CN112174084B - 组合式传感器、电子设备及组合式传感器的制作方法 - Google Patents

组合式传感器、电子设备及组合式传感器的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种组合式传感器、电子设备以及组合式传感器的制作方法，组合式传感器包括第一传感器，第一传感器包括第一封装结构和第一传感器芯片，第一封装结构包括分体设置的第一基板、第一支撑件以及第二基板，第一基板、第二基板及第一支撑件围合形成第一空腔，第一传感器芯片设于第一空腔内，并与第一基板电连接；和第二传感器，第二传感器包括第二传感器芯片，第二传感器芯片与第一传感器芯片在垂直于第二基板的方向上对应排列设置，并通过第二基板、第一支撑件与第一基板电连接。本发明技术方案提供了一种组合式传感器的批量化、低成本、一致性的加工方法，且能够有效节省横向空间。

Description

组合式传感器、电子设备及组合式传感器的制作方法
技术领域
本发明涉及封装技术领域，特别涉及一种组合式传感器、电子设备及组合式传感器的制作方法。
背景技术
随着整机产品的智能化、微型化趋势，不断要求芯片、元器件进行多功能、小型化、集成化整合及小体积设计，于是，将多颗裸芯片进行整合的SiP(System in Package)封装技术开始普及。目前，系统级封装结构通常都是基板和罩盖的配合封装，只能一个一个进行贴装，效率低，产品一直性较差，无法满足大批量、高一致性的生产需求。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种组合式传感器，旨在改善组合式传感器的工艺效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提出的组合式传感器包括：
第一传感器，所述第一传感器包括第一封装结构和第一传感器芯片，所述第一封装结构包括分体设置的第一基板、第一支撑件以及第二基板，所述第一基板、第二基板及第一支撑件围合形成第一空腔，所述第一传感器芯片设于所述第一空腔内，并与所述第一基板电连接；和
第二传感器，所述第二传感器包括第二传感器芯片，所述第二传感器芯片与所述第一传感器芯片在垂直于所述第二基板的方向上对应排列设置，并通过所述第二基板、第一支撑件与所述第一基板电连接。
可选地，所述第二传感器还包括第二封装结构，所述第二封装结构包括分体设置的第二支撑件和盖板，所述盖板与所述第二基板、第二支撑件围合形成第二空腔，所述第二传感器芯片设于所述第二空腔内，并通过第二基板、第一支撑件与所述第一基板电连接。
可选地，所述第一支撑件开设有贯通其上下表面的第一通孔，所述第一基板开设有与所述第一通孔连通的第二通孔，所述第二基板开设有与所述第一通孔连通的第三通孔，所述第一通孔内设有第一导电件，所述第二通孔和第三通孔内分别设有第二导电件和第三导电件，所述第一导电件的两端分别抵接第二导电件和第三导电件，所述第二传感器芯片与所述第三导电件电连接。
可选地，所述第一通孔设有多个，多个所述第一通孔间隔分布于所述第一支撑件的周缘，所述第一导电件对应设有多个；或，
所述第一通孔呈环形设置，并位于所述第一支撑件的周缘。
可选地，所述第一导电件、第二导电件和第三导电件三者中的至少一者的材质为金属；和/或，
所述第一导电件、第二导电件和第三导电件三者中的至少一者外表面镀设有金层。
可选地，所述第二基板的面向所述第二传感器芯片的表面设置有第一焊脚，所述第一焊脚与所述第三导电件电连接，所述第二传感器芯片通过金属线与所述第一焊脚连接；和/或，
所述第一基板背离所述第二基板的表面设有第二焊脚，所述第二焊脚与所述第二导电件电连接。
可选地，所述第一支撑件、第二支撑件以及所述盖板均为PCB板。
可选地，所述第一传感器为MEMS麦克风，所述第一基板上开设有声孔；和/或，
所述第二传感器为惯性传感器。
根据本发明的另一方面，还提出一种电子设备，包括壳体和设于所述壳体内的组合式传感器，所述组合式传感器为如上所述的组合式传感器。
根据本发明的又一方面，又提出一种组合式传感器的制作方法，包括以下步骤：
准备第一基板，在第一基板上贴装第一传感器芯片，并将所述第一传感器芯片与所述第一基板电连接；
将标准PCB板的中间位置镂空，形成第一支撑件，并将所述第一支撑件粘接到所述第一基板的周缘；
