环境传感器芯片封装结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种环境传感器芯片封装结构。该结构包括电路板、外壳以及由所述电路板、外壳包围起来的封闭空间；在所述封闭空间内设有MEMS芯片和ASIC芯片，所述ASIC芯片固定在电路板上，且所述ASIC芯片设有背腔；所述MEMS芯片设于所述ASIC芯片的背腔内，其中，还包括连通所述MEMS芯片与外界环境的通道。本实用新型所要解决的一个技术问题是现有封装结构体积大，不利于小型化。实用新型的一个用途是用于减小环境传感器芯片封装结构的体积。
【专利说明】
环境传感器芯片封装结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及传感器技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种环境传感器芯片封装结构。
【背景技术】
[0002]环境传感器包括声音传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器等。环境传感器一般包括MEMS(微机电系统)芯片，其中的振膜、背极板是MEMS麦克风中的重要部件，振膜、背极板构成了电容器并集成在硅晶片上，实现环境参数与电能的转换。环境传感器广泛应用于便携式设备。
[0003]近年来，随着科学技术的发展，手机、笔记本电脑等电子产品的体积在不断减小，而且人们对这些便携电子产品的性能要求也越来越高，这就要求与之配套的电子零部件的体积也必须随着减小。
[0004]现有的MEMS麦克风，包括由电路板、外壳围成的封装结构，以及位于该封装结构中的MEMS芯片、ASIC芯片，其中，MEMS芯片和ASIC芯片并列固定在电路板上，这种方式占用平面空间，不利于环境传感器的小型化发展。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的一个目的是提供一种环境传感器封装结构的新技术方案。
[0006]根据本实用新型的一个方面，提供一种环境传感器芯片封装结构，包括电路板、夕卜壳以及由所述电路板、外壳包围起来的封闭空间；在所述封闭空间内设有MEMS芯片和AS IC芯片，所述ASIC芯片固定在电路板上，且所述ASIC芯片设有背腔;所述MEMS芯片设于所述ASIC芯片的背腔内，其中，还包括连通所述MEMS芯片与外界环境的通道。
[0007]优选地，所述ASIC芯片通过胶粘结在所述电路板上，且所述ASIC芯片通过引线与电路板电连接;所述MEMS芯片通过植锡球倒置地焊接在所述电路板上。
[0008]优选地，所述通道为设置在电路板上与MEMS芯片相对应的位置，且连通所述背腔与外界环境的贯穿孔。
[0009]优选地，所述ASIC芯片下端设有粘结区和非粘结区；所述ASIC芯片的粘结区通过胶粘结在电路板上;所述通道包括:所述非粘结区与所述电路板之间形成的连通所述背腔与所述封闭空间的间隙，以及连通所述封闭空间与外界的贯穿孔。
[0010]优选地，所述粘结区设于所述ASIC芯片下端的四个角部。
[0011 ] 优选地，所述通道包括:设置在所述ASIC芯片的侧壁、用于连通所述背腔与所述封闭空间的通孔，以及连通所述封闭空间与外界的贯穿孔。
[0012]优选地，所述MEMS芯片通过植锡球倒置地焊接在电路板上;所述ASIC芯片的侧壁设置有将ASIC芯片的电极由上端引到下端的金属化通孔，所述金属化通孔的下端通过植锡球与所述电路板电连接;所述通道包括:所述MEMS芯片下端非焊接区与所述电路板之间形成间隙，以及连通所述封闭空间与外界的贯穿孔。
[0013]优选地，所述ASIC芯片通过植锡球倒置地焊接到所述电路板上，所述MEMS芯片通过胶粘结在所述背腔中；所述ASIC芯片的内部设置有贯通其上端与下端的金属化通孔，所述MEMS芯片的电极通过引线与所述金属化通孔的上端电连接;所述金属化通孔的下端通过植锡球与所述电路板电连接;所述通道为连通所述封闭空间与外界的贯穿孔。
[0014]优选地，所述贯穿孔设置在电路板或外壳上。
[0015]优选地，所述胶为贴片胶。
[0016]本实用新型的一个技术效果在于，该封装结构的MEMS芯片位于ASIC芯片的背腔中，使得产品可以做的更小，以满足现代电子产品的小型化发展。而且，本实用新型的封装结构，其生产工艺简单，制程效率高，生产成本低。
