组合传感器和电子设备的制作方法

本实用新型涉及封装
技术领域：
，特别涉及一种组合传感器和电子设备。
背景技术：
：可穿戴设备作为消费类电子的一大热点，其能同时实现多种传感功能的趋势也愈实用新型显。如通过惯性传感器来记录户外运动状态的同时，利用气体传感器来监测运动坏境。但是由于气体传感器与惯性器件的工作原理以及结构的不同，使得惯性传感器与气体传感器目前只能以分立的方式进行封装，然而这种封装方式会导致产品尺寸空间增大、封装成本增加、组装效率降低。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提供一种组合传感器，旨在解决气体传感器与惯性传感器分立封装带来的尺寸大、成本高的问题。为实现上述目的，本实用新型提出的组合传感器包括：基板，所述基板具有第一表面；气体传感器，所述气体传感器包括气体传感器芯片，所述气体传感器芯片设于所述第一表面，且与所述基板电连接；惯性传感器，所述惯性传感器包括惯性传感器芯片，所述惯性传感器芯片设于所述第一表面，并与所述气体传感器芯片间隔设置；及塑封层，所述塑封层覆盖所述第一表面，并包覆所述气体传感器和惯性传感器。可选的实施例中，所述基板对应所述气体传感器的位置开设有进气孔，所述气体传感器芯片朝向所述进气孔的表面形成有避让槽，所述避让槽内设有感应件。可选的实施例中，所述感应件与所述进气孔正对设置，且所述感应件的表面垂直于所述进气孔的轴线方向。可选的实施例中，所述气体传感器芯片包括电连接的气体mems芯片和气体asic芯片，所述气体mems芯片形成有所述避让槽，所述气体asic芯片设于所述气体mems芯片背离所述基板的表面。可选的实施例中，所述惯性传感器芯片包括电连接的惯性mems芯片和惯性asic芯片，所述惯性mems芯片设于所述第一表面，所述惯性asic芯片设于所述惯性mems芯片背离所述基板的表面。可选的实施例中，所述惯性asic芯片通过金属线分别电连接所述基板和所述惯性mems芯片；和/或，所述气体asic芯片通过金属线分别电连接所述基板和所述气体mems芯片。可选的实施例中，所述惯性mems芯片与所述第一表面的连接方式为粘接，所述惯性asic芯片与所述惯性mems芯片的连接方式为粘接；和/或，所述气体mems芯片与所述第一表面的连接方式为粘接，所述气体asic芯片与所述气体mems芯片的连接方式为粘接。可选的实施例中，所述组合传感器还包括隔热板，所述隔热板设于所述气体传感器与所述惯性传感器之间，所述隔热板相对的两侧分别抵接所述第一表面和所述塑封层的顶部。可选的实施例中，所述隔热板的材质为石棉、玻璃纤维或泡沫。本实用新型又提出一种电子设备，包括壳体和设于所述壳体内的组合传感器，所述组合传感器为如上所述的组合传感器。本实用新型技术方案的组合传感器包括气体传感器和惯性传感器，还包括基板和塑封层形成的封装结构，从而可以将气体传感器和惯性传感器封装到同一基板上，相对于分立封装结构，能够有效减少封装尺寸，方便实现小型化。同时，使用同一塑封层对气体传感器芯片和惯性传感器芯片进行封装，可降低封装结构的厚度，也能够简化封装工艺，降低制作成本。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型组合传感器一实施例的剖视图；图2为图1所示组合传感器未塑封的剖视图；图3为本实用新型组合传感器另一实施例的剖视图。附图标号说明：标号名称标号名称100组合传感器313气体asic芯片10基板33感应件11第一表面50惯性传感器13第二表面51惯性传感器芯片15进气孔511惯性mems芯片30气体传感器513惯性asic芯片31气体传感器芯片70塑封层311气体mems芯片80金属线3111避让槽90隔热板本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种组合传感器100。