准备第二基板，将所述第二基板粘接到所述第一支撑件背离第一基板的表面，形成第一封装结构，该第一封装结构具有第一空腔；
将第二传感器芯片贴装于所述第二基板背离所述第一支撑件的表面，使得所述第二传感器芯片与所述第一传感器芯片在垂直于所述第二基板的方向上对应排列设置，并通过所述第二基板、第一支撑件与所述第一基板电连接；或，将所述第二传感器芯片贴装于所述第一空腔内，并与所述第一传感器芯片在垂直于第一基板的方向上排列设置，所述第二传感器与所述第一基板电连接。
可选地，在所述将第二传感器芯片贴装于所述第二基板背离所述第一支撑件的表面，使得所述第二传感器芯片与所述第一传感器芯片在垂直于所述第二基板的方向上对应排列设置，并通过所述第二基板与所述第一基板电连接的步骤之后，还包括：
将标准PCB板的中间位置镂空，形成第二支撑件，并将所述第二支撑件粘接到第二基板背离所述第一基板的表面的周缘；
在所述第二支撑件与所述第二传感器芯片之间的空隙填充环氧树脂胶；
准备盖板，将所述盖板粘接到所述第二支撑件远离所述第二基板的表面，形成第二封装结构。
可选地，所述准备第二基板，将所述第二基板粘接到所述第一支撑件背离第一基板的表面，并通过所述第一支撑件与所述第一基板电连接的步骤具体为：
在所述第二基板、所述第一支撑件以及第一基板的周缘相对的位置分别开设贯通的孔，并在孔内设置有相抵接的导电件，以导通所述第二传感器芯片与所述第一基板。
本发明技术方案的组合式传感器包括第一传感器和第二传感器，可以同时兼具处理多种不同信号的功能。该组合式传感器还包括用于封装芯片的第一封装结构，第一封装结构包括分体设置的第一基板、第一支撑件和第二基板，三者围合形成第一空腔，相比于现有的罩盖一体结构，该组合式传感器可以进行批量生产，即分别在三张模板上制作多个第一基板、多个第一支撑件和多个第二基板，将三张模板对应贴合后再进行切割，即可实现多个组合式传感器的制作，避免了单独将一罩盖贴合一基板的生产方式，有效提高了生产效率。同时，两个传感器的芯片在垂直于第二基板的方向上对应排列设置，在提高产品功能的情况下，能够减小对产品平面空间的占用，从而有效提供空间利用率，有利于产品小型化，且第二传感器芯片通过第二基板、第一支撑件与第一基板电连接，同时也减少了引线的设置，方便布线装配加工。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明组合式传感器一实施例的剖视图；
图2为本发明组合式传感器另一实施例的剖视图；
图3～图6为本发明组合式传感器制作过程中的剖视图；
图7为本发明组合式传感器的制作方法一实施例的流程图；
图8为本发明组合式传感器的制作方法另一实施例的流程图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种组合式传感器100。
请参照图1和图2，在本发明实施例中，为了便于说明，以MEMS麦克风和惯性传感器为例进行解释，相应的，第一传感器芯片为MEMS麦克风芯片，第二传感器芯片为惯性传感器芯片。具体地，该组合式传感器100包括：
MEMS麦克风10，所述MEMS麦克风10包括第一封装结构11和MEMS麦克风芯片13，所述第一封装结构11包括分体设置的第一基板111、第一支撑件113以及第二基板115，第一基板111、第二基板115及第一支撑件113围合形成第一空腔11a，所述MEMS麦克风芯片13设于所述第一空腔11a内，并与所述第一基板111电连接；和
惯性传感器30，所述惯性传感器30包括惯性传感器芯片31，所述惯性传感器芯片31与所述MEMS麦克风芯片13在垂直于所述第二基板115的方向上对应排列设置，并通过第二基板115、第一支撑件113与所述第一基板111电连接。需要说明的是，由于第一基板111和第二基板115均沿水平方向延伸，因此此处所界定的在垂直于所述第二基板115的方向即为竖直方向上，当然也可以界定为垂直于所述第一基板111的方向上。
本实施例中，组合式传感器100包括MEMS麦克风10和惯性传感器30，MEMS麦克风芯片13可以为MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)传感器芯片，用于感知和检测外界的声音信号，当声音信号进入时，MEMS麦克风芯片13将该声音信号转换为电信号进行传输，实现收声功能。惯性传感器芯片31是指检测和测量加速度与旋转运动的传感器，因其原理是采用惯性定律实现的，故而名为惯性传感器30。此处，惯性传感器芯片31可以是加速度计传感器芯片、陀螺仪或是地磁传感器芯片等，在此不作限定。此处，可以惯性传感器芯片31为加速度计传感器芯片为例，其能够检测所应用的电子设备所处的加速度或旋转动作，从而能够实现图像自动翻转、指南针校对、防手抖以及计步器等功能，从而提高用户体验。
同时，组合式传感器100还包括用于封装两种传感器的第一封装结构11，第一封装结构11包括分体设置的第一基板111、第一支撑件113和第二基板115，三者围合形成第一空腔11a，从而可以提供防护和安装基础。第一基板111为PCB板，该PCB板印刷有各种电路和接口，用于连接各种芯片和其他电气部件，以实现电传输，MEMS麦克风芯片13设于第一基板111上，此处可以使用贴装或者引线方式实现两者的电连接，从而能够将转换的电信号通过第一基板111传输到所应用的电子设备上进行分析处理。第一支撑件113环设于第一基板111的周缘，即第一支撑件113呈中空的环状设置，连接于第一基板111的周缘，此处，第一支撑件113的横切面可以为圆形、方形或多边形，在此不作限定。第二基板115盖合于第一支撑件113远离第一基板111的一端，三者两两之间的连接方式可以是通过胶体进行粘接，从而实现稳定连接结构。当第一基板111和第二基板115均为方形板状结构时，可以设置第一支撑件113的横切面也为方形，从而能够与两者相适配，从而提高空间利用率。
可以理解的，惯性传感器芯片31设于MEMS麦克风芯片13在垂直于第一基板111的方向上的一侧，可以减少平面空间的占用，进一步提高组合式传感器100的空间利用率。此处，一实施例中，惯性传感器芯片31可以设于第一空腔11a内，在第一支撑件113的周壁上延伸出支撑部，从而将该惯性传感器30设于该支撑部上，并与第一基板111电连接，有效提高组合式传感器100的空间利用率。当然，于其他实施例中，还可以将惯性传感器30设置在第二基板115上，并通过第二基板115和第一支撑件113与第一基板111电连接。
此外，在第一空腔11a的腔壁开设有声孔1111，方便声音信号和气体的流入，例如，在第一基板111上开设有声孔1111，MEMS麦克风芯片13与声孔1111相对设置，从而能够使得外界声音信号从声孔1111进入第一空腔11a内后，直接与MEMS麦克风芯片13作用，从而提高收声和检测的灵敏度。
本发明技术方案的组合式传感器100包括MEMS麦克风10和惯性传感器30，以同时兼具收声功能和检测加速度与旋转运动的功能。该组合式传感器100还包括用于封装两种传感器芯片的第一封装结构11，第一封装结构11包括分体设置的第一基板111、第一支撑件113和第二基板115，三者围合形成第一空腔11a，相比于现有的罩盖一体结构，该组合式传感器100可以进行批量生产，即分别在三张模板上制作多个第一基板111、多个第一支撑件113和多个第二基板115，将三张模板对应贴合后再进行切割，即可实现多个组合式传感器100的制作，避免了单独将一罩盖贴合一基板的生产方式，有效提高了生产效率。同时，MEMS麦克风芯片13和惯性传感器芯片31在垂直于第一基板111的方向上叠加设置，从而在提高产品功能的情况下，能够减小对产品平面空间的占用，从而有效提供空间利用率，有利于产品小型化。此外，组合式传感器100的批量叠加也可以提高产品的精度，防止因单个叠加出现对准误差，提高产品良率。且惯性传感器芯片31通过第二基板115、第一支撑件113与第一基板111电连接，同时也减少了引线的设置，方便布线装配加工
可选的实施例中，所述惯性传感器30还包括第二封装结构33，所述第二封装结构33包括分体设置的第二支撑件331和盖板333，所述第二支撑件331环设于所述第二基板115背离所述第一基板111的表面的周缘，所述盖板333盖合于所述第二支撑件331远离第二基板115的一侧，并与所述第二基板115、第二支撑件331围合形成第二空腔33a，所述惯性传感器芯片31设于所述第二空腔33a内，并通过第二基板115、第一支撑件113与所述第一基板111电连接。
本实施例中，为了保证两个传感器工作的稳定性，设置惯性传感器30还包括第二封装结构33，第二封装结构33包括第二支撑件331和盖板333，第二支撑件331与盖板333为分体结构设置，两者依次叠加在第二基板115上，从而围合形成有第二空腔33a，将惯性传感器芯片31设置在第二空腔33a内，可以减少MEMS麦克风芯片13与惯性传感器芯片31两者的电磁干扰，保证两者的转换性能。第二支撑件331和第一支撑件113的材质可以相同，此处，可选择两者的材质为金属或PCB板，实现支撑的同时，也需要第一支撑件113电导通第二基板115和第一基板111。
同时，第二支撑件331和盖板333分体设置，也可以通过批量生产工艺进行加工，将多个第二支撑件331同时对应叠加到多个第二基板115上，将多个盖板333同时对应叠加到多个第二支撑件331上，从而进一步提高该组合式传感器100的生产效率；且组合式传感器100的批量叠加也可以提高产品的精度，防止因单个组合式传感器100叠加加工多次实施时出现对准误差，提高产品良率。此外，将惯性传感器30设于悬空的结构中，有利于降低基板应力对惯性传感器芯片31的影响和干扰，从而可以提高对加速度数据测试的准确度。
可选的实施例中，所述第一支撑件113开设有贯通其上下表面的第一通孔1131，所述第一基板111开设有与所述第一通孔1131连通的第二通孔1113，所述第二基板115开设有与所述第一通孔1131连通的第三通孔1151，所述第一通孔1131内设有第一导电件15，所述第二通孔1113和第三通孔1151内分别设有第二导电件16和第三导电件17，所述第一导电件15的两端分别抵接第二导电件16和第三导电件17，所述惯性传感器芯片31与所述第三导电件17电连接。
本实施例中，设置该第一支撑件113为PCB板，将第一基板111、第一支撑件113以及第二基板115进行内部走线处理，从而将惯性传感器芯片31通过第二基板115和第一支撑件113与第一基板111电连接，实现将惯性传感器芯片31的电信号通过第一基板111传输出去。具体地，因第一支撑件113为环状，在其周缘开设有贯通其上下表面的第一通孔1131，在其内部穿设有第一导电件15，第一导电件15与第一通孔1131相适配，从而实现第一支撑件113的内部走线，实现其相对的两表面的电导通。同时，在第一基板111和第二基板115上对应第一通孔1131的位置分别开设有第二通孔1113和第三通孔1151，在第二通孔1113内设置第二导电件16，从而实现第一基板111的内部走线，第三通孔1151内设置第三导电件17，完成第二基板115的内部走线，三个导电件可以设置为相同的材质，从而可以方便加工组装。当第一导电件15的两端分别抵接第二导电件16和第三导电件17时，就实现了第二基板115与第一基板111的电连接，最后将惯性传感器芯片31通过引脚或者金属线层电连接于第三导电件17，完成了将惯性传感器芯片31通过第二基板115和第一支撑件113电连接到第一基板111上的加工，实现信号传输。
该结构的组合式传感器100电连接方式可以节约单独布线的成本和空间，极大提高了空间利用率。同时，第一封装结构11全部由PCB板材质制作，可降低组合式传感器100的重量，并减少和优化工艺步骤，极大的降低了原料成本和工时工序成本，提高产品合格率。
当然，于其他实施例中，也可以将惯性传感器芯片31通过开孔引线的方式与第一基板111电连接。此外，第二支撑件331以及盖板333均为PCB板。如此，可以更进一步降低组合式传感器100的模块重量，并减少工艺步骤，降低生产成本。
可选的实施例中，所述第一通孔1131设有多个，多个所述第一通孔1131间隔分布于所述第一支撑件113的周缘，所述第一导电件15对应设有多个；或，
所述第一通孔1131呈环形设置，并位于所述第一支撑件113的周缘。
在第一支撑件113设置有第一通孔1131的结构基础上，于一实施例中，将第一通孔1131设置有多个，多个第一通孔1131间隔分布在第一支撑件113的周缘，第一通孔1131开口呈圆形，每一第一通孔1131内均设置有一第一导电件15，第一导电件15为圆柱体，对应地，第二通孔1113和第二导电件16也对应设置有多个，第三通孔1151和第三导电件17也设置有多个。如此，可以将惯性传感器芯片31引出多个引脚，分别与第三导电件17连接，从而提高惯性传感器芯片31与第一基板111电连接的稳定性，保证惯性传感器30的检测性能。
