压力传感器的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种压力传感器。


背景技术：

2.相关技术的压力传感器如差压压力传感器，两个芯片大多采用并列的放置方法平铺在基板上，这样不仅会占据一定的空间，使得封装厂产品体积较大，而且也在一定程度上限制了芯片的使用。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种压力传感器，能够减小体积，实现小型化，且输出稳定可靠。
4.根据本实用新型实施例的压力传感器，包括：外壳，所述外壳内形成有隔板以限定出上下间隔开设置的第一容纳腔和第二容纳腔，所述外壳设有与第一容纳腔连通的第一气孔和与第二容纳腔连通的第二气孔，所述隔板形成有连通所述第二气孔的第三气孔；
5.压力芯片，所述压力芯片设在所述第一容纳腔内，所述压力芯片具有相对背离的第一表面和第二表面，所述第一表面朝向所述第一气孔，所述第二表面朝向第三气孔；信号处理芯片，所述信号处理芯片设在所述第二容纳腔内且与所述压力芯片连接以将所述压力芯片的压力信号导出。
6.根据本实用新型的一些实施例，所述信号处理芯片固定在所述隔板上且至少暴露部分所述第三气孔。
7.根据本实用新型的一些实施例，所述信号处理芯片通过第一粘接层固定在所述隔板上，所述第一粘接层形成有气体通道以连通所述第二气孔与所述第三气孔。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述压力芯片和信号处理芯片分别固定在所述隔板的两侧，所述压力芯片设在所述第三气孔上方且与所述信号处理芯片相对设置。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述压力传感器还包括密封件，所述密封件位于所述第一容纳腔内且密封所述压力芯片。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述压力传感器还包括信号连接件，所述信号连接件设在所述外壳内且分别与所述压力芯片和所述信号处理芯片电连接。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述外壳设有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述压力芯片的输出端电连接，所述第二连接部与所述信号处理芯片的输入端连接，所述第一连接部和所述第二连接部均与所述信号连接件连接。
12.可选地，所述信号连接件形成为贯穿隔板的金属柱，所述金属柱的两端分别与所述第一连接部和所述第二连接部连接。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述压力传感器还包括第三连接部和第四连接，所述第三连接部连接所述压力芯片和外部器件，所述第四连接部连接所述信号处理芯片的输出端以将信号导出。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述第一气孔的开口形成在所述外壳的顶壁上，所述第二气孔的开口形成在所述外壳的侧壁上。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述外壳包括上端盖、下端盖和连接在所述上端盖和所述下端盖之间的中间壳体，所述隔板与所述中间壳体的内壁面相连，所述上端盖与所述隔板以及所述中间壳体的内壁面限定出所述第一容纳腔，所述下端盖与所述隔板以及所述中间壳体的内壁面限定出所述第二容纳腔。
16.可选地，所述中间壳体的内壁面的上端形成有第一台阶，所述中间壳体的内壁面的下端形成有第二台阶，所述上端盖与所述第一台阶密封连接，所述下端盖与所述第二台阶密封连接。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述中间壳体与所述隔板一体形成。
18.根据本实用新型的一些实施例，所述压力传感器还包括第二粘接层，所述第二粘接层连接所述压力芯片的第二表面和所述隔板，所述第二粘接层环绕所述第三气孔的外围设置。
