一种无引线封装的高温压力传感器的制作方法

本发明属于传感器设计领域，尤其涉及一种无引线封装的高温压力传感器。

背景技术：

1、高温压力传感器在航空航天、兵器工业、石油化工、冶金工业中都起着重要作用，尤其在飞行试验发动机测量系统中不可缺少。单晶硅soi压力传感器相比于其他材料的性能更加优良、稳定性更好、可靠性更高，基于soi材料的mems传感芯片封装技术至关重要，需要保护精密的微结构不被损坏和刻蚀,同时将微结构尽量暴露在环境中以获得不失真的物理和化学等特征值。传统的压力传感技术传感部分采用硅芯片，通过丝线与传感器其它电路连接，这些丝线或焊接处在高振动或快速压力循环容易造成疲劳。高温压力传感器关键mems工艺步骤，完成高温压力传感器芯体设计，并采用无引线封装代替传统金丝或其它金属丝引线工艺中的引线、转接及封装等多个工艺步骤，减少压焊引线和金属丝自身的不可靠因素，实现长期耐受450℃的高温压力传感器设计。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题：提出一种长期耐受450℃的单晶硅soi压阻式高温压力传感器设计方案，满足航空航天、石油钻井、爆破等领域对高温压力传感器需求。

2、本发明的技术方案：

3、一种无引线封装的高温压力传感器，包括：封装金属管壳、玻璃基座、金属插针、传感器芯片、硅基座；

4、所述封装金属管壳为一端开口的筒状结构，壳体从内向外依次设置传感器芯片、封装金属管壳和玻璃基座；

5、所述传感器芯片设有两处金属电极；

6、所述硅基座为圆饼状，硅基座上设有两处与金属电极位置匹配的第一外引线过孔；

7、所述玻璃基座为圆饼状，陶瓷基座上设有两处与金属电极位置匹配的第二外引线过孔；

8、所述传感器芯片通过粘接浆料与硅基座粘接，硅基座通过粘接浆料与陶瓷基座粘接；

9、所述两处金属电极分别连接两根外引线并从两处外引线过孔穿出输出压力数据。

10、进一步，所述粘接浆料为氧化锆高温粘接浆料，并通过键合方式粘接。

11、进一步，传感器芯片上的金属电极为pt5si2-ti-pt-au复合膜层电极，复合金属电极在400℃氮气环境下退火40分钟完成。

12、进一步，所述两个外引线穿过陶瓷基座后还连接有温度敏感补偿结构，经温度补偿后输出修正后的压力数据。

13、进一步，所述传感器芯片与壳体内壁分离以形成空腔；

14、所述盖帽玻璃与传感器芯片连接端面开口凹槽形成绝压参考腔；

15、所述传感器芯片面向凹槽一侧设有压敏电阻用于感应压力。

16、进一步，所述传感器芯片远离盖帽玻璃一侧中心开有盲孔。

17、进一步，所述第一外引线过孔为梯形孔，且所述第一外引线过孔内灌封金属浆料。

18、进一步，所述壳体为可伐合金。

19、通过压力敏感膜加工等mems工艺以及无引线封装结构，完成高温压力传感器设计。通过硅硅键合技术，使得整个芯片的热匹配性能优良，力敏芯片的电极通过复合膜层pt5si2-ti-pt-au引出。通过低应力封装结构设计与优化、低失配的高温粘接材料选择组合及工艺优化等，实现450℃环境温度下工作的要求。

20、本申请的有益效果在于：通过关键mems工艺步骤、硅硅键合技术、无引线封装等方式实现耐受450℃的单晶硅soi压阻式高温压力传感器设计。

技术特征：

1.一种无引线封装的高温压力传感器，其特征在于：所述传感器包括：封装金属管壳、玻璃基座、金属插针、传感器芯片、硅基座；

2.根据权利要求1所述的高温压力传感器，其特征在于：所述粘接浆料为氧化锆高温粘接浆料，并通过键合方式粘接。

3.根据权利要求1所述的高温压力传感器，其特征在于：传感器芯片上的金属电极为pt5si2-ti-pt-au复合膜层电极，复合金属电极在400℃氮气环境下退火40分钟完成。

4.根据权利要求1所述的高温压力传感器，其特征在于：所述两个外引线穿过陶瓷基座后还连接有温度敏感补偿结构，经温度补偿后输出修正后的压力数据。

5.根据权利要求1所述的高温压力传感器，其特征在于：所述传感器芯片与壳体内壁分离以形成空腔；

6.根据权利要求5所述的高温压力传感器，其特征在于：所述传感器芯片远离盖帽玻璃一侧中心开有盲孔。

7.根据权利要求5所述的高温压力传感器，其特征在于：所述第一外引线过孔为梯形孔，且所述第一外引线过孔内灌封金属浆料。

8.根据权利要求1所述的高温压力传感器，其特征在于：所述壳体为可伐合金。

技术总结本发明涉及传感器设计领域，提供一种无引线封装的高温压力传感器。包括：封装金属管壳、玻璃基座、金属插针、传感器芯片、硅基座；封装金属管壳为一端开口的筒状结构，壳体从内向外依次设置传感器芯片、封装金属管壳和玻璃基座；传感器芯片设有两处金属电极；硅基座为圆饼状，硅基座上设有两处与金属电极位置匹配的第一外引线过孔；玻璃基座为圆饼状，陶瓷基座上设有两处与金属电极位置匹配的第二外引线过孔；传感器芯片通过粘接浆料与硅基座粘接，硅基座通过粘接浆料与陶瓷基座粘接；两处金属电极分别连接两根外引线并从两处外引线过孔穿出输出压力数据。技术研发人员：张玉琴,王凌云,冯铭瑜,张宇,白雪,杨茜茜受保护的技术使用者：中国飞行试验研究院技术研发日：技术公布日：2024/4/17