一种微型气体传感器的封装结构的制作方法

本实用新型涉及一种基于MEMS技术的气体检测技术，尤其涉及的是一种微型气体传感器的封装结构。

背景技术：

气体传感器是一种将气体中特定的成分通过某种原理检测出来，并且把检测出来的某种信号转换成适当的电学信号的器件。随着人类对环保、污染及公共安全等问题的日益重视，以及人们对于生活水平的要求的不断提高，气体传感器在工业、民用和环境监测三大主要领域内取得了广泛的应用。

根据气体传感器检测气体的原理的不同，气体传感器主要包括催化燃烧式、电化学式、热导式、红外吸收式和半导体式气体传感器等。其中，半导体式气体传感器具有灵敏度高、操作方便、体积小、成本低廉、响应时间短和恢复时间短等优点，使得半导体式气体传感器得到了广泛应用，例如在对易燃易爆气体(如CH4，H2等)和有毒有害气体(如CO、NOx等)的探测中起着重要的作用。

气体传感器在过去半个多世纪的发展历程中，广泛应用于石化、煤矿、医疗、航空航天、工业生产和家居生活等领域。随着物联网技术的发展，气体传感器的应用需求也不断增加，特别是具有小尺寸、低功耗、高灵敏和快响应的气体传感器具有迫切的应用需求。然而传统的气体传感器制造和封装技术，比如基于陶瓷管加热和管壳封装技术的半导体式气体传感器，在尺寸、功耗和灵敏度等方面已经难以满足物联网的应用需求。现在基于MEMS技术的气体传感器，有望解决这一问题，比如，中国实用新型专利，201520757454.3一种具有两支撑悬梁六层结构的电阻式气体传感器，报道了一种低功耗高灵敏半导体式气体传感器。如何对MEMS气体传感器芯片和相应的配套集成电路芯片进行封装，是本领域专业人员关注的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种微型气体传感器的封装结构，实现对MEMS气体传感器芯片和配套集成电路芯片的小尺寸封装。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括基底、边框、多个引脚、盖板和芯片单元，所述芯片单元放置在基底的顶面，所述多个引脚分别设置于基底的底面，所述边框的底部粘合在基底顶面的周边，所述盖板粘合在边框的顶部，所述盖板的顶部开设至少一个用于探测气体的探测气孔。

作为本实用新型的优选方式之一，所述边框为塑料或陶瓷制成的框体。

作为本实用新型的优选方式之一，所述盖板和边框顶部的尺寸相匹配。

作为本实用新型的优选方式之一，所述盖板为金属制成的矩形盖板。

作为本实用新型的优选方式之一，所述盖板和边框通过绝缘胶水相粘合。

作为本实用新型的优选方式之一，所述引脚的表面设有镀金层。

所述芯片单元包括集成电路芯片和至少一个气体传感器芯片，所述集成电路芯片和气体传感器芯片分别粘结在基底上，所述集成电路芯片、气体传感器芯片与基底分别通过金丝球焊实现电连接。

所述气体传感器芯片为MEMS技术制成，所述集成电路芯片为0.18微米工艺制成，所述气体传感器芯片采集气体信号，所述集成电路芯片采集并处理气体传感器芯片的信号。

所述芯片单元包括集成电路芯片和至少一个气体传感器芯片，所述集成电路芯片粘结在基底上，所述气体传感器芯片粘结在集成电路芯片上，所述集成电路芯片、气体传感器芯片与基底分别通过金丝球焊实现电连接。

