超薄壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及超薄壓力傳感器。一種超薄壓力傳感器，包括壓力芯片和電路板，該超薄壓力傳感器特征在于：壓力芯片的感應(yīng)面與電路板的一面連接，其中，壓力芯片的感應(yīng)面內(nèi)具有感應(yīng)區(qū)域，并且其中，電路板上開設(shè)有壓力窗口，該壓力窗口正對(duì)所述感應(yīng)區(qū)域，并且該壓力窗口的開口大小大于等于所述感應(yīng)區(qū)域的寬度。根據(jù)本公開的超薄壓力傳感器，能夠被直接粘貼在物體表面，并且由于避免了引線鍵合等而厚度大大變小，因此，能夠適用于真實(shí)環(huán)境中的測量，并且對(duì)物體表面氣動(dòng)特性的影響也能夠得以降低。
【專利說明】
超薄壓力傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開涉及傳感器領(lǐng)域，尤其涉及超薄壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的傳感器，是最為常用的一種傳感器。壓力傳感器廣泛應(yīng)用于航空航天、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域的各種表面壓力測試實(shí)驗(yàn)中。
[0003]傳統(tǒng)的微型壓力傳感器大部分需采用螺紋安裝，因此需在安裝物體表面打孔，這不但會(huì)破壞物體表面的整體性，而且會(huì)影響到物體的強(qiáng)度，從而導(dǎo)致許多表面壓力測試只能在風(fēng)洞試驗(yàn)中進(jìn)行，但風(fēng)洞試驗(yàn)無法完全模擬真實(shí)的氣動(dòng)環(huán)境，從而造成測量結(jié)果與實(shí)際使用過程中壓力分布的偏差。另外，傳統(tǒng)的微型壓力傳感器體積較大，嚴(yán)重影響物體自身表面氣動(dòng)特性，從而無法準(zhǔn)確測得物體表面壓力的分布。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]根據(jù)本公開的一方面，提供一種超薄壓力傳感器，包括壓力芯片和電路板，該超薄壓力傳感器特征在于:所述壓力芯片的感壓面與所述電路板的一面連接，其中，所述壓力芯片的感壓面內(nèi)具有感應(yīng)區(qū)域，并且其中，所述電路板上開設(shè)有壓力窗口，所述壓力窗口正對(duì)所述感應(yīng)區(qū)域，并且所述壓力窗口的開口大小大于等于所述感應(yīng)區(qū)域的寬度。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，壓力芯片內(nèi)設(shè)有密封腔，其中，密封腔內(nèi)被抽真空。所述感應(yīng)區(qū)域的尺寸對(duì)應(yīng)于所述密封腔的底面尺寸。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，壓力芯片可以為壓阻式MEMS壓力芯片。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，壓力芯片可以由單晶硅層和硼硅玻璃層鍵合而成。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，壓力芯片上的焊盤可以與所述電路板上的相應(yīng)的焊盤通過導(dǎo)電膠導(dǎo)通。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，電路板的背離壓力芯片的一面與外殼連接，外殼上設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)氣孔以使得壓力介質(zhì)經(jīng)由進(jìn)氣孔和電路板上的壓力窗口與壓力芯片的感壓面接觸。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，壓力芯片的感壓面可以通過粘貼而與電路板的一面連接。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，電路板的背離壓力芯片的一面可以通過粘貼而與外殼連接。
[0012]根據(jù)本公開的超薄壓力傳感器，能夠被直接粘貼在物體表面，并且由于避免了引線鍵合等而厚度大大變小，因此，能夠適用于真實(shí)環(huán)境中的測量，并且對(duì)物體表面氣動(dòng)特性的影響也能夠得以降低。
【附圖說明】
[0013]通過參考附圖會(huì)更加清楚地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0014]圖1是示出傳統(tǒng)壓力傳感器的安裝示意圖；
[0015]圖2是示出根據(jù)本公開一個(gè)示例性實(shí)施例的超薄壓力傳感器的剖面簡化示意圖；
[0016]圖3示出根據(jù)本公開一個(gè)示例性實(shí)施例的壓力芯片的示意圖；以及
