CN213455953U - 传感器封装结构及差压传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种传感器封装结构及差压传感器，其中传感器封装结构包括：外壳，开设有第一通气孔；基板，外壳设置于基板上并与基板围成收容空间，基板开设有第二通气孔，第一通气孔和第二通气孔均与收容空间连通；传感器芯片和信号处理芯片，收容于收容空间内，传感器芯片与信号处理芯片电连接并层叠设置于基板上，且传感器芯片位于信号处理芯片上背离基板的一侧；传感器芯片具有振动腔，信号处理芯片开设有第三通气孔，振动腔通过第三通气孔与第二通气孔连通。该传感器封装结构使得压差传感器集成有温度线性补偿功能，应用方便。另外，传感器芯片和信号处理芯片采用叠片式设计，节省了占用体积，减小封装尺寸，结构更为紧凑、小巧，利于产品的小型化设计。

Description

传感器封装结构及差压传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别涉及一种传感器封装结构及差压传感器。

背景技术

目前在一级封装市场，差压传感器的封装结构多采用晶体管轮廓(TO)类封装，封装工艺复杂，产品体积大，并且封装体内只有一个表压微机电***(MEMS)，无温度线性补偿功能。对于需要进行温度补偿功能的差压传感器通常还需要通过将一级封装的差压传感器与专用集成电路(ASIC)芯片配合后再做二级封装实现温度线性补偿，应用不方便。另外，现有的差压传感器由于封装结构的限制，占用体积较大，不利于产品的小型化设计。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种传感器封装结构及差压传感器，旨在解决现有的差压传感器应用不方便及不利于产品的小型化设计的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供的传感器封装结构，包括：

外壳，开设有第一通气孔；

基板，所述外壳设置于所述基板上并与所述基板围成收容空间，所述基板开设有第二通气孔，所述第一通气孔和所述第二通气孔均与所述收容空间连通；

传感器芯片和信号处理芯片，收容于所述收容空间内，所述传感器芯片与所述信号处理芯片电连接并层叠设置于所述基板上，且所述传感器芯片位于所述信号处理芯片上背离所述基板的一侧；所述传感器芯片具有振动腔，所述信号处理芯片开设有第三通气孔，所述振动腔通过所述第三通气孔与所述第二通气孔连通。

优选地，所述传感器芯片通过第一密封胶层粘接于所述信号处理芯片上背离所述基板的一侧，所述第一密封胶层呈环形围设于所述第三通气孔的外周。

优选地，所述信号处理芯片通过第二密封胶层粘接于所述基板，所述第二密封胶层呈环形围设于所述第二通气孔的外周。

优选地，所述外壳包括横向板和竖向板，所述横向板开设有所述第一通气孔，所述竖向板的一端与所述横向板的端部连接，所述竖向板的另一端与所述基板通过导电胶层粘接。

优选地，所述传感器芯片通过金属线与所述信号处理芯片电连接。

优选地，所述第一通气孔、所述第二通气孔以及所述第三通气孔均正对所述振动腔设置。

优选地，所述信号处理芯片为ASIC芯片，所述传感器芯片为MEMS芯片。

优选地，所述基板上背离所述收容空间的一侧设置有多个焊盘，多个所述焊盘间隔布置。

优选地，多个所述焊盘中，至少一个所述焊盘为环形焊盘，其余所述焊盘为矩形焊盘，所述环形焊盘围设于所述第二通气孔的外周，所述矩形焊盘靠近所述基板的边缘设置。

本实用新型还提出一种差压传感器，包括如上所述的传感器封装结构。

本实用新型传感器封装结构在使用时，传感器芯片的敏感膜根据第一通气孔和第二通气孔形成的压力差产生形变，从而导致敏感膜上的电阻值发生变化，并根据形变将表示压差的物理量转换成压力信号，并传输至信号处理芯片，由信号处理芯片对压力信号进行信号处理，并根据预存储的温度系数对压力信号进行温度补偿，最终输出补偿压力信号，实现温度线性补偿功能，使得压差传感器集成有温度线性补偿功能，应用方便。另外，本实用新型的传感器芯片和信号处理芯片采用叠片式设计，传感器芯片与信号处理芯片层叠设置，层叠设置的传感器芯片和信号处理芯片则节省了占用体积，减小封装尺寸，结构更为紧凑、小巧，利于产品的小型化设计。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例传感器封装结构的截面示意图；

图2为本实用新型一实施例传感器封装结构的局部俯视示意图；

图3为本实用新型一实施例传感器封装结构的仰视示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	传感器封装结构	30	传感器芯片
10	外壳	31	振动腔
				11	第一通气孔	40	信号处理芯片
12	横向板	41	第三通气孔
				13	竖向板	50	收容空间
20	基板	60	第一密封胶层
				21	第二通气孔	70	第二密封胶层
22	焊盘	80	导电胶层
				22a	环形焊盘	90	金属线
22b	矩形焊盘

