压力传感器及其封装方法技术

本发明专利技术提供了一种压力传感器及其封装方法，所述压力传感器包括层叠设置的基板与压力传感器芯片，所述压力传感器芯片包括衬底、形成于所述衬底背离基板一侧的腔体以及与所述腔体配合设置的敏感膜，所述腔体呈扁平状，所述衬底上设有的第一焊盘；所述基板设有电连接至第一焊盘的第二焊盘；所述压力传感器还包括沿所述敏感膜的外周设置的第一围坝、设置于基板上且不超出所述第一围坝的硬质密封层、以及位于所述敏感膜上方并与所述第一围坝相抵接的承压部件，其中，第一焊盘位于第一围坝的外侧。采用本发明专利技术压力传感器及其封装方法，避免敏感膜直接承受外界应力，降低破损几率，同时通过硬质密封层实现更好的防护，延长使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子机械系统
，尤其涉及一种压力传感器及其封装方法。
技术介绍
现阶段，各种消费类电子产品如手机、平板电脑、玩具、遥控器等越来越注重智能化发展及人机交互设计，亦使得感测人体尤其手指等接触应力的压力传感器的市场需求亦日益增多。同时，也对该类压力传感器提出了更高的性能要求，首先需要将外界应力有效传递给压力传感器芯片的敏感膜，其次还要保护芯片上的敏感膜、引线等各个部分不被损坏，最后为满足便携式消费类电子产品越来越小型化的趋势，还需要保持压力传感器性能的同时，有效控制其整体封装尺寸。基于上述敏感膜的压力传感器芯片用于测量接触应力时存有下述问题：一是敏感膜厚度较小，通常设置为几十微米甚而更薄，直接测量人体接触尤其手指施予的压力时，该作用力直接传递到敏感膜上，容易造成敏感膜损坏。二是压力传感器芯片封装时需要引线实现电连接，而引线设置通常会超出敏感膜，防护不当的情况下，很容易将引线损坏。目前，业内虽已提出对薄膜进行了隔离，并通过封装将外界应力间接作用在敏感膜的技术方案。如中国专利CN101337652A公开一种压力传感器封装结构，通过设置在敏感区域表面的柔性材料传递外界应力，并通过坚硬材料保护焊盘与引线，但柔性材料设置在敏感膜表面，敏感膜在与柔性材料结合面的外周应力较大，难以有效防止敏感膜不被损坏；并且其工艺较为复杂，体积较大。鉴于此，有必要提供一种新的压力传感器及其封装方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压力传感器，能够避免敏感膜直接承受外界应力，降低破损几率，还能获取更好的防护性能，延长使用寿命。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种压力传感器，包括层叠设置的基板与压力传感器芯片，所述压力传感器芯片包括衬底、形成于所述衬底背离基板一侧的腔体以及与所述腔体配合设置的敏感膜，所述腔体呈扁平状，所述衬底上设有的第一焊盘，所述第一焊盘连接设置有第一引线；所述基板设有电连接至第一焊盘的第二焊盘；所述压力传感器还包括沿所述敏感膜的外周设置的第一围坝、设置于基板上且不超出所述第一围坝的硬质密封层、以及位于所述敏感膜上方并与所述第一围坝相抵接的承压部件，其中，第一焊盘位于第一围坝的外侧。作为本专利技术的进一步改进，所述压力传感器还包括设置于所述基板与压力传感器芯片之间的集成电路芯片，所述集成电路芯片具有正面、背面及设置于正面的第三焊盘，所述第三焊盘电连接至第一焊盘与第二焊盘。作为本专利技术的进一步改进，所述压力传感器芯片附着在所述集成电路芯片的正面，所述第三焊盘设置于压力传感器芯片的外侧，所述第一引线电连接所述第一焊盘与第三焊盘；所述压力传感器还包括电连接所述第二焊盘与第三焊盘的第二引线。作为本专利技术的进一步改进，所述压力传感器芯片附着在所述集成电路芯片的背面，所述第三焊盘设置为金属焊球凸点，所述金属焊球凸点焊接至所述基板并与第二焊盘电连接，所述第一引线电连接所述第一焊盘与第二焊盘。作为本专利技术的进一步改进，所述第一围坝的高度超出所述第一焊盘及第一引线的高度，以使得第一焊盘及第一引线完全埋设于硬质密封层中。