一种热式压力传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是涉及半导体封装领域，尤其涉及一种热式MEMS压力传感器。
【背景技术】
[0002]随着电子产品小型化微型化的发展，电子产品对其内部元器件小型化的要求越来越高。压力传感器作为常见的传感器，应用于多种电子产品内，故压力传感器的小型化设计也成为关注重点。为了保证压力传感器的小型化设计，基于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)的压力传感器越来越受到人们关注。基于MEMS技术的压力传感器，包括基板，固定于所述基板的外壳，所述基板与所述外壳构成所述压力传感器外部封装结构。所述外部封装结构内、所述基板上固定设置有压力传感器芯片和集成电路芯片，压力传感器芯片与集成电路芯片通过金属引线打线的方式电连接，基板上设置有焊盘，基板焊盘将压力传感器内部芯片与外部电子电路电连接，同时，压力传感器通过焊盘固定于外部主板上。传统结构的压力传感器，压力传感器芯片直接固定于基板上，在压力传感器装配、使用过程中，基板受到的应力会传导至压力传感器芯片上，压力传感器芯片感应该应力，使压力传感器产生误差，导致压力传感器性能问题。
[0003]现有的压力传感器不仅成本高，集成度低，而且测试压力的精度较低。
[0004]因此，有必要提出一种新的方案。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种低成本，高集成度，体积小，高灵敏度的热式MEMS压力传感器。
[0006]为达成前述目的，本发明的热式压力传感器，其特征在于:其包括:
[0007]—基片，其形成有凹槽，所述凹槽的开口部设置有薄膜，所述薄膜将所述凹槽封闭为腔体，所述腔体中设置有热电偶和加热器，所述热电偶分别位于所述加热器的内侧和外侧。
[0008]作为本发明一个优选的实施方式，所述热电偶和加热器位于同一平面。
[0009]作为本发明一个优选的实施方式，所述加热器内侧热电偶TPl和外侧热电偶TP2相对所述腔体中心呈对称分布。
[0010]作为本发明一个优选的实施方式，所述热电偶和加热器位于腔体内悬空的桥梁结构上。
[0011]作为本发明一个优选的实施方式，所述加热器产生热量，在腔体内建立温度场，在没有额外压力的情况下，加热器内侧热电偶TPl和外侧热电偶TP2与薄膜的间距均为do，加热器内侧热电偶TPl感受加热器的温度为T10，加热器外侧热电偶TP2感受加热器的温度为T20，内侧热电偶TPl和外侧热电偶TP2的温差为:Τ10-Τ20 =Δ T0,
[0012]所述薄膜受到外部压力发生形变，内侧热电偶TPl和外侧热电偶ΤΡ2与薄膜的间距分为变为山和d2，内侧热电偶TPl的热量同时向上和向下传递，则所述内侧热电偶TPl的温度变为Tl I，所述外侧热电偶TP2的热量同时向上、向下和向腔体侧壁传递，则所述外侧热电偶TP2的温度变为T21，则内侧热电偶TPl和外侧热电偶TP2的温度的温差变为:T11-T21 =Δ T1,
[0013]由于薄膜受到外部压力变化而导致的腔体内温度的变化可得到:
[0014]δ = AT0-AT1,
[0015]其中，不同的δ值对应不同的薄膜的形变量和外部压力P，
[0016]P 00 δ 0
[0017]作为本发明一个优选的实施方式，所述基片的材料为硅、玻璃、石英、陶瓷中的一种或多种。
[0018]作为本发明一个优选的实施方式，所述热电偶和加热器将封闭的腔体分为上腔体和下腔体。
[0019]本发明的有益效果:与现有技术相比，本发明的具有如下优点:
[0020](I)本发明的热式压力传感器，其制作成本低。
[0021](2)本发明的热式压力传感器，其具有高集成度。
[0022](3)本发明的热式压力传感器，其体积小，节约空间。
[0023](4)本发明的热式压力传感器，其具有高灵敏度，测量压力的精度高。
【附图说明】
[0024]图1是本发明热式压力传感器的结构示意图；
[0025]图2是图1的俯视结构示意图；
[0026]图3是图1的剖视示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0028]此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0029]请参阅图1-3。图1是本发明热式压力传感器未受压时的结构示意图；图2是图1的俯视结构示意图；图3是本发明热式压力传感器受压时的剖视示意图。如图1-3所示，所述热式压力传感器包括一基片100，其形成有凹槽，所述凹槽的开口部设置有可以受压形变的薄膜104，所述薄膜104将所述凹槽封闭为腔体200，所述腔体200中设置有热电偶101，102和加热器103，所述热电偶101，102分别位于所述加热器103的内侧和外侧。所述热电偶101，102和加热器103位于同一平面。在一个优选的实施例中，所述加热器103内侧热电偶TPllOl和外侧热电偶ΤΡ2102相对所述腔体200中心呈对称分布。在该实施例中，所述热电偶101，102和加热器103位于腔体200内悬空的桥梁结构105上。加热器103和热电偶通过标准半导体工艺加工制作。通过深硅刻蚀和晶圆级封装技术形成空腔。受压薄膜可通过调整其厚度以满足根据不同的量程和精度需求。
[0030]传感器在工作时，加热器产生热量，在腔体200内形成温度场，内外热电偶件通过差分检测腔体内特定位置的温度变化。在该实施例中，所述腔体内特定的位置是指腔体的腔壁的任意位置。本发明中，受压腔壁和热电偶之间的热量传导主要通过三个途径:热辐射，热传导，热对流。由于传感器的功耗较低(毫瓦级别)，受压腔壁和加热器的间距很小(几十微米级别)，热传导是主导的热量传递途径。在不同的