專利名稱：微型電場(chǎng)傳感器的抗靜電積累封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于微機(jī)械加工技術(shù)的微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
地面和空中大氣電場(chǎng)在雷電預(yù)警、氣象監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域逐漸成為不可或 缺的重要參量，具有重要的軍事意義和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。借助電場(chǎng)傳感 器對(duì)近地面和空中大氣靜電場(chǎng)變化的監(jiān)測(cè)，可以獲取準(zhǔn)確的氣象信息， 從而為導(dǎo)彈、火箭和衛(wèi)星等飛行器的發(fā)射升空提供重要的安全保障，也 可進(jìn)行地震等重大災(zāi)害預(yù)報(bào)。除此之外，電場(chǎng)傳感器在工業(yè)生產(chǎn)、電力 和科學(xué)研究等領(lǐng)域也具有重要的應(yīng)用需求。
基于微機(jī)械加工技術(shù)(MEMS技術(shù))的微型電場(chǎng)傳感器具有成本低、 體積小、功耗低、可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)、易于集成化、工作頻帶寬(從DC到 幾百Hz)，以及電場(chǎng)探測(cè)的空間分辨率高等突出優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為電場(chǎng)探測(cè) 中具有重要發(fā)展?jié)摿Φ钠骷?，得到?guó)際上越來(lái)越多研究者的關(guān)注。
然而，由于大氣環(huán)境的復(fù)雜性，大氣離子流、封裝結(jié)構(gòu)自身帶電以 及電泄漏等問(wèn)題成為影響大氣電場(chǎng)探測(cè)微傳感器靈敏度、精度和長(zhǎng)期探 測(cè)可靠性的重要因素。這些問(wèn)題迄今為止仍是阻礙該傳感器封裝技術(shù)解 決的關(guān)鍵所在和最重要的難點(diǎn)問(wèn)題之一，國(guó)際上也沒(méi)有相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù) 或成果報(bào)道。
目前封裝問(wèn)題是MEMS器件發(fā)展的技術(shù)瓶頸，近年來(lái)倍受關(guān)注。在 封裝技術(shù)研究方面，國(guó)內(nèi)外已有大量的研究報(bào)道，近年發(fā)展的重要相關(guān) 技術(shù)有基于硅片鍵合的圓片級(jí)封裝技術(shù)，以及倒裝芯片(FCP)封裝技術(shù)、 球柵陣列(BGA)封裝技術(shù)和三維(3D)封裝技術(shù)等先進(jìn)的MEMS芯片 級(jí)、系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)。但是，上述技術(shù)都不能直接用于微型電場(chǎng)傳感器 的封裝中。由于微型電場(chǎng)傳感器測(cè)量大氣靜電場(chǎng)，利用封裝蓋板引入被
4測(cè)電場(chǎng)，易受大氣環(huán)境靜電積累影響，上述封裝技術(shù)并不能解決傳感器 電場(chǎng)探測(cè)的關(guān)鍵問(wèn)題，比如封裝結(jié)構(gòu)自身帶電等。
造成微型電場(chǎng)傳感器封裝技術(shù)至今仍不能解決，不能進(jìn)行準(zhǔn)確、長(zhǎng) 期可靠的近地面和空中大氣電場(chǎng)探測(cè)的主要問(wèn)題包括(1)傳感器封裝 結(jié)構(gòu)自身帶電，影響傳感器的輸出存在不確定的偏置和噪聲；(2)大氣 環(huán)境存在的離子流和溫度變化產(chǎn)生的噪聲，使測(cè)量困難；(3)引入被測(cè) 電場(chǎng)的封裝蓋板與其他封裝結(jié)構(gòu)存在的電泄漏問(wèn)題，可能導(dǎo)致被測(cè)電場(chǎng) 屏蔽，無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的旨在提供一種可用于微型電場(chǎng)傳感器芯片封裝的結(jié)構(gòu)裝 置，主要目的在于解決電場(chǎng)探測(cè)，尤其是靜電場(chǎng)探測(cè)時(shí)，存在的傳感器 結(jié)構(gòu)自身帶電等情況對(duì)探測(cè)的影響，增強(qiáng)器件探測(cè)的可靠性，滿足應(yīng)用 需求。