作为本专利技术的进一步改进，所述承压部件包括覆盖于所述第一围坝上的软质隔离层，所述软质隔离层与第一围坝形成一密闭空腔，所述软质隔离层承压时，所述密闭空腔发生体积变化，进而使得所述敏感膜产生相应形变。作为本专利技术的进一步改进，所述硬质密封层与所述第一围坝的上缘相平齐，所述软质隔离层覆设于硬质密封层上。作为本专利技术的进一步改进，所述承压部件包括抵压于所述敏感膜上的表面光滑的硬质球，以将外部应力均匀施加在所述敏感膜上，所述压力传感器还包括形成于所述硬质密封层上的第二围坝，所述第二围坝形成一内径与所述硬质球相适配的收容腔，所述硬质球高于第二围坝且所述第二围坝的高度超出所述硬质球的一半。作为本专利技术的进一步改进，所述承压部件包括覆盖于所述第一围坝上的软质隔离层及抵压在所述软质隔离层上且位于敏感膜的正上方的硬质球，所述压力传感器还包括用以收容所述硬质球的第二围坝，所述硬质球高于第二围坝且所述第二围坝的高度超出所述硬质球的一半。作为本专利技术的进一步改进，所述压力传感器还包括覆设于第二围坝上以阻止硬质球掉落的盖板，所述盖板形成一孔径小于所述硬质球直径的通孔，所述硬质球自所述通孔突伸超出所述盖板所在平面。本专利技术还提供一种上述压力传感器的封装方法，所述封装方法主要包括：提供压力传感器芯片，具有衬底、形成于衬底表面且呈扁平状的腔体及与所述腔体配合设置的敏感膜；制作位于衬底表面的第一焊盘；沿所述敏感膜的外周制作第一围坝，使得第一焊盘位于第一围坝的外侧；提供第一引线，采用引线键合工艺将第一引线的一端电连接至第一焊盘；提供基板，所述基板朝向压力传感器芯片的一侧具有第二焊盘，将所述压力传感器芯片背离敏感膜的一面附着至基板上，并使得第一焊盘与第二焊盘电连接；提供承压部件并将其覆设于第一围坝的上方；通过注塑工艺制得包覆所述压力传感器芯片且不超出第一围坝的硬质密封层，所述硬质密封层包裹第一焊盘、第二焊盘及第一引线。作为本专利技术的进一步改进，提供集成电路芯片，并将其层叠设置于所述基板与压力传感器芯片之间，所述集成电路芯片具有正面、背面及设置于正面的第三焊盘；当所述压力传感器芯片附着在集成电路芯片的正面时，将所述第一引线的另一端电连接至第三焊盘，并提供第二引线，实现所述第二焊盘与第三焊盘的电连接；当所述压力传感器芯片附着在集成电路芯片的背面时，将所述第一引线的另一端电连接至第二焊盘，并将第三焊盘焊接至所述基板，使得所述第三焊盘与第二焊盘电连接。本专利技术的有益效果是：采用本专利技术压力传感器及封装方法，沿所述敏感膜的外周制作第一围坝，有效避免硬质密封层成型过程中溢流至敏感膜影响其性能；并通过承压部件避免敏感膜直接承受外界应力，保护敏感膜不受外界应力直接冲击，所述第一围坝还用以承载或卡持所述承压部件，以使得承压部件均匀地将外界应力传递至敏感膜上，更有效保护敏感膜不受损坏；所述硬质密封层则增强压力传感器的整体防护性能，延长压力传感器的使用寿命。附图说明图1是本专利技术压力传感器一较佳实施方式的平面结构示意图；图2是本专利技术压力传感器的压力传感器芯片的结构示意图；图3是图2中压力传感器芯片制作第一焊盘及第一围坝后的结构示意图；图4是图3制作有第一围坝的压力传感器芯片的俯视图；图5是图3制作有另一第一围坝的压力传感器芯片的俯视图；图6是本专利技术压力传感器第二较佳实施方式的平面结构示意图；图7是本专利技术压力传感器第三较佳实施方式的平面结构示意图；图8是图7中压力传感器的硬质球上增设一盖板后的结构示意图；图9是本专利技术压力传感器第四较佳实施方式的平面结构示意图；图10是本专利技术压力传感器第五较佳实施方式的平面结构示意图；图11是图10中压力传感器的硬质球上增设一盖板后的结构示意图；图12是本专利技术压力传感器第六较佳实施方式的平面结构示意图。具体实施方式以下将结合附图所示的实施方式对本专利技术进行详细描述。