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CN106643898A - 一种声表面波多参数传感器集成封装方法 - Google Patents

一种声表面波多参数传感器集成封装方法 Download PDF

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CN106643898A
CN106643898A CN201611219222.8A CN201611219222A CN106643898A CN 106643898 A CN106643898 A CN 106643898A CN 201611219222 A CN201611219222 A CN 201611219222A CN 106643898 A CN106643898 A CN 106643898A
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humidity
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赵一宇
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Beijing Machinery Equipment Research Institute
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Beijing Machinery Equipment Research Institute
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    • G—PHYSICS
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    • G01K11/22—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种声表面波多参数传感器集成封装方法，通过集成封装声表面波温度、压力传感器结构，集成封装声表面波温度、湿度、压力传感器结构，解耦声表面波温度、湿度、压力传感器信号三部分完成。该方法能够解决传统的封装方法需要外界提供较多的接口、引线复杂、多物理量干扰对传感器芯片测试结果的影响等问题，提高了测量结果的准确性。

Description

一种声表面波多参数传感器集成封装方法
技术领域
本发明涉及一种传感器封装方法，特别是一种声表面波多参数传感器集成封装方法。
背景技术
目前，在多种应用场合需要同时对温度、压力、湿度这三个物理量进行测量，传统的测试方法需要分别使用温度传感器、压力传感器、湿度传感器对这三个物理量分别进行测量，结构上，需要外界提供较多的接口，引线复杂；且实际使用中，温度、湿度、压力这三个物理量对封装完成的传感器会有交叉干扰，传统的封装方法并未考虑这一干扰对传感器芯片测试结果的影响，导致测量结果不准确。可见传统的单一物理量传感器封装无法满足同时进行温度、压力、湿度测量的要求。
发明内容
本发明目的在于提供一种声表面波多参数传感器芯片集成封装方法，解决目前单一物理量传感器封装结构接口复杂，且多个物理量对封装完成的传感器存在交叉干扰的问题。
一种声表面波多参数传感器集成封装方法，其具体步骤为：
第一步，集成封装声表面波温度、压力传感器结构
声表面波温度、压力传感器结构，包括：传感器底座、信号引脚、压力形变膜片、压力传感器芯片、温度传感器芯片、传感器上盖、金属丝引线和非导电胶。其中，压力传感器芯片置于压力形变膜片中心位置，以获得最大敏感形变；压力形变膜片通过粘贴、激光焊接的键合方式固定在传感器上盖的内侧，且需要保证键合处的密封性能；温度传感器芯片置于传感器底座的中心位置，以隔离压力变化对温度测量的影响；传感器底座采用铁钴镍合金材料制作；压力传感器芯片引出两根金属丝引线，分别连接到两个信号引脚上；温度传感器芯片引出两根金属丝引线，分别连接到两个信号引脚上；两个信号引脚分别经传感器底座上的两个接线孔中穿出，且两个信号引脚与传感器底座之间用非导电胶填充，保证密封性能；传感器底座与传感器上盖通过激光焊接键合方式固定，保证焊接处密封性能。
第二步，集成封装声表面波温度、湿度、压力传感器结构
