CN110018202A - 气体传感器封装件和包括其的感测设备 - Google Patents

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郑银姬
赵圣恩
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Abstract

提供了一种气体传感器封装件和一种包括其的感测设备。该气体传感器封装件包括：封装基底，具有孔，孔具有在封装基底的第一表面处开口的端部；气体传感器，设置在封装基底的孔中；固定板，设置在封装基底的第一表面上，固定板具有在固定板的顶表面和底表面之间延伸的通气孔，固定板的底表面面向封装基底，固定板的顶表面背向封装基底，当在平面图中观看时，固定板与封装基底的孔叠置；以及保护膜，附着到固定板。当在平面图中观看时，保护膜与通气孔叠置。

Description

气体传感器封装件和包括其的感测设备
本申请要求于2018年1月10日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0003171号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
发明构思的示例性实施例涉及一种气体传感器封装件和包括该气体传感器封装件的感测设备。
背景技术
通常，气体传感器可通过利用由于气体分子的吸附而导致电导率或者电阻的变化来测量目标气体的量。可以使用金属氧化物半导体、固体电解质材料或者其他有机材料来制造气体传感器。
空气质量通常在影响人体的健康方面扮演重要角色。随着室内空间变得更窄或更封闭并且用作建筑材料的化学物质的量增加，空气污染会增加到会影响人类健康的水平。因此，会期望高精度和高性能的气体传感器以实现提高的精度。同时，正在研究将气体传感器应用到便携式电话或可穿戴装置的方法。
发明内容
发明构思的实施例可以提供一种能够提高感测精度的气体传感器封装件和一种包括该气体传感器封装件的感测设备。
在一个方面中，一种气体传感器封装件可以包括：封装基底，具有孔，孔具有在封装基底的第一表面处开口的端部；气体传感器，设置在封装基底的孔中；固定板，设置在封装基底的第一表面上，固定板具有在固定板的顶表面和底表面之间延伸的通气孔，固定板的底表面面向封装基底，固定板的顶表面背向封装基底，当在平面图中观看时，固定板与封装基底的孔叠置；以及保护膜，附着到固定板。当在平面图中观看时，保护膜可以与通气孔叠置。
在一个方面中，一种感测设备可以包括：模块板，具有在模块板的顶表面和底表面之间延伸的第一孔；以及气体传感器封装件，安装在模块板上并且当在平面图中观看时与第一孔叠置，其中，气体传感器封装件包括：封装基底，具有第二孔，第二孔具有在封装基底的第一表面处开口的端部；气体传感器，设置在封装基底的第二孔中；固定板，设置在封装基底的第一表面上，固定板具有在固定板的顶表面和底表面之间延伸的通气孔，固定板的底表面面向封装基底，固定板的顶表面背向封装基底，当在平面图中观看时，固定板与封装基底的第二孔叠置；以及保护膜，附着到固定板。当在平面图中观看时，固定板可与第二孔叠置。封装基底的第一表面可以面对模块板。
附图说明
鉴于附图和随后的详细描述，根据示例性实施例的发明构思将变得更清楚。
图1A是示出根据发明构思的一些示例性实施例的气体传感器封装件的平面图。
图1B是沿图1A的线I-II截取的剖视图。
图1C是示出根据发明构思的一些示例性实施例的气体传感器封装件的剖视图。
图2A是示出根据发明构思的一些示例性实施例的气体传感器封装件的平面图。
图2B是沿图2A的线I-II截取的剖视图。
图3是示出根据发明构思的一些示例性实施例的气体传感器封装件的剖视图。
图4是示出根据发明构思的一些示例性实施例的气体传感器封装件的剖视图。
图5是示出根据发明构思的一些示例性实施例的气体传感器封装件的剖视图。
图6是示出根据发明构思的一些示例性实施例的感测设备的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述发明构思的示例性实施例。贯穿说明书，相同的附图标记或相同的参考标志符可以表示相同的元件或组件。
将在下文中描述根据发明构思的示例性实施例的气体传感器封装件和包括该气体传感器封装件的感测设备。
图1A是示出根据发明构思的一些实施例的气体传感器封装件的平面图。图1B是沿图1A的线I-II截取的剖视图。
参照图1A和图1B，气体传感器封装件10可以包括封装基底100、控制装置210(例如，控制电路)、感测装置220(例如，形成传感器的半导体集成电路芯片)、固定板300和保护膜400。固定板300可以是在其整个主体中具有均匀厚度的板状构件。
