CN211234525U - 组合传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种组合传感器，包括由外壳和基板形成的封装结构，在封装结构内部设置有温湿度传感器芯片和压力传感器芯片，在封装结构内部设置有密封内壳，密封内壳的底端固定在基板上，在封装结构内密封内壳的外部空间填充有防水胶体；温湿度传感器芯片设置在密封内壳的内部，且温湿度传感器芯片的底端固定在基板上，在基板上开设有与外界连通的开口，温湿度传感器芯片的敏感层与开口相连通；压力传感器芯片设置在密封内壳外部，并与基板电连接。利用本实用新型，能够解决现有技术中的气压与温湿度集成的组合传感器在恶劣环境中不适用等问题。

Description

组合传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，更为具体地，涉及一种组合传感器。

背景技术

气压传感器和湿度传感器广泛应用在消费类电子终端和家电设备中，市场上也出现了气压与温湿度集成的组合传感器，但现有的气压与温湿度集成的组合传感器均采用普通LGA开孔型封装。

LGA(全称Land Grid Array)开孔型封装是栅格阵列封装，将芯片设置在LGA型封内部，但是产品内部的芯片直接暴露在环境中，空气中的水汽对气压传感器有一定的影响，尤其在恶劣环境中(如潮湿、腐蚀气体环境等)对传感器的影响更大。故目前的气压与温湿度集成的组合传感器无法满足其在恶劣环境中的应用需求。

因此，亟需一种能够适用于恶劣环境下的气压与温湿度集成传感器。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种组合传感器，以解决现有技术中的气压与温湿度集成的组合传感器在恶劣环境中不适用等问题。

本实用新型提供的组合传感器，包括由外壳和基板形成的封装结构，在所述封装结构内部设置有温湿度传感器芯片和压力传感器芯片，在所述封装结构内部设置有密封内壳，所述密封内壳的底端固定在所述基板上，在所述封装结构内所述密封内壳的外部空间填充有防水胶体；所述温湿度传感器芯片设置在所述密封内壳的内部，且所述温湿度传感器芯片的底端固定在所述基板上，在所述基板上开设有与外界连通的开口，所述温湿度传感器芯片的敏感层与所述开口相连通；所述压力传感器芯片设置在所述密封内壳外部，并与所述基板电连接。

此外，优选的结构是，所述压力传感器芯片固定在所述密封内壳外部的顶端。

此外，优选的结构是，所述压力传感器包括第一芯片和第二芯片；其中，所述第一芯片固定在所述密封内壳外部的顶端；所述第二芯片固定在所述第一芯片的顶端；并且，所述第一芯片与所述第二芯片电连接，所述第一芯片与所述基板电连接。

此外，优选的结构是，所述第一芯片通过贴片胶固定在所述密封内壳外部的顶端；所述第二芯片通过贴片胶固定在所述第一芯片的顶端。

此外，优选的结构是，所述第一芯片与所述第二芯片通过金属导线电连接；所述第一芯片与所述基板通过金属导线电连接。

此外，优选的结构是，所述第一芯片为ASIC芯片；所述第二芯片为MEMS芯片。

此外，优选的结构是，所述外壳通过粘合剂与所述基板相粘结固定，其中，所述粘合剂为银浆或者锡膏或者环氧胶。

此外，优选的结构是，所述基板为陶瓷基板或环氧树脂基板。

此外，优选的结构是，所述外壳为金属外壳。

此外，优选的结构是，所述防水胶体为硅凝胶。

从上面的技术方案可知，本实用新型提供的组合传感器，通过在封装结构内部设置密封外壳，能够将温湿度传感器芯片密封在基板与内壳之间，防止灌胶过程中，胶水溢出至温湿度传感器芯片，从而对温湿度传感器芯片造成影响，压力传感器芯片设置在密封内壳外部，通过防水胶体实现正常的防水功能，本实用新型基于半导体封装技术，将温湿度传感器芯片、压力传感器芯片封装在一起，并在产品内进行防水胶体的填充保护，使两种芯片的适宜工作环境不会相互影响，能够保证产品可以工作在恶劣环境中。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明的内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本实用新型实施例的组合传感器的结构示意图；

图2至图6为根据本实用新型实施例的组合传感器的加工过程示意图。

其中的附图标记包括：1-外壳，2-基板，21-开口，3-温湿度传感器芯片，4-密封内壳，5-防水胶体，61-第一芯片，62-第二芯片，7-贴片胶，8-金属导线。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

针对前述提出的由于现有技术中的气压与温湿度集成的组合传感器采用的为LGA开口型封装，由于温湿度传感器芯片和压力传感器芯片的适宜工作环境存在差异，导致两种芯片不能同时发挥更好的性能，尤其不适用于恶劣环境等问题，本实用新型提供一种能够抵抗恶劣环境的组合传感器。