请结合参照图1和图2，在本实用新型的一实施例中，组合传感器100包括：基板10，所述基板10具有第一表面11；气体传感器30，所述气体传感器30包括气体传感器芯片31，所述气体传感器芯片31设于所述第一表面11，且与所述基板10电连接；惯性传感器50，所述惯性传感器50包括惯性传感器芯片51，所述惯性传感器芯片51设于所述第一表面11，并与所述气体传感器芯片31间隔设置；及塑封层70，所述塑封层70覆盖所述第一表面11，并包覆所述气体传感器30和惯性传感器50。一般地，组合传感器100100是将多种功能的传感器集中在一个封装结构中，本实施例中，组合传感器100包括两个传感器，其中一个传感器是气体传感器30，另一个传感器为惯性传感器50。气体传感器30是用来检测气体浓度和成分的传感器，它对于环境保护和安全监督方面起着极重要的作用，能够达到测爆测毒的目的，其中，测爆是检测危险场所可燃气含量，超标报警，以避免爆炸事故的发生；测毒是检测危险场所有毒气体含量，超标报警，以避免工作人员中毒。当然，在日常生活中，气体传感器30也可以设于穿戴设备中，随时检测所处的环境空气质量，以达到健康出行的目的。惯性传感器50是指检测和测量加速度与旋转运动的传感器，因其原理是采用惯性定律实现的，故而名为惯性传感器50。此处，惯性传感器50可以是加速度计传感器、陀螺仪或是地磁传感器等，在此不作限定。此处，可以惯性传感器50为加速度计传感器芯片为例，其能够检测所应用的电子设备所处的加速度或旋转动作，从而能够实现图像自动翻转、指南针校对、防手抖以及计步器等功能，与气体传感器30组合，从而实现基于良好环境下进行计步锻炼的目的，提高用户体验。具体地，基板10为pcb板，该基板10的材质为普通电路板的材质，其内部设有多个功能线路，为方便连接芯片或元器件后实现各自功能，在此不再赘述。基板10包括相对的两表面，分别为第一表面11和第二表面13，在第一表面11设有外接线路，该外接线路可以通过印刷等工艺制作，用于连接各种电器元件。第二表面13可设置有多个焊脚，从而与所应用的产品进行焊接连接，实现稳定固定。惯性传感器50包括惯性传感器芯片51，气体传感器30包括气体传感器芯片31，惯性传感器芯片51和气体传感器芯片31间隔设于第一表面11上，从而减少两者直接的干扰。两者安装到基板10上的方式可以是贴装工艺，也可以是通过植锡球工艺与基板10实现固定连接，在此不作限定。为了保证组合传感器100的结构稳定，组合传感器100还包括塑封层70，能够为惯性传感器芯片51和气体传感器芯片31提供物理防护，保证两者的气密性良好，从而防止外来物污染和侵蚀，提高使用性能。该塑封层70的材质可以是环氧树脂，能够降低烘胶温度，可以避免以往的塑封料固化后由于热膨胀系数不同与惯性传感器芯片51将产生较大内应力，从而避免惯性传感器芯片51产生零点偏移，可大幅度提升惯性传感器芯片51的测量精度。本实用新型技术方案的组合传感器100包括气体传感器30和惯性传感器50，还包括基板10和塑封层70形成的封装结构，从而可以将气体传感器30和惯性传感器50封装到同一基板10上，相对于分立封装结构，能够有效减少封装尺寸，方便实现小型化。同时，使用同一塑封层70对气体传感器芯片31和惯性传感器芯片51进行封装，可降低封装结构的厚度，也能够简化封装工艺，降低制作成本。请继续参照图1，可选的实施例中，所述基板10对应所述气体传感器30的位置开设有进气孔15，所述气体传感器芯片31朝向所述进气孔15的表面形成有避让槽3111，所述避让槽3111内设有感应件33。本实施例中，为了实现气体传感器30的检测功能，在基板10对应气体传感器30的位置开设有进气孔15，使得外界气体可以进入，在气体传感器芯片31朝向进气孔15的表面形成有避让槽3111，避让槽3111与进气孔15连通，在避让槽3111内设有感应件33，该感应件33可为气敏材料，例如，气敏半导体，其作为一种检测气体成分、浓度的器件，被广泛用于工厂、车间和矿山的各种易燃易爆或有害气体的检测、家庭可燃性气体泄漏检测等方面。