[发明专利]一种基于倒装芯片的温度压力集成传感器及其封装方法

说明书

本发明公开了一种基于倒装芯片的温度压力集成传感器及其封装方法，该传感器包括压力芯片、温度芯片、陶瓷PCB板、信号调理电路板、可伐引脚、封接玻璃、基座和环氧胶；压力芯片和温度芯片正面设置有金属焊盘，背面为压力和温度敏感面；陶瓷PCB板上设置有贴装焊盘、通孔焊盘、焊盘引线；金属焊盘和贴装焊盘相接，可伐引脚穿过基座通孔和陶瓷PCB板通孔焊盘相接；基座和可伐引脚通过封接玻璃烧结固定在一起；信号调理电路板与可伐引脚相接并折叠放置于基座下方开口。本发明通过集成温度和压力芯片实现温度压力一体化测量，同时倒装芯片的无引线结构提高了传感器的动态响应精度和稳定性，提升了不同规格传感器芯片的适配性，降低了传感器芯片的封装工艺难度。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种基于倒装芯片的温度压力集成传感器及其封装方法。

背景技术

石油、化工、航空航天等行业都需要压力和温度传感器进行相应信号的测量，但如果分别用独立的压力传感器和温度传感器进行测量时，需要增开检测孔，安装工序也较为繁琐，能同时测量介质压力和温度的温度压力集成传感器的出现能很好地解决这些问题。

目前，温度压力集成传感器多数包括温度传感器和压力传感器两个模块。压力芯片的封装形式多为带金属丝引线的封装结构，包括充油式和非充油式。其中充油式的结构使用波纹片将芯片的正面电路密封于硅油中，与外界压力介质相隔离，从而保护传感器芯片，这种结构通过硅油将信号间接传递给传感器芯片，传导过程损耗大，不利于提高传感器温度压力检测的动态性能；另一种非充油式的结构将传感器芯片与金属引线外露，会带来诸如金属丝蠕变、脱落等的不可预估的问题，影响传感器的稳定性和可靠性。

发明内容

本发明提供了一种基于倒装芯片的温度压力集成传感器及其封装方法，能够满足温度、压力同时测量的应用需求，同时具有高动态性、高可靠性的特点。

为达到上述目的，本发明所述一种基于倒装芯片的温度压力集成传感器，包括压力芯片、温度芯片、陶瓷PCB板、信号调理电路板、多个可伐引脚和基座，压力芯片和温度芯片均具有第一表面和第二表面，第一表面为压力和温度敏感表面，第二表面上设置有金属焊盘；

基座上部安装有陶瓷PCB板，陶瓷PCB板上表面布置有第一贴装焊盘、第一焊盘引线、第二贴装焊盘和第二焊盘引线，陶瓷PCB板上开设有第一通孔和第二通孔，在第一通孔内壁和表面沉积金属形成第一通孔焊盘，在第二通孔内壁和表面沉积金属形成第二通孔焊盘，第一贴装焊盘与压力芯片的金属焊盘连接，第二贴装焊盘和温度芯片的金属焊盘连接，第一贴装焊盘与第一通孔焊盘通过第一焊盘引线相连，第二贴装焊盘与第二通孔焊盘通过第二焊盘引线相连；

一部分可伐引脚一端穿过基座上开设的第三通孔以及陶瓷PCB板上开设的第一通孔与第一通孔焊盘连接，另一部分可伐引脚一端穿过基座上开设的第三通孔以及陶瓷PCB板上开设的第二通孔与第二通孔焊盘连接，可伐引脚另一端与信号调理电路板的信号输入孔相连接，可伐引脚位于第三通孔中的部分通过封接玻璃与基座烧结固化。

进一步的，信号调理电路板采用柔性电路板，用于压力芯片输出信号的调理和传输，信号调理电路板上设置有信号输入孔和压力信号输出孔和温度信号输出孔，信号调理电路板折叠并固定于基座下方开口内。

进一步的，第一贴装焊盘、第二贴装焊盘、第一通孔焊盘和第二通孔焊盘表面沉金。

进一步的，陶瓷PCB板的材料为氮化铝。

进一步的，基座上设置有螺纹结构和六角头结构。

一种上述的基于倒装芯片的温度压力集成传感器的封装方法，包括以下步骤：

步骤1、将压力芯片的金属焊盘与陶瓷PCB板上的第一贴装焊盘焊接，温度芯片的金属焊盘与陶瓷PCB板上的第二贴装焊盘焊接；

步骤2、将可伐引脚穿过基座上的第三通孔，用封接玻璃将可伐引脚位于第三通孔的部分和第三通孔烧结固化形成密封的整体；