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一方面，是提供一種用于微型電場(chǎng)傳感器 的封裝結(jié)構(gòu)，含有一封裝支撐結(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)探測(cè)單元對(duì)稱布置并固定 連接，其中
每個(gè)探測(cè)單元包括一基板、 一導(dǎo)體封蓋、 一傳感器芯片、O型圈、 連接電路及其凸焊點(diǎn)和接地屏蔽環(huán)，傳感器芯片置于基板上的中央位置 的接地屏蔽環(huán)內(nèi)部，O型圈安裝到基板的邊緣處，基板和導(dǎo)體封蓋對(duì)準(zhǔn)O 型圈并緊密結(jié)合，并基板和導(dǎo)體封蓋裝載到真空室中，具有施加壓力的
基板和導(dǎo)體封蓋將o型圈壓在基板和導(dǎo)體封蓋之間，在o型圈周?chē)畛?br> 真空密封膠，實(shí)現(xiàn)真空密封。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的另一方面，是一種微型電場(chǎng)傳感器的封
裝方法，包括步驟如下
步驟l:首先，選擇基板，基板嵌入固定結(jié)構(gòu)中，并對(duì)基板進(jìn)行金屬 淀積、布線和微細(xì)加工；然后，粘接接地屏蔽環(huán)于基板上，傳感器芯片 嵌入接地屏蔽環(huán)的內(nèi)部，在基板上固定裝載含有傳感器芯片的接地屏蔽 環(huán)，放置彈性O(shè)型密封圈；
步驟2:將導(dǎo)體封蓋與O型圈進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)緊密連接；
5步驟3:導(dǎo)體封蓋和基板通過(guò)真空室中的O型圈而被相互間隔開(kāi)一 預(yù)定的距離，并且通過(guò)加兩個(gè)壓板將導(dǎo)體封蓋和基板預(yù)壓緊；
步驟4:對(duì)真空室進(jìn)行排氣，使得導(dǎo)體封蓋和基板因真空和大氣壓力 之間的壓差而結(jié)合起來(lái)；
步驟5:上述步驟完成一個(gè)探測(cè)單元封裝，實(shí)現(xiàn)一探測(cè)單元的真空密 封；重復(fù)上述步驟1一4對(duì)另一探測(cè)單元進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)另一探測(cè)單元的 真空密封；
步驟6:利用倒裝焊接的MEMS封裝技術(shù)，將兩探測(cè)單元與兩基板 lb進(jìn)行電氣連接、固定，并且將兩探測(cè)單元封裝支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定連接。
本發(fā)明的有益效果利用雙電場(chǎng)傳感器對(duì)稱布置的方案設(shè)計(jì)，并通過(guò)
差分原理，盡可能降低靜電積累引起的傳感器輸出的共模量，從而提取 被測(cè)電場(chǎng)信號(hào)，此外，采用半球形結(jié)構(gòu)作為封裝蓋板可減小電荷放電對(duì) 傳感器電場(chǎng)探測(cè)的影響。本發(fā)明方案可有效解決電場(chǎng)探測(cè)(尤其是靜電 場(chǎng)探測(cè))時(shí)存在的傳感器結(jié)構(gòu)自身帶電等情況對(duì)探測(cè)的影響，增強(qiáng)器件 探測(cè)的可靠性，滿足應(yīng)用需求。


