[发明专利]一种隔离封装自补偿谐振压力敏感芯片探头及其封装方法

说明书

一种隔离封装自补偿谐振压力敏感芯片探头及其封装方法，它涉及一种探头及其封装方法。本发明为了解决现有的谐振压力敏感芯片存在Q值偏低和温度漂移，测量精度和长期稳定性下降的问题。本发明的可伐合金引脚安装在引线孔上，硅谐振压力敏感芯片为双芯片并安装在芯片粘接面上并留有空隙，硅谐振压力敏感芯片和可伐合金引脚通过电极键合引线连接；波纹膜片安装在波纹膜片接触面上，压环压装在波纹膜片上，隔离介质填充在间隙、探头介质传递通道、波纹膜片和密封管座之间形成的密闭空腔内。封装方法：对谐振层进行二次封装，使硅谐振压力敏感芯片处于隔离介质中工作。本发明用于压力的测量以及压力芯片探头的封装。

技术领域

本发明涉及一种自补偿谐振压力敏感芯片探头及其封装方法，具体涉及一种隔离封装自补偿谐振压力敏感芯片探头，属于MEMS谐振式压力传感器领域。

背景技术

硅谐振压力传感器通过测量谐振芯片的固有频率变化量间接测量压力，精度比一般压力传感器高出1-2个数量级，工作可靠，具有较好的稳定性、重复性。

传统硅谐振压力传通过直接接触被测压力实现压力测量，可适用于洁净气体的高精度压力测量；当被测压力环境处于高腐蚀液体或气体环境中海水，油路等的压力测量，传统硅谐振压力传感器长期处于腐蚀状态下工作，容易导致硅谐振压力探头结构性损害和压力芯片被腐蚀，导致性能降低或传感器失效。

同时硅谐振压力传感器的核心部分为谐振器，Q值是评价谐振器的核心指标，Q值越大谐振器性能越好。稳定的封装环境可以保证谐振器以固定Q值工作，从而保证硅谐振压力传感器具有高稳定性。漏率是谐振压力传感器芯片稳定性能的重要参数。最常见的压力绝压测量芯片密封腔是通过硅-硅键合、硅-玻璃键合和其他晶体材料键合制备的。

而现有谐振压力敏感芯片的支撑梁强度和刚度低，其谐振频率偏低，进而导致其核心指标Q值也偏低，影响其测量精度和应用范围。同时，现有的封装方法通常采用绝压腔裸露在大气压力范围内，进而使高精度绝对压力传感器密封腔的漏率增大，真空腔内的压力变大，直接影响传感器芯片的信号输出值，导致传感器芯片存在测量精度和长期稳定性下降的问题。

由于现有压力传感器在实际使用过程中，压力芯片本身对温度比较敏感，会随着温度的变化产生一定的漂移量；另外在封装过程中，传感器需要充灌硅油，以便把力从压力膜片，传导到压力芯片上，硅油在温度变化中，产生热胀冷缩，从而产生一定的应力，这个应力作用到压力芯片上，造成传感器的温度漂移；该温度漂移会导致传感器测量外界压力不准确，给压力的测量带来了不便。

综上所述，现有的谐振压力敏感芯片存在Q值偏低和温度漂移，影响其测量精度和应用范围的问题，以及现有封装方法存在测量精度和长期稳定性下降的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的谐振压力敏感芯片存在Q值偏低和温度漂移，影响其测量精度和应用范围的问题，以及现有封装方法存在测量精度和长期稳定性下降的问题。进而提供一种隔离封装结构的自补偿式硅谐振压力敏感芯片探头。

本发明的技术方案是：一种隔离封装自补偿谐振压力敏感芯片探头，它包括压环、波纹膜片、硅谐振压力敏感芯片、可伐合金引脚、电极键合引线、两个探头介质传递通道、密封管座和隔离介质，

密封管座的上端面为波纹膜片接触面，所述波纹膜片接触面上开设阶梯槽，所述阶梯槽的上阶梯面为引线孔面，下阶梯面为芯片粘接面，两个探头介质传递通道开设在所述芯片粘接面上，在所述引线孔面上竖直开设有多个引线孔，密封管座的外圆柱面中上部开设有环形密封槽；

可伐合金引脚通过玻璃烧结的方式竖直安装在密封管座的引线孔上，硅谐振压力敏感芯片通过胶粘的方式安装在密封管座的芯片粘接面上，且硅谐振压力敏感芯片与阶梯槽的侧壁之间留有空隙，硅谐振压力敏感芯片和可伐合金引脚之间通过电极键合引线连接；波纹膜片安装在波纹膜片接触面上，压环压装在波纹膜片上，隔离介质填充在所述空隙、探头介质传递通道、波纹膜片和密封管座之间形成的密闭空腔内；