19.根据本实用新型的一些实施例，所述外壳为陶瓷件。
20.由此根据本实用新型实施例的压力传感器，通过将压力芯片和信号处理芯片上下堆叠设置，并将压力芯片和信号处理芯片分别单独封装在两个腔体内，不仅能够减小压力传感器的封装体积，实现压力传感器的小型化，而且也能够避免压力芯片和信号处理芯片之间造成互相干扰，提高压力传感器的可靠性和输出稳定性。
附图说明
21.图1为根据本实用新型实施例的压力传感器的剖视示意图；
22.附图标记：
23.100：压力传感器；
24.1：外壳，11：上端盖，12：下端盖，13：中间壳体，131：第一台阶，132：第二台阶，14：第一容纳腔，15：第二容纳腔，16：第一气孔，17：第二气孔；
25.2：隔板，21：第三气孔，22：第一粘接层，23：第二粘接层；
26.3：压力芯片，31：第一表面，32：第二表面；
27.4：信号处理芯片；
28.5：密封件；
29.61：第一连接部，62：第二连接部，63：第三连接部，64：第四连接部；
30.71：第一电线，72：第二电线，73：第三电线，74：第四电线；
31.8：信号连接件。
具体实施方式
32.以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种压力传感器100作进一步详细说明。
33.下面参见附图描述根据本实用新型实施例的压力传感器100。
34.如图1所示，根据本实用新型实施例的压力传感器100可以包括外壳1、压力芯片3和信号处理芯片4。
35.外壳1内形成有隔板2以限定出上下间隔开设置的第一容纳腔14和第二容纳腔15，外壳1设有与第一容纳腔14连通的第一气孔16和与第二容纳腔15连通的第二气孔17，隔板2形成有连通第一容纳腔14和第二气孔17的第三气孔21，具体地，外壳1形成为封装结构，用于封装压力芯片3和信号处理芯片4，隔板2设在外壳1内以在外壳1内限定出第一容纳腔14和第二容纳腔15，第一容纳腔14和第二容纳腔15在上下方向上堆叠设置，在如图1所示的示例中，第一容纳腔14设在第二容纳腔15的上方。第一气孔16连通第一容纳腔14和外壳1外部，第二气孔17连通第二容纳腔15与外壳1外部。可选地，所述外壳1为陶瓷件，即外壳1采用陶瓷材料形成，采用陶瓷管壳既能够保证压力传感器100的可靠性，也能够确保其输出的稳定性。
36.压力芯片3用于检测和感受压力，所述压力芯片3包含但不限于mems芯片，信号处理芯片4用于处理压力芯片3产生的压力信号，并可将信号传递至其它外部部件以将压力芯片3的压力信号导出，所述信号处理芯片4包含但不限于与asic集成电路芯片。
37.压力芯片3设在第一容纳腔14内，信号处理芯片4设在第二容纳腔15内，这样将压力芯片3和信号处理芯片4分别单独封装在两个腔体内，在实现信号传递的同时，也能够避免造成相互干扰，而且将压力芯片3和信号处理芯片4采用上下堆叠方式设置，也能够减小占用空间，进而减小压力传感器100的封装体积。
38.压力芯片3的第一表面31朝向第一气孔16并与第一气孔16相对应，压力芯片3的第二表面32朝向第三气孔21，第三气孔21与第二气孔17相连通，使得压力芯片3的第二表面32与第二气孔17相对应，这样压力芯片3的相对两个侧面(第一表面31和第二表面32)能够分别感应第一气孔16和第二气孔17的气体压力，具体地，其中，被检测的测量介质的压力可通过第一气孔16传递至第一表面31，第二气孔17可与外部环境连通，第二表面32可感受外部环境的压力，由此根据压力芯片3两侧表面产生的压差能够实现对被检测的测量介质的压力检测。
39.由此根据本实用新型实施例的压力传感器100，通过将压力芯片3和信号处理芯片4上下堆叠设置，并将压力芯片3和信号处理芯片4分别单独封装在两个腔体内，不仅能够减小压力传感器100的封装体积，实现压力传感器100的小型化，而且也能够避免压力芯片3和信号处理芯片4之间造成互相干扰，提高压力传感器100的可靠性和输出稳定性。
