CN114930132A - 流传感器封装 - Google Patents

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CN114930132A CN202080074646.8A CN202080074646A CN114930132A CN 114930132 A CN114930132 A CN 114930132A CN 202080074646 A CN202080074646 A CN 202080074646A CN 114930132 A CN114930132 A CN 114930132A
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A·德卢卡
切尔丁·李
蒂姆·巴特勒
E·加德纳
F·乌德雷亚
C·法尔科
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Abstract

我们在本文公开了一种流传感器，流传感器包括：第一衬底、介电区域、感测元件以及第二衬底，所述第一衬底包括蚀刻部分，所述介电区域位于第一衬底的第一侧上，其中介电区域包括位于第一衬底的蚀刻部分上方的至少一个介电薄膜，所述感测元件位于介电薄膜上或介电薄膜内，所述第二衬底与第一衬底的第二侧邻接。第一衬底的第一侧与第一衬底的第二侧是相反侧。第一衬底和第二衬底配合以形成通过流传感器的感测通道。

Description

流传感器封装
技术领域
本公开涉及流传感器，具体地但非排他地，本公开涉及基于MEMS的流体流传感器。
背景技术
热流体流传感器利用在传感器本身与流体之间的热相互作用。根据控制相互作用的物理现象，流传感器可以被分为以下三个类别：
(i)风速传感器，用于测量由经过加热元件的流体流引起的对流热传递；
(ii)量热传感器，用于检测由加热元件产生的并由流体流的强制对流产生的温度轮廓的不对称性；和
(iii)飞行时间(ToF)传感器，用于测量在热脉冲的感测和应用之间经过的时间。
热流体流传感器的综述已被发表在(B.Van Oudheusden,″Silicon flowsensors,″in Control Theory and Applications,IEE Proceedings D,1988,pp.373-380(B·范·奥德斯登，“硅流传感器”，控制理论和应用，IEE进程D，1988年，第373-380页)；B.Van Oudheusden,″Silicon thermal flow sensors,″Sensors and Actuators A:Physical,vol.30,pp.5-26,1992(B·范·奥德斯登，“硅热流传感器”，传感器和执行器A：物理，第30卷，第5-26页，1992年)；N.Nguyen,″Micromachined flow sensors-A review,″Flow measurement and Instrumentation,vol.8,pp.7-16,1997；Y.-H.Wang et al.(N.阮，“微机械流传感器-A综述”，流测量和仪表，第8卷，第7-16页，1997年；Y.-H.王等人),″MEMS-based gas flow sensors,″Microfluidics and nanofluidics,vol.6,pp.333-346,2009；J.T.Kuo et al.(“基于MEMS的气体流传感器”，微流体和纳米流体，第6卷，第333-346页，2009年；J.T.郭等人)，″Micromachined Thermal Flow Sensors-A Review,″Micromachines,vol.3,pp.550-573,2012(“微机械热流量传感器-A综述”，微机械，第3卷，第550-573页，2012年))。进一步的背景介绍也可以在Kersjes等人的US6460411中找到。
通常，热流传感器包括加热元件和与衬底热隔离的温度感测元件(例如被嵌入薄膜内、芯桥、悬臂等)。加热感测元件和温度感测元件通常都被定位在最热隔离区域(例如，在薄膜的中央、芯桥的中央和悬臂的端部等)。基于诸如基于超声波或压力的其他原理的流传感器也是可能的。
通常，传感器芯片被封装在衬底上，并覆盖有具有用于流体流的入口和出口的盖子。US8418549B2、US20180172493中给出了示例。然而，这种封装往往庞大，使其不适用于诸如手持设备的空间受限的应用。
US2014/0311912公布了一种设备，其中传感器芯片/衬底被覆盖构成通道的盖子。接合垫没有被盖子覆盖，并且被用于提供电连接。US7905140B2提出了一种设备，其中带有流通道的衬底被附接到流传感器芯片的顶部上，通过线接合或通孔进行电连接。US2004/0118218还示出了一种相似的设备，其中流通道衬底被附接到芯片和引线以形成电连接。US10139256描述了一种由两个半导体衬底接合在一起制成的设备，其中一个具有流通道的入口，一个具有流通道的出口。衬底中的一个具有流传感器。通过在衬底的表面上的导电流路径和传导贯穿孔电连接。US4548078A描述了通过流传感器芯片背部的流通道。
发明内容
各方面和优选特征在所附权利要求中被阐述。
根据本公开的第一方面，提供了一种流传感器封装，该流传感器封装包括：第一衬底，包括蚀刻部分；介电区域，位于第一衬底的第一侧上，其中，介电区域包括位于第一衬底的蚀刻部分上方的至少一个介电薄膜；感测元件，位于介电薄膜上或在介电薄膜内；第二衬底，位于第一衬底的第二侧上或上方，其中第一衬底的第一侧和第一衬底的第二侧是相反侧，并且其中，第一衬底和第二衬底配合以形成通过流传感器封装的感测通道。
根据本公开的另一方面，提供了一种流传感器封装，该流传感器封装包括：第一衬底；第二衬底，包括蚀刻部分；介电区域，位于第二衬底的第一侧，其中介电区域包括位于第二衬底的蚀刻部分上方的至少一个介电薄膜；感测元件，位于介电薄膜上或在介电薄膜内；并且其中，第一衬底位于第二衬底的第一侧上或上方，并且其中第一衬底和第二衬底配合以形成通过流传感器封装的感测通道。
第二衬底可以邻接第一衬底，或者在第一衬底和第二衬底之间可以存在附加的层。
感测通道可以横向延伸通过设备，从而提供横向通过传感器封装、经过流传感器的感测元件的流体流路径。换句话说，感测通道可以由第一衬底和第二衬底的形状的配合被限定，和/或被限定为在衬底之间的包括第一衬底的蚀刻部分的区域。
在本公开中，术语“流传感器”用于指代具有感测元件的薄膜区域。术语“流传感器芯片”用于指代在第一衬底上的流传感器。术语“流传感器封装”用于指代具有另一衬底的流传感器芯片。