气敏材料是指该材料吸附某种气体后，该材料的电阻率发生变化的一种功能材料，在感应件33通过进气孔15接触到外界的气体后，将发生变化的电阻率传输给控制装置，从而得到气体种类和浓度。常用的气敏陶瓷材料有sno2、zno和zro2等。当然，感应件33也可以是其他气敏材料，例如石墨烯气敏材料。同时，避让槽3111的设置也可以使得外界气体环绕于内，增加与感应件33的接触时间，从而使得检测结果更加准确；且也能够增加固定感应件33的面积，方便固定感应件33，此处，可以选择粘接方式固定感应件33，结构更加稳定；再者，感应件33位于避让槽3111内，也可以减少感应件33被外界触碰损坏的几率，从而提高组合传感器100的使用性能，延长使用寿命。可选的实施例中，所述感应件33与所述进气孔15正对设置，且所述感应件33的表面垂直于所述进气孔15的轴线方向。本实施例中，为了能够增加感应件33与外界气体接触的面积，设置感应件33的表面垂直于进气孔15的轴线方向，此处，感应件33呈平面板状，即，其以最大的表面正对进气孔15，有效增加与气体的接触面积，从而能够提高检测的灵敏度和检测的准确度。同时，感应件33与进气孔15正对设置，能够更加直接地接触到外界气体，进一步提高检测效率。此处，进气孔15的形状可与感应件33的形状相同，例如，均为长方形或正方形，进气孔15的开口尺寸可略小于感应件33的表面积，一方面便于保护感应件33，另一方面也可以避免气体冲击力大，使得感应件33易损耗。可选的实施例中，所述气体传感器芯片31包括电连接的气体mems芯片311和气体asic芯片313，所述气体mems芯片311形成有所述避让槽3111，所述气体asic芯片313设于所述气体mems芯片311背离所述基板10的表面。可以理解的，为了实现气体传感器30的功能，气体传感器芯片31包括有气体mems芯片311和气体asic芯片313，气体mems芯片311的表面形成有避让槽3111，从而使得感应件33成为气体mems芯片311的一部分，用于感知外界气体；气体asic芯片313能为气体mems芯片311提供电能，并处理放大其感应到的电信号，进而传输到所应用的产品上进行气体分析。此处，设置气体asic芯片313在气体mems芯片311背离基板10的表面，如此，使得两者在垂直于基板10的方向上叠加设置，相对于平铺于基板10上的结构，能够大大减少占用面积，从而使得组合传感器100的尺寸进一步减小，更加有利于小型化设计。具体地，所述气体asic芯片313与所述气体mems芯片311的连接方式为粘接。此处，两者粘接所使用的材料可以是粘黏剂，提高两者之间连接的稳定性。当然，于其他实施例中，气体传感器芯片31的连接方式还可以是焊接等。同时，气体asic芯片313体型较小，在气体asic芯片313叠加到气体mems芯片311的表面上时，气体mems芯片311的表面还有多余的空间可以用于两者的电连接，故而，在一实施例中，所述气体asic芯片313通过金属线80电连接气体mems芯片311，同时，气体asic芯片313也通过金属线80实现与基板10的电连接，进一步简化加工工艺。金属线80具体为金线，具有良好的导电性和性能稳定性，能保证气体传感器芯片31的电连接稳定性，保证其功能的稳定性。可选的实施例中，所述惯性传感器芯片51包括电连接的惯性mems芯片511和惯性asic芯片513，所述惯性mems芯片511设于所述第一表面11，所述惯性asic芯片513设于所述惯性mems芯片511背离所述基板10的表面。