專利名稱：一種基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)，更確切地說(shuō)本發(fā)明是一 種基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)。屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)領(lǐng)域。
技術(shù)背景公開號(hào)CN 1282868A的發(fā)明專利中公開了一種壓力傳感器，它包括一 基礎(chǔ)單元， 一罩形金屬容器和一彈性隔膜片。在基礎(chǔ)單元上裝有一傳感器芯 片。罩形金屬容器固定在基礎(chǔ)單元上，在罩形金屬容器中密封有硅油?；A(chǔ) 單元有一金屬接頭、 一定位玻璃構(gòu)件、 一電極銷和一不透氣的密封玻璃構(gòu)件。如上所述，目前已有的硅壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)基本相同，主要由傳感 器芯片、底座、罩形金屬容器、硅油、彈性膜片組成。 一般通過(guò)焊接的方式 將罩形金屬容器、彈性膜片、底座焊接在一起形成密閉腔體，傳感器芯片安 裝在底座上，在傳感器芯片和外殼之間的密閉腔體內(nèi)充滿硅油，外界壓力通 過(guò)膜片和硅油傳遞到壓力傳感器芯片上。這樣的壓力傳感器制造難度高、體 積大、成本高。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)， 其工藝簡(jiǎn)單、體積小、性能良好、成本低廉。本發(fā)明所提供的基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)包括基板、硅壓阻式壓力傳感器芯片、金屬圈、粘接膠、包封膠、鍵合引線，其特征在于: 硅壓阻式壓力傳感器芯片是由硅材料組成的，所述的壓力傳感器芯片包括硅 彈性膜、壓力參考腔、硅壓力敏感電阻、硅襯底框架，硅壓阻式壓力傳感器 芯片置于基板上面，硅壓阻式壓力傳感器芯片與基板間填充粘接膠，粘接膠將壓力傳感器芯片固定在基板上;硅壓阻式壓力傳感器芯片上覆蓋有包封膠; 基板上下兩面的金屬圖形通過(guò)過(guò)孔互連；基板上部金屬圖形通過(guò)鍵合引線與200810037306.9說(shuō)明書第2/4頁(yè)硅壓阻式壓力傳感器芯片互連，其底部金屬圖形作為硅壓阻式壓力傳感器的輸入輸出端口，其輸入輸出端口至少在四個(gè)以上；在基板的頂部粘接金屬圈，在基板頂部粘貼的金屬圈內(nèi)，容納硅壓阻式壓力傳感器芯片、鍵合引線和包封膠；所述的包封硅壓阻式壓力傳感器芯片的包封膠為硅凝膠，硅凝膠覆蓋在 硅壓阻式壓力傳感器芯片上，即可把外界壓力傳遞到硅壓阻式壓力傳感器芯 片上，也將硅壓阻式壓力傳感器芯片與外界環(huán)境隔絕開；所述的金屬圈為剛性中空管，兩邊端口直徑相同，金屬圈端面粘接在封 裝基板頂部，中空部分容納硅壓阻式壓力傳感器芯片、鍵合引線以及包封膠;所述的基板在金屬圖形中間位置有過(guò)孔連接基板兩面的金屬圖形，在基 板邊緣的位置還有半孔連接兩面的金屬圖形；所述的貼裝硅壓阻式壓力傳感器芯片的粘接膠為硅橡膠。本發(fā)明所述的基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)步驟1. 在基板頂部放置芯片位置涂覆硅橡膠，貼裝硅壓阻式壓力傳感器芯片， 加熱固化；2. 用鍵合引線把硅壓阻式壓力傳感器芯片輸入輸出端連接到基板頂部的 金屬圖形上；3. 在基板頂部放置金屬圈位置涂覆粘接劑，貼裝金屬圈，加熱固化；4. 在金屬圈內(nèi)滴注硅凝膠，覆蓋在硅壓阻式壓力傳感器芯片四周。 由于采用了上述的封裝結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所描述的硅壓阻式壓力傳感器封裝，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)勢(shì)1. 芯片直接貼裝在基板上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。與其他封裝形式的壓力傳感 器相比，本發(fā)明中所述硅壓阻式壓力傳感器在封裝體積和封裝成本上有著明 顯的優(yōu)勢(shì)；2. 