MEMS环境传感器的制作方法

本发明涉及MEMS芯片封装技术领域，特别涉及一种MEMS环境传感器。

背景技术：

MEMS的英文全称为Micro-Electro-Mechanical System，中文名称为微机电系统，是指尺寸在几毫米甚至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。MEMS技术因具有微型化、智能化、高度集成化和可批量生产的优点，已广泛应用于电子、医学、工业、汽车和航空航天系统等领域。

现有的MEMS环境传感器，如MEMS麦克风、MEMS气压计、MEMS温湿度计、MEMS气体传感器等，主要包括封装结构、MEMS芯片和ASIC芯片，其中，封装结构多采用PCB板和金属外壳组合的封装形式，金属外壳上开孔，用于与外界环境变量进行交互，MEMS芯片和ASIC芯片设置在封装结构内，MEMS芯片叠放在ASIC芯片上，或MEMS芯片和ASIC芯片并排设置在PCB板上。由于芯片常用铝作为焊块，铜线作为焊线，这两种材料在高温高湿及卤素存在的环境中容易发生电化学反应导致焊接失效。现有这种封装形式由于使芯片与外界接触，不利于进行铜/铝健合结构的保护，有可能影响产品在高温高湿等环境下的长期可靠性，同时，这种封装结构体积较大，难以实现环境传感器的芯片级别的极小尺寸封装。

综上所述，如何保护芯片的金属健合结构，减小MEMS环境传感器的体积，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种MEMS环境传感器，以保护芯片的金属健合结构，减小MEMS环境传感器的体积。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种MEMS环境传感器，包括基板、MEMS芯片和ASIC芯片；所述ASIC芯片固定在所述基板上，所述ASIC芯片靠近所述基板的一侧设置有空腔；所述MEMS芯片位于所述空腔内，且所述MEMS芯片连接于所述基板上；所述基板对应所述空腔的位置开设有贯通孔；所述ASIC芯片通过金线与所述基板导电连接；还包括包覆在所述ASIC芯片外部的塑封壳体。

优选的，在上述的MEMS环境传感器中，所述MEMS芯片倒装于所述空腔内，且所述MEMS芯片靠近所述基板的一侧与所述基板导电焊接。

优选的，在上述的MEMS环境传感器中，所述MEMS芯片正装于所述空腔内，且所述MEMS芯片远离所述基板的一侧与所述基板导电连接，所述MEMS芯片靠近所述基板的一侧与所述基板固定连接。

优选的，在上述的MEMS环境传感器中，所述MEMS芯片设置有硅通孔，所述MEMS芯片远离所述基板的一侧通过位于所述硅通孔内的导电柱与所述基板导电焊接连接。

优选的，在上述的MEMS环境传感器中，所述MEMS芯片远离所述基板的一侧通过金线与所述基板导电连接，所述MEMS芯片靠近所述基板的一侧与所述基板粘接固定。

优选的，在上述的MEMS环境传感器中，所述ASIC芯片通过粘贴胶粘接固定于所述基板上。

优选的，在上述的MEMS环境传感器中，所述空腔为贯通所述ASIC芯片的垂直于所述基板的两个相对侧面的敞开空间。

优选的，在上述的MEMS环境传感器中，所述空腔为设置在所述ASIC芯片靠近所述基板的一侧的凹陷封闭空间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的MEMS环境传感器中，ASIC芯片固定在基板上，ASIC芯片靠近基板的一侧设置有空腔，MEMS芯片位于该空腔内，且MEMS芯片连接于基板上，只在基板对应空腔的位置开设贯通孔，ASIC芯片的外部包覆有塑封壳体，将连接ASIC芯片和基板的金线也塑封包覆起来。可见，MEMS芯片位于ASIC芯片的空腔内，只能通过基板上的贯通孔与外界连通，因此，保护了MEMS芯片，在ASIC芯片的外部通过塑封料将ASIC芯片包围，同样保护了ASIC芯片和金属健合结构不受外界环境的影响，且在进行塑封时，通过ASIC芯片保护MEMS芯片。并且，由于采用了塑封壳体，封装成本比以往的金属壳体降低，且能够包覆于ASIC芯片上，减小了封装尺寸，进而减小了MEMS环境传感器的体积。

附图说明

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种MEMS环境传感器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种MEMS环境传感器的结构示意图。