[0017]圖4是示出根據(jù)本公開一個(gè)示例性實(shí)施例的超薄壓力傳感器的安裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述涵蓋了許多具體細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)本實(shí)用新型的全面理解。但是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本實(shí)用新型可以在不需要這些具體細(xì)節(jié)中的一些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。下面對(duì)實(shí)施例的描述僅僅是為了通過示出本實(shí)用新型的示例來提供對(duì)本實(shí)用新型更清楚的理解。本實(shí)用新型絕不限于下面所提出的任何具體配置，而是在不脫離本實(shí)用新型的精神的前提下覆蓋了相關(guān)元素、部件的任何修改、替換和改進(jìn)。
[0019]圖1是示出傳統(tǒng)的壓力傳感器的安裝示意圖。如圖1所示，傳統(tǒng)的壓力傳感器在被安裝時(shí)，壓力芯片I被粘貼在載體(物體)2上。壓力芯片I的感壓面朝上，S卩，朝向遠(yuǎn)離載體2的方向。壓力芯片I的焊盤通過鍵合引線3與載體2上的插針或焊盤4連接起來。
[0020]與傳統(tǒng)的壓力傳感器不同，根據(jù)本公開的壓力傳感器采用倒裝方式，即壓力芯片的感應(yīng)面朝下，即朝向靠近載體或物體的方向。
[0021]圖2是示出根據(jù)本公開一個(gè)示例性實(shí)施例的超薄壓力傳感器的剖面簡化示意圖。如圖2所示，根據(jù)本公開的超薄壓力傳感器包括壓力芯片5和電路板6，該超薄壓力傳感器特征在于:壓力芯片5的感壓面7與電路板6的一面連接，其中，壓力芯片5的感壓面7內(nèi)具有感應(yīng)區(qū)域8，并且其中，電路板6上開設(shè)有壓力窗口9，該壓力窗口9正對(duì)感應(yīng)區(qū)域8，并且壓力窗口 9的開口大小大于等于感應(yīng)區(qū)域8的寬度。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，壓力芯片5可以為壓阻式MEMS壓力芯片。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，壓力芯片5可以由單晶硅層和硼硅玻璃層鍵合而成。如在圖2中所示，壓力芯片5分為兩部分，這兩部分可以分別為單晶硅層和硼硅玻璃層。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，壓力芯片5上的焊盤(未示出)可以與電路板上6的相應(yīng)的焊盤(未示出)通過導(dǎo)電膠導(dǎo)通。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，壓力芯片5的感壓面7可以通過粘貼而與電路板6的一面連接。
[0026]此外，如圖2所示，壓力芯片5內(nèi)設(shè)有密封10。密封腔10被抽真空。應(yīng)理解，雖然圖2中示出密封腔10為梯形狀，但是密封腔10也可以為其他形狀，例如矩形狀，正方形狀。在密封腔10為梯形狀的實(shí)施例中，梯形底邊與側(cè)邊的夾角例如可以約在40?60度范圍內(nèi)，例如約54.74度。然而，應(yīng)理解，此夾角例如可以根據(jù)所使用的材料的特性來確定。還應(yīng)理解，由于圖2是剖面圖，因此密封腔10被示出為平面形狀，實(shí)際上，密封腔10本身是一立體結(jié)構(gòu)。例如，在在密封腔10為梯形狀的實(shí)施例中，密封腔10實(shí)際上是一被截頭的椎體結(jié)構(gòu)，而在密封腔10為矩形狀或正方形狀的實(shí)施例中，密封腔10實(shí)際上是一長方體或立方體結(jié)構(gòu)。壓力芯片5的感壓面7內(nèi)的感應(yīng)區(qū)域8的尺寸對(duì)應(yīng)于密封腔10的底面尺寸。
[0027]圖3示出根據(jù)本公開一個(gè)示例性實(shí)施例的壓力芯片的示意圖。如圖所示，壓力芯片6具有感壓面7，在感壓面7內(nèi)具有感應(yīng)區(qū)域8，換句話說，感壓面7的一部分中包括感應(yīng)區(qū)域
8。此外，如圖4所示，壓力芯片6上具有焊盤11，以與電路板6上的相應(yīng)的焊盤導(dǎo)通。在圖4中以分開的形式示出了五個(gè)焊盤，但應(yīng)理解，焊盤11的數(shù)目可以根據(jù)需求而具體設(shè)定。
[0028]通過這樣的設(shè)計(jì)，壓力介質(zhì)能夠經(jīng)由電路板上的壓力窗口直接作用于壓力芯片的感應(yīng)區(qū)域，使得感應(yīng)區(qū)域發(fā)生形變，從而實(shí)現(xiàn)正常感壓。采用上述該結(jié)構(gòu)可以大大減小傳感器的厚度，使得傳感器可以直接粘貼安裝在物體表面，對(duì)表面氣動(dòng)特性影響較小，可以準(zhǔn)確測得物體表面壓力的分布。
[0029]圖4是示出根據(jù)本公開一個(gè)示例性實(shí)施例的超薄壓力傳感器的安裝示意圖。如圖4所示，根據(jù)本公開的超薄壓力傳感器包括壓力芯片5和電路板6。與圖2中一致，在該超薄壓力傳感器中，壓力芯片5的感壓面7與電路板6的一面連接，其中，壓力芯片5的感壓面7內(nèi)具有感應(yīng)區(qū)域8，并且其中，電路板6上開設(shè)有壓力窗口9，該壓力窗口9正對(duì)感應(yīng)區(qū)域8，并且壓力窗口 9的開口大小大于等于感應(yīng)區(qū)域8的寬度。在本公開中，壓力芯片5作為敏感元件，電路板6作為安裝載體并用于傳輸信號(hào)。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，壓力芯片5上的焊盤(未示出)可以與電路板上6的相應(yīng)的焊盤(未示出)通過導(dǎo)電膠導(dǎo)通。
[0031]在一個(gè)實(shí)施例中，壓力芯片6的感壓面7可以通過粘貼而與電路板6的一面連接。
