專利名稱：流體壓力傳感器封裝體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種流體壓力傳感器封裝體(package)，尤其涉及一種利用 半導體襯底形成的芯片對流體進行壓力測量的傳感器封裝體。
背景技術：
公開號為9-250964 A的日本專利中公開了一種流體壓力傳感器封裝體， 其具有由半導體襯底(例如硅襯底)形成的傳感器芯片。傳感器芯片設計成 包括膜片(diaphragm)和感測元件，所述感測元件將機械應力轉換為電信號。 傳感器芯片容置在一殼體內，且使得傳感器芯片的膜片暴露在通過自所述殼 體一體延伸的取樣管而引入的流體中。取樣管具有流體通道，以將流體引入 至與膜片接觸。流體通道的長度和直徑設計為與目標流體以及實際應用環(huán)境 相符。由于取樣管與殼體一體地模制，對于不同的應用環(huán)境必須準備具有不 同形狀取樣管的各種傳感器封裝體。

發(fā)明內容
鑒于上述缺陷，本發(fā)明提供了一種流體壓力傳感器封裝體，該流體壓力 傳感器封裝體組裝容易，且能夠基于不同的應用環(huán)境而具有不同類型的采樣 管。根據本發(fā)明的傳感器封裝體包括密封的殼體以及容置于所述殼體中的傳 感器芯片。傳感器芯片由半導體襯底形成并具有膜片和感測元件，該感測元 件用于感測導入到所述殼體中的流體的壓力。取樣管自殼體延伸，并具有流 體通道以將流體引入至與膜片接觸。殼體形成為具有底壁和側壁，所述側壁 自底壁的周邊延伸以在殼體的上端限定一頂部開口。側壁的內表面上形成有 階梯狀肩部。取樣管的一個端部形成有凸緣，所述凸緣配合到殼體的頂部開 口中，并位于階梯狀肩部上。凸緣通過密封件密封地結合在殼體的側壁上。 由于取樣管為與殼體單獨制備的構件，因此，對于具有不同長度或直徑的流 體通道的各種取樣管而言，所述殼體均可作為共用基座。因此，在滿足取樣
管尺寸的不同需求的同時，可以降低組裝傳感器封裝體的成本。
優(yōu)選地，傳感器芯片通過粘結劑結合在殼體的底壁上。底壁形成有通氣
孔，所述通氣孔將膜片與外界大氣連通以釋放膜片的背壓。緣邊(rim)形成 在底壁的內表面上并且圍繞通氣孔，從而向外限定出用于容置粘結劑的空 間。因此，可將粘結劑保持在合適的位置，并可防止粘結劑通過通氣孔泄漏， 從而能夠可靠地將傳感器芯片結合到殼體的底壁上。
緣邊可以成形為具有類似于傳感器芯片的形狀的平面輪廓，從而可以容 易地將粘結劑涂抹在用于將膜片的周邊結合到底壁上的位置上。
殼體設計為還可容置有IC模塊，所述IC模塊用于對傳感器芯片的輸出 進行處理并產生表示流體壓力的信號。為了排布緊湊，IC模塊和傳感器芯片 沿著殼體的第一維方向(firstdimension)并排地設置在底壁上。殼體設有多 個端子，所述端子相對于第一維方向設置在殼體的相對側上，并且通過埋入 到底壁中的各個引線電連接到IC模塊上。與傳感器芯片緊鄰設置的所述端 子中的至少兩個端子通過平行的引線電連接到IC模塊上，所述平行的引線 彼此平行地經過傳感器芯片的旁邊。底壁設有凹槽，所述凹槽用于使得平行 的引線之間間隔固定的間距，從而使得所述平行的引線絕緣。為了實現傳感 器封裝體的緊湊結構，平行的引線密集封裝在傳感器芯片旁邊的相對狹窄的 區(qū)域中，與此同時在不破壞底壁與引線之間的密封的情況下，所述平行的引 線彼此電絕緣并埋入到底壁中。當使用模具模制殼體(引線埋入殼體中)時， 夾具延伸到底壁中以將平行的引線保持在適當位置從而將平行的引線埋入 到預定位置中。在模制殼體之后，釋放夾具以離開底壁中的凹槽。因此，通 過在殼體的對應于平行引線的位置上、在底壁中設置凹槽，平行的引線可以 成功地模制在殼體的底壁上的有限區(qū)域中，同時，所述平行的引線之間電絕 緣。
