封装的传感器组件制造技术

一种封装的传感器组件，其包括：封装结构(2)，其具有至少一个开口(18)；湿度传感器(5)和压力传感器(10)，其容纳在封装结构(2)的内部，并且通过开口(18)与外部流体连通；以及控制电路(7)，其操作性地耦合到湿度传感器(5)和压力传感器(10)；其中湿度传感器(5)和控制电路(7)集成在第一芯片(3)中，并且压力传感器(10)集成在与第一芯片(3)不同的第二芯片(8)中，并且键合到第一芯片(3)。

Packaged sensor assembly

The sensor assembly, a package includes a package structure (2), which has at least one opening (18); the humidity sensor (5) and a pressure sensor (10), which is contained in the package (2) inside, and through the opening (18) is communicated with the external fluid; and a control circuit (7), operatively coupled to the humidity sensor (5) and a pressure sensor (10); the humidity sensor (5) and a control circuit (7) in the first integrated chip (3), and a pressure sensor (10) integrated with the first chip chip (3) second (8) in different, and bonded to the first chip (3).

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种封装的传感器组件。
技术介绍
众所周知，随着便携式电子装置(诸如，智能手机和平板电脑)或者其他所谓的“可穿戴”电子装置的持续扩展，人们日益关注微机电环境传感器的发展和集成。具体而言，注意到存在的特别关注包括将微机电压力传感器和微机电湿度传感器与控制电路(诸如，专用集成电路(ASIC))一起包封在单个电子装置封装结构内。该控制电路可以用于管理传感器的操作，并且用作接口，将传感器提供的电信号转换成可供进一步处理阶段所用的数据，以便执行各种功能。微机电压力传感器通常包括柔性薄膜，该薄膜悬浮在半导体衬底中的空腔之上。该薄膜由于两侧之间的压力差而变形。敏感元件，通常是压电式元件，耦合到薄膜的表面，并且使得能够检测变形的程度。但是，微机电湿度传感器通常是电容式，并且包括多个电极，这些电极耦合在一起以形成电容器，并且被吸湿聚合物分隔，该吸湿聚合物的介电常数随着所吸收的湿度而变。集成工艺中通常需要解决的一个问题是由压力传感器与湿度传感器的相反的要求所确定的。实际上，这两种类型的传感器必须通过封装结构中的开口暴露于外部环境条件下，以便处于正确的操作条件下。但是，对于湿度传感器而言，重要的是最大限度地提高暴露程度，以有利于吸湿聚合物的湿度吸收，而压力传感器需要避免遭受可见光谱和红外光谱的电磁辐射。实际上，入射辐射会导致寄生电流，并且因此而产生可能改变有用信号的电压降。因此，暴露程度必须恰好充分以保证与外部的流体连通，并且同时，应使薄膜上的入射辐射的强度最小化，尤其是压阻元件上的入射辐射的强度，除了需要平衡压力传感器和湿度传感器的相反的要求之外，还需要满足减小装置尺寸以及封装结构整体尺寸的一般性趋势，从而使得电子装置的使用更灵活并且方便。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种封装的传感器组件，该传感器组件将使得能够克服或者至少减轻所述的限制。根据本专利技术，提供了一种如权利要求1中限定的封装的传感器组件。附图说明为更好地理解本专利技术，现在将仅通过非限定的示例并且参考附图来描述本专利技术的一些实施例，其中：图1是根据本专利技术的一个实施例的封装的传感器组件的截面图；图2是图1中的封装的传感器组件的放大细节的俯视图；图3是图1中的封装的传感器组件的部件的俯视图；图4是图3中的部件的放大截面图；图5是根据本专利技术的一个不同实施例的封装的传感器组件的截面图；图6是根据本专利技术的另一个实施例的封装的传感器组件的截面图；图7是根据本专利技术的另一个实施例的封装的传感器组件的截面图；以及图8是根据本专利技术的一个实施例的电子系统的简化框图，该电子系统包括封装的传感器组件。具体实施方式参见图1，根据本专利技术的一个实施例的封装的传感器组件作为一个整体用1表示，并且包括：封装结构2；第一芯片3，该第一芯片