介电区域可以包括介电层或包括至少一个介电层的多个层。一般而言，介电薄膜区域可以位于紧邻衬底的蚀刻部分。介电薄膜区域对应于在衬底的被蚀刻的空腔部分上方(或下方，取决于配置)的介电区域的面积。例如，在倒装芯片配置中，介电薄膜将被示出在衬底的蚀刻的空腔部分下方。每个介电薄膜区域可以在第一衬底的单独的蚀刻部分上方。
第二衬底可以包括单独的衬底或者可以包括由不同衬底的多个部分形成的衬底组件。
流传感器芯片可以包括硅衬底以及包括氧化硅和氮化硅的一个或多个介电层。
设备可以经由导电接头可连接到在倒装芯片配置中的连接衬底。这种设备允许比目前可用的设备更紧凑、成本更低的系统。与接合线相比，带有倒置薄膜和导电接头的倒装芯片的使用允许感测和功率元件的更紧凑的电连接，同时比贯穿通孔更成本有效和更简单。在芯片的背侧上具有流通道以及利用第一衬底的蚀刻部分，允许焊球的使用。
至少一个加热器可以被嵌入薄膜内。加热器可以由例如多晶硅、铝、钨、钛或单晶硅制成，并且可以是二极管、晶体管或其他类型的加热器。
至少一个温度传感器可以位于薄膜内。温度传感器可以是电阻器、热电偶或热电堆。温度传感器或加热器可以用作流传感器内的感测元件。
流传感器可以是根据测定风力、热量、飞行时间原理或其他非热原理的热传感器。在测定风力原理中，功率元件是呈嵌入薄膜中的至少一个加热器的形式。流体流通过流传感器封装增加了加热器上的功率消耗。加热器可以在恒定温度、恒定功率、恒定电流或恒定电压模式下运行。在热量原理中，薄膜包括至少一个加热器和至少一个(但通常是两个)温度传感器(或温度感测元件)。加热器可以在恒定温度模式下运行，而来自一个或多个温度传感器的读数可能会随流体流动而变化。
在利用飞行时间原理的实施例中，可以存在加热器和温度传感器。被应用到加热器的功率是变化的，并且对于信号到达温度传感器所花费的时间确定了流体流的速率，并且也可以被用于确定其他流体参数。
这些原理中的任何一个可以被用于确定流体的质量流速率或体积流速率、流体的速度或芯片上的压差。使用在已知流速率的一种或多种测量值，或在已知封装上的压差(包括零流条件或零压差)的一种或多种测量值，传感器可以被校准。
加热器可以是由诸如铝、多晶硅、钨、钛或单晶硅的CMOS材料制成的电阻式加热器。替代地，加热器可以是二极管或晶体管。加热器也可以是诸如铂的非CMOS材料。
类似地，温度传感器或感测元件可以是由铂、钨、铝、多晶硅、钛或单晶硅制成的电阻式温度传感器。替代地，感测元件可以是由金属、多晶硅或单晶硅的组合制成的热电偶或热电堆。
薄膜还可以具有一个或多个由多晶硅、单晶硅或另一种半导体制成的压电电阻器。
与半导体空腔一起形成通道的第二衬底可以是诸如金属、塑料、玻璃或半导体的任何材料。
流传感器芯片可以包括在传感器封装的外表面上的电连接件。电连接件可以在第一衬底或第二衬底的外表面上。
第一衬底或第二衬底的蚀刻(空腔)部分可以具有被倾斜或倾斜的侧壁。换句话说，蚀刻部分的侧壁可以相对于感测通道的邻近表面或下表面被偏斜或成锐角。倾斜的侧壁可以通过KOH或TMAH蚀刻形成。
第一衬底或第二衬底的蚀刻(空腔)部分可以具有垂直于感测通道的下表面的侧壁。换句话说，侧壁可以是直线的并且竖直或垂直于介电区域的表面。竖直的侧壁可以通过DRIE蚀刻形成。
流传感器芯片的衬底可以具有带有倾斜的侧壁(由KOH或TMAH(四甲基氢氧化铵)蚀刻形成)或带有竖直的侧壁(由深度反应离子蚀刻(DRIE)形成)的空腔。在第一衬底中的空腔可以从芯片的背侧(与介电相反的侧)被蚀刻-并且可以一直蚀刻到介电区域或被蚀刻到中途。邻近空腔的介电区域可以被称为薄膜，薄膜可以具有或可以不具有孔或不连续性件。
流传感器封装还可以包括限流器。限流器可以在感测通道中形成。限流器可以是流通道的狭窄的部分。限流器可以在流入口通道、流出口通道和/或流感测通道中形成。限流器有助于使流更加独立于外部连接。所形成的通道可以在其内具有限制器，并且有助于防止在连接和生产中的可变性。通道也可以沿水平方向延伸。
第二衬底可以被配置为使得感测通道的顶表面是平坦的。换句话说，第二衬底不具有延伸到感测通道中的突起。这使得第二衬底的设计更容易，并且仍允许一些流体流与在感测通道内的介电薄膜联系。
替代地，第二衬底可以包括朝着感测通道延伸的突起。
流传感器封装还可以包括流入口通道和流出口通道。
入口(或流入口通道)和出口(或流出口通道)可以是竖直的、水平的或其组合。此外，入口和出口可以是直线连接件、倒钩连接件或仅是在衬底中的开口而没有任何突起。入口/出口也可以具有与任何其他连接设备相匹配的凹槽或小突起。也可以有多于一个入口和/或出口。
流传感器封装还可以包括过滤器或透气材料作为流传感器组件的部分。在传感器组件的入口和出口中的一者或两者处可以有过滤器。在硅芯片和第二衬底之间还可以有过滤器。任一过滤器可以是粒子过滤器。在流传感器封装被用于空气或气体的情况下，这种过滤器可以是防水或其他液体的过滤器，并且可以包括诸如Gore-Tex的聚合物，或者包括带有孔的薄金属或电介质。
第二衬底可以是模制塑料，其被设计成以与硅或第一衬底的蚀刻部分形成感测通道或整个流通道。模制塑料还可以形成具有倒钩连接件的入口和出口。
第二衬底可以限定至少两个孔，并且流入口通道或流出口通道中的至少一个可以包括通过由第二衬底限定的孔的通道。第二衬底可以包括至少两个延伸通过第二衬底的孔。换句话说，第二衬底可以具有至少一个入口开口和至少一个出口开口。入口开口和/或出口开口可以在流传感器封装的顶表面上。顶表面指第二衬底的与流感测通道基本上平行的外表面。开口可以在流传感器封装的侧面上。侧面指第二衬底的两个相反的表面。
第二衬底可以包括至少两个蚀刻部分，所述蚀刻部分包括至少两个孔。至少两个蚀刻部分可以用作用于流感测通道的入口和出口。
第二衬底可以包括第三蚀刻部分，并且第三蚀刻部分可以位于至少两个蚀刻部分之间并且与至少两个蚀刻部分横向间隔开。封装可以包括位于第一衬底和第二衬底之间的介电区域，其中介电区域可以包括位于第二衬底的蚀刻部分上方的至少一个介电薄膜。感测元件可以位于第一衬底的蚀刻部分上方的介电薄膜上或介电薄膜内，或者可以位于被定位在第二衬底的蚀刻部分上方的介电薄膜上的介电薄膜上或介电薄膜内。
在第二衬底的蚀刻部分上方的介电区域可以被蚀刻或形成，使得在第二衬底的用作入口和出口的至少两个蚀刻区域上方没有介电层。
第一衬底的蚀刻部分可以被完全蚀刻到位于第一衬底上的介电区域。在第一衬底上的介电薄膜可以具有或可以不具有位于所述介电薄膜上或所述介电薄膜内的感测元件。
替代地，第一衬底的蚀刻部分可以被部分蚀刻，使得蚀刻部分不延伸到位于第一衬底上的介电区域。感测元件可以位于第二衬底上的介电薄膜中。