封装基底100可以具有孔190。封装基底100可以具有彼此相对的第一表面100a和第二表面100b。第一表面100a也可以被称为封装基底100的顶表面，第二表面100b也可以被称为封装基底100的底表面。孔190可以具有在封装基底100的第一表面100a处开口的端部。孔190可以从封装基底100的第一表面100a朝向封装基底100的第二表面100b延伸。在示例性实施例中，孔190可以通过去除封装基底100的一部分形成。孔190可以穿透封装基底100的一部分。孔190的底表面190b可以设置在封装基底100中。孔190的底表面190b可以与封装基底100的第二表面100b间隔开。如图1A中所示，当在平面图中观看时，孔190可以形成在封装基底100的中心部分中。因为封装基底100具有孔190，所以可以设置腔体195。例如，腔体195可以与孔190的内空间的至少一部分对应。腔体195可以由封装基底100和保护膜400限定。例如，腔体195可以是由封装基底100和保护膜400围绕的空间。腔体195可以被气体占据。气体可以包括分析目标材料组分。
封装基底100可以包括基体层110和导电结构120。例如，印刷电路板(PCB)可以用作封装基底100。基体层110可以包括非导电材料组分。例如，基体层110可以包括陶瓷、含碳材料组分(例如，石墨或者石墨烯)和/或聚合物。基体层110可以包括顺序地堆叠的多个基体层110。可选择地，封装基底100可以具有单个基体层110。导电结构120可以包括导电图案121和导电过孔123。导电图案121可以设置在基体层110之间或者可以设置在基体层110中的最上面的基体层上。导电过孔123可以穿透基体层110中的至少一个并且可以电连接到导电图案121。在本说明书中，理解的是，当元件被称为“电连接”到另一个元件时，该元件可以直接连接到所述另一个元件，或者可以存在中间元件。如这里使用的，除非另外表示，否则被描述为“电连接”的项目被构造为使得电信号可以从一个项目传递到另一个项目。
导电图案121和导电过孔123可以包括诸如铜或铝的金属。在一些实施例中，导电结构120还可以设置在封装基底100的第二表面100b与孔190的底表面190b之间。因此，封装基底100中的电信号的路径可以根据期望的设计规格而不同。钝化层150可以设置在封装基底100的第一表面100a上。钝化层150可以包括阻焊材料组分。
外部连接垫(pad，或称为“焊盘”或“焊垫”)130可以设置在封装基底100的第一表面100a上。外部连接垫130可以通过钝化层150暴露。外部连接垫130可以电连接到导电结构120。导电结构120可以通过外部连接垫130电连接到在气体传感器封装件10外部的外部装置或外部设备。外部连接垫130可以包括诸如铜或铝的金属。在一些实施例中，外部连接垫130可以设置为多个。虽然附图中未示出，但是焊料可以设置在外部连接垫130上。
结合垫140可以设置在孔190的底表面190b上。结合垫140可以电连接到导电结构120。结合垫140的平面布置不限于图1A的图示，而是可以进行各种改变。根据示例性实施例，每个结合垫140的表面区域可以小于每个导电图案121的表面区域。例如，每个结合垫140在平行于孔190的底表面190b的方向上的长度可以小于每个导电图案121在平行于孔190的底表面190b的方向上的长度。
在这里描述的装置的各种垫可以是连接到装置的内部布线的导电端子，并且可以在装置的内部布线和/或内部电路与外部源之间传输信号和/或供应电压。例如，半导体芯片的芯片垫可以电连接在半导体芯片的集成电路与半导体芯片所连接到的装置之间并且在半导体芯片的集成电路与半导体芯片所连接到的装置之间传输电源电压和/或信号。各种垫可以设置在装置的外表面上或附近，并且通常可以具有平坦的表面区域(通常比它们所连接到的内部布线的相应表面区域大)，以促进与诸如凸块或者焊球的较远端子和/或外部布线的连接。
装置210和220可以设置在孔190的底表面190b上。装置210和220可以与孔190的侧壁间隔开。如上所述，装置210和220可以包括控制装置210和感测装置220。
本领域技术人员将理解的是，控制装置210和感测装置220可以通过可以利用基于半导体的制造技术或者其他制造技术形成的诸如逻辑电路、分立组件、微处理器、硬接线电路和布线连接等的电子电路物理地实现。
根据示例性实施例，控制装置210可以包括半导体芯片。控制装置210可以包括在其中包括互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管的集成电路。控制装置210可以控制感测装置220。控制装置210可以被称为控制器。
