CN219044842U

CN219044842U - 一种mems传感器封装结构

Info

Publication number: CN219044842U
Application number: CN202223317368.XU
Authority: CN
Inventors: 林智敏; 刘同庆
Original assignee: WUXI SENCOCH SEMICONDUCTOR CO Ltd
Current assignee: WUXI SENCOCH SEMICONDUCTOR CO Ltd
Priority date: 2022-12-12
Filing date: 2022-12-12
Publication date: 2023-05-19
Anticipated expiration: 2032-12-12

Abstract

本公开实施例提供一种MEMS传感器封装结构，所述封装结构包括：电路板，依次绝缘堆叠设置于所述电路板的MEMS传感器芯片和调理芯片，以及封装所述电路板、所述MEMS传感器芯片和所述调理芯片的壳体；所述MEMS传感器芯片和所述调理芯片分别与所述电路板电连接，所述调理芯片用于对所述MEMS传感器芯片检测的压力信号进行补偿。本公开实施例将MEMS传感器芯片和调理芯片堆叠在电路板上，缩小了封装外形尺寸，降低功耗，节约封装空间；优化了键合引线的走线路径，减小键合引线之间的信号干扰。

Description

一种MEMS传感器封装结构

技术领域

本公开实施例属于半导体封装技术领域，具体涉及一种MEMS传感器封装结构。

背景技术

微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)，也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。

现有常见的MEMS气体压力传感器是将封装内部平面划分不同区域，一部分区域贴装MEMS气体压力传感器芯片，另一部分区域贴装信号调理芯片。芯片封装在同一个平面内完成。

现有技术中至少存在如下问题：现有的MEMS压力传感器尺寸较大，绑线走线复杂，功耗大，绑线之间信号干扰较大，影响压力传感器检测精度。

实用新型内容

本公开实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种MEMS传感器封装结构。

本公开实施例的一个方面提供一种MEMS传感器封装结构。所述封装结构包括：电路板，依次绝缘堆叠设置于所述电路板的MEMS传感器芯片和调理芯片，以及封装所述电路板、所述MEMS传感器芯片和所述调理芯片的壳体；所述MEMS传感器芯片和所述调理芯片分别与所述电路板电连接，所述调理芯片用于对所述MEMS传感器芯片检测的压力信号进行补偿。

可选的，所述封装结构还包括第一键合引线，所述第一键合引线的两端分别与所述调理芯片和所述电路板电连接。

可选的，所述封装结构还包括第二键合引线，所述第二键合引线的两端分别与所述MEMS传感器芯片和所述电路板电连接。

可选的，所述电路板的边缘区域设置有焊盘，所述焊盘分别与所述第一键合引线和所述第二键合引线电连接。

可选的，所述第一键合引线和所述第二键合引线设置有弧形过度段。可选的，所述第一键合引线的弧形过度段的顶端高度范围为600um～700um

可选的，所述封装结构还包括第一绝缘胶和第二绝缘胶；

所述第一绝缘胶设置于所述调理芯片和所述电路板之间，所述第二绝缘胶设置于所述调理芯片和所述MEMS传感器芯片之间；其中，所述第一绝缘胶与所述第二绝缘胶的导热性能不同。

可选的，所述第一绝缘胶为环氧胶，所述第二绝缘胶为硅胶。

可选的，所述环氧胶的厚度范围为8um～12um。

可选的，所述硅胶的厚度范围为35um～45um。

本公开实施例的封装结构中，将所述MEMS传感器芯片和所述调理芯片堆叠为两层封装于所述电路板上，相比于现有技术，将MEMS传感器芯片和调理芯片封装在一个平面，本公开实施例的封装结构缩小了封装外形尺寸，降低功耗，节约封装空间；优化了键合引线的走线路径，减小键合引线之间的信号干扰。

附图说明

图1为本公开实施例一种MEMS传感器封装结构的侧面剖视图；

图2为本公开实施例一种MEMS传感器封装结构的俯视图。

图中：

100、电路板；110、焊盘；200、调理芯片；210、第一键合引线；220、第一绝缘胶；300、MEMS传感器芯片；310、第二键合引线；320、第二绝缘胶。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本公开实施例的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开实施例作进一步详细描述。

如图1和图2所示，一种MEMS传感器封装结构，所述封装结构包括：电路板100，依次绝缘堆叠设置于所述电路板100的MEMS传感器芯片300和调理芯片200，以及封装所述电路板100、所述MEMS传感器芯片300和所述调理芯片200的壳体(图中未示出)；所述MEMS传感器芯片300和所述调理芯片200分别与所述电路板100电连接，所述调理芯片200用于对所述MEMS传感器芯片300检测的信号进行补偿。

