[實用新型]一種壓力傳感器的封裝結構

有效

• 申請號: 201320592233.6
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN203519214U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 周云燕;宋見;王啟東;曹立強;萬里兮
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16;G01L9/08
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本實用新型涉及微電子封裝技術領域，特別涉及一種壓力傳感器的封裝結構。?

背景技術

壓力傳感器在工業生產、醫療衛生、環境監測以及科學研究等眾多領域有著廣泛的應用，其基本原理是將壓力變化值轉換為電信號的變化。利用壓力傳感器將壓力變化信息的獲取、處理和執行集成在一起，組成具有多功能復合的微型智能系統，不僅可以降低整個機電系統的成本，而且還可以完成大尺寸機電系統所不能完成的任務；此外，還可以將壓力傳感器嵌入大尺寸系統中，從而大幅度地提高系統的自動化、智能化和可靠性水平。壓力傳感器是傳統機械上的微小型化成果，是整個納米科學技術的重要組成部分。?

壓力傳感器用于壓力測量時，其傳感器芯片通常必須直接暴露在被測量的各種惡劣環境中，這就要求壓力傳感器的封裝既能保護芯片，又能真實傳遞壓力，因此，其封裝要求和難度相當高。概括地說，壓力傳感器的封裝應該滿足以下幾方面的要求：1）具有良好的機械支撐，抗振動、抗沖擊；2）避免復雜環境（如高溫、高熱、高濕等）對芯片的影響；3）封裝結構應具有良好的電氣絕緣性和電磁屏蔽性；4）具有良好的密封性，以隔離腐蝕氣體、流體或水氣等；5）封裝后芯片通過外引出線(或稱引腳)與外部系統有方便和可靠的電連接；6）低成本，封裝形式與標準制造工藝兼容。?

壓力傳感器的可靠性在很大程度上取決于封裝的可靠性，使得壓力傳感器的封裝結構及工藝的設計顯得尤為重要。壓力傳感器封裝的根本目的是保障傳感器芯片在其使用環境中長期的、完整的、準確地實現各項功能，封裝材料、結構及封裝工藝的選擇都將嚴重影響傳感器的性能和可靠性，同時在封裝過程中不同的封裝工藝都將對材料、結構的可靠性產生重大影響；在長期使用中環境的變化（如溫度、壓力等外部條件）也將影響封裝材料的性能及封裝結構的穩定性。另外，封裝過程中要求最小的殘余應力，封裝的形式與結構優化要求盡量減小與時間相關的應力和應變，防止傳感器在壽命期內失效。?

目前廣泛應用的很多壓力傳感器，由于在結構設計及材料選型上沒有綜合考慮應用環境，因此在封裝的氣密性及復雜環境下的可靠性并不能很好地滿足要求，如高低溫循環應用場合的熱失效引起機械可靠性問題。?

實用新型內容

為了解決現有壓力傳感器封裝的氣密性和可靠性差等問題，本實用新型提供了一種壓力傳感器的封裝結構，包括：上蓋板、下蓋板和帶有振動薄膜的壓力傳感器芯片；所述下蓋板上設置有第一矩形凹槽和第二矩形凹槽；所述第二矩形凹槽內嵌入所述第一矩形凹槽的底部，使所述第一矩形凹槽和第二矩形凹槽連通形成兩級空腔結構；所述第一矩形凹槽的底部設置有貫穿下蓋板的通孔，與壓力傳感器芯片的凸點相連；所述通孔的上下表面連接焊盤和布線層；所述壓力傳感器芯片的凸點與通孔連接，使所述壓力傳感器芯片嵌入所述第一矩形凹槽內部，且與所述第一矩形凹槽密封連接；所述上蓋板上設置有第三矩形凹槽，所述第三矩形凹槽的底部中心處設置有貫穿所述上蓋板的通孔；所述壓力傳感器芯片位于所述上蓋板與下蓋板連接所形成的空間內部。?

所述壓力傳感器芯片與第一矩形凹槽密封連接采用絕緣密封材料密封。?

所述上蓋板與下蓋板連接采用粘合劑實現。?

所述第一矩形凹槽的寬度大于所述壓力傳感器芯片的直徑；所述第二矩形凹槽的寬度大于所述壓力傳感器芯片的振動薄膜的直徑；所述第三矩形凹槽的寬度大于所述第一矩形凹槽的寬度；所述上蓋板通孔的直徑不大于壓力傳感器芯片的振動薄膜的直徑。?

所述上蓋板和下蓋板均由陶瓷基板制備而成。?

所述壓力傳感器芯片由碳化硅或氮化鋁制成；所述壓力傳感器芯片的中間區域為凹型空腔結構，所述凹型空腔的薄底區域為振動膜，所述凹型空腔的背面為布線層，所述布線層上設置有凸點。?

本實用新型提供的壓力傳感器的封裝結構，采用上下蓋板包圍壓力傳感器芯片的夾層結構，具有良好的氣密性，在將待測環境壓力變化傳遞到壓力傳感器芯片振動膜的同時，能夠良好地保護壓力傳感器芯片，達到良好的檢測效果。?

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的用于制備下蓋板的各個生陶瓷片的剖面結構示意圖；?

圖2是本實用新型實施例提供的制備完成的下蓋板的剖面結構示意圖；?

圖3是本實用新型實施例提供的壓力傳感器芯片的剖面結構示意圖；?

圖4是本實用新型實施例提供的壓力傳感器芯片與下蓋板的微組裝示意圖；?

圖5是本實用新型實施例提供的用于制備上蓋板的各個生陶瓷片的剖面結構示意圖；?