CN218444258U - 一种mems气压传感器的封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种MEMS气压传感器的封装结构，涉及气压传感器封装技术领域。本实用新型包括气压传感器和控制芯片，所述气压传感器和控制芯片下表面均固定连接有引线框架，气压传感器和控制芯片之间电性连接有信号线，引线框架上表面固定连接有保护支架，气压传感器位于保护支架内部，引线框架周侧面固定连接有塑封体，塑封体内壁与保护支架外部之间的空间为填充腔，本实用新型通过将气压传感器和控制芯片安装在引线框架上并进行封装，通过封装结构与PCB基板连接，芯片在被确保控制能力的同时可借助引线框架散热，提高了芯片的使用寿命。

Description

一种MEMS气压传感器的封装结构

技术领域

本实用新型属于气压传感器封装技术领域，具体来说，特别涉及一种MEMS气压传感器的封装结构。

背景技术

压力传感器是通过压力敏感单元感受压力信号，并按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出电信号，再由信号处理单元处理成对应需要的模拟输出或数字输出形式。其中，MEMS(微电子机械系统)压力传感器是众多压力传感器中的一种，其通过电容感测测量压力值变化。

电子烟在使用时，需要通过压力传感器感知气压变化，随后压力传感器通过将压力值的变化转换为电信号传送至ASIC(专用集成电路)控制芯片，ASIC控制芯片最终控制电子烟的加热器对烟液进行雾化。

公开号为CN216723156U的专利说明书中公开了一种防水、防油的电子烟MEMS气流传感器，包括PCB基板以及罩设在PCB基板上的金属外壳，金属外壳包括外层金属壳、内层金属壳以及嵌入在两层金属壳之间的防水防油透气膜，外层金属壳上开设有第一进气孔，内层金属壳上开设有第二进气孔，金属外壳和PCB基板组成的安装空间内安装有MEMS传感器和ASIC芯片，PCB基板上对应MEMS传感器下方的位置开设有PCB透气孔，MEMS传感器通过信号线与ASIC芯片电连接，ASIC芯片通过信号线与PCB基板电连接；该申请存在一些不足：首先，该传感器将MEMS传感器和ASIC传感器直接安装在PCB基板上，由于PCB基板散热能力差，芯片在使用过程中的热量不能及时排出会降低芯片的使用寿命，其次，该申请仅通过两层金属壳作为封装主体对装置进行封装，在焊接过程中易与PCB板短路降低产品良率、制作成本较高的同时，其结构强度也不足以支撑电子烟在使用时的频繁取放。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

为了克服上述的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种MEMS气压传感器的封装结构。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种MEMS气压传感器的封装结构，包括气压传感器和控制芯片，所述气压传感器和所述控制芯片下表面均固定连接有引线框架，所述引线框架用于与PCB基板固定连接，所述气压传感器和所述控制芯片之间电性连接有信号线，所述引线框架上表面固定连接有保护支架，所述气压传感器位于所述保护支架内部，所述引线框架周侧面固定连接有塑封体，所述塑封体内壁与所述保护支架外部之间的空间为填充腔，所述保护支架用于至少保护所述气压传感器不受所述填充腔内填充物的挤压。

作为本实用新型进一步的方案：所述保护支架和所述塑封体均为缺失底面且内部为空腔结构的长方体，所述引线框架作为封装底层与所述保护支架和所述塑封体固定连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述气压传感器设置有电容膜组，所述引线框架于所述气压传感器下方开设有通气孔一，所述保护支架上表面开设有通气孔二，所述塑封体于所述通气孔二同轴心处开设有通气孔三。

作为本实用新型进一步的方案：所述通气孔二位于所述气压传感器的正上方。

作为本实用新型进一步的方案：所述通气孔二位于所述控制芯片的正上方。

作为本实用新型进一步的方案：所述填充腔内部用于填充塑封料。

作为本实用新型进一步的方案：所述引线框架远离所述气压传感器的一面于两侧均匀设置有若干个引脚。

本实用新型的有益效果：

1、通过将气压传感器和控制芯片安装在引线框架上，借助通气孔一、通气孔二和通气孔三完成气压状态收集，由芯片和引脚将气压信号转化为控制电信号并最终由引脚传送到电子烟的PCB板上，在确保控制能力的同时使芯片在使用过程中可借助引线框架进行及时散热，提高芯片使用寿命并最终延长电子烟使用寿命；

