[發(fā)明專利]單體化復(fù)合傳感器及其封裝品

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210505202.2
• 申請(qǐng)日: 2012-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN103245377A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳章文;謝哲偉;葉武振;殷宏林;郗懷威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 亞太優(yōu)勢(shì)微系統(tǒng)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02;B81B3/00
• 代理公司: 北京泰吉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11355
• 代理人: 張雅軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微機(jī)電系統(tǒng)的傳感器，特別是涉及一種高積集度的單體化復(fù)合傳感器。

背景技術(shù)

微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)(MEMS)結(jié)合了半導(dǎo)體制程及其它微機(jī)械加工(micromachining)的方法，整合制造結(jié)合光、機(jī)、電、生化等感測或致動(dòng)元件于芯片上，而能使傳感器或致動(dòng)器微型化。

然而，單一功能的微傳感器或微致動(dòng)器已經(jīng)無法滿足使用需求，為了能夠降低成本并提高附加價(jià)值，將多個(gè)傳感器整合于同一芯片已成為未來發(fā)展的趨勢(shì)。以車用電子系統(tǒng)為例，整合加速度計(jì)與微陀螺儀可應(yīng)用于車輛穩(wěn)定性控制與防翻覆傳感器，而整合壓力計(jì)與加速度計(jì)可應(yīng)用于胎壓偵測系統(tǒng)。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如美國專利US7223624、US7322236及US7555956等，皆有揭露將壓力計(jì)與加速度計(jì)以并列方式整合于同一芯片，其中US7322236還揭露將壓力計(jì)與加速度計(jì)分別位于芯片正面與背面的上下并排設(shè)計(jì)。

由于并列方式的設(shè)計(jì)使芯片面積很難再縮小，而上下并排方式容易造成制程的復(fù)雜性并增加引線的困難，所以如何有效提高積集度以減少芯片面積，且避免制程過于復(fù)雜，是需要解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一目的在于提供一種可以有效提高積集度且結(jié)構(gòu)簡單的單體化復(fù)合傳感器。

本發(fā)明的另一目的，提供一種單體化復(fù)合傳感器的封裝品。

本發(fā)明單體化復(fù)合傳感器，包含：一主體、一復(fù)合體、至少一連結(jié)梁及多個(gè)傳感元件。復(fù)合體包括相連接的一質(zhì)量塊及一薄膜，薄膜位于質(zhì)量塊上并與質(zhì)量塊共同界定出至少一空腔。連結(jié)梁連結(jié)主體與復(fù)合體，使復(fù)合體可相對(duì)于主體作運(yùn)動(dòng)，也就是說，主體為一固定結(jié)構(gòu)，連結(jié)梁的一端固定于主體，另一端連接復(fù)合體，借由連結(jié)梁支撐復(fù)合體而將復(fù)合體懸空，當(dāng)復(fù)合體受外力搖晃或震動(dòng)時(shí)，即會(huì)相對(duì)于主體運(yùn)動(dòng)。其中至少一個(gè)傳感元件形成于薄膜位于空腔上的區(qū)域。復(fù)合體的空腔可以提供薄膜振動(dòng)的空間，也可以作為隔熱的空間，借此可在空腔上的薄膜區(qū)域設(shè)置傳感元件，形成多功能的應(yīng)用，例如設(shè)置壓阻元件可應(yīng)用為壓力傳感器；設(shè)置熱敏元件可應(yīng)用為溫度傳感器；此外，若設(shè)置熱敏元件，單體化復(fù)合傳感器還可包含一發(fā)熱元件，同樣設(shè)于空腔上的薄膜區(qū)域并靠近熱敏元件，即可應(yīng)用為流體流量計(jì)。

本發(fā)明所述單體化復(fù)合傳感器的多個(gè)傳感元件中的各傳感元件可為壓阻元件、壓電元件或熱敏元件。而且，傳感元件中至少一個(gè)為壓阻元件且形成于連結(jié)梁，可以感測復(fù)合體的運(yùn)動(dòng)，以應(yīng)用為慣性傳感器，進(jìn)一步地，傳感元件中有一為壓電元件，也可設(shè)于連結(jié)梁上，以致動(dòng)復(fù)合體，使慣性傳感器具有自我檢測的功能；或者，單體化復(fù)合傳感器還可包含一底板，與主體連接且形成有一感測電極，感測電極與質(zhì)量塊相對(duì)且兩者共同形成一電容結(jié)構(gòu)，借此也可感測復(fù)合體的運(yùn)動(dòng)，或借由在電容結(jié)構(gòu)間施加偏壓而產(chǎn)生靜電力使此復(fù)合體具有自我檢測的功能。

本發(fā)明所述單體化復(fù)合傳感器，其中，薄膜與連結(jié)梁一體連接，也就是說薄膜與連結(jié)梁是由同一結(jié)構(gòu)層所形成，而且連結(jié)梁的厚度與薄膜的厚度可以相同也可以不同，可依據(jù)需求而調(diào)整，具體例如連結(jié)梁的厚度小于薄膜的厚度，可使復(fù)合體的振動(dòng)較為靈敏，或例如連結(jié)梁的厚度大于薄膜的厚度，可使連結(jié)梁較具有剛性。

本發(fā)明所述單體化復(fù)合傳感器，其中，復(fù)合體的至少一空腔還延伸至少一貫穿質(zhì)量塊的通道而與外界相連通，借此流體可經(jīng)由通道進(jìn)入空腔內(nèi)與薄膜接觸以偵測相對(duì)壓差。

本發(fā)明單體化復(fù)合傳感器的封裝品，包含：一單體化復(fù)合傳感器、一封蓋及一底板。單體化復(fù)合傳感器，包含：一主體、一復(fù)合體、至少一連結(jié)梁及多個(gè)傳感元件。復(fù)合體包括相連接的一質(zhì)量塊及一薄膜，薄膜位于質(zhì)量塊上并與質(zhì)量塊共同界定出至少一空腔。連結(jié)梁連結(jié)主體與復(fù)合體，使復(fù)合體可相對(duì)于主體作運(yùn)動(dòng)。其中至少一個(gè)傳感元件形成于薄膜位于空腔上的區(qū)域。封蓋連接于單體化復(fù)合傳感器的上表面，遮蓋復(fù)合體及所述連結(jié)梁并與復(fù)合體及連結(jié)梁相間隔，且設(shè)有多個(gè)穿孔。底板連接于單體化復(fù)合傳感器的下表面，與封蓋位于單體化復(fù)合傳感器的相反兩側(cè)，且與復(fù)合體相間隔。

本發(fā)明所述單體化復(fù)合傳感器的封裝品，其中，至少一部份穿孔分別對(duì)應(yīng)各傳感元件的焊墊設(shè)置以露出各傳感元件的焊墊。而且，單體化復(fù)合傳感器的封裝品還可包含多個(gè)金屬導(dǎo)接部，分別對(duì)應(yīng)被覆于各傳感元件的焊墊而形成電連接且延伸被覆于對(duì)應(yīng)界定穿孔的封蓋的壁面并進(jìn)一步延伸至封蓋的頂面；或者，多個(gè)金屬導(dǎo)接部分別對(duì)應(yīng)被覆于各傳感元件的焊墊而形成電連接。

本發(fā)明所述單體化復(fù)合傳感器的封裝品，其中，穿孔中至少一個(gè)使該復(fù)合體與外界壓力連通。