CN218674033U - 一种传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电子器件封装技术领域，公开了一种传感器，包括基板及设在基板上面的外壳，外壳与基板共同围成容纳腔，容纳腔内收容MEMS芯片和ASIC芯片，ASIC芯片设在基板的上面，MEMS芯片设在ASIC芯片的上面，外壳上设置有透气孔，MEMS芯片包括底面、第一侧面和第二侧面，第一侧面设置敏感单元，第二侧面设置参考单元，敏感单元和参考单元共同组成惠斯通电桥；且MEMS芯片通过底面设在ASIC芯片的上面。可见，本实用新型中MEMS芯片的敏感单元和参考单元设在侧面，未与透气孔相对设置，使异物、灰尘等经透气孔进入容纳腔后，不会直接落在感应区，提升了防尘性能，使产品具有良好的灵敏度。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子器件封装技术领域，尤其涉及一种传感器。
背景技术
现在随着消费电子产品的快速发展，手机、手表等集成的功能越来越多，这就要求其中的传感器器件尺寸不断缩小，且需要适应日常各种有尘的非洁净环境，具有良好的防尘能力。
目前，气压类传感器的MEMS芯片，常用结构一般由2片敏感单元+2片参考单元，四片并排的电容作为感应单元组成惠斯通电桥，这种配置能提供最大的输出信号，准确度和灵敏度都比较高，但是这种结构的缺点是至少需要4片感应单元，无法使MEMS芯片面积做的很小。
针对上述技术问题，现有技术中将ASIC芯片和MEMS芯片叠放，来减小封装尺寸，此方式要求ASIC芯片必然大于MEMS芯片，导致封装尺寸不足够小；另一方面，MEMS芯片的感应膜比较敏感，易受异物影响，现有产品MEMS芯片的感应膜都正对透气孔，当存在异物时，在重力的作用下，异物会直接落入到感应膜上，造成产品性能直接受到异物的影响；有的产品为了防尘，会在产品上另加一层防尘膜，但是这增加了成本，增加了工艺复杂性，并且部分防尘膜还会影响产品的灵敏度。
实用新型内容
针对上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种具有良好防尘性能的传感器，使产品具有良好的灵敏度。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：
一种传感器，包括基板及设在所述基板上面的外壳，所述外壳与所述基板共同围成容纳腔，所述容纳腔内收容MEMS芯片和ASIC芯片，所述ASIC芯片设在所述基板的上面，所述MEMS芯片设在所述ASIC芯片的上面，所述外壳上设置有透气孔，所述MEMS芯片包括底面及与所述底面垂直设置的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面设置敏感单元，所述第二侧面设置参考单元，所述敏感单元和所述参考单元共同组成惠斯通电桥；且所述MEMS芯片通过所述底面设在所述ASIC芯片的上面。
优选方式为，所述MEMS芯片的外侧设置打线Pad；所述底面的底面设置有重新布线层，所述重新布线层将所述打线Pad引至所述底面的外侧；且所述MEMS芯片通过所述打线Pad焊接在所述ASIC芯片的上面。
优选方式为，所述底面的边缘沿所述MEMS芯片的侧面向上延伸一段形成避让区，所述避让区的上方设置所述敏感单元和所述参考单元。
优选方式为，所述第一侧面与所述第二侧面相对设置。
优选方式为，所述基板和所述ASIC芯片通过金线电连接。
优选方式为，所述外壳通过胶粘接在所述基板上。
优选方式为，所述避让区由硅材质制成。
优选方式为，所述容纳腔外侧的所述基板上设置有Mark点。
优选方式为所述传感器为气压传感器、湿度传感器或气体传感器。
采用上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：
由于本实用新型的传感器，包括基板及设在基板上面的外壳，外壳与基板共同围成容纳腔，容纳腔内收容MEMS芯片和ASIC芯片，ASIC芯片设在基板的上面，MEMS芯片设在ASIC芯片的上面，外壳上设置有透气孔，MEMS芯片包括底面及与所述底面垂直设置的第一侧面和第二侧面，第一侧面设置敏感单元，第二侧面设置参考单元，敏感单元和参考单元共同组成惠斯通电桥；且MEMS芯片通过底面设在ASIC芯片的上面。可见，本实用新型中MEMS芯片的敏感单元和参考单元设在侧面，未与透气孔相对设置，使异物、灰尘等经透气孔进入容纳腔后，不会直接落在感应区，提升了防尘性能，使产品具有良好的灵敏度。
由于MEMS芯片的外侧设置打线Pad；底面的底面设置有重新布线层，重新布线层将打线Pad引至底面的外侧；且MEMS芯片通过打线Pad焊接在ASIC芯片的上面，利用重新布线层将MEMS芯片内部的焊盘引至外侧，令MEMS芯片可靠地设在ASIC芯片的上面。
由于底面的边缘沿MEMS芯片的侧面向上延伸一段形成避让区，避让区的上方设置敏感单元和参考单元，该避让区可防止胶水上溢，避免影响MEMS芯片的感应区。
由于容纳腔外侧的基板上设置有Mark点，提高了组装的效率。
综上所述，本实用新型解决了现有技术中传感器异物经过透气孔直接落在MEMS芯片的感应区，而影响灵敏度的技术问题；本实用新型通过在MEMS芯片的侧面设在感应区，来避免异物经透气孔进入容纳腔直接落在感应区的情况发生，提升了产品的防尘性能；同时将MEMS芯片竖向叠放在ASIC芯片上，减小ASIC芯片的尺寸，从而缩小整个传感器的封装尺寸，令本实用新型可满足不同应用场所的空间需求，且结构简单，易实现。
附图说明
图1是本实用新型中传感器的结构示意图；
图2是图1中A-A方向的剖面图；
图3是图1中B-B方向的剖面图；
