CN217442756U - 压力传感器封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种压力传感器封装结构，涉及微机电系统及传感器封装技术领域，所述封装结构包括：基板，具有上表面及与上表面相背的下表面；压力传感器，设置于所述基板一侧面，与所述基板电性连接；ASIC芯片，设置于所述基板另一侧面，与所述基板电性连接；引脚装置，设置于所述基板周侧，与所述基板电性连接，用于与外部装置实现电性连接。有效减少了ASIC芯片占用的封装空间，实现了封装结构的小型化，克服了堆叠封装对压力传感器芯片和ASIC芯片的尺寸要求，也能够解决堆叠封装中ASIC芯片产生的热应力影响压力传感器芯片测量精度的问题。

Description

压力传感器封装结构

技术领域

本实用新型涉及微机电系统及传感器封装技术领域，尤其涉及一种压力传感器封装结构。

背景技术

压力传感器是能感受到压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出电信号的器件或装置，微机电系统(Microelectro Mechanical System，MEMS)传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。MEMS传感器与传统的传感器相比，具有体积小，重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量生产、易于集成和实现智能化的特点，使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。

MEMS压力传感器在应用时需要搭配一个专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)进行信号调理，最终输出MEMS压力传感器电路需要的稳定可靠的信号，为了保护MEMS压力传感器和ASIC芯片不被外界环境干扰，需要对MEMS压力传感器和ASIC芯片进行封装。

现有的MEMS压力传感器和ASIC芯片的组合封装主要有两种，1、堆叠式封装方案，即把MEMS压力传感器芯片通过堆叠的方式叠在ASIC芯片之上，MEMS压力传感器芯片接收外界压力的信号转换为电信号，再通过ASIC芯片对电信号进行处理，最后输出压力值。2、相邻设置在基板一侧的封装方案，即将MEMS压力传感器芯片和ASIC芯片水平放置于封装基板上一侧，再通过金线键合的方式实现两者之间的电连接，再进行塑封保护。上述第一种方案对MEMS压力传感器芯片和ASIC芯片的尺寸大小有一定的要求，必须保证ASIC芯片的长宽都大于MEMS压力传感器芯片才能堆叠，这就使得需要对MEMS压力传感器芯片和ASIC芯片进行特定的选择，不能根据市场端和应用端的需求来随意选择MEMS压力传感器芯片和ASIC芯片；且堆叠封装中ASIC芯片所产生的热应力会对MEMS压力传感器芯片的精度产生影响，压力传感器精度易发生漂移。上述第二种方案，在进行塑封时，塑封料容易流到MEMS压力传感器芯片薄膜表面，造成芯片失效的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种压力传感器封装结构，所述封装结构包括：

基板，具有上表面及与上表面相背的下表面；

压力传感器，设置于所述基板一表面，与所述基板电性连接；

ASIC芯片，相对于所述压力传感器，设置于所述基板另一表面，与所述基板电性连接；

引脚装置，设置于所述基板周侧，与所述基板电性连接，用于与外部装置实现电性连接。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述ASIC芯片具有设置有焊盘的功能面以及与所述功能面相对的非功能面，所述ASIC芯片功能面朝向所述基板另一侧面设置，通过所述焊盘电性连接于所述基板。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述封装结构还包括塑封层，所述塑封层内设置有第一窗口区，所述第一窗口区为沿所述塑封层表面向下形成的空腔结构，所述第一窗口区完全暴露所述压力传感器。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述第一窗口区内设置有胶体层，所述胶体层包覆所述压力传感器。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，于所述第一窗口区上方形成有第二窗口区，所述第二窗口区为沿所述塑封层上表面向下形成的空槽结构，所述第二窗口区开口面积大于所述第一窗口区开口面积，所述胶体层低于所述第二窗口区底面设置。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述第二窗口区周边侧底面塑封层表面向下延伸处设置有凹槽。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述封装结构还包括盖体，所述盖体设于第二窗口区内，所述盖体周边覆盖部分塑封层上表面，所述盖体在与所述压力传感器相对应的部分位置处设置有开口。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述盖体底面设置有突出的卡接部，所述卡接部尺寸与所述凹槽相匹配，设置于所述凹槽内。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述盖体完全覆盖第二窗口区和塑封层上表面。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述盖体开口偏离所述压力传感器中心位置设置。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型将压力传感器芯片设置于基板的一侧面并与基板电性连接，ASIC芯片设置于基板的另一侧面并与基板电性连接，相比现有技术，有效减少了ASIC芯片占用的封装空间，实现了封装结构的小型化，克服了堆叠封装对压力传感器芯片和ASIC芯片的尺寸要求，也能够解决堆叠封装中ASIC芯片产生的热应力影响压力传感器芯片测量精度的问题。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式中的压力传感器封装结构示意图(不包括盖体)。

