MEMS芯片、差压传感器和电子设备的制作方法

mems芯片、差压传感器和电子设备
技术领域
1.本技术涉及微电子技术领域，更具体地，涉及一种mems芯片，具有该mems芯片的差压传感器，以及具有该差压传感器的电子设备。


背景技术：

2.差压传感器可以用来测量两个气压之间差值，具体地，差压传感器通常包括mems芯片和线路板，mems芯片具有敏感膜，可以通过感应气流在敏感膜两侧形成的压差生成电信号，从而获取敏感膜两侧气流之间的压差。其中，敏感膜属于敏感元件，容易受到外界影响。
3.现有技术中，mems芯片具有贯穿芯片两个相对设置的端面的通道，敏感膜可以设置在通道的上端，线路板上与通道的下端相对应的位置处可以设有气孔，以使得外界气流可以通过气孔进入通道到达敏感膜的一侧。然而，外界灰尘和异物容易通过气孔进入通道内部，对敏感膜造成破坏。也就是说，这种结构的mems芯片难以对脆弱的敏感膜形成保护。


技术实现要素：

4.本技术的一个目的是提供一种mems芯片的新技术方案，至少能够解决现有技术中的难以对感应层形成保护的问题。
5.本技术的又一个目的是提供一种差压传感器，包括上述mems芯片。
6.本技术的再一个目的是提供一种电子设备，包括上述差压传感器。
7.根据本技术的第一方面，提供了一种mems芯片，包括：基层，所述基层的外表面包括第一端面、第二端面和侧面，所述第一端面设于所述基层的一端，所述第二端面设于所述基层的另一端，所述侧面位于所述第一端面和所述第二端面之间且分别与所述第一端面和所述第二端面连接，所述基层内设有第一通道，所述第一通道的第一端贯穿所述第一端面，所述第一通道的第二端贯穿所述侧面；感应层，所述感应层设于所述第一端面且与所述第一通道的第一端相对设置，所述感应层用于接收外界信号并转换为电信号。
8.可选地，所述基层的横截面为矩形，所述侧面包括依次连接的四个侧表面，所述第一通道的第二端贯穿一个侧表面，所述第一通道的第三端贯穿又一个侧表面。
9.可选地，所述一个侧表面和所述又一个侧表面相对设置。
10.根据本技术的第二方面，提供了一种差压传感器，包括：线路板，所述线路板上设有贯穿的第二通道；mems芯片，所述mems芯片为上述任一所述的mems芯片，所述mems芯片设于所述线路板，所述第二通道与所述第一通道的第二端连通。
11.可选地，所述mems芯片在所述线路板上的正投影与所述第二通道错开。
12.可选地，差压传感器还包括：ic芯片，所述ic芯片位于所述线路板和所述mems芯片之间，所述mems芯片、所述ic芯片和所述线路板层叠设置。
13.可选地，所述ic芯片在所述线路板上的正投影与所述第二通道错开。
14.可选地，差压传感器还包括：壳体，所述壳体设于所述线路板且配合形成有收容空
间，所述mems芯片位于所述收容空间内，所述壳体上设有贯穿的第三通道，所述第三通道的一端与所述感应层相对设置。
15.可选地，差压传感器还包括：盖板，所述盖板的至少一部分位于所述第三通道的一端和所述感应层之间且与所述感应层间隔开分布，所述盖板上贯穿设有多个气孔，每个所述气孔的第一端与所述第三通道的一端连通，每个所述气孔的第二端朝向所述感应层所在位置延伸。
16.根据本技术的第二方面，提供了一种电子设备，包括上述任一所述的差压传感器。
17.根据本技术的mems芯片，在芯片的基层内设置第一通道，并使第一通道的第一端和第二端分别设置在第一端面和侧面上，与现有技术中，将第一通道的第一端和第二端分被设置在相对的两个端面上相比，可以避免有效防止灰尘、尖锐物品等异物进入第一通道，对感应层造成破坏，从而实现对感应层的保护。另外，由于基层的第二端面不再被第一通道贯穿，因此第二端面可以保持完整，有利于在封装mems芯片的过程中减小应力，同时，当高温等问题导致与第二端面连接的被连接件发生形变时，完整的第二端面有利于形变对感应层的影响，从而避免mems芯片测量压差时产生误差。
18.通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
19.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本技术的原理。
20.图1是根据本技术的一个实施例的差压传感器的剖视结构示意图；
21.图2是根据本技术的一个实施例的mems芯片的立体结构示意图；
22.图3是根据本技术的一个实施例的mems芯片的剖视结构示意图；
23.图4是根据本技术的一个实施例的mems芯片制作过程中的状态示意图一；
24.图5是根据本技术的一个实施例的mems芯片制作过程中一个视角的状态图示意二；
25.图6是根据本技术的一个实施例的mems芯片制作过程中另一个视角的状态图示意二；
26.图7是根据本技术的一个实施例的mems芯片制作过程中的状态示意图三；
