[發明專利]一種應力分散MEMS塑封壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201310727351.8
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103674399A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 周浩楠;張威;蘇衛國;李宋;陳廣忠;詹清穎;張亞婷
• 申請（專利權）人: 北京必創科技有限公司
• 主分類號: G01L9/06
• 分類號: G01L9/06;G01L1/18;B81C3/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 王巖

1.一種MEMS塑封壓力傳感器，其特征在于，所述塑封壓力傳感器包括：壓力芯片（1）、壓力緩沖層（2）、基板（3）、引腳框（4）、導線（5）和塑封體（6）；其中，在所述壓力芯片（1）的上表面覆蓋壓力緩沖層（2），壓力緩沖層（2）包括中心緩沖層（21）和邊緣緩沖層（22）兩部分，中心緩沖層（21）覆蓋在壓力芯片的敏感結構上，邊緣緩沖層（22）覆蓋在敏感結構的四周，并且露出壓力芯片與導線的焊接點；所述壓力芯片（1）的下表面設置在基板（3）上；所述導線（4）將壓力芯片（1）的焊接點與引腳框（4）相連；所述塑封體（6）將壓力芯片（1）、引腳框（4）和基板（3）封裝，并在塑封體的底面或側面露出引腳框；所述塑封體（6）與壓力緩沖層（2）之間具有空腔（61），并且在空腔（61）與塑封體的外表面之間開設通孔（62），與外界連通。

2.如權利要求1所述的塑封壓力傳感器，其特征在于，所述中心緩沖層的厚度≤2μm，邊緣緩沖層的厚度在40～60μm之間。

3.如權利要求1所述的塑封壓力傳感器，其特征在于，在所述塑封體（6）的內表面與壓力緩沖層（2）相對應處開設空腔。

4.如權利要求1所述的塑封壓力傳感器，其特征在于，采用密封薄膜（8）包裹已覆蓋壓力緩沖層（2）的壓力芯片（1）、引腳框（4）和基板（3），并露出引腳框的底面或側面，將密封薄膜（8）與引腳框的邊緣密封；所述塑封體（6）在所述密封薄膜（8）外將其封裝，從而在塑封體（6）與壓力緩沖層（2）之間形成空腔（61）。

5.如權利要求1所述的塑封壓力傳感器，其特征在于，所述中心緩沖層（21）的材料采用BCB膠；所述邊緣緩沖層（22）的材料采用SU8。

6.一種權利要求1所述的MEMS塑封壓力傳感器的制備方法，包括以下步驟：

1）對流片結束的壓力芯片未劃片的晶圓，在其正面利用勻膠機在壓力芯片的晶圓覆蓋一層軟膠薄膜，控制勻膠機的轉數和甩膠時間，以保證薄膜的厚度和表面均勻；

2）光刻，曝光，顯影，只在敏感結構的表面覆蓋一層軟膠薄膜，形成壓力緩沖層的中心緩沖層；

3）繼續在其正面利用勻膠機在壓力芯片的晶圓覆蓋一層厚膠薄膜，控制勻膠機的轉數和甩膠時間，以保證薄膜的厚度和表面均勻；

4）光刻，曝光，顯影，在敏感結構的四周覆蓋高應力的膠體，留出壓力芯片與導線的焊接點，形成壓力緩沖層的邊緣緩沖層；

5）將壓力芯片的下表面通過粘接物粘貼在基板上；

6）通過導線將壓力芯片與引腳框相連接；

7）制備具有空腔和通孔的塑封體的注塑模具；

8）進行塑封體注塑，然后冷卻，形成具有空腔和通孔的塑封體；

9）塑封體將壓力芯片、引腳框和基板封裝，并與壓力芯片之間形成空腔，在塑封體的底面或側面露出引腳框。

7.一種權利要求1所述的塑封壓力傳感器的制備方法，包括以下步驟：

1）對流片結束的壓力芯片未劃片的晶圓，在其正面利用勻膠機在壓力芯片的晶圓覆蓋一層軟膠薄膜，控制勻膠機的轉數和甩膠時間，以保證壓力緩沖層的厚度和表面均勻；

2）光刻，曝光，顯影，只在敏感結構的表面覆蓋一層軟膠薄膜，形成壓力緩沖層的中心緩沖層；

3）繼續在其正面利用勻膠機在壓力芯片的晶圓覆蓋一層厚膠薄膜，控制勻膠機的轉數和甩膠時間，以保證此層的厚度和表面均勻；

4）光刻，曝光，顯影，在敏感結構的四周覆蓋高應力的膠體，留出壓力芯片與導線的焊接點，形成壓力緩沖層的邊緣緩沖層；

5）將壓力芯片的下表面通過粘接物粘貼在基板上；

6）通過導線將壓力芯片與引腳框相連接；

7）采用密封薄膜包裹壓力芯片、引腳框和基板，在壓力緩沖層的上表面形成空腔，并露出引腳框的底面或側面；

8）對密封薄膜和引腳框加熱，將密封薄膜與引腳框的邊緣密封；

9）制備具有通孔的塑封體注塑的模具；

10）進行塑封體注塑，然后冷卻，形成具有通孔的塑封體；

11）塑封體將壓力芯片、引腳框和基板封裝，并在塑封體的底面或側面露出沒有被密封薄膜包裹的引腳框。

8.如權利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，在步驟1）中，所述中心緩沖層的材料采用BCB膠；壓力緩沖層的中心緩沖層的厚度小于2μm，控制勻膠機的時間和轉速，轉速1500～2500轉/分鐘，時間30秒以下。

9.如權利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，在步驟3）中，所述邊緣緩沖層的材料采用SU8；邊緣緩沖層的厚度在40～60μm之間，控制勻膠機的時間和轉速，轉速3500～4500轉/分鐘，時間1分鐘以上。