CN212134933U - 声波传感器的封装结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种声波传感器的封装结构，包括：第一PCB板；与所述第一PCB板电连接的第二PCB板；连接壁，所述第一PCB板和所述第二PCB板平行设置于所述连接壁的两端面；所述连接壁、所述第一PCB板和所述第二PCB板形成容纳腔室；位于所述容纳腔室中的声波MEMS芯片和驱动控制芯片；其中，所述声波MEMS芯片电连接于所述第一PCB板上，所述驱动控制芯片电连接于所述第二PCB板上；所述连接壁设有导线连通所述声波MEMS芯片和所述驱动控制芯片；所述第一PCB板上设置有第一开孔，供传播和接收超声波信号。

Description

声波传感器的封装结构

技术领域

本实用新型涉及半导体器件技术领域，更具体的说，尤其涉及一种声波传感器的封装结构。

背景技术

现有的超声波测距传感器模组基本上是分立元件期间制作超声波信号的收发端。超声波测距传感器模组通常还包括一个控制超声波收发以及对超声波信号进行处理的ASIC芯片。然后利用一PCB板对该超声波传感器进行电性连接和组装，形成超声波测距传感器模组。

由于超声波收发检测端是利用分立器件进行制作，所以其尺寸较大。驱动或控制该超声波收发端所需要的功耗也会较大。另外，通常此种类型的超声波测距模组的精度是控制在厘米左右，也无法实现于毫米级的精度控制。

所以传统的超声波测距传感器模组不太适用于整体较为小巧的电子设备中。该较大的尺寸不太利于所应用的电子设备的器件集成度的提高。对于功耗要求低或者测距精度要求高的应用场景，传统的超声波测距传感器已经无法满足这些应用场景的要求。

实用新型内容

鉴于现有技术的上述不足，本申请的至少一个目的是提供一种声波传感器的封装结构，以降低封装结构的平面尺寸。

为达到上述至少一个目的，本申请采用如下技术方案：

一种声波传感器的封装结构，包括：

第一PCB板；

与所述第一PCB板电连接的第二PCB板；

连接壁，所述第一PCB板和所述第二PCB板平行设置于所述连接壁的两端面；所述连接壁、所述第一PCB板和所述第二PCB板形成容纳腔室；

位于所述容纳腔室中的声波MEMS芯片和驱动控制芯片；其中，所述声波MEMS芯片电连接于所述第一PCB板上，所述驱动控制芯片电连接于所述第二PCB板上；所述连接壁设有导线连通所述声波MEMS芯片和所述驱动控制芯片；所述第一PCB板上设置有第一开孔，供传播和接收超声波信号。

作为一种优选的实施方式，所述连接壁的端面形状分别与所述第一PCB板和所述第二PCB板的形状相匹配。

作为一种优选的实施方式，所述第二PCB板的外表面设有用于连接外部电路的电连接部。

作为一种优选的实施方式，所述声波MEMS芯片为超声波换能器芯片,所述超声波换能器芯片为硅基底半导体工艺制作的芯片。

作为一种优选的实施方式，所述超声波换能器芯片包括第一电极层、第二电极层、设置于所述第一电极层和所述第二电极层之间的压电材料、以及空腔，所述超声波换能芯片具有第一电性引出部和第二电性引出部；所述第一电性引出部与所述第一电极层电性相连，所述第二电性引出部与所述第二电极层连接。

