一种组合多功能传感器集成方法及系统与流程

1.本发明涉及测量系统技术领域，尤其涉及一种组合多功能传感器集成方法及系统。


背景技术：

2.目前传感器的性能比较单一，终端产品往高性能、小型化发展、低成本发展，为了契合终端需求，发明一款多性能组合传感器，不仅可以解决采用多个单一传感器复杂电路设计的问题，也可节省终端设备小型化的问题。例如，智能家居产品需具备温度、压力、红外、无线射频等功能来实现温度、湿度、压力及无线操作要求的作用。
3.现有的组合多功能传感器集成方法就是各采用温度传感器、湿度传感器、压力传感器、无线射频等器件来完成如上功能，采用的单独器件多，pcb主板线路设计复杂，使得制备出的组合多功能传感器集成系统占用的空间多。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种组合多功能传感器集成方法及系统，旨在解决现有的组合多功能传感器集成方法制备出的组合多功能传感器集成系统占用的空间多的问题。
5.为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种组合多功能传感器集成方法，包括以下步骤：
6.s1将集成电路晶圆和红外传感芯片通过固晶胶水贴到基板上，并将所述基板置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s2；
7.s2将mcu晶圆倒装粘贴在所述基板上，并在所述mcu晶圆底部涂覆底填胶水，并将所述基板置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s3；
8.s3在所述集成电路晶圆顶部涂覆硅胶，并在所述硅胶顶部贴装压力微感知系统晶圆；
9.s4在所述mcu晶圆顶部涂覆环氧胶水，并在所述环氧胶水顶部贴装射频晶圆；
10.s5将所述基板置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s6；
11.s6将所述集成电路晶圆、所述mcu晶圆、所述压力微感知系统晶圆和所述射频晶圆分别通过金线连接在所述基板上；
12.s7将环氧胶水涂覆在所述基板四周，并将金属壳贴装在所述环氧胶水顶部；
13.s8将所述基板和所述金属壳置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，得到组合多功能传感器集成系统。
14.其中，所述集成电路晶圆和红外传感芯片通过固晶胶水贴到基板上，并将所述基板置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s2的具体方式为：
15.s11在基板上划分集成电路晶圆指定位置和芯片指定位置；
16.s12将集成电路晶圆通过固晶胶水贴到所述基板上的所述集成电路晶圆指定位置；
17.s13将红外传感芯片通过固晶胶水贴到所述基板上的所述芯片指定位置；
18.s14将所述基板置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s2。
19.其中，所述将mcu晶圆倒装粘贴在所述基板上，并在所述mcu晶圆底部涂覆底填胶水，并将所述基板置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s3的具体方式为：
20.s21在基板上划分mcu晶圆指定位置；
21.s22将mcu晶圆倒装粘贴在所述基板的所述mcu晶圆指定位置；
22.s23在所述mcu晶圆底部涂覆底填胶水，直至所述mcu晶圆底部无气泡产生；
23.s24将所述基板置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s3。
24.其中，所述步骤s1、s2和s8中的所述温箱的烘烤温度为150℃，烘烤时间为0.5小时。
25.其中，所述步骤s1中所述固晶胶水的厚度为20-40微米；
26.所述步骤s3中所述硅胶的厚度为80-120微米；
27.所述步骤s4中所述环氧胶水厚度为20-40微米；
28.所述步骤s6中所述金线的直径为1mil；
29.所述步骤s7中所述环氧胶水宽度为0.25mm，厚度为20-40微米。
30.其中，在步骤将所述基板和所述金属壳置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，得到组合多功能传感器集成系统之后，所述方法还包括：
31.对所述组合多功能传感器集成系统依次进行校准、测试、编带和出货。
32.第二方面，本发明提供了一种组合多功能传感器集成系统，包括基板、集成电路晶圆、红外传感芯片、mcu晶圆、压力微感知系统晶圆、射频晶圆和金属壳；
33.所述集成电路晶圆与所述基板固定连接，并位于所述基板的一侧，所述红外传感芯片与所述基板电连接，并位于靠近所述集成电路晶圆的一侧，所述mcu晶圆与所述基板固定连接，并位于靠近所述集成电路晶圆的一侧，所述压力微感知系统晶圆与所述集成电路晶圆固定连接，并位于远离所述基板的一侧，所述射频晶圆与所述mcu晶圆固定连接，并位于远离所述基板的一侧，所述集成电路晶圆、所述mcu晶圆、所述压力微感知系统晶圆和所述射频晶圆分别与所述基板电连接，所述金属壳与所述基板固定连接，并位于所述基板四周。