40.在本实用新型的一些实施例中，信号处理芯片4固定在隔板2上且至少暴露部分第三气孔21，从而使得第三气孔21能够与第二气孔17连通，具体地，压力芯片3覆盖第三气孔21以使得压力芯片3的第二表面32能够感应第二气孔17的压力，同时也能够将第一容纳腔14和第二容纳腔15隔离开，信号处理芯片4覆盖部分第三气孔21，使得信号处理芯片4在上下方向与压力芯片3重叠设置，既能够增加压力芯片3和信号处理芯片4的重叠面积，以减小压力传感器100的体积，同时能够保证第三气孔21与第二气孔17的导通。
41.在本实用新型的另一些实施例中，信号处理芯片4通过第一粘接层22固定在隔板2上，第一粘接层22形成有气体通道以连通第二气孔17与第三气孔21，这样信号处理芯片4可覆盖第三气孔21，并与压力芯片3重叠设置，以增加信号处理芯片4和压力芯片3的重叠度，进一步地减小压力传感器100的体积，同时也能够实现压力芯片3的第二表面32与第二气孔17的连通。
42.在本实用新型的一些具体示例中，信号处理芯片4可采用点胶的方式与隔板2连
接，即第一粘接层22可以包括多个粘接点，多个粘接点间隔开设置，这样多个粘接点、压力芯片3的第二表面32和隔板2之间可形成多个间隔空间，多个间隔空间形成气体通道以连通第三气孔21或第二气孔17；或第一粘接层22也可包括多个首尾不连接的粘接条，只要第一粘接层22在环绕第三气孔21的方向上不闭合连接即可，从而能够保证第三气孔21与第二气孔17的导通。进一步地，为了方便信号处理芯片4与隔板2的连接，可在信号处理芯片4或隔板2上布满胶水，然后将信号处理芯片4直接粘接在隔板2上，之后可采用其它工具去除部分固定后的胶水以暴露第三气孔21，例如可沿信号处理芯片4的边沿宽度在固定后的胶水上划出胶道，形成凹陷结构，以形成与第三气孔21连通的通道，保证压力芯片3的背腔能够同第二气孔17保持畅通。
43.在本实用新型的一些实施例中，压力芯片3和信号处理芯片4分别固定在隔板2的两侧，压力芯片3设在第三气孔21上方且与信号处理芯片4相对设置，这样不仅能够实现压力芯片3和信号处理芯片4的固定安装，而且压力传感器100和信号处理芯片4均固定在隔板2上，不仅便于信号处理芯片4的电连接以及信号的传递，也能够进一步地减小压力传感器100的体积。
44.如图1所示，压力传感器100还包括密封件5，密封件5位于第一容纳腔14内且密封压力芯片3，从而能够进一步地保护压力芯片3，防止压力芯片3受到环境影响，保证测量的准确性。可选地，密封件5可由密封胶水灌入第一容纳腔14内且超出压力芯片3的第一表面31形成，具体地，可使用灌封胶灌入第一容纳腔142内，所述灌封胶覆盖且超出压力芯片3的第一表面31，以对芯片的上表面(即第一表面31)进行保护，不仅能够实现对压力芯片3的密封保护，也不影响压力芯片3感应压力。或者也可采用喷涂的方式形成密封件5，对此本实用新型不作限定。
45.在本实用新型的一些实施例中，压力传感器100还包括信号连接件8，信号连接件8设在外壳1内且分别与压力芯片3和信号处理芯片4电连接，压力芯片3和信号处理芯片4分别封装在两个独立的腔体内，通过信号连接件8可实现压力芯片3和信号处理芯片4的信号传递。
46.在本实用新型的一些示例中，外壳1可设有第一连接部61和第二连接部62，第一连接部61与压力芯片3的输出端电连接，第二连接部62与信号处理芯片4的输入端连接，第一连接部61和第二连接部62均与信号连接件8连接。具体地，压力芯片3可通过第一电线71与第一连接部61电连接，信号处理芯片4可通过第二电线72与第二连接部62电连接，信号连接件8的两端分别与第一连接部61和第二连接部62连接，这样，压力芯片3的信号可通过第一电线71、第一连接部61、信号连接件8和第二连接部62传递至信号处理芯片4，信号处理芯片4可将信息传递至外部，从而形成完整的电路以实现压力信号的传递，而且信号连接件8设在外壳1内，也能够保证信号传递的可靠性。
47.在本实用新型的一些示例中，信号连接件8形成为贯穿隔板2的金属柱，金属柱的两端分别与第一连接部61和第二连接部62连接，这样通过金属柱能够进一步地提高信号传递的准确性和可靠性。如图1所示，第一连接部61和第二连接部62可分别在上下方向上对应设置，信号连接件8形成为竖直设置的金属柱状结构，金属柱的两端分别接触第一连接部61和第二连接部62，不仅方便信号连件与第一连接部61和第二连接部62的电连接，也能够实现信号连接件8的支撑固定。