圖1為本發(fā)明微型電場(chǎng)傳感器的整體封裝結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2為本發(fā)明微型電場(chǎng)傳感器兩個(gè)探測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖， 圖3A-圖3E為本發(fā)明微型電場(chǎng)傳感器一種真空封裝方法。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1，本發(fā)明所述的微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)總體示意圖， 圖1為所述傳感器封裝結(jié)構(gòu)三維視圖。本發(fā)明圖1所述的微電場(chǎng)傳感器 封裝結(jié)構(gòu)主要包括第一探測(cè)單元l、第二探測(cè)單元2和兩封裝支撐結(jié)構(gòu) 3,且第一探測(cè)單元1和第二探測(cè)單元2對(duì)稱放置于兩封裝支撐結(jié)構(gòu)3的 內(nèi)部，并與封裝支撐結(jié)構(gòu)3固定連接。
請(qǐng)參見(jiàn)圖2，示出了第一探測(cè)單元1和第二探測(cè)單元2的結(jié)構(gòu)示意圖 和圖3A，其中
6第一探測(cè)單元1主要包括傳第一感器芯片4a、第一 O型圈8a、第一 基板llb、第一固定結(jié)構(gòu)lla、第一導(dǎo)體封蓋12、第一連接電路18及其 第一凸焊點(diǎn)16、第一接地屏蔽環(huán)17;第二探測(cè)單元2與所述第一探測(cè)單 元l可采用相同的結(jié)構(gòu)，包括傳第二感器芯片4b、第二0型圈8b、第二 基板21b、固定結(jié)構(gòu)第二 21a、以及導(dǎo)第二體封蓋22、連接電路第二 18 及其第二凸焊點(diǎn)26、第二接地屏蔽環(huán)27等組成。
續(xù)請(qǐng)參見(jiàn)圖2和圖3A，下面對(duì)第一探測(cè)單元1和第二探測(cè)單元2的 結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述，第一、第二傳感器芯片4a、 4b分別置于第一、第二 基板llb、 21b中央位置的第一、第二接地屏蔽環(huán)17、 27內(nèi)部，第一、 第二0型圈8a、 8b分別安裝到第一、第二基板llb、 21b的邊緣處，使 第一、第二基板llb、 21b和第一、第二導(dǎo)體封蓋12、 22分別對(duì)準(zhǔn)第一、 第二0型圈8a、 8b并緊密結(jié)合，并將第一、第二基板ilb、 21b和第一、 第二導(dǎo)體封蓋12、 22放入真空室中，通過(guò)對(duì)第一、第二基板llb、 21b 和第一、第二導(dǎo)體封蓋12、 22施加壓力，而使第一、第二0型圈8a、 8b 被壓在基板llb、 21b和第一、第二導(dǎo)體封蓋12、 22之間，并在第一、 第二0型圈8a、 8b周?chē)畛湔婵彰芊饽z，對(duì)真空室排氣，移除被施加的 壓力，實(shí)現(xiàn)真空密封。所述第一導(dǎo)體封蓋12與第一、第二基板llb、 21b 之間需要有良好的絕緣性能的第一、第二0型圈8a、 8b，第一、第二O 型圈8a、 8b為彈性0型圈。
第一、第二傳感器芯片4a、 4b為基于微機(jī)械加工技術(shù)制備的微型電 場(chǎng)傳感器芯片，第一、第二傳感器芯片4a、 4b可以是一傳感器敏感結(jié)構(gòu)， 或由一傳感器敏感結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)感應(yīng)集成電路組成，所述第一、第二傳 感器芯片4a、 4b可以分別是一片或者多片，包含的集成電路可以與傳感 器芯片單片集成，或者作為獨(dú)立芯片而裝載在所述封裝結(jié)構(gòu)中。
第一、第二接地屏蔽環(huán)17、 27分別位于的第一、第二基板llb、 21b 上面，第一、第二傳感器芯片4a、 4b分別位于第一、第二接地屏蔽環(huán)17、 27的上面，且接地屏蔽環(huán)7與電路的接地端連接，由導(dǎo)體金屬制備而成。 該第一、第二基板llb、 21b可采用印制電路基板(PCB)、玻璃基板、陶 瓷基板或者硅基板等多種基板類(lèi)型，可以是單層或者多層基板，形狀可 以是圓形、方形或不規(guī)則形狀中任一種。該第二、第二導(dǎo)體封蓋12、 22