采用邊緣半孔、中間過(guò)孔相結(jié)合連接基板兩面金屬圖形的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 更便于把硅壓阻式壓力傳感器焊接到電路板上，并且增加了焊接的可靠性。 本發(fā)明中所述硅壓阻式壓力傳感器即可進(jìn)行手工焊接又兼容表面貼裝焊接；3.在封裝過(guò)程中，與硅壓阻式壓力傳感器芯片接觸的封裝材料會(huì)對(duì)其 產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力作用，使其發(fā)生形變，造成壓力傳感器性能隨之發(fā)生漂移。本 發(fā)明中所述的硅壓阻式壓力傳感器選用硅橡膠作為粘接膠，硅凝膠作為包封 膠。硅橡膠和硅凝膠具有彈性模量小的特點(diǎn)，其柔軟、富有彈性的特性，能 夠減少封裝材料對(duì)硅壓阻式壓力傳感器芯片產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，從而盡可能地、有效地減少封裝對(duì)其性能的影響；4. 包封的硅凝膠填充在硅壓阻式壓力傳感器芯片的四周，既可以傳遞壓 力，又起到了密閉作用，保護(hù)壓力傳感器芯片及鍵合引線免受外界環(huán)境的影 響。這樣既不需要像其它壓力傳感器一樣形成密閉腔體，也不需要填充硅油；5. 在封裝基板的頂部粘接金屬圈，起到支撐保護(hù)的作用，有效地防止硅 壓阻式壓力傳感器芯片、鍵合引線和硅凝膠因受外力擠壓碰撞而損壞。由此可見，本發(fā)明提供的封裝結(jié)構(gòu)，減少封裝產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，從而有 效減少封裝對(duì)敏感器件性能的影響，提供的封裝結(jié)構(gòu)可以廣泛地應(yīng)用到界些 應(yīng)力敏感地MEMS器件封裝中。


圖1硅壓阻式壓力傳感器剖視2硅壓阻式壓力傳感器俯視3硅壓阻式壓力傳感器底視中各數(shù)字代表的含義為l基板2過(guò)孔3半孔4硅壓阻式壓力傳感器芯片5鍵合引線6粘接膠 硅橡膠7金屬圈8硅彈性膜9壓力參考腔IO壓敏電阻ll硅框架12包封 膠硅凝膠。
具體實(shí)施方式
下面僅結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)步驟作一詳細(xì)說(shuō)明，以進(jìn)一步闡明本發(fā)明 的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。本發(fā)明提供的基于基板的硅壓阻式壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)如圖1-3所示基板1是一塊有金屬圖形分布的雙面基板，基板的底部金屬圖形為壓力傳感器與外界連接的輸入輸出端口 ，通過(guò)中間過(guò)孔2和邊緣半孔3實(shí)現(xiàn)基板 雙面金屬圖形的電氣互連。粘接膠6把硅壓阻式壓力傳感器芯片4貼裝在基 板頂部，硅壓阻式壓力傳感器芯片上的輸入輸出端用鍵合引線5連接到基板 頂部的金屬圖形上，從而最終實(shí)現(xiàn)硅壓阻式壓力傳感器芯片與外界的電氣互 連。在基板頂部粘接金屬圈7以保護(hù)硅壓阻式壓力傳感器芯片及鍵合引線， 在金屬圈內(nèi)滴注有包封膠12，隔絕硅壓阻式壓力傳感器芯片與外界環(huán)境的接 觸。其中的硅壓阻式壓力傳感器芯片由硅材料組成，該芯片包括硅彈性膜8、 壓力參考腔9、硅壓力敏感電阻10、硅襯底框架11。這種硅壓阻式壓力傳感器封裝具有的結(jié)構(gòu)特征如下在所述硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)中，基板在金屬圖形中間位置有過(guò) 孔連接基板兩面的金屬圖形，在金屬圖形的邊緣位置還有半孔連接兩面的金 屬圖形?；宓撞康慕饘賵D形至少構(gòu)成四個(gè)以上的輸入輸出端口。在所述硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)中，貼裝硅壓阻式壓力傳感器芯片 的粘接膠采用硅橡膠。在所述硅壓阻式壓力傳感器中，包封硅壓阻式壓力傳感器芯片的包封膠 采用硅凝膠。在所述硅壓阻式壓力傳感器中，金屬圈為剛性中空管，兩面端口直徑相 同，金屬圈的一個(gè)端面粘接在基板頂部，中空部分容納硅壓阻式壓力傳感器 芯片、鍵合引線以及包封膠。
權(quán)利要求
