CN210833675U - 一种多芯片集成封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多芯片集成封装结构，包括：流道基座；固定于流道基座上方的电路板，流道基座与电路板形成封闭空腔结构，封闭空腔结构形成主流道，封闭空腔结构的两侧分别设置有连接入口与连接出口；电路板面向封闭空腔结构的内侧固定有第一传感器芯片，第一传感器芯片对应于主流道，电路板面向空腔结构的内侧和/或外侧固定有第二传感器芯片，第二传感器芯片的外部设置有保护结构。上述多芯片集成封装结构通过设置芯片保护结构可达到多种芯片的集成封装，该封装结构紧凑简单，占用空间小，可实现大批量制造，最大化降低封装成本，进而提高传感器模组的附加值。

Description

一种多芯片集成封装结构

技术领域

本实用新型涉及传感器芯片封装技术领域，尤其涉及一种多芯片集成封装结构。

背景技术

传感器技术是一项发展迅速的高新技术，也是世界科技发展的重要标志之一，与通讯技术、计算机技术并称为信息产业的三大支柱。传感器是一种将外界物理量或化学量信号转换为可测量的电信号的器件，是人类获取信息的重要手段之一。基于MEMS(微机电系统)加工工艺的微传感器凭借体积小、功耗低、响应快等传统传感器所无法比拟的优点在汽车电子、医疗器械、家用电器、环境监测及航空航天等领域得到了广泛的应用。

工业中常常需要检测流道中的压力、流量、温湿度甚至气泡等情况。这往往需要多个传感器协同作用。在经济化和小型化的趋势下，集成传感器芯片封装方式的优势日益明显。MEMS传感器凭借其优异的性能、高性价比、体积小和易集成等特点，一直是汽车电子和家用电器和工业自动化设备的主流传感器。然而目前MEMS传感器的功能较为单一，即压力传感器、流量传感器、温度传感器、湿度传感器等目前只能包括其中之一物理量的传感功能。在工业化大批量生产中，如何通过合理设计封装结构将多个传感器芯片集成以实现大批量制造，从而降低封装成本是急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提出一种多芯片集成封装结构，通过设置芯片保护结构可达到多种芯片的集成封装，该封装结构紧凑简单，可实现大批量制造，最大化降低封装成本。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种多芯片集成封装结构，包括：流道基座；固定于流道基座上方的电路板，流道基座与电路板形成封闭空腔结构，封闭空腔结构形成主流道，封闭空腔结构的两侧分别设置有连接入口与连接出口；电路板面向封闭空腔结构的内侧固定有第一传感器芯片，第一传感器芯片对应于主流道，电路板面向空腔结构的内侧和/或外侧固定有第二传感器芯片，第二传感器芯片的外侧设置有保护结构。

进一步的，当第二传感器芯片固定于电路板的外侧时，第二传感器外部设置的保护结构为芯片保护壳。

进一步的，芯片保护壳包括用于容置第二传感器芯片的芯片背腔与透气孔。

进一步的，芯片背腔与主流道通过位于电路板上且对应于芯片背腔的通孔连接。

进一步的，当第二传感器芯片固定于电路板的内侧时，第二传感器芯片外部设置的保护结构为保护围栏，第二传感器芯片通过凝胶固定于保护围栏中。

进一步的，第一传感器芯片和/或第二传感器芯片通过粘接方式固定于电路板上；流道基座与电路板通过粘接方式形成密闭空腔结构；保护结构通过粘接方式固定于电路板上。

进一步的，流道基座包括面向电路板内侧面的梯形台。

进一步的，第一传感器芯片对应于梯形台的最高台面。

进一步的，第一传感器芯片的表面设置有保护层。

进一步的，第一传感器芯片和第二传感器芯片分别与电路板粘接后通过引线进行电连接

相比于现有技术，本实用新型具有如下的技术效果：

本实用新型提供了一种多芯片集成封装结构，包括：流道基座；固定于流道基座上方的电路板，流道基座与电路板形成封闭空腔结构，封闭空腔结构形成主流道，封闭空腔结构的两侧分别设置有连接入口与连接出口；电路板面向封闭空腔结构的内侧固定有第一传感器芯片，第一传感器芯片对应于主流道，电路板面向空腔结构的内侧和/或外侧固定有第二传感器芯片，第二传感器芯片的外部设置有保护结构。上述多芯片集成封装结构通过设置芯片保护结构可达到多种芯片的集成封装，该封装结构紧凑简单，占用空间小，可实现大批量制造，最大化降低封装成本，进而提高传感器模组的附加值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种多芯片集成封装结构的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种多芯片集成封装结构的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种多芯片集成封装结构的剖面示意图；