中集成了湿度传感器5和控制电路或者ASIC 7；以及第二芯片8，该第二芯片中集成了压力传感器10。封装结构2是模制型的，例如，连接盘栅格阵列(LGA)型，并且包括衬底11、横向结构12和第一盖13。例如，衬底11是由FR-4制成的，并且该衬底的外表面上配置有金属接触焊盘15。横向结构12可以由树脂制成，并且围绕第一芯片3和第二芯片8。在一个实施例中，横向结构12通过模制获得，例如，使用传递模制技术，特别是膜辅助模制技术获得。第一盖13限定了封装结构2的与衬底11相对的壁，并且与第一芯片3、第二芯片8和第二盖17一起形成裸片。第一盖13中的开口18使得封装结构2的内部与外部流体连通。开口18被配置成使得封装结构2内能够实现空气交换，以便封装的传感器组件1浸于其中的气体混合物能够在短时间内到达湿度传感器5。在一个实施例中，开口18的尺寸等于湿度传感器的尺寸或者较大。湿度传感器5基于MEMS(微机电系统)技术，并且在一个实施例中，是电容式的。例如(图2)，湿度传感器5包括第一电极5a和第二电极5b，这些第一电极和第二电极呈齿梳状布置，并且耦合在一起，以形成电容器5c。第一电极5a与第二电极5b之间的空间至少部分被吸湿材料的电介质区域5d占据，该电介质区域的介电常数随所吸收的湿度而变。在一个实施例中，电介质区域5d由聚酰亚胺制成。再次参见图1，湿度传感器5与控制电路7一起集成在第一芯片3中，并且与第一盖13中的开口18对准。例如，在一个实施例中，压力传感器10是微机电薄膜传感器，该微机电薄膜传感器具有压电型或者电容型检测(另参见图3和图4)。如上所述，压力传感器10集成到第二芯片8中。第二芯片8包括框架状支撑部分8a、传感器部分8b以及弹性连接元件8c，该弹性连接元件将传感器部分8b弹性地连接到支撑部分8a。支撑部分8a和传感器部分8b被贯通沟槽20分隔，弹性连接元件8c跨该贯通沟槽地延伸。传感器部分8b，该传感器部分例如呈四角形，具有由薄膜
22在一侧上密封的空腔21，该薄膜限定第二芯片8的表面8d的一部分。弹性连接元件8c被配置成使得传感器部分8b能够相对于支撑部分8a进行相对运动，尤其是，在平行于表面8d的两个独立方向上平移、以及绕垂直于表面8d的轴旋转。弹性连接元件8c使得能够适应可能在传感器组件1的封装阶段和有效使用寿命中发生的热膨胀、变形以及机械应力的影响。再次参见图1，第二芯片8夹设在第一盖13与第二盖17之间。更确切地说，第二芯片8的表面8d通过键合区域24键合到第一盖13，而与表面8d相对的表面8e通过键合区域25键合到第二盖17。键合区域24、25例如是晶片到晶片键合技术中所使用的类型的，并且根据具体使用的技术，可以具有，例如，介于3μm与50μm之间的厚度。压力传感器10的薄膜22因此而面对第一盖13，该薄膜与该第一盖之间间隔一定距离，该距离大致等于键合区域24的厚度。此外，薄膜22被布置成面对关于第一芯片3的相对侧，该相对侧中集成了湿度传感器5和控制电路7。第二芯片8相对于第一盖13横向地突出，并且容纳有焊盘27，用于通过与第一芯片3上的相应焊盘28键合的接线键合电连接到控制电路7。例如，使用粘合层30将第二盖17键合到第一芯片3，该第一芯片横向地突出，以容纳焊盘28和其他焊盘31，以便通过接线键合与衬底11上的相应路径32连接。焊盘27与焊盘28之间的接线键合、以及焊盘31与焊盘32之间的接线键合，均集成到横向结构12中。路径32位于衬底11的键合到第一芯片3的表面上，并且又通过贯通连接(未图示)耦合到衬底11的外表面上的相应接触焊盘15。第一芯片3最终通过粘合层33键合到衬底11。第二芯片8的支撑部分8a以及第二盖17具有相应的贯通开口，这些贯通开口与第一盖13中的开口18对准(支撑部分8a中的开口在图3和图4中用8f表示)。在一个实施例中，第二芯片8的支撑部分8a的开口、以及第二盖17的开口，具有与第一盖18中的开口
18相同并且与湿度传感器5相同的尺寸。此外，粘合层30在与湿度传感器5对应的区域中中断，因此，该键合层通过直接路径暴露于外部环境中。但是，有利的是，这些开口提供在与压力传感器10相距一定距离处，具体而言，对于第二芯片8而言，在支撑部分8a中。因此，压力传感器10仅通过第二芯片8与第二盖13之间的间隙与外部连通，该间隙具有键合区域24的厚度。该间隙使得薄膜22能够在不大量暴露于光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封装的传感器组件，包括：封装结构(2；102；202；302)，所述封装结构具有至少一个开口(18；118；218；318)；湿度传感器(5；105；205；305)和压力传感器(10；110；210；310)，所述湿度传感器和所述压力传感器基于MEMS技术，并且被容纳在所述封装结构(2；102；202；302)内部，并且通过所述开口(18；118；218；318)与外部流体连通；以及控制电路(7；107；207；307)，所述控制电路操作性地耦合到所述湿度传感器(5；105；205；305)以及耦合到所述压力传感器(10；110；210；310)；其中所述湿度传感器(5；105；205；305)和所述控制电路(7；107；207；307)集成在第一芯片(3；103；203；303)中，并且所述压力传感器(10；110；210；310)集成在第二芯片(8；108；208；308)中，所述第二芯片与所述第一芯片(3；103；203；303)不同、并且键合到所述第一芯片(3；103；203；303)。

