一种多功能集成叠层传感器的制作方法

本发明涉及传感器封装技术领域，特别是涉及一种多功能集成叠层传感器。

背景技术：

当前，各种基于mems技术的单一功能的传感器制造技术已经越来越成熟，传感器技术正向集成化、智能化方向发展。传感器的集成化有三种途径：一是将多个功能相同，或功能相近的传感器集成为一维或二维传感阵列；第二种是将传感器与集成电路集成在同一块芯片上；第三种是指对不同类型的传感器进行集成，如集成压力、温度、湿度、流量、加速度等敏感单元的传感器。

目前，国内对传感器集成的研究重点在上述的第二种，通过统一的cmos工艺，或利用倒装(flip-chip)技术，将传感器和处理电路集成在一块芯片上，提高传感器的检测精度，实现智能化，扩展其应用范围。而对在一个管芯上集成各种不同功能传感器的研究比较少，主要是集成温、湿度两种器件。

国外对第三种集成方法研究比较多，如nasa-jpl(美国国家航空和宇航局-喷气推进实验室)研究了微小环境工作站(mini-weatherstations)，集成了压力、温度、微湿度、放射物传感器和比重计以及激光多普勒风力计等；美国honywell公司的st-3000型智能传感器芯片尺寸为3×4×2mm³，集成了cpu、eprom及静压、压差、温度三种传感器；美国eg&gicsensors公司研制的复合力学传感器，可同时测量物体某一点的三维振动加速度、速度、位移；日本电气公司已研制成检测葡萄糖、尿素、维生素k和白朊四种成份的集成fet传感器。

多功能集成传感器的优点主要是：可使传感器检测由点到面甚至到体从而实现信息多维化，变单参数检测为多参数检测。集成化将使传感器技术在以下方面获得收益：(1)体积小、质量轻、成本低；(2)容错性好、置信度高，性能稳定；(3)增加测量维数，提高空间分辨率，扩展了空间和时间的覆盖面；(4)提升探测性能，增加响应的有效性，改进系统的可靠性和可维护性。集成化还将降低对单个传感器的性能要求，但在多个传感元件集成时，要充分考虑传感元件的性能互补性、电磁兼容性以及资源共享性等问题。

但将多种传感器集成在一个芯片上存在以下困难：一是各种不同种类传感器的加工工艺之间可能不兼容；第二，如果同一个管芯上的某种传感器需要与外界环境进行直接接触，而其它传感器必须密封，就会造成集成封装的困难。虽然如此，如果通过仔细选择集成的传感器类型，合理安排封装结构和加工工艺，上述问题完全可以得到解决。

随着人类生活水平的提高，以及对生活环境要求的越来越高，需要对生活活动场所的环境质量进行检测，如压力、温度、湿度等与人体舒适度密切相关的指标，而且要求便携、使用方便。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能集成叠层传感器，所述多功能集成传感器包括：

