一种压力传感器的封装结构及封装方法与流程

专利2022-05-09  3


本发明涉及传感器相关技术领域,更准确的说涉及一种压力传感器的封装结构及封装方法。



背景技术:

压力传感器通过压力敏感元件接收外部压力,并将压力信号转换为电信号。现有压力传感器常用的压力敏感元件包括陶瓷电容、陶瓷电阻、玻璃微熔、溅射薄膜、微机电系统(mems)等。压力敏感元件及专用集成电路(asic)安装在预注塑外壳(pre-mold)中,并通过引线键合的形式实现压力敏感元件、专用集成电路及预注塑外壳的互联。其中,采用微机电系统的压力传感器体积较小,重量较轻,且敏感度较高,目前应用广泛。

现有技术的压力传感器中,由于预注塑外壳是通过在金属框架上注塑塑料制成的,注塑后塑料和金属框架之间可能会存在缝隙,导致压力传感器在使用过程中出现漏气的情况,影响压力传感器的可靠性。微机电系统直接贴装在预注塑外壳上,容易因预注塑外壳塑料变形及安装使用时应力影响,进而影响传感器的精度。此外,由于现有压力传感器的结构形式,一种结构的压力传感器仅能适用于一种应用场景,针对不同的应用场景需要对压力传感器进行改造,受限于预注塑外壳的金属框架工艺及开模费用,更换器件引脚定义的开发周期较长且开发成本较高。

综上,本领域需要一种新型的压力传感器的封装结构及封装方法,以解决上述技术问题。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种压力传感器的封装结构,通过结构改进,提高压力传感器的精度、可靠性及设计灵敏度。

本发明的另一个目的在于提供一种压力传感器的封装方法,以形成所述压力传感器的封装结构。

为了达到上述目的,本发明提供一种压力传感器的封装结构,包括预注塑外壳、印刷电路板、微机电系统、专用集成电路、密封件罩和密封盖,所述印刷电路板安装在所述预注塑外壳内部,所述预注塑外壳具有至少一个进压孔,所述进压孔连通所述预注塑外壳的内外,所述印刷电路板上与所述进压孔对齐的位置具有通孔,所述微机电系统及所述专用集成电路安装在所述印刷电路板上,且所述预注塑外壳、所述印刷电路板、所述微机电系统、所述专用集成电路之间通过引线键合实现互联;所述密封件罩罩设在所述微机电系统及所述专用集成电路上与所述印刷电路板连接,所述密封盖设置在所述密封件罩远离所述印刷电路板的一侧与所述预注塑外壳结合安装。

优选地,所述印刷电路板边部具有与所述预注塑外壳实现信号互联的焊盘,且当所述密封件罩安装在所述印刷电路板上时,所述焊盘位于所述密封件罩外部;所述预注塑外壳内部具有与所述印刷电路板实现信号互联的外焊盘,所述焊盘和所述外焊之间通过引线键合。

优选地,所述预注塑外壳内部具有凸台,所述凸台位于所述焊盘侧部,所述外焊盘位于所述凸台上。

优选地,所述刷电路板上安装挡胶框,所述密封件罩罩设在所述挡胶框上,所述挡胶框包围所述微机电系统及所述专用集成电路,所述挡胶框内部灌注灌封胶形成灌封层,所述灌封层包裹所述微机电系统及所述专用集成电路。

优选地,所述微机电系统与一个所述通孔对齐设置,所述通孔及所述印刷电路板与所述微机电系统之间的空间选择灌注灌封胶形成灌封部。

优选地,所述印刷电路板上具有与所述微机电系统及所述专用集成电路实现信号互联的焊盘。

本发明提供一种压力传感器的封装方法,用于形成所述压力传感器的封装结构,包括步骤:

(a)将印刷电路板安装在预注塑外壳内部;

(b)将微机电系统及专用集成电路安装在印刷电路板远离进压孔的一面上;

(c)将预注塑外壳、印刷电路板、微机电系统、专用集成电路之间通过引线键合;

(d)将密封件罩罩设在微机电系统及专用集成电路上与印刷电路板连接;

(e)将密封盖与注塑外壳结合安装。

本发明提供一种压力传感器的封装方法,用于形成所述压力传感器的封装结构,包括步骤:

(a)将微机电系统及专用集成电路安装在印刷电路板上;

(b)将印刷电路板、微机电系统、专用集成电路之间通过引线键合;

(c)将密封件罩罩设在微机电系统及专用集成电路上与印刷电路板连接;

(d)将印刷电路板安装在预注塑外壳内部,将印刷电路板和预注塑外壳之间通过引线键合;

(e)将密封盖与注塑外壳结合安装。

与现有技术相比,本发明公开的一种压力传感器的封装结构及封装方法的优点在于:采用所述压力传感器的封装结构的压力传感器精度更高,性能更好;所述压力传感器的封装结构够防止漏气对可靠性的影响,且密封性能较好,可靠性更高;所述压力传感器可通过更换印刷电路板来适应不同的应用场景,设计操作更加灵活;所述压力传感器的封装方法效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图1所示为本发明一种压力传感器的封装结构的爆炸图。