[0017]通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0018]构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。
[0019]图1本实用新型实施例的封装结构的示意图。
[0020]图2设有胶的ASIC芯片的示意图。
[0021 ]图3本实用新型封装结构第二种实施方式的示意图。
[0022]图4本实用新型封装结构第三种实施方式的示意图。
[0023]图5本实用新型封装结构第四种实施方式的结构图。
[0024]图6本实用新型封装结构第五种实施方式的结构图。
【具体实施方式】
[0025]现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
[0026]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
[0027]对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
[0028]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0029]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0030]参照图1，本实用新型提供了一种环境传感器芯片封装结构，该封装结构包括:电路板4、外壳3以及由所述电路板4、外壳3包围起来的封闭空间7。在本实用新型一个具体的实施方式中，外壳3为一端开口的腔体结构，外壳3的开口端与电路板4固定在一起后形成了封闭空间7。
[0031]本实用新型的封装结构还包括设置在封闭空间7内的MEMS芯片I和ASIC芯片2，所述MEMS芯片UASICS片2位于所述封闭空间7内，使得由电路板4、外壳3构成的封闭空间7可以将MEMS芯片1、ASIC芯片2封装起来。本实用新型的MEMS芯片I包括衬底以及位于衬底上的敏感区101，通过该敏感区101使得MEMS芯片I可以感应外界的环境信息，从而将环境信息转换为电信号。本实用新型的ASIC芯片2，主要用于将MEMS芯片I输出的电信号进行放大，以便后续处理。
[0032]本实用新型的环境传感器可以是压力传感器、温度传感器或者湿度传感器，也可以是测量环境参数的其它传感器，例如测量V0C(volatile organic compounds，挥发性有机化合物)气体含量的气体传感器等。根据环境传感器的不同，选择相应的MEMS芯片I;例如当本实用新型的环境传感器为压力传感器时，则MEMS芯片I选用对压力敏感的芯片，这属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
[0033]本实用新型的封装结构，所述AS IC芯片2设有背腔202，例如可以通过对AS IC芯片2进行各向异性的干法或者湿法刻蚀来形成背腔202IEMS芯片I位于所述ASIC芯片2的背腔202内，由此，可以减小MEMS芯片I在电路板4上的占地面积，大大降低了封装结构的尺寸，以满足现代电子产品的轻薄化的发展需求。本实用新型的封装结构，其生产工艺简单，制程效率高，生产成本低。
[0034]MEMS芯片1、ASIC芯片2可以采用本领域技术人员所熟知的方式进行连接，例如采用植锡球5焊接或者胶粘结等方式进行连接。其中，为了使MEMS芯片I可以感应外界的环境，本实用新型的封装结构还包括连通所述MEMS芯片I与外界环境的通道。
[0035]具体地，参照图1-6，ASIC芯片2设有侧壁201，通过侧壁201包围形成了一端开口的背腔202。外壳3或者电路板4设有连通封闭空间7与外界环境的贯穿孔S13ASIC芯片2可以正置地安装到电路板4，此时，由于ASIC芯片2的背腔202与电路板4封装起来，因此需要设置通孔或者间隙601，以将MEMS芯片I与封闭空间7连通起来。ASIC芯片2也可以倒置地安装到电路板4，使其背腔202与封闭空间7直接连通在一起。