在另一实施例中，可以将该第一通孔1131设置为环形，位于第一支撑件113的周缘，对应的，第一导电件15也呈环形片状，插设于第一通孔1131内，从而使得第一支撑件113与第一基板111和第二基板115的电导通在其周缘分布均匀，更进一步提高电连接的稳定性和均匀性。
可选的实施例中，所述第一导电件15、第二导电件16和第三导电件17中的至少一者的材质为金属，和/或，
所述第一导电件15、第二导电件16和第三导电件17中的至少一者的外表面镀设有保护膜。
本实施例中，设置第一导电件15、第二导电件16和第三导电件17均为相同的金属材质，例如铜，结构稳定和导电性能好，并能够方便加工和组装，减少材料成本。同时，该金属材质的第一导电件15环设于第一空腔11a的周缘，能够形成封闭的电磁屏蔽层，从而对MEMS麦克风芯片13进行电磁防护，有效减少电磁干扰，保证MEMS麦克风芯片13的声电转换性能，提高其检测声音信号的稳定性。进一步地，在第一导电件15、第二导电件16和第三导电件17的外表面均镀上一层保护膜，保护膜的材质选择金，该金层的厚度范围可以设置为0.3～1μm，增加接触可靠性，提高三者的导电性能，实现组合式传感器100的导电稳定性。且，金的属性更加稳定，能够减少铜的氧化，提高第一导电件15、第二导电件16以及第三导电件17的自身性能的稳定。
具体地，请继续参照图1，第二基板115的面向惯性传感器芯片31的表面设置有第一焊脚311，第一焊脚311与第三导电件17电连接，惯性传感器芯片31通过金属线与第一焊脚311连接；同时，第一基板111背离第二基板115的表面设有第二焊脚1115，第二焊脚1115与第二导电件16电连接。
本实施例中，在第二基板115和第一基板111表面走金属线，从而将第一焊脚311与第三导电件17电连接，并将第二导电件16与第一基板111的第二焊脚1115电连接，从而实现了惯性传感器芯片31与第一基板111的电导通，方便将惯性传感器芯片31的电信号通过第一基板111传输到外部。
此外，为了将MEMS麦克风芯片31的电信号经第一基板111传输出去，在MEMS麦克风芯片31面向第一基板111的表面还设有第三焊脚，该第三焊脚也通过金属线与第二导电件16电连接，如此，完成了第一基板111的内部走线使得MEMS麦克风芯片31的电信号能较为稳定地传输至外部。
在惯性传感器芯片31设置在第二支撑件331和第二基板115形成的第二空腔33a内时，可选的，所述第二空腔33a内填充有环氧树脂。
本实施例中，在将第二支撑件331设于第二基板115上时，通过向第二支撑件331的中部滴入胶体形成塑封结构，该胶体的材质为环氧树脂，能够降低烘胶温度，可以避免以往的塑封料固化后由于热膨胀系数不同与惯性传感器芯片31将产生较大内应力，从而避免惯性传感器芯片31产生零点偏移，可大幅度提升惯性传感器芯片31的测量精度。
请结合参照3和图4，可以理解的，为了为MEMS麦克风芯片13提供电能，并处理其电信号，所述MEMS麦克风10还包括与MEMS麦克风芯片13电连接的ASIC芯片19，所述ASIC芯片19与所述第一基板111通过引线电连接。
本实施例中，ASIC芯片19也设置在第一基板111上，并分别与第一基板111和MEMS麦克风芯片13电连接。其与第一基板111的连接方式可以是贴装或植锡球等，并通过金属线与MEMS麦克风芯片13电连接，用于为MEMS麦克风芯片13提供电压，并对其输出的信号进行处理放大，从而使得MEMS麦克风芯片13为电子设备提供收声功能。
具体地，MEMS麦克风芯片13包括基底131和背极板133，基底131设于第一基板111上，并开设有与声孔1111连通的第一过孔，背极板133设于基底131远离第一基板111的一端，还包括与背极板133正对设置且与其存在距离的振膜(未标识)。此处，基底131为振膜和背极板133提供支撑，其材质一般为单晶硅、多晶硅或是氮化硅等材料，基底131的外部形状大致呈方体，当然，基底131的外部形状也可以是圆筒形或其他多边形结构。开设于基底131的第一过孔的开口形状可以是方形、圆形或是多边形等，在此不作限定，保证气体可以流入即可。该第一过孔贯通基底131的两表面，振膜设置在基底131远离第一基板111的一端，并覆盖第一过孔，从而使得从声孔1111传入的声音信号经过第一过孔后，可以直接作用于振膜上。此处示出的是电容式MEMS麦克风，当然实际生产时还可以设计为例如压电式传感器。此外，惯性传感器30也包括有与惯性传感器芯片31电连接的ASIC芯片19，惯性传感器30的ASIC芯片19体型较大，故将其设于第二基板115上，而惯性传感器芯片31贴装在ASIC芯片19上，从而在实现电连接的同时进一步节约平面空间，惯性传感器30的ASIC芯片19也通过金属线与第二基板115电连接。
