CN212085003U - 集成传感器的封装结构和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种集成传感器的封装结构和电子设备，其中，集成传感器的封装结构包括基板和至少两个传感器；基板内设有在基板的高度方向上相对设置的金属布线层；每一传感器包括第一传感芯片和第二传感芯片；至少两个传感器的第一传感芯片均设置在基板的表面；至少两个传感器的第二传感芯片均设置在基板内，并位于金属布线层之间。本实用新型技术方案减小了集成传感器的封装结构在整体高度尺寸，同时金属布线层能够防止第一传感芯片与第二传感芯片之间的电磁干扰，进而达到提高集成传感器的性能的效果。

Description

集成传感器的封装结构和电子设备

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别涉及一种集成传感器的封装结构和电子设备。

背景技术

目前，电子设备的封装中，各种传感器的组合使用在智能电子设备中发挥着重要作用。

相关技术中，多个传感器在封装时，各个传感器直接贴装在基板上，会导致封装结构的整体高度较高，而一个传感器一般是由两个或两个以上传感芯片组成，从而组合发挥作用，在发挥组合作用的过程中，同一传感器的多个传感芯片之间容易产生电磁干扰，从而影响传感器的工作。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种集成传感器的封装结构，旨在减小集成传感器的封装结构整体高度尺寸的同时，防止传感芯片之间的电磁干扰，以提高集成传感器的性能。

为实现上述目的，本实用新型提出的集成传感器的封装结构包括基板和至少两个传感器；所述基板内至少设有在所述基板的高度方向上相对设置的金属布线层；每一所述传感器包括第一传感芯片和第二传感芯片；所述至少两个传感器的第一传感芯片均设置在基板的表面；所述至少两个传感器的第二传感芯片均设置在所述基板内，并位于金属布线层之间。

在本实用新型一实施例中，所述第一传感芯片为MEMS芯片；所述第二传感芯片为ASIC芯片。

在本实用新型一实施例中，所述至少两个传感器中的其中之一为气压传感器；定义所述气压传感器的第一传感芯片为第一MEMS芯片，所述气压传感器的第二传感芯片为第一ASIC芯片；所述集成传感器的封装结构还包括外壳，所述外壳罩设于所述基板，并形成一内腔，所述第一MEMS芯片位于所述内腔内；所述外壳开设有连通所述内腔和外界的气孔。

在本实用新型一实施例中，所述外壳为金属外壳。

在本实用新型一实施例中，所述外壳接地设置。

在本实用新型一实施例中，所述外壳与所述基板之间设有导电胶。

在本实用新型一实施例中，集成传感器的封装结构还包括封装件，所述封装件连接于所述基板，并封装所述基板和所述至少两个传感器。

在本实用新型一实施例中，所述封装件的外表面设有屏蔽层。

在本实用新型一实施例中，所述集成传感器的封装结构还包括麦克风传感器，所述麦克风传感器包括第二MEMS芯片和第二ASIC芯片，所述第二MEMS芯片设置在所述外壳内，所述第二ASIC芯片设置在所述基板内，并位于所述金属布线层之间。

在本实用新型一实施例中，所述第二MEMS芯片贴装于所述第一MEMS芯片上。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种电子设备，包括上述的集成传感器的封装结构；该集成传感器的封装结构包括基板和至少两个传感器；所述基板内设有在所述基板的高度方向上相对设置的金属布线层；每一所述传感器包括第一传感芯片和第二传感芯片；所述至少两个传感器的第一传感芯片均设置在基板的表面；所述至少两个传感器的第二传感芯片均设置在所述基板内，并位于金属布线层之间。

本实用新型技术方案集成传感器的封装结构中，包括基板和至少两个传感器，基板内设有在高度方向上相对设置的金属布线层，每一传感器包括第一传感芯片和第二传感芯片，该至少两个传感器的第一传感芯片均设置在基板的表面，至少两个传感器的第二传感芯片均设置在基板的内部，并位于两层金属布线层之间，从而减小了集成传感器的封装结构在整体高度尺寸，同时两层金属布线层能够防止第一传感芯片与第二传感芯片之间的电磁干扰，进而达到提高集成传感器的性能的效果。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型集成传感器的封装结构一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型集成传感器的封装结构另一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型集成传感器的封装结构又一实施例的结构示意图；

图4为本实用新型集成传感器的封装结构再一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	基板	11	金属布线层
2	气压传感器	21	第一MEMS芯片
				22	第一ASIC芯片	3	外壳
31	气孔	32	导电胶
				4	封装件	5	屏蔽层
6	麦克风传感器	61	第二MEMS芯片
				62	第二ASIC芯片	7	第三传感器
71	第三MEMS芯片	72	第三ASIC芯片
				8	第四传感器	81	第四MEMS芯片
82	第四ASIC芯片	9	功能元器件

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种集成传感器的封装结构。

在本实用新型实施例中，如图1和图2所示，该集成传感器的封装结构，包括基板1和至少两个传感器；基板1内设有在基板1的高度方向上相对设置的两层金属布线层11；每一传感器包括第一传感芯片和第二传感芯片；至少两个传感器的第一传感芯片均设置在基板1的表面；至少两个传感器的第二传感芯片均设置在基板1内，并位于金属布线层11之间。