48.在本实用新型的一些示例中，压力传感器100还包括第三连接部63和第四连接，第三连接部63连接压力芯片3和外部器件，第四连接部64连接信号处理芯片4的输出端以将信号导出，如图1所示，第三连接部63和第四连接部64均设在外壳1上，第三连接部63通过第三电线73与压力芯片3连接，第四连接部64通过第四电线74与信号处理芯片4连接，这样压力芯片3的信号可通过第三连接部63传递至外部器件，信号处理芯片4处理后的信号可通过第四连接部64传递至外部器件。
49.对于第一连接部61、第二连接部62、第三连接部63以及第四连接部64的形成方法，外壳1在制作过程中，在形成第一连接部61、第二连接部62、第三连接部63以及第四连接部64的位置可对应形成有通孔，通过将液态金属材料灌注到孔中来形成第一连接部61、第二连接部62、第三连接部63以及第四连接部64，然后将压力芯片3和信号处理芯片4粘接在外壳1内，通过键合将电线与连接部一一对应连接，进而将外壳1和压力芯片3以及信号处理芯片4电连接，从而能够实现压力芯片3和信号处理芯片4与外界电路的相互连接，完成信号传递。或者可先成型第一连接部61、第二连接部62、第三连接部63以及第四连接部64，然后通过注塑工艺形成塑封外壳1，进一步地降低成本。
50.在本实用新型的一些实施例，第一气孔16的开口形成在外壳1的顶壁上，第二气孔17的开口形成在外壳1的侧壁上，如图1所示，在上下方向上，第一气孔16、压力芯片3和信号处理芯片4依次层叠设置，第一气孔16形成在顶壁能够与压力芯片3的上表面(即第一表面31)对应设置，以能够直接感应第一气孔16的压力，第二气孔17形成在外壳1的侧壁上，这样使得第二气孔17和压力芯片3的下表面即第二表面32避免正对设置，从而可防止外部的杂物等通过第二气孔17落入外壳1内对芯片造成损伤，或造成第三气孔21堵塞，而影响压力传感器100的检测效果。
51.在本实用新型的一些实施例中，外壳1包括上端盖11、下端盖12和连接在上端盖11和下端盖12之间的中间壳体13，隔板2与中间壳体13的内壁面相连，上端盖11与隔板2以及中间壳体13的内壁面限定出第一容纳腔14，下端盖12与隔板2以及中间壳体13的内壁面限定出第二容纳腔15，这样在外壳1内可限定出独立的第一容纳腔14和第二容纳腔15以封装压力芯片3和信号处理芯片4，结构简单且封装方便。在如图1所示的示例中，中间壳体13可形成周向封闭且上下两端敞开的筒状结构，上端盖11和下端盖12均形成为大体板状结构，上端盖11和下端盖12分别用于封闭中间壳体13的两端开口。
52.可选地，中间壳体13的内壁面的上端形成有第一台阶，中间壳体13的内壁面的下端形成有第二台阶，上端盖11可支撑固定在第一台阶上并与第一台阶密封连接，下端盖12支撑固定在第二台阶上并与第二台阶密封连接。进一步地，上端盖11与第一台阶以及下端盖12与第二台阶可通过粘接胶水等粘接剂连接，不仅能够实现固定装配，也能够提高密封效果。
53.可选地，中间壳体13与隔板2可一体形成，即中间壳体13和隔板2由同种材料制成且为一体件，从而不仅能够保证中间壳体13与隔板2的连接效果，结构强度高，而且工艺简单，也不需要设置其它的连接结构。
54.在本实用新型的一些实施例，压力传感器100还包括第二粘接层23，第二粘接层23连接压力芯片3的第二表面32和隔板2，第二粘接层23环绕第三气孔21的外围设置，也就是说，第二粘接层23形成为环绕第三气孔21外部的环形结构，这样不仅能够将压力芯片3粘接
在隔板2上，也能够将第一容纳腔14和第二容纳腔15密封封闭。需要说明的是，这里的指的是环绕第三气孔21的周向的封闭结构，例如第三粘接层可形成为圆环形、方形或与第三气孔21的向匹配的形状，或者第三粘接层可形成为不规则图形性形状，对此本实用新型不作特殊限定。
55.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。