图2为本实用新型实施例1中的压力传感器封装结构示意图。

图3为本实用新型实施例2中的压力传感器封装结构示意图。

图4为本实用新型实施例3中的压力传感器封装结构示意图。

图5为本实用新型实施例4中的压力传感器封装结构示意图。

图6为本实用新型实施例5中的压力传感器封装结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施方式及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。

下面详细描述本申请的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

为方便说明，本文使用表示空间相对位置的术语来进行描述，例如“上”、“下”、“后”、“前”等，用来描述附图中所示的一个单元或者特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“上方”的单元将位于其他单元或特征“下方”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括下方和上方这两种空间方位。

如图1所示，本实用新型提供一种压力传感器封装结构，包括：基板1、压力传感器2、ASIC芯片3以及引脚装置4。

所述基板1具有上表面及与上表面相背的下表面。

所述压力传感器2设置于所述基板1一表面，在本实用新型一实施方式中，所述压力传感器2设置于所述基板1上表面，通过金属引线电性连接于基板1。具体的，所述压力传感器2为MEMS压力传感器芯片，用于接收外界压力信号并将压力信号转换为电信号传输。

所述ASIC芯片3相对于所述压力传感器2，设置于所述基板1另一表面，在本实用新型一实施方式中，所述ASIC芯片3设置于所述基板1下表面，与所述基板1电性连接，用于对接收的电信号进行处理并输出压力值。所述压力传感器2和ASIC芯片之间通过基板1连接，避免了堆叠封装中ASIC芯片直接放置在压力传感器芯片上由于工作过程中ASIC芯片产生的热应力对压力传感器芯片精度影响的问题。

具体的，所述ASIC芯片3具有设置有焊盘的功能面以及与所述功能面相对的非功能面，所述ASIC芯片功能面朝向所述基板1下表面设置，通过所述焊盘电性连接于所述基板1。在本实施方式中，利用ASIC芯片的倒装焊设计使压力传感器芯片传输更加灵敏，并解决芯片铝层太薄金线容易脱落的问题。

当然，在本实用新型另一实施方式中，也可以是ASIC芯片非功能面朝向所述基板1下表面设置，通过金属引线电性连接于基板1。

在本实用新型具体实施方式中，所述压力传感器2和所述ASIC芯片在竖直方向上正对着设置，能够更小型化设计压力传感器封装结构。当然，在其他实施方式中，所述压力传感器2和所述ASIC芯片在竖直方向上部分重叠或者没有重叠区域，只需两者均与基板1电性连接，不影响信号的传输处理即可。

所述引脚装置4用于所述封装结构与外部装置实现电性连接，其设置于所述基板1周侧，通过金属引线与所述基板1电性连接。具体的，在本实施方式中，所述引脚装置4靠所述基板1上表面设置。