27.图8是根据本技术的一个实施例的mems芯片制作过程中的状态示意图四；
28.图9是根据本技术的一个实施例的mems芯片制作过程中的状态示意图五；
29.图10是根据本技术的一个实施例的差压传感器的部分结构的立体结构示意图。
30.附图标记
31.差压传感器100；
32.mems芯片10；基层11；第一端面111；第二端面112；侧面113；第一通道114；第一端1141；第二端1142；第三端1143；感应层12；
33.线路板20；第二通道21；
34.ic芯片30；
35.壳体40；收容空间41；第三通道42；
36.盖板50；气孔51；
37.导线60；
38.硅片70；
39.背腔结构80。
具体实施方式
40.现在将参照附图来详细描述本技术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技术的范围。
41.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，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。
42.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
43.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。
44.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。
45.下面首先结合附图具体描述根据本技术实施例的mems芯片10。
46.如图1至图10所示，根据本技术实施例的mems芯片10包括基层11和感应层12。mems芯片10可以用于测量气压差。
47.具体而言，基层11的外表面包括第一端面111、第二端面112和侧面113，第一端面111设于基层11的一端，第二端面112设于基层11的另一端，侧面113位于第一端面111和第二端面112之间且分别与第一端面111和第二端面112连接，基层11内设有第一通道114，第一通道114的第一端1141贯穿第一端面111，第一通道114的第二端1142贯穿侧面113。感应层12设于第一端面111且与第一通道114的第一端1141相对设置，感应层12用于接收外界信号并转换为电信号。
48.换言之，根据本技术实施例的mems芯片10主要由基层11和感应层12构成。其中，基层11的外表面可以主要由第一端面111、第二端面112和侧面113组成，第一端面111和第二端面112可以相背设置，也就是说，第一端面111可以位于基层11的一端，第二端面112可以位于基层11的另一端。可选地，第一端面111和第二端面112可以相对平行，以便于mems芯片10的加工和封装。
49.其中，第一端面111和第二端面112之间可以连接有侧面113，侧面113可以分别与第一端面111和第二端面112互成夹角。可选地，侧面113的数量可以是一个，例如，侧面113可以是环形侧面，环形侧面的一条边缘可以与第一端面111连接，环形侧面的另一条边缘可以与第二端面112连接。侧面113的数量也可以是多个，多个侧面113和的第一端面111、第二端面112合围形成基层11的外表面，相邻两侧面113之间可以互相形成夹角，因此，侧面113的数量在此不作限定。
50.另外，基层11内可以具有第一通道114，第一通道114至少可以具有两端，这两端可以分别为第一通道114的第一端1141和第一通道114的第二端1142，其中第一通道114的第
一端1141可以贯穿第一端面111，使得第一端面111具有第一开口，第一通道114的第二端1142可以贯穿侧面113，使得侧面113具有第二开口，第一开口和第二开口可以通过第一通道114连通。可选地，第二开口的数量可以是一个，也可以是多个，在此不作限定。
51.感应层12可以与基层11的第一端面111连接，且感应层12可以与第一通道114的第一端1141相对应，具体地，感应层12可以是一层薄膜状结构，感应层12可以具有两个侧面113。外界信号可以是气流的压力信号，感应层12可以近似于压敏电阻，当感应层12的两个侧面113接收到的气流具有压差时，可以根据该压差产生相应的电信号。
52.例如，感应层12可以覆盖第一开口，感应层12朝向第一开口的一侧可以是感应层12的第一侧，感应层12远离第一开口的一侧可以是感应层12的第二侧。气流可以沿第一气流路径从第二开口进入第一通道114并到达第二开口，然后汇聚于感应层12的第一侧，也可以沿第二气流路径到达感应层12的第二侧，当感应层12的第一侧的气流与感应层12的第二侧的气流之间具有压差时，感应层12可以产生相应的电信号。
