本發(fā)明實施例涉及封裝技術(shù)，尤其涉及一種壓力傳感器及所適用的汽車。

背景技術(shù)：

隨著傳感器在各領(lǐng)域的廣泛應用，不同領(lǐng)域?qū)鞲衅鞯囊笠灿兴煌?。比如在汽車的空氣壓縮機內(nèi)設(shè)置壓力傳感器，需要壓力傳感器具有抗震、耐用性強。為此，技術(shù)人員采用集成電路的方式將壓力感應電路、壓力信號處理電路等封裝在壓力傳感器中。

然而，上述方式得到的壓力傳感器在多頻次的高低壓變換情況下，使用壽命明顯不足。

與此同時，隨著芯片封裝技術(shù)的日臻成熟，TO封裝技術(shù)更廣泛的應用在各芯片領(lǐng)域。更通用的TO封裝將芯片外殼標準化，使得標準化的外殼所提供的空間與高集成度的壓力傳感器的尺寸之間，無法完美匹配。因此，需要針對上述缺陷進行改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種壓力傳感器及所適用的汽車，以解決現(xiàn)有的壓力傳感器無法穩(wěn)定的、且更易于批量生產(chǎn)的應用于汽車內(nèi)的空氣壓力檢測。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種壓力傳感器，包括：帶有開口的外殼；用于感應空氣壓力的壓力感應芯片，包含芯片引腳；與所述外殼一起將所述壓力感應芯片封裝在其中的載板，所述載板包括：載板本體和貫穿所述載板板體的載板引腳；所述壓力感應芯片的芯片引腳與位于所述載板本體一側(cè)的載板引腳對應連接；壓力信號處理裝置，與所述載板本體另一側(cè)的載板引腳電連接，用于對所述壓力感應芯片所提供的壓力信號進行信號處理。

第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種汽車，包括：汽車空氣壓縮機；以及，設(shè)置在所述汽車空氣壓縮機的如上所述的壓力傳感器；其中，所述壓力傳感器中被載板和外殼封裝的壓力感應芯片設(shè)置于所述汽車空氣壓縮機的高壓倉內(nèi)，所述壓力信號處理裝置設(shè)置于所述高壓倉之外。

本發(fā)明將壓力感應芯片單獨封裝，解決了感應信號處理裝置在高壓環(huán)境下壽命較短的問題，以及解決了標準化的外殼尺寸無法容納多個封裝在一起的芯片的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一中的壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例一中的壓力傳感器中A-A方向的載板引腳和芯片引腳的連接示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例一中的壓力傳感器中B-B方向的壓力信號處理裝置中印刷電路板和壓力信號處理芯片的連接示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

請參閱圖1，本發(fā)明一實施例提供一種壓力傳感器。本實施例可適用于檢測汽車等基于壓控驅(qū)動的設(shè)備中的空氣壓力信號(以下簡稱壓力信號)。其中，所述壓控驅(qū)動設(shè)備中包含空氣壓縮機，所述壓力傳感器安裝在空氣壓縮機的空氣出口側(cè)。空氣壓縮機可根據(jù)所述壓力傳感器提供的壓力信號調(diào)整空氣壓縮機的壓縮情況。所述壓力傳感器包括：壓力感應芯片12，封裝所述壓力感應芯片12的外殼11和載板13，以及壓力信號處理裝置14。

所述外殼11帶有開口，為了讓空氣進口或空氣出口的空氣進入外殼11內(nèi)，以便封裝在外殼11內(nèi)的壓力感應芯片12能夠感應空氣氣壓并產(chǎn)生壓力信號。開口的數(shù)量可以是一個或多個。開口可設(shè)置在外殼11的頂部、側(cè)壁等位置。所述外殼11優(yōu)選為金屬材料，以便利用TO封裝技術(shù)對壓力感應芯片12進行封裝。其中，所述外殼11是按照TO封裝技術(shù)所規(guī)定的行業(yè)標準采購的。為了便于將壓力感應芯片12固定在空氣進口管道和空氣出口管道內(nèi)，所述外殼11優(yōu)選呈階梯狀，如此在汽車制造時，可將所述外殼11卡固在管道內(nèi)。

所述壓力感應芯片12是基于MEMS(微機電系統(tǒng))制造的半導體器件。其至少包含電源引腳、壓力信號輸出引腳等芯片引腳121。所述芯片引腳121可以呈針狀、或貼片狀。