进一步的，所述封装结构还包括塑封层5，所述塑封层5以环氧树脂为基体，添加有固化剂、偶联剂等添加剂，覆盖所述基板1和ASIC芯片3，起到机械支撑和密封保护的作用。具体的，所述塑封层5内设置有第一窗口区51，所述第一窗口区51为沿所述塑封层5表面向下形成的空腔结构，所述第一窗口区51完全暴露所述压力传感器2。

所述第一窗口区51内设置有胶体层6，所述胶体层6包覆所述压力传感器2。这里，所述胶体层6一般为软性保护胶，可以为紫外光固化型硅胶或者热固化型硅胶等，用于保护压力传感器2并在传感器工作过程中传导外界的压力。

所述塑封层5于所述第一窗口区51上方形成有第二窗口区52，所述第二窗口区52为沿所述塑封层5上表面向下形成的空槽结构，所述第二窗口区52开口面积大于所述第一窗口区51开口面积，所述第二窗口区52的深度远小于所述第一窗口51的深度。

具体的，所述胶体层6上表面低于所述第二窗口区52底面设置，避免其他外界非测量因素接触到所述胶体层6，对所述胶体层6施加压力，影响最终的压力值结果。

进一步的，所述第二窗口区52周边侧底面塑封层表面向下延伸处设置有凹槽53，在本实用新型具体实施方式中，在所述封装结构的平面方向上，所述凹槽53呈“口”字形设置于所述塑封层5上表面，围绕所述胶体层6设置。

更进一步的，所述封装结构还包括盖体7，所述盖体7设置于所述第二窗口区52内，所述盖体7覆盖所述胶体层6，其周边覆盖部分塑封层上表面，所述盖体7可以是金属盖体或者塑料盖体，与所述塑封层5使用粘合剂连接。所述盖体7在不同实施方式中可以具有不同结构，下面就几个具体实施例进行说明。

实施例1

如图2所示，所述盖体7可以为平板结构，在所述封装结构的平面方向上，所述盖体7正面区域不超过所述凹槽53围城的区域，所述盖体7周边正位于所述凹槽53内，其与所述塑封层5使用粘合剂密封贴合，使得所述塑封层5和胶体层6连接处密封设置，并且凹槽53的设置可以用于接收盖体7与塑封层5接触区域溢出的粘合剂，防止其流入胶体层6内。

具体的，所述盖体7在与所述压力传感器2相对应的部分位置处设置有开口71，用于更好地接收外部气体施加的压力信号，这里，所述开口71可以是圆形、正方形，或是其他几何结构。所述开口71可以正对应于所述压力传感器2设置，在本实用新型具体实施方式中，在不影响压力传感器芯片精准接收外界压力信号的前提下，所述盖体开口71偏离所述压力传感器2中心位置设置，盖体开口的错位设计能够更好地保护压力传感器芯片免受外界空气颗粒物污染。

实施例2

为更好地使所述盖体7与所述塑封层5密封连接，使得塑封层5与胶体层6连接处完全密封设置，防止漏气风险，与实施例1不同的是，本实施例中所述盖体7底部设置有突出的卡接部72，如图3所示。所述卡接部72尺寸与所述凹槽53相匹配，设置于所述凹槽53内，在所述封装结构的平面方向上，所述盖体7周边区域完全覆盖所述凹槽53区域。

实施例3

如图4所示，与所述实施例2不同的是，所述盖体7还可以是完全覆盖第二窗口区52和塑封层5上表面。

当然，在本实用新型的其他一些实施方式中，所述塑封层5也可以不形成第二窗口区52，即此实施方式中，所述第二窗口区52深度为0，所述盖体7直接设置于所述塑封层5上表面，通过粘合剂粘合于所述塑封层5，覆盖所述胶体层6。

对于本实用新型提出的封装结构，可针对不同的应用场景，设计不同的盖体结构，除了图2-4给出的封装结构的实施方式，本实用新型还给出一种针对于插管式气体传输压力的封装结构的实施例，如图5-6。