感测装置220可以设置在控制装置210的顶表面上。感测装置220可以是气体传感器或气体传感器芯片以感测气体。感测装置220可以包括多个感测装置220，多个感测装置220在控制装置210的顶表面上在水平方向(平行于孔190的底表面190b的方向)上彼此间隔开。感测装置220的顶表面220a可以用作感测表面。在一些实施例中，感测装置220可以包括设置在感测装置220的顶表面220a上或设置为与顶表面220a相邻的感测电极(未示出)。感测装置220中的每个可以包括设置在感测装置220的顶表面220a上的感测部225和芯片垫240。每个感测装置220的感测部225和芯片垫240可以在平行于孔190的底表面190b的方向上彼此间隔开预定距离地设置在感测装置220的顶表面220a上。例如，感测部225和芯片垫240可以设置在感测装置220的顶表面220a的相对的边缘上。感测部225可以包括吸附分析目标气体的感测垫。感测装置220可以设置为多个并且可以在平行于孔190的底表面190b的方向上彼此间隔开预定距离地堆叠在控制装置210的顶表面上。例如，在平行于孔190的底表面190b的方向上，多个感测装置220中的一个可以设置在控制装置210的顶表面的一个边缘上，多个感测装置220中的另一个可以设置在控制装置210的顶表面的另一个边缘上。
根据示例性实施例，吸附在感测部225上的气体的类型可以根据感测部225的材料组分的类型来确定。感测装置220中的一个感测装置220的感测部225的材料组分可以与感测装置220中的另一个感测装置220的感测部225的材料组分不同。在这里，感测部225的材料组分可以意味着包括在感测部225中的感测垫的材料组分。吸附在一个感测装置220的感测部225上的气体的类型可以与吸附在另一个感测装置220的感测部225上的气体的类型不同。因此，感测装置220可以感测不同类型的气体。结果，气体传感器封装件10可以定量地或定性地分析各种类型的气体。感测装置220可以通过第一键合引线251电连接到控制装置210。例如，第一键合引线251可以将感测装置220的芯片垫240电连接到控制装置210的芯片垫241。控制装置210可以通过第二键合引线252电连接到结合垫140。例如，第二键合引线252可以将控制装置210的芯片垫241电连接到结合垫140。因此，控制装置210可以电连接到封装基底100的导电结构120。此外，感测装置220可以通过控制装置210电连接到封装基底100。在特定实施例中，控制装置210和感测装置220中的至少一个可以通过倒装芯片键合方法电连接到封装基底100。在本说明书中，理解的是，当元件或组件电连接到封装基底100时，该元件或组件可以电连接到封装基底100的导电结构120。此外，理解的是，当元件或组件电连接到控制装置210或感测装置220时，该元件或组件可以电连接到控制装置210或感测装置220的集成电路。与图1B不同，感测装置220中的至少一个可以设置在孔190的底表面190b上并且可以与控制装置210横向间隔开。
固定板300可以设置在封装基底100的第一表面100a上。如图1A中所示，固定板300的宽度W1可以大于孔190的宽度W2。如图1A中所示，固定板300的长度L1可以大于孔190的长度L2。固定板300可以包括诸如金属的导电材料组分。可选择地，固定板300可以包括诸如聚合物或硅的非导电材料组分。固定板300可以具有至少一个通气孔390。如图1A中所示，当在平面图中观看时，固定板300的通气孔390可以与封装基底100的孔190叠置。固定板300可以包括顶表面300a和与固定板300的顶表面300a相对的底表面300b。固定板300的底表面300b可以面向封装基底100，固定板300的顶表面300a可以背向封装基底100。通气孔390可以穿透固定板300的顶表面300a和底表面300b。例如，通气孔390可以在固定板300的顶表面300a和底表面300b之间延伸。固定板300的通气孔390可以连接到气体传感器封装件10外部的外部系统。外部材料组分可以提供到固定板300的通气孔390中。外部材料组分可以包括气体或杂质。杂质可以包括潮气和/或灰尘。
保护膜400可以设置在固定板300上。在一些实施例中，保护膜400可以粘附到(例如，附着到)固定板300的底表面300b。当在平面图中观看时，保护膜400可以与固定板300的通气孔390叠置。外部气体可以穿过保护膜400然后可以提供到封装基底100的孔190(例如，腔体195)中。外部气体可以包括分析目标材料组分。在一些实施例中，外部气体可以通过保护膜400的气孔(未示出)穿过保护膜400。感测装置220可以感测或测量设置在腔体195中的气体。外部杂质会难以穿过保护膜400的气孔。可以通过控制保护膜400的材料组分的类型来控制穿过保护膜400的材料组分。根据示例性实施例，保护膜400可以包括疏水材料组分以防止亲水性杂质(例如，潮气)流到孔190(即，腔体195)中。疏水材料组分可以包括例如聚(四氟乙烯)(PTFE)。保护膜400可以包括防水膜。感测装置220的顶表面220a可以面对保护膜400。保护膜400可以由相同的材料均匀地形成。
短语“穿过保护膜400”可以包括“穿过保护膜400的防水膜的气孔(未示出)”。当保护膜400的防水膜的气孔具有小于大约0.1μm的直径时，气体会难以穿过保护膜400。当保护膜400的防水膜的气孔具有大于大约10μm的直径时，杂质可以穿过保护膜400。在一些实施例中，保护膜400的防水膜的气孔可以具有从大约0.1μm至大约10μm的范围的直径。因此，保护膜400可以允许气体穿过，但不允许杂质穿过。可以适当地调整保护膜400的防水膜的厚度以选择穿过保护膜400的气体。在一些实施例中，保护膜400的防水膜的厚度可以落入从大约10μm至大约500μm的范围内。因此，保护膜400可以选择性地允许气体穿过。
