适用于MEMS绝压压力传感器的无应力封装结构及其封装方法与流程

本发明涉及传感器封装技术领域，具体涉及适用于mems绝压压力传感器的无应力封装结构及其封装方法。

背景技术：

传统mems压力传感器采用封装基材上粘贴压力传感器芯片，并在基材底部，或者压力传感器上盖部分预留通气孔，进行压力的测量。由于温度、压力等参数变化时，压力传感器的封装外壳受热、受力产生变形，会产生内部应力，进而影响到压力传感器的测试精度，封装外壳体积越大，受到外界的影响也越大。

传统压力传感器的封装外壳采用标准制式，包括塑封、陶瓷、金属等，但由于单层结构的封装外壳受到外力或者温度的影响会产生形变应力，该应力会传导至压力传感器内部，产生零点漂移，影响压力传感器的精度。

技术实现要素：

鉴于背景技术的不足，本发明解决的问题是，现有技术中的mems压力传感器采用传统的封装结构，其封装外壳受热、受力产生变形，产生内部应力，进而影响压力传感器的测试精度。

为解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：

适用于mems绝压压力传感器的无应力封装结构，包括从下到上依次连接的底板、第一支撑层、中间层、第二支撑层和盖板，所述底板、第一支撑层、中间层、第二支撑层和盖板均为绝缘材料制成；

所述第一支撑层和所述第二支撑层均为中心镂空结构，第一支撑层和第二支撑层在起到支撑作用的同时，起到隔离应力的作用，底板传递的应力，通过镂空结构，分散到四周，所述中间层包括平台和套设在所述平台外的边框，所述平台和所述边框通过连接板连接，所述边框、第一支撑层和第二支撑层上下对应设置，所述平台上封装压力传感器芯片并设有第一pad点；

所述边框、所述第一支撑层和所述底板上分别对应的设有导电孔，所述导电孔包括通孔和导电金属层，所述导电金属层附着在所述通孔内壁并延伸至所述通孔的两端端面上，导电孔起到各层正反面电气导通的作用；

所述底板背面的所述导电孔处设有第二pad点，所述压力传感器芯片依次经第一pad点、所述边框上的导电孔、第一支撑层上的导电孔和所述底板上的导电孔电连接所述第二pad点，从而将压力传感器芯片的信号引出；

所述盖板上设有通气孔，用于引入压力、湿度或温度等测试媒介。

通过以上技术方案，由底板、第一支撑层、中间层、第二支撑层和盖板共同构成封装外壳，封装外壳内部为腔体结构，固定压力传感器芯片的平台置于腔体内，平台四周大部分为镂空状态，平台仅通过连接板与四周的边框连接，平台上下均悬空隔离，由此形成在腔体内，平台近乎悬空状态，平台与封装外壳隔离，基于此，隔断了封装外壳的形变应力传导至平台，进而隔离了封装外壳对压力传感器芯片的影响。

优选的，所述底板的底部设有焊盘，便于进行焊接工艺。

优选的，在底板的正面上沿边缘设置环形金属片。

优选的，所述导电孔内填充金属导电浆料或锡膏，将导电孔完全封堵抹平，这样既保证了电气导通，也不会对封闭性和支撑结构性能产生影响。

制作上述封装结构的方法包括如下步骤：

s1：选择基板材料制作底板，在所述底板背面设置第二pad点，在第二pad点处设置导电孔；

s2：选择基板材料制作第一支撑层，镂空第一支撑层的中间区域，在第一支撑层上对应第二pad点设置导电孔，粘结固定第一支撑层和底板；

s3：选择基板材料并镂空处理制成中间层，中间层的平台上设置第一pad点，中间层的边框上设置导电孔，将压力传感器芯片粘结在平台上，打线连接芯片和第一pad点，走线连接第一pad点和边框上的导电孔，将中间层粘结在第一支撑层上并使边框上的导电孔和第一支撑层上的导电孔对应；

s4：选择基板材料制作第二支撑层，镂空第二支撑层的中间区域，将第二支撑层粘结固定在中间层的边框上；

s5：进行盖板封装，将盖板覆盖在第二支撑层上，在盖板上开设通气孔。

优选的，在所述导电孔内涂覆填塞金属导电浆料或锡膏。

优选的，在所述步骤s2中，在第一支撑层四周涂覆浆料，通过烧结工艺固定第一支撑层和底板。

优选的，在所述步骤s2中，在第一支撑层四周涂覆锡膏，通过回流焊工艺固定第一支撑层和底板。

优选的，在所述步骤s1中，在底板的正面上沿边缘设置环形金属片，增强浆料粘附能力。

优选的，在所述步骤s5中，将通气孔设置在盖板的边缘。

本发明与现有技术相比的有益效果是：由底板、第一支撑层、中间层、第二支撑层和盖板共同构成内部具有空腔的封装外壳，固定压力传感器芯片的平台近乎悬空置于空腔内，与封装外壳隔离，从而隔断了封装外壳的形变应力传导至平台，避免了产生零点漂移现象，隔离了封装外壳对压力传感器芯片的影响，由此消除了封装外壳受热、受力等产生变形对压力传感器测量精度的影响，有效保证压力传感器的测量精度准确可靠。

