压力传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种压力传感器（１００、２００、３００、４００），其包括：中空圆柱底座（１０）、传感器芯片（２０）和线路板（３０）。该中空圆柱底座（１０）在第一轴向端具有压敏柔性膜（１１），在第二轴向端具有开口（１２），开口用于将压力传递进底座（１０）中；传感器芯片（２０）设在膜（１１）上，用于输出与膜（１１）的变形量成比例的电信号；线路板（３０）用于将传感器芯片（２０）电连接到一个外部电路，线路板（３０）围绕着底座（１０）第一轴向端上的传感器芯片（２０）布置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种压力传感器，其具有带压力传感膜的中空圆柱底座、用于检测所述膜变形量的传感器芯片、以及用于将传感器芯片与外部电路相连的线路板。
技术介绍
在公知的压力传感器中，具有中空圆柱底座和用于输出与检测到的压力成比例的电信号的传感元件。这种压力传感器例如在日本专利公开号2001-272297中进行了公开。在此公开中所示出的压力传感器中，在底座的一个轴向端处形成有柔性膜，通过设在底座另一轴向端处的开口传递进底座中空部分中的压力使柔性膜变形。设在膜上的传感器芯片输出与膜变形量成比例的电信号。传感器芯片电连接到一个线路板上，该线路板布置在底座外周缘的外面，或超出底座的周边。这样，传感器芯片就通过线路板电连接到外部电路上，从而信号就从传感器芯片输出到外部电路上或输出到另一外部装置上。在此传感器中，线路板包括一个用于处理来自传感器芯片的电信号的电路芯片。来自传感器芯片的信号在输出前例如被放大或转换成一种容易通过此电路芯片中的处理电路进行处理的信号。这种压力传感器通常用于制动器中。传感器通常安装在一个致动器上以减少致动器的尺寸。现在需要将该压力传感器与同样安装在所述致动器上的电磁阀做成一体，以减小致动器的尺寸，进一步节省空间。在将这种压力传感器与电磁阀做成一体时，通常，阀与压力传感器的底座轴向相连。电磁阀内部通常包括用于供增压介质在其中流动的压力通道，和磁驱动阀如螺线管(solenoid)，用于控制增压介质在通道中的流速。于是压力受到电磁阀的控制，且通过位于压力传感器底座的轴向一端处的开口施加到位于另一轴向端处的膜上。压力传感器芯片输出与由于压力产生的膜变形量成比例的电信号，从而实现压力传感。通常，压力传感器插入到管状螺线管中，且电磁阀通过来自螺线管的磁力驱动用于压力传感。因此，需要减少压力传感器的直径，即传感器中底座的直径。为了将传感器与电磁阀做成一体，传感器直径(或底座的直径)必须减少到至少约7.5mm。但是，在上述公开文献中公开的传统压力传感器的径向尺寸相对较大，因为它包括了位于底座周边之外的用于线路板的区域。此外，在用此传统的传感器时，因为通常安装于线路板上的电路芯片，线路板的尺寸相应地很大，因为它包括电路芯片的安装区。
技术实现思路
鉴于传统技术中的上述以及其他问题，本专利技术的一个实施例包括一种小尺寸的压力传感器，其具有带压力传感膜的中空圆柱底座、可检测膜变形量的传感器芯片、和用于将传感器芯片与外部电路电连接的线路板。根据本专利技术的一个方面，该压力传感器包括中空圆柱底座、传感器芯片、和线路板。所述中空圆柱底座包括设置在底座第一轴向端上的压敏柔性膜和位于底座第二轴向端上的开口，所述开口允许压力传递进底座中。传感器芯片设在膜上，以输出与膜变形量成比例的电信号。线路板将传感器芯片电连接到外部电路上，并绕着底座第一轴向端上的传感器芯片放置。因为传感器芯片和线路板都安装在底座的轴向端，与其中线路板位于底座周边之外的传统传感器结构相比，该压力传感器的径向尺寸实质上减小了。因此，根据本专利技术的这一方面，该压力传感器的直径实质上减小了，其中该传感器包括带压力传感膜的中空圆柱底座、用于检测膜的变形的传感器芯片、以及用于将传感器芯片电连接到外部电路的线路板。根据本专利技术的第二方面，该线路板配合在底座的外径之内，以确保传感器直径变小。根据本专利技术的第三方面，该压力传感器还包括用于处理来自传感器芯片的电信号的电路芯片。在这种情况下，电路芯片安装在底座第一轴向端上的传感器芯片上，并通过多个凸块电连接到传感器芯片上和线路板上。在本专利技术的一个实施例中，其中，压力传感器包括用于处理来自传感器芯片的电信号的电路芯片，该电路芯片安装在传感器芯片上并通过多个凸块与传感器芯片相连。