作为一种优选的实施方式，所述超声波换能器芯片由若干半导体工艺制作的微型超声波换能器串联或者并联，或者串并组合的方式构成。

作为一种优选的实施方式，所述声波MEMS芯片的第一电性引出部与第二电性引出部通过打线工艺(wire bonding)贴装于所述第一PCB板。

作为一种优选的实施方式，所述声波MEMS芯片的第一电性引出部和第二电性引出部通过凸点焊工艺(Bumping)贴装于所述第一PCB板。

作为一种优选的实施方式，所述声波MEMS芯片的第一电性引出部和所述第二电性引出部为硅通孔工艺(TSV)制作。

作为一种优选的实施方式，所述驱动控制芯片采用打线工艺、凸点焊工艺或硅通孔工艺中的任一封装形式贴装于所述第二PCB板。

作为一种优选的实施方式，所述超声波换能器芯片的工作频率10kHz-400kHz。

作为一种优选的实施方式，所述声波MEMS芯片为MEMS麦克风芯片，所述MEMS麦克风芯片的工作频率为20Hz-20kHz。

作为一种优选的实施方式，所述声波MEMS芯片和所述第一PCB板之间具有粘接层；所述驱动控制芯片和所述第二PCB板之间具有粘接层。

作为一种优选的实施方式，所述容纳腔室为电磁屏蔽腔。

作为一种优选的实施方式，所述连接壁内壁表面设置导线，所示导线电性连通所述第一PCB板和所述第二PCB板；所述连接壁的外壁或者壁内设有所述电磁防护层。

作为一种优选的实施方式，所述连接壁的壁内埋设有导线，所述导线电性连接所述第一PCB板和所述第二PCB板；所述连接壁的内表面设有所述电磁防护层。

作为一种优选的实施方式，所述超声波换能器芯片具有空腔且设置有第二开孔与所述空腔连通；所述第二开孔朝向所述第一开孔。

作为一种优选的实施方式，所述超声波换能器芯片具有释放孔，所述释放孔与所述空腔连通。

有益效果：

本申请一个实施例所提供的声波传感器的封装结构通过利用平行设置于所述连接壁的两端面的不同的PCB板以及连接壁形成容纳腔室，并且超声波换能器芯片和驱动控制芯片分别被各自电连接的第一PCB板、第二PCB板支撑在容纳腔室中，再通过第一PCB板和第二PCB板相电连接借此实现超声波换能器芯片和驱动控制芯片的信号传递，如此可以提供平面尺寸更低的声波传感器的封装结构。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例所提供的声波传感器的封装结构示意图；

图2是本申请另一个实施例所提供的声波传感器的封装结构示意图；

图3是本申请另一个实施例所提供的声波传感器的封装结构示意图；

图4是本申请一个实施例所提供的超声波换能器芯片示意图；

图5是本申请另一个实施例所提供的超声波换能器芯片示意图；

图6是本申请另一个实施例所提供的超声波换能器芯片示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本申请的描述中，除非另外指出，方向术语，如前、后、左、右、上和下等，都是相对于正常使用该声波传感器的封装结构对应产品的方向。如图1所示，定义图面中封装结构为正常状态，更具体的，将图1至图3中所示意的向上的方向定义为“上”，将图1至图3中所示意的向下的方向定义为“下”。

值得注意的是，本说明书中的对各方向定义，只是为了说明本实用新型技术方案的方便，并不限定本实用新型实施例的识别组件在包括但不限定于使用、测试、运输和制造等等其他可能导致识别组件方位发生颠倒或者位置发生变换的场景中的方向。

请参阅图1，本申请一个实施例中提供一种声波传感器的封装结构，该声波传感器的封装结构可以应用但不限于MEMS麦克风或者超声波测距上，例如倒车雷达辅助、(扫地)机器人碰撞测距或预警，无人机的测距或预警等等，解决现有超声波测距传感器模组体积过大的问题，并且更易在更低的功率下被主控芯片进行控制。

具体的，该声波传感器的封装结构包括：第一PCB板200；与所述第一PCB板200电连接的第二PCB板100；连接所述第一PCB板200和所述第二PCB板100的连接壁300；所述连接壁300、所述第一PCB板200和所述第二PCB板100形成容纳腔室400；位于所述容纳腔室400中的声波MEMS芯片2和驱动控制芯片1；所述声波MEMS芯片2电连接于所述第一PCB板200上，所述驱动控制芯片1电连接于所述第二PCB板100上。

本实施例所提供的声波传感器的封装结构通过利用不同的PCB板100、200以及连接壁300形成容纳腔室400，并且声波MEMS芯片2和驱动控制芯片1分别被各自电连接的第一PCB板200、第二PCB板100支撑在容纳腔室400中，再通过第一PCB板200和第二PCB板100相电连接借此实现声波MEMS芯片2和驱动控制芯片1的信号传递，如此可以提供结构简单、平面尺寸更小的声波传感器的封装结构。

该声波传感器的封装结构无需利用分立器件进行制作，所以可以做到较小的尺寸，相应的，驱动或控制该超声波收发端所需要的功耗也会较小。另外，这种MEMS的制作的超声波传感器可实现毫米级的精度控制。因此，应用该封装结构的传感器可以适用于整体较为小巧的电子设备中，提高电子设备的器件集成度，对于功耗要求低或者测距精度要求高的应用场景，该超声波测距传感器模组可以较佳的满足这些应用场景的要求。

