一种压力传感器及其制作方法与流程

本发明属于压力传感器技术领域，尤其涉及一种压力传感器及其制作方法。

背景技术：

现有车用气体压力传感器的制造方法，芯片封装一般采用单线绑定结构，电路板和壳体之间采用电线焊接或柔性板焊接，整机装配一般采用环氧树脂胶或者硅胶灌封或者密封圈压合的结构方式完成；

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：导致产品的密封性、过载能力和长期稳定性以及抗腐蚀性都存在较大的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗腐蚀性良好、长期稳定性好以及过载能力高的压力传感器及其制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种压力传感器，具有：

电路板，所述电路板侧边设有向内凹陷的弧形边，所述电路板上还设有电路板焊盘和定位孔；

芯片，其安装在所述电路板的下部，芯片和电路板之间采用双金线绑定；并设置芯片覆盖胶覆盖所述芯片；

壳体，所述壳体内设有第一安装槽，所述第一安装槽槽底设有第二安装槽，所述芯片安装在所述第二安装槽内，所述第二安装槽的槽底设有通气孔；所述电路板安装在所述第一安装槽内；所述第二安装槽的槽口四周设有台阶，所述台阶支撑所述电路板；所述台阶外周设有沟槽，所述沟槽内灌注硅胶，所述硅胶高度与台阶高度一致；

所述壳体上还设有定位柱，所述定位柱与电路板上的定位孔相适配；

所述壳体上还设有插针焊盘，所述插针焊盘与所述电路板通过铝丝键合线键合；

凝胶，填充所述第一安装槽，所述凝胶覆盖电路板表面及电子元器件。

所述第二安装槽槽底四周设有溢胶沟槽。

所述电路板上设有电路板焊盘，所述芯片上设有芯片焊盘；所述芯片的焊盘和电路板焊盘之间使用1.0mil的金线进行双线绑定。

所述芯片外围设有挡圈，所述挡圈固定在电路板上；所述芯片覆盖胶设置在所述挡圈内。

所述铝丝键合线设置在所述电路板上表面，所述电路板焊盘与壳体的插针焊盘采用10mil铝线双线键合。

一种上述的压力传感器的制作方法，包括如下步骤：

1)将芯片通过固晶机粘结到电路板上，并通过高温固化粘结胶固定，通过全自动邦定机使用1.0mil的金线将芯片的焊盘和电路板焊盘之间进行双线绑定，绑定单线拉力要求7g以上，绑定结束在芯片的外围粘结挡圈并固定，在挡圈内灌封芯片覆盖胶；

2)在壳体的沟槽内灌硅胶，并在台阶上涂覆，硅胶涂覆高度与台阶高度保持一致，确保硅胶涂覆的一致性；

3)将封装后的电路板按照定位孔和壳体定位柱匹配装入壳体内压紧；

4)将铆压后的产品放置到高温箱内按照分段温度固化，按照先60℃恒温1小时，后高温130℃恒温2小时固化硅胶；

5)对装配后产品电路板焊盘与壳体的插针焊盘进行焊接，采用10mil铝线双线键合，键合后的单线拉力不低于50g；

6)对壳体内腔进行凝胶灌封，确保电路板表面及电子元器件完全被凝胶覆盖。

第6)步后，还进行如下步骤：

7)整机装配及老化：将产品后盖、密封圈等其余配件装配后，进行整机老化，老化按照带电—5v、加压—满量程压力、高温—130℃环境中保持24小时；老化后常温条件下静止24小时待校准；

8)整机校准：使用批量化校准工装和软件对产品进行常温校准、高温—校准温度90～105℃和低温—校准温度-20℃补偿；

9)检验入库：完成校准后的整机进行常温、低温—-40℃、高温—130℃电性能检测和整机密封性检测，检验无异常打标后入库。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，对mems芯片和电路板之间采用1.0mil的双金线绑定，提升产品的抗疲劳寿命能力，延长产品的使用周期；采用硅胶沟槽灌注、电路板定位铆压、电路板弧形等结构设计和硅胶高低温分段固化和充分老化工艺设计，实现产品的整机装配，实现产品降低应力、提高过载能力和密封性的要求；电路板和壳体插针之间采用10mil的双铝线键合工艺实现连接，避免锡焊导致的焊接不良和锡渣等金属颗粒污染，提升产品可靠性；在壳体内腔进行凝胶灌封，实现对电路板和壳体插针键合线以及电路板电子元器件的防氧化保护，同时降低机械冲击的影响，提高产品长期稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的压力传感器的电路板的结构示意图；

图2为压力传感器的壳体的内腔结构示意图；

图3本发明实施例中提供的压力传感器的结构示意图；

图4为图3的压力传感器的剖视图；

上述图中的标记均为：100、芯片；101、芯片焊盘；200、电路板；201、定位孔；202、电路板焊盘；300、金丝绑定线；400、塑料挡圈；500、壳体；501、定位柱；502、通气孔；503、台阶；504、沟槽；505、插针焊盘；506、溢胶沟槽；600、铝丝键合线；700、芯片覆盖胶；800、凝胶。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

参见图1-3，一种压力传感器，具有：

电路板202，电路板侧边设有向内凹陷的弧形边，电路板上还设有电路板焊盘202和定位孔201；

芯片100，其安装在电路板的下部，芯片和电路板之间采用双金线绑定；并设置芯片覆盖胶700覆盖芯片；

壳体500，壳体500内设有第一安装槽，第一安装槽槽底设有第二安装槽，芯片安装在第二安装槽内，第二安装槽的槽底设有通气孔502；电路板安装在第一安装槽内；第二安装槽的槽口四周设有台阶503，台阶503支撑电路板；台阶503外周设有沟槽504，沟槽内灌注硅胶，硅胶高度与台阶503高度一致；