2、通过在塑封体和保护支架之间的填充腔内进行塑封料的填充，并借助保护支架对气压传感器进行保护，提高了封装结构强度的同时可保证气压传感器的安全性，且此封装结构中由塑封体、塑封料和保护支架构成的封装主体由于与PCB基板之间不接触，不会出现封装主体与基板之间短路的情况，提高了产品的生产良率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型实施例一的整体结构示意图；

图2是本实用新型的底面结构示意图；

图3是本实用新型的侧视图；

图4是本实用新型图3中实施例一A-A处的剖视图；

图5是本实用新型图3中实施例一B-B处的剖断图；

图6是本实用新型图3中实施例二B-B处的剖断图。

图中：1、引线框架；11、通气孔一；2、气压传感器；21、电容膜组；3、控制芯片；4、信号线；5、保护支架；51、通气孔二；6、塑封体；61、通气孔三；7、填充腔；8、引脚。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1至图5所示，一种MEMS气压传感器的封装结构，包括引线框架1，引线框架1为芯片焊脚用的导电框架，由于该框架为铜制，其具备较强的散热能力；引线框架1上表面固定连接了气压传感器2和控制芯片3，气压传感器2和控制芯片3之间通过信号线4电性连接。

需要说明的是，气压传感器2为MEMS型气压传感器，该传感器通过设置电容膜组21感知电容变化，电容膜组21为两层表面电镀金属的电容膜，共同作为气压传感器2的一个电极，当两层薄膜受到电子烟使用者吸气的气压而变形时，两层电容膜之间距离发生变化，则作为一个电极的电容膜组21与气压传感器2内的另一个固定电极之间的电容发生变化，电容变化引起电压变化，通过气压传感器2内置的测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号，该电信号通过信号线4传送到控制芯片3内，控制芯片3是ASIC控制芯片，ASIC控制芯片是定制式的芯片，电子烟生产厂家根据电子烟所需控制功能定制此芯片，其控制功能包括但不限于根据气压传感器2传出的电信号对电子烟加热丝开闭状态的控制。

引线框架1上表面还固定连接了保护支架5，气压传感器2和控制芯片3均位于保护支架5内(见图4)，引线框架1周侧面固定连接了塑封体6，塑封体6内部上表面与保护支架5上表面固定连接，塑封体6内部侧壁与保护支架5外部侧壁之间形成的空腔为填充腔7。

填充腔7内部用于填充塑封料，塑封料为环氧树脂，分子式为(C₁₁H₁₂O₃)n，其为热固性树脂，向填充腔7内填充塑封料为生产环节过程中的最后工序，环氧树脂在被加热时会呈液体状态流入填充腔7内，填充完毕并冷却后，其变为固体，环氧树脂固化后具有刚性大、硬度高、耐温高、不易燃、制品尺寸稳定性好等特点，其作用为提高封装结构的整体强度，由于电子烟为需要时常取放的物品，故通过填充塑封料提高封装结构的整体强度，延长封装结构的使用寿命。

保护支架5用于保护气压传感器2和控制芯片3，将塑封料和两芯片阻隔，使两芯片免受塑封料的挤压和填充，在提高封装结构强度的同时保持芯片连接的安全性。

由于塑封体6和保护支架5均为塑料，填充腔7内填充的是不导电的环氧树脂，塑封体6、保护支架5和塑封料构成的封装主体在与引线框架1封装过程中不会出现短路情况，同时封装结构在生产过程中不与PCB基板接触，有效提高生产产品的良率；此外需要说明的是，该种封装主体相较于金属壳体的制作成本更低。

