CN217103070U - 传感器芯片封装结构及芯片封装模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种传感器芯片封装结构及芯片封装模组，所述传感器芯片封装结构包括：电路板；MEMS传感器，设置在所述电路板上方；其中，电路板与MEMS传感器相对的一侧设置有若干个第一焊盘，电路板与主控芯片相对的一侧设置有若干个第三焊盘，MEMS传感器与电路板相对的一侧设置有若干个焊接点，MEMS传感器中的焊接点与第一焊盘电连接，主控芯片通过主控引脚与第三焊盘电连接，以垂直于电路板所在平面方向为预设方向，MEMS传感器沿着预设方向在电路板上的投影与主控芯片沿着预设方向在电路板上的投影至少部分重叠。本实用新型中的MEMS传感器和主控芯片的线路传输距离减小，从而缩短电信号传输距离以减小寄生电容，提高了产品性能。

Description

传感器芯片封装结构及芯片封装模组

技术领域

本实用新型涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种传感器芯片封装结构及芯片封装模组。

背景技术

目前在半导体器件产品组装过程中，传统的咪头传感器无法进行表面组装技术(Surface Mounted Technology，SMT)贴装，而专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)传感器和微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)传感器因为结构复杂造成成本较高，采用常规的单层贴装工艺容易造成寄生电容而影响产品性能。而且上述的封装结构因制程或结构复杂，容易导致制作良率不佳。

因此，有必要提供一种新型的传感器芯片封装结构及芯片封装模组以解决现有技术中存在的上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种传感器芯片封装结构及芯片封装模组，MEMS传感器和主控芯片的线路传输距离减小，从而缩短电信号传输距离，减小了寄生电容，提高了产品性能。

为实现上述目的，本实用新型的所述一种传感器芯片封装结构，包括：

电路板；

MEMS传感器，设置在所述电路板一侧；

主控芯片，设置在所述电路板另一侧；

其中，所述电路板与所述MEMS传感器相对的一侧表面设置有若干个第一焊盘，所述电路板与所述主控芯片相对的一侧设置有若干个第三焊盘，所述MEMS传感器与所述电路板相对的一侧设置有若干个焊接点，所述主控芯片连接有若干个主控引脚，所述MEMS传感器中的所述焊接点与所述第一焊盘电连接，所述主控芯片通过所述主控引脚与所述第三焊盘电连接，以垂直于所述电路板所在平面方向为预设方向，所述MEMS传感器沿着所述预设方向在所述电路板上的投影为第一投影，所述主控芯片沿着所述预设方向在所述电路板上的投影为第二投影，所述第一投影和所述第二投影至少部分重叠。

本实用新型所述的传感器芯片封装结构的有益效果在于：在上述传感器芯片封装结构中，由于MEMS传感器通过焊接点与电路板的第一焊盘连接，而主控芯片通过主控引脚与电路板的第三焊盘连接，而且主控芯片和MEMS传感器沿着预设方向在电路板上的投影之间存在重叠，使得主控芯片和MEMS传感器之间形成的电连接通路之间的连接线路长度最小，从而有效缩小电信号的传输距离，而且能够有效减少因为走线而产生的寄生电容，以减小寄生电容的不良影响，提高了产品性能；而且上述封装结构的结构简单，降低了封装难度。

可选的，所述MEMS传感器为微压差传感器，且所述MEMS传感器中至少有一个所述焊接点与所述第一焊盘堆叠连接。

可选的，所述MEMS传感器包括传感器电路板、封装外壳和MEMS芯片，所述封装外壳安装在所述传感器电路板上方并形成内部腔室，所述MEMS芯片设置在所述传感器电路板上方并位于所述内部腔室内，所述MEMS芯片与所述传感器电路板连接，所述封装外壳顶端设置有第一气孔，所述传感器电路板内部设置有第二气孔，所述第二气孔贯穿所述传感器电路板，所述电路板内部设置有开孔，所述开孔贯穿所述电路板，且所述开孔与所述第二气孔在竖直方向至少部分重叠，所述焊接点为第二焊盘，所述第一焊盘和所述第二焊盘堆叠连接。