34.本发明的一种组合多功能传感器集成方法，通过将集成电路晶圆和红外传感芯片通过固晶胶水贴到基板上，并将所述基板置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行下一步；将mcu晶圆倒装粘贴在所述基板上，并在所述mcu晶圆底部涂覆底填胶水，并将所述基板置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行下一步；在所述集成电路晶圆顶部涂覆硅胶，并在所述硅胶顶部贴装压力微感知系统晶圆；在所述mcu晶圆顶部涂覆环氧胶水，并在所述环氧胶水顶部贴装射频晶圆；将所述基板置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行下一步；将所述集成电路晶圆、所述mcu晶圆、所述压力微感知系统晶圆和所述射频晶圆分别通过金线连接在所述基板上；将环氧胶水涂覆在所述基板四周，并将金属壳贴装在所述环氧胶水顶部；将所述基板和所述金属壳置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，得到组合多功能传感器集成系统，本发明通过将各个传感器内部核心的晶圆集成到一个基板上，解决了现有的组合多功能传感器集成方法制备出的组合多功
能传感器集成系统占用的空间多的问题。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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获得其他的附图。
36.图1是本发明提供的一种组合多功能传感器集成方法的流程图。
37.图2是将集成电路晶圆和红外传感芯片通过固晶胶水贴到基板上，并将所述基板置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s2的流程图。
38.图3是将mcu晶圆倒装粘贴在所述基板上，并在所述mcu晶圆底部涂覆底填胶水，并将所述基板置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s3的流程图。
39.图4是本发明提供的一种组合多功能传感器集成系统的结构示意图。
40.1-基板、2-集成电路晶圆、3-红外传感芯片、4-mcu晶圆、5-压力微感知系统晶圆、6-射频晶圆、7-金属壳。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.请参阅图1至图3，第一方面，本发明提供一种组合多功能传感器集成方法，包括以下步骤：
43.s1将集成电路晶圆2和红外传感芯片3通过固晶胶水贴到基板1上，并将所述基板1置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s2；
44.具体方式为：
45.s11在基板1上划分集成电路晶圆2指定位置和芯片指定位置；
46.s12将集成电路晶圆2通过固晶胶水贴到所述基板1上的所述集成电路晶圆2指定位置；
47.具体的，所述固晶胶水的厚度为20-40微米。
48.s13将红外传感芯片3通过固晶胶水贴到所述基板1上的所述芯片指定位置；
49.具体的，所述固晶胶水的厚度为20-40微米。
50.s14将所述基板1置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s2。
51.具体的，所述温箱的烘烤温度为150℃，烘烤时间为0.5小时。外观抽检目的是为了确保胶水固化后能将所述集成电路晶圆2和所述红外传感芯片3固定平整并且推力合格。
52.s2将mcu晶圆4倒装粘贴在所述基板1上，并在所述mcu晶圆4底部涂覆底填胶水，并将所述基板1置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s3；
53.具体方式为：
54.s21在基板1上划分mcu晶圆4指定位置；
55.s22将mcu晶圆4倒装(fc)的方式粘贴在所述基板1的所述mcu晶圆4指定位置；
56.s23在所述mcu晶圆4底部涂覆底填胶水，直至所述mcu晶圆4底部无气泡产生；
57.具体的，为确保在高低温、跌落、冲击等可靠性条件下不会出现断裂或焊接不牢，为此，在所述mcu晶圆4底部涂覆底填胶水，直至所述mcu晶圆4底部无气泡产生，不会产生压力漂移。
58.s24将所述基板1置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s3。
59.具体的，所述温箱的烘烤温度为150℃，烘烤时间为0.5小时，外观抽检目的是为了确保胶水固化后能将所述mcu晶圆4固定平整并且推力合格。
60.s3在所述集成电路晶圆2顶部涂覆硅胶，并在所述硅胶顶部贴装压力微感知系统晶圆5；
61.具体的，所述硅胶的厚度为80-120微米。
62.s4在所述mcu晶圆4顶部涂覆环氧胶水，并在所述环氧胶水顶部贴装射频晶圆6；