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种传感器封装结构。

如图1和图2所示，本实施例的传感器封装结构100包括外壳10、基板20、传感器芯片30和信号处理芯片40，其中，外壳10开设有第一通气孔11，外壳10设置于基板20上并与基板20围成收容空间50，基板20开设有第二通气孔21，第一通气孔11和第二通气孔21均与收容空间50连通；传感器芯片30和信号处理芯片40均收容于收容空间50内，传感器芯片30与信号处理芯片40电连接并层叠设置于基板20上，且传感器芯片30位于信号处理芯片40上背离基板20的一侧；传感器芯片30具有振动腔31，信号处理芯片40开设有第三通气孔41，振动腔31通过第三通气孔41与第二通气孔21连通。

具体地，如图1和图2所示，外壳10罩设于基板20的上方，并与基板20围成收容空间50，以便将传感器芯片30和信号处理芯片40收容于内，结构紧凑。另外，本实施例的传感器芯片30和信号处理芯片40采用叠片式设计，传感器芯片30与信号处理芯片40上下层叠设置，层叠设置的传感器芯片30和信号处理芯片40则节省了占用体积，减小封装尺寸，结构更为紧凑、小巧，利于产品的小型化设计。

并且，本实施例外壳10开设有第一通气孔11，第一通气孔11位于传感器芯片30的上方，第一通气孔11可用作传感器芯片30的上感应端，可进行顶部气压检测，而基板20上开设有第二通气孔21，第二通气孔21位于传感器芯片30的下方，第二通气孔21壳可用作传感器芯片30的下感应端，可进行底部气压检测。为了实现第二通气孔21向传感器芯片30的振动腔31内进气，信号处理芯片40开设有第三通气孔41，以将第二通气孔21和振动腔31连通。

本实施例传感器封装结构100在使用时，传感器芯片30的敏感膜根据上感应端和下感应端形成的压力差产生形变，从而导致敏感膜上的电阻值发生变化，并根据形变将表示压差的物理量转换成压力信号，并传输至信号处理芯片40，由信号处理芯片40对压力信号进行信号处理，并根据预存储的温度系数对压力信号进行温度补偿，最终输出补偿压力信号，实现温度线性补偿功能，使得压差传感器集成有温度线性补偿功能，应用方便。

本实施例中，传感器芯片30通过第一密封胶层60粘接于信号处理芯片40上背离基板20的一侧，第一密封胶层60呈环形围设于第三通气孔41的外周。如图1所示，传感器芯片30的底部通过第一密封胶层60粘接于信号处理芯片40的上侧，并且，第一密封胶层60呈环形闭合结构，围在第三通气孔41的外周，进而将第三通气孔41包围，起到密封作用，防止从第三通气孔41进入的压力泄露，提高压差传感器的检测灵敏性和精度。本实施例的第一密封胶层60可采用现有技术中的硅胶制成，传感器芯片30通过硅胶粘接于信号处理芯片40上，装配方便、简单。

进一步地，信号处理芯片40通过第二密封胶层70粘接于基板20，第二密封胶层70呈环形围设于第二通气孔21的外周。如图1所示，信号处理芯片40的下侧通过第二密封胶层70粘接于基板20上，并且，第二密封胶层70呈环形闭合结构，围在第二通气孔21的外周，进而将第二通气孔21包围，起到密封作用，防止从第二通气孔21进入的压力泄露，提高压差传感器的检测灵敏性和精度。本实施例的第二密封胶层70可采用现有技术中的硅胶制成，信号处理芯片40通过硅胶粘接于基板20上，装配简单、方便。

本实施例的外壳10包括横向板12和竖向板13，横向板12开设有第一通气孔11，竖向板13的一端与横向板12的端部连接，竖向板13的另一端与基板20通过导电胶层80粘接。如图1所示，外壳10的横向板12和竖向板13呈一体成型结构，其中，横向板12水平横向设置，竖向板13竖向设置，横向板12与基板20平行，且横向板12通过竖向板13与基板20连接，以通过横向板12、竖向板13以及基板20围成收容空间50。外壳10可对收容于收容空间50内的传感器芯片30和信号处理芯片40起到保护作用。本实施例的外壳10为金属外壳10，具体可采用黄酮制成，具有较好的强度，表面可进行镀镍或镀金处理，防止锈蚀。基板20为PCB板，外壳10中竖向板13的下端与基板20通过导电胶层80粘接，在实现外壳10与基板20装配的同时，使得外壳10和PCB板导通，起到信号屏蔽的作用，提高压差传感器的检测灵敏性和精度。

传感器芯片30通过金属线90与信号处理芯片40电连接。金属线90可采用现有的金线、铝线或铜线等，实现传感器芯片30和信号处理芯片40之间的信号传输。进一步地，为提高信号传输的可靠性、耐腐蚀性和导电率，本实施例的金属线90优选采用金线。可以理解地，信号处理芯片40可通过金属线90与基板20电连接，方便信号传输。

本实施例中，第一通气孔11、第二通气孔21以及第三通气孔41均正对振动腔31设置。如图1所示，第一通气孔11位于传感器芯片30的正上方，与振动腔31正对设置，方便从第一通气孔11进入的气体直接作用于传感器芯片30上，传感器芯片30可直接感知上感应端压力。同时，第二通气孔21以及第三通气孔41则位于传感器芯片30的正下方，与振动腔31正对设置，方便从第二通气孔21进入的气体直接作用于传感器芯片30上，传感器可直接感知下感应端压力，提高传感器封装结构100的传感效果，进一步提高压差传感器的检测灵敏性和精度。

信号处理芯片40为ASIC(Application Specific Integrated Circuit)芯片，传感器芯片30为MEMS芯片。ASIC芯片为MEMS芯片提供外部偏置，有效的偏置将使MEMS芯片在整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数，还支持具有不同敏感性的MEMS芯片设计。

如图3所示，本实施例中，基板20上背离收容空间50的一侧设置有多个焊盘22，多个焊盘22间隔布置。如图1和图3所示，基板20的下侧设置由多个焊盘22，多个焊盘22间隔布置，方便基板20与外部主板的信号连接。进一步地，多个焊盘22中，至少一个焊盘22为环形焊盘22a，其余焊盘22为矩形焊盘22b，环形焊盘22a围设于第二通气孔21的外周，矩形焊盘22b靠近基板20的边缘设置。如图3所示，本实施例基板20为矩形基板20，基板20的下侧设置有五个焊盘22，其中一个为环形焊盘22a，其余四个为矩形焊盘22b，环形焊盘22a位于矩形基板20的几何中心位置，并呈环形闭合结构围在第二通气孔21的外周，进而将第二通气孔21包围，在起到与外部主板信号连接的同时起到密封作用，提高压差传感器的检测灵敏性和精度。其余四个矩形焊盘22b分设于基板20的四个拐角处，结构设计合理。本实施例的环形焊盘22a可通过锡膏的回流焊接形成，简单方便。焊盘22的厚度很薄，可嵌设于基板20上，以使焊盘22的下表面与基板20的底面平齐，结构紧凑。

本实用新型还提出一种差压传感器，包括上述的传感器封装结构100。由于本差压传感器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种传感器封装结构，其特征在于，包括：

外壳，开设有第一通气孔；

基板，所述外壳设置于所述基板上并与所述基板围成收容空间，所述基板开设有第二通气孔，所述第一通气孔和所述第二通气孔均与所述收容空间连通；

传感器芯片和信号处理芯片，收容于所述收容空间内，所述传感器芯片与所述信号处理芯片电连接并层叠设置于所述基板上，且所述传感器芯片位于所述信号处理芯片上背离所述基板的一侧；所述传感器芯片具有振动腔，所述信号处理芯片开设有第三通气孔，所述振动腔通过所述第三通气孔与所述第二通气孔连通。

2.如权利要求1所述的传感器封装结构，其特征在于，所述传感器芯片通过第一密封胶层粘接于所述信号处理芯片上背离所述基板的一侧，所述第一密封胶层呈环形围设于所述第三通气孔的外周。

3.如权利要求2所述的传感器封装结构，其特征在于，所述信号处理芯片通过第二密封胶层粘接于所述基板，所述第二密封胶层呈环形围设于所述第二通气孔的外周。

4.如权利要求3所述的传感器封装结构，其特征在于，所述外壳包括横向板和竖向板，所述横向板开设有所述第一通气孔，所述竖向板的一端与所述横向板的端部连接，所述竖向板的另一端与所述基板通过导电胶层粘接。

5.如权利要求1-4中任一项所述的传感器封装结构，其特征在于，所述传感器芯片通过金属线与所述信号处理芯片电连接。

6.如权利要求1-4中任一项所述的传感器封装结构，其特征在于，所述第一通气孔、所述第二通气孔以及所述第三通气孔均正对所述振动腔设置。

7.如权利要求1-4中任一项所述的传感器封装结构，其特征在于，所述信号处理芯片为ASIC芯片，所述传感器芯片为MEMS芯片。

8.如权利要求1-4中任一项所述的传感器封装结构，其特征在于，所述基板上背离所述收容空间的一侧设置有多个焊盘，多个所述焊盘间隔布置。

9.如权利要求8所述的传感器封装结构，其特征在于，多个所述焊盘中，至少一个所述焊盘为环形焊盘，其余所述焊盘为矩形焊盘，所述环形焊盘围设于所述第二通气孔的外周，所述矩形焊盘靠近所述基板的边缘设置。

10.一种差压传感器，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的传感器封装结构。

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