可选的，所述开孔和所述第二气孔的连接处密封连接。

可选的，所述第二焊盘均设置在所述传感器电路板下方，且每一个所述第二焊盘均与所述电路板上方的所述第一焊盘堆叠连接。

可选的，所述MEMS传感器为惯性传感器或者加速度传感器，所述惯性传感器或者所述加速度传感器均通过焊球与所述第一焊盘堆叠连接。

可选的，所述MEMS传感器上的每一个所述焊接点均与所述电路板上的所述第一焊盘堆叠连接。

可选的，所述电路板内部设置有与所述第一焊盘和所述第三焊盘连接的连接孔，所述MEMS传感器通过所述连接孔与所述主控芯片连接。

可选的，所述主控芯片的主控引脚直接插入所述连接孔以与所述电路板上方的第一焊盘电连接。

本实用新型公开了一种芯片封装模组，包括插座和上述的传感器芯片封装结构，其中，所述插座内部设置有插槽，所述插槽内壁设置有插座弹片，所述传感器芯片封装结构的电路板一端表面设置有导电层，所述电路板插入所述插槽内部并通过所述导电层与所述插座弹片接触。

本实用新型所述的芯片封装模组的有益效果在于：芯片封装模组采用上述的传感器芯片封装结构与插座连接，能够有效减少寄生电容，以减小寄生电容的不良影响，提高了芯片封装模组的产品性能。

可选的，所述插座远离所述传感器芯片封装结构的一端还连接有插针。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述传感器芯片封装结构的截面结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述传感器芯片封装结构的MEMS传感器为惯性传感器时的截面结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述传感器芯片封装结构的MEMS传感器为加速度传感器时的截面结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述芯片封装模组的截面结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的附图，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。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

针对现有技术存在的问题，本实用新型的实施例提供了一种传感器芯片封装结构，参考图1，包括：

电路板1；

MEMS传感器2，设置在所述电路板1一侧；

主控芯片3，设置在所述电路板1另一侧；

其中，所述电路板1表面设置有若干个第一焊盘102，所述电路板1内部设置有与所述第一焊盘102连接的连接孔104，所述MEMS传感器2与所述电路板1相对的一侧连接有若干个焊接点，将与所述电路板所在平面垂直的方向设置为预设方向，所述MEMS传感器上设置的所述焊接点沿着所述预设方向在所述电路板上的投影与所述第一焊盘102至少部分重叠，以通过所述连接孔104与所述电路板1连接，所述电路板1上的所述焊接点包括焊盘或者焊球中的至少一个。

其中，所述电路板1与所述MEMS传感器2相对的一侧表面设置有若干个第一焊盘102，所述电路板1与所述主控芯片3相对的一侧设置有若干个第三焊盘103，所述MEMS传感器2与所述电路板1相对的一侧设置有若干个焊接点，所述主控芯片3连接有若干个主控引脚301，所述MEMS传感器2中的所述焊接点与所述第一焊盘102电连接，所述主控芯片3通过所述主控引脚301与所述第三焊盘103电连接，以垂直于所述电路板1所在平面方向为预设方向，所述MEMS传感器2沿着所述预设方向在所述电路板1上的投影为第一投影，所述主控芯片3沿着所述预设方向在所述电路板1上的投影为第二投影，所述第一投影和所述第二投影至少部分重叠。

具体的，由于MEMS传感器2沿着预设方向在电路板1上的第一投影和主控芯片3沿着预设方向在电路板1上的第二投影之间至少部分重叠，从而使得MEMS传感器2和主控芯片3之间连接电连接的时候能够有效缩短电连接通路的长度，从而减小线路中的寄生电容。

进一步的，由于MEMS传感器2中至少一个焊接点与所述电路板1上的第一焊盘102堆叠连接，从而使得MEMS传感器2与电路板1之间的线路连接距离更短，以进一步减小线路中的寄生电容。

在一些实施例中，所述MEMS传感器2中的每一个焊接点均与电路板1上的第一焊盘102堆叠连接，从而使得所述MEMS传感器2和电路板1每一条连接线路都缩短，以减小寄生电容。