關于此點，底壁也可沿著平行引線的長度方向設有兩個間隔開的凹槽， 所述兩個凹槽中的一個凹槽朝向殼體的內部開口，所述兩個凹槽中的另一個 凹槽朝向殼體的外部開口。由此，當模制殼體時，相關的夾具在兩個縱向間 隔開的位置上對平行的引線施加向上和向下的力，從而將平行的引線分別壓 向模具的互補部分。由此相對較長尺寸的引線也可成功地模制在殼體的底壁 中，并且彼此電絕緣，同時不會破壞通過底壁的密封。
此外，凸緣可以成形為具有與殼體的頂部開口相符的圓形外周。在本發(fā) 明中，可利用固定分配器在圍繞取樣管的軸線旋轉殼體時在凸緣的周邊施加 密封件。
通過參照附圖對優(yōu)選實施例的詳細說明，本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點以及 特征將會更加顯而易見。


圖1為根據本發(fā)明第一實施例的流體壓力傳感器封裝體的正視圖2為上述傳感器封裝體的俯視圖3為上述傳感器封裝體的分解剖視圖4為上述傳感器封裝體的仰視圖5為上述傳感器封裝體的側視圖6為應用在上述傳感器封裝體中的殼體的俯視圖7為殼體的俯視圖，其中傳感器芯片和IC模塊自殼體中移除；
圖8為沿著圖6中的線8-8的剖視圖9A和圖9B為分別裝配有不同取樣管的上述傳感器封裝體的剖視圖IO為根據上述實施例的變型的殼體的俯視圖11為沿著圖10中的線11-11的剖視圖，-
圖12為根據上述實施例的另一個變型的殼體的俯視圖13為沿著圖12中的線13-13的剖視圖14為沿著圖12中的線14-14的剖視圖15為根據本發(fā)明第二實施例的流體壓力傳感器封裝體的正視圖；以
及
圖16為示出了將取樣管密封接合到殼體上的方法的示意圖。
具體實施例方式
參照圖1至圖5，其示出了根據本發(fā)明第一實施例的流體壓力傳感器封 裝體。傳感器封裝體主要包括殼體20和取樣管80，所述取樣管80與所述殼 體20單獨地形成并且裝配在所述殼體20上，以將目標流體引入到所述殼體 中。殼體20由塑性材料模制成頂部開口的箱體，該箱體具有底壁21和自底
壁周邊直立的側壁26，從而在殼體上端限定出矩形頂部開口 28。在殼體20 中容置有傳感器芯片40，該傳感器芯片由例如硅的半導體襯底形成，并具有 矩形膜片42和感測元件(沒有示出)，所述感測元件由多個壓電電阻器組 成，所述電阻器的電阻與膜片的變形程度成比例地變化，而所述膜片的變形 程度受引入到殼體20中的流體的影響。
殼體20還容置有IC模塊50，所述IC模塊50用于對輸出進行處理，即 對來自傳感器芯片40的電阻進行處理，以確定流體壓力。如圖6所示，IC 模塊50和傳感器芯片40并排安裝在底壁21上，并且通過粘合漆包線而彼 此電連接。IC模塊50安裝在具有多條引線61至68的引線框60上，如圖7 所示，所述引線通過底壁21延伸，以限定出各個端子71至78的陣列，所 述陣列用于與外部電路連接，所述外部電路表示或利用探測到的流體壓力。 端子71至78的陣列相對于IC模塊50和傳感器芯片40設置的方向露出到 殼體20的相對側上。
如圖8所示，在傳感器芯片40的周邊形成有向下凸伸的支腳44，在所 述支腳44上，傳感器芯片40通過管芯連接粘結劑(bond adhesive) 30 (例 如填料浸漬硅樹脂)固定在底壁21上。粘結劑圍繞通氣孔22設置，所述通 氣孔22延伸穿過底壁21，以使膜片42的背面與外界大氣連通，從而釋放膜 片42的背壓。圍繞通氣孔22形成有緣邊23，所述緣邊23凸伸到底壁21的 內表面上，以由通氣孔22向外限定出一個用于保持粘結劑30的空間。因此， 粘結劑30被保持在不會流入到通氣孔22中的位置，以成功地將傳感器芯片 40固定在底壁21上。緣邊23的尺寸形成為在膜片42的背面?zhèn)染哂凶銐虻?空間，從而不會妨礙膜片42的可允許的變形。