在本实施例中，第二PCB板100位于第一PCB板200的上方。相应的，第一PCB板200可以为基板，第二PCB板100可以为盖板。第二PCB板100盖设在容纳腔室400的顶部。相应的，声波MEMS芯片2在驱动控制芯片1的下方固定于第一PCB板200，所述第一PCB板200上设置有第一开孔202，供传播和接收超声波信号。驱动控制芯片1在声波MEMS芯片2的上方固定于第二PCB板100上。第一PCB板200可以为整个封装结构提供支撑、保护、组装等功能。连接壁300、第二PCB板100、以及声波MEMS芯片2、驱动控制芯片1均在第一PCB板200上进行组装。

声波MEMS芯片2和驱动控制芯片1位于不同的PCB板，并利用各自所在的PCB板参与形成容纳腔室400。具体的，所述声波MEMS芯片2是MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem)芯片，具体的，声波MEMS芯片可以为超声波换能器芯片或者MEMS麦克风芯片。所述驱动控制芯片1是ASIC(Application Specific Integrated Circuit)芯片。其中，至少部分所述第二PCB板100和所述第一PCB板200相对设置。在本实施例中，声波MEMS芯片2和驱动控制芯片1互不接触，所述声波MEMS芯片2和所述驱动控制芯片1彼此间隔。

在本实施例中，所述第一PCB板200和所述第二PCB板100平行设置于所述连接壁300的两端面。所述连接壁300形成围构在所述第一PCB板200和所述第二PCB板100之间的周侧壁。所述连接壁300设有导线301连通所述声波MEMS芯片2和所述驱动控制芯片1。导线301可以埋设在连接壁300内部，也可以设置于连接壁300的外壁上。

具体的，连接壁300作为周侧壁时其为周向连续结构。连接壁300的周向连续可以表现在所限定的容纳空间沿径向不与外部空间连通。具体的，例如连接壁300可以为筒状体，该筒状体的壁上不设置任何能接通其内部空间和外部空间的贯通结构，例如通孔、开口等。此外，筒状体的连接壁300的截面可以呈圆形、多边形(例如四边形)、异形以及其他任意可行的形状，本申请实施例对此并不作特别的限定。

其中，所述连接壁300的端面形状分别与所述第一PCB板200和所述第二PCB板100的形状相匹配。例如，第一PCB板200和第二PCB板100的形状为多边形结构，连接壁300围构成多棱柱结构，其端面(或横截面)同样为多边形结构，与第一PCB板200和第二PCB板100形状相适配。第一PCB板200和第二PCB板100分别设置在连接壁300的端面上。在本实施例中，第一PCB板200和第二PCB板100可以为相同形状的PCB板。第一PCB板200、第二PCB板100需要与该连接壁300相连接时，在第一PCB板200、第二PCB板100的规定位置点上焊料，再将连接壁300按照工序分别放在规定位置进行回流焊。

为减少整个封装结构的横向面积，所述第一PCB板在所述第二PCB板上正投影的面积大于80％，使得二者至少存在重叠区域，如此使得整个封装结构的平面尺寸减小，提升整个结构的安装灵活度和集成灵活度，不仅容易与主控平台集成，更易于主控芯片进行控制，以及有助于芯片功率的减小。

进一步地，所述第一PCB板200沿垂直于所述第一PCB板200方向(所述正投影方向)的投影至少部分位于所述第二PCB板100上。为较佳的减少横向尺寸(平面尺寸)，所述第一PCB板200和所述第二PCB板100相遮挡重合的面积在第一PCB板200的二分之一以上。所述第一PCB板200和所述第二PCB板100相遮挡重合的面积在第二PCB板100的二分之一以上。进一步地，在第一PCB板200和所述第二PCB板100中，面积更小的一个PCB板沿垂直于所述第一PCB板200方向的投影全部位于另一个芯片所在的PCB板上。

本实施例中，通过将声波MEMS芯片2和驱动控制芯片1沿垂直于第一PCB板200方向布置，使得二者至少存在部分重叠区域，如此也可以有利于减小整个封装结构的平面尺寸，方便PCB板的平行布置。具体的，沿垂直于第一PCB板200方向，声波MEMS芯片2和驱动控制芯片1可以部分相错开。也即，沿垂直于第一PCB板200方向，至少部分驱动控制芯片1的投影位于声波MEMS芯片2上。当然，部分驱动控制芯片1的投影可以位于声波MEMS芯片2外，驱动控制芯片1的投影也可以全部落在声波MEMS芯片2上。