如图2所示为本发明一种压力传感器的封装结构的正面剖视图。

如图3所示为本发明一种压力传感器的封装结构进行引线键合时的示意图。

如图4所示为本发明一种压力传感器的封装结构应用于绝压传感器时的正面剖视图。

如图5所示为本发明一种压力传感器的封装结构的一种变体的正面剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示,本申请一种压力传感器的封装结构包括预注塑外壳10、印刷电路板20、微机电系统30、专用集成电路40、密封件罩50和密封盖60。印刷电路板20安装在预注塑外壳10内部,预注塑外壳10具有至少一个进压柱11,进压柱11中具有进压孔111,进压孔11连通预注塑外壳10的内外,印刷电路板20上与进压孔11对齐的位置具有通孔201。微机电系统30及专用集成电路40安装在印刷电路板20远离进压孔11的一面上,且预注塑外壳10、印刷电路板20、微机电系统30、专用集成电路40之间通过引线键合实现互联。密封件罩50安装在印刷电路板20安装有微机电系统30及专用集成电路40的一面,且密封件罩50罩设在微机电系统30及专用集成电路40上,密封盖60设置在密封件罩50远离印刷电路板20的一侧,且密封盖60与预注塑外壳10结合安装。所述压力传感器的封装结构通过将微机电系统20及专用集成电路40安装在印刷电路板20上,再将印刷电路板20安装在预注塑外壳10中,可降低来自预注塑外壳10的应力对精度的影响,精度更高,产品性能更好。

具体的,印刷电路板20通过粘接胶水粘接在预注塑外壳10内部,微机电系统30及专用集成电路40通过固晶胶水粘接在印刷电路板20上,密封件罩50通过粘接胶水粘接在印刷电路板10上,密封盖60通过粘接胶水粘接在预注塑外壳10上,其中,粘接胶水和固晶胶水选用不被测量介质腐蚀的材质。

密封件罩50安装在印刷电路板20上时,密封件罩50和印刷电路板20之间形成空腔501,微机电系统30及专用集成电路40均位于空腔501内部。

参见图3,预注塑外壳10上具有密封盖凹槽101、密封盖凹槽101中具有电路板凹槽102,印刷电路板20安装在电路板凹槽102中,密封盖60安装在密封盖凹槽101中。其中,电路板凹槽102的深度不小于印刷电路板2高度和密封件罩50高度的总和。

印刷电路板20上具有与微机电系统30及专用集成电路40实现信号互联的焊盘。印刷电路板20边部具有与预注塑外壳10实现信号互联的焊盘202,且当密封件罩50安装在印刷电路板20上时,焊盘202位于密封件罩50外部。预注塑外壳10内部具有与印刷电路板20实现信号互联的外焊盘12,焊盘202和外焊盘12之间通过引线键合实现互联。

为了方便操作,设置电路板凹槽102内部侧边部具有凸台103,凸台103位于焊盘202的侧部,外焊盘12位于凸台103顶部。

值得注意的是,图1至图3所示为所述压力传感器的封装结构应用于差压传感器的情况。如图4所示,为所述压力传感器的封装结构应用于绝压传感器的情况。所述压力传感器的封装结构包括预注塑外壳10a、印刷电路板20a、微机电系统30a、专用集成电路40a、密封件罩50a和密封盖60a。印刷电路板20a安装在预注塑外壳10a内部,预注塑外壳10a具有一个进压柱11a,进压柱11a中具有进压孔111a,进压孔11a连通预注塑外壳10a的内外,印刷电路板20a上与进压孔11a对齐的位置具有通孔201a。微机电系统30a及专用集成电路40a安装在印刷电路板20a远离进压孔11a的一面上,且预注塑外壳10a、印刷电路板20a、微机电系统30a、专用集成电路40a之间通过引线键合实现互联。密封件罩50a安装在印刷电路板20a安装有微机电系统30a及专用集成电路40a的一面,且密封件罩50a罩设在微机电系统30a及专用集成电路40a上,密封盖60a设置在密封件罩50a远离印刷电路板20a的一侧,且密封盖60a与预注塑外壳10a结合安装。

如图5所示,为所述压力传感器的封装结构的一种变体,印刷电路板20b上安装挡胶框21b,密封件罩50b罩设在挡胶框21b上,挡胶框21b包围微机电系统30b及专用集成电路40b,挡胶框21b的高度大于微机电系统30b及专用集成电路40b的高度,挡胶框21b内部灌注灌封胶形成灌封层211b,灌封层211b包裹微机电系统30b及专用集成电路40b。进一步的,微机电系统30b与一个通孔201b对齐设置,通孔201b及印刷电路板20b与微机电系统30b之间的空间可选择灌注灌封胶形成灌封部301b。通过设置灌封层211b及灌封部301b,可以进一步提高所述压力传感器的封装结构的可靠性。

本申请还提供一种压力传感器封装方法,包括步骤:

(a)将印刷电路板安装在预注塑外壳内部;

(b)将微机电系统及专用集成电路安装在印刷电路板远离进压孔的一面上;

(c)将预注塑外壳、印刷电路板、微机电系统、专用集成电路之间通过引线键合;

(d)将密封件罩罩设在微机电系统及专用集成电路上与印刷电路板连接;

(e)将密封盖与注塑外壳结合安装。

所述压力传感器封装方法还可以采用另一种形式,包括步骤:

(a)将微机电系统及专用集成电路安装在印刷电路板上;

(b)将印刷电路板、微机电系统、专用集成电路之间通过引线键合;

(c)将密封件罩罩设在微机电系统及专用集成电路上与印刷电路板连接;

(d)将印刷电路板安装在预注塑外壳内部,将印刷电路板和预注塑外壳之间通过引线键合;

(e)将密封盖与注塑外壳结合安装。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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