CN206033221U - 基于mems技术的气体传感器封装件 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了基于MEMS技术的气体传感器封装件，包括微型陶瓷壳体，微型陶瓷壳体包括凹设的安装槽、位于安装槽内的印刷电路以及与印刷电路电连接且位于微型陶瓷壳体外表面上的信号引出端；安装槽的底部固定一MEMS气体检测芯片，MEMS气体检测芯片通过键合线与安装槽内的印刷电路连接通信，键合线的弧顶高度小于所述安装槽的顶面高度；微型陶瓷壳体的顶部固接一具有至少一个通气孔的金属盖板。本实用新型整体尺寸相对于传统气体传感器大大减小，甚至只有传统气体传感器体积的1.2%，并且由于不再使用直插式组装，因此更加适用于智能手机、可穿戴设备等领域的应用，适用范围大大扩展，并且有利于降低企业的材料成本。

Description

基于MEMS技术的气体传感器封装件

技术领域

本实用新型涉及一种气体传感器封装件，尤其是一种基于MEMS技术的气体传感器封装件。

背景技术

气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置，气体传感器一般被归为化学传感器的一类。

传统的气体传感器具有将气体传感材料或传感芯片安装至气体传感器的封装件结构，并且所述封装件结构具有用于保护气体传感材料的上表面或传感芯片的上表面的单独的帽构件，该帽构件的上表面上设置由微小的网形成的网状构件以允许气体的通风；同时，现有的管壳类封装件，如附图6所示，往往都会设置有若干延伸到封装件结构外一定距离的电极引脚，这种封装件结构造成传统的气体检测传感器封装件的尺寸大，并且由于其结构特点，只适合直插式组装，因此，不适用智能手机和可穿戴设备领域的应用，应用范围受到限制；另外由于其结构特征，致使封装时无法进行批量的表面贴装，从而导致封装效率低且封装工艺复杂，成本增大。

MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器，与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。

目前，MEMS传感器种类日益增多，有较为成熟的MEMS压力传感器、加速度传感器、陀螺仪、MEMS流量传感器、MEMS温度传感器， MEMS湿度传感器。

随着信息技术和物联网技术的发展，人们对于随时获取环境中有害气体的情况以便进行安全防护的要求逐步提高，而传统的空气传感器并不适用于智能手机和可穿戴设备，因此，基于 MEMS技术的气体传感器就成为亟待研究的课题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于MEMS技术的气体传感器封装件。

本实用新型的目的将通过以下技术方案得以实现：

基于MEMS技术的气体传感器封装件，包括微型陶瓷壳体，所述微型陶瓷壳体包括凹设的安装槽、位于安装槽内的印刷电路以及与印刷电路电连接且位于所述微型陶瓷壳体外表面上的信号引出端；所述安装槽的底部固定一MEMS气体检测芯片，所述MEMS气体检测芯片通过键合线与所述安装槽内的印刷电路连接通信，所述键合线的弧顶高度小于所述安装槽的顶面高度；所述微型陶瓷壳体的顶部固接一具有至少一个通气孔的金属盖板。

优选的，所述的基于MEMS技术的气体传感器封装件，其中：所述陶瓷壳体的尺寸在3×3×1ｍｍ³－3.8×3.8×1ｍｍ³之间。

优选的，所述的基于MEMS技术的气体传感器封装件，其中：所述MEMS气体检测芯片通过耐高温粘结胶层粘接在所述安装槽的底部。

优选的，所述的基于MEMS技术的气体传感器封装件，其中：所述通气孔为多个且呈圆形分布或呈九宫格状分布或呈网格状分布或随机分布。

优选的，所述的基于MEMS技术的气体传感器封装件，其中：所述金属盖板胶接或焊接于所述陶瓷壳体上。

优选的，所述的基于MEMS技术的气体传感器封装件，其中：所述金属盖板的厚度在0.1-0.3mm之间。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：