根据发明构思的一些实施例，外部杂质可以被保护膜400阻挡，因此能够防止由杂质产生的感测噪声。结果，可以提高感测装置220的精度。此外，可以减少或防止由于杂质导致的感测装置220的损坏。固定板300可以防止保护膜400被外部应力损坏。外部应力可以是例如物理冲击。
保护膜400可以是柔性的或相对柔软的。保护膜400可以牢固地固定到固定板300。粘合膜510可以设置在固定板300与保护膜400之间。粘合膜510可以包括聚合物。保护膜400可以通过粘合膜510粘附到固定板300。粘合膜510可以密封保护膜400与固定板300之间的间隙。由于粘合膜510，外部杂质会难以流到孔190(即，腔体195)中。粘合膜510可以不延伸到通气孔390中。例如，粘合膜510的底表面可以与保护膜400的顶表面接触，固定板300的底表面300b可以与粘合膜510的顶表面接触。
粘合部520可以设置在封装基底100与固定板300之间。固定板300可以通过粘合部520粘附到封装基底100。粘合部520可以包括树脂。粘合部520可以密封封装基底100与固定板300之间的间隙。因此，外部杂质会更难以流到孔190(即，腔体195)中。固定板300与封装基底100、保护膜400、粘合部520和粘合膜510一起可以封装控制装置210和感测装置220并且将控制装置210和感测装置220密封在腔体195内。除了允许穿过保护膜400的气体之外，腔体195可以是气密封的，并因此可以仅允许气体经由保护膜400的气孔流进和流出腔体195。
图1C是示出根据发明构思的一些实施例的气体传感器封装件的与图1A的线I-II对应的剖视图。
参照图1C，气体传感器封装件11可以包括封装基底100、控制装置210、感测装置220、固定板300和保护膜400。封装基底100、控制装置210、感测装置220和固定板300可以与上面参照图1A和图1B描述的基本相同。然而，保护膜400可以粘附到固定板300的顶表面300a。粘合膜510可以设置在固定板300的顶表面300a与保护膜400之间。例如，粘合膜510的底表面可以接触固定板300的顶表面300a，保护膜400的底表面可以接触粘合膜510的顶表面。
图2A是示出根据发明构思的一些示例性实施例的气体传感器封装件的平面图。图2B是沿图2A的线I-II截取的剖视图。
参照图2A和图2B，气体传感器封装件12可以包括封装基底100、控制装置210、感测装置220、固定板300和保护膜400。控制装置210、感测装置220、固定板300和保护膜400可以与上面参照图1A和图1B描述的基本相同。封装基底100可以包括基体层110以及多个导电结构120G和120S。导电结构120G和120S可以包括信号结构120S和接地结构120G。信号结构120S可以包括信号图案121S和信号过孔123S。接地结构120G可以与信号结构120S电绝缘。信号图案121S和信号过孔123S的位置和布置可以与图1A和图1B的导电图案121和导电过孔123的位置和布置基本相同。例如，信号图案121S可以设置在基体层110之间。信号过孔123S可以穿透基体层110中的至少一个并且可以电连接到信号图案121S。接地结构120G可以包括接地图案121G和接地过孔123G。接地图案121G和接地过孔123G的位置和布置可以与图1A和图1B的导电图案121和导电过孔123的位置和布置相似。接地图案121G可以设置在基体层110之间或者可以设置在基体层110中的最上面的基体层上。位于最上面的基体层110上的接地图案121G可以与固定板300竖直地叠置。接地结构120G的一部分(例如，位于最上面的基体层110上的接地图案121G)可以暴露在封装基底100的第一表面100a上。接地过孔123G可以穿透基体层110中的至少一个并且可以电连接到接地图案121G。信号图案121S、信号过孔123S、接地图案121G和接地过孔123G可以包括诸如铜或铝的金属。
外部连接垫130S和130G可以包括信号垫130S和接地垫130G。信号垫130S和接地垫130G可以设置在封装基底100的第一表面100a上。信号垫130S和接地垫130G可以分别电连接到信号结构120S和接地结构120G。接地垫130G可以与信号垫130S电绝缘。在实施例中，信号垫130S可以设置为多个。接地垫130G的数量可以小于信号垫130S的数量。信号焊料(未示出)可以设置在信号垫130S上，接地焊料(未示出)可以设置在接地垫130G上。
