介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)，屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)及壓力傳感器等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力傳感器封裝技術(shù)是實(shí)現(xiàn)壓力傳感器應(yīng)用的核心技術(shù)，通常的壓力傳感器的封裝形式是將壓力敏感芯片通過直接粘接或者玻璃過渡粘接的方式封接在金屬管殼或塑料管殼上，其壓力敏感單元直接接觸測量介質(zhì)，適用于對沒有腐蝕性、干凈清潔的氣體介質(zhì)的壓力測量。
[0003]但對于汽車機(jī)油、石油油井、化工、冶金等應(yīng)用環(huán)境較為惡劣的環(huán)境下，其壓力敏感單元不能直接接觸測量介質(zhì)，必須使用介質(zhì)隔離式封裝形式，將被測媒介與壓力敏感單元隔離開來，再在外圍加入調(diào)理電路和元器件來實(shí)現(xiàn)對具有腐蝕性媒介等惡劣環(huán)境下的壓力測量，請參說明書附圖圖1所示的一種介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)900，其主要封裝流程為:1.壓力敏感單元2’通過貼片3’、鍵合引線5’實(shí)現(xiàn)與傳感器燒結(jié)底座1’的機(jī)械和電學(xué)連接；2.將波紋膜片13’通過不銹鋼環(huán)7’焊接到傳感器燒結(jié)底座1’上；3.充灌硅油或者橄欖油等隔離介質(zhì)6’到傳感器燒結(jié)底座1’中；4.焊接封口介質(zhì)充灌口；5.將傳感器焊接到帶有調(diào)理電路和元器件的陶瓷電路板或者印刷電路板上；6.測試校準(zhǔn)。然而，正如圖1所示，該介質(zhì)隔離式壓力傳感器本身特殊的外形以及深腔結(jié)構(gòu)，難以自動化大批量封裝和校準(zhǔn)測試。
[0004]鑒于上述問題，有必要提供一種新的介質(zhì)隔離式壓力傳感器以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種制造方便、一致性強(qiáng)的介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括底座、設(shè)于底座內(nèi)的腔體、暴露在腔體內(nèi)的壓力傳感器封裝模塊以及充滿所述腔體的介質(zhì)，所述底座設(shè)有頂部及與頂部相對的底部，所述介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)還包括與所述底部相配合以密封所述腔體的襯底，所述襯底包括正面、與正面相對的背面、貫穿所述正面與背面的導(dǎo)線，所述壓力傳感器封裝模塊固定在所述正面上后，所述襯底與所述底部扣合并焊接在一起，所述壓力傳感器封裝模塊與所述導(dǎo)線通過引線鍵合連接。
[0007]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述襯底包括卡扣于所述腔體內(nèi)的第一部分及與所述底部通過平行縫焊或者激光焊接在一起的第二部分，所述第一部分的寬度小于第二部分的寬度。
[0008]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述底座還包括安裝于所述頂部的金屬膜片，所述金屬膜片通過氬弧焊焊接于所述頂部，所述腔體位于所述金屬膜片的下方。
[0009]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述金屬膜片為波紋式不銹鋼膜片。
[0010]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述壓力傳感器封裝模塊通過粘合層黏貼并固定于所述襯底的正面上。
[0011]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案所述壓力傳感器封裝模塊為具有MEMS芯片的硅壓阻式MEMS壓力傳感器封裝模塊，也可為硅電容式樣MEMS壓力傳感器封裝模塊，也或者可以為陶瓷電容式或者壓阻式壓力傳感器封裝模塊。
[0012]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述壓力傳感器封裝模塊底部通過粘合層固定在所述襯底的正面，所述襯底還設(shè)有上下貫穿的導(dǎo)管，所述壓力傳感器封裝模塊底部設(shè)有貫通的通孔，所述導(dǎo)管與所述通孔對應(yīng)導(dǎo)通將所述壓力傳感器封裝模塊內(nèi)部與外界大氣連通。
