一种耐流体冰冻的介质隔离封装压力传感器的制作方法

本发明涉及压力传感器技术领域，具体涉及一种耐流体冰冻的介质隔离封装压力传感器。

背景技术：

环境保护越来越受到社会的关注，其中减少环境污染的源头之一是减少汽车尾气对大气的污染。车用尿素溶液对减少车辆尾气排放至关重要，而车用尿素溶液的使用涉及到对其压力的测量。

尿素溶液作为压力传感器的测量介质，其与常用测量介质有较大的区别。首先，车用尿素溶液的尿素浓度为32.5％左右、ph值为10左右，对传感器的外壳和封装元件的耐腐蚀性具有很高的要求。另外，尿素溶液在低于-11℃时，尿素溶液的体积会有高达10％的膨胀，此时对所采用传感器要求更高。如果在低温环境下传感器的腔体内残留该测量介质，该测量介质在冰冻时会产生巨大的压力作用在压力敏感芯片上会导致该芯片的失效，甚至破裂。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种耐流体冰冻的介质隔离封装压力传感器，以适应测量介质的腐蚀性和低温结冰膨胀的特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耐流体冰冻的介质隔离封装压力传感器，包括：

外壳：集成有信号输入输出接口；

敏感组件：包括压力芯片、金丝、电路板、贴片基座、塑料框、压力接口、柔性泡沫材料；所述压力芯片固定于在贴片基座上，且位于所述贴片基座的通孔上方；所述电路板与贴片基座固定连接，通过所述金丝键合于所述压力芯片形成电气连接；所述塑料框固定在电路板上，所述金丝与压力芯片位于塑料框内部；所述塑料框的内部灌封保护凝胶，保护凝胶完全覆盖所述压力芯片及金丝；所述压力芯片背面的腔体内灌封有耐腐蚀性保护凝胶，灌封高度大于压力芯片的背面腔体高度；所述压力接口与所述贴片基座固定，形成一腔体，所述柔性泡沫材料置于所述腔体的内部；

上盖：密封固定于所述外壳的顶部；

密封件：所述压力接口设置有密封件凹槽，所述密封件和所述密封件凹槽相配合。

进一步地，所述压力芯片与所述贴片基片相粘接。

更进一步地，先使用底层涂料对贴片基座的贴片表面进行涂覆，并烘干，然后采用硅胶将所述压力芯片粘接于所述底层涂料上。

进一步地，所述耐腐蚀性保护凝胶为软胶。

进一步地，所述上盖包括盖板、防尘帽和防水透气膜，所述盖板上设置有大气压力导入孔，防尘帽与大气压力导入孔的外侧扣合，大气压力导入孔的内侧平面设置防水透气膜。

本发明的有益效果在于：

1、压力芯片的正面与背面以灌封的方式实现介质隔离，特别是压力芯片背面腔体的耐腐蚀性保护凝胶可以使压力芯片与贴片基座粘接界面远离具有腐蚀性的测量介质，保证粘接强度和耐久性。

2、敏感组件内部设置柔性泡沫材料，可以在测量介质低温冰冻时吸收其膨胀的体积，从而减小传感器内部腔体的压力，避免压力芯片承受的压力超过其爆破压力。

附图说明

图1为本发明实施例的整体剖视图；

图2为本发明实施例的外壳剖面视图；

图3为本发明实施例的敏感组件剖面视图；

图4为本发明实施例的敏感组件局部放大图；

图5为本发明实施例的上盖的剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

如图1-2所示，一种耐流体冰冻的介质隔离封装压力传感器1，其构造包括：外壳11、上盖12、敏感组件13及密封件14。所述敏感组件13与外壳11中的装配孔112粘接，所述上盖12与外壳11中的配合槽113配合，并采用粘接剂密封粘接，密封件14与敏感组件13中的压力接口319上的凹槽配合。

所述外壳11通过注塑成型工艺集成有信号输入输出接口111，提供敏感组件13与外部的信号连通。

如图3和图4所示，所述敏感组件14由压力芯片314、金丝312、电路板310、贴片基座318、塑料框311、压力接口319、柔性泡沫材料320。其构造如下：

压力芯片314粘贴在贴片基座318上，且位于贴片基座318通孔上方；

电路板310通过粘接剂与贴片基座318粘接，通过金丝312键合与压力芯片314形成电气连接；

塑料框311粘接在电路板310上，金丝312与压力芯片314位于塑料框311内部；

塑料框311的内部灌封保护凝胶313，保护凝胶313完全覆盖压力芯片314及金丝312，使压力芯片314正面与外界的介质隔离；所述保护凝胶313可以采用道康宁公司生产的硅凝胶，其牌号为dc-4-8022。

压力芯片314背面腔体灌封有耐腐蚀性保护凝胶317，灌封高度大于压力芯片314背面腔体高度，使压力芯片314背面与测量介质隔离，防止测量介质对压力芯片314与贴片基座318的粘接界面产生腐蚀；所述保护凝胶317可以采用道康宁公司生产的硅凝胶，其牌号为dc527。

压力接口319与贴片基座318焊接，形成一腔体，所述柔性泡沫材料320置于腔体内部，所述柔性泡沫材料320具备受压状态下体积收缩，卸压后体积恢复的特性，以此保证测量介质低温下结冰膨胀的体积被泡沫材料320吸收。

如图4所示，特别地，在压力芯片314粘接前，首先采用底层涂料316对贴片基座318的贴片表面进行涂覆后烘干，然后通过硅胶315与贴片基座318粘接，底层涂料316有利于增强压力芯片314与贴片基座318间的粘接强度。所述底层涂料316可以采用道康宁公司生产的硅烷底涂液，其牌号为1200-os。

如图5所示，上盖12由盖板211、防尘帽210和防水透气膜212构成，与外壳11上平面的装配槽113密封粘接，为传感器1提供防水、防尘和透气的内部环境；其中防尘帽210与盖板211上的大气压力导入孔218外侧通过卡扣215扣合，大气压力导入孔218的内侧平面设置防水透气膜212。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种耐流体冰冻的介质隔离封装压力传感器，包括外壳、敏感组件、上盖、密封件；敏感组件中，压力芯片固定于在贴片基座上，且位于贴片基座的通孔上方；电路板与贴片基座固定连接，通过金丝键合与压力芯片形成电气连接；塑料框粘接在电路板上，金丝与压力芯片位于塑料框内部；塑料框的内部灌封保护凝胶，保护凝胶完全覆盖芯片及金丝；压力芯片背面的腔体内灌封耐腐蚀性保护凝胶，灌封高度大于芯片背面腔体高度；压力接口与贴片基座焊接，形成一腔体，柔性泡沫材料置于腔体的内部。本发明可以适应测量介质的腐蚀性和低温结冰膨胀的特点。

技术研发人员：刘胜;吴登峰;李凡亮;王小平;曹万
受保护的技术使用者：武汉飞恩微电子有限公司
技术研发日：2017.09.05
技术公布日：2018.01.16