[0036]在本实用新型的一种【具体实施方式】中，参照图1，侧壁201的下端设置有胶，ASIC芯片2通过胶粘结到电路板4，所述ASIC芯片2通过引线203与电路板4电连接。MEMS芯片I通过植锡球5倒置地焊接在电路板4上。植锡球5焊接既可以起到固定连接MEMS芯片I的作用，将芯片固定到电路板;又可以起到电连接的作用，将芯片与电路板导通以传递电信号。
[0037]进一步地，侧壁201的下端设有粘结区和非粘结区；所述粘结区设有胶以将ASIC芯片2与所述电路板4粘结。非粘结区与所述电路板4之间形成连通所述背腔202与所述封闭空间7的间隙601。所述外壳3上设有连通所述封闭空间7与外界环境的贯穿孔8。
[0038]优选的是，胶采用贴片胶6。外壳3设有连通封闭空间7和外界环境的贯穿孔8。当然，贯穿孔8也可以设置在电路板上，只要能连通封闭空间7和外界环境即可。间隙601和贯穿孔8构成MEMS芯片I与外界环境连通的通道。MEMS芯片I的电信号通过植锡球5传输到电路板4的电路布图，电路板4可以通过引线203与ASIC芯片2电连接，以使电信号传输到ASIC芯片2。然后，ASIC芯片2将放大后的电信号通过本领域技术人员熟知的方式，如引线203传输到电路板4，再由电路板4传输至外部电路。
[0039]更进一步地，参照图2，粘结区设于侧壁的四个角部。四个角部之外的非粘结区与电路板4之间形成间隙601。当然，胶也可以设置成其他形式，只要能保证固定连接，又能形成贯穿于厚度方向的间隙601即可。
[0040]在本实用新型的另一【具体实施方式】中，参照图6，侧壁201设有连通背腔202与封闭空间7的通孔，外壳3设有连通封闭空间7和外部环境的贯穿孔8。该两个贯穿孔8形成MEMS芯片I与外界环境连通的通道。同样地，MEMS芯片I的电信号通过植锡球5传输到电路板4的电路布图，电路板4可以通过引线203与ASIC芯片2电连接，以使电信号传输到ASIC芯片2。然后，ASIC芯片2将放大后的电信号通过本领域技术人员熟知的方式，如引线203传输到电路板4，再由电路板4传输至外部电路。
[0041 ]当然，在该实施方式中，MEMS芯片I可以通过贴片胶6正置的安装，MEMS芯片I的电极与ASIC芯片2之间可以采用引线203电连接，ASIC芯片2的电极与电路板4也可以通过引线203电连接。
[0042]参照图4，在本实用新型的另一【具体实施方式】中，MEMS芯片I通过植锡球5倒置的安装在电路板上，ASIC芯片2通过贴片胶6安装在电路板4上。电路板4在与MEMS芯片I相对应的位置设有连通背腔202与外部环境的贯穿孔8。该贯穿孔8为MEMS芯片I与外界环境连通的通道。在该实施方式中，MEMS芯片I通过依次通过植锡球5、电路板4和引线203与ASIC芯片2电连接，以将MEMS芯片I的电信号传输至ASIC芯片2 ^SIC芯片2通过本领域技术人员熟知的方式，如引线203与电路板4电连接，以将放大后的电信号传输至外部电路。
[0043]参照图3，在本实用新型的另一【具体实施方式】中。外壳3设有连通封闭空间7与外界环境的贯穿孔8，MEMS芯片I通过植锡球5倒置地焊接在电路板上。ASIC芯片设置有电极由上端引到下端的金属化通孔，所述金属化通孔的下端通过植锡球与所述电路板4电连接，即第一金属化通孔204 JEMS芯片I的电极通过电路板与第一金属化通孔204的下端电连接，以将电信号发送到ASIC芯片2ASIC芯片2的发送端通过第二金属化通孔205与电路板电连接，以将放大后的电信号发送至外部电路。
[0044]外壳3设有连通封闭空间7与外界环境的贯穿孔8 JEMS芯片I和ASIC芯片2均设置焊接区和非焊接区。焊接区以外的区域与电路板4形成间隙601。该间隙601形成MEMS芯片I与外界环境连通的通道。
[0045]参照图5，在本实用新型的另一具体的实施方式中，ASIC芯片2通过植锡球5倒置地焊接到电路板4上，MEMS芯片I通过胶粘结在背腔202中。植锡球焊接的方式可以避免引线的使用，从而进一步降低了整个封装结构的高度，使得封装结构可以做的更薄。ASIC芯片2的内部设置有贯通其上端与下端的金属化通孔，即第一金属化通孔204 JEMS芯片I的电极通过引线203与第一金属化通孔204的上端电连接。金属化通孔的下端通过植锡球5与电路板4电连接。外壳3设有连通封闭空间7与外界环境的贯穿孔8 JEMS芯片I通过胶正置地安装在背腔202中，优选的是，胶采用贴片胶6。