在另外一些实施例中，所述主控芯片3沿着预设方向在电路板1上的第二投影完全落在第一投影内，从而使得主控芯片3与MEMS传感器2重合，以有效减小MEMS传感器2和主控芯片3之间连接通路的走线长度，以进一步减小寄生电容，提高产品性能。

在本实施例中，所述主控芯片3中的所述主控引脚301通过所述连接孔104与所述电路板1连接，以便于主控芯片3与电路板1上方的MEMS芯片204连接。

由于电路板1和MEMS传感器2之间通过焊接点和第一焊盘102直接堆叠连接，不需要使用额外的导线，从而使得MEMS传感器2和电路板1之间通过第一焊盘102和焊接点进行电信号传输的时候，有效缩小了电信号的传输距离，同时能够有效减少因为走线而产生的寄生电容，以减小寄生电容的不良影响，提高了产品性能。

在另外一些实施例中，所述MEMS传感2器为微压差传感器，且所述MEMS传感器2中至少有一个所述焊接点与所述第一焊盘102堆叠连接，以减小电信号的传输距离，减小寄生电容。

在一些实施例中，所述MEMS传感器2包括传感器电路板202、封装外壳203和MEMS芯片204，所述封装外壳203安装在所述传感器电路板202上方并形成内部腔室205，所述MEMS芯片204设置在所述传感器电路板202上方并位于所述内部腔室205内，所述封装外壳203顶端设置有第一气孔207，所述传感器电路板202内部设置有第二气孔208，所述第二气孔208贯穿所述传感器电路板202，所述电路板1内部设置有开孔101，所述开孔101贯穿所述电路板1，且所述开孔101与所述第二气孔208在竖直方向至少部分重叠，所述焊接点为第二焊盘201，所述第一焊盘102和所述第二焊盘201堆叠连接。

在上述芯片封装结构中，封装外壳203顶端的第一气孔207进入的气体对MEMS芯片204上方产生挤压作用而产生电信号，而从电路板1中的开孔101由于与第二气孔208在竖直方向至少部分重叠，从而使得进入开孔101内部的气流会进入第二气孔208内部并对MEMS芯片204下方产生挤压作用而输出电信号，从而便于实现MEMS传感器2的压力检测。

需要说明的是，所述开孔101的外部的侧壁为完全密封的，以避免起气流在经过开孔101的时候进入到MEMS传感器2内部。

在上述传感器封装结构中，由于所述电路板1上方至少一个所述第一焊盘102与所述第二焊盘201堆叠连接，也就是设置在MEMS传感器2下表面的第二焊盘201与电路板1上方的第一焊盘102之间至少有一对是堆叠连接在一起的，从而使得MEMS传感器2和电路板1之间通过第一焊盘102和第二焊盘201进行电信号传输的时候，有效缩小了电信号的传输距离，同时能够有效减少因为走线而产生的寄生电容，以减小寄生电容的不良影响，提高了产品性能。

而且上述封装结构的结构简单，降低了封装难度和成本。

在一些实施例中，继续参考图1，所述MEMS传感器2包括传感器电路板202、封装外壳203和MEMS芯片204，所述封装外壳203安装在所述传感器电路板202上方并形成内部腔室205，所述MEMS芯片204设置在所述内部腔室205内部，且所述MEMS芯片204通过键合线206与所述传感器电路板202连接，所述封装外壳203顶端设置有第一气孔207，所述传感器电路板202内部贯穿设置有第二气孔208，所述电路板1内部设置有用于与所述MEMS传感器2导通的开孔101，所述开孔101贯穿所述电路板1。

需要说明的是，所述MEMS芯片204既可以通过键合线206与传感器电路板202连接，还可以通过焊球倒装焊接的方式与传感器电路板202连接，本方案对此不作特别限定，任何能够实现连接的方式均可，此处不再赘述。