将湿度传感器芯片和金属保护罩与集成封装的温度、压力传感器结构进行集成封装。其中金属保护罩采用铁钴镍合金材料制作，为多孔结构。湿度传感器芯片通过粘贴、激光焊接键合的方式固定在传感器底座上，且湿度传感器芯片置于传感器底座上与温度传感器芯片安装面相对的一侧。信号引脚加工成L状，并用两根金属丝引线将湿度传感器芯片分别连接到两个信号引脚上。金属保护罩上设置两个接线孔，将两个信号引脚分别从金属保护罩上的接线孔中引出，两个信号引脚与金属保护罩之间用非导电胶填充。金属保护罩采用粘贴、激光焊接键合的方式固定在传感器底座上，形成最终的声表面波温度、湿度、压力传感器集成封装结构。
第三步，解耦声表面波温度、湿度、压力传感器信号
集成封装的声表面波温度、湿度、压力传感器集成封装结构，其中温度传感器芯片、湿度传感器芯片仍然受到待测压力的影响；压力传感器芯片、湿度传感器芯片受到待测温度的影响；但压力传感器芯片、温度传感器芯片不会受到待测湿度的影响。设压力传感器芯片输出为、温度传感器芯片输出为、湿度传感器芯片输出为，则待测温度、待测湿度、待测压力关系表达式为：
（1）
（2）
（3）
压力系数（）、温度系数（）、湿度系数（）通过传感器校验获得。测试得到传感器输出的、、后，通过联立求解公式（1）、公式（2）、公式（3）即获得此时外界环境的待测温度、待测湿度、待测压力的准确值。
至此，完成了声表面波多参数传感器的集成封装。
本方法能够解决传统的封装方法需要外界提供较多的接口、引线复杂的问题，其铁钴镍合金材料制作的多孔结构能够阻挡液体以及灰尘污染湿度传感器芯片，其集成封装结构考虑了多物理量干扰对传感器芯片测试结果的影响，提高了测量结果的准确性。
附图说明
图1 一种声表面波多参数传感器集成封装方法中声表面波温度、压力传感器的封装示意图；
图2 一种声表面波多参数传感器集成封装方法中声表面波温度、湿度、压力传感器的集成封装示意图；
图3 一种声表面波多参数传感器集成封装方法中声表面波温度、湿度、压力传感器的集成封装侧向示意图；
图4 一种声表面波多参数传感器集成封装方法中信号引脚的正向与侧向示意图。
1.传感器底座 2.信号引脚 3.压力形变膜片 4.压力传感器芯片 5.温度传感器芯片
6.传感器上盖 7.金属丝引线 8.非导电胶 9.湿度传感器芯片 10.金属保护罩。
具体实施方式
一种声表面波多参数传感器集成封装方法，其具体步骤为：
第一步，集成封装声表面波温度、压力传感器结构
声表面波温度、压力传感器结构，包括：传感器底座1、信号引脚2、压力形变膜片3、压力传感器芯片4、温度传感器芯片5、传感器上盖6、金属丝引线7和非导电胶8。其中，压力传感器芯片4置于压力形变膜片3中心位置，以获得最大敏感形变；压力形变膜片3通过粘贴、激光焊接的键合方式固定在传感器上盖6的内侧，且需要保证键合处的密封性能；温度传感器芯片5置于传感器底座1的中心位置，以隔离压力变化对温度测量的影响；传感器底座1采用铁钴镍合金材料制作；压力传感器芯片4引出两根金属丝引线7，分别连接到两个信号引脚2上；温度传感器芯片5引出两根金属丝引线7，分别连接到两个信号引脚2上；两个信号引脚2分别经传感器底座1上的两个接线孔中穿出，且两个信号引脚2与传感器底座6之间用非导电胶8填充，保证密封性能；传感器底座1与传感器上盖6通过激光焊接键合方式固定，保证焊接处密封性能。
第二步，集成封装声表面波温度、湿度、压力传感器结构
将湿度传感器芯片9和金属保护罩10与集成封装的温度、压力传感器结构进行集成封装。其中金属保护罩9采用铁钴镍合金材料制作，为多孔结构。湿度传感器芯片9通过粘贴、激光焊接键合的方式固定在传感器底座1上，且湿度传感器芯片9置于传感器底座上1与温度传感器芯片5安装面相对的一侧。信号引脚2加工成L状，并用两根金属丝引线7将湿度传感器芯片9分别连接到两个信号引脚2上。金属保护罩10上设置两个接线孔，将两个信号引脚2分别从金属保护罩10上的接线孔中引出，两个信号引脚2与金属保护罩10之间用非导电胶8填充。金属保护罩10采用粘贴、激光焊接键合的方式固定在传感器底座1上，形成最终的声表面波温度、湿度、压力传感器集成封装结构。
第三步，解耦声表面波温度、湿度、压力传感器信号
集成封装的声表面波温度、湿度、压力传感器集成封装结构，其中温度传感器芯片5、湿度传感器芯片9仍然受到待测压力的影响；压力传感器芯片4、湿度传感器芯片9受到待测温度的影响；但压力传感器芯片4、温度传感器芯片5不会受到待测湿度的影响。设压力传感器芯片4输出为、温度传感器芯片5输出为、湿度传感器芯片9输出为，则待测温度、待测湿度、待测压力关系表达式为：
（1）
（2）
（3）
压力系数（）、温度系数（）、湿度系数（）通过传感器校验获得。测试得到传感器输出的、、后，通过联立求解公式（1）、公式（2）、公式（3）即获得此时外界环境的待测温度、待测湿度、待测压力的准确值。
至此，完成了声表面波多参数传感器的集成封装。