第二衬底可以包括在第二衬底的外表面上的多个突起，并且至少两个孔中的一个或多个可以穿过多个突起中的一个或多个延伸。突起可以远离感测通道延伸。突起可以垂直于感测通道，流入口通道和流出口通道则可以垂直于感测通道。在该实施例中，流体沿相反方向进入和离开流传感器封装。替代地，突起可以平行于感测通道，流入口通道和流出口通道则可以平行于感测通道。在该实施例中，流体沿相同方向进入和离开流传感器。
多个突起可以被配置为使传感器封装能够与另一设备结合。多个突起中的至少一个可以具有倒钩连接件。
第二衬底的顶表面可以是平坦的，使得流入口通道和流出口通道终止于第二衬底的顶表面上。顶表面可以被限定为基本上平行于感测通道、沿横向方向延伸的第二衬底的外表面。限定流入口通道和流出口通道的孔或开口可以是平坦的。
第二衬底可以具有带有小凹槽或边缘的基本上平坦的表面，以允许与具有带有凹槽或边缘的开口的另一设备对齐。
流入口通道和流出口通道可以被限定在流传感器封装的相反的表面上。换句话说，流入口通道和流出口通道可以在流传感器封装的相反的侧上，使得流体沿一个方向行进通过传感器封装。流体进入与其离开沿相同的方向，因此传感器封装可以在连续流中被使用。
第一衬底和第二衬底可以配合以限定流入口通道和流出口通道。换句话说，流入口通道和流出口通道可以通过第一衬底和第二衬底的形状的配合被限定，和/或被限定为在衬底之间的区域。
第二衬底可以包括平的(平坦的)衬底片材，所述衬底片材包括两个相对平行的平坦的表面，并且平行的平坦的表面中的一个可以邻近感测通道、流入口通道和流出口通道。换句话说，第二衬底可以是带有两个相对平的表面的平面，其中平面中的一个限定感测通道的顶表面。
第一衬底和第二衬底可以被配置为使得流入口通道和流出口通道中的一者或两者在外围端部比在最靠近感测通道的端部具有更大的横截面。第一衬底和第二衬底中的一者或两者可以具有倾斜的边缘。外围端部可以被限定为最靠近流体进入和离开传感器封装的最外端或外端。最靠近感测通道的端部可以是最内端。
感测通道可以包括保护涂层。感测通道可以涂覆有保护涂层。这也可以存在于流入口通道和/或流出口通道上。流通道可以在流传感器芯片上以及形成通道的第二衬底上具有一个或多个保护涂层。流通道指由感测通道、流入口通道和流出口通道形成的连续通道。对于流动通过传感器的任何流体，这种涂层可以改进传感器的耐腐蚀性。它还可以使传感器封装对于流体流动通过的范围具有生物相容性。涂层可以包括聚合物，诸如聚对二甲苯。
第二衬底可以由半导体材料形成。第二衬底可以是半导体或玻璃。
流传感器封装还可以包括在第二衬底的与感测通道相反侧上的、邻接第二衬底的第三衬底。第三衬底可以限定流入口通道和流出口通道。第三衬底也可以是半导体衬底。第三衬底可以延伸流体路径。
蚀刻部分可以限定至少两个蚀刻空腔以及一个或多个连接通道。蚀刻空腔可以通过连接通道彼此被流体地连接。连接通道可以比蚀刻的空腔显著变窄。连接通道可以具有在10μm至200μm之间的通道宽度。空腔可以邻接流入口通道和流出口通道。
流传感器或流传感器芯片可以包括多于一个的流感测元件。介电区域可以包括对应于至少两个蚀刻空腔的至少两个介电薄膜。介电区域可以包括多个感测元件，多个感测元件中的每一个可以在单独的介电薄膜内形成，每个形成单独的流传感器。通过流传感器封装的流传感器形成的感测通道可以流动穿过在介电区域中的每个感测元件。换句话说，感测通道可以流动穿过多个介电薄膜，其中每个介电薄膜作为单独的流传感器操作，并因此一个或多个感测元件在每个介电薄膜内形成。这不限制介电薄膜仅包含一个感测元件，而是可以有多个介电薄膜，每个介电薄膜具有一个或多个感测元件，并因此每个介电薄膜都作为流传感器操作。
在每个感测元件处的感测通道的水平宽度或竖直高度可以变化，以允许不同的流范围的测量。
至少两个介电薄膜可以具有不同的面积。这指邻近感测通道的介电薄膜的表面的面积。每个流感测元件可以形成在不同尺寸的介电薄膜内，或者作为流传感器操作的多个流感测元件的每一个可以形成在不同尺寸的薄膜内。
感测通道可以包括多个感测通道区域，每个感测通道区域对应于多个感测元件中的一个或多个。多个感测通道区域中的每一个可以具有不同的横截面。在每个流感测元件或多个流感测元件的每一个处的感测通道可以具有不同的横截面。
流传感器可以包括位于介电薄膜内的加热元件，并且介电薄膜可以包括位于加热元件和介电薄膜的边缘之间的一个或多个不连续性件。介电薄膜的边缘可以指介电薄膜的周边边缘，换句话说，指介电薄膜与第一衬底相遇或结合的面积。在第一衬底上方的介电区域的面积可以指介电薄膜外部的介电区域的面积。
在介电薄膜内可以有孔或不连续性件。在介电薄膜中的不连续性件提供了在通过介电薄膜的固体的热传导路径中的中断。在使用中，这些不连续性件包含来自流体流的气体，并且这可以在通过设备的热传导中的改变被测量。通过穿过薄膜的孔的存在和/或流本身，流成分(例如在空气中的CO2百分比或ppm值)的灵敏度和准确性可以被显著改进。更高的流速率或速度允许增加的信号来区分具有不同热导率的流体(或流体的组分)。这是因为来自加热器的通过流体本身的热损失在本质上是传导和对流，并且对流(流体原子随流的移动)有助于增强通过流体而不是薄膜的热传导过程。因此，由于相比于参考流体或流体的另一组分(例如空气)而具有不同热导率的流体或流体的组分(CO2)的存在，差分信号可以被增强，因为更多的热传导通过流体而不是通过介电薄膜发生。
流传感器封装可以包括多于一个的第一衬底，并且衬底可以具有蚀刻部分以形成流通道或感测通道。第一衬底的至少一个可以具有集成电路。
流传感器封装还可以在相同的传感器芯片上具有气体传感器。气体传感器可以在与流传感器相同的薄膜上，或在相同芯片内的不同薄膜上。气体传感器可以是仅需要被嵌入薄膜内的加热器的热导式传感器，或者它可以是需要在薄膜内的加热器以及被连接到气体感测材料的电极的电阻式气体传感器。电极和气体感测材料可以邻近在第一衬底中的空腔内的薄膜。诸如温度传感器或压力传感器的其他传感器也可以存在于芯片上。
流传感器封装可以包括被附接到流传感器封装的外表面的另一(连接)衬底。流传感器封装还可以包括在介电区域外表面上被电连接到接合垫的连接衬底。接合垫可以在流传感器或流传感器芯片的外表面上。连接衬底可以被附接到第一衬底或第二衬底以形成电连接(例如通过焊接头)。
流传感器封装可以是芯片级封装中的流传感器芯片，包括：流传感器芯片，包括至少一个第一衬底和在第一衬底前侧上的电介质，其也可以是芯片的前侧。第一衬底可以具有蚀刻部分，并且邻近蚀刻部分的电介质的部分可以被称为薄膜。流传感器封装还可以包括在芯片背侧上被附接到半导体衬底的背侧的第二衬底。第二衬底和第一衬底的蚀刻部分可以一起形成用于流体的感测通道。此外，在芯片的前侧上可以有被暴露的金属接合垫。流传感器封装还可以包括连接衬底，所述连接衬底可以通过导电接头的方式被附接到在流传感器芯片的前侧上的接合垫。