53.由此，根据本技术的mems芯片10，在芯片的基层11内设置第一通道114，并使第一通道114的第一端1141和第二端分别设置在第一端面111和侧面113上，与现有技术中，将第一通道114的第一端1141和第二端分被设置在相对的两个端面上相比，可以有效防止灰尘、尖锐物品等异物进入第一通道114，对感应层12造成破坏，从而实现对感应层12的保护。另外，由于基层11的第二端面112不再被第一通道114贯穿，因此第二端面112可以保持完整，有利于在封装mems芯片10的过程中减小应力，同时，当高温等问题导致与第二端面112连接的被连接件发生形变时，完整的第二端面112有利于形变对感应层12的影响，从而避免mems芯片10测量压差时产生误差。
54.根据本技术的一个实施例，基层11的横截面为矩形，侧面113包括依次连接的四个侧表面，第一通道114的第二端1142贯穿一个侧表面，第一通道114的第三端1143贯穿又一个侧表面。
55.换句话说，侧面113可以由四个侧表面依次连接而成，需要说明的是，基层11的横截面为矩形，可以是沿平行于第一端面111的方向截取基层11的横截面，也可以是沿平行于第二端面112的方向截取基层11的横截面，还可以是沿任一侧表面的方向截取基层11的横截面，其截取获得的横截面可以是矩形，例如，基层11可以是长方体结构，长方体结构的两个不相邻的表面可以分别为第一端面111和第二端面112，长方体结构的另外四个侧面113可以是四个侧表面，也就是说，第一端面111、第二端面112和四个侧表面可以均为矩形面。
56.具体地，第一通道114除了具有第一端1141和第二端1142外，还可以具有第三端1143，第一通道114的第二端1142可以贯穿一个侧表面，并在该侧表面形成至少一个第二开口，第一通道114的第三端1143可以贯穿又一个侧表面，并在该侧表面形成至少一个第三开口，这两个被贯穿的侧表面可以彼此相邻，也可以彼此间隔开设置，在此不作限定。
57.为了便于说明，可以四个侧表面的按依次连接的顺序可以分为第一侧表面，第二侧表面，第三侧表面和第四侧表面，其中，第一侧表面和第三侧表面可以相对设置，第二侧表面和第四侧表面可以相对设置。以第一通道114的第二端1142贯穿第一侧表面为例，第一通道114的第三端1143可以贯穿第二侧表面，也可以贯穿第三侧表面，还可以贯穿第四侧表面，在此不作限定。
58.在气流沿第一气流路径到达感应层12的第一侧的过程中，可以通过第二开口进入
第一通道114，也可以通过第三开口进入第一通道114，然后沿第一通道114到达第一开口处，并汇聚与感应层12的第一侧。
59.本实施例中，第一通道114可以贯穿两个侧面113，在两个侧面113上分别形成开口，使得气流可以通过任意开口进入第一通道114，有利于提高mems芯片10的压差检测精度。另外，将基层11的横截面设置在矩形，有利于简化mems芯片10的加工过程。
60.可选地，第一通道114还可以贯穿其余侧表面，以形成更多的开口，气流通过其余开口也可以进入第一通道114，因此，对第一通道114贯穿侧表面形成的开口数量在此不作限定。
61.根据本技术的一个实施例，一个侧表面和又一个侧表面相对设置。例如，第一通道114的第二端1142可以贯穿第一侧表面，第一通道114的第三端1143可以贯穿第三侧表面，或者，第一通道114的第二端1142可以贯穿第二侧表面，第一通道114的第三端1143可以贯穿第四侧表面。
62.具体地，第一通道114可以形成为对称结构，以第一通道114的第二端1142可以贯穿第一侧表面为例，第一通道114可以沿第一侧表面和第三侧表面之间的中心线对称，不仅可以简化mems芯片10的加工工艺，还可以提高mems芯片10的稳定性。
63.可选地，基层11和感应层12可以是一体成型的，例如，基层11和感应层12可以由硅片70加工而成。下面以图4至图9所示的加工过程为例，对mems芯片10的加工过程进行详细说明。
64.首先，如图4的状态一所示，可以选取用于制作mems芯片10的硅片70，需要说明的是，此时硅片70的下侧面可以形成为基层11的第一端面111，硅片70的侧面可以形成为基层11的侧面113；接着，可以在硅片70表面刻蚀出如图5和图6的状态二所示的背腔结构80；然后，对背腔结构80进行加深刻蚀，形成如图7所示的状态三，使得硅片70的底部中央位置处形成感应层12；随后，可以通过底面生长的方式，从背腔结构80的上方对背腔结构80进行封闭，形成如图8所示的状态四，此时，硅片70的上侧面可以形成为基层11的第二端面112，被刻蚀而成的腔室可以形成为第一通道114，且第一通道114的第一端1141与感应层12相对，第一通道114的第二端1142贯穿侧面113；最后，可以将硅片70翻转，并对翻转后的硅片70的上表面进行电阻条制作和表面线路刻蚀，对感应层12掺杂金属，形成如图9所述的状态五，以使得感应层12具有类似与压敏电阻的功能，可以将外界信号转化为电信号。
