CN111439718A - 传感器封装结构、电子设备以及封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种传感器封装结构、电子设备以及封装方法，包括：封装基板，所述封装基板设置有容置槽；ASIC芯片，所述ASIC芯片固定于所述容置槽内，所述ASIC芯片与所述封装基板电连接；封装材料，所述封装材料覆盖所述ASIC芯片；MEMS芯片，所述MEMS芯片固定于所述封装基板的表面；引线，所述引线穿过所述封装材料并电连接所述MEMS芯片与所述ASIC芯片。本发明的一个技术效果在于，通过将MEMS芯片固定在用于封装ASIC芯片的封装材料表面，减小了传感器封装在水平方向的尺寸。

Description

传感器封装结构、电子设备以及封装方法
技术领域
本发明涉及声电转换技术领域，更具体地，涉及一种传感器封装结构、电子设备以及封装方法。
背景技术
传感器能够感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器从信息的感测到传递是从感应部感测，再将感测到的信息传递到ASIC芯片，再传出传感器。现有的传感器结构布局是在基板的水平方向上分别布置MEMS芯片和ASIC芯片，并进行电连接，这样的传感器布局造成传感器的水平方向的尺寸较大。
因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种传感器封装结构、电子设备以及封装方法的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种传感器封装结构，包括：
封装基板，所述封装基板设置有容置槽；
ASIC芯片，所述ASIC芯片固定于所述容置槽内，所述ASIC芯片与所述封装基板电连接；
封装材料，所述封装材料覆盖所述ASIC芯片；
MEMS芯片，所述MEMS芯片固定于所述封装基板的表面；
引线，所述引线穿过所述封装材料并电连接所述MEMS芯片与所述ASIC芯片。
可选地，所述MEMS芯片对应固定于所述ASIC芯片的上方位置。
可选地，所述封装材料的表面与所述封装基板的表面齐平。
可选地，所述MEMS芯片粘接于所述封装材料的表面。
可选地，所述ASIC芯片焊接于所述容置槽内。
可选地，采用塑封工艺使所述封装材料封装所述ASIC芯片。
可选地，所述封装材料为塑封胶或塑封树脂。
可选地，所述ASIC芯片通过金线与所述封装基板电连接。
根据本发明的第二方面，提供了一种电子设备，包括上述任意一项所述的传感器封装结构。
根据本发明的第三方面，提供了一种传感器封装方法，该方法包括：
准备封装基板；
在封装基板上形成容置槽；
将ASIC芯片固定于所述容置槽内；
将所述ASIC芯片与所述封装基板电连接；
将引线的一端与所述ASIC芯片电连接，并将另一端引出至所述容置槽外；
将所述ASIC芯片封装于所述容置槽内；
将MEMS芯片固定于封装所述ASIC芯片的封装材料表面；
将所述引线引出所述容置槽外的一端与所述MEMS芯片电连接。
可选地，所述MEMS芯片固定于所述ASIC芯片的正上方。
可选地，将所述ASIC芯片封装于所述容置槽内的过程中，将所述封装材料的表面设置为与所述封装基板的表面齐平。
根据本公开的一个实施例，通过将MEMS芯片固定在用于封装ASIC芯片的封装材料表面，减小了传感器封装在水平方向的尺寸。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本公开一个实施例的封装结构的剖视结构示意图。
图2是本公开一个实施例的封装结构的俯视图。
图中，1为封装基板，2为ASIC芯片，3为封装材料，4为MEMS芯片，5为引线。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
根据本公开的一个实施例，提供了一种传感器封装结构，如图1，图2所示，该传感器结构包括：封装基板1，所述封装基板1设置有容置槽。ASIC芯片2，所述ASIC芯片2固定于所述容置槽内，所述ASIC芯片2与所述封装基板1电连接；封装材料3，所述封装材料3覆盖所述ASIC芯片2；MEMS芯片4，所述MEMS芯片4固定于所述封装材料3的表面；引线5，所述引线5穿过所述封装材料3并电连接所述MEMS芯片4与所述ASIC芯片2。
ASIC芯片2固定在容置槽内减少了ASIC芯片2设置在封装基板1外表面占用的空间。封装材料3覆盖ASIC芯片，以将ASIC芯片封装在容置槽内。MEMS芯片4固定于封装材料3的表面，这样能够避免MEMS芯片4设置在容置槽以外的封装基板1的表面，从而减小了MEMS芯片4和ASIC芯片2在水平方向上占用的空间，进而能够减小传感器在水平方向上的尺寸。