[0032]另外，如圖4所示，在該超薄壓力傳感器中，還包括外殼12。電路板6的背離壓力芯片5的一面與外殼12連接，外殼12上設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)氣孔13以使得壓力介質(zhì)經(jīng)由進(jìn)氣孔13和電路板6上的壓力窗口7與壓力芯片5的感壓面7接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，電路板6的背離壓力芯片5的一面可以通過粘貼而與外殼12連接。
[0033]此外，如圖4所示，在該超薄壓力傳感器中，還包括電子排線14和頂蓋15。電子排線14可以通過焊接連接到電路板6，作為該傳感器的電源線和信號(hào)線，用以傳輸信號(hào)。頂蓋15安裝在外殼12上。頂蓋15連同外殼12用于封裝、保護(hù)壓力芯片5和電路板6，以及用于成品傳感器的粘貼固定。
[0034]根據(jù)本公開的超薄壓力傳感器，在測量過程中，壓力介質(zhì)或氣體經(jīng)過外殼12上的進(jìn)氣孔13和電路板6上的壓力窗口 9后與壓力芯片5的感壓面7直接接觸，壓力施加在壓力芯片5上，從而壓力芯片5可以利用壓阻效應(yīng)和惠斯通電橋把壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，然后這些信號(hào)經(jīng)過電路板6和電子排線14被輸出到外部。
[0035]通過這樣的設(shè)計(jì)，壓力介質(zhì)能夠經(jīng)由電路板上的壓力窗口直接與壓力芯片的感應(yīng)區(qū)接觸，從而壓力芯片實(shí)現(xiàn)正常感壓。采用上述倒裝式安裝結(jié)構(gòu)，避開了常規(guī)的引線鍵合工藝，提高了連接可靠性，縮小了傳感器內(nèi)部空間，可以有效減小傳感器的厚度，使得傳感器可以直接粘貼安裝在物體表面，對(duì)表面氣動(dòng)特性影響較小，可以準(zhǔn)確測得物體表面壓力的分布O
[0036]本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本公開的其它實(shí)施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本公開的一般性原理并包括本公開未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本公開的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。
[0037]應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本公開的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超薄壓力傳感器，包括壓力芯片和電路板，該超薄壓力傳感器特征在于: 所述壓力芯片的感壓面與所述電路板的一面連接， 其中，所述壓力芯片的感壓面上具有感應(yīng)區(qū)域，并且其中，所述電路板上開設(shè)有壓力窗口，所述壓力窗口正對(duì)所述感應(yīng)區(qū)域，并且所述壓力窗口的開口大小大于等于所述感應(yīng)區(qū)域的寬度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄壓力傳感器，其中，所述壓力芯片內(nèi)設(shè)有密封腔，并且其中，所述密封腔被抽真空。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超薄壓力傳感器，其中，所述感應(yīng)區(qū)域的尺寸對(duì)應(yīng)于所述密封腔的底面尺寸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄壓力傳感器，其中，所述壓力芯片為壓阻式MEMS壓力芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超薄壓力傳感器，其中，所述壓力芯片由單晶硅層和硼硅玻璃層鍵合而成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄壓力傳感器，其中，所述壓力芯片上的焊盤與所述電路板上的相應(yīng)的焊盤通過導(dǎo)電膠導(dǎo)通。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄壓力傳感器，其中，所述電路板的背離所述壓力芯片的一面與外殼連接，所述外殼上設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)氣孔以使得壓力介質(zhì)經(jīng)由所述進(jìn)氣孔和所述電路板上的壓力窗口與所述壓力芯片的感壓面接觸。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄壓力傳感器，其中，所述壓力芯片的感壓面通過粘貼而與所述電路板的一面連接。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超薄壓力傳感器，其中，所述電路板的背離所述壓力芯片的一面通過粘貼而與所述外殼連接。
【文檔編號(hào)】G01L1/18GK205562089SQ201620132805
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月22日
【發(fā)明人】戴志華, 陳強(qiáng)中, 翁新全
【申請人】廈門乃爾電子有限公司