流传感器芯片可以在芯片上具有电路，或者可以没有任何电路。传感器可以用于气体或液体。
连接衬底可以使用焊球电连接到接合垫。替代地，连接衬底可以使用由铜或金形成的凸块或柱电连接到接合垫。导电接头可以是焊球，或者导电接头可以是凸块或柱并且可以由铜或金制成。导电接头可以是焊球，但也可以是由铜、金或铝制成的焊凸块或焊柱。
连接衬底可以包括印刷电路板(PCB)材料。连接衬底可以是PCB，并且第二衬底可以是模制塑料。
连接衬底可以包括半导体芯片。连接衬底可以是另一个半导体芯片。连接衬底可以是具有电路的硅芯片以与流传感器接合。电路芯片又可以通过线接合或通过硅贯穿孔连接到PCB。
半导体芯片可以包括用于流传感器的集成电路。集成电路可以是通过接合线被连接到PCB的应用集成电路(ASIC)。半导体芯片可以具有用于流传感器的接口电路。流传感器芯片也可以在相同的芯片上具有电路。
流传感器封装还可以包括在流传感器和连接衬底之间的密封剂。在流传感器芯片和连接衬底之间可以有密封剂。
两个衬底可以通过晶片接合被结合。电连接件可以通过线接合或使用第一衬底或第二衬底上的硅贯穿通孔在第一衬底上形成。印刷电路板(PCB)可以通过胶或焊凸块的使用被进一步附接到第一衬底或第二衬底。
根据本公开的另一方面，提供了一种生产流传感器封装的方法，所述方法包括：形成包括蚀刻部分的第一衬底；形成位于第一衬底的第一侧上的介电区域，其中介电区域包括位于第一衬底的蚀刻部分上方的至少一个介电薄膜；形成位于介电薄膜上或介电薄膜内的感测元件；以及形成邻接第一衬底的第二侧的第二衬底，其中第一衬底的第一侧和第一衬底的第二侧是相反侧，并且其中第一衬底和第二衬底配合以形成通过流传感器封装的感测通道。
流传感器封装的生产的方法可以包括以下步骤中的任一个或所有：
·以晶片等级制造流传感器芯片，包括蚀刻的第一衬底、在第一衬底上的电介质以及邻近被称为薄膜的第一衬底的蚀刻部分的电介质的区域。一个或多个加热器或温度传感器也可以被嵌入薄膜内。
·将第二个衬底附接在晶片的背侧上。在第二衬底是半导体或玻璃的情况下，衬底通过晶片接合的使用被附接。在第二衬底是模制塑料的情况下，衬底可以使用粘合剂被分别地附接到每个芯片。
·在流传感器晶片的接合垫上形成导电接头(例如焊球)
·将晶片切割成单独的芯片
·将每个芯片附接到PCB材料上，经由导电接头进行电连接。
附图说明
本公开的一些实施例现在将仅通过示例的方式并参考附图被描述，其中：
图1A示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的三维(3D)透视剖视图；
图1B示意性地图示了根据本公开的实施例的图1A的流传感器封装的横截面；
图2A示意性地图示了根据本公开的实施例的可以被用于流传感器芯片封装的流传感器芯片的横截面；
图2B示意性地图示了根据本公开的实施例的可以被用于流传感器芯片封装的流传感器芯片的横截面，其中介电薄膜包括附加的感测元件；
图2C示意性地图示了根据本公开的实施例的可以被用于流传感器芯片封装的流传感器芯片的横截面，其中介电薄膜包括不连续性件；
图2D示意性地图示了根据本公开的实施例的图2C的流传感器芯片的俯视图；
图2E示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片的俯视图，其中在薄膜的边缘处并且平行于主要的中间加热器有两个附加的加热器；
图2F示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片的俯视图，其中有两个垂直于中间的加热器的附加的加热器；
图3示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中入口通道和出口通道具有直线连接件；
图4示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中第一衬底的蚀刻空腔具有竖直侧壁；
图5示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中在感测通道内有限流器；
图6示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中入口通道和出口通道仅由在第二衬底内的开口形成；
图7示意性地示出了带有半导体区域的芯片级流传感器封装的3D分解图，所述半导体区域包括通过细连接通道连接以形成感测通道的多个蚀刻空腔；
图8示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中入口通道和出口通道在第一衬底和第二衬底之间的设备的相对侧上形成；
图9示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中第二衬底具有平坦的下表面而没有在感测通道中的突起；
图10示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中入口通道和出口通道具有更宽的开口；
图11示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中入口通道和出口通道在装置的相对侧并且每个都具有倒钩连接件；
图12示意性地图示了根据本公开的实施例的带有作为封装的一部分的ASIC芯片的流传感器芯片级封装的横截面；
图13示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的横截面，其中入口通道和出口通道在第二衬底的表面上对应于它们所连接的系统界面具有小突起或凹槽；
图14示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的横截面，其中流通道具有保护涂层；
图15示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的横截面，其中第二衬底由诸如硅的另一种半导体材料形成，其中另一衬底附接到第二衬底；
图16示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的横截面，其中多个流传感器在芯片内的单独的介电薄膜上，每个都带有不同的感测通道高度；
图17示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的3D分解图，其中多个流传感器在芯片内的单独的介电薄膜上，每个都带有不同的通道宽度；
图18示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的横截面，其中在流传感器芯片和连接衬底之间应用密封剂；