【技术特征摘要】
2015.05.29 IT 1020150000195501.一种封装的传感器组件，包括：封装结构(2；102；202；302)，所述封装结构具有至少一个开口(18；118；218；318)；湿度传感器(5；105；205；305)和压力传感器(10；110；210；310)，所述湿度传感器和所述压力传感器基于MEMS技术，并且被容纳在所述封装结构(2；102；202；302)内部，并且通过所述开口(18；118；218；318)与外部流体连通；以及控制电路(7；107；207；307)，所述控制电路操作性地耦合到所述湿度传感器(5；105；205；305)以及耦合到所述压力传感器(10；110；210；310)；其中所述湿度传感器(5；105；205；305)和所述控制电路(7；107；207；307)集成在第一芯片(3；103；203；303)中，并且所述压力传感器(10；110；210；310)集成在第二芯片(8；108；208；308)中，所述第二芯片与所述第一芯片(3；103；203；303)不同、并且键合到所述第一芯片(3；103；203；303)。2.根据权利要求1所述的传感器组件，其中所述压力传感器(10；110；210；310)包括薄膜(22；122；222；322)，所述薄膜为在所述第二芯片(8；18；208；308)中空腔(21；121；221；321)定界。3.根据权利要求2所述的传感器组件，其中所述第二芯片(8；108；208；308)包括支撑部分(8a；108a；208a；308a)和传感器部分(8b；108b；208b；308b)，所述传感器部分集成有所述薄膜(22；122；222；322)、并且通过弹性连接元件(8c；108c；208c；308c)耦合到所述支撑部分(8a；108a；208a；308a)。4.根据权利要求3所述的传感器组件，其中所述弹性连接元件(8c；108c；208c；308c)被配置成，使得所述传感器部分(8b；108b；208b；308b)能够相对于所述支撑部分(8a；108a；208a；308a)在平行于所述第二芯片(8；108；208；308)的表面(8d；108d；208d；
\t308d)的两个独立方向上进行相对运动、并且绕垂直于所述表面(8d；108d；208d；308d)的轴旋转。5.根据权利要求3或4所述的传感器组件，其中所述封装结构(2；...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·布鲁诺，S·康蒂，M·基里科斯塔，M·韦亚纳，C·M·伊波利托，M·马约雷，D·卡塞拉，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT