[发明专利]压力传感器及其制造方法

说明书

本发明与静电电容性或压电型压力传感器及其制造方法有关，具体地说，与在传感器芯片的电极从传感器下方引出时传感器芯片与传感器封装壳的接合结构和接合方法有关。

作为传统的压力传感器，现有一种静电电容性压力传感器。这种静电电容性压力传感器有一个带一个凹口的基片，一个由基片周缘支持的盖住凹口的膜片，一个在凹口的底表面上形成的静止电极，以及一个在膜片上形成的、与静止电极相对的可动电极。在具有这种结构的压力传感器中，在受到外部压力膜片形变时，可动电极与静止电极之间的距离就有变化，从而改变了它们之间的静电电容。根据静电电容的改变情况，就可测出加在膜片上的压力。

现有的压力型压力传感器是另一种压力传感器。这种压电型传感器没有电极，而有一个应变片，对一个半导体膜片有压阻效应。应变片由于加到膜片的压力而发生形变。通过检测压阻效应而引起的应变片的电阻的变化就可测出压力。

为了用上述的压力传感器来测量压力，如图6所示，传感器芯片23安装在由抗蚀膜片24密封的圆筒形金属封装壳21内的圆柱形玻璃座22上，在金属封装壳21内封入了封装液25，如硅油。压力通过这种结构传递到传感器芯片23上。传感器芯片23与外界的电连接通过用导线27将以玻璃密封的电极引出针26与在传感器芯片23的上表面上形成的电极相连接来实现。

采用如图6所示结构，由于封装液25的体积随温度改变，因此在压力的传递中有误差，从而使高精度的压力测量很难达到。如果膜片24撕裂，漏出封装液25，被测液体(或气体)就会受到封装液25的污染。因此，这种结构不适合要求卫生的环境中使用。

为了解决这些问题，可以不要封装液。在这种情况下，由于传感器芯片要直接与被测液体接触，对传感器的腐蚀和物理影响又是问题。因此，不能在芯片的上表面上形成电极和引线，电极要从传感器芯片的下方引出。

然而，在常用的压力传感器中，如果将传感器芯片固定，电极就不能从传感器芯片的下方引出。具体地说，在传感器芯片伸到金属封装壳下表面而电极从传感器芯片下方引出时，在传感器芯片与封装壳的密封表面之间的接合部很可能出现应力。因此，传感器芯片的膜片需要离开密封表面设置，从而增大了传感器的尺寸。

在压力传感器中，来自金属封装壳的热应力应尽可能不传给传感器芯片。图6所示的测量方法是通过将传感器芯片23安装在玻璃座22上再将玻璃座22接合到金属封装壳21内。采用这种方法，增加了生产步骤。此外，接合表面数也增多，从而导致生产率不高。

在图6所示的压力传感器中，由于电极引出针26通过玻璃封装27固定在金属封装壳21上，所以电极引出针26之间的距离d1和d2不能减小，因为必需形成一些孔。而且，绝缘距离(玻璃密封27的尺寸)d3也不能减小。

本发明的目的是提供一种压力传感器及其制造方法，这种压力传感器的电极从传感器芯片下方引出，而传感器芯片的固定和电极的引出可以同时进行，从而提高了生产率。

为了达到上述目的，按照本发明所设计的压力传感器包括：一个圆筒形传感器封装壳；一个与传感器封装壳内表面密封接合的玻璃座，封闭传感器封装壳内的空间；一个安装在玻璃座上的传感器芯片，在它的与玻璃座相对的表面上有一些电极和一个金属的接合部，这个接合部与玻璃座的一个表面小片接合；以及一些与电极相对配置的引线件，它们埋在玻璃座内穿过玻璃座，这些引线件的从玻璃座的这个表面冒出的端部分别与相应的电极电连接。

在本说明的附图中：

图1A和1B分另为按照本发明的一个实施例设计的压力传感器的剖视图和顶视图；

图2A至2C为示出图1A和1B中所示的玻璃座的制造步骤的剖视图；

图3A至3F为示出图1A和1B中所示的传感器芯片的制造步骤的剖视图；

图4为示出图1A和1B中所示的压力传感器的制造方法的剖视图；

图5为在用中间有凸缘的针作为电极引出针时所用的玻璃座的剖视图；

图6为一个传统的压力传感器的剖视图；以及

图7A和7B为图6中所示的压力传感器的电极部分的平面图。

下面将结合附图详细说明本发明的情况。