集成传感器包括有至少两个传感器，该至少两个传感器可以是同种类型的传感器，也可以是不同种类型的传感器，多个传感器集成在一起，从而实现传感器多用途的功能。集成传感器的封装结构具有基板1，而每个传感器均包括第一传感芯片和第二传感芯片，将第二传感芯片设置在基板1的内部，第一传感芯片设置在基板1的表面，从而实现了集成传感器的封装结构整体高度尺寸的减小，同时，该基板1在高度方向上具有相对设置的金属布线层11，第二传感芯片位于金属布线层11之间，以实现对第二传感芯片的屏蔽作用，防止在工作过程中第二传感芯片与第一传感芯片的电磁干扰。

该多个传感器的第一传感芯片均设置在基板1的表面，第二传感芯片均设置在基板1内，并均位于金属布线层11之间，可以理解为，对于单独的传感器来说，防止了该同一个传感器内的第一传感芯片与第二传感芯片之间的电磁干扰；对于多个传感器来说，防止了不同传感器之间的第二传感芯片对其它传感器的第一传感芯片芯片的电磁干扰。也即不论是针对一个传感器本身还是多个传感器，均能够实现防止第一传感芯片与第二传感芯片的电磁干扰作用，进而提高了集成传感器的性能。

在实际应用过程中，集成传感器中的传感器的数量可根据实际情况而定，如需要什么功能便集成对应功能的传感器。可选地，在一实施例中，传感器的数量可为3个：气压传感器2、第三传感器7以及第四传感器8。

为了实现各个传感器之间的线路连接，基板1内会设置线路以实现电路的导通，可选地，可将基板1内的线路设置在第二传感芯片的上下两侧，以实现既能导通电路，又能屏蔽电磁干扰的功能。可选地，金属布线层11为铜布线层。

当然，在该集成传感器的封装结构中也可设置其他功能元器件9，以进一步增加更多的功能。

本实用新型技术方案集成传感器的封装结构中，包括基板1和至少两个传感器，基板1内设有在高度方向上相对设置的金属布线层11，每一传感器包括第一传感芯片和第二传感芯片，该至少两个传感器的第一传感芯片均设置在基板1的表面，至少两个传感器的第二传感芯片均设置在基板1的内部，并位于金属布线层11之间，从而减小了集成传感器的封装结构在整体高度尺寸，同时金属布线层能够防止第一传感芯片与第二传感芯片之间的电磁干扰，进而达到提高集成传感器的性能的效果。

在本实用新型一实施例中，第一传感芯片为MEMS芯片；第二传感芯片为ASIC芯片。可以理解的，MEMS芯片为Micro-Electro-Mechanical-System，微型机电系统芯片；ASIC芯片为Application-Specific-Integrated-Circuit，专用集成电路芯片，一个传感器通过MEMS芯片和ASIC芯片的组合来发挥作用。为了防止ASIC芯片在工作过程中对MEMS芯片产生电磁干扰，该至少两个传感器的ASIC芯片均设于基板1内，并位于金属布线层11之间，以起到对ASIC芯片的屏蔽作用，同时该至少两个传感器的MEMS芯片贴装于基板1的表面，从而阻挡了ASIC芯片对MEMS芯片的电磁干扰，提高了集成传感器工作的安全性，增强了传感器的性能。

可选地，该至少两个传感器可为：气压传感器2、第三传感器7以及第四传感器8，其分别对应的MEMS芯片为第一MEMS芯片21、第三MEMS芯片以及第四MEMS芯片，上述三个MEMS芯片均设置在基板1的上表面。上述三个传感器所对应的ASIC芯片分别为第一ASIC芯片22、第三ASIC芯片72以及第四ASIC芯片82，上述三个ASIC芯片均设置在基板1的内部，并位于金属布线层11之间，从而防止了对任意一个MEMS芯片的电磁干扰。

在本实用新型一实施例中，参照图1至图4，至少两个传感器中的其中之一为气压传感器2；定义气压传感器2的第一传感芯片为第一MEMS芯片21，气压传感器2的第二传感芯片为第一ASIC芯片22；集成传感器的封装结构还包括外壳3，外壳3罩设于基板1，并形成一内腔，第一MEMS芯片21位于内腔内；外壳3开设有连通内腔和外界的气孔31。

气压传感器2为将气压信号转化为电信号的传感器。在第一MEMS芯片21外罩设外壳3，在外壳3上设有气孔31，以使得外界的空气能够对第一MEMS芯片21产生作用，从而实现第一MEMS芯片21能够顺利感受到气压状态，以保证气压传感器2的性能。可以理解的，气压传感器2的第一ASIC芯片22设置在基板1内，并通过两层金属布线层11进行电磁屏蔽，进一步地保证了第一MEMS芯片21工作的准确性。

可选地，为了防止外界其它的部件对第一MEMS芯片21的干扰，该外壳3为金属外壳，起到电磁屏蔽的作用。可选地，该金属外壳可为铜外壳。

进一步地，参照图2和图4，为了防止内部器件相互之间的信号干扰，外壳3接地设置。可以理解的，外壳3的接地方式可根据实际情况而定，如可外接线路实现接地，也可直接与基板1内的线路连接实现接地。

