CN204550045U - 一种mems压力传感校准模块的板上芯片封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种MEMS压力传感校准模块的板上芯片封装结构，包括粘接有MEMS芯片、ASIC芯片和筒形围坝的PCB电路板；两个芯片均通过多条焊线与PCB电路板电连接，MEMS芯片位于围坝内，围坝内有可传导应力的凝胶体，MEMS芯片及焊线位于凝胶体内，围坝远离PCB电路板的一端设有盖板，盖板上设有与围坝内部相通的通孔，PCB电路板上设有包封胶体，ASIC芯片以及连接ASIC芯片和PCB电路板的焊线均位于包封胶体内。该封装结构可实现压力信号到电信号的转换，可对MEMS芯片的零点温漂、灵敏度温漂及传输特性的非线性进行校准，适用于恶劣环境条件下大多数无腐蚀性气体环境的压力测量。

Description

一种MEMS压力传感校准模块的板上芯片封装结构

技术领域

本实用新型属于微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）及传感器技术领域，涉及一种MEMS压力传感校准模块的板上芯片（Chip on Board，COB）封装结构。

背景技术

压力传感器在汽车工业、航空航天、石油化工、工业设备、医疗、胎压监测系统等领域有广泛的应用。不同的领域有着不同的应用环境，因此对传感器的性能和封装要求也不同，但都要求质量好、成本低、维护方便。目前绝大多数压力传感器为金属封装或表贴式的塑料封装，封装工艺复杂、成本较高，而且更换维护麻烦，市场竞争力差。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种测量精度高、成本低、安装维护方便的MEMS压力传感校准模块的板上芯片封装结构。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种MEMS压力传感校准模块的板上芯片封装结构，包括PCB电路板，PCB电路板上粘接有MEMS芯片、ASIC芯片和筒形的围坝；MEMS芯片和ASIC芯片均通过多条焊线与PCB电路板电连接，MEMS芯片位于围坝内，围坝内设有可传导应力的凝胶体，MEMS芯片以及连接MEMS芯片和PCB电路板的焊线均位于凝胶体内，围坝远离PCB电路板的一端设有盖板，盖板上设有与围坝内部相通的通孔，PCB电路板上设有包封胶体，ASIC芯片以及连接ASIC芯片和PCB电路板的焊线均位于包封胶体内。

本实用新型封装结构实现了压力信号到电信号的转换，同时可对MEMS芯片的零点温漂、灵敏度温漂及传输特性的非线性进行校准。结构和封装工艺简单，成本低廉，可靠性高，安装、更换方便，适用于恶劣环境条件下大多数无腐蚀性气体环境的压力测量。

附图说明

图 1 是本实用新型封装结构的示意图；

图 2 是本实用新型的内部结构示意图；

图 3 是本实用新型封装结构的外观示意图。

图中：1.PCB电路板，2.围坝，3.MEMS芯片，4.第一焊线，5.ASIC芯片，6.第二焊线，7.凝胶体，8.真空腔，9.盖板，10.腔体，11.通孔，12.限位槽，13.包封胶体。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1、图2和图3所示，本实用新型提供了一种测量精度高、成本低、安装维护方便的压力传感校准模块的封装结构，包括PCB电路板1，PCB电路板1上分别粘接有MEMS芯片3和ASIC芯片5；ASIC芯片5通过多条第二焊线6与PCB电路板1电连接，PCB电路板1上设有包封胶形成的包封胶体13，ASIC芯片5和所有的第二焊线6均位于包封胶体13内；MEMS芯片3通过多根第一焊线4与PCB电路板1电连接，PCB电路板1上还粘接有筒形的塑料制成的围坝2，围坝2的一端与PCB电路板1粘接，围坝2的另一端设有限位槽12，MEMS芯片3和多根第一焊线4均位于围坝2内，围坝2与PCB电路板1围成的空间内设有由可传导应力的凝胶（道康宁公司生产的SYLGARD 527双组份有机硅介电凝胶）凝结而成的凝胶体7，MEMS芯片3和多根第一焊线4均位于凝胶体7内，凝胶体7的顶面为凹面；围坝2设有限位槽12的一端安装有塑料制成的盖板9，盖板9通过限位槽12与围坝2相连接，盖板9上设有通孔11；凝胶体7的顶面与盖板9之间形成腔体10，腔体10与通孔11相通。

MEMS芯片3和ASIC芯片5粘接于PCB电路板1的正面；围坝2粘接在PCB电路板1的确定位置上，盖板9上开设有与腔体10连通的通孔11，可将外部压力通过凝胶体7传递到MEMS芯片3表面；ASIC芯片5及其金属焊线使用包封胶保护，包封胶完全包覆ASIC 及与ASIC 连接的金属焊线 。

MEMS 芯片3采用绝压式MEMS压力芯片，MEMS 芯片3由具有空腔的上层硅部分和下层玻璃部分键合而成， 上层硅部分和下层玻璃部分之间形成真空腔8。上层硅部分表面构造有敏感膜片、敏感膜片中部设有由四个压敏电阻组成的惠斯顿电桥。

MEMS芯片3和ASIC芯片5分别通过焊接金属丝线的方式连接到PCB电路板1对应的焊接点上，该焊接点通过印刷线与PCB电路板1上正反两面的插拔接口连通，使整个器件的校准、测试、安装、更换方便快捷。

本实用新型封装结构的工作原理：待测量环境的压力通过盖板9上的通孔11作用于围坝2内的凝胶体7的表面，并通过凝胶体7传递到MEMS芯片3的表面，芯片3表面的敏感膜片在压力的作用下发生应变，该应变被芯片3表面的敏感膜片上的惠斯通电桥转换为电信号，该电信号经过ASIC芯片5的运算和放大处理，最终以电压信号输出。

虽然结合优选实例已经示出并描述了本发明，本领域技术人员可以理解，在不违背所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，可以进行修改和变换。

Claims (4)

1.一种MEMS压力传感校准模块的板上芯片封装结构，其特征在于，包括PCB电路板（1），PCB电路板（1）上粘接有MEMS芯片（3）、ASIC芯片（5）和筒形的围坝（2）；MEMS芯片（3）和ASIC芯片（5）均通过多条焊线与PCB电路板（1）电连接，MEMS芯片（3）位于围坝（2）内，围坝（2）设有可传导应力的凝胶体（7），MEMS芯片（3）以及连接MEMS芯片（3）和PCB电路板（1）的焊线均位于凝胶体（7）内，围坝（2）远离PCB电路板（1）的一端设有盖板（11），盖板（11）上设有与围坝（2）内部相通的通孔（11），PCB电路板（1）上设有包封胶体（13），ASIC芯片（5）以及连接ASIC芯片（5）和PCB电路板（1）的焊线均位于包封胶体（13）内。

2.根据权利要求1所述的MEMS压力传感校准模块的板上芯片封装结构，其特征在于，围坝（2）远离PCB电路板（1）的一端设有限位槽（12），盖板（9）通过限位槽（12）与围坝（2）相连接。

3.根据权利要求1所述的MEMS压力传感校准模块的板上芯片封装结构，其特征在于，凝胶体（7）与盖板（11）之间有腔体（10），腔体（10）与通孔（11）相通。

4.根据权利要求1所述的MEMS压力传感校准模块的板上芯片封装结构，其特征在于，所述的MEMS 芯片（3）采用绝压式MEMS压力芯片。