结合垫140S和140G可以设置在孔190的底表面190b上。结合垫140S和140G可以包括信号结合垫140S和接地结合垫140G。信号结合垫140S和接地结合垫140G可以分别电连接到信号结构120S和接地结构120G。在实施例中，信号结合垫140S可以设置为多个。接地结合垫140G可以与信号结合垫140S电绝缘。接地结合垫140G的数量可以小于信号结合垫140S的数量。控制装置210可以通过第二键合引线252电连接到信号结合垫140S和接地结合垫140G。例如，第二键合引线252中的至少一条可以连接到接地结合垫140G。第二键合引线252中的一些可以分别连接到信号结合垫140S。因此，控制装置210可以电连接到信号垫130S和接地垫130G。感测装置220的芯片垫240(如图1B中所示)可以电连接到控制装置210的芯片垫241(如图1B中所示)。感测装置220可以通过控制装置210电连接到信号结合垫140S和接地结合垫140G。因此，感测装置220可以电连接到信号垫130S和接地垫130G。
固定板300可以设置在封装基底100的第一表面100a上。固定板300可以包括诸如金属的导电材料。金属可以包括不锈钢。因为固定板300具有导电性，固定板300可以阻挡气体传感器封装件12的电磁干扰(EMI)。电磁干扰(EMI)意味着从电子元件辐射或发送的电磁波导致另一个电子元件的信号接收/发送的故障。固定板300可以防止控制装置210和感测装置220的操作干扰另一个封装件的操作并且/或者可以防止另一个封装件的操作干扰控制装置210和感测装置220的操作。
固定板300可以通过粘合部520粘附到封装基底100。粘合部520可以包括导电粘合剂。例如，粘合部520可以包括绝缘树脂和分散在绝缘树脂中的导电粒子。绝缘树脂可以包括环氧类树脂，导电粒子可以包括金属。粘合部520可以在固定板300与暴露在封装基底100的第一表面100a上的接地图案121G之间延伸。固定板300可以通过粘合部520电连接到接地结构120G。因此，固定板300可以接地。粘合部520可以与信号垫130S间隔开。固定板300可以与信号结构120S和信号垫130S电绝缘。如果由导电材料形成的固定板300不接地，那么电荷可以存储在固定板300中。如果特定量的电荷积累在固定板300中，那么电荷会从固定板300流到其他导电元件或导电组件中，从而损坏其他导电元件或导电组件。在这里，其他导电元件或导电组件可以包括控制装置210中的集成电路、感测装置220中的集成电路、信号结构120S、接地结构120G、第一键合引线251和第二键合引线252中的至少一个。固定板300可以通过接地结构120G电连接到接地垫130G。结果，可以提高气体传感器封装件12的可靠性。钝化层150可以不在固定板300与暴露在封装基底100的第一表面100a上的接地图案121G之间延伸。
在特定实施例中，如参照图1C所描述的，图2B的保护膜400可以设置在固定板300的顶表面上。
图3是示出根据发明构思的一些实施例的气体传感器封装件的与图1A的线I-II对应的剖视图。在下文中，为了易于和便于解释的目的，将省略或简要提及与上面的实施例中的元件和技术特征相同的元件和技术特征的描述。在下文中，将描述单个信号结合垫140S。
参照图3，气体传感器封装件13可以包括封装基底100、控制装置210、感测装置220、固定板300、保护膜400和支撑基底600。控制装置210、感测装置220、固定板300和保护膜400可以与上面参照图1A和图1B、图1C或图2A和图2B描述的基本相同。然而，孔190可以穿透封装基底100的第一表面100a和第二表面100b。
支撑基底600可以设置在封装基底100的第二表面100b上。例如，封装基底100可以设置在支撑基底600的顶表面600a上。当在平面图中观看时，支撑基底600可以与孔190叠置。例如，支撑基底600可以是印刷电路板、金属板或非导电板。腔体195可以由支撑基底600、封装基底100和保护膜400限定。例如，腔体195可以是由支撑基底600、封装基底100和保护膜400围绕的空间。例如，腔体195可以与孔190的内空间的至少一部分对应。
信号结构120S和接地结构120G可以不电连接到支撑基底600。可选择地，信号结构120S或接地结构120G可以电连接到支撑基底600中的导电元件或导电组件。支撑基底600的导电元件或导电组件可以包括互连线和/或过孔。在该示例性实施例中，支撑基底600的导电元件或导电组件还可以用作信号结构120S或接地结构120G的电路径。
控制装置210可以设置在支撑基底600的顶表面600a上。感测装置220可以设置在控制装置210上。支撑基底600的顶表面600a的一部分可以与孔190的底表面190b对应。控制装置210和感测装置220可以设置在孔190中。信号结合垫140S和接地结合垫140G可以设置在支撑基底600的顶表面600a上。控制装置210和感测装置220可以电连接到信号结合垫140S和接地结合垫140G。信号结构120S的信号图案121S可以沿孔190的底表面190b延伸以连接到信号结合垫140S。接地结构120G的接地图案121G可以沿孔190的底表面190b延伸以连接到接地结合垫140G。可选择地，信号结构120S和接地结构120G可以通过支撑基底600的导电元件或导电组件分别电连接到信号结合垫140S和接地结合垫140G。
