一种MEMS高精度压力传感器的封装保护方法与流程

一种mems高精度压力传感器的封装保护方法
技术领域
1.本发明涉及压力传感器封装技术领域，具体为一种mems高精度压力传感器的封装保护方法。


背景技术：

2.mems即微机电机械系统，是新兴的跨学科的高新技术研究领域。mems压力传感器的种类主要包括压阻式、电容式和谐振式三大类。基于mems技术制造的压阻式压力传感器由于其出色的精准度和可靠度以及相对便宜的制造成本在现代的市场中得到广泛的应用。
3.压力传感器的组成部分包含压力传感器芯片、结构件以及调理电路。mems压力传感器经常工作在较为恶劣的环境下，例如液压油、高低温、酸性大气、汽车尾气等，为了提高压力传感器的环境适应性，需要对压力传感器芯片进行各种形式的封装保护，这些封装保护的目的是为了使压力传感器在需要的环境下能够长期可靠的工作。
4.现有的封装方法有许多种，都是将压力传感器芯片表面完全覆盖隔离层，例如充油隔离封装，将压力传感器芯片封装在密闭的充油壳体内部；例如表面凝胶封装，将压力传感器芯片浸没在凝胶中；例如聚对二甲苯薄膜封装，将压力传感器芯片表面整体覆盖聚对二甲苯薄膜。以上这些封装技术由于材料与硅存在热膨胀系数差异，并且存在材料迟滞、蠕变等效应，使得压力传感器的重复性和迟滞，特性变差，从而导致精度下降。
5.压力传感器芯片表面一般都有氧化硅和氮化硅覆盖，氧化硅和氮化硅本身具有较好的环境适应性，其最容易受到环境影响，尤其是酸碱性环境影响的是铝电极材料，铝比较活泼，可与酸碱盐发生反应，从而造成压力传感器的性能退化、欧姆接触改变,因此对压力传感器芯片封装的保护重点可归结为对压力传感器电极结构的保护。