本实用新型设计精巧，结构简单，通过设计专有的微型陶瓷壳体，用于盛装并与MEMS气体检测芯片进行通信，省去了传统气体传感器的插接式电极结构以及帽构件，整体尺寸相对于传统气体传感器大大减小，甚至只有传统气体传感器体积的1.2%，并且由于不再使用直插式组装，因此更加适用于智能手机、可穿戴设备等领域的应用，适用范围大大扩展，并且有利于降低企业的材料成本，并且本实用新型的检测灵敏度相对传统气体传感器大大提高。

本实用新型的结构由于没有插接式电极结构，因此更加便于进行批量表面贴装，从而为整个气体传感器封装件的批量加工创造了条件，并且结合各种专有的承载治具、吸附治具，从而提供了一种操作简单、加工效率大大提升的批量加工方法；同时，相对传统的封装工艺，采用本实用新型的方法能够降低一半的成本。

附图说明

图1 是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中金属盖板上的通气孔的呈圆形分布的示意图；

图3是本实用新型中金属盖板上的通气孔的呈九宫格分布的示意图；

图4是本实用新型中承载治具结构示意图；

图5是本实用新型中的MEMS芯片结构示意图；

图6是本实用新型背景技术中传统气体传感器的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

本实用新型揭示的基于MEMS技术的气体传感器封装件，如附图1所示，包括微型陶瓷壳体1以及MEMS气体检测芯片4。

所述微型陶瓷壳体1用于收纳所述MEMS气体检测芯片4并将所述MEMS气体检测芯片4测得的气体状态参数传输给与所述微型陶瓷壳体1通信的装置，所述微型陶瓷壳体1的形状可以是任意可行的形状，如长方体、圆柱体等，本实用新型中优选为长方体、正方体、倒角长方体或倒角正方体；并且为了实现整个气体传感器封装件的小型化、微型化，所述微型陶瓷壳体1的尺寸在3×3×1ｍｍ³－3.8×3.8×1ｍｍ³之间。

并且，所述微型陶瓷壳体1包括凹设的安装槽2，所述安装槽2的形状可以是各种可行的形状，以满足能够收纳所述MEMS气体检测芯片4为准，所述安装槽2内设置有印刷电路以及与所述印刷电路电连接且位于所述微型陶瓷壳体1外表面上的信号引出端3，如附图1所示，所述信号引出端3位于所述微型陶瓷壳体1的底面上，所述信号引出端3的高度为0.1mm。

进一步，所述安装槽2的底部中心位置为所述MEMS气体检测芯片4的安装区域，所述印刷电路位于所述安装区域之外的区域中，所述MEMS气体检测芯片4的结构如附图5所示，其支座部通过耐高温粘结胶层8粘接在所述安装槽2的底部，当然所述MEMS气体检测芯片4也可以通过其他可行的方式固定在所述安装区域上，在此不再赘述。

同时，所述MEMS气体检测芯片4的电极分别通过键合线5与所述安装槽2内的印刷电路连接通信，并且，所述键合线5的弧顶高度小于所述安装槽2的顶面高度。

并且，为了能够为所述MEMS气体检测芯片4提供有效的防护结构以及实现通气，在所述微型陶瓷壳体1的顶部固接一金属盖板7，所述金属盖板7胶接或焊接于所述陶瓷壳体1上，优选它们通过粘接胶层10连接在一起；并且所述金属盖板7具有至少一个用于通气的通气孔6，从而所述金属盖板7与所述安装槽2形成一个具有收容器的半封闭保护壳体。

当所述通气孔6为一个时，优选其位于所述金属盖板7的中心位置，从而能够使通气孔6能够与所述MEMS气体检测芯片4上的气体敏感材料对应；本实施例中，优选所述通气孔6为多个且它们的布局形式可以是任意的方式，优选它们呈圆形分布或呈九宫格状分布或呈网格状分布或随机分布，进一步优选为如附图2、附图3所示的呈圆形分布或呈九宫格状分布。