其中，1为塑封壳体、2为ASIC芯片、201为空腔、3为金线、4为基板、401为贯通孔、5为粘接胶、6为焊球、7为MEMS芯片、701为硅通孔。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种MEMS环境传感器，保护芯片的金属健合结构的同时，减小了MEMS环境传感器的体积。

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。

请参考图1和图2，本发明实施例提供了一种MEMS环境传感器，包括基板4、MEMS芯片7、ASIC芯片2和塑封壳体1；其中，ASIC芯片2固定在基板4上，ASIC芯片2靠近基板4的一侧设置有空腔201；MEMS芯片7位于空腔201内，且MEMS芯片7连接于基板4上；基板4对应空腔201的位置开设有贯通孔401，用于外部环境变量进入空腔201内，与MEMS芯片7进行交互；ASIC芯片2通过金线3与基板4导电连接；塑封壳体1通过塑封工艺塑封包覆于ASIC芯片2外部。

上述MEMS环境传感器中，MEMS芯片7位于ASIC芯片2的空腔201内，只能通过基板4上的贯通孔401与外界连通，因此，保护了MEMS芯片7，在ASIC芯片2的外部通过塑封料将ASIC芯片2包围，同样保护了ASIC芯片2和金属健合结构不受外界环境的影响，且在进行塑封时，位于空腔201中的MEMS芯片7受到ASIC芯片2的保护。并且，由于采用了塑封壳体1，封装成本比以往的金属壳体低，且能够包覆于ASIC芯片2上，塑封壳体1不需要与ASIC芯片2之间存在间距，因此，减小了封装尺寸，进而减小了MEMS环境传感器的体积。

为了进一步减小外界环境对MEMS芯片7的腐蚀，保护金属健合结构，以及减小体积，在本实施例中，如图2所示，MEMS芯片7倒装于空腔201内，且MEMS芯片7靠近基板4的一侧与基板4导电焊接。省去了用于导电连接的金线，而是直接将MEMS芯片7的电连接区通过焊接与基板4导电连接，通过焊球6焊接，导电连接更加可靠，耐腐蚀。同时，由于省去了金线，因此，可以节省存放金线的空间，减小了体积。其中，MEMS芯片7倒装指的是MEMS芯片7的基座远离基板4。

当然，MEMS芯片7还可以正装于空腔201内，且MEMS芯片7远离基板4的一侧与基板4导电连接，MEMS芯片7靠近基板4的一侧与基板4固定连接。其中，MEMS芯片7正装指的是MEMS芯片7的基座靠近基板4。

对于MEMS芯片7正装于空腔201内的情况，为了进一步减小外界环境对MEMS芯片7的腐蚀，保护金属健合结构，以及减小体积，在本实施例中，如图1所示，MEMS芯片7设置有硅通孔701，MEMS芯片7远离基板4的一侧通过位于硅通孔701内的导电柱与基板4导电焊接连接。同样能够省去用于导电的金线，将用于导电的导电柱内藏于硅通孔701内，避免了其与外界的接触，从而保护了导电柱不受腐蚀。可通过焊球6将导电柱与基板4焊接。

当然，另一种MEMS芯片7正装方式为，MEMS芯片7远离基板4的一侧通过金线与基板4导电连接，MEMS芯片7靠近基板4的一侧与基板4粘接固定。只是该导电连接方式不能省去金线，金线保护效果不如倒装结构或通过导电柱导电连接的效果好，也不能进一步减小MEMS环境传感器的体积。

在本实施例中，ASIC芯片2通过粘贴胶5粘接固定于基板4上，方便快捷。除此之外，ASIC芯片2还可以通过焊接、螺纹连接件等连接于基板4上。

本实施例对空腔的结构做进一步优化，空腔201为贯通ASIC芯片2的垂直于基板4的两个相对侧面的敞开空间。即ASIC芯片2整体为凹字形结构。空腔201的垂直于基板4的截面形状为任意形状，如梯形、矩形、半圆形等，只要能够容置MEMS芯片7即可。

本实施例提供了另一种空腔201结构，空腔201为设置在ASIC芯片2靠近基板4的一侧的凹陷封闭空间。即空腔201的开口只设置在ASIC芯片2靠近基板4的一侧。这样的空腔结构将MEMS芯片7封闭在空腔内，在进行塑封工艺时，ASIC芯片2能够更好地保护空腔201中的MEMS芯片7。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。