一种防正面冲击的TO-X封装结构扩散硅压力传感器的制作方法

一种防正面冲击的to-x封装结构扩散硅压力传感器
技术领域
1.本实用新型涉及测量介质压力的器件，特别是扩散硅压力传感器。


背景技术：

2.扩散硅压力传感器是以单晶硅为基体，采用先进的离子注入工艺和微机械加工工艺，制成的具有惠斯顿电桥和精密力学结构的硅敏感元件，它可将压力转化为电压信号。
3.扩散硅压力传感器封装可分为：充油芯体封装、so-8封装、to-x封装等，这些封装结构各具特性。
4.充油芯体封装结构。图1、2分别为充油芯体封装实物图和充油芯体封装结构示意图。充油芯体封装的优点是：防正面冲击能力强，灵敏度高，精度高，可靠性高，而腐蚀性好。缺点是：体积大，重量大，工艺复杂，设备成本高，零配件成本高。
5.so-8封装结构。图3、4分别为so-8封装实物图和so-8封装结构示意图。 so-8封装的优点是：结构简单，成本低廉，制作难度小。缺点是：扩散硅芯片和焊丝与介质正面接触，防冲击、防腐蚀能力差；封装结构需焊接在线路板上，增加了制作工艺；需要将线路板和橡胶圈进行密封，由于线路板在高温下会变软，故该型封装耐高温能力弱，承受压力上限一般只在2mpa以内。
6.to-x封装结构。图5、6分别为to-x封装实物图和to-x封装结构示意图。 to-x封装的优点是：结构简单，成本低廉，制作难度小。缺点是：防正面冲击能力虽比so-8封装稍好，但不及充油芯体封装，使用密封圈密封时的承压上限也只能到5mpa，防腐蚀能力一般。
7.上述几种封装结构的防正面冲击力大小关系：充油芯体封装》to-x封装》 so-8封装。
8.与充油芯体封装结构相比，to-x封装结构简单，成本低廉，制作难度小。但如图6、9所示，to-x封装结构中介质通过正向通孔11正面冲击硅胶12、扩散硅芯片2和焊丝，冲击力大，特别是高频振动时焊丝很容易被击断，并且不能保证每个传感器中硅胶都能完全覆盖扩散硅芯片、焊丝和针脚。如何提高to-x封结构的防正面冲击能力，增加该型压力传感器的可靠性和使用寿命的问题，被提出。


