[發(fā)明專利]一種隔離封裝自補(bǔ)償諧振壓力敏感芯片探頭及其封裝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110981646.2
• 申請(qǐng)日: 2021-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN113697760B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉興宇;孫權(quán);孟憲寧;石慶國(guó);夏露;李修鈺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所
• 主分類號(hào): B81B7/00
• 分類號(hào): B81B7/00;B81B7/02;B81C1/00;G01L27/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 李靖

一種隔離封裝自補(bǔ)償諧振壓力敏感芯片探頭及其封裝方法，它涉及一種探頭及其封裝方法。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的諧振壓力敏感芯片存在Q值偏低和溫度漂移，測(cè)量精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性下降的問題。本發(fā)明的可伐合金引腳安裝在引線孔上，硅諧振壓力敏感芯片為雙芯片并安裝在芯片粘接面上并留有空隙，硅諧振壓力敏感芯片和可伐合金引腳通過電極鍵合引線連接；波紋膜片安裝在波紋膜片接觸面上，壓環(huán)壓裝在波紋膜片上，隔離介質(zhì)填充在間隙、探頭介質(zhì)傳遞通道、波紋膜片和密封管座之間形成的密閉空腔內(nèi)。封裝方法：對(duì)諧振層進(jìn)行二次封裝，使硅諧振壓力敏感芯片處于隔離介質(zhì)中工作。本發(fā)明用于壓力的測(cè)量以及壓力芯片探頭的封裝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自補(bǔ)償諧振壓力敏感芯片探頭及其封裝方法，具體涉及一種隔離封裝自補(bǔ)償諧振壓力敏感芯片探頭，屬于MEMS諧振式壓力傳感器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

硅諧振壓力傳感器通過測(cè)量諧振芯片的固有頻率變化量間接測(cè)量壓力，精度比一般壓力傳感器高出1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，工作可靠，具有較好的穩(wěn)定性、重復(fù)性。

傳統(tǒng)硅諧振壓力傳通過直接接觸被測(cè)壓力實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量，可適用于潔凈氣體的高精度壓力測(cè)量；當(dāng)被測(cè)壓力環(huán)境處于高腐蝕液體或氣體環(huán)境中海水，油路等的壓力測(cè)量，傳統(tǒng)硅諧振壓力傳感器長(zhǎng)期處于腐蝕狀態(tài)下工作，容易導(dǎo)致硅諧振壓力探頭結(jié)構(gòu)性損害和壓力芯片被腐蝕，導(dǎo)致性能降低或傳感器失效。

同時(shí)硅諧振壓力傳感器的核心部分為諧振器，Q值是評(píng)價(jià)諧振器的核心指標(biāo)，Q值越大諧振器性能越好。穩(wěn)定的封裝環(huán)境可以保證諧振器以固定Q值工作，從而保證硅諧振壓力傳感器具有高穩(wěn)定性。漏率是諧振壓力傳感器芯片穩(wěn)定性能的重要參數(shù)。最常見的壓力絕壓測(cè)量芯片密封腔是通過硅-硅鍵合、硅-玻璃鍵合和其他晶體材料鍵合制備的。

而現(xiàn)有諧振壓力敏感芯片的支撐梁強(qiáng)度和剛度低，其諧振頻率偏低，進(jìn)而導(dǎo)致其核心指標(biāo)Q值也偏低，影響其測(cè)量精度和應(yīng)用范圍。同時(shí)，現(xiàn)有的封裝方法通常采用絕壓腔裸露在大氣壓力范圍內(nèi)，進(jìn)而使高精度絕對(duì)壓力傳感器密封腔的漏率增大，真空腔內(nèi)的壓力變大，直接影響傳感器芯片的信號(hào)輸出值，導(dǎo)致傳感器芯片存在測(cè)量精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性下降的問題。

由于現(xiàn)有壓力傳感器在實(shí)際使用過程中，壓力芯片本身對(duì)溫度比較敏感，會(huì)隨著溫度的變化產(chǎn)生一定的漂移量；另外在封裝過程中，傳感器需要充灌硅油，以便把力從壓力膜片，傳導(dǎo)到壓力芯片上，硅油在溫度變化中，產(chǎn)生熱脹冷縮，從而產(chǎn)生一定的應(yīng)力，這個(gè)應(yīng)力作用到壓力芯片上，造成傳感器的溫度漂移；該溫度漂移會(huì)導(dǎo)致傳感器測(cè)量外界壓力不準(zhǔn)確，給壓力的測(cè)量帶來了不便。

綜上所述，現(xiàn)有的諧振壓力敏感芯片存在Q值偏低和溫度漂移，影響其測(cè)量精度和應(yīng)用范圍的問題，以及現(xiàn)有封裝方法存在測(cè)量精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性下降的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的諧振壓力敏感芯片存在Q值偏低和溫度漂移，影響其測(cè)量精度和應(yīng)用范圍的問題，以及現(xiàn)有封裝方法存在測(cè)量精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性下降的問題。進(jìn)而提供一種隔離封裝結(jié)構(gòu)的自補(bǔ)償式硅諧振壓力敏感芯片探頭。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種隔離封裝自補(bǔ)償諧振壓力敏感芯片探頭，它包括壓環(huán)、波紋膜片、硅諧振壓力敏感芯片、可伐合金引腳、電極鍵合引線、兩個(gè)探頭介質(zhì)傳遞通道、密封管座和隔離介質(zhì)，

密封管座的上端面為波紋膜片接觸面，所述波紋膜片接觸面上開設(shè)階梯槽，所述階梯槽的上階梯面為引線孔面，下階梯面為芯片粘接面，兩個(gè)探頭介質(zhì)傳遞通道開設(shè)在所述芯片粘接面上，在所述引線孔面上豎直開設(shè)有多個(gè)引線孔，密封管座的外圓柱面中上部開設(shè)有環(huán)形密封槽；

可伐合金引腳通過玻璃燒結(jié)的方式豎直安裝在密封管座的引線孔上，硅諧振壓力敏感芯片通過膠粘的方式安裝在密封管座的芯片粘接面上，且硅諧振壓力敏感芯片與階梯槽的側(cè)壁之間留有空隙，硅諧振壓力敏感芯片和可伐合金引腳之間通過電極鍵合引線連接；波紋膜片安裝在波紋膜片接觸面上，壓環(huán)壓裝在波紋膜片上，隔離介質(zhì)填充在所述空隙、探頭介質(zhì)傳遞通道、波紋膜片和密封管座之間形成的密閉空腔內(nèi)；