引线5的一端与ASIC芯片2连接，并使引线5穿过封装材料3，以将另一端与MEMS芯片4连接，从而使MEMS芯片4与ASIC芯片2之间形成电连接。
引线5可以是金线，金线具有优异的导电性能，作为MEMS芯片4与ASIC芯片2之间电连接的线路能够提高信号传递效率。引线5还可以是银线或铜线。
封装基板1是PCB板，PCB板中设置有传感器封装结构需要的电路。封装基板1还可以是其他类型的基板。
另外，传感器封装结构还包括外壳，外壳固定在封装基板1的设置MEMS芯片4的一侧并围合形成腔体，容置槽、ASIC芯片2和MEMS芯片4均在所述外壳围合的范围内。未封装ASIC芯片2的情况下，将外壳围合在封装基板1上，容置槽和腔体是连通的。一般地，先将ASIC芯片2和MEMS芯片4设置完后，再设置外壳于封装基板1。
外壳对传感器封装结构内的元件能够起到保护作用，以及能够防止外部的信号对ASIC芯片2和MEMS芯片4的干扰。一般地，在外壳的内部或设置用于隔离信号的材料。该用于隔离信号的材料可以是将成品的材料以夹层设置在外壳内部，还可以是外壳预留内部空层，在空层内填加隔离材料。
另外，在封装基板1设置容置槽需要占用部分封装基板1的结构。因此在制备封装基板1的过程中需要在封装基板1上预留部分结构，封装基板1上的电路需要避开这部分结构设置。预留的结构可以是封装基板1上位设置电路的部分，之后将该部分开设成为容置槽；也可以是直接在制备封装基板1的过程中预留出部分结构形成容置槽。
容置槽的结构可以是长方体、正方体、半球体或其他的结构。根据封装基板1中的电路布局设置容置槽的具体结构，使容置槽即满足封装ASIC芯片2的需求，又能满足不影响封装基板1的电路布局的需求。
容置槽用于封装ASIC芯片2，根据ASIC芯片2的尺寸设置容置槽的尺寸，以确保ASIC芯片能够完全封装在容置槽内，并且ASIC芯片2与MEMS芯片4间需要间隔足够的设定距离，从而避免ASIC芯片2与MEMS芯片4的电流影响彼此的信号稳定。
在一些实施例中，所述MEMS芯片4固定于所述ASIC芯片2的正上方。MEMS芯片4固定在封装材料3上，使MEMS芯片4在ASIC芯片2的正上方。这样的结构中，MEMS芯片4和ASIC芯片2所占用的水平方向尺寸由两个芯片中水平方向尺寸较大的决定。从而更加减小了设置MEMS芯片4和ASIC芯片2所占用的水平方向的尺寸，进而进一步减小传感器在水平方向上的尺寸。
在一些实施例中，ASIC芯片2可以焊接于所述容置槽内，采用焊线与焊盘将ASIC芯片2与封装基板1电连接。这样能够提高ASIC芯片2在容置槽内固定的稳定性。
在一些实施例中，所述ASIC芯片2通过金线与所述封装基板1电连接。安装ASIC芯片2的过程中，需要先将ASIC芯片2固定在容置槽内，再将ASIC芯片与封装基板1电连接。电连接ASIC芯片与封装基板1需要在封装基板1上设置金属化通孔，通过连接金属化通孔以实现电连接。
在本实施例中，采用金线使ASIC芯片与封装基板1电连接，不需要设置金属化通孔，能够简化传感器封装结构的结构。另外金线的导电性能更好，能够提高ASIC芯片与封装基板1间的信号传递效率。
在一些实施例中，所述封装材料3的表面与所述封装基板1的表面齐平。封装材料3的表面与封装基板1的表面齐平能够得到一个平整的表面，降低了封装基板1表面的结构复杂性，从而更容易设置元器件。
在一些实施例中，所述MEMS芯片4粘接于所述封装材料3的表面。以粘接的方法固定MEMS芯片4，简单易操作，且粘接的MEMS芯片4更容易修检更换。
在一些实施例中，封装材料3封装ASIC芯片2并在封装材料3的表面形成凹陷结构，该凹陷结构用于固定MEMS芯片4，即将MEMS芯片4固定在该凹陷结构中。凹陷结构的四周能够进一步对MEMS芯片4固定，从而提高MEMS芯片4固定的稳定性。MEMS芯片4的部分结构位于凹陷结构中，这样能够减小MEMS芯片4占用的竖直方向上的尺寸。在传感器封装结构中，外壳和封装基板围合形成有腔体，该实施例能够为腔体留有更多空间。
在一些实施例中，引线5的两端分别连接MEMS芯片4与封装基板1，MEMS芯片4与ASIC芯片2间的信号传递通过封装基板1中的电路实现。这样的传感器封装结构中，不需要将引线5从封装材料3中穿过，从而降低封装工序的难度。
在一些实施例中，采用塑封工艺使所述封装材料3封装所述ASIC芯片2。塑封工艺的工艺成熟，容易操作，能够提高对ASIC芯片2封装的可靠性。封装材料为塑封胶或塑封树脂。塑封胶和塑封树脂都具有优异的塑封性能。本领域技术人员也可以使用其他材料完成塑封工艺。
根据本发明的一个实施例，提供了一种电子设备，该电子设备包括本公开中任意一个实施例中的传感器封装结构。该电子设备中的传感器封装结构在水平方向的尺寸更小，设置该传感器封装结构的结构可以更小，从而减小了传感器封装结构占用的空间，这样能够增加电子设备的可利用空间。另外地，也可以将本公开中的传感器封装结构设置在体积更小的设备中，提高了传感器封装结构的适用性。