本实施例所提供的封装结构可以与外部电路相连接，从而将相应信号传递给外部电路(例如控制器)。相应的，所述第二PCB板100的外表面(上表面)设有用于连接外部电路的电连接部102。在本实施例中，第二PCB板100的外表面可以为背对第一PCB板200的表面，该表面上设有与外部电路相连接的引脚(电连接部102的一个实施例)。其他实施例中，为便于连接外部电路，在第二PCB板100的外表面可以通过植球工艺形成焊球，该焊球具有较佳的可焊性，例如锡球，以方便通过回流焊实现焊球与外部电路的连接。

在本实施例中，第一PCB板200和第二PCB板100分别构成容纳腔室400的底壁和顶壁，连接壁300构成容纳腔室400的周侧壁。容纳腔室400可以为封闭腔室，也可以为非密闭腔室。在本实施例中，第一PCB板200上开设有相应的第一开孔202，以配合超声波换能器芯片对超声波信号进行收发。超声波换能器芯片2安装在第一PCB板200上将该第一开孔202遮挡。

具体的一个实施例中，所述声波MEMS芯片2为超声波换能器芯片，所述超声波换能器芯片2为硅基底半导体工艺制作的芯片。所述超声波换能器芯片由若干半导体工艺制作的微型超声波换能器串联或者并联，或者串并组合的方式构成。在本实施例中，所述超声波换能器芯片的工作频率10kHz-400kHz。在其他实施例中，所述声波MEMS芯片为MEMS麦克风芯片，所述MEMS麦克风芯片的工作频率为20Hz-20kHz。

在本实施例中，该超声波换能器芯片包括第一电极层、第二电极层和设置于第一电极层(未示出)和第二电极层(未示出)之间的压电材料26、空腔23。所述超声波换能芯片具有第一电性引出部241和第二电性引出部242。所述第一电性引出部241与所述第一电极层电性相连，所述第二电性引出部242与所述第二电极层连接。第一电性引出部241和第二电性引出部242可以作为声波MEMS芯片2(超声波换能器芯片)的第一连接电极24，以电连接第一PCB板进行电信号的传递。

该超声波换能器芯片2在所述空腔23一侧设置有振膜21(弹性层21)。所述振膜21位于所述超声波换能器芯片2的一端。第一电性引出部241和第二电性引出部242位于超声波换能器芯片2的振膜21所在一端。压电材料26设置于振膜21上。第一电性引出部241和第二电性引出部242分别与第一电极层、第二电极层电性连接，进行电信号的传递。空腔23可以与第一PCB板上的第一开孔202相通，也可以不通。为进一步对超声波信号进行收发，超声波换能器芯片2上设有与空腔23相通的第二开孔27。较佳的，所述第二开孔27朝向所述第一开孔202。

在如图4所示的实施例中，超声波换能器芯片2的压电材料26设置于空腔23外，位于振膜21背对空腔23的一侧。振膜21上还设置有释放孔28，该释放孔28可以封堵也可以保留，本实施例并不作限制。该实施例中的超声波换能器芯片2并未开设第二开孔27。在如图5所示的另一实施例中，压电材料26设置于空腔23外，位于振膜21背对空腔23的一侧，振膜21上不仅设置有释放孔28，还设有第二开孔27，该第二开孔27将振膜21以及压电材料26同时贯通。释放孔28在振膜21上位于释放孔28的一侧。在如图6所示的实施例中，振膜21上并未开设释放孔28或者释放孔28已被封堵，振膜21上开设有第二开孔27，压电材料26位于空腔23中，设置在振膜21面对空腔23的一侧。

当然，在其他实施例中第二开孔27也可以并未开设在振膜21上，在如图1至图3所示的实施例中，第二开孔27也可以开设在超声波换能器芯片2与振膜21相对的底壁上，甚至于侧壁上，并朝向第一开孔202，与第一开孔202相通。