图19示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的横截面，其中第二衬底(或封装的盖子)具有平坦的下表面，而在感测通道中没有突起；
图20图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的示意性横截面，其中第二衬底是带有介电层的半导体芯片；
图21图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的示意性横截面，其中第二衬底是带有蚀刻部分和介电层的半导体芯片；
图22图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的示意性横截面，其中感测元件在位于第二衬底上的介电薄膜上；
图23图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的横截面，其中第二衬底和介电层被附接到第一衬底的相同侧；
图24图示了图23所示的流传感器芯片级封装的第二衬底的平面图；和
图25图示了流传感器芯片级封装的横截面，其中第一衬底被部分蚀刻。
具体实施例
在附图中给出了所公开设备的一些示例。
参考数字列表：
1.第一衬底
2.介电层
3.第二衬底
4.球状接头
5.连接衬底
6.大圆形空腔
7.连接通道
8.另一圆形空腔
9.保护通道涂层
10.接合线
11.半导体芯片
12.PCB(印刷电路板)
15.硅
16.第三衬底
17.第二衬底突起
18.密封剂
19.倒钩连接件
20.附加的设备
30.入口/出口表面凹槽
40.加热器
41.感测元件
41a，41b.附加的加热器
42.介电薄膜
43.介电薄膜不连续性件
50.感测通道
52.入口通道
54.出口通道
60.附加的介电层
61，62.入口孔和出口孔
图1A示意性地图示了在芯片级封装中的流传感器芯片的三维(3D)透视剖视图，并且图1B示意性地图示了根据本公开的实施例的图1A的流传感器的横截面。
图1A和1B示出了流体流传感器封装的3D和2D示意图。流传感器芯片包括半导体(第一)衬底1和介电层或介电区域2。介电区域附接到半导体衬底的第一侧。半导体(或第一)衬底具有通过半导体的蚀刻形成的空腔或蚀刻部分。诸如接合垫的电连接件可以在介电区域的外表面上形成。球状接头4被用于将芯片附接到连接衬底5。第二衬底3被附接到流传感器芯片的另一侧，并被设计为使得第二衬底3的形状和在半导体(或第一)衬底1中的空腔形成用于流体流的感测通道50。第二衬底被附接到半导体(或第一)衬底的第二侧。第二衬底具有带有缺口或间隙的形状，所述形状与半导体衬底的空腔配合以形成通过流传感器的感测通道。在该实施例中，第二衬底具有延伸到感测通道内的突起，尽管在其他实施例中不存在突起。第二衬底3还具有形成流入口通道52和流出口通道54的孔或通孔。感测通道、入口通道和出口通道一起形成通过流体流传感器封装的一个连续的流通道。入口通道和出口通道通过在第二衬底上的外突起17形成，并且突起具有允许制成倒钩连接件的倒钩端19。
半导体衬底1可以是硅。空腔可以通过使用KOH或TMAH进行衬底的背侧蚀刻而形成。在该实施例中，蚀刻部分具有倾斜的侧壁。衬底也可以是诸如锗、碳化硅或氮化镓的另一种半导体，在这种情况下，背侧蚀刻可以通过其他方式被完成。
介电层2包括一层或多层二氧化硅或氮化硅，但也可以是诸如氧化铝的其他材料。介电层2邻近半导体衬底的空腔的部分被称为介电薄膜。薄膜可以具有一个或多个加热器，以及被嵌入其中的一个或多个温度传感器。另外的电阻器或温度传感器也可以被嵌入在介电薄膜外部的介电区域的剩余部分中。
加热器可以是由诸如多晶硅、单晶硅、铝、钨或钛的CMOS材料制成的电阻式加热器，或者它可以由诸如铂的非CMOS材料制成。加热器也可以由二极管或晶体管制成。
温度传感器可以是由多晶硅、单晶硅、铝、钨、钛或铂制成的电阻式温度传感器。替代地，温度传感器可以是包括数个热电偶的热电堆，其中每个热电偶包括两种不相似的材料，诸如铝和多晶硅。温度传感器也可以是二极管或晶体管。流传感器芯片也可以在相同芯片内具有电路。
可选地，薄膜还可以具有诸如压电电阻器的一个或多个压电元件。这些可以由单晶硅或多晶硅或其他半导体材料制成。这可以有助于确定在流体流中压力的任何改变。
连接衬底5可以是具有垫的PCB材料，以通过球状接头实现与芯片的电连接。第二衬底3可以是模制塑料材料，并且被设计或成形为使得其在半导体衬底中与空腔形成流感测路径或通道。此处的示例示出了一种特别的设计，但很多通道设计都是可能的。
图2A示意性地图示了根据本公开的实施例的可以被用于流传感器芯片封装中的流传感器芯片的横截面。流传感器芯片包括带有蚀刻部分的半导体衬底1、在半导体衬底的顶部上的介电层2。在蚀刻部分上方的介电层的区域被称为介电薄膜。该设备包括被嵌入到介电薄膜内的加热器或加热元件40，在这种情况下加热器是加热线。加热器可以是由诸如钨、铝、多晶硅、单晶硅、钛或铂的材料制成的电阻式加热器。它也可以是二极管或晶体管。加热器可以作为感测元件被运行。
图2B示意性地图示了根据本公开的实施例的可以被用于流传感器芯片封装中的流传感器芯片的横截面，其中介电薄膜包括附加的感测元件。图2B示出了流传感器芯片的另一示例，该芯片具有附加的两个感测元件41。与加热器相似，这些可以由诸如钨、铝、铂、多晶硅、单晶硅或钛的任何材料制成。它们也可以是二极管或晶体管。在其他实施例中，感测元件也可以是热电堆。
图2C示意性地图示了根据本公开的实施例的可以被用于流传感器芯片封装中的流传感器芯片的横截面，其中介电薄膜包括不连续性件，并且图2D示意性地图示了根据本公开的实施例的图2C的流传感器芯片的俯视图。
设备具有半导体衬底1、被悬挂在限定介电薄膜42的蚀刻面积上或上方的介电层或介电区域2、以及加热器或加热元件40。加热元件40沿基本上垂直于流动通过传感器的方向延伸，尽管其他几何形状也是可能的。当流体穿过薄膜42的顶部上方时，加热器40由于热对流损失而冷却。
在该实施例中，存在两个温度感测元件41a(上游)和41b(下游)，被对称地放置在加热器的相反侧上。两个温度感测元件可以被视为是另一感测元件，因为加热元件本身可以充当感测元件。两个感测元件可以由与加热器相同的材料(例如钨、多晶硅、铂、铝)制成，或者可以是具有稳定并且相对高的电阻温度系数(TCR)的不同材料。替代地，二极管或热电堆可以被用于感测元件。两个感测元件可以测量加热元件上的差值。