以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

为了说明本实用新型提供的组合传感器的结构，图1示出了根据本实用新型实施例的组合传感器的结构。

如图1所示，本实用新型提供的组合传感器，包括由外壳1和基板2形成的封装结构，在封装结构内部设置有温湿度传感器芯片3和压力传感器芯片，在封装结构内部设置有密封内壳4，密封内壳4的底端固定在基板2上，在封装结构内密封内壳4的外部空间填充有防水胶体5；温湿度传感器芯片3设置在密封内壳4的内部，且温湿度传感器芯片3的底端固定在基板2上，在基板2上开设有与外界连通的开口21，温湿度传感器芯片3的敏感层与开口21相连通；压力传感器芯片设置在密封内壳4外部，并与基板2电连接。

其中，外壳1可为金属外壳或者硬质塑料外壳，也可为其它材质的外壳，其作用起到保护内部芯片和盛放防水胶体的作用，在此不作特别限定。外壳1的形状可设计成长方体、立方体或圆形环结构(如图1所示)，在此不作特别限定。

温湿度传感器芯片3的底端可以通过贴片胶的固定方式固定在基板2上，也可通过焊接等方式固定在基板2上，本实用新型对此不作特别限定。

作为本新型的一个优选实施例，压力传感器芯片固定在密封内壳4外部的顶端。通过此种结构设计，能够规整封装结构内部的器件，防止在产品工作过程中，压力传感器芯片在封装结构内部移动，从而影响其与基板2的电连接。

具体地，压力传感器包括第一芯片61和第二芯片62；其中，第一芯片61固定在密封内壳4外部的顶端；第二芯片62固定在第一芯片61的顶端；并且，第一芯片61与第二芯片62电连接，第一芯片61与基板2电连接。通过上述结构设计，使封装结构内部的器件的空间布局更加合理。

其中，第一芯片61通过贴片胶7固定在密封内壳4外部的顶端；第二芯片62通过贴片胶7固定在第一芯片61的顶端。第一芯片61与密封内壳4外部的顶端及第二芯片62与第一芯片61的顶端的固定可采用贴片胶7进行固定，也可采用其它的方式进行固定，例如焊接等，只要能将两者固定连接便可，在此不作特别限定。

作为本新型的一个优选实施例，第一芯片61与第二芯片62通过金属导线8电连接；第一芯片61与基板2通过金属导线8电连接。电连接的方式优选通过金属导线连接，但是，也可采用其它的电连接方式进行替换，在此不作特别限定。

其中，第一芯片61优选为ASIC芯片；第二芯片62优选为MEMS芯片。

ASIC芯片(英文全称Application Specific Integrated Circuit)用于供专门应用的集成电路，通过ASIC芯片到ASIC芯片的直接转发，可同时进行多个模块之间的通信；MEMS芯片(英文全称Micro-Electro-Mechanical System，中文名称：微机电系统)，尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，具有微型化、智能化、多功能、高集成度和适于大批量生产等优点。当然也可采用其它的芯片进行替换，只要能够实现对外部气压的检测即可，本实用新型对此不作特别限定。

作为本实用新型的一个优选实施例，外壳1通过粘合剂与基板2相粘结固定，其中，粘合剂为银浆或者锡膏或者环氧胶。当然外壳1也可通过其它方式与基板2进行固定。

作为本实用新型的一个优选实施例，基板2优选为陶瓷基板或环氧树脂基板。在基板2上还设置有焊盘，基板2通过焊盘与外部器件电连接。本实用新型对基板2的材质不作特别限定。

作为本实用新型的一个优选实施例，防水胶体5优选为硅凝胶，当然也可采用其它防水胶，在此不作特别限定。

图2至图6示出了根据本实用新型实施例的组合传感器的加工过程。以下将结合图2至图6对本实用新型提供的组合传感器的加工方法进行详细表述。

本实用新型提供的上述组合传感器的加工方法，包括如下步骤：

步骤1、如图2所示，在基板2上开设与外界连通的开口21，将温湿度传感器芯片3固定在基板2上，使温湿度传感器芯片3的敏感层与开口21相连通，得到第一固定结构。

其中，温湿度传感器芯片3可通过贴片胶或者焊接的方式将其固定在基板2上，在将温湿度传感器芯片3固定在基板2上之前，可先对温湿度传感器芯片3进行重新布线(RDL)和植球(bumping)，利用芯片倒装技术(flip chip)将温湿度芯片固定在基板2上，由于温湿度传感器芯片3的敏感层与开口21相连通，可使环境气体直接接触到温湿度传感器芯片3敏感层。

步骤2、如图3所示，在第一固定结构的基板上固定密封内壳4，使温湿度传感器芯片3位于密封内壳4与基板2之间，得到第二固定结构。

其中，密封内壳4的底端固定在基板2上，其固定方式可采用贴片胶的方式固定，也可采用其它的固定方式进行固定，由于密封内壳4将湿度传感器芯片3封装在密封内壳4内部与基板2之间，防止后续灌胶过程中，胶水溢出至温湿度传感器芯片3，从而对其性能造成影响。

