[發明專利]基于硅壓阻技術的濕/濕放大式壓差傳感器的設計

無效

• 申請號: 200680052628.X
• 申請日: 2006-12-13
• 公開（公告）號: CN101371118A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: S·薩達西文;R·穆尼拉于;T·A·塞爾文;G·U·謝諾伊
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;楊松齡

發明背景

發明領域

本發明涉及壓力傳感器，或者更特別地涉及使用在潮濕環境中的 壓力傳感器。

相關技術的描述

在潮濕應用場合中，壓力傳感器與具有高濕量的流體或氣體相接 觸。這種濕氣會損壞被使用來接合傳感器和壓敏電阻器的引線接合 部，該壓敏電阻器摻在傳感器的表面上。所以，硅壓阻傳感技術迄今 僅僅被直接使用于干介質的應用場合中并且通過用環氧物來保護它 而使用在潮濕應用場合中。然而，在現有技術中對在濕介質中直接測 量壓力還是有很大的需求，因為環氧物會干擾測量。對于這種應用場 合，對放大式壓力傳感器也存在需求。此外，一些應用場合需要具有 包含在傳感器組件(sensor?package)中的信號修整/信號放大。大多數濕 壓差傳感器使用金屬電容壓力傳感器。目前，沒有基于帶有表面貼裝 技術(SMT)組件的壓阻傳感技術的濕放大式壓差傳感器。SMT封裝的 壓力傳感器可提供小的、低成本的、高價值的壓力傳感器，可把該壓 力傳感器安裝在帶有較小墊尺寸的印刷電路板(PCB)上，因此確保在 PCB上占據更小的空間。這還有利于降低安裝成本和消除二次操作。 這種傳感器可滿足許多醫用傳感器應用場合的需求，該應用場合需要 SMT組件并且其中還使用放大的壓力讀數。

在現有技術中公知的是提供傳感器組件。美國專利6,117,292提 供了一種化學傳感器設備，在該化學傳感器設備中，把離子靈敏硅片 夾在被包含于殼體中的彈性介質密封件和傳導彈性墊之間。美國專利 6,153,070提供了一種使用熱熔技術的傳感器組件。公開了一種環境傳 感器設備，在該環境傳感器設備中，把環境靈敏硅片夾在被包含于殼 體中的彈性介質密封件和傳導彈性墊之間。美國專利5,184,107提供 了一種帶有傳導彈性密封件的壓阻壓力換能器。壓阻壓力換能器使用 預封彈性密封件，在該預封彈性密封件中，至少一個密封件是電傳導 的。在兩件式殼體中，在一對預封的彈性密封件之間把壓阻應力傳感 器保持在它的邊緣處，該壓阻應力傳感器呈具有變厚邊緣的半導體材 料的隔片形式。在這些中沒有一個應用被定位在殼體的一個隔間中的 壓力傳感器和被定位在殼體的分離隔室中的信號放大器，以便把信號 放大器從相對苛刻的、潮濕壓力傳感環境中分離開。

現在已經發現的是，可通過將塑料殼體分成兩半來制備改進了的 傳感器組件。在一半中，把壓力傳感器夾在電傳導的密封件和彈性介 質密封件之間，而在另一半中，提供呈專用集成電路(ASIC)形式的信 號放大器。ASIC上方的帽可利用超聲波進行焊接，而傳感器上方的 帽可進行超聲波焊接或熱熔。傳導密封件可替換引線接合物，以建立 在壓力傳感器和引線框之間的電接觸。可使用彈性密封件，即介質密 封件來隔離流體以避免侵襲傳感器表面上的金屬接觸物。為了包含對 傳感器輸出的放大，可應用ASIC/儀表放大器/運算放大器。ASIC可 致使連同信號放大一起的信號修整。當把ASIC包含在這種類型的布 置中時，它可避免與會損壞ASIC功能的流體或存在于氣體中的濕氣 相接觸。在這點上，本發明的機械封裝布置將殼體分割成兩半。在一 半中，封裝帶有傳導密封件和介質密封件的壓力傳感器，而在另一半 中，封裝ASIC。

發明概要

本發明提供了一種壓力傳感器組件，該壓力傳感器組件包括：

a)其中具有第一腔體和第二腔體的殼體，以及分隔第一腔體和第 二腔體的壁部件；

b)定位在第一腔體中的傳導彈性墊；

c)定位在傳導彈性墊上的壓力傳感器；

d)定位在壓力傳感器上的彈性介質密封件；

e)在彈性介質密封件上的壓力帽，把該壓力帽連到殼體上，以致 壓力帽和殼體一起形成氣密密封件(hermetic?seal)，該氣密密封件防止 氣體穿過氣密密封件逃逸或進入；所述壓力帽還具有孔口(port)，以允 許氣體在壓力下穿過該孔口進入第一腔體中；

f)定位在第二腔體中的信號放大器，以及在第二腔體上的蓋，該 蓋把信號放大器封在第二腔體中；

g)穿過壁部件的、形成在壓力傳感器和信號放大器之間的電連接 的電連接器；

h)包括穿過殼體延伸的多個電連接器的引線框，所述引線框形成 與壓力傳感器和信號放大器的電連接。

本發明也提供了生產壓力傳感器組件的方法，該方法包括：