本实施例中，可以理解的，为了实现惯性传感器芯片51的功能，其包括有电连接的惯性mems芯片511和惯性asic芯片513，惯性asic芯片513为惯性mems芯片511提供电能，同时，将惯性asic芯片513检测到的电信号进行放大处理，并传递到基板10上。因惯性asic芯片513的表面积相对较大，故将其设于惯性mems芯片511背离基板10的表面上，如此，使得两者在垂直于基板10的方向上叠加设置，相对于平铺于基板10上的结构，能够大大减少占用表面面积，从而使得组合传感器100的表面尺寸进一步减小，更加有利于小型化设计。此处，惯性asic芯片513也通过金属线80与基板10电连接，与惯性mems芯片511也通过金属线80电连接，且惯性asic芯片513与mems芯片也通过粘黏剂进行粘接，从而实现稳定的连接结构。基于上述实施例，设置所述惯性mems芯片511与所述第一表面11的连接方式为粘接，所述气体mems芯片311与所述第一表面11的连接方式为粘接，从而能够简化加工工艺。此处，粘接的材料也为粘黏剂。当然，惯性传感器芯片51与第一表面11也可以通过贴焊方式连接，气体传感器芯片31与第一表面11也可以通过贴焊的方式连接。请参照图3，可以理解的，为了提高组合传感器100的功能稳定性，可选的实施例中，所述组合传感器100还包括隔热板90，所述隔热板90设于所述气体传感器30与所述惯性传感器50之间，所述隔热板90相对的两侧分别抵接所述第一表面11和所述塑封层70的顶部。本实施例中，因气体传感器30中的感应件33通常需要在较高的温度下进行检测，故而气体传感器芯片31会散发较高的热量，为了不影响惯性传感器50，在气体传感器30和惯性传感器50之间设置有隔热板90，该隔热板90的材质可以为石棉、玻璃纤维或泡沫中的一种，当然，也可以是其他具有隔热效果的板材，能对气体传感器30散发的热量进行有效阻隔，提高惯性传感器50的检测准确度。具体地，该隔热板90的形状与塑封层70的在垂直于两个传感器连线的纵向面形状相同，即，隔热板90的形状为矩形，且隔热板90的上下两端分别抵接基板10和塑封层70的顶部，从而使得气体传感器30和惯性传感器50完全隔离，进一步减少干扰性。同时，设置隔热板90与基板10垂直设置，此时，隔热板90的材料使用最少，即可实现对气体传感器30和惯性传感器50的完全隔离，从而有效节约成本，且也方便固定隔热板90，提高封装工艺的效率。此外，为了提高组合传感器100的屏蔽性能，在塑封层70背离基板10的表面设有屏蔽膜层(未图示)，该屏蔽膜层可以是铜膜，通过电镀或溅射等工艺加工至塑封层70的表面，进而能够使得气体传感器30和惯性传感器50免于外界信号的干扰，从而能够提高塑封层70内芯片的功能稳定性。可以理解的，上述设有隔热板90的组合传感器100的封装工艺包括以下步骤：首先，对基板10进行线路布局，将气体传感器芯片31和惯性传感器芯片51贴设于基板10的第一表面11上，并将气体asic芯片313通过金属线80电连接到基板10和气体mems芯片311，将惯性asic芯片513通过金属线80电连接到基板10和惯性mems芯片511；其次，将隔热板90粘接到第一表面11，并位于气体传感器芯片31和惯性传感器芯片51之间；最后，对第一表面11进行全面塑封。本实用新型又提出一种电子设备(未图示)，包括壳体和设于所述壳体内的组合传感器100，所述组合传感器100的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备的组合传感器100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，电子设备可以是穿戴类电子产品，例如，智能手表或手环，也可以是移动终端等电子产品，例如，手机，在此不作限定。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页12