本发明还提出一种电子设备(未图示)，包括壳体和设于所述壳体内的组合式传感器100，所述组合式传感器100具体结构参照上述实施例，由于本电子设备的组合式传感器100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
其中，电子设备可以是穿戴电子设备，例如智能手表或手环，也可以是移动终端，例如，手机或笔记本电脑等，或是其他需要进行惯性运动检测的设备或具备声电转换功能的设备，在此不作限定。
请结合参照图3至图7，本发明又提出一种组合式传感器100的制作方法，该组合式传感器100的结构也参照上述实施例的组合式传感器100的结构，所述制作方法包括以下步骤：
步骤S1：准备第一基板111，在第一基板111上贴装MEMS麦克风芯片13，并将所述MEMS麦克风芯片13与所述第一基板111电连接；
首先，在第一基板111上采用划胶的方式，划出MEMS麦克风芯片13的粘接位置，同时也可以划出ASIC芯片19的粘接位置。可选的，胶水的厚度选择50μm～100μm，例如，50μm、70μm或90μm等，粘接牢固且不浪费；然后，再粘接MEMS麦克风芯片13和ASIC芯片19；最后，通过引线压焊的方式，将MEMS麦克风芯片13和ASIC芯片19电连接，ASIC芯片19与第一基板111电连接。此处，可选的，金属线选择金材质，导电性好，金线的直径选择25μm～50μm，例如，25μm、30μm、50μm等，连接结构稳定且不浪费材料。
步骤S2：将标准PCB板的中间位置镂空，形成第一支撑件113，并将所述第一支撑件113粘接到所述第一基板111的周缘；
其中，在PCB板标准版上制作镂空结构，形成中间镂空、四周支撑的第一支撑件113，可选的，该第一支撑件113的横截面为方形。然后，在第一基板111的周缘涂覆粘接胶水，可选的，该胶水选择环氧树脂胶，且胶水在温度为150℃，时长为30min的工艺下进行固化，将第一支撑件113粘接到第一基板111上，形成环绕MEMS麦克风芯片13的框架。
步骤S3：准备第二基板115，将所述第二基板115粘接到所述第一支撑件113背离第一基板111的表面，形成第一封装结构11，该第一封装结构11具有第一空腔11a，并在第一空腔11a的腔壁上开孔形成声孔1111；
此处，第二基板115也为PCB板，在第一支撑件113背离第一基板111的表面同样涂覆胶水，该胶水也为环氧树脂胶，将第二基板115粘接到第一支撑件113上，如此，第一基板111、第二基板115和第一支撑件113形成第一封装结构11，为MEMS麦克风芯片13提供了防护的第一空腔11a。具体地，在第一基板111上开设声孔1111，能够与MEMS麦克风芯片13对应设置，使得声音信号的检测更加直接灵敏。
步骤S41：将惯性传感器芯片31贴装于所述第二基板115背离所述第一支撑件113的表面，使得惯性传感器芯片31与所述MEMS麦克风芯片13在垂直于第二基板115的方向上对应排列设置，并通过所述第二基板115与所述第一基板111电连接；或，
步骤S42：将惯性传感器芯片31贴装于所述第一空腔11a内，并与所述MEMS麦克风芯片13在垂直于第一基板111的方向上排列设置，所述惯性传感器芯片31与所述第一基板111电连接。
该步骤中包括有两种实施例，其中一个是惯性传感器芯片31贴装在第二基板115上，从而与MEMS麦克风芯片13不在同一腔体内，能够保证两者之间不产生干扰。具体地，惯性传感器30还包括与惯性传感器芯片31电连接的ASIC芯片19，两者提前通过键合工艺实现信号互通，此处也采用划胶的方式，在第二基板115上划出ASIC芯片19的粘接位置，胶水的厚度选择50μm～100μm，将ASIC芯片19粘接到第二基板115上，并通过引线压焊的方式电连接于第二基板115。
此时，惯性传感器芯片31和ASIC芯片19不能直接电连接到第一基板111上，将通过第二基板115和第一支撑件113的传递后与第一基板111电连接，可将信号引导第一基板111上。此处，第二基板115通过第一支撑件113与第一基板111电连接，可以通过开孔设置引线的方式，也可以通过内部走线的方式实现，在此不作限定。