Claims (1)

1.一种声表面波多参数传感器集成封装方法，其特征在于具体步骤为：
第一步，集成封装声表面波温度、压力传感器结构
声表面波温度、压力传感器结构，包括：传感器底座（1）、信号引脚（2）、压力形变膜片（3）、压力传感器芯片（4）、温度传感器芯片（5）、传感器上盖（6）、金属丝引线（7）和非导电胶（8）；其中，压力传感器芯片（4）置于压力形变膜片（3）中心位置，以获得最大敏感形变；压力形变膜片（3）通过粘贴、激光焊接的键合方式固定在传感器上盖（6）的内侧，且需要保证键合处的密封性能；温度传感器芯片（5）置于传感器底座（1）的中心位置，以隔离压力变化对温度测量的影响；传感器底座（1）采用铁钴镍合金材料制作；压力传感器芯片（4）引出两根金属丝引线（7），分别连接到两个信号引脚（2）上；温度传感器芯片（5）引出两根金属丝引线（7），分别连接到两个信号引脚（2）上；两个信号引脚（2）分别经传感器底座（1）上的两个接线孔中穿出，且两个信号引脚（2）与传感器底座（1）之间用非导电胶（8）填充，保证密封性能；传感器底座（1）与传感器上盖（6）通过激光焊接键合方式固定，保证焊接处密封性能；
第二步，集成封装声表面波温度、湿度、压力传感器结构
将湿度传感器芯片（9）和金属保护罩（10）与集成封装的温度、压力传感器结构进行集成封装；其中金属保护罩（10）采用铁钴镍合金材料制作，为多孔结构；湿度传感器芯片（9）通过粘贴、激光焊接键合的方式固定在传感器底座（1）上，且湿度传感器芯片（9）置于传感器底座（1）上与温度传感器芯片（5）安装面相对的一侧；信号引脚（2）加工成L状，并用两根金属丝引线（7）将湿度传感器芯片（9）分别连接到两个信号引脚（2）上；金属保护罩（10）上设置两个接线孔，将两个信号引脚（2）分别从金属保护罩（10）上的接线孔中引出，两个信号引脚（2）与金属保护罩（10）之间用非导电胶（8）填充；金属保护罩（10）采用粘贴、激光焊接键合的方式固定在传感器底座（1）上，形成最终的声表面波温度、湿度、压力传感器集成封装结构；
第三步，解耦声表面波温度、湿度、压力传感器信号
集成封装的声表面波温度、湿度、压力传感器集成封装结构，其中温度传感器芯片（5）、湿度传感器芯片（9）仍然受到待测压力的影响；压力传感器芯片（4）、湿度传感器芯片（9）受到待测温度的影响；但压力传感器芯片（4）、温度传感器芯片（5）不会受到待测湿度的影响；设压力传感器芯片（4）输出为、温度传感器芯片（5）输出为、湿度传感器芯片（9）输出为，则待测温度、待测湿度、待测压力关系表达式为：
（1）
（2）
（3）
压力系数，其中、温度系数，其中、湿度系数，其中，通过传感器校验获得；测试得到传感器输出的、、后，通过联立求解公式（1）、公式（2）、公式（3）即获得此时外界环境的待测温度、待测湿度、待测压力的准确值；
至此，完成了声表面波多参数传感器的集成封装。
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