图4是本实用新型实施例提供的又一种多芯片集成封装结构的剖面示意图；

其中：1、流道基座；11、主流道；12、梯形台；2、电路板；21、通孔；3、连接入口；4、连接出口；5、第一传感器芯片；6、第二传感器芯片；7、保护结构；71、芯片保护壳；711、芯片背腔；712、透气孔；72、保护围栏、73、凝胶。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

如图1-2所示，一种多芯片集成封装结构，包括：流道基座1；固定于流道基座1上方的电路板2，流道基座1与电路板2形成封闭空腔结构，封闭空腔结构形成主流道11，封闭空腔结构的两侧分别设置有连接入口3与连接出口4；电路板2面向封闭空腔结构的内侧固定有第一传感器芯片5，第一传感器芯片5对应于主流道11，电路板2面向空腔结构的内侧和/或外侧固定有第二传感器芯片6，第二传感器芯片6的外侧设置有保护结构7。

其中，流道基座1结构简单，易于通过开模进行注塑批量化复制生产，流道基座1与位于其上方的电路板2之间形成封闭空腔结构，封闭空腔结构形成主流道11，封闭空腔结构的两侧分别设置有连接入口3与连接出口4。

电路板2的面积较大，有足够空间采用表面贴装的形式正或反贴两个或多个传感器芯片。其中第一传感器芯片5设置于电路板2的内侧，第二传感器芯片6设置于电路板2的内侧或外侧。这里说的内侧是电路板面向封闭空腔结构的一侧，也就是与流道基座相接触的一侧；外侧是电路板背向封闭空腔结构的一侧。

第一传感器芯片5满足测量流量、温度、湿度、气泡等其中的一个或至少两个功能，该芯片直接浸没在流体介质中，具有较好的信号敏感性。根据所通流体环境的不同，可以在该芯片表面覆盖或者涂覆一部分硅胶等保护层。

需要注意的是，第一传感器芯片5不仅仅是图中所示的一个芯片，这里可以是多个芯片。

第二传感器芯片6指压力传感芯片，该芯片设置于电路板2的内侧或者外侧。该芯片的外侧设置有保护结构7。这里的外侧是指包围第二传感器芯片6外部的一侧。

需要注意的是，第二传感器芯片6不仅仅是图中所示的一个芯片，这里可以是多个芯片。

当第二传感器芯片6固定于电路板2的外侧时，也即第一传感器芯片5与第二传感器芯片6贴装于电路板2的异侧，第二传感器芯片外部设置的保护结构7为芯片保护壳71，减少环境侵蚀和触碰损坏。优选的，芯片保护壳71包括用于容置第二传感器芯片6的芯片背腔711与透气孔712。

优选的，芯片背腔711与主流道11通过位于电路板2上且对应于芯片背腔711的通孔21连接，为了不影响主流道11的流场，通孔21应当尽量的小。

当第一传感器芯片5与第二传感器芯片6贴装于电路板2的异侧时，异侧贴装芯片背腔711接触流体介质，芯片受主流道内介质的侵蚀和对流场的影响相对较小，但是在批量贴装封装生产中需要增加一步翻转电路板步骤。具体芯片贴装方式可根据流体介质选定。

优选的，第一传感器芯片5、第二传感器芯片6、芯片保护壳71通过表面贴装的封装工艺与电路板2粘连。

优选的，第一传感器芯片5和/或第二传感器芯片6通过粘接方式固定于电路板2上；

优选的，流道基座1与电路板2通过粘接方式形成密闭空腔结构；

优选的，保护结构7通过粘接方式固定于电路板2上。

优选的，第一传感器芯片5的表面设置有保护层。

上述多芯片集成封装方法为：首先，将第二传感器芯片6与电路板2粘连并通过引线键合机将第二传感器芯片6与电路板2电连接，然后贴装芯片保护壳71；然后，电路板2翻面，将第一传感器芯片5与电路板2贴装并电连接；接着，将电路板2和流道基座1对准并粘连；通过测试设备对整个模组进行标定校准；通入待测流体，进行相关测试工作。