作为一个示例，所述MEMS传感器芯片300可以为压力传感器芯片、温度传感器芯片或流量传感器芯片等，这里不限定。所述MEMS传感器芯片300为压力传感器芯片时，所述MEMS传感器芯片300为绝压型气体压力传感器芯片，此时，所述MEMS压力传感器芯片包括弹性膜片及设置于所述弹性膜片的四个压敏电阻，所述四个压敏电阻形成惠斯通电桥结构，当有压力作用在所述弹性膜片上时，惠斯通电桥结构会产生一个与所述压力成线性比例关系的电压输出信号。所述调理芯片200为高精度信号调理芯片200，且具有数字信号处理电路，可以对所述MEMS压力传感器芯片检测的压力信号进行补偿，达到校准所述MEMS压力传感器芯片输出的压力信号。可以理解的，所述MEMS压力传感器芯片设置于所述调理芯片200的正面，用来感知外部气体压力；所述调理芯片200的背面设置于所述电路板100的正面，所述壳体设置于所述电路板100的正面，将所述MEMS传感器芯片300和所述调理芯片200均封装于所述壳体内。所述电路板100的背面设置于所述壳体外，所述电路板100的背面设置有连接端，所述连接端用于与外部元器件等连接，实现与客户端连接。所述壳体可以是金属壳体等，这里不赘述。所述电路板100可以是PCB印刷电路板等。本公开实施例将MEMS传感器芯片300和调理芯片200堆叠设置于所述电路板100，相比于现有技术，将MEMS传感器芯片300和调理芯片200封装于同一平面，缩小了封装结构的尺寸，降低功耗；特别是当封装空间有限或绑线互联受到限制时可以使用本公开实施例的堆叠的封装结构。

示例性的，如图2所示，所述封装结构还包括第一键合引线210，所述第一键合引线210的两端分别与所述调理芯片200和所述电路板100电连接。

所述封装结构还包括第二键合引线310，所述第二键合引线310的两端分别与所述MEMS传感器芯片300和所述电路板100电连接。

作为一个示例，所述封装结构可以根据实际采用相应的键合方法，由于所述MEMS传感器芯片300和所述调理芯片200堆叠设置于所述电路板100，可以使得所述第一键合引线210与所述第二键合引线310连接更优化，缩小了封装尺寸，使得本公开实施例的MEMS传感器封装结构不再受到封装空间和绑线互联的限制。

示例性的，如图2所示，所述电路板100的边缘区域设置有焊盘110，所述焊盘110分别与所述第一键合引线210和所述第二键合引线310电连接。

作为一个示例，这里，以所述MEMS压力传感器芯片为例，所述MEMS压力传感器芯片和所述调理芯片均设置有多个焊盘，所述MEMS压力传感器芯片表面积比所述调理芯片200表面积小，所述调理芯片200的焊盘设置于所述调理芯片200的边缘区域；所述电路板100边缘区域的焊盘110设置有多个，分别作为工作电压端VDD(接电源)，接地端GND，信号传输端VO+，信号传输端VO-，信号传输端SDA，时钟信号端SCL。所述电路板100的背面同样设置有与外部元器件连接的焊盘110，如电源端VDD，接地端GND，信号传输端SCL和时钟信号端SDA。可以理解的，所述MEMS压力传感器芯片的焊盘与所述电路板100对应的焊盘110相连接，所述调理芯片200的焊盘与所述电路板100对应的焊盘110相连接，比如，所述MEMS压力传感器芯片的信号输出端VO+，VO-分别与所述电路板100对应的信号传输端VO+，VO-相连接，所述电路板100的信号传输端VO+，VO-分别与所述调理芯片200对应的信号输入端相连接，实现电压信号的传输与调理。

示例性的，如图1所示，所述第一键合引线210和所述第二键合引线310设置有弧形过度段。

作为一个示例，所述第一键合引线210的第一端与所述调理芯片200的焊盘电连接，所述第一键合引线210的第二端与所述电路板100的焊盘110电连接；所述第二键合引线310的第一端与所述MEMS传感器芯片300的焊盘电连接，所述第二键合引线310的第二端与所述电路板100的焊盘110电连接。所述第一键合引线210和所述第二键合引线310的弧形过度段增大所述第一键合引线210和所述第二键合引线310之间的距离，降低第一键合引线210与第二键合引线310之间的信号干扰。

