié)構(gòu)11，凹槽13內(nèi)設(shè)置有覆蓋通孔結(jié)構(gòu)11的防水防塵結(jié)構(gòu)9。
46.一些實施例中，防水防塵結(jié)構(gòu)9包括通過黏膠(優(yōu)選psa或haf黏膠))粘接在凹槽13的槽底的防水透氣膜91；本實施例中，防水防塵結(jié)構(gòu)9包括通過黏膠粘接在凹槽13的槽底的防水透氣膜91和防塵網(wǎng)92，防塵網(wǎng)92通過黏膠粘接在防水透氣膜91背離封裝空間的一側(cè)，該防塵網(wǎng)92不僅能起到防塵作用，還能對防水透氣膜91進行保護，進一步增加了產(chǎn)品的可靠性。
47.其中，防水透氣膜91由eptfe材質(zhì)或pva材質(zhì)制成。
48.一方面密封膠5可以阻止水由產(chǎn)品正面即殼體2的敞口處進入mems芯片3的敏感膜，另一方面防水防塵結(jié)構(gòu)9可以防止外部的水由產(chǎn)品背面即通孔結(jié)構(gòu)11處進入mems芯片3的敏感膜，實現(xiàn)了全面防水。
49.實施例三：
50.本實施例是基于實施例一或?qū)嵤├倪M一步改進，下面僅針對改進之處進行詳細闡述。
51.由圖6所示，asic芯片4和mems芯片3層疊設(shè)置，asic芯片4通過環(huán)形的貼片膠粘貼于基板1上，mems芯片3通過環(huán)形的貼片膠粘貼在asic芯片4背離基板1的一側(cè)，asic芯片4上開設(shè)有連通孔41，通孔結(jié)構(gòu)11通過連通孔41與mems芯片3的背腔連通。進一步節(jié)省了占用體積，減小封裝尺寸，結(jié)構(gòu)更為緊湊、小巧，更加利于產(chǎn)品的小型化設(shè)計。其中，一個貼片膠圍設(shè)在通孔結(jié)構(gòu)11的外周，起防止從通孔結(jié)構(gòu)11進入的壓力泄露，另一個貼片膠圍設(shè)在連通孔41的外周，起防止從連通孔41進入的壓力泄露；提高了壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)的檢測靈敏
性和精度。
52.綜上所述，本實用新型應(yīng)用方便、可排出密封膠中的氣泡確保密封性和防水性，且有利于產(chǎn)品的小型化設(shè)計。
53.以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
技術(shù)特征：
1.一種壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括基板，所述基板上罩設(shè)有頂端敞口的殼體，所述殼體的內(nèi)腔包括由頂端到底端依次連通的第一柱形腔、過渡導向腔和第二柱形腔，所述第一柱形腔的口徑小于所述第二柱形腔的口徑；所述基板和所述內(nèi)腔圍成的封裝空間內(nèi)設(shè)置有mems芯片和asic芯片，所述asic芯片與所述mems芯片均與所述基板電連接；所述封裝空間內(nèi)填充有密封膠，且所述密封膠至少覆蓋所述mems芯片和所述asic芯片；所述基板背離所述殼體的一側(cè)設(shè)有與所述mems芯片的背腔連通的通孔結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一柱形腔和所述第二柱形腔均為圓柱形腔，所述過渡導向腔的內(nèi)壁面為由頂端到底端徑向漸擴的回轉(zhuǎn)面，所述回轉(zhuǎn)面的母線為斜線或弧線。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述mems芯片通過第一金屬引線與所述基板上的焊盤ⅰ電連接，所述asic芯片通過第二金屬引線與所述基板上的焊盤ⅱ電連接；或者，所述mems芯片通過第一金屬引線與所述asic芯片電連接，所述asic芯片通過第二金屬引線與所述基板上的焊盤ⅱ電連接；所述密封膠覆蓋所述mems芯片，所述asic芯片、所述第一金屬引線和所述第二金屬引線。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述mems芯片和所述asic芯片通過貼片膠并排粘貼于所述基板上；或者，所述asic芯片和所述mems芯片層疊設(shè)置，所述asic芯片通過貼片膠粘貼于所述基板上，所述mems芯片通過貼片膠粘貼在所述asic芯片背離所述基板的一側(cè)，所述asic芯片上開設(shè)有連通孔，所述通孔結(jié)構(gòu)通過所述連通孔與所述mems芯片的背腔連通。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基板由陶瓷或環(huán)氧樹脂材質(zhì)制成；所述殼體通過導電膠與所述基板密封粘接，其中導電膠為銀漿、錫膏或環(huán)氧膠；所述密封膠為硅膠、環(huán)氧膠或全氟聚醚類凝膠。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述殼體用于與所述基板固定的一端的端面和所述殼體的外周面之間設(shè)有用于確保可靠密封及防止所述導電膠溢出的倒角。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述殼體的外周面上設(shè)有用于安裝o型圈的環(huán)形凹槽。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基板背離所述封裝空間的一側(cè)還設(shè)置有多個用于與外部器件電連接的焊盤ⅲ。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基板背離所述殼體的一側(cè)設(shè)有凹槽，所述凹槽的槽底設(shè)有所述通孔結(jié)構(gòu)，所述凹槽內(nèi)設(shè)置有覆蓋所述通孔結(jié)構(gòu)的防水防塵結(jié)構(gòu)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述防水防塵結(jié)構(gòu)包括防水透氣膜；或者，所述防水防塵結(jié)構(gòu)包括防水透氣膜和防塵網(wǎng)，所述防塵網(wǎng)通過黏膠粘接在所述防水透氣膜背離所述封裝空間的一側(cè)。
技術(shù)總結(jié)
本實用新型提供了一種壓差傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括基板，基板上罩設(shè)有頂端敞口的殼體，殼體的內(nèi)腔包括由頂端到底端依次連通的第一柱形腔、過渡導向腔和第二柱形腔，第一柱形腔的口徑小于第二柱形腔的口徑；基板和內(nèi)腔圍成的封裝空間內(nèi)設(shè)有均與基板電連接的MEMS芯片和ASIC芯片；封裝空間內(nèi)填充有密封膠，且密封膠至少覆蓋兩個芯片；基板背離殼體的一側(cè)設(shè)有與MEMS芯片的背腔連通的通孔結(jié)構(gòu)。本實用新型集成了溫度線性補償功能，應(yīng)用方便；另外，殼體內(nèi)腔的合理設(shè)計可增大封裝空間，有利于產(chǎn)品向小型化發(fā)展；過渡導向腔可以將密封膠中的氣泡導出，確保密封性和防水效果。確保密封性和防水效果。確保密封性和防水效果。