因为电路芯片也轴向安装在底座上，电路芯片的设置并不会阻碍压力传感器的直径缩小。根据本专利技术的第四方面，电路芯片的面积比传感器芯片的大。电路芯片的中心与传感器芯片重叠，且其周边与线路板重叠。根据本专利技术的第五方面，传感器芯片和安装在其上的电路芯片都为方形且彼此偏置，从而一个芯片的角从另一个芯片的侧边上突伸出来。这种布局利用了方形芯片的对角线通常比侧边长这一事实。即，通过使一个芯片重叠在另一个芯片上从而一个芯片的角从另一个芯片的边上突伸出来，使电路芯片具有一些不与传感器芯片重叠的周边区，电路芯片可以在这些区域通过多个凸块电连接到线路板上。这允许电路芯片的尺寸减小到最小可能的水平，且还可以适当地建立芯片间的电连接。根据本专利技术的第六方面，传感器芯片和电路芯片都是方形，且电路芯片沿着一个侧边通过凸块连接到传感器芯片上，而沿着相反的侧边通过凸块连接到线路板上。由于这种结构，在传感器芯片、电路芯片以及线路板之间进行可靠连接所需的平坦度就相对较低，且可以稳定地建立电连接。根据本专利技术的第七方面，传感器芯片和安装在其上的电路芯片在它们要通过凸块相连的相对表面上包括垫片。在一个实施例中，一个芯片包括多个垫片，其与另一个芯片上的每一个垫片相对应。一个芯片上的这些多个垫片布置成彼此相邻，以通过多个凸块连接到另一芯片上的每一个垫片上。这种结构允许传感器芯片和电路芯片之间的不对齐。例如即使在一个电路芯片与另一个安装得有偏离时，它们的垫片还会通过凸块正确地相连。根据本专利技术的第八方面，压力传感器包括夹在电路芯片和传感器芯片之间以及电路芯片和线路板之间的柔性印刷电路板。电路芯片和柔性印刷电路板，柔性印刷电路板和传感器芯片，以及柔性印刷电路板和线路板都通过多个凸块进行电连接。通过这种结构，柔性印刷电路板的柔性吸收了施加在通过凸块相连的电路芯片、传感器芯片、以及线路板上的应力。根据本专利技术的第九方面，线路板为塑料基板，线路板的一部分夹在传感器芯片和底座之间，从而传感器芯片和线路板通过塑料基板的热压合作用接合到底座上。通过这种结构，线路板还用作接合材料，以将其自身与传感器芯片和底座接合。这样，用于将线路板和传感器芯片与底座接合的单独的接合材料就不必要了，从而减少了部件数量，简化了制造过程。通过阅读下面的构成本申请一部分的详细说明、所附权利要求、以及附图，本专利技术的其他特征和优点以及相关部件的操作方法和功能将显而易见。附图说明图1A为根据本专利技术第一实施例的压力传感器的布局的俯视图；图1B为沿图1A中的线IB-IB截取的本专利技术第一实施例的压力传感器的剖视图；图2A为第一实施例压力传感器的布局的第一修改例的平面图；图2B为沿图2A中的线IIB-IIB截取的第一实施例压力传感器的布局的第一修改例的侧剖视图；图3A为第一实施例压力传感器的布局的第二修改例的平面图；图3B为沿图3A中的线IIIB-IIIB截取的第一实施例压力传感器的布局的第二修改例的侧剖视图；图4A-4C为第一实施例压力传感器的布局的第三修改例的平面图，其中图4A示出了压力传感器的芯片的对齐位置，图4B示出了芯片转动30度角的状态，以及图4C示出了芯片转动60度角的状态；图5为根据本专利技术第二实施例的压力传感器的侧剖视图；图6为根据本专利技术第三实施例的压力传感器的侧剖视图；图7为根据本专利技术原理的焊接有管脚的线路板的侧剖视图；图8为根据本专利技术原理的连接有管脚的线路板的侧剖视图；图9为图8中的线路板和管脚分开的侧剖视图；图10A为本专利技术的第五实施例的压力传感器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器（１００、２００、３００、４００），包括：中空圆柱底座（１０），其在第一轴向端具有压敏柔性膜（１１），在第二轴向端具有开口（１２），开口用于将压力传递进底座（１０）中；设在膜（１１）上的传感器芯片（２０），用于 输出与膜（１１）的变形量成比例的电信号；以及线路板（３０），用于将传感器芯片（２０）电连接到一个外部电路，其中线路板（３０）围绕着底座（１０）第一轴向端上的传感器芯片（２０）布置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：薰田智仁，伊藤治，村上嘉史，筱田丈司，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]