多个传感器芯片，其包括温度传感器芯片、湿度传感器芯片和气体传感器芯片，分别用于检测环境中的温度、湿度和有毒气体；

电路板，所述电路板上具有一通槽，所述通槽的尺寸基本上等于所述传感器芯片的尺寸，以将所述多个传感器芯片放置在所述通槽内；

其中，所述湿度传感器芯片、温度传感器芯片和气体传感器芯片依次层叠设置在所述通槽内，并且所述多个传感器芯片中任一传感器芯片上具有多个通孔，以流通外部空气。

进一步地，所述多功能集成叠层传感器还包括：

封装壳体，其包括上封装盖体和下封装盖体，所述上封装盖体上具有多个通孔，用于流通外部空气，所述下封装盖体用于布置引线。

进一步地，所述上封装盖体紧贴所述电路板的与所述第一表面相对的第二表面，并覆盖所述通槽，以将所述传感器芯片封装在由所述封装壳体和所述通槽围城的空间内。

进一步地，所述电路板的厚度大于或等于所述传感器芯片的厚度。

进一步地，所述下封装盖板上具有多个支撑柱，所述多个支撑柱用于将所述传感器芯片悬空在所述封装壳体内。

进一步地，所述多功能集成叠层传感器还包括：

电路板，所述电路板上具有一通槽，所述通槽的尺寸稍大于所述传感器芯片的尺寸，以将所述传感器芯片放置在所述通槽内，并使所述下封装壳体紧贴所述电路板的第一表面。

进一步地，所述上封装盖体为陶瓷材料制成。

进一步地，所述电路板由ic工艺加工而成，所述传感器芯片为mems技术制成。

进一步地，所述电路板的厚度大于或等于所述传感器芯片的厚度。

进一步地，所述下封装盖体为平板状结构。

根据本发明的方案，由于将传感器芯片设置在具有电路板的通槽内，即相当于将传感器芯片封装在电路板和盖板之间，并位于电路板的通槽内，因此，封装后的气体传感器芯片整体体积较小，可以适用于各种小型化精密仪器中。此外，与现有技术中的将加热电极设置在传感器芯片的背面，将工作电极设置在传感器芯片的正面的技术方案相比，本发明中将加热电极围绕传感器芯片的外周布置，可以避免使用将加热电极从背面引线至封装壳的引脚，仅需要将加热电极从传感器芯片的周向引线至衬底上的引脚即可，操作难度极大降低。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的多功能集成叠层传感器的示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的多功能集成叠层传感器的示意性俯视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明一个实施例的多功能集成叠层传感器的示意性结构图。图2示出了根据本发明一个实施例的多功能集成叠层传感器的示意性俯视图。如图1和图2所示，本发明提供的一种多功能集成叠层传感器，所述多功能集成传感器包括：多个传感器芯片，其包括温度传感器芯片12、湿度传感器芯片1和气体传感器芯片13，分别用于检测环境中的温度、湿度和有毒气体；电路板3，所述电路板3上具有一通槽31，所述通槽31的尺寸基本上等于所述传感器芯片的尺寸，以将所述多个传感器芯片放置在所述通槽31内；其中，所述湿度传感器芯片1、温度传感器芯片12和气体传感器芯片13依次层叠设置在所述通槽31内，并且所述多个传感器芯片中任一传感器芯片上具有多个通孔211，以流通外部空气。

在一个实施例中，所述多功能集成叠层传感器还包括：封装壳体，其包括上封装盖体21和下封装盖体22，所述上封装盖体21上具有多个通孔211，用于流通外部空气，所述下封装盖体22用于布置引线。进一步地，所述上封装盖体21紧贴所述电路板3的与所述第一表面相对的第二表面，并覆盖所述通槽31，以将所述传感器芯片封装在由所述封装壳体和所述通槽31围城的空间内。所述电路板3的厚度大于或等于所述传感器芯片的厚度。

在一个实施例中，所述下封装盖板上具有多个支撑柱，所述多个支撑柱用于将所述传感器芯片悬空在所述封装壳体内。所述多功能集成叠层传感器还包括：电路板3，所述电路板3上具有一通槽31，所述通槽31的尺寸稍大于所述传感器芯片的尺寸，以将所述传感器芯片放置在所述通槽31内，并使所述下封装壳体紧贴所述电路板3的第一表面。

在一个实施例中，所述上封装盖体21为陶瓷材料制成。所述电路板3由ic工艺加工而成，所述传感器芯片为mems技术制成。所述电路板3的厚度大于或等于所述传感器芯片的厚度。所述下封装盖体22为平板状结构。

根据本发明的方案，由于将传感器芯片设置在具有电路板3的通槽31内，即相当于将传感器芯片封装在电路板3和盖板之间，并位于电路板3的通槽31内，因此，封装后的气体传感器芯片13整体体积较小，可以适用于各种小型化精密仪器中。此外，与现有技术中的将加热电极设置在传感器芯片的背面，将工作电极设置在传感器芯片的正面的技术方案相比，本发明中将加热电极围绕传感器芯片的外周布置，可以避免使用将加热电极从背面引线至封装壳的引脚，仅需要将加热电极从传感器芯片的周向引线至衬底上的引脚即可，操作难度极大降低。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。