专利名称：硅压力传感器的封装结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及压力传感器，特别涉及硅压力传感器的封装结构。
背景技术：
压力传感器通常被使用和配置在需要对压力变化进行检测和响应的地方。如汽车、航空航天、商业、工业等多种应用场合中。利用硅MEMS (微电子机械系统)技术制造的敏感元件是压力传感器的核心元件， 敏感元件的封装结构对于压力传感器的性能有重要影响。现有的对于介质为腐蚀性气体或 液体的敏感元件封装结构如图1所示，首先将用MEMS技术加工好的硅片107(即敏感元件) 与玻璃底座108键合在一起后粘结在壳体109内腔，接着将引线柱102用玻璃粉103烧结 在壳体109的引线孔内，用金线104将硅片107上的焊盘和引线柱102的一端焊接，引线柱 102的另一端连接一块PCB板101，在壳体109内腔充硅油105，最后焊接波纹膜片106。采用这样的封装结构，一旦腐蚀性介质接触波纹膜片106，就会通过硅油105将压 力传递到硅片107上，从而在实现压力传递的同时达到防腐蚀的目的。但是该封装的结构 和生产工艺复杂，成本较高，难以满足硅压力传感器的批量生产和应用。
发明内容
针对现有封装结构和生产工艺复杂、成本较高等缺点，申请人经过研究改进，提供 一种新型的硅压力传感器的封装结构，简化了结构及生产工艺，材料及工艺成本均大幅度 降低，并且具备了防过载能力。本发明的技术方案如下—种硅压力传感器的封装结构，包括盖板和底座，两者相互连接并形成中部空腔， 在所述中部空腔内设置有密封垫和压力传感硅片，密封垫衬在压力传感硅片下方，压力传 感硅片的焊盘通过盖板与外电路连接。可选的技术方案一所述盖板上对应压力传感硅片焊盘的位置有贯通小孔，所述 小孔内填充有导电胶。可选的技术方案二 所述盖板上对应压力传感硅片焊盘的位置有贯通小孔，所述 小孔的孔壁及上下边缘设置有导电层。可选的技术方案三所述盖板上对应压力传感硅片焊盘的位置有贯通小孔，所述 小孔的孔壁及上下边缘设置有导电层，所述小孔内填充有导电胶。可选的技术方案四所述盖板内设置有贯穿的导线，压力传感硅片的焊盘与所述 导线连接。其进一步的技术方案是所述盖板顶层制作有电路，所述电路与信号调理芯片电 气连接。以及，其进一步的技术方案是所述压力传感硅片顶部与盖板底部之间设置有支 撑垫，所述支撑垫设置在压力传感硅片顶部或盖板底部，并位于压力传感硅片中心应变区的外围。以及，其进一步的技术方案是所述密封垫由柔性材料制成。本发明的有益技术效果是(1)本发明由于取消了键合工艺，也不需要充硅油和用波纹膜片隔离，简化了封装结构及生产工艺，材料及工艺成本均大幅度降低。(2)本发明在盖板顶层制成电路，同时具有PCB基板功能，与信号调理芯片实现电气连接，方便制成具有标准信号输出的压力变送模块。(3)本发明采用柔性的密封垫，使得压力传感硅片在陶瓷腔体内处于浮动状态，避免了刚性封装导致的封装应力。(4)压力传感硅片顶部周边或盖板底部有一定厚度的支撑垫，能够起到防止压力传感硅片损坏的目的，并且可以抵抗十倍以上的压力过载，具备防过载能力。
图1是现有硅压力传感器的封装结构剖视示意图。图2是本发明实施例一的剖视示意图。图3是本发明实施例二的剖视示意图。图4是本发明实施例三的剖视示意图。图5是本发明实施例四的剖视示意图。图6是本发明实施例五的剖视示意图。图7是本发明实施例六的剖视示意图，。图8是支撑垫形状和位置的放大示意图，从压力传感硅片的顶部俯视。注图2至图7从图8的A-A方向剖视。
具体实施例方式以下结合附图，通过实施例对本发明进行具体说明。实施例一图2是本发明实施例一的示意图。如图2所示，盖板201和底座202粘结在一起 作为载体，并形成中部空腔，空腔内安放密封垫203和压力传感硅片204，密封垫203衬在压 力传感硅片204下方。压力传感硅片204的焊盘通过盖板201与外电路进行连接。其可选 的实施方式是，盖板201上对应压力传感硅片204的焊盘的位置预制有贯通小孔，用导电胶 205填充在小孔内，从而将焊盘的信号引出至盖板201的顶层，再与外电路连接。本发明的 密封垫203为柔性材料制成(如橡胶)，使压力传感硅片204在空腔内处于浮动状态，避免 了刚性封装导致的封装应力。实施例二 如图3所示，其可选的实施方式是，盖板201上对应压力传感硅片204焊盘的位置 预制有贯通小孔，小孔的孔壁及上下边缘设置有导电层206。通过导电层206将焊盘的信号 引出至盖板201的顶层，再与外电路连接。实施例三如图4所示，其可选的实施方式是，盖板201上对应压力传感硅片204焊盘的位置预制有贯通小孔，小孔的孔壁及上下边缘设置有导电层206，并在贯穿小孔内填充导电胶 205，通过导电层206和导电胶205将焊盘的信号引出至盖板201的顶层，再与外电路连接。