[0046]使用时，背腔202的开口端与贯穿孔8共同构成MEMS芯片I与外部环境连通的通道。MEMS芯片I通过引线203将电信号发送到第一金属化通孔204的上端，第一金属化通孔204将电信号导通至下端，再通过植锡球5传输至电路板4，电路板4上的具有电路布图将电信号传输至ASIC芯片2，电信号经ASIC芯片2放大后再传输至电路板4，再经电路板4传输至外部电路。
[0047]虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。
【主权项】
1.一种环境传感器芯片封装结构，其特征在于，包括电路板(4)、外壳(3)以及由所述电路板⑷、外壳⑶包围起来的封闭空间(7);在所述封闭空间(7)内设有MEMS芯片(I)和ASIC芯片(2)，所述AS IC芯片(2)固定在电路板(4)上，且所述ASIC芯片(2)设有背腔;所述MEMS芯片(I)设于所述ASIC芯片(2)的背腔内，其中，还包括连通所述MEMS芯片(I)与外界环境的通道。2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述ASIC芯片(2)通过胶粘结在所述电路板(4)上，且所述ASIC芯片(2)通过引线(203)与电路板⑷电连接;所述MEMS芯片⑴通过植锡球(5)倒置地焊接在所述电路板(4)上。3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述通道为设置在电路板(4)上与MEMS芯片(I)相对应的位置，且连通所述背腔(202)与外界环境的贯穿孔(8)。4.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述ASIC芯片(2)下端设有粘结区和非粘结区;所述ASIC芯片(2)的粘结区通过胶粘结在电路板(4)上;所述通道包括:所述非粘结区与所述电路板(4)之间形成的连通所述背腔(202)与所述封闭空间(7)的间隙(601)，以及连通所述封闭空间(7)与外界的贯穿孔(8)。5.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述粘结区设于所述ASIC芯片(2)下端的四个角部。6.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述通道包括:设置在所述ASIC芯片(2)的侧壁、用于连通所述背腔(202)与所述封闭空间(7)的通孔，以及连通所述封闭空间(7)与外界的贯穿孔(8)。7.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述MEMS芯片(I)通过植锡球(5)倒置地焊接在电路板上;所述AS IC芯片(2)的侧壁设置有将ASIC芯片(2)的电极由上端引到下端的金属化通孔，所述金属化通孔的下端通过植锡球与所述电路板(4)电连接;所述通道包括:所述MEMS芯片(I)下端非焊接区与所述电路板(4)之间形成间隙(601)，以及连通所述封闭空间(7)与外界的贯穿孔(8)。8.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述ASIC芯片(2)通过植锡球(5)倒置地焊接到所述电路板(4)上，所述MEMS芯片(I)通过胶粘结在所述背腔(202)中；所述ASIC芯片(2)的内部设置有贯通其上端与下端的金属化通孔，所述MEMS芯片(I)的电极通过引线(203)与所述金属化通孔的上端电连接;所述金属化通孔的下端通过植锡球(5)与所述电路板(4)电连接;所述通道为连通所述封闭空间(7)与外界的贯穿孔(8)。9.根据权利要求4至8任一项所述的封装结构，其特征在于，所述贯穿孔(8)设置在电路板(4)或外壳(3)上。10.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述胶为贴片胶(6)。
【文档编号】G01D11/00GK205619946SQ201620143466
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年2月25日
【发明人】张俊德
【申请人】歌尔股份有限公司