技术实现要素：

6.(一)解决的技术问题
7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种mems高精度压力传感器的封装保护方法，具备保护压力传感器芯片电极并增强芯片的环境适应性的优点，解决了现有的封装技术由于保护材料与硅存在热膨胀系数差异、材料迟滞、蠕变等效应，使得压力传感器的性能变差，从而导致精度下降的问题。
8.(二)技术方案
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种mems高精度压力传感器的封装保护方法；包括压力传感器芯片，其特征在于：所述压力传感器芯片的顶部设有压力传感器芯片电极，所述压力传感器芯片的顶部设有压力敏感区域，所述压力敏感区域上有压阻条，所述压力传感器芯片的顶部设有钝化层，所述压力传感器芯片上设有压力敏感膜，所述压力传感器芯片电极上连接有金丝，所述金丝的另一端安装有接线柱，所述压力传感器芯片电极和接线柱上设有保护膜。
10.优选的，所述保护膜的成分可以为凝胶、硅橡胶、聚对二甲苯薄膜也可以是任何应
力较小，适合于低应力封装的材料。
11.通过采用上述方案，只需要适合于于低应力封装的材料即可，材料的范围广。
12.优选的，所述压阻条共设有四个，四个所述压阻条大小相同，设置在所述压力敏感区域的内部。
13.通过采用上述方案，当压力作用在压力敏感膜上时，压阻条由于压阻效应，会发生改变，四个压阻条构成一个惠斯通电桥
14.优选的，所述压力传感器芯片电极共设有多个，多个所述压力传感器芯片电极大小相同。
15.通过采用上述方案，可通过多个压力传感器芯片电极给压阻条构成的惠斯通电桥进行供电和采集。
16.优选的，所述金丝和接线柱共设有多个，多个所述金丝和接线柱分别与对应与多个所述压力传感器芯片电极连接。
17.通过采用上述方案，可配合压力传感器芯片电极的工作。
18.优选的，多个所述压力传感器芯片电极的表面，所述金丝和接线柱的连接端上均安装有所述保护膜。
19.通过采用上述方案，可对压力传感器芯片电极进行保护，可明显提高压力传感器芯片的环境适应性，同时也有提高金丝的附着力，增加产品的抗振、抗冲击特性。
20.优选的，所述压力敏感膜的厚度与压力传感器的量程相关。
21.通过采用上述方案，当压力传感器的量程较小时，压力敏感膜较薄，当压力传感器量程较大时，压力敏感膜较厚，压力敏感膜的厚度随着压力传感器的量程而变化。
22.一种mems高精度压力传感器的封装保护方法，包括以下步骤：
23.s1：工作人员现将压力传感器中的压力传感器芯片拆卸出来；
24.s2：然后通过金丝的两端将压力传感器芯片电极和接线柱连接起来；
25.s3：然后工作人员将保护膜均匀的涂抹到压力传感器芯片电极的表面、金丝和接线柱的连接处；
26.s4：最后进行压力传感器的其他封装工艺。
27.(三)有益效果
28.与现有技术相比，本发明提供了一种mems高精度压力传感器的封装保护方法，具备以下有益效果：
29.通过设置在压力传感器芯片的外部设置多个接线柱，并通过多个金丝将多个压力传感器芯片电极与接线柱连接，然后工作人员将保护膜均匀的涂抹到压力传感器芯片电极的表面、金丝和接线柱的连接处，这种保护膜的成分可以是凝胶、硅橡胶也可以是聚对二甲苯薄膜，此保护膜可对压力传感器芯片电极进行保护，可明显提高压力传感器芯片的环境适应性，尤其是酸性大气环境适应性，不同于压力传感器芯片表面的整面保护技术，这种方法对压力敏感区域不造成任何影响，可以很好的保证压力传感器的性能不受不同材料热失配的影响，具备高精度工作条件，将保护膜涂抹到在压力非敏感区域进行保护，对压力传感器芯片本身的性能影响较小，保证压力传感芯片工作在较高的精度下，同时在金丝键合完成后使用保护膜进行保护，可有效提高金丝的附着力，增加产品的抗振、抗冲击特性。
附图说明
30.图1为本发明俯视图；
31.图2为本发明侧视图；
32.图3为本发明中的金丝、接线柱和保护膜结构示意图。
33.图中：1、压力传感器芯片；2、压力传感器芯片电极；3、压力敏感区域；4、压阻条；5、钝化层；6、压力敏感膜；7、金丝；8、接线柱；9、保护膜。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.实施例一
36.一种mems高精度压力传感器的封装保护方法，包括压力传感器芯片1，其特征在于：压力传感器芯片1的顶部设有压力传感器芯片电极2，压力传感器芯片1的顶部设有压力敏感区域3，压力敏感区域3上有压阻条4，压力传感器芯片1的顶部设有钝化层5，压力传感器芯片1上设有压力敏感膜6，压力传感器芯片电极2上连接有金丝7，金丝7的另一端安装有接线柱8，压力传感器芯片电极2和接线柱8上设有保护膜9，保护膜9的成分可以为凝胶、硅橡胶、聚对二甲苯薄膜也可以是任何应力较小，适合于低应力封装的材料，压阻条4共设有四个，四个压阻条4大小相同，设置在压力敏感区域3的内部，压力传感器芯片电极2共设有多个，多个压力传感器芯片电极2大小相同，金丝7和接线柱8共设有多个，多个金丝7和接线柱8分别对应与多个压力传感器芯片电极2连接，多个压力传感器芯片电极2的表面，金丝7和接线柱8的连接端上均安装有保护膜9，压力敏感膜6的厚度与压力传感器的量程相关。
37.参阅图1-2，在开始对压力传感器进行封装时，工作人员现将压力传感器中的压力传感器芯片1拆卸出来，然后通过金丝7的两端将压力传感器芯片电极2和接线柱8连接起来，压力传感器芯片电极2的数量可根据需要增加，例如5个、6个、7个、8个，对应的接线柱8也同等数量增加，金丝键合完成后，工作人员将保护膜9均匀的涂抹到压力传感器芯片电极2的表面、金丝7和接线柱8的连接处，这种保护膜9的成分可以是凝胶、硅橡胶也可以是聚对二甲苯薄膜，最后进行压力传感器的其他封装工艺，此保护膜9可对压力传感器芯片电极2进行保护，可明显提高压力传感器芯片1的环境适应性，尤其是酸性大气环境适应性，不同于压力传感器芯片1表面的整面保护，这种方法对压力敏感区域3不造成任何影响，可以很好的保证压力传感器的性能不受不同材料热失配的影响，具备高精度工作条件。
38.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。