实施例四如图5所示，其可选的实施方式是，盖板201内设置有贯穿的导线207，导线207的两端连接导电片，压力传感硅片204的焊盘与导线207 —端的导电片连接，通过导电片及导 线207将焊盘的信号引出至盖板201的顶层，再与外电路连接。在上述4种实施例的基础上，还可以有以下进一步的实施方案。实施例五如图6所示，其进一步可优选的实施方式是，盖板201顶层用厚膜或薄膜工艺制成电路，同时具备PCB基板功能，与信号调理芯片208实现电气连接，如此制成具有标准信号 输出的硅压力传感器的封装结构。实施例六如图7、图8所示，其进一步可优选的实施方式是，压力传感硅片204顶部与盖板201之间设置有支撑垫209。支撑垫209可以设置在压力传感硅片204顶部，也可以设置在 盖板201底部，还可以在压力传感硅片204顶部以及盖板201底部均设置支撑垫209，支撑 垫209设置在压力传感硅片204中心应变区210以外的区域。支撑垫209的形状和位置在 保证支撑效果的前提下可以按设计要求选择，如支撑垫209可以设置于压力传感硅片204 顶部的四个角上，支撑垫209同时又可以是压力传感硅片204的焊盘。支撑垫209可以用 现有厚膜或薄膜工艺直接附着在压力传感硅片204的顶部或盖板201的底部。此处由于设 置了支撑垫209，图7中的盖板201无需像图2至图6般在传感硅片204顶部相应部位开 孔。支撑垫209能够使压力传感硅片204中心应变区210和盖板201底部平面之间形成一定间隙，该间隙大于额定压力时压力传感硅片在垂直方向的变形量，当压力过载时该 间隙消除，限制了敏感硅片204应变区210继续变形，达到防止损坏的目的，可以抵抗十倍 以上的压力过载。以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明构思的情况下，本发明可以作任何形式的修改。
权利要求
一种硅压力传感器的封装结构，其特征在于包括盖板(201)和底座(202)，两者相互连接并形成中部空腔，在所述中部空腔内设置有密封垫(203)和压力传感硅片(204)，密封垫(203)衬在压力传感硅片(204)下方，压力传感硅片(204)的焊盘通过盖板(201)与外电路连接。
2.根据权利要求1所述硅压力传感器的封装结构，其特征在于所述盖板(201)上对 应压力传感硅片(204)焊盘的位置有贯通小孔，所述小孔内填充有导电胶(205)。
3.根据权利要求1所述硅压力传感器的封装结构，其特征在于所述盖板(201)上对 应压力传感硅片(204)焊盘的位置有贯通小孔，所述小孔的孔壁及上下边缘设置有导电层 (206)。
4.根据权利要求1所述硅压力传感器的封装结构，其特征在于所述盖板(201)上对 应压力传感硅片(204)焊盘的位置有贯通小孔，所述小孔的孔壁及上下边缘设置有导电层 (206)，所述小孔内填充有导电胶(205)。
5.根据权利要求1所述硅压力传感器的封装结构，其特征在于所述盖板(201)内设 置有贯穿的导线(207)，压力传感硅片(204)的焊盘与所述导线(207)连接。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述硅压力传感器的封装结构，其特征在于所述 盖板(201)顶层制作有电路，所述电路与信号调理芯片(208)电气连接。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述硅压力传感器的封装结构，其特征在于所述 压力传感硅片(204)顶部与盖板(201)底部之间设置有支撑垫(209)，所述支撑垫(209)设 置在压力传感硅片(204)顶部或盖板(201)底部，并位于压力传感硅片(204)中心应变区 (210)的外围。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述硅压力传感器的封装结构，其特征在于所述 密封垫(203)由柔性材料制成。
全文摘要
一种硅压力传感器的封装结构，包括盖板和底座，两者相互连接并形成中部空腔，在所述中部空腔内设置有密封垫和压力传感硅片，密封垫衬在压力传感硅片下方，压力传感硅片的焊盘通过盖板与外电路连接。本发明简化了封装结构及生产工艺，材料及工艺成本均大幅度降低，并且具备防过载能力。
文档编号G01L9/04GK101799344SQ20101015619
公开日2010年8月11日 申请日期2010年4月21日 优先权日2010年4月21日
发明者周敬训, 常军, 沈蓉蓉, 王智, 郑金荣 申请人:无锡莱顿电子有限公司