图4是示出根据发明构思的一些实施例的气体传感器封装件的与图1A的线I-II对应的剖视图。在下文中，为了易于和便于解释的目的，将省略或简要提及与上面的实施例中的元件和技术特征相同的元件和技术特征的描述。
参照图4，气体传感器封装件14可以包括封装基底100、控制装置210、感测装置220、固定板300和保护膜400。控制装置210、感测装置220、固定板300和保护膜400可以与上面参照图1A和图1B、图1C或图2A和图2B描述的基本相同。封装基底100的基体层可以包括顺序地堆叠的第一下基体层111、第二下基体层112、第一上基体层113和第二上基体层114。封装基底100的孔190可以设置在第一上基体层113和第二上基体层114中。孔190可以不设置在第一下基体层111和第二下基体层112中。
第一上基体层113和第二上基体层114可以构成阶梯结构。第二上基体层114中的孔190的宽度可以大于第一上基体层113中的孔190的宽度。第二上基体层114可以暴露第一上基体层113的顶表面的一部分。例如，第一上基体层113的顶表面的一部分可以被孔190暴露。信号结合垫140S和接地结合垫140G可以设置在第一上基体层113的暴露的顶表面上。位于第一上基体层113上的信号图案121S可以延伸为连接到信号结合垫140S。位于第一上基体层113上的接地图案121G可以延伸为连接到接地结合垫140G。控制装置210可以通过第二键合引线252电连接到信号结合垫140S和接地结合垫140G。感测装置220可以通过第一键合引线251、控制装置210和第二键合引线252电连接到信号结合垫140S和接地结合垫140G。
在特定实施例中，第一上基体层113或第二上基体层114可以包括多个堆叠的层。在特定实施例中，可以省略第一下基体层111和第二下基体层112中的至少一个。在特定实施例中，固定板300可以不接地。在特定实施例中，保护膜400可以设置在固定板300的顶表面300a上。
图5是示出根据发明构思的一些实施例的气体传感器封装件的剖视图。在下文中，为了易于和便于解释的目的，将省略或简要提及与上面的实施例中的元件和技术特征相同的元件和技术特征的描述。
参照图5，气体传感器封装件15可以包括封装基底100、控制装置210、感测装置220、固定板300和保护膜400。控制装置210、感测装置220、固定板300和保护膜400可以与上面参照图1A和图1B、图1C或图2A和图2B描述的基本相同。封装基底100的第一下基体层111和第二下基体层112以及第一上基体层113和第二上基体层114可以与参照图4描述的基本相同。然而，除了信号图案121S和信号过孔123S之外，信号结构120S还可以包括信号再分布图案125S。信号再分布图案125S可以电连接到信号图案121S和信号过孔123S。信号再分布图案125S可以沿第一上基体层113的顶表面、孔190的侧壁的一部分(例如，第一上基体层113的侧壁)和孔190的底表面190b延伸。信号再分布图案125S可以连接到信号结合垫140S。在该示例性实施例中，信号结合垫140S可以设置在孔190的底表面190b上。除了接地图案121G和接地过孔123G之外，接地结构120G还可以包括接地再分布图案125G。接地再分布图案125G可以设置在第一上基体层113的顶表面上以电连接到接地图案121G。接地再分布图案125G可以沿第一上基体层113的顶表面、孔190的侧壁的一部分(例如，第一上基体层113的侧壁)和孔190的底表面190b延伸。接地再分布图案125G可以连接到接地结合垫140G。在该示例性实施例中，接地结合垫140G可以设置在孔190的底表面190b上。接地再分布图案125G可以与信号再分布图案125S间隔开。接地再分布图案125G可以与信号再分布图案125S电绝缘。再分布图案125S和125G可以包括诸如铜或铝的金属。
与图5不同，信号再分布图案125S和接地再分布图案125G可以设置在第二上基体层114的顶表面上并且可以沿第一上基体层113的侧壁和第二上基体层114的侧壁以及孔190的底表面190b延伸。例如，信号再分布图案125S可以连接到信号垫130S和信号结合垫140S。接地再分布图案125G可以连接到接地垫130G和接地结合垫140G。
位于第二上基体层114上的接地图案121G可以直接连接到接地垫130G。在特定实施例中，如图4中所示，接地过孔123G可以设置在位于第二上基体层114上的接地图案121G与位于第一上基体层113上的接地图案121G之间，位于第一上基体层113上的接地图案121G可以通过接地过孔123G电连接到接地垫130G。
图6是示出根据发明构思的一些示例性实施例的感测设备的剖视图。在下文中，为了易于和便于解释的目的，将省略或简要提及与上面的实施例中的元件和技术特征相同的元件和技术特征的描述。