在傳感器芯片40固定到底壁21上，并且傳感器芯片40電連接到IC模 塊50上之后，在IC模塊50、傳感器芯片40和引線上方涂覆接合涂層樹脂 (JCR) 34，以密封在各個引線和底壁21之間可能存在的任何空隙。
如圖7和圖8所最佳示出的，由于封裝體的緊湊布置，部分引線需要穿 過傳感器芯片40旁側的狹窄區(qū)域。所述部分引線為引線61至63，其圍繞傳 感器芯片40自IC模塊50彼此平行地延伸至緊鄰IC模塊50設置的端子71 至73。如圖8所最佳示出的，為了在底壁或殼體20中模制引線時，使狹窄 區(qū)域中的平行的引線61至63電絕緣，以及使引線與底壁21之間沒有間隙，
在殼體20中模制引線或引線框60時，底壁21設計成具有凹槽24以容置叉 狀夾具。叉狀夾具用于與平行引線61至63接合從而在所述引線之間保持預 定間距，以及用于將引線壓向模具的互補部分(complementaryportion)，由 此防止各個引線因模具內的模內流動性而產生橫向偏移，以及防止在引線與 模制的底壁21之間產生間隙。如圖8所示，移除夾具而導致的凹槽24成形 為具有在鄰近的引線之間延伸的錐形溝槽25。
再次參照圖3，取樣管80形成為具有沿著取樣管80的軸線延伸的流體 通道84，并且在取樣管80的下端部形成有向外延伸的凸緣82，所述凸緣82 裝配在殼體20的頂部開口中，并且通過密封件88固定在所述頂部開口上。 殼體20在側壁26的內表面中形成有階梯狀肩部27，所述階梯狀肩部27支 承凸緣82。圍繞凸緣82施加密封件88，以將凸緣82密封地接合在側壁上， 且使得密封板90夾置在凸緣82與階梯狀肩部27之間。密封板90由薄金屬 板形成，以密封凸緣82與階梯狀肩部27之間的連接，并且密封板90形成 為具有與流體通道84同軸的中間開口94，以將流體引入到殼體20中，從而 使得流體與傳感器芯片40接觸。
由于取樣管80形成為與殼體分離的構件以改進取樣管80，因此，如圖 9A和圖9B所示，對于長度和/或直徑不同的各種取樣管而言，設置有感測 電路組件的殼體20均可用作共用基座，由此使得可以裝配對于實際應用環(huán) 境而言結構最佳的傳感器封裝體。
圖10和圖11示出了上述實施例的一個變型，此變型與上述實施例的不 同之處僅在于，緣邊23成形為具有與傳感器芯片40相似的矩形頂面。相同 的部件由相同的附圖標記來表示并且省略對其的重復描述。矩形緣邊23形 成用于粘結劑30的定位空間，所述粘結劑僅位于傳感器芯片40的支腳44 之下，由此可簡化傳感器芯片40在底壁21上的粘結。
圖12至圖14示出了上述實施例的另一個變型，此變型與上述實施例的 不同之處僅在于，底壁21上形成有兩個凹槽25，所述兩個凹槽25沿著引線 61至63的長度方向間隔開，其中一個凹槽25朝向殼體的內部開口，另一個 凹槽25朝向殼體的外部開口。通過此設計，可以成功地防止相對較長尺寸 的引線發(fā)生橫向偏移。此外，與其中一個凹槽25相關的叉狀夾具用于將引 線向上壓向模具的一部分，與此同時，與其中另一個凹槽相關的叉狀夾具用 于將引線向下壓向模具的另一部分。因此，在模制殼體期間，可以防止引線
61至63自預定位置垂直偏移，并且能因此保持在適當的位置中。