7在被測(cè)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生感應(yīng)電荷，從而在第一、第二傳感器芯片4a、 4b和第一、第二導(dǎo)體封蓋12、 22之間產(chǎn)生與被測(cè)電場(chǎng)呈一定線性關(guān)系的電勢(shì)差，該電勢(shì)差以電場(chǎng)的形式作用在傳感器芯片上，因此，可以探測(cè)出被測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度。該第一、第二導(dǎo)體封蓋12、 22可采用金屬或鍍金材料，比如銅、鍍金板等，形狀優(yōu)先采用球形，以避免測(cè)試中出現(xiàn)靜電放電現(xiàn)象，也可以采取方形、圓形或不規(guī)則形狀的其中一種。探測(cè)單元可以獨(dú)立用于電場(chǎng)探測(cè)，利用特殊的真空密封技術(shù)和非真空密封方法，實(shí)現(xiàn)第一、第二導(dǎo)體封蓋12、 22與第一、第二基板llb、 21b之間的緊密結(jié)合，并且兩者有良好的絕緣性能，同時(shí)第一、第二導(dǎo)體封蓋12、 22的空腔保持裝載第一、第二傳感器芯片4a、 4b有一定的真空度，從而有利于提高器件的靈敏度和穩(wěn)定性等性能。利用倒裝焊(FCP)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)探測(cè)單元的電氣連接和對(duì)稱布置，這樣由于靜電荷積累產(chǎn)生共模輸出，因此，利用差分原理可以抵消靜電荷積累對(duì)電場(chǎng)輸出的影響。該封裝支撐結(jié)構(gòu)3置于兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立探測(cè)單元的中間位置，用于探測(cè)時(shí)傳感器結(jié)構(gòu)的安裝和固定，且該封裝支撐結(jié)構(gòu)3采用導(dǎo)體并接地。
另外，除了實(shí)現(xiàn)微型電場(chǎng)傳感器的封裝和實(shí)際電場(chǎng)探測(cè)，本發(fā)明還提供一種可實(shí)現(xiàn)微型電場(chǎng)傳感器芯片的封裝結(jié)構(gòu)的方法。
所述探測(cè)單元1是用彈性O(shè)型密封圈8a將具有空腔的第一導(dǎo)體封蓋12和裝載第一傳感器芯片4a的第一基板llb、 21b緊密結(jié)合在一起，防止氣體泄漏。第一、第二導(dǎo)體封蓋12、 22為半球形導(dǎo)體封裝蓋板。
具體而言，本發(fā)明示例的一種的裝備方法如圖3所示，實(shí)施具體步驟主要包括
(1) 請(qǐng)參見(jiàn)圖3A所示，首先，選擇第一基板llb，第一基板lib嵌入第一固定結(jié)構(gòu)lla中，并對(duì)第一基板llb進(jìn)行金屬淀積、布線和微細(xì)加工，進(jìn)行O型腔的加工、第一、第二接地屏蔽環(huán)17及27、連接電路18和第一基板llb本體上的焊盤(pán)的加工；然后，粘接第一傳感器芯片4a于第一基板llb上，第一傳感器芯片4a應(yīng)置于第一、第二接地屏蔽環(huán)17和27的里面區(qū)域，放置彈性的第一0型密封圈8a;
(2) 請(qǐng)參見(jiàn)圖3B所示，將第一導(dǎo)體封蓋12與彈性的第一 O型密封圈8a進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)緊密連接；
8(3) 請(qǐng)參見(jiàn)圖3C所示，所述第一導(dǎo)體封蓋12和第一基板llb通過(guò)真空室中的彈性第一O型密封圈8a而被相互間隔開(kāi)一預(yù)定的距離，并且通過(guò)加第一壓板9al和第二壓板9bl被預(yù)壓緊，第二探測(cè)單元2采用第三壓板9a2和第四壓板9b2進(jìn)行預(yù)壓緊；
(4) 對(duì)真空室進(jìn)行排氣，使得第一導(dǎo)體封蓋12和第一基板lib因真空和大氣壓力之間的壓差而結(jié)合起來(lái)；
(5) 請(qǐng)參見(jiàn)圖3D所示，上述步驟完成第一探測(cè)單元1封裝，實(shí)現(xiàn)第一探測(cè)單元1的真空密封；所述第二探測(cè)單元2也采取與上述步驟(1)_ (4)相同的步驟進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)第二探測(cè)單元2的真空密封；.