参照图6，感测设备1000可以包括模块板20、气体传感器封装件12和框架30。感测设备1000可以感测或测量气体。在一些实施例中，感测设备1000可以是诸如便携式电话的电子设备。例如，电子设备可以执行气体感测功能。
框架30可以是感测设备1000的壳体。模块板20可以设置在框架30中。模块板20可以包括但不限于印刷电路板。模块板20可以具有一个表面20b(例如，底表面)和与所述一个表面20b相对的另一个表面20a(例如，顶表面)。表面20b可以面对封装基底100，表面20a可以背向封装基底100。模块板20可以具有穿透模块板20的空气孔29。空气孔29可以穿透模块板20的一个表面20b和另一个表面20a。例如，空气孔29可以在模块板20的一个表面20b和另一个表面20a之间延伸。导电垫21S和21G可以设置在模块板20的一个表面20b上。导电垫21S和21G可以包括信号导电垫21S和接地导电垫21G。
气体传感器封装件12可以安装在模块板20上。当在平面图中观看时，气体传感器封装件12可以与空气孔29叠置。气体传感器封装件12可以是参照图2A和图2B描述的气体传感器封装件12。可选择地，图1A至图1C以及图3至图5的气体传感器封装件10、11、13、14和15中的一个可以安装在模块板20上。
在一些实施例中，气体传感器封装件12可以安装在模块板20的一个表面20b上。气体传感器封装件12可以以封装基底100的第一表面100a面对模块板20的方式设置在模块板20上。焊料40S和40G可以设置在封装基底100的第一表面100a上。焊料40S和40G可以设置在封装基底100与模块板20之间以将气体传感器封装件12电连接到模块板20。焊料40S和40G可以包括信号焊料40S和接地焊料40G。信号焊料40S可以设置在信号垫130S与信号导电垫21S之间。从感测装置220和控制装置210输出的电信号可以通过信号结构120S、信号焊料40S和模块板20传输到外部设备(未示出)。电信号可以包括从感测装置220测量的气体感测结果的信号。接地焊料40G可以设置在接地垫130G与接地导电垫21G之间。接地焊料40G可以连接到接地垫130G和接地导电垫21G。感测装置220、控制装置210和固定板300可以通过接地焊料40G接收接地电压。信号焊料40S以及接地焊料40G可以包括例如锡(Sn)、铅(Pb)、铟(In)的金属或它们的任何合金。
感测装置220的顶表面220a可以面对框架30的内表面30b。如上所述，感测装置220的顶表面220a可以用作感测表面。外部气体可以通过框架30的外部通气孔39流到感测设备1000中。当传输到感测装置220的气体的量增大时，可以提高感测装置220的感测精度。在气体传感器封装件12安装在模块板20的另一个表面20a上的情况下，框架30与感测装置220之间的距离可以小于框架30与模块板20的另一个表面20a之间的距离A2。在一些实施例中，如上所述，气体传感器封装件12可以安装在模块板20的一个表面20b上。因此，框架30与感测装置220之间的在垂直于封装基底100的第一表面100a的方向上的距离A1可以大于框架30与模块板20的另一个表面20a之间的在垂直于封装基底100的第一表面100a的方向上的距离A2。根据发明构思，因为感测装置220设置在封装基底100的孔190中，所以感测装置220可以进一步远离框架30。根据一些实施例，框架30与感测装置220之间的在垂直于封装基底100的第一表面100a的方向上的距离A1可以基本等于框架30与模块板20的另一个表面20a之间的距离A2以及模块板20的另一个表面20a与感测装置220的顶表面220a之间的在垂直于封装基底100的第一表面100a的方向上的距离A3的总和。通过外部通气孔39提供的气体可以通过空气孔29、通气孔390、保护膜400和孔190传输到感测装置220。因此，可以增加传输到感测装置220的气体的量以提高感测装置220的感测精度。
至少一个半导体装置(未示出)可以进一步安装在模块板20的一个表面20b或另一个表面20a上。半导体装置可以包括存储器装置和逻辑装置中的至少一个。
根据发明构思的一些实施例，感测装置可以设置在封装基底的孔中，因此更大量的气体可以传输到感测装置。结果，可以提高感测装置的感测精度。
根据发明构思的一些实施例，保护膜可以防止杂质流到封装基底的孔中。因此，能够减少或防止会由杂质引起的感测装置的感测噪声和损坏。保护膜可以牢固地固定到固定板。
虽然已经参照示例实施例描述了发明构思，但是对本领域技术人员将明显的是，在不脱离发明构思的精神和范围的情况下，可以做出各种改变和修改。因此，应理解的是，上面的实施例不是限制性的，而是说明性的。因此，发明构思的范围将由权利要求和它们的等同物的最广泛可允许的解释来确定，并且不应被前面的描述约束或限制。

Claims (25)

1.一种气体传感器封装件，所述气体传感器封装件包括：
封装基底，具有孔，孔具有在封装基底的第一表面处开口的端部；
气体传感器，设置在封装基底的孔中；
