[发明专利]一种压力传感器芯片和耐高压压力传感器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种压力传感器芯片和耐高压压力传感器及其制造方法。该压力传感器芯片，其包括玻璃衬底、焊盘组件和硅压力应变器。焊盘组件设置在玻璃衬底上，包括第一焊盘和第二焊盘。两个硅压力应变器均安装在玻璃衬底上，且分别位于焊盘组件的两侧。硅压力应变器包括硅应变片和P型压阻片。硅应变片上并排安装有多条P型压阻片。相邻两条P型压阻片的相同端电连接，使得各条P型压阻片依次串联。两个硅压力应变器通过第一焊盘串联，并通过两个第二焊盘分别引出信号线。本发明利用玻璃耐高电压特性及其和硅键合后的稳定性，提高了压力传感器的耐高压性能。

技术领域

本发明属于恶劣环境下的压力检测设备，具体涉及一种在高电压工作环境下实现耐高压、不易击穿的压力传感器的设计与制作方法。

背景技术

近年来，在工业气候控制系统或暖通空调系统中对耐高压电的压力传感器的需求大大增加。在这些系统中传统的压力开关精确度较低，用作保护设备的安全和监控装置，如空气过滤器、风扇加热器、冷却回路和防火挡板，已被压力传感器取代，然而现有的压力传感器具有较高的击穿电压和复杂的封装结构，从而降低了压力传感器的灵敏度。因此提出一种以高介电强度玻璃基板为衬底的硅应变压力传感器及其一种封装方法，解决了在高电压环境下压力传感问题。

发明内容

本发明的目的是设计一种在高电压环境下稳定工作的高灵敏度压力传感器和其封装方法与制造流程。

第一方面，本发明提供一种压力传感器芯片，其包括玻璃衬底、焊盘组件和硅压力应变器。焊盘组件设置在玻璃衬底上，包括第一焊盘和第二焊盘。两个硅压力应变器均安装在玻璃衬底上，且分别位于焊盘组件的两侧。硅压力应变器包括硅应变片和P型压阻片。硅应变片上并排安装有多条P型压阻片。相邻两条P型压阻片的相同端电连接，使得各条P型压阻片依次串联。两个硅压力应变器通过第一焊盘串联，并通过两个第二焊盘分别引出信号线。

作为优选，所述的玻璃衬底呈矩形，且厚度为50μm。

作为优选，所述的第一焊盘呈T形，包括横部和纵部。纵部的一端与横部的中间位置连接。第二焊盘呈矩形。两块第二焊盘分别设置在纵部的两侧。

作为优选，位于端部的两条硅应变片的外端分别作为引出端和连接端。连接端靠近第一焊盘。引出端靠近对应的第二焊盘。两个硅压力应变器的连接端以第一焊盘横部的两端分别连接。两个硅压力应变器的引出端与两个第二焊盘分别连接。

作为优选，相邻两条P型压阻片的相同端通过铝条连接。

第二方面，本发明提供一种耐高压压力传感器，其包括前述的压力传感器芯片、壳体、连接架、隔块、电路板、硅凝胶、支撑架和压力杆。壳体上开设有压力孔。连接架固定在壳体上，且开设有与压力孔对齐的中心通孔。所述的隔块设置在连接架的内侧，并与壳体滑动连接。隔块远离连接架的一侧安装有压力传感器芯片和硅凝胶。硅凝胶包裹住压力传感器芯片。支撑架固定在壳体的内腔端部，并抵住硅凝胶的外侧面。

所述的电路板固定在壳体内。两个第二焊盘分别通过连接线引出至电路板。电路板的信号输出线与壳体上的输出接口连接。压力杆穿过连接架的中心通孔，并抵住隔块。

作为优选，该耐高压压力传感器还包括PCB固定壳。呈筒状的PCB固定壳同轴固定在壳体的内腔中，且套置在连接架内端的外侧。电路板被夹紧在壳体内腔的台阶处与PCB固定壳之间。

作为优选，连接架固定在PCB固定壳的内侧。连接架上设置有伸出压力孔外的凸台。

作为优选，壳体包括同轴插接在一起的上壳体和下壳体。下壳体呈带阶梯的回转体状，且一端开设有一个压力孔，另一端开放设置。上壳体的外侧面上设置有凸出，且呈扁平状的线孔。输出接口设置在线孔中。

第三方面，本发明提供一种压力传感器芯片的制造方法，具体步骤如下：

步骤一、利用无碱硼铝硅酸盐玻璃作为基底和硅材料合成硅/玻璃阳极键合晶圆。