65.本技术还提供了一种差压传感器100，包括线路板20和mems芯片10。具体地，线路板20上设有贯穿的第二通道21，mems芯片10为上述任一实施例所描述的mems芯片10，mems芯片10设于线路板20，第二通道21与第一通道114的第二端1142连通。
66.换言之，本技术提供的差压传感器100主要由线路板20和mems芯片10构成，其中，线路板20上可以具有连接电路，mems芯片10可以设置在线路板20上，并与线路板20上的连接电路电连接。为了便于说明，可以定义基层11的第一端面111朝向的方向为上方，基层11的第二端面112朝向的方向为下方。如士1所示，线路板20可以设置在mems芯片10的下方。
67.具体而言，线路板20可以具有两个侧面，分别为第一侧面和第二侧面，线路板20的第一侧面可以是线路板20的上侧面，朝向mems芯片10，线路板20的第二侧面可以时线路板20的下侧面，朝向远离mems芯片10的一侧。线路板20上设有贯穿线路板20的第二通道21，也就是说，第二通道21的第一端可以贯穿线路板20的第一侧面，形成第四开口，第二通道21的
第二端可以贯穿线路板20的第二侧面，形成第五开口。
68.可选地，第二通道21的形状可以直线形，也可以为折弯形，还可以为曲线形，具体地，线路板20的两个侧面可以相互平行，第四开口在线路板20的第二侧面上的投影与第五开口可以重合也可以错开。可选地，第二通道21的形状可以是直线形，第二通道21可以沿垂直于线路板20的第一侧面的方向延伸。
69.另外，第一通道114的第二端1142可以与第二通道21连通，具体地，第一通道114的第二端1142可以与第二通道21的第一端连通。由此，气流可以从第二通道21经过第一通道114的第二端1142后进入第一通道114，到达感应层12。
70.可选地，第一通道114的第三端1143也可以与第二通道21连通，具体地，第二通道21的第一端可以与第一通道114的第一端1141和第二端分别连通。由此，气流可以从第二通道21经过第一通道114的第二端1142或第三端进入第一通道114，到达感应层12。
71.由于本实施例中的差压传感器100包括上述任一实施例中的mems芯片10，而本技术的mems芯片10具有保护感应层12不受破坏、减小封装应力、避免造成检测误差等优点，因此，本实施例的差压传感器100也具有同样的优点，在此不作赘述。
72.根据本技术的一个实施例，mems芯片10在线路板20上的正投影与第二通道21错开。由此，第一通道114的第二端1142贯穿侧面113形成的第二开口在线路板20上的正投影也可以与第二通道21错开，以使得第一通道114的第二端1142可以与第二通道21顺利连通。
73.具体而言，mems芯片10在线路板20的第一侧面上的正投影可以与第二通道21的第一端错开，以使得第一通道114与第二通道21之间可以具有用于连通彼此的空间。例如，mems芯片10可以是长方体结构，第二端面112可以与线路板20连接，且第二端面112在线路板20的第一侧面上的正投影可以与第二通道21的第一端错开。
74.根据本技术的一个实施例，差压传感器100还包括ic芯片30，ic芯片30位于线路板20和mems芯片10之间，mems芯片10、ic芯片30和线路板20层叠设置。
75.具体地，mems芯片10、ic芯片30和线路板20可以依次层叠设置，其中，ic芯片30可以具有相对的第一侧面和第二侧面，ic芯片30的第一侧面可以与mems芯片10的第二端面112连接，ic芯片30的第二侧面可以与线路板20的第一侧面连接。例如，线路板20上方可以连接有ic芯片30，ic芯片30的上方可以连接有mems芯片10。
76.可选地，mems芯片10与ic芯片30之间可以通过胶粘的方式连接，ic芯片30和线路板20之间可以通过胶粘，也可以通过焊接的方式连接。
77.需要说明的是，mems芯片10与ic芯片30之间可以电连接，ic芯片30可以用于放大mems芯片10转换生成的电信号。例如，mems芯片10和ic芯片30可以分别通过导线60与线路板20上的连接电路电连接。
78.本实施例中，由于第一通道114的第二端1142贯穿侧面113，而没有贯穿第二端面112，使得第二端面112可以与ic芯片30直接连接，也就是说，使得mems芯片10、ic芯片30和线路板20层可以层叠设置，与现有技术中，mems芯片10和ic芯片30并排间隔开设置相比，层叠设置有利于减小差压传感器100的尺寸，实现差压传感器的小型化设计。
79.根据本技术的一个实施例，ic芯片30在线路板20上的正投影与第二通道21错开。