[0013]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述壓力傳感器封裝模塊為同時(shí)具有MEMS芯片與ASIC芯片的集成壓力傳感器封裝模塊，所述集成壓力傳感器封裝模塊設(shè)有承載所述MEMS芯片與ASIC芯片的基座，所述基座設(shè)有第一面及與第一面相對的第二面，所述MEMS芯片貼合在第一面上，所述基座在第二面上設(shè)有若干焊盤，所述介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)還包括上下銜接所述基座與所述襯底的基板，所述基座通過所述焊盤固定在所述基板上。
[0014]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述MEMS芯片設(shè)有通孔，所述基座還設(shè)有上下貫穿所述第一面及第二面的第一讓位孔，所述基板設(shè)有與所述第一讓位孔對應(yīng)導(dǎo)通的第二讓位孔，所述第一讓位孔、第二讓為孔以及所述通孔上下對應(yīng)導(dǎo)通。
[0015]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述第二面在所述第一讓位孔的四周設(shè)有閉合環(huán)形焊環(huán)，所述基座焊接在所述基板上時(shí)，所述第一讓位孔與第二讓位孔四周通過焊錫密封連接所述環(huán)形焊環(huán)。
[0016]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述基座為PCB板，所述基板為PCBA板。
[0017]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述基座與所述基板為FR-4材質(zhì)或者為陶瓷電路板。
[0018]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述基板上設(shè)有溝槽或者切口，以及與所述基座的焊盤對應(yīng)的焊接部，所述溝槽或者切口將所述焊接部分隔。
[0019]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述基板為圓形或者方形。
[0020]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)通過將襯底與底座分開設(shè)置，在將所述壓力傳感器封裝模塊固定且電性連接至襯底上后，再進(jìn)行將襯底與底座焊接結(jié)合形成介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)，如此夠在將所述介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)完成之前，先對壓力傳感器封裝模塊進(jìn)行校準(zhǔn)，然后再進(jìn)行封裝。如此設(shè)置，避免了組裝好后再校準(zhǔn)失效的幾率，降低了底座及壓力傳感器封裝模塊的報(bào)廢率。
【附圖說明】
[0021]圖1是傳統(tǒng)介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)第一實(shí)施方式的剖面示意圖。
[0023]圖3是本發(fā)明介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)第二實(shí)施方式的剖面示意圖。
[0024]圖4是本發(fā)明介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)第三實(shí)施方式的剖面示意圖。
[0025]圖5是本發(fā)明介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)第四實(shí)施方式的剖面示意圖。
[0026]圖6是圖4中壓力傳感器封裝模塊的背面示意圖。
[0027]圖7是圖5中壓力傳感器封裝模塊的背面示意圖。
[0028]圖8是圖4中壓力傳感器封裝模塊的剖面示意圖。
[0029]圖9是圖5中壓力傳感器封裝模塊的剖面示意圖。
[0030]圖10是圖4中基板的第一實(shí)施方式示意圖。
[0031]圖11是圖4中基板的第二實(shí)施方式示意圖。
[0032]圖12是圖4中基板的第三實(shí)施方式示意圖。
[0033]圖13是圖4中基板的第四實(shí)施方式示意圖。
[0034]圖14是圖5中基板的第一實(shí)施方式示意圖。