更进一步，为了进一步减小最终形成的封装件的尺寸，所述金属盖板7的厚度在0.1-0.3mm之间，从而使得所述气体传感器封装件的尺寸能够维持在3×3×1.1ｍｍ³－3.8×3.8×1.3ｍｍ³之间。

本实用新型进一步揭示了一种基于MEMS技术的气体传感器封装件的批量加工方法，包括如下步骤：

S1，人工或通过自动化上料机器人将若干微型陶瓷壳体1放置于专用的承载治具9上并且使所述安装槽2的开口朝上，并且，如附图4所示，所述承载治具9包括若干个并排设置且通过隔离凸起93分隔的放置区91，本实施例中，所述放置区91优选为3个，且每个放置区91均包括由若干等间隙且沿经线方向延伸的侧壁与沿纬线方向延伸的侧壁交织形成的收容槽92，所述收容槽92优选为正方形且其尺寸与所述微型陶瓷壳体1相匹配，所述隔离凸起93的高度优选为0.4mm。

S2，通过点胶设备在每个微型陶瓷壳体1的安装槽2底部的安装区域点胶。

S3，接着，通过专用吸取治具将与所述微型陶瓷壳体1数量及位置匹配的MEMS气体检测芯片4吸附并移动贴装到对应的安装槽2中，即使一个MEMS气体检测芯片4位于一个安装槽2内的点胶位置，以实现它们的粘接；同时，考虑到所述MEMS气体检测芯片4中的气体敏感材料的易受损性质，因此，所述专用吸附治具在每个MEMS气体检测芯片4顶面的吸附位置是除悬空膜区域以及四个焊线方框和与其连接的导电金属层部分之外的任一位置，从而能够避免对气体敏感材料的损害以及避免焊线连接或电连接的异常。

接着，对MEMS气体检测芯片4和安装槽2之间的胶烘烤固化，随后进行等离子清洗，消除存在的污染物。

S4，随后通过引线键合工艺实现每个MEMS气体检测芯片4与印刷电路的连接通信。

S5，通过点胶设备在每个微型陶瓷壳体1的顶部点胶，然后通过专用治具将与所述微型陶瓷壳体1数量及位置匹配的金属盖板7吸附并分别胶接到对应的微型陶瓷壳体1的顶部。

接着，对金属盖板7和微型陶瓷壳体1之间的胶水进行烘烤固化，再经过激光打标和测试后，包装出货。

本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于MEMS技术的气体传感器封装件，其特征在于：包括微型陶瓷壳体（1），所述微型陶瓷壳体（1）包括凹设的安装槽（2）、位于安装槽（2）内的印刷电路以及与所述印刷电路电连接且位于所述微型陶瓷壳体（1）外表面的信号引出端（3）；所述安装槽（2）的底部固定MEMS气体检测芯片（4），所述MEMS气体检测芯片（4）通过键合线（5）与所述安装槽（2）内的印刷电路连接通信，所述键合线（5）的弧顶高度小于所述安装槽（2）的顶面高度；所述微型陶瓷壳体（1）的顶部固接具有至少一个通气孔（6）的金属盖板（7）。

2.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的气体传感器封装件，其特征在于：所述陶瓷壳体（1）的尺寸在3×3×1ｍｍ³－3.8×3.8×1ｍｍ³之间。

3.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的气体传感器封装件，其特征在于：所述MEMS气体检测芯片（4）通过耐高温粘结胶层（8）粘接在所述安装槽（2）的底部。

4.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的气体传感器封装件，其特征在于：所述通气孔（6）为多个且呈圆形分布或呈九宫格状分布或呈网格状分布。

5.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的气体传感器封装件，其特征在于：所述金属盖板（7）胶接或焊接于所述陶瓷壳体（1）上。

6.根据权利要求1-5任一所述的基于MEMS技术的气体传感器封装件，其特征在于：所述金属盖板（7）的厚度在0.1-0.3mm之间。