壳体500上还设有定位柱501，定位柱501与电路板上的定位孔201相适配；

壳体500上还设有插针焊盘505，插针焊盘505与电路板通过铝丝键合线600键合；

凝胶800，填充第一安装槽，凝胶800覆盖电路板、内腔插针、铝丝。

第二安装槽槽底四周设有溢胶沟槽506。

电路板上设有电路板焊盘202，芯片上设有芯片焊盘101；芯片的焊盘和电路板焊盘202之间使用1.0mil的金丝绑定线300进行双线绑定。

芯片外围设有挡圈400，挡圈400固定在电路板上；芯片覆盖胶700设置在挡圈400内。

铝丝键合线600设置在电路板上表面，电路板焊盘202与壳体500的插针焊盘505采用10mil铝线双线键合。

实施例二

传感器的制作方法，具体实施如下

1、电路板的芯片封装

将mems芯片ml808通过固晶机粘结到电路板上，并通过高温固化粘结胶固定，通过全自动邦定机使用1.0mil的金线将mems芯片的焊盘和电路板焊盘202之间进行双线绑定，绑定单线拉力要求7g以上，绑定结束在mems芯片的外围使用机械手粘结塑料挡圈400并固定，在挡圈400内灌封芯片覆盖胶700。

芯片的绑定采用1.0mil的双金线绑定，金线具有良好的导电性和延展性，而双金线绑定降低绑定线断线的风险，提升了产品的抗疲劳寿命和产品的使用寿命。

2、电路板和壳体500的装配

a、在壳体500的沟槽内灌硅胶，并在台阶503上涂覆，硅胶涂覆高度与台阶503高度保持一致，确保硅胶涂覆的一致性；

b、将封装后的电路板按照定位孔201和壳体500定位柱501匹配装入壳体500内压紧，使用热铆压机铆压四个壳体500定位柱501，定位柱501铆压后应为规则倒扣碗状，无拉丝毛刺等现象；

c、将铆压后的产品放置到高温箱内按照分段温度固化，按照先60℃恒温1小时，后高温130℃恒温2小时固化硅胶；

硅胶密封和定位柱501铆压的组合密封方式，硅胶仅为密封填充作用，传感器的承压能力由铆压后的定位柱501承担，提升了产品的过载能力；定位柱501是壳体500塑料的一部分，铆压后电路板和壳体500的结构一致性提升，降低结构应力对电路板的影响，从而提升产品的长期稳定性；电路板的弧形设计结合硅胶分段式温度固化工艺增强固化后硅胶的致密性，降低对电路板的应力影响。在分段式温度固化的低温阶段，温度上升硅胶流动性增强，硅胶内的空气膨胀后排出，电路板的弧形设计使得沟槽内的硅胶便于将空气排出，同时硅胶固化后膨胀，电路板的弧形便于将膨胀后多余的硅胶溢出，同时在壳体500内腔设置溢胶沟槽506，防止硅胶溢出导致通气孔502堵塞，硅胶溢出后降低对电路板的挤压，减轻了电路板的形变量，产品的稳定性提高。

3、电路板和壳体500的连接及防护

a、对装配后产品电路板的焊盘与壳体500插针焊盘505进行焊接，采用10mil粗铝线双线键合，键合后的单线拉力不低于50g；

b、对壳体500内腔进行凝胶800灌封，确保电路板表面、内腔插针、粗铝线完全被凝胶800覆盖，凝胶800可防止插针、粗铝线、电路板及相关电子元器件和空气接触，避免氧化。

在电路板和壳体500插针连接采用10mil粗铝线键合工艺，有别于目前主流的排线或柔性板焊接，便于实现自动化，降低焊接风险；在壳体500腔体内灌封凝胶800，可对电路板、金属件及电子元器件与外界环境进行隔离防护，同时对可能存在的金属性杂质进行粘结固定，避免导致短路；同时凝胶800的灌注有效减少产品振动等对元器件及键合线的冲击，起到良好的缓冲作用，最后凝胶800具有较好的散热效果。

4、整机装配及老化

将产品后盖、密封圈等其余配件装配后，进行整机老化，老化按照带电(5v)、加压(满量程压力)、高温(130℃)环境中保持24小时；老化后常温条件下静止24小时待校准；

5、整机校准

使用批量化校准工装和软件对产品进行常温(20-28℃)校准、高温(校准温度90-105℃)和低温(校准温度-20℃)补偿；

6、检验入库

完成校准后的整机进行常温、低温(-40℃)、高温(130℃)电性能检测和整机密封性检测，检验无异常打标后入库。

采用上述的方案后，对mems芯片和电路板之间采用1.0mil的双金线绑定，提升产品的抗疲劳寿命能力，延长产品的使用周期；采用硅胶沟槽灌注、电路板定位铆压、电路板弧形等结构设计和硅胶高低温分段固化和充分老化工艺设计，实现产品的整机装配，实现产品降低应力、提高过载能力和密封性的要求；电路板和壳体500插针之间采用10mil的双铝线键合工艺实现连接，避免锡焊导致的焊接不良和锡渣等金属颗粒污染，提升产品可靠性；在壳体500内腔进行凝胶800灌封，实现对电路板和壳体500插针键合线以及电路板电子元器件的防氧化保护，同时降低机械冲击的影响，提高产品长期稳定性。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。