在本实施例中，超声波换能器芯片2和驱动控制芯片1沿垂直于第一PCB板200方向(也可以理解为垂直方向)排布，在垂直方向上层叠布置的超声波换能器芯片2和驱动控制芯片1难以采用现有工艺(例如压焊、wire bonding、Bumping)进行直接连接，如此可以借助第一PCB板200和第二PCB之间的电连接实现二者的间接连接，以方便二者之间的信号传递。为方便第一PCB板200和第二PCB板100的电连接，所述连接壁300内埋设有将所述第一PCB板200、所述第二PCB板100电连接的导线301，进而连通所述超声波换能器芯片和所述驱动控制芯片。当然在其他可行的实施例中，导线301也可以设置于连接壁300外，例如设置于连接壁300的内壁上。

为避免外部环境对内部芯片形成电磁干扰或者此芯片对外部电磁环境造成污染，所述容纳腔室400为电磁屏蔽腔。其中，所述连接壁300设有电磁防护层(例如金属层)，连接壁300与第一PCB板200、第二PCB板100形成一接近全包围的电磁屏蔽室。在本实施例中，所述连接壁300的壁内埋设有导线301，所述导线301电性连通所述第一PCB板和所述第二PCB板；所述连接壁300的外壁或者壁内设有所述电磁防护层。所述电磁防护层位于所述连接壁300的内表面。具体的，连接壁300可以采用PCB的Core材制作完成，然后可以在连接壁300的内壁(内表面)刷一层金属，起到EMS及EMI的屏蔽作用。

在另一个实施例中，所述连接壁300内壁表面设置导线，导线设置在连接壁300外。所述导线电性连通所述第一PCB板和所述第二PCB板。此时，所述连接壁300的外壁或者壁内设有所述电磁防护层，起到EMS及EMI的屏蔽作用。

在本申请实施例中，为实现声波MEMS芯片2、驱动控制芯片1的固定，所述声波MEMS芯片2粘接于所述第一PCB板200上。所述驱动控制芯片1粘接于所述第二PCB板100上。具体的，所述声波MEMS芯片2和所述第一PCB板200之间具有粘接层(未示出)；所述驱动控制芯片1和所述第二PCB板100之间具有粘接层(未示出)。所述粘接层的材料为银浆、松香、硅胶中的至少一种。

在如图1所示的实施例中，所述第一PCB板200具有第一导电连接部201。所述声波MEMS芯片2通过第一金属引线25电连接所述第一导电连接部201。所述声波MEMS芯片2远离所述第一PCB板200的一端具有第一连接电极24(第一连接电极24包括第一电性引出部241、第二电性引出部242，具体可以为声波MEMS芯片2上的连接焊垫或连接凸点)。在本实施例中，所述声波MEMS芯片2具有空腔23以及设置在所述空腔23一侧的振膜21。所述振膜21位于所述声波MEMS芯片2的一端。声波MEMS芯片2远离第一PCB板200的一端为顶端，顶端具有第一连接电极24，与振膜21位于声波MEMS芯片2的同一端。

在本实施例中，所述超声波换能器芯片的第一电性引出部241与第二电性引出部242通过打线工艺(wire bonding)贴装于所述第一PCB板200。该第一连接电极24(第一电性引出部241与第二电性引出部242)可以通过打线(wire bonding)将声波MEMS芯片2的电路电连接到第一PCB板200上。第一金属引线25的一端连接所述第一连接电极24，另一端连接所述第一导电连接部201。其中，第一导电连接部201可以为第一PCB板200的导孔上的焊垫或铜垫。

所述驱动控制芯片可以采用打线工艺、凸点焊工艺或硅通孔工艺中的任一封装形式贴装于所述第二PCB板。在本实施例中，所述驱动控制芯片采用打线工艺(wire bonding)贴装于所述第二PCB板。具体的，所述第二PCB板100具有第二导电连接部101；所述驱动控制芯片1通过第二金属引线15电连接所述第二PCB板100的第二导电连接部101。第二导电连接部101可以为第二PCB板100的导孔上的焊垫或铜垫。其中，所述驱动控制芯片1远离所述第二PCB板100的一端设有第二连接电极11(第二连接电极11为驱动控制芯片上的两个电极，具体可以为声波MEMS芯片2上的连接焊垫或连接凸点)。第二金属引线15的一端连接所述第二连接电极11，另一端连接所述第二PCB板100的第二导电连接部101。在面对图1时，驱动控制芯片1的上端面粘接在第二PCB板100的内表面上，驱动控制芯片1的下端面的第二连接电极11通过打线(wire bonding，也称为打线工艺、打线键合工艺)将驱动控制芯片1的电路电连接到第二PCB板100。第一PCB板200和第二PCB板100通过连接侧壁内部的导线301实现电性连接。