[0035]圖15是圖5中基板的第二實(shí)施方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]請參圖2至圖11所示，本發(fā)明揭示了一種利用介質(zhì)隔離的方式把外界壓力變化傳遞到壓力傳感器器模塊(未標(biāo)號)上，以實(shí)現(xiàn)對汽車機(jī)油壓力、油井石油壓力等有污染、有腐蝕性的惡劣環(huán)境下壓力的直接測量的一種介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)100。
[0037]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0038]第一實(shí)施方式:請參圖2所示的介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)100包括傳感器底座1、設(shè)于傳感器底座1內(nèi)的腔體10、位于所述腔體10上方且與所述傳感器底座1相固定并遮蔽所述腔體10的不銹鋼波紋膜片13、位于所述腔體10下方且與所述傳感器底座1相固定并遮蔽所述腔體10的襯底9、暴露在腔體10內(nèi)的壓力傳感器封裝模塊2以及充滿所述腔體10的介質(zhì)6。
[0039]所述傳感器底座1為金屬材質(zhì)，一般優(yōu)選不繡鋼材質(zhì)。所述傳感器底座1環(huán)形繞置于所述腔體10周圍，所述介質(zhì)6充斥于整個(gè)腔體10內(nèi)，其材質(zhì)為硅油、橄欖油或者其他合適的介質(zhì)。所述不銹鋼波紋膜片13通過一不銹鋼環(huán)7與所述頂部11共同夾持并焊接將所述不銹鋼波紋膜片13固定密封在所述腔體10上方。所述傳感器底座1設(shè)有頂部11及與頂部相對的底部12。所述襯底9為可伐合金，包括填充在所述腔體10內(nèi)的第一部分91及與所述底部12固定在一起的第二部分92。所述第一部分91朝向所述腔體10的一側(cè)為正面911、所述第二部分92朝向外界的一側(cè)為背面921。所述第一部分的寬度91的寬度小于第二部分92的寬度。如此設(shè)置，方便所述襯底9密封所述腔體10的下部。所述襯底9還包括一貫穿所述正面91與背面92且固定在所述襯底9上的導(dǎo)線4以及上下銜接所述正面911與背面921的臺階部93。所述壓力傳感器封裝模塊2固定在所述襯底9的正面911上并暴露在所述腔體10內(nèi)。所述襯底9第一部分91扣在所述傳感器底座1的腔體10內(nèi)，所述第二部分92通過所述臺階部93與所述底部12平行縫焊或者激光焊接在一起。如此焊接，使得焊接強(qiáng)度和密封性能大為提高，使得傳感器量程更加寬泛。
[0040]所述壓力傳感器封裝模塊2在本實(shí)施方式中為僅具有MEMS芯片的絕壓壓力傳感器封裝模塊，所述壓力傳感器封裝模塊2通過粘合層3固定在所述襯底9上。所述粘合層3為貼片膠。所述壓力傳感器封裝模塊2與所述導(dǎo)線4通過引線5鍵合連接。在本實(shí)施方式中，所述介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)100首先是將傳感器底座1的頂部11焊接上將腔體10上部密封的不繡鋼波紋膜片13，所述壓力傳感器封裝模塊2固定在所述襯底9的正面911上，并且將傳感器模塊的引線5與襯底9上的導(dǎo)線4鍵合連接，接著在所述腔體10內(nèi)填充介質(zhì)6，然后將所述襯底9的第一部分91扣持于所述腔體10內(nèi)將所述腔體10下部密封，所述壓力傳感器封裝模塊2暴露在介質(zhì)6中，最后將所述襯底9的臺階部93與所述傳感器底座1的底部12相焊接而制得本發(fā)明第一實(shí)施方式中的介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)100。
[0041]如此設(shè)置，使得本發(fā)明第一實(shí)施方式中的介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)100能夠在將所述襯底9封裝至所述傳感器底座1完成之前，先對壓力傳感器封裝模塊進(jìn)行校準(zhǔn)，然后再進(jìn)行封裝。如此設(shè)置，避免了組裝好后再校準(zhǔn)失效的幾率，降低了金屬材質(zhì)傳感器底座1的報(bào)廢率，并且避免了如圖1中所示介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)體積龐大而造成的檢測不方便。
[0042]第二實(shí)施方式:請參圖3所示的介質(zhì)隔離式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)100與第一實(shí)施方式的區(qū)別在于:所述壓力傳感器封裝模塊2為僅具有MEMS芯片的表壓壓力傳感器封裝模塊，所述壓力傳感器封裝模塊的MEMS芯片底部