一种适用于人体内监测的压力传感器及其制造方法与流程

本发明属于微型电子元器件领域，具体来说涉及一种适用于人体内监测的压力传感器及其制造方法。

背景技术：

1、随着医疗技术及相关医疗器械的发展，压力传感器被广泛应用于眼部、颅内等器官手术中或术后，用于监测眼压、颅内压等电生理参数。然而现有的压力传感器一般采用的sop封装、to封装、dip封装及介质隔离封装，并不具备生物兼容性，因而无法适用于人体内压力监测。而具备生物兼容性的压力传感器，又难以做到本体的小型化以及批量化生产。申请号为202010704242.4的发明专利给出了一种压力传感器及其制造方法，虽然该专利将压力传感器小型化且适于批量生产，但是根据其方法得到的压力传感器并不具备生物相容性，若要应用在人体内部，势必要增加额外的组件与加工步骤。

技术实现思路

1、本发明旨改进现有技术存在的问题，采用mems工艺技术，制备形成一种新型的小体积压力传感器封装。该封装主体适用于诸如电容式、电阻式、谐振式等各类压力传感器芯片，且具备生物相容性，适于批量加工。

2、本发明采用的方案是：

3、一种适用于人体内监测的压力传感器，包括压力传感器芯片、胶粘剂、封装主体、金属馈通柱和绑定线；所述的封装主体是密封腔体；所述的压力传感器芯片设置在封装主体内部；所述的金属馈通柱设置在封装主体底部；所述的压力传感器芯片通过胶粘剂与封装主体连接，所述的压力传感器芯片还通过绑定线与金属馈通柱电连接。金属馈通柱用于压力传感器芯片与压力传感器以外的器件实现电连接。

4、作为优选，所述的封装主体底部是带有通孔的玻璃基板，所述的封装主体还包括玻璃外壳和密封胶；所述的玻璃外壳设有贯通槽且贯通槽的上口与密封胶连接，所述贯通槽的下口与玻璃基板连接；所述的金属馈通柱设置在玻璃基板的通孔内且贯穿玻璃基板。封装主体由玻璃基板、玻璃基板上的金属馈通柱、玻璃外壳和密封胶共同合围成密封的腔体，玻璃基板和玻璃外壳采用相同的玻璃材质，cte差值小，可靠性高，且所用材料与连接方式均具备生物兼容性。

5、作为优选，所述的金属馈通柱材料可以是钛、铂、金或者其它具备生物相容性的金属以及这些材料的组合。金属馈通柱与通孔壁对应的柱面可以是钛层，上下两面可以是ti/au或ti/pt/au膜，其余的内部材料可以是铂、金或者其它具备生物相容性的金属；柱面的钛层适于溅射加工，上下两面的ti/au或ti/pt/au膜适于焊接，构成金属馈通柱的所有材料都具备生物相容性，适用于在人体内部使用。

6、作为优选，所述的贯通槽可以是上口大下口小的双柱组合形。

7、作为优选，所述的玻璃外壳与玻璃基板的连接方式是激光焊接。激光焊接利用焊接对象的自身材料实现连接，从而在保证密封性的前提下避免引入破坏生物相容性的焊料。

8、作为优选，所述的密封胶材料可以是单组份硅胶或双组分硅胶。单组份硅胶或双组分硅胶均具备生物相容性。

9、一种适用于人体内监测的压力传感器制造方法，包括以下步骤：

10、s001、以一玻璃片作为玻璃基板衬底，在玻璃基板衬底上加工出定位标；在玻璃基板衬底上还参照定位标位置加工出芯片定位线和通孔定位线；所述芯片定位线和通孔定位线的位置和形状分别与压力传感器芯片以及通孔在玻璃基板上的投影对应；

11、s002、沿玻璃基板衬底上的通孔定位线加工出与压力传感器芯片管脚对应的通孔；s003、在通孔侧壁溅射形成种子金属层，在种子金属层形成后采用电镀铂、金或者其它具备生物相容性的金属以及这些材料的组合填实通孔，并在填实后的柱体上下两面覆盖ti/au或ti/pt/au膜形成金属馈通柱；所述的种子金属层对应通孔侧壁的一面为钛，对应填实通孔的一面为与填实材料相同的材料；

12、s004、通过胶粘剂将若干个压力传感器芯片一一粘连在玻璃基板衬底上对应的芯片定位线位置，通过引线键合将绑定线与压力传感器芯片焊盘及金属馈通柱连接；s005、取另一玻璃片作为玻璃外壳基片，在玻璃外壳基片上加工出与玻璃基板衬底上的定位标对应的定位标；在玻璃外壳基片上还参照定位标位置加工出外壳定位线；所述的外壳定位线与玻璃外壳在璃外壳基片上的投影对应；