在一个具体的制造实施例中，先把MEMS芯片(超声波换能器芯片)使用硅胶，用芯片贴装(Die Attach)机器粘结到第一PCB板200上；并且，把ASIC芯片(驱动控制芯片1)使用银浆或者其他的粘结材料，用芯片贴装(Die Attach)机器粘结到第二PCB板100上。再通过烘烤使超声波换能器芯片、驱动控制芯片1与第一PCB板200、第二PCB板100更好的粘结。

使用Wire Bonding的打线工艺，把MEMS芯片的电路连接到第一PCB板200上；并且，使用Wire Bonding的打线工艺，把ASIC芯片的电路连接到第二PCB板100上。对于ASIC芯片与第二PCB板100，在打线后，在ASIC芯片的上表面及第二金属引线与第二PCB板100的连接处，点胶保护。

在第一PCB板200的预定位置划上锡膏，以进行备用；在第二PCB板100的预定位置划上锡膏，以进行备用。锡膏焊接第二PCB板100与连接壁300(Lid)，使用芯片贴装(DieAttach)机器放在第二PCB板100上的预留位置，锡膏焊接第二PCB板100与连接壁300(Lid)，然后过回流焊。锡膏焊接第一PCB板200与连接壁300(Lid)，过回流焊。最后进行单颗测试。

在如图2所示的一个实施例中，所述超声波换能器芯片的第一电性引出部241和所述第二电性引出部242为硅通孔工艺(TSV)制作。所述超声波换能器芯片的第一电性引出部241和第二电性引出部242通过凸点焊工艺(Bumping)贴装于所述第一PCB板。

具体的，所述超声波换能器芯片中第一电性引出部241和第二电性引出部242分别为埋嵌于所述超声波换能器芯片内部的第一导电柱221和第二导电柱221’。所述第一PCB板200具有第一导电连接部201。所述第一导电柱221和第二导电柱221’电连接两个第一导电连接部201。其中，所述超声波换能器芯片2具有空腔23以及设置在所述空腔23一侧的振膜21、围构在空腔23一侧的芯片侧壁22。所述振膜21位于所述超声波换能器芯片2的一端，第一导电柱221和第二导电柱221’位于该芯片侧壁22上。

所述第一导电柱221和第二导电柱221’在所述超声波换能器芯片2远离所述振膜21的一端形成导电凸起222。该第一导电柱221和第二导电柱221’可以通过硅通孔技术(TSV)制作形成，其中，导电凸起222可以通过凸点焊工艺(Bumping)制作形成。所述导电柱221将导电凸起222与第一连接电极24电性连接。所述导电凸起222与所述第一导电连接部201电连接。第一导电连接部201可以为第一PCB板200的导孔上的焊垫或铜垫，导电凸起222与该焊垫或者铜垫相接触，实现电性连接。

在本实施例中，所述驱动控制芯片采用凸点焊工艺(Bumping)贴装于所述第二PCB板。所述驱动控制芯片1面对所述第二PCB板100的表面具有第一电连接脚101。所述第二PCB板100具有第二导电连接部11。所述第一电连接脚101电连接所述第二导电连接部11。具体的，可以使用凸点焊工艺(Bumping)把ASIC芯片电路连接在第二PCB板100上。

在一个具体的制造实施例中，把MEMS芯片用松香，用Die Attach机器粘结到第一PCB板200上；并且，把ASIC芯片使用松香或者其他的粘结材料，用Die Attach机器粘结到第二PCB板100上。再通过过回流焊，使超声波换能器芯片2、驱动控制芯片1与第一PCB板200、第二PCB板100更好的粘结。

在第一PCB板200的预定位置划上锡膏，以进行备用；在第二PCB板100的预定位置划上锡膏，以进行备用。锡膏焊接第二PCB板100与连接壁300(Lid)，使用芯片贴装(DieAttach)机器放在第二PCB板100上的预留位置，锡膏焊接第二PCB板100与连接壁300(Lid)，然后过回流焊。锡膏焊接第一PCB板200与连接壁300(Lid)，过回流焊。最后进行单颗测试。