所述壓力感應芯片12利用空氣氣壓-電阻的對應關(guān)系，將所感應的氣壓變化轉(zhuǎn)換成電信號，并將電信號通過芯片引腳121予以輸出。例如，所述壓力感應芯片12是在單晶硅片上擴散惠斯通電橋，利用橋壁電阻值隨氣壓變化而產(chǎn)生的電壓阻效應，產(chǎn)生一差動電壓信號，該差動電壓信號為壓力信號。

所述載板13用于將壓力感應芯片12所感應的壓力信號傳遞給外部的壓力信號處理裝置14。

所述載板13上設(shè)有與芯片引腳121數(shù)量對應的載板引腳131，各芯片引腳121和載板引腳131對應電連接。其中，所述載板引腳131貫穿載板板體。所述載板引腳131在載板板體與芯片引腳121固定的一側(cè)可以是貼片狀(如焊盤、或金屬貼片)、或針狀(如金屬線、或針腳)。所述載板引腳131在載板板體的另一側(cè)為針狀，以便和外部的壓力信號處理裝置14相連。

所述芯片引腳121和載板引腳131可采用焊接的方式固定，如圖2所示。優(yōu)選地，所述載板引腳131與芯片引腳121通過引線鍵合方式固定在一起。具體地，所述載板引腳131與芯片引腳121電連接一側(cè)為金屬線，并利用熱、壓力、或超聲波能量等方式，讓該金屬線與壓力感應芯片12的芯片引腳121發(fā)生電子共享或原子的相互擴散，從而使兩種金屬間實現(xiàn)原子量級上的鍵合，如此實現(xiàn)芯片與載板13之間的電氣互連。

特別針對汽車的強震動應用環(huán)境，所述載板13與壓力感應芯片12之間的縫隙灌注軟膠。其中，所述軟膠為滿足預設(shè)彈性系數(shù)的絕緣膠體，用以保護壓力感應芯片12減輕外部震動對芯片內(nèi)部及芯片與載板之間電連接的破壞。所述軟膠舉例為硅膠。被軟膠包圍的壓力感應芯片12能夠減少汽車強震對其的破壞。在制造時，采用預設(shè)的適宜溫度將軟膠軟化后，灌注在載板13和壓力感應芯片12之間，待溫度降低后，軟膠成為載板13和壓力感應芯片12之間的絕緣保護體。

所述壓力信號處理裝置14與所述載板引腳131電連接，用于對所述壓力感應芯片12所提供的壓力信號進行信號處理。

具體地，所述壓力信號處理裝置14為壓力感應芯片12的信號處理電路，用于對所接收的壓力信號進行放大、濾波、校準等處理，以便為空氣壓縮機或其他檢測設(shè)備提供準確的空氣壓力值。所述壓力信號處理裝置14可以是單片機、或集成電路。

如圖1所示，為了幫助將封裝好的壓力感應芯片12固定在管道內(nèi)，同時避免壓力信號處理裝置14受高壓空氣的破壞，所述壓力信號處理裝置14設(shè)置在管道之外，故而壓力信號處理裝置14與載板13本體之間間隔有空間。所述壓力信號處理裝置14與載板13本體之間間隔的空間可以與管道壁厚相匹配，也可以大于管道壁厚。

在一種優(yōu)選方案中，所述壓力信號處理裝置14包括：與所述載板引腳131電連接的印刷電路板；以及布置在所述印刷電路板上的至少一個壓力信號處理芯片，用于借由所述載板引腳131對所述壓力感應芯片12所提供的壓力信號進行信號處理。

其中，所述印刷電路板為壓力感應芯片12和各壓力信號處理芯片提供連接電路。所述印刷電路板可以包含一個金屬圖層、也可以為多個金屬圖層。所述金屬圖層為圖案化的導電布圖，用于為壓力感應芯片12和各壓力信號處理芯片提供電連接、偏置電壓等。當所述印刷電路板為多層時，所述印刷電路板還包括用于貫穿各層的導電孔。為了便于多個壓力信號處理芯片的布置，所述載板引腳131固定在印刷電路板的一層金屬圖層，至少一個壓力信號處理芯片142設(shè)置在所述印刷電路板的另一層金屬圖層。例如，如圖3所示，所述印刷電路板141包含兩層金屬圖層和連通兩金屬圖層的導電孔143，該兩層的金屬圖層分別位于印刷電路板141的正面和反面，所述載板引腳131固定在印刷電路板141的正面，壓力信號處理芯片142設(shè)置于印刷電路板141的反面。壓力信號處理芯片142上設(shè)有與載板引腳131相連的焊盤144。