优选的，第一传感器芯片5和第二传感器芯片6分别与电路板2粘接后通过引线进行电连接。

上述多芯片集成封装结构可以通过保护结构对第二传感器芯片进行保护，通过粘接方式将多个传感器芯片固定于电路板上，封装结构紧凑简单、占用空间小，封装方法简单易行，可大批量复制；流道基座结构简单易于开模；且可以集成多种传感功能，可以最大化节省封装成本，有效提高传感器模组的附加值。

优选的，如图3所示，流道基座1包括面向电路板2内侧面的梯形台12，该梯形台12用于将流体介质在主流道11中平缓过渡到接近第一传感器芯片5的一侧，起到信号放大的作用，有利于流量、气泡测量。

优选的，梯形台13结构不是必要结构，如果仅仅测量温度和湿度，则无需梯形台结构。

优选的，第一传感器芯片5对应于梯形台12的最高台面，避免气泡和涡流，确保待测流体稳定的流过第一传感器芯片5。

优选的，流道基座1与电路板2也可以通过密封圈配合螺钉紧固连接的密封方式连接。

优选的，如图4所示，当第二传感器芯片6固定于电路板的内侧时，也即第一传感器芯片5第二传感器芯片6外部设置的保护结构7为保护围栏72，第二传感器芯片6通过凝胶73固定于保护围栏72形成的容置槽中。

第一传感器芯片5与第二传感器芯片6的贴装方式为同侧贴装方式，同侧贴装方式更有利于批量贴装封装生产，但芯片一侧接触腐蚀流体介质需要做一些特殊保护处理，并且应尽可能薄从而不影响流场。

综上，本实用新型提供了一种多芯片集成封装结构，包括：流道基座；固定于流道基座上方的电路板，流道基座与电路板形成封闭空腔结构，封闭空腔结构形成主流道，封闭空腔结构的两侧分别设置有连接入口与连接出口；电路板面向封闭空腔结构的内侧固定有第一传感器芯片，第一传感器芯片对应于主流道，电路板面向空腔结构的内侧和/或外侧固定有第二传感器芯片，第二传感器芯片的外部设置有保护结构。上述多芯片集成封装结构通过设置芯片保护结构可达到多种芯片的集成封装，该封装结构紧凑简单，占用空间小，可实现大批量制造，最大化降低封装成本，进而提高传感器模组的附加值。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种多芯片集成封装结构，其特征在于，包括：流道基座；固定于所述流道基座上方的电路板，所述流道基座与所述电路板形成封闭空腔结构，所述封闭空腔结构形成主流道，所述封闭空腔结构的两侧分别设置有连接入口与连接出口；所述电路板面向所述封闭空腔结构的内侧固定有第一传感器芯片，所述第一传感器芯片对应于所述主流道，所述电路板面向所述空腔结构的内侧和/或外侧固定有第二传感器芯片，所述第二传感器芯片的外部设置有保护结构。

2.根据权利要求1所述的多芯片集成封装结构，其特征在于，当所述第二传感器芯片固定于所述电路板的外侧时，所述第二传感器芯片外部设置的保护结构为芯片保护壳。

3.根据权利要求2所述的多芯片集成封装结构，其特征在于，所述芯片保护壳包括用于容置所述第二传感器芯片的芯片背腔与透气孔。

4.根据权利要求2所述的多芯片集成封装结构，其特征在于，所述芯片背腔与所述主流道通过位于所述电路板上且对应于所述芯片背腔的通孔连接。

5.根据权利要求1所述的多芯片集成封装结构，其特征在于，当所述第二传感器芯片固定于所述电路板的内侧时，所述第二传感器芯片外部设置的保护结构为保护围栏，所述第二传感器芯片通过凝胶固定于所述保护围栏中。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的多芯片集成封装结构，其特征在于，所述第一传感器芯片和/或所述第二传感器芯片通过粘接方式固定于所述电路板上；所述流道基座与所述电路板通过粘接方式形成密闭空腔结构；所述保护结构通过粘接方式固定于所述电路板上。

7.根据权利要求6所述的多芯片集成封装结构，其特征在于，所述流道基座包括面向所述电路板内侧面的梯形台。

8.根据权利要求7所述的多芯片集成封装结构，其特征在于，所述第一传感器芯片对应于所述梯形台的最高台面。

9.根据权利要求6所述的多芯片集成封装结构，其特征在于，所述第一传感器芯片的表面设置有保护层。

10.根据权利要求6所述的多芯片集成封装结构，其特征在于，所述第一传感器芯片和第二传感器芯片分别与所述电路板粘接后通过引线进行电连接。

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