一种传感器、晶圆及小尺寸气压传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器封装技术领域，尤其涉及一种传感器、晶圆及小尺寸气压传感器。

背景技术：

目前，气压传感器采用的封装工艺基本为键线引合晶圆贴装方式。应市场产品对气压传感器的小尺寸、高性能需求，即使采用目前行业顶级的db/wb设备进行传统封装，也无法满足需求。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术的传感器尺寸、重量大。导电性差，功耗高。封装效率低。

(2)可靠性风险，如金线在受苛刻的跌落或震动时产生脱离风险

(3)金线物料费昂贵。

解决以上问题及缺陷的意义为：本实用新型节省工时，提高效率，减小尺寸。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本实用新型公开实施例提供了一种传感器、晶圆及小尺寸气压传感器。所述技术方案如下：

该传感器，包括壳体，所述壳体内封装有微机电系统芯片和信号处理芯片；

所述微机电系统芯片内蚀刻有微机电系统芯片通孔，所述微机电系统芯片通孔内部填充有微机电系统芯片铜；所述信号处理芯片内蚀刻有信号处理芯片通孔，所述信号处理芯片通孔内填充有信号处理芯片铜。

在一个实施例中，所述微机电系统芯下部布置有种子层，所述信号处理芯片上部和下部布置有种子层。

在一个实施例中，其特征在于，所述种子层包括：凸点下金属层和重布线层。

在一个实施例中，所述微机电系统芯片的底部气相沉积有铜柱，所述铜柱一端连接所述微机电系统芯片下部再布线的种子层，另一端连接所述信号处理芯片上部再布线的种子层。

在一个实施例中，所述信号处理芯片的底部气相沉积有锡球，所述锡球一端连接所述信号处理芯片下部再布线的种子层，另一端连接基板。

本实用新型的目的在于提供一种晶圆，其特征在于，所述晶圆集成有所述传感器。

本实用新型的目的在于提供一种小尺寸气压传感器，包括壳体，所述小尺寸气压传感器在所述壳体内部制作微机电系统芯片和信号处理芯片；

所述微机电系统芯片内蚀刻有微机电系统芯片通孔，所述微机电系统芯片通孔内部填充有微机电系统芯片铜；所述信号处理芯片内蚀刻有信号处理芯片通孔，所述信号处理芯片通孔内填充有信号处理芯片铜。

结合实验或试验数据和现有技术对比得到的效果和优点：包括：

本实用新型尺寸可以明显节省30％。

测试数据包括：

测试条件：

供电电压：1.8v。

采样频率：1hz。

工作模式：standmode(μa)

测试数据对比(参考表格)如下，其中，(博世和st的数据是传统goldwire的方式数据。

本实用新型舍弃传统的金线(goldwire)连接工艺，采用先进封装工艺的方式将asic和mems进行3d堆叠封装，无论在尺寸还是性能方面都具有明显优势。

本实用新型尺寸小，重量轻。导电性好，功耗低。封装效率高。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本实用新型实施例提供的小尺寸气压传感器示意图。

图1中：1、基板(substrate)；2、壳体(case)；3、信号处理芯片铜(asiccu)；4、铜柱(collarpillar)；5、微机电系统芯片(mems)；6、微机电系统芯片铜(memscu)；7、凸点下金属层(ubm)和重布线层(rdl)；8、信号处理芯片(asic)；9、锡球(solderball)。