MEMS芯片204设置在传感器电路板202和封装外壳203之间形成的内部腔室205内部，MEMS芯片204通过键合线206与传感器电路板202连接，在封装过程中，传感器电路板202底部的至少一个第二焊盘201与电路板1上方的第一焊盘102之间堆叠连接，从而减小了堆叠连接的第一焊盘102和第二焊盘201之间的电信号的传输距离，以减小寄生电容的产生。

在一些实施例中，所述第二气孔208与所述开孔101正相对且完全重合，以进一步减小整个封装结构在竖直方向上的封装尺寸，同时还能提高第二气孔208的气流传输速度。

在一些实施例中，所述第二焊盘201均设置在所述传感器电路板202下方，且每一个所述第二焊盘201均与所述电路板1上方的所述第一焊盘102堆叠连接。通过将每一个第二焊盘201与对应的第一焊盘102之间堆叠连接，以进一步减小MEMS传感器2和电路板1之间的因为走线而产生的寄生电容。

进一步的，所述主控芯片3的主控引脚301直接插入所述连接孔104以与所述电路板1上方的第一焊盘102电连接，对于较小尺寸的主控芯片3，可以通过主控引脚301直接插入到连接孔104内部以与电路板1上方的第一焊盘102连接，在提高主控芯片3稳定性的同时，还能通过减少走线以减小电路中的寄生电容。

需要说明的是，所述连接孔104既可以是贯穿电路板1的通孔，也可以是不贯穿电路板1的盲孔结构，本方案对此不作限定。

进一步的，由于所述电路板1上设置有开孔101，为了保证气流能够进入到第二气孔208内部，所述主控芯片3至多部分阻挡所述开孔101，不会完全阻挡所述开孔101，保证气流能够进入到第二气孔208内部。

在另外一些实施例中，所述电路板1与所述主控芯片3相对的一侧设置有若干个第三焊盘103，所述主控引脚301与所述第三焊盘103连接，所述第一焊盘102和所述第三焊盘103通过所述连接孔104连接，以实现主控芯片3分别与电路板1和MEMS传感器2的电连接，以便于进行信号传输和处理。

其中，所述第三焊盘103和所述主控芯片3的主控引脚301之间既可以直接连接，也可以通过导线连接，此处不作特别限定。

在另外一些实施例中，所述电路板1内部还设置有若干个连接孔104，所述第一焊盘102与所述第三焊盘103之间通过所述连接孔104连接。

在一些实施例中，所述MEMS传感器2为惯性传感器或者MEMS加速度传感器，所述惯性传感器或者所述加速度传感器均通过焊球与所述第一焊盘102堆叠连接。

具体的，当所述MEMS传感器2为惯性传感器时，参考图2，此时惯性传感器下方的第二焊盘201为CSP焊球，CSP焊球与第一焊盘102重叠连接，从而有效缩小了电信号的传输距离，同时能够有效减少因为走线而产生的寄生电容，以减小寄生电容的不良影响。

当所述MEMS传感器2为加速度传感器时，参考图3，此时所述加速度传感器下方的第二焊盘201为CSP焊球，CSP焊球与第一焊盘102重叠连接，从而有效缩小了电信号的传输距离，同时能够有效减少因为走线而产生的寄生电容，以减小寄生电容的不良影响。

在本实施例中，所述电路板1为柔性电路板或者印刷电路板，本方案对此不作限定，此处不再赘述。

本实用新型还提供了一种芯片封装模组，参考图4，包括插座4和上述的传感器芯片封装结构，其中，所述插座4内部设置有插槽401，所述插槽401内壁设置有插座弹片402，所述传感器芯片封装结构的电路板1一端表面设置有导电层105，且电路板1下方还安装有上拉电阻106，所述电路板1插入所述插槽401内部并通过所述导电层105与所述插座弹片402接触，导电层105和插座弹片402之间的接触，使得插座4和电路板1之间相互导通以实现信号传输。

其中，所述上拉电阻106和所述导电层105均可以设置在所述电路板1的上表面或者下表面，此处不作特别限定。

在一些实施例中，所述插座4远离所述传感器芯片封装结构的一端还连接有插针403，以便于通过插针403将整个芯片封装模组与外部器件进行电连接，以实现电信号的传输过程。