引线框架1下表面两侧均匀设置了八个引脚8，引脚8用于与PCB基板(未示出)连接，该封装结构在使用时，由于气压传感器2和控制芯片3之间连接有信号线4，气压传感器2和控制芯片3固定安装在供芯片使用的铜制引线框架1上，引线框架1又与PCB基板连接，同时PCB基板与电子烟内部受控元件和电源连接，故两个芯片所需用电可由电子烟电源提供，控制电信号通过气压传感器2传至控制芯片3、控制芯片3传至引线框架1、引线框架1传至PCB基板、PCB基板传至受控元件这种逐步传导的方式完成对电子烟受控元件的控制，在保证芯片使用功能不变的前提下，气压传感器2和控制芯片3在使用时可借助铜制的引线框架1进行及时散热，避免了直接安装在PCB基板上时散热的不足，延长了芯片的使用寿命，进而最终延长电子烟的使用寿命。

引线框架1在气压传感器2下方开设了通气孔一11，保护支架5在控制芯片3上方开设了通气孔二51，塑封体6于通气孔二51上方开设了通气孔三61，通气孔二51和通气孔三61同轴心且大小相同，通气孔二51开设在控制芯片3上方可避免杂质直接由通气孔三61落至气压传感器2上，由于封装结构仅为三毫米长的小微产品，通气孔二51落下杂质几率极低，通气孔二51设置在控制芯片3上方目的为进一步提高产品良率。

当电子烟使用者通过烟嘴吸气时，封装结构为平衡气压，气流由封装结构外部经过通气孔一11，电容膜组21感知到气压变化，将电容变化转化为电信号，再通过信号线4将电信号传送到控制芯片3，控制芯片3的控制电信号经过逐步传导最终作用到电子烟的雾化元件上，同时气流依次经过通气孔二51和通气孔三61排出形成完整的气流通道，具体的，当使用者吸气时，控制芯片3传出加热控制电信号，电子烟的烟液被加热雾化，当使用者停止吸气时，控制芯片3传出断开加热控制电信号，加热元件停止对烟液的雾化，电子烟随机停止出烟。

实施例二

如图6所示，由于ASIC控制芯片3在实际生产过程中被塑封料塑封后不影响其功能，保护支架5固定连接于气压传感器2上方，通气孔二51位于气压传感器2上方，同时信号线4贯穿保护支架5与控制芯片3相邻侧与控制芯片3电性连接，为通过信号线4设置的通孔在封装结构进行最终塑封前通过胶水封堵，故在塑封过程中，保护支架5内的气压传感器2不受塑封料的影响。

以上对本实用新型的部分实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种MEMS气压传感器的封装结构，包括气压传感器(2)和控制芯片(3)，其特征在于，所述气压传感器(2)和所述控制芯片(3)下表面均固定连接有引线框架(1)，所述引线框架(1)用于与PCB基板固定连接，所述气压传感器(2)和所述控制芯片(3)之间电性连接有信号线(4)，所述引线框架(1)上表面固定连接有保护支架(5)，所述气压传感器(2)位于所述保护支架(5)内部，所述引线框架(1)周侧面固定连接有塑封体(6)，所述塑封体(6)内壁与所述保护支架(5)外部之间的空间为填充腔(7)，所述保护支架(5)用于至少保护所述气压传感器(2)不被所述填充腔(7)内填充物的挤压和填充。

2.根据权利要求1所述的一种MEMS气压传感器的封装结构，其特征在于，所述保护支架(5)和所述塑封体(6)均为缺失底面且内部为空腔结构的长方体，所述引线框架(1)作为封装底层与所述保护支架(5)和所述塑封体(6)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种MEMS气压传感器的封装结构，其特征在于，所述气压传感器(2)设置有电容膜组(21)，所述引线框架(1)于所述气压传感器(2)下方开设有通气孔一(11)，所述保护支架(5)上表面开设有通气孔二(51)，所述塑封体(6)于所述通气孔二(51)同轴心处开设有通气孔三(61)。

4.根据权利要求3所述的一种MEMS气压传感器的封装结构，其特征在于，所述通气孔二(51)位于所述气压传感器(2)的正上方。

5.根据权利要求3所述的一种MEMS气压传感器的封装结构，其特征在于，所述通气孔二(51)位于所述控制芯片(3)的正上方。

6.根据权利要求1所述的一种MEMS气压传感器的封装结构，其特征在于，所述填充腔(7)内部用于填充塑封料。

7.根据权利要求1所述的一种MEMS气压传感器的封装结构，其特征在于，所述引线框架(1)远离所述气压传感器(2)的一面于两侧均匀设置有若干个引脚(8)。

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