另一个实施例中，将惯性传感器芯片31设置在第一空腔11a内，并与MEMS麦克风芯片13在垂直于第一基板111的方向上排列设置。具体地，可以在第一支撑件113的内侧壁上延伸出一支撑板，在该支撑板上涂覆胶水，将惯性传感器芯片31粘接到该支撑板上，并通过引线压焊的方式连接到第一基板111上。进步降低组合式传感器100的高度，有利于小型化。
请结合参照图2和图8，可选的实施例中，在步骤S41中所述将惯性传感器芯片31贴装于所述第二基板115背离所述第一支撑件113的表面，并通过所述第二基板115与所述第一基板111电连接的步骤之后，还包括：
步骤S5：将标准PCB板的中间位置镂空，形成第二支撑件331，并将所述第二支撑件331粘接到第二基板115背离所述第一基板111的表面的周缘；
其中，在PCB板标准版上制作镂空结构，形成中间镂空、四周支撑的第二支撑件331，可选的，该第二支撑件331的横截面也为方形。然后，在第二基板115的周缘涂覆粘接胶水，可选的，该胶水选择环氧树脂胶，且胶水在温度为150℃，时长为30min的工艺下进行固化，将第二支撑件331粘接到第二基板115上，形成环绕惯性传感器芯片31的框架。
步骤S6：在所述第二支撑件331与所述惯性传感器芯片31之间的空隙填充环氧树脂胶；
此处，环氧树脂胶通过滴注的方式填充到惯性传感器芯片31与第二支撑件331之间，并在温度为150℃时长为30min的工艺下进行固化，主要起到保护惯性传感器芯片31及金线的作用，防止测量时产生异常扰动。
步骤S7：准备盖板333，将所述盖板333粘接到所述第二支撑件331远离所述第二基板115的表面。
此处，盖板333的材质也为PCB板，能够进一步减小组合式传感器100的重量，简化工艺。同理，在第二支撑件331远离第二基板115的表面涂覆胶水，并将盖板333粘接到第二支撑件331的表面，从而形成防护惯性传感器芯片31的第二封装结构33。
为了进一步节约空间，可选的实施例中，所述将惯性传感器芯片31贴装于所述第二基板115背离所述第一支撑件113的表面，并通过所述第二基板115与所述第一基板111电连接的步骤S41具体为：
S411：在所述第二基板115、所述第一支撑件113以及第一基板111的周缘相对的位置分别开设贯通的孔，并在孔内设置有相抵接的导电件，以导通所述惯性传感器芯片31与所述第一基板111。
具体地，在第一基板111的周缘开设第一通孔1131，在第一支撑件113的周缘开设第二通孔1113，在第二基板115的周缘开设第三通孔1151，开设的孔在第一基板111的投影均相重叠，具体开孔方式可以是镭射钻孔。然后，再在孔内填充金属导电物，第一通孔1131内填充第一导电件15，第二通孔1113填充第二导电件16，第三通孔1151填充第三导电件17。可选的，第一导电件15、第二导电件16以及第三导电件17的材质选择铜金属，并在表面镀金，金层厚度为0.3-1um，增加接触和导电的可靠性。第二导电件16的两端分别抵接第一导电件15和第三导电件17，同时，将惯性传感器芯片31的引脚电连接到三导电件上，从而实现惯性传感器芯片31的信号引到第一基板111的目的。
此外，为了便于金属导电物的导通，在第一基板111与第一支撑件113之间的粘接时，在第一通孔1131和第二通孔1113、第二通孔1113和第三通孔1151对接的周缘涂覆导电浆料，在其余部分涂覆环氧树脂胶，并在第一通孔1131背离第二基板115的一侧涂覆导电浆料，作为引出结构的粘接。
上述组合式传感器100的制作方法，可以一次性加工多个组合式传感器100，即在一张模板上按照上述步骤制作多个第一基板111、多个第一支撑件113和多个第二基板115，通过将两张模板对其叠合，即可实现多个第一基板111和多个第一支撑件113、多个第一支撑件113和多个第二基板115的全部叠加粘接过程，批量式生产组合式传感器100，有效提高生产效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种组合式传感器，其特征在于，所述组合式传感器包括：
