[實用新型]一種無引線封裝的金屬薄膜壓力傳感器

有效

• 申請號: 201220553395.4
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN202956242U
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 謝鋒;謝貴久;何迎輝;景濤;張琦
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: G01L9/04
• 分類號: G01L9/04
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本實用新型屬于薄膜特種傳感器技術領域，具體涉及一種無引線封裝的金屬薄膜壓力傳感器。

背景技術

金屬薄膜壓力傳感器作為“第三代傳感器”，由于取消了傳統應變片的黏結，蠕變小，抗振抗沖擊能力強，穩定性好，可靠性高，一直是各種惡劣環境下壓力測量的優選傳感器。

一些特殊場合，如火箭發動機液氫、液氧燃料壓力的測量，導彈發動機燃燒壓力參數的測量，需要壓力傳感器具有耐超低溫、高溫或小型化的特點，各種航天、航空等軍事上的應用要求傳感器具有高可靠性，傳統的金屬絲引線方式會帶來不可預計的可靠性問題，尤其是在超低溫或高振動等惡劣環境中。

因此，需要一種改變傳統引線封裝方式的全新設計，完成無引線封裝。取消金屬絲引線和內部轉接的結構設計，提高金屬薄膜壓力傳感器的可靠性，減小封裝體積。

實用新型人曾在專利CN202382900?U中介紹了一種應變式壓力傳感器的絕壓封裝結構，金屬薄膜壓力傳感器芯片焊接在基座上，芯片引線通過壓焊硅鋁絲，并利用導電膠輔助固定的方式；內部還設計有引線板，固定在焊接在基座上的下支架上，硅鋁絲連接到引線板，再設計一種金屬密封接頭，利用電子束焊接在基座上，實現密封真空封裝，金屬密封接頭上通過玻璃燒結有電氣引針，實現從真空腔到外部調理電路的電信號輸出連接，從而完成一個金屬薄膜壓力傳感器的引線真空封裝。該實用新型的應變式壓力傳感器體積較大，內部引線轉接多次，存在一定的不可靠性，且金屬絲連接容易結露、凝霜，造成短路或其他失效。

實用新型內容

本實用新型旨在克服現有技術的不足，提供一種無引線封裝的金屬薄膜壓力傳感器。

為了達到上述目的，本實用新型提供的技術方案為：

參見圖1和圖2，所述無引線封裝的金屬薄膜壓力傳感器包括金屬薄膜壓力傳感器芯片2，玻璃密封罩3，導電金屬引針4和導電金屬料5；所述金屬薄膜壓力傳感器芯片2包括不銹鋼杯21，設于不銹鋼杯21上的不銹鋼鏡面圓環24；不銹鋼杯21表面不銹鋼鏡面圓環24以外的區域設有多層薄膜22；所述多層薄膜22包括引線焊盤23；所述玻璃密封罩3上設有與引線焊盤23對應的通孔31；玻璃密封罩3與不銹鋼杯21上的不銹鋼鏡面圓環24鍵合；所述通孔31中填充導電金屬料5，導電金屬引針4插入充滿導電金屬料5的通孔31中，通過導電金屬料5實現通孔31的金屬化，實現導電金屬引針4與金引線焊盤23的無引線連接。

其中，所述玻璃密封罩3材料為LAZS系統微晶玻璃；所述導電金屬引針4材料為4J29鐵鎳鈷可伐合金；所述導電金屬料5為Au；所述不銹鋼鏡面圓環24外徑為15mm～22mm，內徑為8mm～15mm；所述引線焊盤23材料為Au，厚度為0.2μm～0.5μm；所述通孔31為錐形。

上述金屬薄膜壓力傳感器的制備方法，包括如下步驟：

（1）加工玻璃密封罩，在玻璃密封罩上形成與引線焊盤對應的通孔；

（2）拋光、清洗、干燥不銹鋼杯和玻璃密封罩；

（2）將不銹鋼杯與不銹鋼鏡面圓環掩膜套裝在一起并放于沉積鍍膜系統的行星架上；

（3）依次在不銹鋼杯表面淀積多層薄膜，沉積完成后即制得金屬薄膜壓力傳感器芯片；

（4）將金屬薄膜壓力傳感器芯片和玻璃密封罩按通孔與引線焊盤匹配安裝，在玻璃密封罩與不銹鋼鏡面圓環接觸的環區加壓鍵合；

（6）在玻璃密封罩的通孔中注入導電金屬料，插入金屬引針，用特定夾具固定后，進行真空退火；制得無引線封裝的金屬薄膜壓力傳感器。

其中，步驟（1）是通過包括激光、超聲波打孔、濕法或干法刻蝕技術等在內的物理或化學方法對玻璃密封罩加工；步驟（4）所述的鍵合為陽極鍵合，工藝條件是：鍵合溫度為150℃～400℃，鍵合電壓為200V～1000V，鍵合時間為10?min～50min；步驟（6）所述的真空退火條件是：溫度為250～350℃；退火時間為10～20min，退火氣氛為真空。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果為：

本實用新型由于采用無引線封裝工藝技術，替代了傳統金絲或其他金屬絲引線的工藝方式，減少了壓焊引線和金屬絲自身的不可靠因素；本實用新型的使用直接替代了傳統工藝中的引線、轉接及封裝等多個工藝步驟，大大簡化了薄膜壓力傳感器的制作工藝，使薄膜壓力傳感器的外形尺寸大大縮小，為薄膜壓力傳感器的一些如超低溫介質壓力測量的特殊應用提供了可靠保證；并且采用這種實用新型的薄膜壓力傳感器制備工藝簡單，結構可靠；本實用新型的傳感器能可靠地應用在超低溫、高溫或一些高振動、高可靠度要求的壓力測量場合。

附圖說明