但该实施方式并不限制本专利技术，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本专利技术的保护范围内。参照图1至图5所示为本专利技术压力传感器100一较佳实施方式。本专利技术提供的压力传感器100包括层叠设置的压力传感器芯片10与基板20，所述压力传感器芯片10包括衬底11、形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器，包括层叠设置的基板与压力传感器芯片，其特征在于：所述压力传感器芯片包括衬底、形成于所述衬底背离基板一侧的腔体以及与所述腔体配合设置的敏感膜，所述腔体呈扁平状，所述衬底上设有的第一焊盘，所述第一焊盘连接设置有第一引线；所述基板设有电连接至第一焊盘的第二焊盘；所述压力传感器还包括沿所述敏感膜的外周设置的第一围坝、设置于基板上且不超出所述第一围坝的硬质密封层、以及位于所述敏感膜上方并与第一围坝相抵接的承压部件，其中，第一焊盘位于第一围坝的外侧。

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器，包括层叠设置的基板与压力传感器芯片，其特征在于：所述压力传感器芯片包括衬底、形成于所述衬底背离基板一侧的腔体以及与所述腔体配合设置的敏感膜，所述腔体呈扁平状，所述衬底上设有的第一焊盘，所述第一焊盘连接设置有第一引线；所述基板设有电连接至第一焊盘的第二焊盘；所述压力传感器还包括沿所述敏感膜的外周设置的第一围坝、设置于基板上且不超出所述第一围坝的硬质密封层、以及位于所述敏感膜上方并与第一围坝相抵接的承压部件，其中，第一焊盘位于第一围坝的外侧。2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：所述压力传感器还包括设置于所述基板与压力传感器芯片之间的集成电路芯片，所述集成电路芯片具有正面、背面及设置于正面的第三焊盘，所述第三焊盘电连接至第一焊盘与第二焊盘。3.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于：所述压力传感器芯片附着在所述集成电路芯片的正面，所述第三焊盘设置于压力传感器芯片的外侧，所述第一引线电连接所述第一焊盘与第三焊盘；所述压力传感器还包括电连接所述第二焊盘与第三焊盘的第二引线。4.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于：所述压力传感器芯片附着在所述集成电路芯片的背面，所述第三焊盘设置为金属焊球凸点，所述金属焊球凸点焊接至所述基板并与第二焊盘电连接，所述第一引线电连接所述第一焊盘与第二焊盘。5.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：所述第一围坝的高度超出所述第一焊盘及第一引线的高度，以使得第一焊盘及第一引线完全埋设于硬质密封层中。6.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：所述承压部件包括覆盖于所述第一围坝上的软质隔离层，所述软质隔离层与第一围坝形成一密闭空腔，所述软质隔离层承压时，所述密闭空腔发生体积变化，进而使得所述敏感膜产生相应形变。7.根据权利要求6所述的压力传感器，其特征在于：所述硬质密封层与所述第一围坝的上缘相平齐，所述软质隔离层覆设于硬质密封层上。8.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：所述承压部件包括抵压于所述敏感膜上的表面光滑的硬质球，以将外部应力均匀施加...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡维，吕萍，李刚，
申请(专利权)人：苏州敏芯微电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32