80.具体而言，ic芯片30的下侧面在线路板20的第一侧面上的正投影可以与第二通道21的第一端错开，以使得ic芯片30与线路板20连接时，ic芯片30不会对第二通道21的第一
端形成遮挡，有利于第二通道21与第一通道114之间可以顺利连通。
81.例如，如图1所示，第二通道21可以设置在线路板20的偏心位置处，ic芯片30在线路板20上的正投影的面积可以大于mems芯片10在线路板20上的正投影的面积，且ic芯片30未对第二通道21进行封闭。
82.根据本技术的一个实施例，差压传感器100还包括壳体40，壳体40设于线路板20且配合形成有收容空间41，mems芯片10位于收容空间41内，壳体40上设有贯穿的第三通道42，第三通道42的一端与感应层12相对设置。
83.具体而言，线路板20的第一侧面可以与壳体40连接，并与壳体40配合形成收容空间41，mems芯片10和ic芯片30可以被容纳在收容空间41内，以实现对mems芯片10和ic芯片30的封装。第一通道114位于收容空间41内，且第一通道114的第二端1142可以与收容空间41连通，第二通道21可以与收容空间41连通，也就是说，第一通道114和第二通道21可以通过收容空间41连通彼此。
84.另外，壳体40上可以设有贯穿壳体40壁的第三通道42，第三通道42的一端可以与感应层12相对，例如，第三通道42可以是设于壳体40上的贯穿孔，贯穿孔的一侧可以与感应层12相对，使得气流可以通过第三通道42到达感应层12的第二侧。
85.可选地，壳体40可以具有顶面和侧面，壳体40的顶面可以与线路板20相对设置且彼此间隔开，壳体40的顶面可以通过壳体40的侧面与线路板20连接。壳体40的顶面可以与感应层12相对设置，第三通道42可以设置在壳体40的顶面。
86.本实施例中，通过设置壳体40，不仅可以实现对mems芯片10和ic芯片30的封装，起到防尘的作用，同时也可以形成可以连通第一通道114和第二通道21的收容空间41，以及设置第三通道42，使得气流可以沿第一气流路径通过第一通道114、收容空间41和第二通道21到达感应层12的第一侧，也可以沿第二气流路径通过第三通道42到达感应层12的第二侧，以在感应层12两侧形成压差，实现气压信号-电信号的转换。
87.根据本技术的一个实施例，差压传感器100还包括盖板50，盖板50的至少一部分位于第三通道42的一端和感应层12之间且与感应层12间隔开分布，盖板50上贯穿设有多个气孔51，每个气孔51的第一端与第三通道42的一端连通，每个气孔51的第二端朝向感应层12所在位置延伸。
88.具体地，可以包括但不限于如下两种情况：
89.情况一、盖板50的全部可以位于第三通道42朝向感应层12的一端，并与感应层12之间具有间隙。
90.情况二、盖板50可以包含两个部分，其中一个部分可以位于第三通道42朝向感应层12的一端和感应层12之间，且该部分与感应层12之间具有间隙，另一个部分可以分别与mems芯片10的上表面和外壳的内壁面连接。
91.可选地，盖板50可以覆盖感应层12，盖板50与壳体40之间可以通过胶粘的方式进行密封连接，以避免从第二通道21进入收容空间41的气流从盖板50与壳体40的连接处漏出。
92.另外，盖板50上还设有多个贯穿盖板50的气孔51，例如，气孔51可以沿上下方向贯穿盖板50，每个气孔51的第一端可以与第三通道42好像感应层12的一端连通，每个气孔51的第二端可以朝向感应层12。也就是说，盖板50与感应层12之间的间隙和第三通道42之间
可以通过多个气孔51连通，气流可以依次经过第三通道42、气孔51和间隙后到达感应层12的第二侧。
93.本实施例中，通过设置盖板50，并在盖板50上开设气孔51，在使得气流可以顺利通过的同时，也可以防止灰尘、尖锐物品等异物对感应层12的第二侧造成破坏，保护感应层12。
94.本技术还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任一实施例所描述的差压传感器100。
95.由于本实施例中的电子设备包括上述任一实施例中的差压差压传感器100，而本技术的差压传感器100具有保护感应层12不受破坏、减小封装应力、避免造成检测误差等优点，因此，本实施例的电子设备也具有同样的优点，在此不作赘述。
96.虽然已经通过例子对本技术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，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本技术的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本技术的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本技术的范围由所附权利要求来限定。