不连续性件(在该实施例中为孔)43a和43b穿过薄膜(可选地通过正面蚀刻处理)以对称方式被放置。孔使穿过介电薄膜的热传导路径最小化，迫使更多热量经由对流和传导通过环境消散。由于总的热损失中的减少，孔的存在还有助于减少设备的功率消耗(对于相同的加热器温度)。此外，由于在薄膜的热质量中的减少，孔有助于减少热响应时间(当被提供电功率脉冲时，在加热器加热处的速度增加)。在该实施例中，孔是朝向介电薄膜的相反边缘延伸的细长槽。
如图2A和2B所示出的实施例，加热器40的电阻中的改变与流动速率、速度、体积或质量流动速率相关。替代地，加热器40可以通过修改提供到加热器元件的功率以恒定温度或恒定电阻模式被保持。在这种情况下，由于流动速率、速度、体积或质量流动速率，所以可以测量功率中的改变。在流存在的情况下，41b(下游感测元件)观察到的温度高于41a(上游感测元件)，如图2B所示。在41b和41a之间的温度差随着流动速率(或流动速度)而增加。在感测空气中CO2浓度的示例中，鉴于CO2具有低于空气的热导率的事实，较少热量将通过环境消散，这使得对于给定的流动速率，在41b和41a之间的温度中的升高较小。可以将在两个温度感测元件41b和41a之间的温度差中的改变与在给定流动速率的空气中的CO2浓度相关联(这可以由加热器本身40测量)。
如果一定浓度的氢气在空气中存在，则相反的效果发生。氢气具有比空气更高的热导率，并且因此对于给定的流动速率，在41b和41a之间的温度升高会更大。
根据所采用的温度感测元件，温度差可以被转化为电压差或电阻差。对于被提供有恒定电流的二极管或热电堆，电压差是合适的。对于电阻式温度检测器，诸如使用仪表桥或使用电流镜并感测电压差的多种读出技术可以被采用。
图2E图示了流传感器芯片的俯视图，其中在薄膜的边缘处并且平行于主要的中间加热器40有两个附加的加热器41a和41b。这些加热器可以被用于将薄膜的边缘保持在恒定温度，并因此无论环境温度如何改变，都可以在没有流时维持加热器功率恒定。加热器41a和41b可以在与中间的加热器40相同的工艺层中(但也可以在不同的层中)被制造。
图2F图示了与图2E相似的流传感器芯片的俯视图，但其中附加的加热器41a和41b垂直于中间的加热器40。在这种情况下，与中间的加热器40相比，附加的加热器41a和41b将在不同的工艺层中。
除了在图2E和图2F中示出的设计以外，在薄膜的边缘处的很多其他加热器设计是可以的。例如，在薄膜的外围内部的单独的加热器，或4组加热器每一侧有一个，等等。
图3示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中入口通道和出口通道具有直线连接件。在该实施例中，入口和出口具有直线连接件而不是倒钩连接件。
图4示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中半导体衬底的蚀刻空腔具有竖直侧壁。在该实施例中，在半导体衬底内的空腔具有垂直于感测通道的下表面的竖直侧壁。这种形状通过在背蚀刻时DRIE的使用是可能的。
图5示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中在感测通道内存在限流器。限流器是流通道的狭窄的一部分，并且有助于使流更加独立于外部连接。在该实施例中，限流器就位于入口/出口的下方。该图示出了限流器的一个可能位置，但也可以将其放置在通道内的其他位置中。
图6示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中入口通道和出口通道仅由在第二衬底内的开口(孔)形成。在该实施例中，没有用于入口和出口的突出连接件，而只有在第二衬底内的开口或孔。换句话说，第二衬底具有平坦的顶表面，其中入口通道和出口通道终止于第二衬底的平坦表面处。这样的系统可以被用于例如将设备附接到微流体芯片(诸如微泵或微阀)。替代地，它被放置在大流通道内，一些流体仍将在传感器封装内流动，从而允许进行测量。
图7示意性地示出了芯片级流传感器封装的3D分解图，其中半导体区域包括通过细连接通道(狭缝)流体地连接的多个蚀刻空腔，以形成感测通道。图7示出了本发明的替代设计。在该实施例中，半导体衬底通过DRIE被蚀刻以形成大圆形空腔6、两个细通道7和另外两个与第二衬底3形成通道界面的圆形空腔8。两个圆形空腔结合通过第二衬底定位并在第二衬底内的流入口通道以及流出口通道。当然，对于空腔和连接通道，还有更多的形状和变化，该图只是突出了一种替代布置。
图8示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中入口通道和出口通道在设备的半导体衬底和第二衬底之间的相对或相反侧上形成。在该流体流传感器封装布置中，入口和出口在设备的侧面。在该实施例中，半导体衬底和第二衬底的形状配合以形成流入口通道与流出口通道。可以通过将微流体芯片附接到侧面来进行与此的连接。替代地，设备可以被放置在较大的流通道内，并且一些流体将流动通过设备。
图9示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中第二衬底具有平坦的下表面而没有到感测通道中的突起。在该实施例中，第二衬底3不具有对应于在半导体衬底中的空腔的突起，因此感测通道的顶表面是平坦的。第二衬底包括带有两个相对平行的平坦表面的平面衬底片材，其中表面中的一个邻近感测通道、流入口通道和流出口通道。这使得第二衬底的设计更容易，并且仍允许流体流与薄膜相接触，从而允许流测量。
图10示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中入口通道和出口通道具有更宽的开口。图10示出了流体流传感器封装，其中与图9相比，入口和出口具有延伸到封装的顶部的更宽的开口。流入口通道和流出口通道在外围端部比在最靠近感测通道的端部具有更大的横截面。这种设计特别适合放置在更大的流通道内，例如大气管或水管。
图11示意性地图示了根据本公开的实施例在芯片级封装中的流传感器的横截面，其中入口通道和出口通道在设备的相反侧并且每个都具有倒钩连接件。图11示出了带有入口通道和出口通道的另一布置的流体流传感器封装，其中入口和出口在封装的侧面上，并且还包括倒钩连接件以允许通过管道连接。在该实施例中，入口通道和出口通道仅由通过第二衬底的孔形成，而不是通过在第二衬底和半导体衬底之间的空间形成，然而在任一实施例中，在相反侧上的倒钩连接件都可以被使用。
图12示意性地图示了根据本公开的实施例的带有作为封装的一部分的ASIC芯片的流传感器芯片级封装的横截面。在该实施例中，连接衬底是另一种半导体芯片11，而不是PCB材料。连接衬底是ASIC芯片，以控制和从传感器读取。芯片可以具有包括加热器驱动器、放大器、数模转换器、模数转换器、温度传感器的电路和/或用于无线或有线通信的电路。连接半导体芯片11被附接到PCB12，并且通过接合线10进行连接。