固定板，设置在封装基底的第一表面上，固定板具有在固定板的顶表面和底表面之间延伸的通气孔，固定板的底表面面向封装基底，固定板的顶表面背向封装基底，当在平面图中观看时，固定板与封装基底的孔叠置；以及
保护膜，附着到固定板，
其中，当在平面图中观看时，保护膜与通气孔叠置。
2.根据权利要求1所述的气体传感器封装件，其中，当在平面图中观看时，通气孔与封装基底的孔叠置。
3.根据权利要求1所述的气体传感器封装件，其中，封装基底包括：
信号结构，电连接到气体传感器；并且
接地结构，电连接到固定板，
其中，接地结构与信号结构绝缘。
4.根据权利要求3所述的气体传感器封装件，所述气体传感器封装件还包括：
导电粘合部，设置在封装基底的第一表面与固定板之间，
其中，接地结构的一部分暴露在封装基底的第一表面上，并且
其中，导电粘合部在接地结构的暴露部分与固定板之间延伸。
5.根据权利要求3所述的气体传感器封装件，所述气体传感器封装件还包括：
接地垫，设置在封装基底的第一表面上，
其中，接地垫通过接地结构电连接到固定板。
6.根据权利要求3所述的气体传感器封装件，其中，气体传感器电连接到接地结构。
7.根据权利要求1所述的气体传感器封装件，其中，保护膜包括疏水聚合物，并且
其中，保护膜允许气体穿过。
8.根据权利要求1所述的气体传感器封装件，所述气体传感器封装件还包括：
控制器，设置在封装基底的孔中，
其中，气体传感器堆叠在控制器的顶表面上。
9.根据权利要求8所述的气体传感器封装件，所述气体传感器封装件还包括：
第一键合引线，将控制器连接到气体传感器。
10.根据权利要求9所述的气体传感器封装件，所述气体传感器封装件还包括：
第二键合引线，将控制器连接到封装基底。
11.根据权利要求8所述的气体传感器封装件，其中，气体传感器包括在控制器的顶表面上彼此间隔开的多个气体传感器。
12.根据权利要求11所述的气体传感器封装件，其中，所述多个气体传感器中的每个包括设置在所述多个气体传感器中的每个的顶表面上的感测部，并且
其中，所述多个气体传感器中的一个气体传感器的感测部感测其类型与由所述多个气体传感器中的另一个气体传感器的感测部感测的气体的类型不同的气体。
13.根据权利要求1所述的气体传感器封装件，其中，封装基底包括顺序地堆叠的第一基体层和第二基体层，
其中，第二基体层暴露第一基体层的顶表面的一部分，
其中，结合垫设置在第一基体层的顶表面的暴露部分上，并且
其中，气体传感器电连接到结合垫。
14.根据权利要求1所述的气体传感器封装件，所述气体传感器封装件还包括：
支撑基底，设置在封装基底的第二表面上并且在平面图中与封装基底的孔叠置，
其中，封装基底的第二表面与第一表面相对，并且
其中，孔穿透封装基底的第一表面和第二表面。
15.根据权利要求1所述的气体传感器封装件，所述气体传感器封装件还包括：
结合垫，设置在封装基底的孔的底表面上；以及
再分布图案，电连接到结合垫，
其中，封装基底包括基体层，并且
其中，再分布图案沿封装基底的孔的底表面、基体层的侧壁和基体层的顶表面延伸。
16.根据权利要求1所述的气体传感器封装件，其中，保护膜设置在固定板的顶表面和底表面中的一个表面上。
17.一种感测设备，所述感测设备包括：
模块板，具有在模块板的顶表面和底表面之间延伸的第一孔；以及
气体传感器封装件，安装在模块板上并且当在平面图中观看时与第一孔叠置，
其中，气体传感器封装件包括：
封装基底，具有第二孔，第二孔具有在封装基底的第一表面处开口的端部；
气体传感器，设置在封装基底的第二孔中；
固定板，设置在封装基底的第一表面上，固定板具有在固定板的顶表面和底表面之间延伸的通气孔，固定板的底表面面向封装基底，固定板的顶表面背向封装基底，当在平面图中观看时，固定板与封装基底的第二孔叠置；以及
保护膜，附着到固定板，
其中，封装基底的第一表面面对模块板。
18.根据权利要求17所述的感测设备，其中，当在平面图中观看时，通气孔与保护膜叠置。
19.根据权利要求17所述的感测设备，所述感测设备还包括：
接地焊料，设置在封装基底的第一表面与模块板之间，
其中，固定板通过封装基底电连接到接地焊料。
20.根据权利要求19所述的感测设备，所述感测设备还包括：
信号焊料，设置在封装基底的第一表面与模块板之间，
其中，信号焊料与固定板绝缘。
21.根据权利要求19所述的感测设备，其中，气体传感器电连接到接地焊料。
22.根据权利要求17所述的感测设备，其中，当在平面图中观看时，通气孔与封装基底的第二孔叠置。
23.根据权利要求17所述的感测设备，其中，当在平面图中观看时，通气孔与模块板的第一孔叠置。
24.根据权利要求17所述的感测设备，其中，固定板的宽度大于封装基底的第二孔的宽度。
25.根据权利要求17所述的感测设备，其中，保护膜包括防水膜，并且
其中，防水膜具有气孔，每个气孔具有从0.1μm至10μm的范围的直径。
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