一种低应力封装压力敏感元件及方法与流程

本发明涉及芯片封装领域，具体涉及一种低应力封装压力敏感元件及方法。

背景技术：

1、压力敏感元件是一种采用波纹膜片保护，适用于oem应用场合的充油式敏感元件，其将一个金属波纹膜片焊接在敏感元件壳体前端以保护芯片，在芯片和膜片之间充满硅油，硅油将波纹膜片上感受的压力无损失地传递给芯片，从而能够实现对各种流体介质的测量，包括具有腐蚀性和导电性流体的压力测量。

2、目前，一般是将压力敏感芯片通过粘结剂粘结在316l/柯伐合金基座中，然后粘结陶瓷绝缘罩，最后将不锈钢316l波纹膜片焊接在壳体前端以保护芯片，并在芯片和膜片之间充满硅油。其中，金属的热膨胀系数是芯片基底高硼硅玻璃的几倍甚至几十倍，在温度变化时由于两种材料的热膨胀系数差异，会带来较大的应力，影响产品性能。

技术实现思路

1、本发明提供一种低应力封装压力敏感元件及方法，以解决现有压力敏感元件应力较大的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种低应力封装压力敏感元件，包括：一体化基座烧结件、陶瓷绝缘罩、销钉、波纹膜片、压圈、芯片、陶瓷基底和高硼硅玻璃；

4、一体化基座烧结件内安装陶瓷基底和高硼硅玻璃，陶瓷基底通过高硼硅玻璃连接一体化基座烧结件，芯片安装在陶瓷基底的粘接面，销钉储能焊接在一体化基座烧结件内，波纹膜片和压圈激光焊接在一体化基座烧结件上，陶瓷绝缘罩包围芯片，陶瓷基底设置在高于一体化基座烧结件的底面的预设高度位置，陶瓷基底的底面积小于芯片的底面积。

5、进一步地，陶瓷基底的底面积为芯片底面积的3/4。

6、进一步地，陶瓷基底的热膨胀系数为-66ppm。

7、进一步地，陶瓷绝缘罩的热膨胀系数不大于-100ppm。

8、进一步地，一体化基座烧结件的壳体、陶瓷基底的壳体和波纹膜片的材质采用316l不锈钢。

9、进一步地，所述预设高度位置的高度为0.3mm。

10、一种低应力封装压力敏感元件的方法，基于所述的低应力封装压力敏感元件，包括以下步骤：

11、将芯片粘接在一体化基座烧结件中的陶瓷基底的粘接面上，然后将陶瓷绝缘罩封装在油腔中；

12、将芯片与陶瓷基底的管脚进行连接，得到半成品；

13、将波纹膜片和压圈，与所述半成品进行焊接，最后进行封装。

14、进一步地，所述将芯片粘接在一体化基座烧结件中的陶瓷基底的粘接面上，所述粘接采用芯片粘接剂，所述芯片粘接剂的热膨胀系数为382ppm。

15、进一步地，所述将芯片与陶瓷基底的管脚进行连接采用金丝球焊技术。

16、进一步地，采用玻璃烧结技术将陶瓷基底通过高硼硅玻璃烧结在一体化基座烧结件中。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、本发明提供一种低应力封装压力敏感元件，陶瓷基底通过高硼硅玻璃连接一体化基座烧结件，芯片安装在陶瓷基底的粘接面，陶瓷基底设置在高于一体化基座烧结件的底面的预设高度位置，能够保证芯片在粘接时保证一定高度，不受316l不锈钢本体的热应力影响；陶瓷基底的底面积小于芯片的底面积，能够保证芯片在粘接后受到更小的粘接应力，因此本发明能够解决现有压力敏感元件应力较大的问题。

