[发明专利]一种温压一体的传感器封装结构

说明书

本发明公开了一种温压一体的传感器封装结构，包括固连于金属组件，金属组件的底部向外延伸出一封闭式流体通道和一开口式流体通道，于开口式流体通道向上延伸的端口上方固连有一块金属板，MEMS压力芯片通过玻璃粉高温烧结之后固连于金属板上，柔性电路板安装于金属板的上方，ASIC调理芯片固连于柔性电路板上，封闭式流体通道向外延伸出一段距离，其端口底部内设置有温度传感器元件，并使用导线连接温度传感器元件至柔性电路板上，实现电连接；MEMS压力芯片通过金丝键合的方式与柔性电路板实现电性连接。适应于传感器封装技术领域。

技术领域

本发明涉及传感器封装技术领域，尤其涉及一种温压一体的传感器封装结构。

背景技术

温度传感器和压力传感器可以说是传感器行业使用量最大的两种传感器，而在一些特殊情况下，需要同时测量待测环境中液体或气体的温度和压力，如果同时安装温度传感器和压力传感器，在空间有限的地方，这就十分不方便，线路会很复杂，也增加了成本。因此，需要推出一种温度与压力集成于一体的传感器，该种温压一体传感器的传统封装结构示例在美国专利US5974893、美国专利US7762140等中示出。

目前市面上温压一体传感器主要包括温度传感器和压力传感器两个部分。在压力传感器的压力芯片部分常使用陶瓷电容技术和金属溅射薄膜技术。

陶瓷电容技术由陶瓷基座和可变性陶瓷膜片及中间部分密封空腔三部分构成。陶瓷基座是固定的，与可变性陶瓷膜片通过玻璃浆料等方式烧结固定在一起，两者之间在内侧印刷电路，从而形成一个可变电容，当可变性陶瓷膜片感受到压力产生形变时，可变性陶瓷膜片与陶瓷基座两者之间的距离随之产生变化，因此电容量也随之发生变化，再通过调理芯片将该信号进行转换输出给后级使用。通常在使用该技术设计产品时，为了保证气密性，会选择密封圈，常见的密封圈材料有三元乙丙橡胶（EPDM），氢化丁腈橡胶（HNBR），硅橡胶（QM），氯丁橡胶（CR）、氟橡胶（FKM）、氟硅橡胶（MFQ）等，但是在压力作用的环境下，时间长了，密封圈会产生形变，产品的密封性就不好，容易出现测量误差。并且陶瓷电容技术的灵敏度较低，适用量程一般在500KPa~10MPa之间，无法适用于大量程环境。

金属溅射薄膜技术，是将薄膜技术与半导体技术综合起来发展的技术，压力敏感芯体部分利用离子束溅射和刻蚀技术在不锈钢弹性膜片上制作出薄膜电阻，组成电桥，当压力作用在膜片上时，膜片变形，电阻阻值则发生变化,电桥输出与压力成比例的电信号，再通过调理芯片将该信号进行转换输出给后级使用。由于溅射工艺是直接在不锈钢膜片进行，电桥与膜片是一体的，不存在任何粘合剂，稳定性更高，但是溅射速率低、工艺难度较大，对环境要求也严苛，所以该技术的成本比较高，很难大范围运用到生产上去。

并且大多数温压一体传感器中的电路板采用的都是刚性电路板，刚性电路板包括酚醛纸层压板，环氧纸层压板，聚酯玻璃毡层压板和环氧玻璃布层压板。其材质较硬、重量较重、配线密度较小、灵活性较差，使用的场景就受到了限制。

发明内容

本发明提供了一种温压一体的传感器封装结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种温压一体的传感器封装结构，关键点在于，至少包括固连于金属组件上端的插接件，所述插接件为传感器插接件，金属组件包括设置于金属外壳内部的柔性电路板、金属板、MEMS压力芯片、ASIC调理芯片、温度传感器元件及导线，所述金属外壳的底部向外延伸出一封闭式流体通道和一开口式流体通道，于所述开口式流体通道向上延伸的端口上方固连有一块金属板，所述MEMS压力芯片通过玻璃粉高温烧结之后固连于金属板上，所述柔性电路板安装于金属板的上方，所述ASIC调理芯片固连于柔性电路板上，所述封闭式流体通道向外延伸出一段距离，其端口底部内设置有温度传感器元件，并使用导线连接温度传感器元件至柔性电路板上，实现电连接；所述MEMS压力芯片通过金丝键合的方式与柔性电路板实现电性连接。