(6) 最后，請(qǐng)參見(jiàn)圖3E利用倒裝焊接(FCP)等先進(jìn)MEMS封裝技術(shù)，將第一探測(cè)單元1、第二探測(cè)單元2和第一、第二基板llb、 21b進(jìn)行電氣連接固定，并且將第一探測(cè)單元1、第一探測(cè)單元2與圖1示出的兩個(gè)封裝支撐結(jié)構(gòu)3進(jìn)行固定連接，便于滿足探測(cè)和應(yīng)用安裝需求。由于在該工藝中，不需要陽(yáng)極鍵合，因此，不會(huì)發(fā)生釋放氣體的情況，并且工藝也簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)，不會(huì)產(chǎn)生泄漏從而可保持高真空。真空封裝好后，真空密封膠可填充在第一 O型圈8a和第二 O型圈8b外側(cè)。
此外，本發(fā)明也包括不采用真空密封的封裝方法，直接采用焊接、禾占接等技術(shù)實(shí)現(xiàn)封裝結(jié)構(gòu)的氣密封，在此不加詳細(xì)贅述。
其中，而所述的封裝支撐結(jié)構(gòu)3是用于第一探測(cè)單元1和第二探測(cè)單元2的固定和支撐結(jié)構(gòu)，可以是平板形、矩形等各種形狀之一，采用導(dǎo)體、金屬或表面鍍金材料，并且測(cè)試時(shí)，導(dǎo)體材料接地。包括用于固定第一探測(cè)單元1的第一固定結(jié)構(gòu)11a和固定第二探測(cè)單元2的第二固定結(jié)構(gòu)21a等。
其中，所述微型電場(chǎng)傳感器封裝結(jié)構(gòu)的第一基板11b和第二基板21b可以采用印制電路基板(PCB)、玻璃基板、陶瓷基板或者硅基板等多種基板類(lèi)型，可以是單層或者多層基板。在所述第一、第二基板llb、 21b上的一面用于安裝第一、第二傳感器芯片4a、 4b，表面須進(jìn)行覆銅等金屬淀積處理，且保持接地，并留出與傳感器芯片連接的焊盤(pán)，其余部分可優(yōu)先考慮全部覆銅接地，通過(guò)超聲絲焊等技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)傳感器芯片之間或與電路的電氣連接。所述基板的另一面須制備出凸悍點(diǎn)、布線和淀積接地金屬等，可用于兩個(gè)探測(cè)單元的電氣連接及信號(hào)檢測(cè)電路搭建。其中凸焊點(diǎn)用于第一探測(cè)單元1和第二探測(cè)單元2之間的電氣連接，布線和接地金屬可以制備傳感器預(yù)處理和檢測(cè)電路，提高了信噪比，有利于減小傳感器系統(tǒng)的體積和重量，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)級(jí)封裝(SOP)，滿足了微傳感器小型化、集成化的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)然，本發(fā)明也包括基板不加工線
路的情況。此外，安裝第一、第二傳感器芯片4a、 4b的一面需要加工出O型腔，用于第一、第二導(dǎo)體封蓋12、 22和第一、第二基板llb、 21b之間的緊密連接，保持密封腔的氣密性。
所述傳感器封裝結(jié)構(gòu)的第一導(dǎo)體封蓋12和第二導(dǎo)體封蓋22可采用導(dǎo)體、金屬或者鍍金材料等，并且優(yōu)選采用半球形形狀，避免在實(shí)際探測(cè)時(shí)可能出現(xiàn)的靜電放電情況，此外，所述導(dǎo)體封蓋的形狀也可以采用方形、圓形或不規(guī)則形狀等其中任何一種。
在所述傳感器封裝結(jié)構(gòu)的兩個(gè)探測(cè)單元密封時(shí)，第一 O型圈8a和第二 O型圈8b分別安裝在第一基板lib和第二基板21b上。第一 O型圈8a和第二 O型圈8b可以采用橡膠或者樹(shù)脂材料等彈性材料之一制備而成，并可在安裝之前進(jìn)行一定的預(yù)處理。
此外，在所述第一探測(cè)單元1的基板lib和第二所述探測(cè)單元2的第二基板21b之間還可以增加環(huán)形圈10如圖3D所示，主要目的用于該傳感器的系統(tǒng)封裝級(jí)封裝，即在第一基板lib和第二基板21b上加工電氣線路，為裝載傳感器芯片和熱設(shè)計(jì)而預(yù)留一定的空間，其中所述環(huán)形圈IO可以是圓形、方形等形狀，材料優(yōu)先考慮金屬，且接地電勢(shì)。