在另外一些实施例中，所述插座4与所述电路板1之间采用焊接或者插接的方式连接在一起，根据不同的情况进行选择合适的安装方式。

虽然在上文中详细说明了本实用新型的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本实用新型的范围和精神之内。而且，在此说明的本实用新型可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (12)

1.一种传感器芯片封装结构，其特征在于，包括：

电路板；

MEMS传感器，设置在所述电路板一侧；

主控芯片，设置在所述电路板另一侧；

其中，所述电路板与所述MEMS传感器相对的一侧表面设置有若干个第一焊盘，所述电路板与所述主控芯片相对的一侧设置有若干个第三焊盘，所述MEMS传感器与所述电路板相对的一侧设置有若干个焊接点，所述主控芯片连接有若干个主控引脚，所述MEMS传感器中的所述焊接点与所述第一焊盘电连接，所述主控芯片通过所述主控引脚与所述第三焊盘电连接，以垂直于所述电路板所在平面方向为预设方向，所述MEMS传感器沿着所述预设方向在所述电路板上的投影为第一投影，所述主控芯片沿着所述预设方向在所述电路板上的投影为第二投影，所述第一投影和所述第二投影至少部分重叠。

2.根据权利要求1所述的传感器芯片封装结构，其特征在于，所述MEMS传感器为微压差传感器，且所述MEMS传感器中至少有一个所述焊接点与所述第一焊盘堆叠连接。

3.根据权利要求2所述的传感器芯片封装结构，其特征在于，所述MEMS传感器包括传感器电路板、封装外壳和MEMS芯片，所述封装外壳安装在所述传感器电路板上方并形成内部腔室，所述MEMS芯片设置在所述传感器电路板上方并位于所述内部腔室内，所述MEMS芯片与所述传感器电路板连接，所述封装外壳顶端设置有第一气孔，所述传感器电路板内部设置有第二气孔，所述第二气孔贯穿所述传感器电路板，所述电路板内部设置有开孔，所述开孔贯穿所述电路板，且所述开孔与所述第二气孔在竖直方向至少部分重叠，所述焊接点为第二焊盘，所述第一焊盘和所述第二焊盘堆叠连接。

4.根据权利要求3所述的传感器芯片封装结构，其特征在于，所述开孔和所述第二气孔的连接处密封连接。

5.根据权利要求3所述的传感器芯片封装结构，其特征在于，所述第二焊盘均设置在所述传感器电路板下方，且每一个所述第二焊盘均与所述电路板上方的所述第一焊盘堆叠连接。

6.根据权利要求1所述的传感器芯片封装结构，其特征在于，所述MEMS传感器为惯性传感器或者加速度传感器，所述惯性传感器或者所述加速度传感器均通过焊球与所述第一焊盘堆叠连接。

7.根据权利要求1所述的传感器芯片封装结构，其特征在于，所述MEMS传感器上的每一个所述焊接点均与所述电路板上的所述第一焊盘堆叠连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的传感器芯片封装结构，其特征在于，所述电路板内部设置有与所述第一焊盘和所述第三焊盘连接的连接孔，所述MEMS传感器通过所述连接孔与所述主控芯片连接。

9.根据权利要求8所述的传感器芯片封装结构，其特征在于，所述主控芯片的主控引脚直接插入所述连接孔以与所述电路板上方的第一焊盘电连接。

10.一种芯片封装模组，其特征在于，包括插座和上述权利要求1至9任一项所述的传感器芯片封装结构，其中，所述插座内部设置有插槽，所述插槽内壁设置有插座弹片，所述传感器芯片封装结构的电路板一端表面设置有导电层，所述电路板插入所述插槽内部并通过所述导电层与所述插座弹片接触。

11.根据权利要求10所述的芯片封装模组，其特征在于，所述插座远离所述传感器芯片封装结构的一端还连接有插针。

12.根据权利要求10所述的芯片封装模组，其特征在于，所述插座与所述电路板之间焊接或者插接在一起。

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