步骤3、如图4及图5所示，在第二固定结构的密封内壳4的外部顶端设置压力传感器芯片，且压力传感器芯片与基板2电连接，得到第三固定结构。

具体地，压力传感器芯片包括第一芯片61和第二芯片62；第一芯片61固定在密封内壳4外部的顶端；第二芯片62固定在第一芯片61的顶端；第一芯片61与第二芯片62通过金属导线8电连接，第一芯片61与基板2通过金属导线电连接。

步骤4、如图6所示，在第三固定结构的基板2上固定外壳1，使外壳1与基板2形成封装结构，且使密封内壳4、压力传感器芯片及温湿度传感器芯片3位于封装结构的内部，得到第四固定结构。

其中，外壳1可为金属外壳或者硬质塑料外壳，也可为其它材质的外壳，其作用起到保护内部芯片和盛放防水胶体的作用，外壳1的形状可设计成长方体、立方体或圆形环结构。

步骤5、如图1所示，在第四固定结构的封装结构内部填充防水胶体5，且使防水胶体5位于密封内壳4的外部。

其中，防水胶体可优选为硅凝胶，其作用在于，对压力传感器芯片及金属导线进行保护。

本实用新型提供的图1所示的组合传感器的工作原理为：

防水胶体5将感受到的压力变化转化为形变量传递至第二芯片62；第二芯片62将感受到的压力变化转变成模拟信号，通过金属导线8传递给第一芯片61，第一芯片61将模拟信号转换成数字信号，并进行信号放大及校准等处理，将处理后的数字信号通过金属线传输给基板2；在基板2上设置有焊盘，焊盘与外部器件电连接，将信号通过焊盘传输出来，从而实现对外界压力变化的检测。

温湿度传感器芯片3的敏感层通过基板2上的开口，与环境气体进行接触，将获取到的环境气体的温湿度转变成数字信号，传递给基板2，再由焊盘与外部器件电连接，将信号通过焊盘传输出来，从而实现对外部环境温湿度的检测。

通过上述实施方式可以看出，本实用新型提供的组合传感器，通过在封装结构内部设置密封外壳，能够将温湿度传感器芯片密封在基板与内壳之间，防止灌胶过程中，胶水溢出至温湿度传感器芯片，从而对温湿度传感器芯片造成影响，压力传感器芯片设置在密封内壳外部，通过防水胶体实现正常的防水功能，本实用新型基于半导体封装技术，将温湿度传感器芯片、压力传感器芯片封装在一起，并在产品内进行防水胶体的填充保护，使两种芯片的适宜工作环境不会相互影响，能够保证产品可以工作在恶劣环境中。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型提出的组合传感器。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的组合传感器，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种组合传感器，包括由外壳和基板形成的封装结构，在所述封装结构内部设置有温湿度传感器芯片和压力传感器芯片，其特征在于，

在所述封装结构内部设置有密封内壳，所述密封内壳的底端固定在所述基板上，在所述封装结构内所述密封内壳的外部空间填充有防水胶体；

所述温湿度传感器芯片设置在所述密封内壳的内部，且所述温湿度传感器芯片的底端固定在所述基板上，在所述基板上开设有与外界连通的开口，所述温湿度传感器芯片的敏感层与所述开口相连通；

所述压力传感器芯片设置在所述密封内壳外部，并与所述基板电连接。

2.根据权利要求1所述的组合传感器，其特征在于，

所述压力传感器芯片固定在所述密封内壳外部的顶端。

3.根据权利要求2所述的组合传感器，其特征在于，

所述压力传感器包括第一芯片和第二芯片；其中，

所述第一芯片固定在所述密封内壳外部的顶端；

所述第二芯片固定在所述第一芯片的顶端；并且，

所述第一芯片与所述第二芯片电连接，所述第一芯片与所述基板电连接。

4.根据权利要求3所述的组合传感器，其特征在于，

所述第一芯片通过贴片胶固定在所述密封内壳外部的顶端；

所述第二芯片通过贴片胶固定在所述第一芯片的顶端。

5.根据权利要求3所述的组合传感器，其特征在于，

所述第一芯片与所述第二芯片通过金属导线电连接；

所述第一芯片与所述基板通过金属导线电连接。

6.根据权利要求3所述的组合传感器，其特征在于，

所述第一芯片为ASIC芯片；

所述第二芯片为MEMS芯片。

7.根据权利要求1所述的组合传感器，其特征在于，

所述外壳通过粘合剂与所述基板相粘结固定，其中，

所述粘合剂为银浆或者锡膏或者环氧胶。

8.根据权利要求1所述的组合传感器，其特征在于，

所述基板为陶瓷基板或环氧树脂基板。

9.根据权利要求1所述的组合传感器，其特征在于，

所述外壳为金属外壳。

10.根据权利要求1所述的组合传感器，其特征在于，

所述防水胶体为硅凝胶。

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