盡管已經(jīng)參考其示例性實(shí)施例來(lái)特別顯示和介紹了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在不偏離權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以進(jìn)行各種形式上和細(xì)節(jié)上修改。
10
權(quán)利要求
1.一種微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，含有兩個(gè)封裝支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于具有兩個(gè)探測(cè)單元與兩個(gè)封裝支撐結(jié)構(gòu)對(duì)稱布置并固定連接，每個(gè)封裝支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)有一個(gè)探測(cè)單元，其中每個(gè)探測(cè)單元包括一基板、一導(dǎo)體封蓋、一傳感器芯片、O型圈、連接電路及其凸焊點(diǎn)和接地屏蔽環(huán)，傳感器芯片置于基板上的中央位置的接地屏蔽環(huán)內(nèi)部，O型圈安裝到基板的邊緣處，基板和導(dǎo)體封蓋對(duì)準(zhǔn)O型圈并緊密結(jié)合，并基板和導(dǎo)體封蓋裝載到真空室中，具有施加壓力的基板和導(dǎo)體封蓋將O型圈壓在基板和導(dǎo)體封蓋之間，在O型圈周?chē)畛湔婵彰芊饽z，實(shí)現(xiàn)真空密封。
2. 如權(quán)利要求l所述的微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于， 基板與導(dǎo)體封蓋由粘結(jié)劑緊密連接；或是通過(guò)真空密封方法或非真空密 封方法實(shí)現(xiàn)基板和導(dǎo)體封蓋之間的緊密結(jié)合。
3. 如權(quán)利要求1所述的微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于， 兩個(gè)探測(cè)單元由倒轉(zhuǎn)焊技術(shù)實(shí)現(xiàn)連接。
4. 如權(quán)利要求l所述的微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于， 兩個(gè)封裝支撐結(jié)構(gòu)置于兩個(gè)對(duì)稱布置的探測(cè)單元的中間位置處，便于實(shí) 際探測(cè)時(shí)傳感器封裝結(jié)構(gòu)的安裝和固定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述傳感器芯片為基于微機(jī)械加工技術(shù)制備的微型電場(chǎng)傳感器芯片，或 者包含傳感器感應(yīng)集成電路的傳感器芯片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于，所述傳感器芯片是一片或者多片，包含集成電路與傳感器芯片單 片集成，或者為一獨(dú)立芯片裝載在所述封裝結(jié)構(gòu)中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述基板是印制電路基板、玻璃基板、陶瓷基板或者硅基板，或是雙層 基板、或者多層基板，基板的形狀是圓形、方形或不規(guī)則形狀中任一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)體封蓋為導(dǎo)體、金屬或鍍金材料，或在正反兩面淀積導(dǎo)電材料的 復(fù)合材料，導(dǎo)體封蓋采用半球形狀、圓形、方形或者不規(guī)則形狀中的任 一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述的探測(cè)單元為一個(gè)探測(cè)單元對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在 于，所述基板、導(dǎo)體封蓋和O型圈置于真空室中，是利用真空和大氣壓存在的壓差而實(shí)現(xiàn)基板和導(dǎo)體封蓋之間的緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)真空密封。