[发明专利]一种集成式压力芯体

说明书

本发明公开了一种集成式压力芯体，在阀座上环形分布八个通孔，内部用玻璃粉将七根可伐丝穿孔烧结固定在金属阀座上，最后一个孔用作充油孔。将MEMS压力芯片和CMOS调理芯片各粘贴在金属阀座的两侧。将MEMS压力芯片电气接口通过金丝绑定在金属阀座的七根可伐丝上。MEMS压力芯片上端焊接不锈钢波纹膜片，通过充油孔充入硅油。PCB转接板焊接固定在金属阀座七根可伐丝上，CMOS调理芯片的电气端通过金丝绑定在PCB转接板的焊盘上。在金属保护盖上开设四个通孔，内部用玻璃粉烧结四根可伐丝。PCB转接板上的电气端与金属保护盖上的可伐丝导线连接，可伐丝则对外连接。金属保护盖与金属阀座之间采用低温激光焊接成一体。

技术领域

本发明属于介质压力的实时测量领域，尤其涉及一种集成式压力芯体。

背景技术

压力传感器是指能感受介质压力并转换成标准信号的传感器。压力传感器是最为常用的一种传感器，被广泛应用于水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。根据测量原理的不同，压力传感器可分为电感式、电容式、电阻式等，其中电阻式压力传感器是当前工业控制领域中通用的一种传感器。电阻式压力传感器又可分为三类：应变片、溅射膜和硅压阻式，其中硅压阻式由于体积小、精度高、稳定性好、输出信号大的优点，应用最为广泛。

近年来，随着我国高端装备现代化的快速发展，促进传感器进一步向小型化发展。原先硅压阻式传感器为了能够耐受各种恶劣的工作环境，需要对MEMS压力芯片进行充油封装，虽然压力芯片本身体积并不大，约2mm×3mm，但封装后的芯体却达到直径10mm~20mm的体积。另外，为了满足标准的输出信号要求，后端还需要设计配套的放大电路，一般情况下电路板至少约为直径20mm，连接高度至少为15mm，因而最终组装完成的压力传感器一般尺寸达到了直径20mm，长度60mm，重量100g以上。目前国外已经有相关技术案例，采用将MEMS加工工艺和CMOS加工工艺相结合的方式，将压力芯片和CMOS调理芯片集成在一块芯片上，虽然所占芯片面积增加，但集成度和可靠性却大大提高。目前在当下国产化要求急迫现状下，国内在芯片工艺技术上仍能力较弱，尚无法推出两者集成在一起的工程化产品，因此相较于国外最新产品，完全可以采用其他变通的封装方法来解决国产压力传感器存在的集成度低、体积大、重量超的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成式压力芯体，解决了国内现有芯片工艺技术的不足问题。

实现本发明的技术解决方案为：一种集成式压力芯体，包括阀座、MEMS压力芯片、CMOS调理芯片、PCB转接板、钢珠、波纹膜片、保护盖、四根第一可伐丝、七根第二可伐丝、若干金丝，阀座为回转体，自两端向中心分别开有第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽之间的阀座上环形均匀分布8个第一通孔，7个第一通孔中分别固定一根第二可伐丝，第8个第一通孔作为充油孔，MEMS压力芯片固定在第一凹槽槽底中心，CMOS调理芯片固定在第二凹槽槽底中心，MEMS压力芯片电气接口通过金丝绑定在金属阀座的第二可伐丝上，第一凹槽的槽口固定有波纹膜片，充入硅油（作为压力介质传递）后充油口通过钢珠进行封接；PCB转接板上设有第一焊盘和第二焊盘，PCB转接板的第一焊盘焊接固定在金属阀座七根第二可伐丝上，且位于第二凹槽内；CMOS调理芯片的电气端通过金丝绑定在PCB转接板的第二焊盘上。保护盖固定在阀座的一端，且与第二凹槽固连；保护盖上环形均匀分布4个第二通孔，每个第二通孔内固定一根第一可伐丝，PCB转接板上的电气端与金属保护盖上的第一可伐丝一端用导线连接，第一可伐丝另一端对外连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）本发明通过将MEMS压力芯片和CMOS调理芯片进行紧凑型封装，避开了当前国内两型芯片暂时无法集成在同一阀体上的技术难点。通过在常规压力芯片充油封装结构的基础上，将CMOS调理芯片粘贴在金属阀座的背面，由可伐丝和PCB转接板过渡电气，加金属保护盖完成芯体封装方式，提高了两型芯片的封装可靠性，缩小了封装体积。