图中：1-基板，2-外壳，3-ASIC芯片，4-MEMS芯片，40-MEMS感应区，41-避让区，42-重新布线层，43-底面，44-第一侧面，45-第二侧面，5-第一Pad，6-金线，7-第二Pad，8-Mark点，9-胶层，10-透气孔。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，且不用于限定本实用新型。
如图1至图3共同所示，一种传感器，包括基板1，基板1为PCB，基板1的上面设置有外壳2，外壳2与基板1共同围成容纳腔，容纳腔内收容有MEMS芯片4和ASIC芯片3。具体地，外壳2通过胶层9粘接在基板1上，基板1的上面设置ASIC芯片3，ASIC芯片3的上面设置MEMS芯片4。其中基板1的上面设置有第一Pad5，ASIC芯片3设置有第二Pad7，第一Pad5和第二Pad7通过金线6电连接。本实用新型的传感器可为但不限于气压传感器、湿度传感器或气体传感器。
MEMS芯片4包括底面43及分别与底面43垂直设置的第一侧面44和第二侧面45，优选地，底面43的面积最小，第一侧面44设置敏感单元，第二侧面45设置参考单元，敏感单元和参考单元共同组成装惠斯通电桥，此结构使MEMS芯片4在尺寸减小约50％的同时，仍然具有与之前一样的灵敏度和响应速度。其中敏感单元包括2片电容，参考单元包括2片电容，四片电容设置区域为MEMS感应区40；本实用新型中MEMS芯片4通过底面43设在ASIC芯片3的上面。可见，本实用新型中MEMS芯片4利用面积最小的底面43设在ASIC芯片3上，此时所需要的ASIC芯片3相比现有技术可减小，ASIC芯片3尺寸减小后，整个传感器的封装尺寸可减小，使其可满足多种应用场所的空间需求，扩大了应用领域。
如图1至图3共同所示，外壳2上设置有透气孔10，透气孔10与MEMS芯片4对应设置；MEMS芯片4的第一侧面44与第二侧面45相对设置。此结构设置令MEMS感应区40垂直透气孔10放置，而不是正对透气量放置，避免了灰尘、异物等通过透气孔10后，直接掉落到MEMS感应区40上，对产品性能造成的影响。
如图1至图3共同所示，MEMS芯片4的外侧设置打线Pad；底面43的底面设置有重新布线层42，重新布线层42将打线Pad引至底面43的外侧；MEMS芯片4通过打线Pad焊接在ASIC芯片3的上面。
本实用新型利用重新布线层42，将MEMS芯片4内部焊盘引至外侧的打线Pad，通过打线Pad直接焊接在ASIC芯片3上，既实现了MEMS芯片4与ASIC芯片3之间的电连接，又减少了打线过程，减少了MEMS芯片4到ASIC芯片3的打线Pad，进一步减少ASIC芯片3约25％的尺寸。
如图2和图3所示，本实施例中MEMS芯片4底面43的边缘沿MEMS芯片4的侧面向上延伸一段形成避让区41，避让区41的上方设置敏感单元和参考单元。具体地，避让区41由硅材质制成。避让区41可以有效避免封装时胶水接触到MEMS感应区40，影响产品性能。
本实用新型的容纳腔外侧的基板1上设置有Mark点8，通过Mark点8可快速进行组装，提高组装效率。
本实用新型采用双面MEMS芯片4竖直粘贴到ASIC芯片3上的封装方式，来大幅度减小传感器的封装尺寸，且此封装方式避免了灰尘等异物直接落在MEMS感应区40，避免异物对产品性能造成的影响，提升了防尘性能，间接地提升了所应用手机等消费电子产品的性能，并且满足了所应用产品的空间需求。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种传感器的改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种传感器，包括基板及设在所述基板上面的外壳，所述外壳与所述基板共同围成容纳腔，所述容纳腔内收容MEMS芯片和ASIC芯片，所述ASIC芯片设在所述基板的上面，所述MEMS芯片设在所述ASIC芯片的上面，所述外壳上设置有透气孔，其特征在于，所述MEMS芯片包括底面及与所述底面垂直设置的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面设置敏感单元，所述第二侧面设置参考单元，所述敏感单元和所述参考单元共同组成惠斯通电桥；
且所述MEMS芯片通过所述底面设在所述ASIC芯片的上面。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述MEMS芯片的外侧设置打线Pad；所述底面的底面设置有重新布线层，所述重新布线层将所述打线Pad引至所述底面的外侧；
且所述MEMS芯片通过所述打线Pad焊接在所述ASIC芯片的上面。
3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述底面的边缘沿所述MEMS芯片的侧面向上延伸一段形成避让区，所述避让区的上方设置所述敏感单元和所述参考单元。
4.根据权利要求1至3任一项所述的传感器，其特征在于，所述第一侧面与所述第二侧面相对设置。
5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述基板和所述ASIC芯片通过金线电连接。
6.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述外壳通过胶粘接在所述基板上。
7.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述避让区由硅材质制成。
8.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述容纳腔外侧的所述基板上设置有Mark点。
9.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器为气压传感器、湿度传感器或气体传感器。
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