63.具体的，所述环氧胶水厚度为20-40微米。
64.s5将所述基板1置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，执行步骤s6；
65.s6将所述集成电路晶圆2、所述mcu晶圆4、所述压力微感知系统晶圆5和所述射频晶圆6分别通过金线连接在所述基板1上；
66.具体的，所述金线的直径为1mil。对贴装在所述基板1上的四个晶圆进行打线(wb)，将四个晶圆的线路pad与所述基板1pad进行指定连接，确保可靠性测试可以通过，不会出现断裂不良。
67.s7将环氧胶水涂覆在所述基板1四周，并将金属壳7贴装在所述环氧胶水顶部；
68.具体的，所述环氧胶水宽度为0.25mm，厚度为20-40微米。通过smt机器将所述金属壳7贴装到所述基板1上，所述使得所述金属壳7对四个晶圆和所述红外传感芯片3进行保护。
69.s8将所述基板1和所述金属壳7置于温箱中烘烤固化后进行外观抽检，抽检合格，得到组合多功能传感器集成系统。
70.具体的，所述温箱的烘烤温度为150℃，烘烤时间为0.5小时。外观抽检的目的是检测所述金属壳7剪切推力验证，确保剪切力大于3公斤。
71.s9对所述组合多功能传感器集成系统依次进行校准、测试、编带和出货。
72.具体的，每个传感器器件都是经过封装成芯片，然后测试校准才可以使用的。例如，压力传感器内部部件有外壳、金线、集成电路晶圆2(asic晶圆，功用就是信号转换及放大)、压力微感知系统晶圆5(mems晶圆，功用：外界压力物理量感知)、bt基板(substrate)、胶水组成的，然后通过产线的封装成为一颗压力传感器芯片(lga封装)，芯片完成后需要对压力传感器进行校准测试，然后才能投向市场供用户使用。无线射频也是类似，内部部件有mcu晶圆4、射频晶圆6、金线、胶水、金属框架、molding注塑料等组成，通过产线封装成器件(qfn或sop封装)，芯片完成后需要对射频器件进行校准测试，性能满足要求后方可投向市场。红外传感器也是通过将内部的场效应管、金线、容阻件、热感应材料、温度感应二极管、线路板等封装成器件(dip封装)，然后进行校准测试投入市场使用。以上几个器件如果是分离形式的话，都需要进行封装，进行测试。本发明的多功能传感器将以上几个器件的核心晶圆部件通过集成封装的形式放到一个基板1上进行封装成一个多功能器件，然后测试一次即可。通过此种方式可以大大的节约测试费用，从而降低了成本的20％，同时性能可达到传
统方案需求。
73.请参阅图4，第二方面，本发明提供了一种组合多功能传感器集成系统，包括基板1、集成电路晶圆2、红外传感芯片3、mcu晶圆4、压力微感知系统晶圆5、射频晶圆6和金属壳7；
74.所述集成电路晶圆2与所述基板1固定连接，并位于所述基板1的一侧，所述红外传感芯片3与所述基板1电连接，并位于靠近所述集成电路晶圆2的一侧，所述mcu晶圆4与所述基板1固定连接，并位于靠近所述集成电路晶圆2的一侧，所述压力微感知系统晶圆5与所述集成电路晶圆2固定连接，并位于远离所述基板1的一侧，所述射频晶圆6与所述mcu晶圆4固定连接，并位于远离所述基板1的一侧，所述集成电路晶圆2、所述mcu晶圆4、所述压力微感知系统晶圆5和所述射频晶圆6分别与所述基板1电连接，所述金属壳7与所述基板1固定连接，并位于所述基板1四周。
75.具体的，所有的传感器器件的组成部分都离不开内部的晶圆die，一般都是把内部的晶圆die通过不同形式的封装成器件，然后经过校准测试而成的传感器器件。sip封装(system in a package系统级封装)是将多种功能晶圆，包括处理器、存储器等功能晶圆根据应用场景、封装基板层数等因素，集成在一个封装内，从而实现一个基板完整功能的封装方案。本发明的多功能传感器就是将不同传感器器件内部的晶圆die通过sip封装的方式集成到一体而达到多功能的作用。单独的mems数字压力传感器内部的主要部件就是集成电路晶圆2和压力微感知系统晶圆5，单独的收发功能无线射频器件内部主要部件就是mcu晶圆4和射频晶圆6，热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源(热释电元件)、偏置电阻、emi电容等元器件组成。本发明就是将这几个单独传感器内部的晶圆die拿出来放到一起，通过线路板(基板substrate)连接到一起进行电路性能展示。由于这几种传感器器件的供电电压(vdd)是类似的，故在进行线路走线时可以将它们几个的供电电压共用一个，就会省掉单独走线给它们供电，接地端(gnd)也可以共用一个口。各个传感器之间互相不干扰，感知各自的外界物理量的变化，如压力，温度，无线传输等，将外界的物理量感知转换为电信号，然后进行分析成数字量，现有的方案：气压传感器2*2,红外温度传感器直径3，射频传感器5*6mm，把这几个芯片布局到产品主板上占用的空间会大于8*8，因为每个器件之间要有安全间距，本发明的组合多功能传感器集成系统可将外观机械尺寸做成6*6，空间可节约40％。
76.以上所揭露的仅为本发明一种组合多功能传感器集成方法及系统较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。