13、s006、沿玻璃外壳基片上每个外壳定位线加工出贯通槽；

14、s007、通过激光焊接连接玻璃基板衬底和玻璃外壳基片，玻璃基板衬底和玻璃外壳基片上的定位标互相对准；玻璃外壳基片中的贯通槽与玻璃基板衬底上的压力传感器芯片及通孔阵列一一对应；

15、s008、将密封胶定量加入贯通槽的上口并在60℃～150℃温度条件下固化；

16、s009、采用机械切割或激光切割方式，沿外壳定位线外边缘将连接的玻璃基板衬底和玻璃外壳基片切割形成若干个适用于人体内监测的压力传感器。

17、芯片定位线、通孔定位线和外壳定位线分别为通孔与贯通槽的加工以及压力传感器芯片与玻璃基板的连接提供辅助定位；定位标为芯片定位线、通孔定位线、外壳定位线以及玻璃基板衬底与玻璃外壳基片的对准提供辅助定位，使得批量加工时每个贯通槽与对应的压力传感器芯片及通孔阵列能够对准。

18、作为优选，所述的玻璃基板衬底与玻璃外壳基片为相同的材质、投影面积与形状。采用相同材质、投影面积与形状的玻璃，减少了前序的加工步骤，降低了cte差值。

19、作为优选，s006中所述的贯通槽可以是上口大下口小的双柱组合形状。双柱形的贯通槽上口大，利于密封胶的形变，使得本发明的压力传感器对压力变化检测更加精准；双柱形的贯通槽下口小，使得玻璃外壳在外径不变的情况下，底部投影面积更大，与玻璃基板的焊接更加容易操作且密封性好。

20、作为优选，s006中的加工方法可以是喷砂工艺、激光打孔或刻蚀工艺开槽。

21、本发明的主要优点在于：本发明的压力传感器封装主体玻璃基板与玻璃外壳cte差值小，密封性好、可靠性高。压力传感器体整体积小、具备生物相容性，其制备工艺流程可实现批量加工。

技术特征：

1.一种适用于人体内监测的压力传感器，其特征在于，包括压力传感器芯片、胶粘剂、封装主体、金属馈通柱和绑定线；所述的封装主体是密封腔体；所述的压力传感器芯片设置在封装主体内部；所述的金属馈通柱设置在封装主体底部；所述的压力传感器芯片通过胶粘剂与封装主体连接，所述的压力传感器芯片还通过绑定线与金属馈通柱电连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于人体内监测的压力传感器，其特征在于，所述的封装主体底部是带有通孔的玻璃基板，所述的封装主体还包括玻璃外壳和密封胶；所述的玻璃外壳设有贯通槽且贯通槽的上口与密封胶连接，所述贯通槽的下口与与玻璃基板连接；所述的金属馈通柱设置在玻璃基板的通孔内且贯穿玻璃基板。

3.根据权利要求,2所述的一种适用于人体内监测的压力传感器，其特征在于，所述的金属馈通柱材料可以是钛、铂、金或者其它具备生物相容性的金属以及这些材料的组合。

4.根据权利要求3所述的一种适用于人体内监测的压力传感器，其特征在于，所述的贯通槽可以是上口大下口小的双柱组合形。

5.根据权利要求4所述的一种适用于人体内监测的压力传感器，其特征在于，所述的玻璃外壳与玻璃基板的连接方式是激光焊接。

6.根据权利要求5所述的一种适用于人体内监测的压力传感器，其特征在于，所述的密封胶材料可以是单组份硅胶或双组分硅胶。

7.一种适用于上述人体内监测的压力传感器制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种适用于人体内监测的压力传感器制备方法，其特征在于，所述的玻璃基板衬底与玻璃外壳基片为相同的材质、投影面积与形状。

9.根据权利要求8所述的一种适用于人体内监测的压力传感器制备方法，其特征在于，s006中所述的贯通槽可以是上口大下口小的双柱组合形状。

10.根据权利要求9所述的一种适用于人体内监测的压力传感器制备方法，其特征在于，s006中的加工方法可以是喷砂工艺、激光打孔或刻蚀工艺开槽。

技术总结一种适用于人体内监测的压力传感器，包括压力传感器芯片、胶粘剂、封装主体、金属馈通柱和绑定线；所述的封装主体是密封腔体；所述的压力传感器芯片设置在封装主体内部；所述的金属馈通柱设置在封装主体底部；所述的压力传感器芯片通过胶粘剂与封装主体连接，所述的压力传感器芯片还通过绑定线与金属馈通柱电连接。金属馈通柱用于压力传感器芯片与压力传感器以外的器件实现电连接。技术研发人员：刘时元,石程,张文俊,姜辅瑞,徐磊受保护的技术使用者：杭州暖芯迦电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/6