根据本发明的一个实施例，提供了一种传感器封装方法，该方法包括：
准备封装基板1；
在封装基板1上形成容置槽；
将ASIC芯片2固定于所述容置槽内；
固定ASIC芯片2于容置槽可以采用焊接的方式固定，能够使ASIC芯片2稳定地固定在容置槽内，避免ASIC芯片2晃动影响ASIC芯片2与其他元件间的连接。
将所述ASIC芯片2与所述封装基板1电连接；电连接的方式可以是设置打线与焊盘进行电连接。
将引线5的一端与所述ASIC芯片2电连接，并将另一端引出至所述容置槽外；
将所述ASIC芯片2封装于所述容置槽内；封装ASIC芯片2能够避免其他元器件与ASIC芯片2相互影响。
将MEMS芯片4固定于封装所述ASIC芯片2的封装材料3表面；固定MEMS芯片4可以采用粘接的方式固定。
将所述引线5引出所述容置槽外的一端与所述MEMS芯片4电连接。MEMS芯片4上会预留与引线5连接的焊盘。
通过该实施例中的方法进行传感器封装，能够使MEMS芯片4固定在封装ASIC芯片2的封装材料3上。这样就不需要将MEMS芯片4设置在容置槽以外的封装基板1的结构上，从而能够减小传感器封装在水平方向的尺寸，进而能够减小传感器在水平方向上的尺寸。水平方向上尺寸减小能够使传感器设置在更小的空间，从而使用在更精密的设备上。
装备的封装基板1是按该实施例封装方法制作的已经减小了水平方向尺寸的基板。在封装基板1上形成容置槽可以是制作封装基板1的过程中预留的容置槽，也可以是留出一部分未设置线路和元件的空白部分开设出的容置槽。
在一些实施例中，所述MEMS芯片4固定于所述ASIC芯片2的正上方。在封装所述ASIC芯片2后，在ASIC芯片2的正上方上固定MEMS芯片4，从而使MEMS芯片4与ASIC芯片2固定在同一竖直方向上。这样的方式能够进一步减小封装后传感器在水平方向上的尺寸。
在一些实施例中，将所述ASIC芯片2封装于所述容置槽内的过程中，将所述封装材料3的表面设置为与所述封装基板1的表面齐平。封装材料3的表面与封装基板1的表面齐平，会形成一个完整的平整表面，使MEMS芯片4安装更简单方便，平整的表面更容易进行固定。
上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例均描述了不同优化特征，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种传感器封装结构，其特征在于，包括：
封装基板，所述封装基板设置有容置槽；
ASIC芯片，所述ASIC芯片固定于所述容置槽内，所述ASIC芯片与所述封装基板电连接；
封装材料，所述封装材料覆盖所述ASIC芯片；
MEMS芯片，所述MEMS芯片固定于所述封装基板的表面；
引线，所述引线穿过所述封装材料并电连接所述MEMS芯片与所述ASIC芯片。
2.根据权利要求1所述的传感器封装结构，其特征在于，所述MEMS芯片对应固定于所述ASIC芯片的上方位置。
3.根据权利要求1所述的传感器封装结构，其特征在于，所述封装材料的表面与所述封装基板的表面齐平。
4.根据权利要求1所述的传感器封装结构，其特征在于，所述MEMS芯片粘接于所述封装材料的表面。
5.根据权利要求1所述的传感器封装结构，其特征在于，所述ASIC芯片焊接于所述容置槽内。
6.根据权利要求1所述的传感器封装结构，其特征在于，采用塑封工艺使所述封装材料覆盖所述ASIC芯片。
7.根据权利要求1所述的传感器封装结构，其特征在于，所述封装材料为塑封胶或塑封树脂。
8.根据权利要求1所述的传感器封装结构，其特征在于，所述ASIC芯片通过金线与所述封装基板电连接。
9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-8中任意一项所述的传感器封装结构。
10.一种传感器封装方法，其特征在于，该方法包括：
准备封装基板；
在封装基板上形成容置槽；
将ASIC芯片固定于所述容置槽内；
将所述ASIC芯片与所述封装基板电连接；
将引线的一端与所述ASIC芯片电连接，并将另一端引出至所述容置槽外；
将所述ASIC芯片封装于所述容置槽内；
将MEMS芯片固定于封装所述ASIC芯片的封装材料表面；
将所述引线引出所述容置槽外的一端与所述MEMS芯片电连接。
11.根据权利要求10所述的传感器封装方法，其特征在于，所述MEMS芯片固定于所述ASIC芯片的正上方。
12.根据权利要求10所述的传感器封装方法，其特征在于，将所述ASIC芯片封装于所述容置槽内的过程中，将所述封装材料的表面设置为与所述封装基板的表面齐平。
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