可选地，为了减小空间同时简化结构，该外壳3可直接与基板1内的线路进行接地操作，可选地，外壳3与基板1之间设有导电胶32，以实现外壳3与基板1内线路之间的电导通功能。

在本实用新型一实施例中，参照图1至图4，集成传感器的封装结构还包括封装件4，封装件4连接于基板1，并封装基板1和至少两个传感器。封装件4起到将集成传感器的所有部件封装保护的作用。可选地，为了保证集成传感器的安全性，该封装件4可选为具有绝缘性的塑封材料。

使用塑封材料封装所有器件时，为了最大程度上减小结构尺寸和高度，所以注塑时的高度与金属外壳3同高，并将金属外壳3的上表面暴露出来。由于金属外壳3的气孔31要实现与外界环境的连通，故不可将塑封材料注塑进金属外壳3之内。则，可在注塑模具的上方贴一层薄膜，模腔下压至与金属外壳3上表面平齐时，薄膜可起到暂时封堵气孔、防止塑封材料流进金属外壳3内的作用。待注塑完成，去除薄膜即可。

进一步地，参照图2和图4，为了防止外界对集成传感器内部器件的干扰，在上一实施例的基础上，封装件4的外表面设有屏蔽层5。该屏蔽层5可为铜层、不锈钢层等。在实际制造过程中，在封装件4封装外城之后，可通过喷涂溅镀的方式按照不锈钢-Cu-不锈钢-Cu-不锈钢的顺序实现屏蔽层5的制造，防止外界信号的干扰。

在本实用新型一实施例中，参照图3和图4，集成传感器的封装结构还包括麦克风传感器6，麦克风传感器6包括第二MEMS芯片61和第二ASIC芯片62，第二MEMS芯片61设置在外壳3内，第二ASIC芯片62设置在基板1内，并位于金属布线层11之间。

麦克风传感器6为将声音信号转化为电信号的传感器，第二MEMS芯片61通过声波引起的空气振动来转化为电信号，则该第二MEMS芯片61也是需要感受到外界空气的变化，故可将第二MEMS芯片61设置在具有气孔31的外壳3内，此时第二MEMS芯片61与第一MEMS芯片21共用同一个气孔31，以更加充分地利用空间。

可选地，参照图3和图4，第二MEMS芯片61贴装于第一MEMS芯片21上。可选地，第二MEMS芯片61可通过DAF(3,4-二氨基呋咱，晶片黏结薄膜)膜粘贴到第一MEMS芯片21上。

本实用新型还提出一种电子设备，该电子设备包括集成传感器的封装结构，该集成传感器的封装结构的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。可选地，电子设备可为麦克风、耳机、手表等可穿戴设备，或者手机、电脑等移动终端设备。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种集成传感器的封装结构，其特征在于，包括：

基板，所述基板内至少设有在所述基板的高度方向上相对设置的金属布线层；和至少两个传感器，每一所述传感器包括第一传感芯片和第二传感芯片；

所述至少两个传感器的第一传感芯片均设置在基板的表面；所述至少两个传感器的第二传感芯片均设置在所述基板内，并位于金属布线层之间。

2.如权利要求1所述的集成传感器的封装结构，其特征在于，所述第一传感芯片为MEMS芯片；所述第二传感芯片为ASIC芯片。

3.如权利要求2所述的集成传感器的封装结构，其特征在于，所述至少两个传感器中的其中之一为气压传感器；定义所述气压传感器的第一传感芯片为第一MEMS芯片，所述气压传感器的第二传感芯片为第一ASIC芯片；所述集成传感器的封装结构还包括外壳，所述外壳罩设于所述基板，并形成一内腔，所述第一MEMS芯片位于所述内腔内；所述外壳开设有连通所述内腔和外界的气孔。

4.如权利要求3所述的集成传感器的封装结构，其特征在于，所述外壳为金属外壳。

5.如权利要求3所述的集成传感器的封装结构，其特征在于，所述外壳接地设置。

6.如权利要求5所述的集成传感器的封装结构，其特征在于，所述外壳与所述基板之间设有导电胶。

7.如权利要求1至6任意一项所述的集成传感器的封装结构，其特征在于，集成传感器的封装结构还包括封装件，所述封装件连接于所述基板，并封装所述基板和所述至少两个传感器。

8.如权利要求7所述的集成传感器的封装结构，其特征在于，所述封装件的外表面设有屏蔽层。

9.如权利要求3至6任意一项所述的集成传感器的封装结构，其特征在于，所述集成传感器的封装结构还包括麦克风传感器，所述麦克风传感器包括第二MEMS芯片和第二ASIC芯片，所述第二MEMS芯片设置在所述外壳内，所述第二ASIC芯片设置在所述基板内，并位于所述金属布线层之间。

10.如权利要求9所述的集成传感器的封装结构，其特征在于，所述第二MEMS芯片贴装于所述第一MEMS芯片上。

11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至10任意一项所述的集成传感器的封装结构。

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