附图说明

本发明有如下附图：

图1为本发明所述封装结构的示意图；

图2为本发明所述封装结构的爆炸视图；

图3为本发明所述封装结构的俯视图(略去盖板)。

附图标记说明：1、底板，2、第一支撑层，3、中间层，4、第二支撑层，5、盖板，6、压力传感器芯片，7、第一pad点，8、导电孔，9、通气孔，10、腔体，31、平台，32、边框，33、连接板。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-3所示，适用于mems绝压压力传感器的无应力封装结构，包括从下到上依次连接的底板1、第一支撑层2、中间层3、第二支撑层4和盖板5，底板1、第一支撑层2、中间层3、第二支撑层4和盖板5均为绝缘材料制成；

第一支撑层2和第二支撑层4均为中心镂空结构，第一支撑层2和第二支撑层4在起到支撑作用的同时，起到隔离应力的作用，底板1传递的应力，通过镂空结构，分散到四周，中间层3包括平台31和套设在平台31外的边框32，平台31和边框32通过连接板33连接，连接板33和边框32以及平台31为一体结构，边框32、第一支撑层2和第二支撑层4上下对应设置，平台31上封装压力传感器芯片6并设有第一pad点7；

边框32、第一支撑层2和底板1上分别对应的设有导电孔8，导电孔8包括通孔和导电金属层，导电金属层附着在通孔内壁并延伸至通孔的两端端面上，导电孔8起到各层正反面电气导通的作用；

底板1背面的导电孔8处设有第二pad点(第二pad点与第一pad点7结构相同，图中省去)，压力传感器芯片6依次经第一pad点7、边框32上的导电孔8、第一支撑层2上的导电孔8和底板1上的导电孔8电连接第二pad点，从而将压力传感器芯片6的信号引出；

盖板5上设有通气孔9，用于引入压力、湿度或温度等测试媒介。

通过以上技术方案，由底板1、第一支撑层2、中间层3、第二支撑层4和盖板5共同构成封装外壳，封装外壳内部为腔体10结构，固定压力传感器芯片6的平台31置于腔体10内，平台31四周大部分为镂空状态，平台31仅通过连接板33与四周的边框32连接，平台31上下均悬空隔离，由此形成在腔体10内，平台31近乎悬空状态，平台31与封装外壳隔离，基于此，隔断了封装外壳的形变应力传导至平台31，进而隔离了封装外壳对压力传感器芯片6的影响。

底板1的底部设有焊盘，便于进行焊接工艺。

在底板1的正面上沿边缘设置环形金属片11。

导电孔8内填充金属导电浆料或锡膏，将导电孔8完全封堵抹平，这样既保证了电气导通，也不会对封闭性和支撑结构性能产生影响。

制作上述封装结构的方法包括如下步骤：

s1：选择基板材料制作底板1，在底板1背面设置第二pad点，在第二pad点处设置导电孔8；

s2：选择基板材料制作第一支撑层2，镂空第一支撑层2的中间区域，在第一支撑层2上对应第二pad点设置导电孔8，粘结固定第一支撑层2和底板1；

s3：选择基板材料并镂空处理制成中间层3，中间层3的平台31上设置第一pad点7，中间层3的边框32上设置导电孔8，将压力传感器芯片6粘结在平台31上，打线连接芯片6和第一pad点7，走线连接第一pad点7和边框32上的导电孔8，将中间层3粘结在第一支撑层2上并使边框32上的导电孔8和第一支撑层2上的导电孔8对应；

s4：选择基板材料制作第二支撑层4，镂空第二支撑层4的中间区域，将第二支撑层4粘结固定在中间层3的边框32上；

s5：进行盖板5封装，将盖板5覆盖在第二支撑层4上，在盖板5上开设通气孔9。

在导电孔8内涂覆填塞金属导电浆料或锡膏。

在步骤s2中，在第一支撑层2四周涂覆浆料，通过烧结工艺固定第一支撑层2和底板1。

在步骤s1中，在底板1的正面上沿边缘设置环形金属片11，增强浆料粘附能力。

在步骤s5中，将通气孔9设置在盖板5的边缘。

上述记载中的基板材料可以采用pcb板、陶瓷板以及其他封装材料。

上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。