图13示意性地图示了流传感器芯片级封装的横截面，其中入口通道和出口通道在第二衬底的、对应于它们被连接的系统界面的表面上具有小突起或凹槽。图13示出了流体流传感器封装，其中入口和出口不具有连接管道，但在该表面上具有小突起或凹槽30。这些被设计成使得它们允许与另一设备20的耦合连接。设备20可以是微流体通道，或较大流通道系统的一部分，或包括微阀和/或微泵。设备20也可以是两个设备而不是一个，其中一个设备连接到入口，并且另一个连接到出口。为了进行良好的连接，除了耦合的突起和缺口之外，粘合剂或密封剂还可以被使用。应当注意，很多不同形状和方案的突起/缺口是可以的。
图14示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的横截面，其中流通道具有保护涂层。图14示出了流体流传感器封装，其中通道壁(感测通道、流入口通道和流出口通道)都被涂覆有保护材料9。这种材料在使用带有液体的设备时是特别有用的。该材料可以阻止流通道壁的腐蚀。材料也可以在那里使传感器和流通道壁与流动的液体生物相容。保护材料可以包括多于一层和多于一类的材料以给出不同种类的保护。保护材料可以包括一组聚对二甲苯、PTFE(聚四氟乙烯)或二氧化硅。
图15示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的横截面，其中第二衬底由另一种半导体材料(诸如硅)形成，其中另一衬底被附接到第二衬底。图15示出了流体流传感器封装，其中第二衬底是诸如硅15的另一种半导体。然而，也可以具有其中第二衬底是模制塑料的相似的配置。在这种情况下，半导体可以被微机械加工以形成通道并被附接到第一半导体衬底1。此外，第三衬底16被附接到第二衬底的对于感测通道的相反侧，以形成倒钩入口连接件和倒钩出口连接件。第三衬底可以是模制塑料材料。应该注意的是，具有作为半导体的第二衬底但不具有第三衬底的传感器封装是可能的，在这种情况下，除了第二衬底将是半导体而不是模制塑料以外，设计将与图6中的设计相似。此外，半导体的第三衬底也可以被使用以实现与图6相似的另一设计。以相似的方式，对于在该图中的衬底以及在其他图中的衬底，材料的很多不同组合是可能的。除了半导体或模制塑料之外的材料也是可能的，诸如玻璃、蓝宝石或金属。
图16示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片封装的横截面，其中多个流传感器在芯片内的单独的介电薄膜上，每个具有不同的感测通道高度。图16示出了流体传感器封装，其中流传感器芯片具有传感器的阵列—每个流传感器对应于在半导体衬底1的蚀刻部分上方的介电薄膜。每个流传感器可以包括一个或多个感测元件。第二衬底3被设计为使得在每个传感器上方的通道的高度不同。这允许不同范围的流速率的测量。
图17示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片封装的3D分解图，其中多个流传感器在相同芯片内的单独的介电薄膜上，每个具有不同的通道宽度。图17示出了流传感器，其中流传感器芯片具有流传感器的阵列，并且随着介电薄膜具有不同的面积，通道在每个流传感器处具有不同的宽度。这种传感器封装还允许不同流范围的测量，与在图16中的设计相似，除了在通道横截面中的变化是通过改变通道宽度而不是通过改变通道高度被实现的以外。
图18示意性地图示了根据本公开的实施例的流传感器芯片级封装的横截面，其中在流传感器芯片和连接衬底之间应用密封剂18。这形成了气密密封，使得如果在薄膜中有孔，则流体无法从传感器中逸出。
图19示意性地图示了流传感器芯片级封装的横截面，其中第二衬底(或封装的盖子)具有平坦的下表面，而没有在感测通道中的突起。在该实施例中，第二衬底3如在先的图中那样被设计成不具有在感测通道中的突起。对于感测通道50这给出了更大的横截面。
图20示意性地图示了流传感器芯片级封装的横截面，其中第二衬底3是在第二衬底的第一侧上带有附加的介电层60的半导体芯片。介电层60在第一衬底1和第二衬底2之间。在第二衬底内有两个孔或槽(在这种情况下，它们是蚀刻部分)，充当流体流的入口和出口。孔或槽通过蚀刻第二衬底以在第二衬底中形成两个蚀刻部分而形成。介电层60也在与第二衬底3相同的横向位置被蚀刻，使得介电层60不会阻塞入口和出口。应当理解，尽管在图中示出了介电区域60，但其不是必须的。
图21示意性地图示了流传感器芯片级封装的横截面，其中第二衬底3是带有介电层60的半导体芯片，并且半导体在入口区域和出口区域之间具有另一蚀刻部分。在另一蚀刻部分上方和邻近另一蚀刻部分的介电区域形成另一介电薄膜。
图22示意性地图示了流传感器芯片级封装的横截面，其中加热器40形成在位于第二衬底3上的介电层60的介电薄膜区域内。在该实施例中，在第一衬底1内的蚀刻区域没有一直蚀刻到介电层2，导致更狭窄的流通道。
图23示意性地图示了流传感器芯片级封装的横截面，其中介电层60位于第二衬底3的第一侧上，并且第一衬底1位于第二衬底3的相同侧上。附加的介电层65位于第一衬底1和第二衬底3之间。第二衬底3和介电层60具有对应于设备的入口和出口的两个蚀刻部分。第二衬底具有第三蚀刻部分，其中邻近第三蚀刻部分的介电层60形成介电薄膜区域。附加的介电层65具有蚀刻部分，并且附加的介电层65的蚀刻部分在第二衬底3上的介电层60的介电薄膜上方延伸并且被定位成在第二衬底3上的介电层60的介电薄膜旁边。
图24图示了图23中的第二衬底3的平面图。两个槽61和62用作入口和出口。加热器40在介电层的薄膜63上或在介电层的薄膜63内。
图25示意性地图示了流传感器芯片级封装的横截面，其中介电层2位于第二衬底3的第一侧上，并且第一衬底1位于第二衬底3的相同侧上。在该实施例中，附加的介电层65具有蚀刻部分，并且附加的介电层65的蚀刻部分在第二衬底3上的介电层60的介电薄膜上方延伸并且被定位成在第二衬底3上的介电层60的介电薄膜旁边。此外，第一衬底1具有蚀刻部分，其在第二衬底3上的介电层60的介电薄膜上方延伸并被定位成在第二衬底3上的介电层60的介电薄膜旁边。这增加了通过设备的通道的宽度。
本领域技术人员将理解，在在先的描述和所附权利要求中，诸如“上方”、“重叠”、“下方”、“横向”等位置术语是参照设备的概念性图示，诸如那些示出的标准横截面透视图和那些在附图中所示的。这些术语被用于便于参考，但不旨在限制性质。因此，这些术语应被理解为当在如附图中所示的取向时指代设备。