技术实现要素：

9.本实用新型要解决现有技术to-x封装结构扩散硅压力传感器防正面冲击能力弱，使用可靠性低，使用寿命短的问题，为此提供本实用新型的一种防正面冲击的to-x封装结构扩散硅压力传感器，该传感器防正面冲击能力比现有同类品有极大提高，抗腐蚀能力提高。
10.为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是在管座上设有盖帽、扩散硅芯片、焊丝和针脚，其特殊之处是所述帽盖内衬套有环圈，该环圈上部内倾形成上小下大的正锥圈部分，所述盖帽的周壁开有周向间隔的侧孔，该侧孔与所述环圈上部内倾起始部对应以致该侧孔与所述盖帽内壁和正锥圈部分外壁间的导流空间贯通，所述正锥圈部分上口与所
述盖帽上顶壁相间一距离，所述环圈内填充有硅胶，所述扩散硅芯片、焊丝及其针脚接端埋没于所述硅胶。
11.进一步，所述环圈上的侧孔为该环圈周壁周向均布的四个。
12.本实用新型取消了现有技术to-x封装结构盖帽顶面的正向通孔。
13.本实用新型由于盖帽内衬套有环圈，环圈上部为正锥圈部分，盖帽周壁开有侧孔，该侧孔与所述盖帽内壁和正锥圈部分外壁间的导流空间贯通，所述正锥圈部分上口与所述盖帽上顶壁相间一距离，所述环圈内填充有硅胶，硅胶上面与盖帽上顶面之间形成施压空间，所述扩散硅芯片、焊丝及其针脚接端埋没于所述硅胶。本实用新型取消了现有技术to-x封装结构盖帽顶面的正向通孔。本实用新型受介质压力作用，介质流不会从盖帽顶面正向进入，而是从盖帽侧面的侧孔进入，通过导流空间到达施压空间，介质流形成近似“s”形流型，如此保证扩散硅芯片和焊丝不会被介质流正面冲击；介质流通过盖帽侧孔进入到达所述施压空间，介质流近“s”形流型消除了对硅胶、扩散硅芯片和焊丝的正面冲击力，并极大减小了瞬间冲击力，保证扩散硅芯片和焊丝等不易受击损坏，提高了本实用新型使用寿命。还由于本实用新型环圈内填充硅胶，能保证扩散硅芯片和焊丝完全埋没于硅胶，从而提高本实用新型的抗腐蚀性。
14.下面结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型。
附图说明
15.图1是充油芯体封装结构实物图；
16.图2是充油芯体封装结构构造示意图；
17.图3是so-8封装结构实物图；
18.图4是so-8封装结构构造示意图；
19.图5是to-4封装结构实物图；
20.图6是to-4封装结构构造示意图；
21.图7是本实用新型构造示意图；
22.图8是本实用新型中的盖帽对应侧孔部位一剖视图；
23.图9是现有技术so-8封装结构介质流路流型示意图；
24.图10是本实用新型介质流路流型示意图。
25.图中标记与对应件：1to管座，2扩散硅芯片，3硅油，4橡胶密封圈，5不锈钢外壳，6波纹膜片，7通孔，8环氧树脂外壳，9焊丝，10引脚，11正向通孔，12硅胶，13盖帽，14管座，15侧孔，16环圈，161正锥圈部分，17针脚， 18导流空间，19施压空间。
具体实施方式
26.一种防正面冲击的to-x封装结构扩散硅压力传感器，见图7、8，在管座14 上设有盖帽13和针脚17，帽盖13内衬套有环圈16，该环圈上部内倾形成上小下大的正锥圈部分161。环圈16内于管座14上设有扩散硅芯片2，焊丝9连于扩散硅芯片2和针脚17接端间。环圈16内填充有硅胶12，扩散硅芯片2和焊丝 9埋没于硅胶12。盖帽13的周壁开有周向均布的四个侧孔15，该侧孔与环圈16 上部内倾起始部对应，以致该侧孔与盖帽16内壁和正锥圈部分161外壁间的导流空间18贯通。正锥圈部分161上口与盖帽13上顶壁相间一距离，硅胶12上
面与盖帽13上顶面之间形成施压空间19，该施压空间与导流空间18贯通。
27.本压力传感器检测介质压力，见图9、10，介质流，图10箭头所示，通过侧孔15进入导流空间18，到达施压空间19，扩散硅芯片2感受压力，输出信号。已有技术此类传感器对照，见图6、9，介质流压力通过正向通孔11直接正面作用于硅胶12、扩散硅芯片2和焊丝9。图10所示本实用新型检测时，介质流近似“s”形流型施压，消除了正面直接施压，由此极大提高了本实用新型防正面冲击能力，保护扩散硅芯片和焊丝不受击损破坏。硅胶12能完全埋没扩散硅芯片和焊丝及其与针脚的接端，本实用新型抗腐蚀能力高。
28.综上特点，本实用新型有益性在于：
29.1.抗压力介质冲击的能力明显提高，增强了可靠性；
30.2.抗震动能力明显提高，硅胶能填满整个环圈16，抗震动能力符合汽车行业相关标准，如oc/t 823-2009《汽车、摩托车用燃油传感器》第4.9条所列标准；
31.3.硅胶对硅扩散芯片和焊丝的可靠全覆盖，提高了本实用新型的耐腐蚀能力；
32.4.经测算，本实用新型增加环圈设置及相关配合工艺，增加成本与防正面冲击能力、抗腐蚀能力提高，使用可靠性提高及使用寿命延长的经济性相比，可忽略不计。


技术特征：
1.一种防正面冲击的to-x封装结构扩散硅压力传感器，管座(14)上设有盖帽(13)、扩散硅芯片(2)、焊丝(9)和针脚(17)，其特征是所述帽盖内衬套有环圈(16)，该环圈上部内倾形成上小下大的正锥圈部分(161)，所述盖帽的周壁开有周向间隔的侧孔(15)，该侧孔与所述环圈上部内倾起始部对应以致该侧孔与所述盖帽内壁和正锥圈部分外壁间的导流空间(18)贯通，所述正锥圈部分上口与所述盖帽上顶壁相间一距离，所述环圈内填充有硅胶(12)，所述扩散硅芯片、焊丝及其针脚接端埋没于所述硅胶。2.如权利要求1所述的扩散硅压力传感器，其特征是所述环圈上的侧孔为该环圈周壁周向均布的四个。

技术总结
一种防正面冲击的TO-X封装结构扩散硅压力传感器，管座上设有盖帽、扩散硅芯片、焊丝和针脚，所述帽盖内衬套有环圈，该环圈上部内倾形成上小下大的正锥圈部分，所述盖帽的周壁开有周向间隔的侧孔(15)，该侧孔与所述环圈上部内倾起始部对应以致该侧孔与所述盖帽内壁和正锥圈部分外壁间的导流空间(18)贯通，所述正锥圈部分上口与所述盖帽上顶壁相间一距离，所述环圈内填充有硅胶(12)，所述扩散硅芯片、焊丝及其针脚接端埋没于所述硅胶。本实用新型抗冲击、抗震动、抗腐蚀性能强，使用可靠，寿命长。寿命长。寿命长。


技术研发人员：陈加庆 石鹏 祝卫芳
受保护的技术使用者：杭州科岛微电子有限公司
技术研发日：2021.06.24
技术公布日：2022/3/25