在一个可行的实施例中，所述超声波换能器芯片2采用凸点焊工艺(Bumping)贴装于所述第一PCB板200上。如图3所示，所述超声波换能器芯片2面对所述第一PCB板200的表面具有第二电连接脚223。所述第二电连接脚223电连接所述第一PCB板200。所述第二电连接脚223与所述第一导电连接部201电连接。在该实施例中，所述空腔23位于所述振膜21远离所述第一PCB板200的一侧。振膜21靠近第一PCB板200设置。第一导电连接部223可以为第一PCB板200的导孔上的焊垫或铜垫，第二电连接脚223与该焊垫或者铜垫相接触，实现电性连接。

具体的，使用凸点焊工艺(Bumping)把MEMS芯片电路连接在PCB基板上，MEMS芯片相较于图2所示实施例中，无需进行硅通孔(TSV)技术，其他可以参考上述实施例的描述，本实施例中不再赘述。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。

Claims (18)

1.一种声波传感器的封装结构，其特征在于，包括：

第一PCB板；

与所述第一PCB板电连接的第二PCB板；

连接壁，所述第一PCB板和所述第二PCB板平行设置于所述连接壁的两端面；所述连接壁、所述第一PCB板和所述第二PCB板形成容纳腔室；

位于所述容纳腔室中的声波MEMS芯片和驱动控制芯片；其中，所述声波MEMS芯片电连接于所述第一PCB板上，所述驱动控制芯片电连接于所述第二PCB板上；所述连接壁设有导线连通所述声波MEMS芯片和所述驱动控制芯片；所述第一PCB板上设置有第一开孔，供传播和接收超声波信号。

2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述连接壁的端面形状分别与所述第一PCB板和所述第二PCB板的形状相匹配。

3.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第二PCB板的外表面设有用于连接外部电路的电连接部。

4.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述声波MEMS芯片为超声波换能器芯片,所述超声波换能器芯片为硅基底半导体工艺制作的芯片。

5.如权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述超声波换能器芯片包括第一电极层、第二电极层、设置于所述第一电极层和所述第二电极层之间的压电材料、以及空腔，所述超声波换能芯片具有第一电性引出部和第二电性引出部；所述第一电性引出部与所述第一电极层电性相连，所述第二电性引出部与所述第二电极层连接。

6.如权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述超声波换能器芯片由若干半导体工艺制作的微型超声波换能器串联或者并联，或者串并组合的方式构成。

7.如权利要求1至6任一所述的封装结构，其特征在于，所述声波MEMS芯片的第一电性引出部与第二电性引出部通过打线工艺(wire bonding)贴装于所述第一PCB板。

8.如权利要求1至6任一所述的封装结构，其特征在于，所述声波MEMS芯片的第一电性引出部和第二电性引出部通过凸点焊工艺(Bumping)贴装于所述第一PCB板。

9.如权利要求5所述的封装结构，其特征在于，所述声波MEMS芯片的第一电性引出部和所述第二电性引出部为硅通孔工艺(TSV)制作。

10.如权利要求1至6任一所述的封装结构，其特征在于，所述驱动控制芯片采用打线工艺、凸点焊工艺或硅通孔工艺中的任一封装形式贴装于所述第二PCB板。

11.如权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述超声波换能器芯片的工作频率10kHz-400kHz。

12.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述声波MEMS芯片为MEMS麦克风芯片，所述MEMS麦克风芯片的工作频率为20Hz-20kHz。

13.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述声波MEMS芯片和所述第一PCB板之间具有粘接层；所述驱动控制芯片和所述第二PCB板之间具有粘接层。

14.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述容纳腔室为电磁屏蔽腔。

15.如权利要求14所述的封装结构，其特征在于，所述连接壁内壁表面设置导线，所述导线电性连通所述第一PCB板和所述第二PCB板；所述连接壁的外壁或者壁内设有电磁防护层。

16.如权利要求14所述的封装结构，其特征在于，所述连接壁的壁内埋设有导线，所述导线电性连接所述第一PCB板和所述第二PCB板；所述连接壁的内表面设有电磁防护层。

17.如权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述超声波换能器芯片具有空腔且设置有第二开孔与所述空腔连通；所述第二开孔朝向所述第一开孔。

18.如权利要求5所述的封装结构，其特征在于，所述超声波换能器芯片具有释放孔，所述释放孔与所述空腔连通。

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