19、进一步地，本发明陶瓷基底的底面积为芯片底面积的3/4，能够使芯片粘接后受到更小的应力影响。

20、进一步地，本发明陶瓷基底的热膨胀系数采用-66ppm，其体积随着温度升高而降低，能够抵消芯片高温后体积变大带来的温度影响。

21、进一步地，本发明陶瓷绝缘罩的热膨胀系数采用-100ppm，能够抵消硅油膨胀带来的温度误差，使得微压传感器在温度补偿时具有更小的温度误差，达到产品高精度的性能要求。

22、进一步地，本发明的一体化基座烧结件和波纹膜片均采用不锈钢316l材质，能够满足无腐蚀性介质测量环境的应用，并且在极度潮湿的工况下也能表现出极优的绝缘性。

23、本发明提供一种低应力封装压力敏感元件的方法，将芯片粘接在一体化基座烧结件中的陶瓷基底的粘接面上，然后将陶瓷绝缘罩封装在油腔中，能够抵消硅油膨胀带来的温度误差，使得微压传感器在温度补偿时具有更小的温度误差以达到产品高精度的性能要求。

24、进一步地，本发明采用热膨胀系数为382ppm的芯片粘接剂，热膨胀系数远远小于常规芯片粘接剂，使得产品的热稳定性较好。

技术特征：

1.一种低应力封装压力敏感元件，其特征在于，包括：一体化基座烧结件(1)、陶瓷绝缘罩(2)、销钉(3)、波纹膜片(4)、压圈(5)、芯片(6)、陶瓷基底(7)和高硼硅玻璃(8)；

2.根据权利要求1所述的一种低应力封装压力敏感元件，其特征在于，陶瓷基底(7)的底面积为芯片(6)底面积的3/4。

3.根据权利要求1所述的一种低应力封装压力敏感元件，其特征在于，陶瓷基底(7)的热膨胀系数为-66ppm。

4.根据权利要求1所述的一种低应力封装压力敏感元件，其特征在于，陶瓷绝缘罩(2)的热膨胀系数不大于-100ppm。

5.根据权利要求1所述的一种低应力封装压力敏感元件，其特征在于，一体化基座烧结件(1)的壳体、陶瓷基底(7)的壳体和波纹膜片(4)的材质采用316l不锈钢。

6.根据权利要求1所述的一种低应力封装压力敏感元件，其特征在于，所述预设高度位置的高度为0.3mm。

7.一种低应力封装压力敏感元件的方法，其特征在于，基于权利要求1～6任意一项所述的低应力封装压力敏感元件，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种低应力封装压力敏感元件的方法，其特征在于，所述将芯片(6)粘接在一体化基座烧结件(1)中的陶瓷基底(7)的粘接面上，所述粘接采用芯片粘接剂，所述芯片粘接剂的热膨胀系数为382ppm。

9.根据权利要求7所述的一种低应力封装压力敏感元件的方法，其特征在于，所述将芯片(6)与陶瓷基底(7)的管脚进行连接采用金丝球焊技术。

10.根据权利要求7所述的一种低应力封装压力敏感元件的方法，其特征在于，采用玻璃烧结技术将陶瓷基底(7)通过高硼硅玻璃(8)烧结在一体化基座烧结件(1)中。

技术总结
本发明提供一种低应力封装压力敏感元件及方法，涉及芯片封装领域，包括：一体化基座烧结件、陶瓷绝缘罩、销钉、波纹膜片、压圈、芯片、陶瓷基底和高硼硅玻璃；一体化基座烧结件内安装陶瓷基底和高硼硅玻璃，陶瓷基底通过高硼硅玻璃连接一体化基座烧结件，芯片安装在陶瓷基底的粘接面，销钉安装在一体化基座烧结件中靠近芯片的位置，波纹膜片和压圈焊接在芯片和陶瓷基底上，陶瓷绝缘罩包围芯片，陶瓷基底设置在高于一体化基座烧结件的底面的预设高度位置，陶瓷基底的底面积小于芯片的底面积。本发明能够解决现有压力敏感元件应力较大的问题。

技术研发人员：常鋆炜,段九勋,蔡亚平
受保护的技术使用者：麦克传感器股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25