[發明專利]一種壓阻式傳感器的無引線封裝結構和封裝方法

有效

• 申請號: 201910002511.X
• 申請日: 2019-01-02
• 公開（公告）號: CN109781334B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 趙友;趙玉龍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01L9/06
• 分類號: G01L9/06;G01L19/06;G01L19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種壓阻式傳感器的無引線封裝結構和封裝方法，封裝結構包括碳化硅芯片、碳化硅杯、可伐引腳、基座、金屬外殼和第一過渡層；碳化硅芯片的正面上設置有芯片電路，碳化硅芯片的背面上設置有第一凹槽；碳化硅杯的背面上設置有第二凹槽；碳化硅芯片的正面和碳化硅杯的背面鍵合在一起形成鍵合物；可伐引腳依次通過基座、第一過渡層上的通孔插入碳化硅杯上的通孔中，并與金屬焊盤連接；鍵合物、基座和可伐引腳通過燒結結合在一起，并固定于金屬外殼的內腔中；金屬外殼通過螺紋結構固定在固定件上。本發明通過無引線封裝方式提高了傳感器的高溫穩定性和可靠性。

技術領域

本發明涉及傳感器封裝技術領域，特別涉及一種壓阻式傳感器的無引線封裝結構和封裝方法。

背景技術

目前，壓阻式壓力傳感器的封裝形式多為帶金屬絲引線的封裝結構，在一些條件比較惡劣的應用場合中，例如高溫場合(600℃以上)，更需要傳感器具有較高的穩定性和可靠性，傳統的金屬絲引線方式會帶來不可預計的可靠性問題，例如金屬絲蠕變、軟化和脫落等。無引線的封裝結構將成為傳感器封裝技術的發展方向。

傳統金屬絲引線封裝結構將傳感器芯片正面電路密封在充滿硅油的波紋片下，外界壓力通過波紋片和密封的硅油間接傳遞給壓力傳感器芯片，導致傳感器芯片的固有頻率發生損失，不利于提高傳感器的響應速度。

此外，傳統金屬絲引線封裝結構在高溫環境中會出現封裝材料之間熱應力匹配失效、封裝材料熱氧化等問題，會對傳感器芯片的穩定性以及響應速度和固有頻率造成不利影響。

因此，需要提供一種能夠耐高溫的無引線封裝結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種壓阻式傳感器的無引線封裝結構和封裝方法，能夠提高傳感器的高溫穩定性和可靠性。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種壓阻式傳感器的無引線封裝結構，該無引線封裝結構包括碳化硅芯片、碳化硅杯、可伐引腳、基座、外殼和第一過渡層；

所述碳化硅芯片包括第一表面和第二表面，所述第一表面上設置有芯片電路，所述第二表面上設置有第一凹槽，所述第一表面與所述第二表面為相對面；

所述碳化硅杯包括第三表面和第四表面，所述第三表面上設置有第二凹槽，所述第三表面與所述第四表面為相對面；

所述碳化硅芯片和所述碳化硅杯通過所述第三表面與所述第一表面的鍵合形成鍵合物，且所述第一凹槽在所述碳化硅芯片上的位置與所述第二凹槽在所述碳化硅杯上的位置對應；

所述芯片電路上設置有多個金屬焊盤，所述碳化硅杯上設置有與每個金屬焊盤位置對應的第一通孔；

所述基座通過所述第一過渡層與所述第四表面相連，所述第一過渡層上設置有與每個第一通孔的位置對應的第二通孔，所述基座上設置有與每個第二通孔的位置對應的第三通孔；

所述可伐引腳沿第三通孔、第二通孔及第一通孔伸入所述鍵合物，并與對應一個金屬焊盤相連；

所述鍵合物、第一過渡層和基座固定于所述外殼的內腔中；所述芯片電路的結構電橋在所述第二表面的投影區域位于所述第一凹槽內，所述第一凹槽通過所述外殼上的開口與外界相連通。

優選的，所述外殼上設置有螺紋結構，外殼通過螺紋結構與固定件相連，外殼、固定件采用相應的耐高溫材料，例如金屬制成。

優選的，所述第一通孔中設置有導電填充物，導電填充物是通過將填充于所述第一通孔內的導電漿料燒結固化而形成，第一通孔位于第三表面上的端部開口，在所述第一表面和第三表面鍵合后，通過第一表面封閉。

優選的，所述可伐引腳位于所述第一通孔內的部分上設置有與所述導電填充物接觸的第二過渡層，所述可伐引腳通過所述第二過渡層與所述導電漿料在所述燒結固化過程中結合在一起。