第一传感器，所述第一传感器包括第一封装结构和第一传感器芯片，所述第一封装结构包括分体设置的第一基板、第一支撑件以及第二基板，所述第一基板、第二基板及第一支撑件围合形成第一空腔，所述第一传感器芯片设于所述第一空腔内，并与所述第一基板电连接；和
第二传感器，所述第二传感器包括第二传感器芯片，所述第二传感器芯片与所述第一传感器芯片在垂直于所述第二基板的方向上对应排列设置，并通过所述第二基板、第一支撑件与所述第一基板电连接；
所述第一支撑件开设有贯通其上下表面的第一通孔，所述第一基板开设有与所述第一通孔连通的第二通孔，所述第二基板开设有与所述第一通孔连通的第三通孔，所述第一通孔内设有第一导电件，所述第二通孔和第三通孔内分别设有第二导电件和第三导电件，所述第一导电件的两端分别抵接第二导电件和第三导电件，所述第二传感器芯片与所述第三导电件电连接；所述第一封装结构全部由PCB板材质制作。
2.如权利要求1所述的组合式传感器，其特征在于，所述第二传感器还包括第二封装结构，所述第二封装结构包括分体设置的第二支撑件和盖板，所述盖板与所述第二基板、第二支撑件围合形成第二空腔，所述第二传感器芯片设于所述第二空腔内，并通过第二基板、第一支撑件与所述第一基板电连接。
3.如权利要求2所述的组合式传感器，其特征在于，所述第一通孔设有多个，多个所述第一通孔间隔分布于所述第一支撑件的周缘，所述第一导电件对应设有多个；或，
所述第一通孔呈环形设置，并位于所述第一支撑件的周缘。
4.如权利要求2所述的组合式传感器，其特征在于，所述第一导电件、第二导电件和第三导电件三者中的至少一者的材质为金属；和/或，
所述第一导电件、第二导电件和第三导电件三者中的至少一者外表面镀设有金层。
5.如权利要求2至4中任一项所述的组合式传感器，其特征在于，所述第二基板的面向所述第二传感器芯片的表面设置有第一焊脚，所述第一焊脚与所述第三导电件电连接，所述第二传感器芯片通过金属线与所述第一焊脚连接；和/或，
所述第一基板背离所述第二基板的表面设有第二焊脚，所述第二焊脚与所述第二导电件电连接。
6.如权利要求2所述的组合式传感器，其特征在于，所述第一支撑件、第二支撑件以及所述盖板均为PCB板。
7.如权利要求1所述的组合式传感器，其特征在于，所述第一传感器为MEMS麦克风，所述第一基板上开设有声孔；和/或，
所述第二传感器为惯性传感器。
8.一种电子设备，其特征在于，包括壳体和设于所述壳体内的组合式传感器，所述组合式传感器为如权利要求1-7中任一项所述的组合式传感器。
9.一种组合式传感器的制作方法，其特征在于，所述组合式传感器的制作方法包括以下步骤：
准备第一基板，在第一基板上贴装第一传感器芯片，并将所述第一传感器芯片与所述第一基板电连接；
将标准PCB板的中间位置镂空，形成第一支撑件，并将所述第一支撑件粘接到所述第一基板的周缘；
准备第二基板，将所述第二基板粘接到所述第一支撑件背离第一基板的表面，形成第一封装结构，该第一封装结构具有第一空腔；
将第二传感器芯片贴装于所述第二基板背离所述第一支撑件的表面，使得所述第二传感器芯片与所述第一传感器芯片在垂直于所述第二基板的方向上对应排列设置，并通过所述第二基板、第一支撑件与所述第一基板电连接；或，将所述第二传感器芯片贴装于所述第一空腔内，并与所述第一传感器芯片在垂直于第一基板的方向上排列设置，所述第二传感器与所述第一基板电连接；
所述准备第二基板，将所述第二基板粘接到所述第一支撑件背离第一基板的表面，并通过所述第一支撑件与所述第一基板电连接的步骤具体为：
在所述第二基板、所述第一支撑件以及第一基板的周缘相对的位置分别开设贯通的孔，并在孔内设置有相抵接的导电件，以导通所述第二传感器芯片与所述第一基板。
10.如权利要求9所述的组合式传感器的制作方法，其特征在于，在所述将第二传感器芯片贴装于所述第二基板背离所述第一支撑件的表面，使得所述第二传感器芯片与所述第一传感器芯片在垂直于所述第二基板的方向上对应排列设置，并通过所述第二基板与所述第一基板电连接的步骤之后，还包括：
将标准PCB板的中间位置镂空，形成第二支撑件，并将所述第二支撑件粘接到第二基板背离所述第一基板的表面的周缘；
在所述第二支撑件与所述第二传感器芯片之间的空隙填充环氧树脂胶；准备盖板，将所述盖板粘接到所述第二支撑件远离所述第二基板的表面，形成第二封装结构。
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