所述气体传感器芯片为MEMS技术制成，所述集成电路芯片为0.25微米工艺制成，所述气体传感器芯片采集气体信号，所述集成电路芯片采集并处理气体传感器芯片的信号。

本实用新型实现过程如下：先把气体传感器芯片和集成电路芯片放置在基底上，并通过金丝球焊的方式用金丝把对应的焊盘连接起来，实现电连接。然后把边框和基底粘合起来，芯片单元位于内部，引脚位于外部。最后把盖板和边框粘合起来。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型针对MEMS气体传感器芯片和集成电路芯片设计的微型封装方案，具有尺寸小、重量轻的优点，可以满足物联网和可穿戴设备等应用领域的需求。能把多个气体传感器芯片和集成电路芯片的封装起来，提高了集成度，进一步降低了整个传感器的尺寸，而且多个传感器芯片组成的阵列实现了在一个封装体内对多种气体的检测，提高了传感器的综合性能。

附图说明

图1是实施例1的封装结构示意图；

图2是实施例1气体传感器芯片和集成电路芯片粘结在基底上的示意图；

图3是图2装配边框后的结构示意图；

图4是盖板的结构示意图；

图5是封装后的结构示意图；

图6是封装后的基底的仰视图；

图7是实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1～6所示，本实施例包括基底1、边框2、五对引脚3、盖板4和芯片单元，所述芯片单元放置在基底1的顶面，所述引脚3分别设置于基底1的底面，所述边框2的底部粘合在基底顶面的周边，所述盖板4粘合在边框2的顶部，所述盖板4的顶部开设一个用于探测气体的探测气孔41。

本实施例的芯片单元包括集成电路芯片5、气体传感器芯片6和金丝7，所述集成电路芯片5和气体传感器芯片6分别粘结在基底1上，所述集成电路芯片5、气体传感器芯片6与基底1分别通过金丝球焊实现电连接。

本实施例的基底1尺寸为3.5×4.8mm。引脚3的尺寸为0.4mm×1.0mm，引脚3表面设有镀金层0.5微米。气体传感器芯片6基于MEMS技术制造完成，气体传感器芯片6尺寸为1.5mm×1.0mm，检测的气体种类分别为：氮氧化物。集成电路芯片5基于0.18微米工艺加工完成，集成电路芯片5尺寸为1.5mm×1.0mm，为气体传感器芯片6提供工作电源和控制信号，采集并处理气体传感器芯片6感知的信号。盖板4的材料为铜，探测气孔41的孔径为0.5mm。

封装步骤为：首先把气体传感器芯片6和集成电路芯片5分别通过绝缘胶水粘结在基底1上，并通过金丝7球焊的方式用金丝7把焊盘连接起来，实现电连接。然后把边框2和基底1粘合起来，芯片单元位于整个框体的内部，引脚3位于外部。最后把盖板4和边框2粘合起来。

实施例2

如图7所示，本实施例的芯片单元包括集成电路芯片5、气体传感器芯片6和金丝7，所述集成电路芯片5粘结在基底1上，所述气体传感器芯片6粘结在集成电路芯片5上，所述集成电路芯片5、气体传感器芯片6与基底1分别通过金丝7球焊实现电连接。

本实施例的基底1尺寸为3.0×3.8mm。引脚3的尺寸为0.3mm×1.0mm，引脚3表面设有镀金层0.5微米。基底1上面堆叠排布气体传感器芯片6和集成电路芯片5。气体传感器芯片6基于MEMS技术制造完成，气体传感器芯片6尺寸为0.5mm×1.0mm，检测的气体种类分别为：二氧化碳。集成电路芯片5基于0.25微米工艺加工完成，集成电路芯片5尺寸为2.2mm×3.3mm，为气体传感器芯片6提供工作电源和控制信号，采集并处理气体传感器芯片6感知的信号。盖板4的材料为铜，探测气孔41的孔径为0.5mm。

封装步骤为：首先把集成电路芯片5通过绝缘胶水粘结在基底1上，再把气体传感器芯片6堆叠粘结在集成电路芯片5上，然后通过金丝7球焊的方式用金丝7把焊盘连接起来，实现电连接。然后把边框2和基底1粘合起来，整个芯片单元位于整个框体的内部，引脚3位于外部。最后把盖板4和边框2粘合起来。

其他实施方式和实施例1相同。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。