图2是本实用新型实施例提供的传统气压传感器示意图。

图2中：10、传统基板(传统substrate)；11、传统壳体(传统case)；12、传统微机电系统芯片(传统mems)；13、传统金线(传统goldwire)；14、传统信号处理芯片(传统asic)。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本实用新型所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本实用新型所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实用新型中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本实用新型所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种传感器，包括壳体(case)2，采用封装工艺将微机电系统芯片(mems)5和信号处理芯片(asic)8进行3d堆叠封装在所述壳体(case)2内部。通过硅通孔工艺加工或通过db工艺、fc工艺、dispensing工艺、underfill工艺，在所述壳体(case)2内部制作微机电系统芯片(mems)5和信号处理芯片(asic)8。所述微机电系统芯片(mems)5通过等离子蚀刻方式制作有微机电系统芯片(mems)5通孔，所述微机电系统芯片(mems)5通孔内部填充有微机电系统芯片铜(memscu)6。所述信号处理芯片(asic)8通过等离子蚀刻方式制作有信号处理芯片(asic)8通孔，所述信号处理芯片(asic)8通孔内填充有信号处理芯片铜(asiccu)3。所述微机电系统芯片(mems)5和信号处理芯片(asic)8均通过再布线，在所述微机电系统芯下部布置有种子层，在所述信号处理芯片(asic)8上部和下部布置有种子层。所述微机电系统芯片(mems)5采用气相沉积的方式底部沉积有铜柱(collarpillar)4；所述铜柱(collarpillar)4一端连接所述微机电系统芯片(mems)5下部再布线的种子层，另一端连接所述信号处理芯片(asic)8上部再布线的种子层；所述信号处理芯片(asic)8采用气相沉积的方式在底部沉积有锡球(solderball)9；所述锡球(solderball)9一端连接所述信号处理芯片(asic)8下部再布线的种子层，另一端连接基板(substrate)1。所述种子层包括：凸点下金属层(ubm)和重布线层(rdl)7，首先进行重布线，然后设置凸点下金属层。

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步描述。

本实用新型公开实施例所提供的小尺寸气压传感器，如图1所示，包括：基板(substrate)1、壳体(case)2、信号处理芯片铜(asiccu)3、铜柱(collarpillar)4、微机电系统芯片(mems)5、微机电系统芯片铜(memscu)6、凸点下金属层(ubm)和重布线层(rdl)7、信号处理芯片(asic)8、锡球(solderball)9。

在本实用新型中，小尺寸气压传感器的封装原理包括：

晶圆的加工原理：对asic、mems进行硅通孔工艺加工成如图1中的mems5和asic8的形式。

根据设备能力，通过等离子蚀刻方式制作通孔、然后电镀铜的方式进行孔填充实现导电性连接，如图1中的asiccu3和memscu6，此种硅孔铜的方式比传统的金线(goldwire)13(如图2)导电性更好，效率更高。

根据芯片的连接需求对其asic和mems进行种子层ubm和rdl再布线，如图1中的凸点下金属层(ubm)和重布线层(rdl)7形式，其次通过气相沉积的方式对晶圆长出copperpillar和solderball，如图1中的collarpillar4和solderball9，collarpillar高度可以做到20μm，solderball可做到60μm。基本晶圆芯片加工制作完成后，最后再对其进行减薄操作，根据晶圆特性可将图1中的asic8减薄至75μm及以下。

本实用新型提供的先进封装步骤包括：

将asic8通过fc的方式贴装至substrate1，为了提高可靠性能防止小尺寸的solderball产生球裂，在asic8和substrate1之间进行底填胶保护。

其次，将mems5叠封到asic8上；

最后，将case2与substrate1通过锡膏回流焊或胶水粘结的方式封装到一起。

本实用新型体积节省30～40％，导电性更好，功耗更低。可对气压传感器的体积尺寸、性能都有改善提高，封装过程中不用打金线，封装效率也会有提高。

如图2所示，提供的传统气压传感器包括：传统基板(传统substrate)10、传统壳体(传统case)11、传统微机电系统芯片(传统mems)12、传统金线(传统goldwire)13、传统信号处理芯片(传统asic)14。传统封装中为了goldwire13实现电性能连接，在长度、宽度、高度方向都占用一定的空间。

下面结合实验对比数据对本实用新型作进一步描述。

本实用新型尺寸可以明显节省30％。

测试数据包括：

测试条件：

供电电压：1.8v。

采样频率：1hz。

工作模式：standmode(μa)

测试数据对比(参考表格)如下，其中，博世和st的数据是传统goldwire的方式数据。

本实用新型中的传感器还可用作组合传感器，mems传感器，医疗传感器。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。