[发明专利]一种真空封装结构差压谐振压力敏感芯片探头及封装方法

说明书

一种真空封装结构差压谐振压力敏感芯片探头及封装方法，它涉及一种探头及其封装方法。本发明为了解决现有的谐振压力敏感芯片存在Q值偏低，测量精度和长期稳定性下降的问题。本发明的可伐合金引脚安在引线孔上，硅谐振压力敏感芯片安在芯片粘接面上，硅谐振压力敏感芯片和可伐合金引脚通过电极键合引线连接；波纹膜片安在波纹膜片接触面上，压环压装在波纹膜片上，隔离介质填充在间隙、探头介质传递通道、波纹膜片和密封管座之间形成的密闭空腔内，硅谐振压力敏感芯片通过谐振层中的两个压力谐振器实现差压测量。封装方法：对谐振层进行二次封装，使硅谐振压力敏感芯片处于隔离介质中工作。本发明用于压力的测量以及压力芯片探头的封装。

技术领域

本发明涉及一种差压谐振压力敏感芯片探头及封装方法，具体涉及一种真空封装结构差压谐振压力敏感芯片探头及封装方法，属于MEMS谐振式压力传感器领域。

背景技术

硅谐振压力传感器通过测量硅固有频率改变间接测量压力，精度比一般压力传感器高出1-2个数量级，工作可靠，具有较好的稳定性、重复性。传统硅谐振压力传通过直接接触被测压力实现压力测量，可适用于洁净气体的高精度压力测量；当被测压力环境处于高腐蚀液体或气体环境中(海水，油路等)的压力测量，传统硅谐振压力传感器长期处于腐蚀状态下工作，容易导致硅谐振压力探头结构性损害和压力芯片被腐蚀，导致性能降低或传感器失效。

同时硅谐振压力传感器的核心部分为谐振器，Q值是评价谐振器的核心指标，Q值越大谐振器性能越好。稳定的封装环境可以保证谐振器以固定Q值工作，从而保证硅谐振压力传感器具有高稳定性。漏率是谐振压力传感器芯片稳定性能的重要参数。最常见的压力绝压测量芯片密封腔是通过硅-硅键合、硅-玻璃键合和其他晶体材料键合制备的。

而现有谐振压力敏感芯片的支撑梁强度和刚度低，其谐振频率偏低，进而导致其核心指标Q值也偏低，影响其测量精度和应用范围。同时，现有的封装方法通常采用绝压腔裸露在大气压力范围内，进而使高精度绝对压力传感器密封腔的漏率增大，真空腔内的压力变大，直接影响传感器芯片的信号输出值，导致传感器芯片存在测量精度和长期稳定性下降的问题。

综上所述，现有的谐振压力敏感芯片存在Q值偏低，影响其测量精度和应用范围的问题，以及现有封装方法存在测量精度和长期稳定性下降的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的谐振压力敏感芯片存在Q值偏低，影响其测量精度和应用范围的问题，以及现有封装方法存在测量精度和长期稳定性下降的问题。进而提供一种真空封装结构差压谐振压力敏感芯片探头及封装方法。

本发明的技术方案是：一种真空封装结构差压谐振压力敏感芯片探头，它包括密封盖板、硅谐振压力敏感芯片、可伐合金引脚、电极键合引线、探头介质传递通道和密封管座；密封管座的上端面为密封盖板接触面，所述密封盖板接触面上开设三级阶梯槽，所述阶梯槽的中阶梯面为引线孔面，下阶梯面为芯片粘接面，探头介质传递通道开设在所述芯片粘接面上，在所述引线孔面上竖直开设有多个引线孔，密封管座的外圆柱面中部开设有环形密封槽，密封管座的外圆柱面下部开设压力缓冲槽；

可伐合金引脚通过玻璃烧结的方式竖直安装在密封管座的引线孔上，硅谐振压力敏感芯片通过胶粘的方式安装在密封管座的芯片粘接面上，且硅谐振压力敏感芯片与阶梯槽的侧壁之间留有空隙，硅谐振压力敏感芯片和可伐合金引脚之间通过电极键合引线连接；密封盖板安装在密封盖板接触面上，探头介质传递通道和密封管座的三级阶梯槽之间形成保护谐振压力敏感芯片的密闭空腔；

硅谐振压力敏感芯片通过谐振层中的两个压力谐振器实现差压测量。

本发明还提供了一种封装方法，它包括以下步骤：

步骤一：密封管座的制作及清洗；

玻璃浆料将密封管座中的引线孔和上下引脚烧结至一起形成密封引脚结构，密封管座为不锈钢材质；