1. 一種基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括基板、硅壓阻式壓力傳感器芯片、金屬圈、鍵合引線，其特征在于(1)基板是一塊有金屬圖形分布的雙面基板，基板底部的金屬圖形為壓力傳感器與外界連接的輸入輸出端口，通過(guò)中間過(guò)孔和邊緣半孔實(shí)現(xiàn)基板雙面金屬圖形的電氣互連；(2)硅壓阻式壓力傳感器芯片貼裝在基板頂部，硅壓阻式壓力傳感器芯片上的輸入輸出端用鍵合引線連接到基板頂部的金屬圖形上，從而最終實(shí)現(xiàn)硅壓阻式壓力傳感器芯片與外界的電氣互連；(3)基板頂部粘接金屬圈，容納硅壓阻式壓力傳感器芯片及鍵合引線。
2、 按權(quán)利要求1所述的基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其 特征在于基板底部的金屬圖形至少構(gòu)成四個(gè)以上輸入輸出端口。
3、 按權(quán)利要求1所述的基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其 特征在于硅壓阻式壓力傳感器芯片貼裝在基板頂部是通過(guò)粘接膠實(shí)現(xiàn)的。
4、 按權(quán)利要求3所述的基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其 特征在于所述的粘接膠為硅橡膠。
5、 按權(quán)利要求1所述的基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的金屬圈為剛性中空管，兩面端口的直徑相同。
6、 按權(quán)利要求1或5所述的基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)， 其特征在于一個(gè)在金屬圈內(nèi)滴封包封膠，填充在硅壓阻式壓力傳感器的四周， 從而隔絕硅壓阻式壓力傳感器芯片與外界環(huán)境的接觸。
7、 按權(quán)利要求l、 3或6所述的基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié) 構(gòu)，其特征在于所述的硅壓阻式壓力傳感器芯片由硅材料組成，所述的芯片 包括硅彈性模、壓力參考腔、硅壓力敏感電阻和硅襯底框架。
8、 按權(quán)利要求6所述的基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特 征在于所述的包封膠為硅凝膠。
9、 按權(quán)利要求1所述的基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)，其特 征在于所述的封裝結(jié)構(gòu)應(yīng)用于對(duì)機(jī)械應(yīng)力敏感的MEMS器件封裝中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于基板的硅壓阻式壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)。其特征在于基板是一塊有金屬圖形分布的雙面基板，基板底部的金屬圖形為壓力傳感器與外界連接的輸入輸出端口，通過(guò)中間過(guò)孔和邊緣半孔實(shí)現(xiàn)基板雙面金屬圖形的電氣互連；硅壓阻式壓力傳感器芯片貼裝在基板頂部，硅壓阻式壓力傳感器芯片上的輸入輸出端用鍵合引線連接到基板頂部的金屬圖形上，實(shí)現(xiàn)硅壓阻式壓力傳感器芯片與外界的電氣互連；基板頂部粘接金屬圈容納芯片及鍵合引線。在金屬圈內(nèi)滴封包封膠，填充在硅壓阻式壓力傳感器的四周，隔絕傳感器芯片與外界環(huán)境的接觸。這種封裝結(jié)構(gòu)可減少封裝產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，提供的封裝結(jié)構(gòu)廣泛地應(yīng)用到對(duì)機(jī)械應(yīng)力敏感的MEMS器件封裝中。
文檔編號(hào)G01L9/06GK101271029SQ20081003730
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日
發(fā)明者吳燕紅, 斌 熊, 王東平, 王躍林 申請(qǐng)人:上海芯敏微系統(tǒng)技術(shù)有限公司