[發明專利]封裝環境傳感器

在審

• 申請號: 202011372510.3
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112875636A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: M·O·格西多尼
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81B7/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李春輝

一種封裝環境傳感器包括支撐結構和傳感器裸片，該傳感器裸片包含環境傳感器，并且被布置在支撐結構的第一側面上。控制芯片耦合到傳感器裸片，并且被布置在支撐結構的與第一側面相反的第二側面上。蓋子接合到支撐結構的第一側面，并且在與支撐結構相反的方向上朝向外部開口。傳感器裸片被容納在蓋子內。

技術領域

本公開涉及一種封裝環境傳感器。

背景技術

眾所周知，環境傳感器是使得能夠檢測外部環境的諸如壓力或濕度之類的量的傳感器。環境傳感器的使用領域極其不同。除其他應用外，最近，在諸如手表、手鐲和智能手環之類的所謂的可穿戴設備中廣泛使用環境傳感器，這些可穿戴設備也使得能夠檢測身體參數。

環境傳感器通常包括例如MEMS(微機電系統)類型的傳感器裸片、以及集成在單獨控制芯片中的控制電路，該控制芯片也稱為ASIC(專用集成電路)芯片。傳感器裸片和控制芯片被包圍在封裝結構(通常稱為封裝)內，該封裝結構包括通常為陶瓷的支撐結構、以及蓋子。在支撐結構中限定了腔，傳感器裸片和控制芯片被容納在該腔中。傳感器裸片通常堆疊在控制芯片上。布置蓋子以便部分地使腔閉合，并且該蓋子具有檢測端口，該檢測端口使得傳感器裸片與外部環境能夠耦合，以使得能夠測量待檢測的量。在其他情況下，例如由于蓋子本身的形狀，可以在支撐結構與蓋子之間限定腔。而且，一般來說，腔填充有保護材料，例如灌封凝膠，該保護材料具有傳輸待檢測的量的特性，同時防止傳感器和控制芯片直接暴露于外部環境，這種直接暴露可能對電子部件和電連接(諸如接合接線)有害。此外，在通常作為可穿戴設備被使用的設備的情況下，實際上，環境傳感器可能會暴露于侵蝕性試劑，例如游泳池的水中的氯、海水、礦物油、或皮膚上存在的物質(諸如汗液或一些香水)。雖然對于傳感器裸片和控制設備而言，常常僅利用凝膠就可以獲得可接受的保護水平，然而，出現了也對其中包含環境傳感器的設備進行密封的問題。實際上，在環境傳感器與設備外殼之間存在間隙，應當把該間隙密封以防止侵蝕性試劑進入。已知環境傳感器的封裝結構使該任務成問題。已知解決方案使用墊圈和殼體，該殼體包圍傳感器和墊圈兩者，從而保持它們被預先加載。其他解決方案使用復雜的金屬蓋子，該金屬蓋子具有圓頂形部分，該圓頂形部分覆蓋控制芯片(其面積比傳感器裸片的面積大得多)并且呈弧形至基本上柱形的頸部。該頸部具有雙重功能：確保傳感器裸片與外部環境耦合，以及限定用于接納墊圈(O形環等)的密封表面。然而，不僅因為蓋子復雜且生產成本高，而且由于在焊接步驟期間出現的問題，該解決方案存在限制。實際上，灌封材料的熱膨脹系數遠大于形成蓋子的材料的熱膨脹系數。在焊接期間，灌封材料可能會在圓頂形部分上施加力，該力傾向于使蓋子與支撐結構脫離。結果就是蓋子與支撐結構之間的連接失效或變弱的巨大風險。

發明內容

在各種實施例中，本公開提供了一種封裝環境傳感器，其將使得能夠克服或至少減輕所描述的限制。

在本公開的至少一個實施例中，提供了一種封裝環境傳感器，其包括支撐結構和傳感器裸片，該傳感器裸片包含環境傳感器，并且被布置在支撐結構的第一側面上。控制芯片耦合到傳感器裸片，并且被布置在支撐結構的與第一側面相反的第二側面上。蓋子接合到支撐結構的第一側面，并且在與支撐結構相反的方向上朝向外部開口，傳感器裸片被容納在蓋子內部。

在至少一個實施例中，提供了一種電子系統，該電子系統包括外殼以及在該外殼內的處理單元。封裝環境傳感器耦合到處理單元。封裝環境傳感器包括支撐結構和傳感器裸片，該傳感器裸片包含環境傳感器，并且被布置在支撐結構的第一側面上。控制芯片耦合到傳感器裸片，并且被布置在支撐結構的與第一側面相反的第二側面上。蓋子接合到支撐結構的第一側面，并且在與支撐結構相反的方向上朝向外部開口，傳感器裸片被容納在蓋子內部。

在至少一個實施例中，提供了一種設備，該設備包括支撐結構，該支撐結構具有第一側面以及與第一側面相反的第二側面。支撐結構限定從第二側面延伸到支撐結構中的腔。環境傳感器裸片被設置在支撐結構的第一側面上，并且控制芯片被設置在腔內并且附接到支撐結構。蓋子附接到支撐結構的第一側面，并且在與支撐結構相反的方向上朝向外部開口。傳感器裸片被容納在蓋子與支撐結構之間。

附圖說明