示例性的，如图1所示，所述第一键合引线210的弧形过度段的顶端高度范围为600um～700um。

作为一个示例，也就是说所述第一键合引线210的弧形过度段的顶点距离所述电路板100的高度可以在650um左右。这样，为所述第二键合引线310提供的充足的设置空间，所述第一键合引线210和所述第二键合引线310的直径范围均为20um～30um。优选的，所述第一键合引线210和所述第二键合引线310的直径范围均25um的金线。所述键合引线根据所述芯片的信号布局区域设置，这里不赘述。

示例性的，如图1所示，所述封装结构还包括第一绝缘胶220和第二绝缘胶320；所述第一绝缘胶220设置于所述调理芯片200和所述电路板100之间，所述第二绝缘胶320设置于所述MEMS传感器芯片300和所述调理芯片200之间；其中，所述第一绝缘胶220与所述第二绝缘胶320的导热性能不同。

作为一个示例，所述MEMS传感器芯片300相比于所述调理芯片200具有更大的电功率，所以所述第二绝缘胶320应具有更好的导热性能，同时考虑到成本，所以第一绝缘胶220相较于所述第二绝缘胶320成本较低。

示例性的，如图1所示，所述第一绝缘胶220为环氧胶，所述第二绝缘胶320为硅胶。

可以理解的，所述硅胶相较于所述环氧胶具有更好的导热性能，所述环氧胶相较于所述硅胶成本较低，所以本公开实施例选用两种不同材质的绝缘胶将分别将所述MEMS传感器芯片300和所述调理芯片200进行固定。

示例性的，所述环氧胶的厚度范围为8um～12um。所述硅胶的厚度范围为35um～45um。

作为一个示例，所述MEMS传感器芯片300的厚度约为300um，所述调理芯片200的厚度约为150um，所述环氧胶的厚度约为10um，所述硅胶的厚度约为40um，硅胶较厚具有更好导热性能。所述环氧胶粘结在电路板100的正面的固定区域，并经过高温烘烤固化将所述调理芯片200固定于所述固定区域；同样的，所述硅胶粘结在所述调理芯片200的正面，然后经高温烘烤固化将所述MEMS传感器芯片300固定于所述调理芯片200的正面。所述MEMS传感器芯片300作为电功率较高的器件，利用硅胶良好的导热性能，将工作过程中产生的热量散发出去，达到保护所述MEMS传感器芯片300的作用。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开实施例的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开实施例并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开实施例的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开实施例的保护范围。

Claims

1.一种MEMS传感器封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：电路板，依次绝缘堆叠设置于所述电路板的MEMS传感器芯片和调理芯片，以及封装所述电路板、所述MEMS传感器芯片和所述调理芯片的壳体；

所述MEMS传感器芯片和所述调理芯片分别与所述电路板电连接，所述调理芯片用于对所述MEMS传感器芯片检测的压力信号进行补偿。

2.根据权利要求1所述的MEMS传感器封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括第一键合引线，所述第一键合引线的两端分别与所述调理芯片和所述电路板电连接。

3.根据权利要求2所述的MEMS传感器封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括第二键合引线，所述第二键合引线的两端分别与所述MEMS传感器芯片和所述电路板电连接。

4.根据权利要求3所述的MEMS传感器封装结构，其特征在于，所述电路板的边缘区域设置有焊盘，所述焊盘分别与所述第一键合引线和所述第二键合引线电连接。

5.根据权利要求3所述的MEMS传感器封装结构，其特征在于，所述第一键合引线和所述第二键合引线设置有弧形过度段。

6.根据权利要求5所述的MEMS传感器封装结构，其特征在于，所述第一键合引线的弧形过度段的顶端高度范围为600um～700um。

7.根据权利要求1至6任一项所述的MEMS传感器封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括第一绝缘胶和第二绝缘胶；

所述第一绝缘胶设置于所述调理芯片和所述电路板之间，所述第二绝缘胶设置于所述MEMS传感器芯片和所述调理芯片之间；其中，

所述第一绝缘胶与所述第二绝缘胶的导热性能不同。

8.根据权利要求7所述的MEMS传感器封装结构，其特征在于，所述第一绝缘胶为环氧胶，所述第二绝缘胶为硅胶。

9.根据权利要求8所述的MEMS传感器封装结构，其特征在于，所述环氧胶的厚度范围为8um～12um。

10.根据权利要求8所述的MEMS传感器封装结构，其特征在于，所述硅胶的厚度范围为35um～45um。