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基板一面含有焊盤(pán)、導(dǎo)體封蓋和銅，其中基板一面的本體上具有的焊盤(pán)用于引線壓焊，實(shí)現(xiàn)傳感器芯片和電 路的電氣連接，基板一面的部分區(qū)域用于與導(dǎo)體封蓋連接和裝載傳感器 芯片，基板一面的其余部分覆銅且接地；在基板另一面上有傳感器檢測(cè)電路的布線和凸焊點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)傳感 器互連和系統(tǒng)級(jí)封裝。
12. —種微型電場(chǎng)傳感器的封裝方法，包括步驟如下步驟l:首先，選擇基板，基板嵌入固定結(jié)構(gòu)中，并對(duì)基板進(jìn)行金屬 淀積、布線和微細(xì)加工；然后，粘接接地屏蔽環(huán)于基板上，傳感器芯片 嵌入接地屏蔽環(huán)的內(nèi)部，在基板上固定裝載含有傳感器芯片的接地屏蔽 環(huán)，放置彈性O(shè)型密封圈；步驟2:將導(dǎo)體封蓋與O型圈進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)緊密連接；步驟3:導(dǎo)體封蓋和基板通過(guò)真空室中的O型圈而被相互間隔開(kāi)一 預(yù)定的距離，并且通過(guò)加兩個(gè)壓板將導(dǎo)體封蓋和基板預(yù)壓緊；步驟4:對(duì)真空室進(jìn)行排氣，使得導(dǎo)體封蓋和基板因真空和大氣壓力 之間的壓差而結(jié)合起來(lái)；步驟5:上述步驟完成一個(gè)探測(cè)單元封裝，實(shí)現(xiàn)一探測(cè)單元的真空密 封；重復(fù)上述步驟1一4對(duì)另一探測(cè)單元進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)另一探測(cè)單元的 真空密封；步驟6:利用倒裝焊接的MEMS封裝技術(shù)，將兩探測(cè)單元與兩基板 lb進(jìn)行電氣連接、固定，并且將兩探測(cè)單元封裝支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微型電場(chǎng)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)抗靜電積累，消除自身帶電等影響，提高實(shí)際探測(cè)的可靠性和穩(wěn)定。所述微型電場(chǎng)傳感器封裝結(jié)構(gòu)主要包括由兩個(gè)同樣的探測(cè)單元和封裝支撐結(jié)構(gòu)三部分組成，其中每個(gè)探測(cè)單元主要包括一基板、一導(dǎo)體封蓋、一傳感器芯片等。其中所述傳感器分別裝載在基板上，并淀積金屬和布線，可制備傳感器的檢測(cè)電路，通過(guò)簡(jiǎn)單、高效的密封技術(shù)實(shí)現(xiàn)基板和導(dǎo)電封蓋的緊密結(jié)合。所述探測(cè)單元通過(guò)倒裝焊技術(shù)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱布置，并利用所述傳感器封裝的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)的固定和安裝。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)微型電場(chǎng)傳感器的系統(tǒng)級(jí)封裝。
文檔編號(hào)B81B7/00GK101683966SQ200810222768
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者夏善紅, 彭春榮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所