尽管已经根据如上所述的优选实施例描述了本公开，但是应当理解，这些实施例仅是说明性的，并且权利要求不被限制于这些实施例。鉴于预期落入所附权利要求的范围内的本公开，本领域技术人员将能够进行修改和替代。在说明书中公开或图示的每个特征可以单独或与在本文公开或图示的任何其他特征以任何适当的组合并入本公开中。

Claims (30)

1.一种流传感器封装，包括：
第一衬底，所述第一衬底包括蚀刻部分；
介电区域，所述介电区域位于第一衬底的第一侧上，其中所述介电区域包括位于所述第一衬底的所述蚀刻部分上方的至少一个介电薄膜；
感测元件，所述感测元件位于所述介电薄膜上或所述介电薄膜内；和
第二衬底，所述第二衬底位于所述第一衬底的第二侧上或所述第一衬底的第二侧上方，其中所述第一衬底的所述第一侧和所述第一衬底的所述第二侧是相反侧，并且其中所述第一衬底和所述第二衬底配合以形成通过所述流传感器封装的感测通道。
2.一种流传感器封装，包括：
第一衬底；
第二衬底，所述第二衬底包括蚀刻部分；
介电区域，所述介电区域位于所述第二衬底的第一侧上，其中所述介电区域包括位于所述第二衬底的所述蚀刻部分上方的至少一个介电薄膜；
感测元件，所述感测元件位于所述介电薄膜上或所述介电薄膜内；且
其中所述第一衬底位于所述第二衬底的所述第一侧上或所述第二衬底的所述第一侧上方，并且其中，所述第一衬底和所述第二衬底配合以形成通过所述流传感器封装的感测通道。
3.根据权利要求1或2所述的流传感器封装，还包括在所述传感器封装的外表面上的电连接件。
4.根据权利要求1、2或3所述的流传感器封装，其中，所述蚀刻部分具有倾斜的侧壁。
5.根据权利要求1、2或3所述的流传感器封装，其中，所述蚀刻部分具有垂直于所述感测通道的下表面的侧壁。
6.根据前述权利要求中任一项所述的流传感器封装，还包括流入口通道和流出口通道，其中所述第二衬底包括平面衬底片材，所述平面衬底片材包括两个相对平行的平坦表面，并且其中，所述平行的平坦表面中的一个邻近所述感测通道、所述流入口通道和所述流出口通道。
7.根据权利要求6所述的流传感器封装，其中，所述第一衬底和所述第二衬底被配置为使得所述流入口通道和所述流出口通道中的一者或两者在外围端部比在最靠近感测通道的端部具有更大的横截面。
8.根据前述权利要求中任一项所述的流传感器封装，其中，所述蚀刻部分限定至少两个蚀刻空腔以及一个或多个连接通道，并且其中，所述蚀刻空腔通过所述连接通道以流体流动的方式彼此连接。
9.根据权利要求8所述的流传感器封装，其中，所述介电区域包括与所述至少两个蚀刻空腔对应的至少两个介电薄膜；且
其中，所述介电区域包括多个感测元件，其中所述多个感测元件中的每一个在单独的介电薄膜内形成。
10.根据权利要求9所述的流传感器封装，其中，所述至少两个介电薄膜具有不同的面积。
11.根据权利要求9或10所述的流传感器封装，其中，所述感测通道包括多个感测通道区域，每个感测通道区域与所述多个感测元件中的一个或多个对应，并且其中，所述多个感测通道区域中的每一个具有不同的横截面。
12.根据前述权利要求中任一项所述的流传感器封装，还包括被电连接到在所述传感器封装的外表面上的接合垫的连接衬底。
13.根据权利要求12所述的流传感器封装，其中，所述连接衬底使用焊球或由铜或金形成的凸块或柱电连接到所述接合垫。
14.根据权利要求12或13所述的流传感器封装，其中，所述连接衬底包括印刷电路板(PCB)材料，和/或其中，所述连接衬底包括半导体芯片。
15.根据权利要求14所述的流传感器封装，其中，所述半导体芯片包括集成电路。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的流传感器封装，还包括在所述介电区域和所述连接衬底之间的密封剂。
17.根据前述权利要求中任一项所述的流传感器封装，其中，所述第一衬底或所述第二衬底或第一衬底和第二衬底两者包括硅贯穿通孔。
18.根据前述权利要求中任一项所述的流传感器封装，其中，所述第二衬底被配置为使得所述感测通道的顶表面基本上是平坦的。
19.根据前述权利要求中任一项所述的流传感器封装，还包括流入口通道和流出口通道，并且其中，所述第二衬底限定至少两个孔，并且其中，所述流入口通道或流出口通道中的至少一个包括通过由所述第二衬底限定的孔的通道。
20.根据权利要求19所述的流传感器封装，其中，所述第二衬底包括至少两个蚀刻部分，所述蚀刻部分包括所述至少两个孔。
21.根据权利要求20所述的流传感器封装，其中，所述第二衬底包括第三蚀刻部分，并且其中，所述第三蚀刻部分位于所述至少两个蚀刻部分之间并且与所述至少两个蚀刻部分横向间隔开，以及
其中，所述封装包括位于所述第一衬底和所述第二衬底之间的介电区域，其中，所述介电区域包括位于所述第二衬底的所述蚀刻部分上方的至少一个介电薄膜。
22.根据权利要求19、20、21中任一项所述的流传感器封装，其中，所述第二衬底包括在所述第二衬底的外表面上的多个突起，并且其中，所述至少两个孔中的一个或多个延伸通过所述多个突起中的一个或多个。
23.根据权利要求22所述的流传感器封装，其中，所述多个突起被配置为使所述传感器能够与另一装置结合。
24.根据权利要求24所述的流传感器封装，其中，所述多个突起中的至少一个具有倒钩连接件。
25.根据权利要求19所述的流传感器封装，其中，所述第二衬底的顶表面基本上是平坦的，使得所述流入口通道和所述流出口通道终止于所述第二衬底的所述顶表面上。
26.根据前述权利要求中任一项所述的流传感器封装，其中，所述感测通道包括保护涂层，和/或所述第二衬底由半导体材料形成。
27.根据前述权利要求中任一项所述的流传感器封装，还包括第三衬底，所述第三衬底在所述第二衬底的与所述感测通道相反侧上与所述第二衬底邻接。
28.根据前述权利要求中任一项所述的流传感器封装，其中，所述传感器封装包括位于所述介电薄膜内的加热元件，并且所述介电薄膜包括位于所述介电薄膜的边缘和所述加热元件之间的一个或多个不连续性件。
29.根据前述权利要求中任一项所述的流传感器，其中，所述传感器被配置为使用以下任一项被校准：
在零流的条件下的测量；
在已知流速下的一次或多次测量；
在零压差下的测量；和/或
在已知压差下的一次或多次测量。
30.一种生产流传感器封装的方法，所述方法包括：
形成包括蚀刻部分的第一衬底；
形成位于所述第一衬底的第一侧上的介电区域，其中，介电区域包括位于所述第一衬底的所述蚀刻部分上方的至少一个介电薄膜；
形成位于所述介电薄膜上或所述介电薄膜内的感测元件；和
形成邻接所述第一衬底的第二侧的第二衬底，其中，所述第一衬底的所述第一侧和所述第一衬底的所述第二侧是相反侧，并且其中，所述第一衬底和所述第二衬底配合以形成通过所述流传感器封装的感测通道。
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