实施例4

如图5所示，以所述盖体7设置有卡接部72，卡接部72设置于所述凹槽53内的结构来做说明，也就是在实施例2的基础上，所述盖体开口71周边向上延伸处还设置有盖体管道73，所述盖体管道73用于插接外部气体传输管，外部气体可通过传输管给所述胶体层6施压。在此实施方式中，所述气体传输管可稳固插接于所述盖体管道73，减少漏气的可能性，提高测试准确度。

具体的，所述盖体管道73形状根据所述盖体开口71形状设置，如所述开口71为圆形，则所述盖体管道73为圆柱形；如所述开口71为正方形，则所述盖体管道73为立方体结构。

当然，此实施例中盖体结构也可以在实施例1和实施例3中盖体结构的基础上作变形。

实施例5

如图6所示的封装结构，同样适用于插管式气体传输，在实施例4的基础上，在所述盖体管道73顶部周围设置有挤压部731，用于更好地固定插入的外部气体传输管，进一步防止漏气的可能。

当然，此实施例中盖体结构也可以在实施例1和实施例3中盖体结构的基础上作变形。

在本实用新型提出的压力传感器封装结构的基础上，针对不同应用场景的盖体结构的不同设计变化均在本实用新型的保护范围内，不局限于本实用新型给出的几种实施方式。

综上所述，本实用新型将压力传感器芯片设置于基板的一侧面并与基板电性连接，ASIC芯片设置于基板的另一侧面并与基板电性连接，相比现有技术，有效减少了ASIC芯片占用的封装空间，实现了封装结构的小型化，克服了堆叠封装对压力传感器芯片和ASIC芯片的尺寸要求，也能够解决堆叠封装中ASIC芯片产生的热应力影响压力传感器芯片测量精度的问题。此外，通过在塑封层上表面凹槽的设计，可以更好地贴合盖体，防止漏气风险。在针对不同应用场景时，可相应地设计定制盖体结构来满足封装需求，降低设计开发成本和难度。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压力传感器封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：

基板，具有上表面及与上表面相背的下表面；

压力传感器，设置于所述基板一表面，与所述基板电性连接；

ASIC芯片，相对于所述压力传感器，设置于所述基板另一表面，与所述基板电性连接；

引脚装置，设置于所述基板周侧，与所述基板电性连接，用于与外部装置实现电性连接。

2.根据权利要求1所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述ASIC芯片具有设置有焊盘的功能面以及与所述功能面相对的非功能面，所述ASIC芯片功能面朝向所述基板另一侧面设置，通过所述焊盘电性连接于所述基板。

3.根据权利要求1所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括塑封层，所述塑封层内设置有第一窗口区，所述第一窗口区为沿所述塑封层表面向下形成的空腔结构，所述第一窗口区完全暴露所述压力传感器。

4.根据权利要求3所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述第一窗口区内设置有胶体层，所述胶体层包覆所述压力传感器。

5.根据权利要求4所述的压力传感器封装结构，其特征在于，于所述第一窗口区上方形成有第二窗口区，所述第二窗口区为沿所述塑封层上表面向下形成的空槽结构，所述第二窗口区开口面积大于所述第一窗口区开口面积，所述胶体层低于所述第二窗口区底面设置。

6.根据权利要求5所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述第二窗口区周边侧底面塑封层表面向下延伸处设置有凹槽。

7.根据权利要求6所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括盖体，所述盖体设于第二窗口区内，所述盖体周边覆盖部分塑封层上表面，所述盖体在与所述压力传感器相对应的部分位置处设置有开口。

8.根据权利要求7所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述盖体底面设置有突出的卡接部，所述卡接部尺寸与所述凹槽相匹配，设置于所述凹槽内。

9.根据权利要求7所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述盖体完全覆盖第二窗口区和塑封层上表面。

10.根据权利要求7所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述盖体开口偏离所述压力传感器中心位置设置。

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