所述壓力信號處理芯片可以均為利用半導體技術(shù)集成的電路，其包括以下至少一種：濾波處理芯片、校準處理芯片、和讀出電路芯片。

其中，所述濾波處理芯片包含信號放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、和濾波電路等，用于將所述壓力感應芯片12所提供的模擬的微小壓力信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化的低噪音的壓力信號。

所述校準處理芯片用于根據(jù)壓力感應芯片12及其外圍電路的系統(tǒng)誤差、隨機誤差等所引起的壓力信號偏差進行糾正。

所述讀出電路芯片用于根據(jù)所連接的外部檢測系統(tǒng)的讀出指令，將根據(jù)壓力信號所得到的壓力值予以輸出。為了保護讀出電路芯片，所述讀出電路芯片通過硬膠固定在印刷電路板上。所述硬膠為硬度滿足預設(shè)硬度值的膠體，如環(huán)氧樹脂。

如圖1、2、和3所示，所述壓力傳感器的結(jié)構(gòu)舉例如下：

帶有開口的標準外殼11和標準載板13將壓力感應芯片12予以封裝，其中，載板13包括：承載壓力感應芯片12的載板13本體、和貫穿載板13本體的載板引腳131。所述壓力感應芯片12的芯片引腳121和載板引腳131對應電連接。在壓力感應芯片12和載板13本體之間灌注有軟膠。所述載板引腳131還穿過印刷電路板的導電孔并焊在導電孔周圍的焊盤上，壓力信號處理芯片142上的焊盤通過印刷電路板141上的導線與各載板引腳131對應電連接。所述印刷電路板141與載板13之間留有空間。

本實施例中將壓力感應芯片單獨封裝，解決了感應信號處理裝置在高壓環(huán)境下壽命較短的問題，以及解決了標準化的外殼尺寸無法容納多個封裝在一起的芯片的問題。另外，選擇階梯狀外殼和將壓力信號處理裝置與載板本體之間間隔空間有利于將壓力感應芯片單獨嵌在高壓環(huán)境內(nèi)。另外，采用引線鍵合的方式固定載板引腳與芯片引腳有效防止在惡劣環(huán)境下壓力感應芯片與外部信號處理裝置的連接不穩(wěn)定。另外，在載板與壓力感應芯片之間的縫隙里灌注軟膠，能夠提高壓力感應芯片的抗震能力。

實施例二

在上述各實施例的基礎(chǔ)上，本實施例還提供一種帶有上述各實施例中所述的壓力傳感器的汽車。所述汽車為由動力驅(qū)動，具有四個或四個以上車輪的非軌道承載的車輛。汽車包括中控系統(tǒng)和動力驅(qū)動系統(tǒng)。其中，中控系統(tǒng)為控制汽車空調(diào)、門鎖等的控制系統(tǒng)。所述動力驅(qū)動系統(tǒng)包括汽車空氣壓縮機、發(fā)動機、車輪轉(zhuǎn)軸等，用于控制車輛行駛。其中，所述汽車空氣壓縮機，又叫氣泵，其工作原理是吸入自然空氣泵送到汽車底盤的儲氣筒或者儲氣罐，使常態(tài)下的空氣具有壓力成為壓縮空氣。壓縮的空氣可以推動剎車分泵、離合分泵，從而控制汽車的制動、手制動(俗稱斷氣剎)。部分大型車輛還需要靠壓縮空氣實現(xiàn)高低速換擋。另外，利用壓縮的空氣可以實現(xiàn)滴水剎的噴水功能，從而實現(xiàn)剎車鼓的降溫，從而有效地減少汽車在日常行駛中的因為緊急劇烈剎車導致把剎車片燒壞，從而避免剎車失靈的事故的產(chǎn)生。

所述壓力傳感器安裝在所述汽車空氣壓縮機上。具體地，所述壓力傳感器中被載板和外殼封裝的壓力感應芯片設(shè)置于所述汽車空氣壓縮機的高壓倉內(nèi)，所述壓力信號處理裝置設(shè)置于所述高壓倉之外。其中，所述高壓倉為汽車空氣壓縮機內(nèi)壓縮空氣的存儲倉。

在此，載板固定在高壓倉內(nèi)，載板上的載板引腳穿出高壓倉外，并將壓力信號處理裝置的各焊盤對應的與載板引腳焊接在一起。如此，一方面，所述壓力信號處理裝置的尺寸不受標準化的外殼容置空間的限制，另一方面，所述壓力信號處理裝置免受高壓環(huán)境的破壞。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。