圖15和圖16示出了根據本發(fā)明第二實施例的流體壓力傳感器封裝體， 其基本與上述實施例相同，不同之處在于，殼體20成形為具有圓形頂部開 口，以容置取樣管的圓形凸緣。通過此種結構，固定分配器100可以在圍繞 殼體20的豎直軸線旋轉殼體20的同時圍繞凸緣的周邊施加密封件，由此簡 化傳感器封裝體的組裝。同樣的部件由相同的附圖標記來表示并且省略對其 的重復描述。
權利要求
1.一種流體壓力傳感器封裝體，包括密封的殼體(20)；傳感器芯片(40)，其容置在所述殼體中以感測引入到所述殼體中的流體的壓力，所述傳感器芯片由半導體襯底形成并具有膜片(42)和感測元件；取樣管(80)，其自所述殼體延伸并具有流體通道(84)，所述流體通道用于將流體引入至與所述膜片接觸；其中所述殼體形成為具有底壁(21)和側壁(26)，所述側壁自所述底壁的周邊延伸以在所述殼體的上端限定一頂部開口(28)，在所述側壁的內表面上形成有階梯狀肩部(27)，并且在所述取樣管的一個端部形成有凸緣(82)，所述凸緣配合到所述殼體的所述頂部開口中，并位于所述階梯狀肩部上，所述凸緣通過密封件(88)密封地結合在所述殼體的側壁上。
2. 如權利要求1所述的流體壓力傳感器封裝體，其中 所述傳感器芯片通過粘結劑(30)結合在所述殼體的底壁上， 所述底壁形成有通氣孔(22)，所述通氣孔將所述膜片與外界大氣連通以釋放所述膜片的背壓，所述底壁的內表面上形成有緣邊(23)，所述緣邊圍繞所述通氣孔以在 所述通氣孔附近限定一空間，用于在所述空間的內部容置所述粘結劑。
3. 如權利要求2所述的流體壓力傳感器封裝體，其中 所述緣邊成形為具有類似于所述傳感器芯片的形狀的平面輪廓。
4. 如權利要求1所述的流體壓力傳感器封裝體，其中 所述殼體包括IC模塊(50)，所述IC模塊用于對所述傳感器芯片的輸出進行處理并產生表示流體壓力的信號；所述IC模塊和所述傳感器芯片沿著所述殼體的第一維方向并排設置在 所述底壁上，所述殼體設有多個端子(71-78)，所述端子相對于所述第一維方向設置 在所述殼體的相對側上，并且通過部分埋入所述底壁中的各個引線(61-68) 電連接到所述IC模塊上， 與所述傳感器芯片相鄰設置的所述端子(71-73)中的至少兩個端子通過 平行的引線(61-63)電連接到所述IC模塊上，所述平行的引線彼此平行地 經過所述傳感器芯片的旁邊，所述底壁設有凹槽(24)，所述凹槽使得所述平行的引線之間以間隔恒 定距離的方式彼此絕緣。
5. 如權利要求4所述的流體壓力傳感器封裝體，其中 所述底壁設有兩個所述凹槽(24)，所述凹槽(24)沿著所述平行的引線(61-63)的長度方向間隔開，兩個所述凹槽中的一個凹槽朝向所述殼體的 內部開口，兩個所述凹槽中的另一個凹槽朝向所述殼體的外部開口。
6. 如權利要求1所述的流體壓力傳感器封裝體，其中 所述凸緣成形為具有與所述殼體的頂部開口相符的圓形外周。
全文摘要
一種流體壓力傳感器封裝體，其組裝方便，并且能夠基于不同的應用環(huán)境而具有不同類型的取樣管。所述傳感器封裝體包括容置傳感器芯片的密封殼體，所述傳感器芯片用于感測導入到所述殼體中的流體的壓力。取樣管自所述殼體延伸并用于將流體引入至與所述傳感器芯片接觸。所述殼體具有頂部開口和側壁，所述側壁的內表面上形成有階梯狀肩部，所述階梯狀肩部用以支承取樣管下端部的凸緣。凸緣通過密封件密封地結合在殼體的側壁上。由于取樣管是與殼體單獨制備的構件，因此對于具有不同長度或直徑的流體通道的各種取樣管而言，所述殼體均可作為共用基座。
文檔編號G01L9/06GK101373158SQ200810144590
公開日2009年2月25日 申請日期2008年8月22日 優(yōu)先權日2007年8月24日
發(fā)明者八幡直樹, 西村和晃 申請人:松下電工株式會社