换能器模块和电子装置制造方法及图纸

本公开的实施例涉及一种换能器模块和电子装置。该换能器模块(11)包括：衬底(23)；在该衬底上的帽盖(27)，该帽盖限定腔室(8)；以及在该腔室(8)中的传感器模块(21)，该传感器模块集成面向该腔室(8)的第一MEMS换能器(12’；53)和面向该支撑衬底(23)的第二MEMS换能器(12”；54)。该帽盖具有第一开口(39)，该第一开口形成仅用于该第一环境量朝向该第一换能器的敏感元件的接入路径，并且该支撑衬底(23)具有第二开口(49)，该第二开口形成仅用于该第二环境量朝向该第二换能器的敏感元件的接入路径。

Transducer module and electronic device

An embodiment of the present disclosure relates to a transducer module and an electronic device. The transducer module (11) comprises a substrate (23); the cap on the substrate (27), the cap defines a chamber (8); and in the chamber (8) in the sensor module (21), the sensor module is integrated for the chamber (8) of the first MEMS transducer (12 \; 53) and for the support substrate (23) of the second MEMS transducer (12; 54). The cap has a first opening (39), the first opening formed only access path for sensitive elements of the environment quantity first toward the first transducer, and the support substrate (23) having a second opening, the second opening (49) formed only access path for sensitive elements of the environment quantity second towards the second transducer the.

【技术实现步骤摘要】
换能器模块和电子装置
本技术涉及一种换能器模块和电子装置。具体地，换能器模块容纳有被设计成用于对待检测环境量执行差分测量和绝对测量的多个设备。
技术介绍
如已知的，MEMS(微机电系统)型压力换能器(或传感器)包括膜敏感结构，该膜敏感结构能够将环境压力的值换能成电量并且包括悬置在设置在硅体中的空腔之上的薄膜。扩散在膜内的是连接在一起以形成惠斯通电桥的压敏电阻元件。在经受压力时，膜经历了变形，导致了压敏电阻元件的电阻改变，以及因此惠斯通电桥的不平衡。读取电子器件被设计成用于执行处理该电量的适当操作(其中的放大操作和滤波操作)以供应表示检测到的环境压力的电输出信号(例如，电压)。被设计成用于提供标识传感器本身经受的两个环境压力之间的差异的信号的差分型压力传感器是已知的。这种类型的传感器示意性地展示在图1中。参照图1，差分压力传感器10包括硅裸片1，该裸片具有环形部分2和耦合至环形部分2的顶侧的膜3(例如，圆形或四边形)。环形部分2的底侧反而例如通过粘合层耦合至保护封装体4。保护封装体4包括具有其中安装有硅裸片1的内腔室6的壳体。保护封装体4具有设置在保护封装体4的前侧上的第一贯通开口7，该第一贯通开口安排保护封装体4外部的环境与内腔室6连通。保护封装体4进一步具有设置在保护封装体4的后侧上的第二贯通开口8。安装硅裸片1使得环形部分2完全围绕第二贯通开口8，以防止与内腔室6流体连接。差分压力传感器10因此适合安装在系统/部件中，在这些系统/部件中，第一贯通开口7直接与环境压力P1下的第一环境连通，并且第二贯通开口8直接与环境压力P2下的第二环境连通。第一贯通开口7因此形成对作用在膜3的第一侧上的压力P1的接入，导致该膜变形。第二贯通开口8形成对作用在膜3的第二侧(与第一侧相反)上的压力P2的对应接入，生成倾向于使膜3变形的力，该力抵消了压力P1所生成的力。膜3所产生的变形指示压力P1与压力P2之间的差异，并且由差分压力传感器10换能的信号为差分压力信号。文献US8,847,340描述了可用于对彼此隔离的环境的压力进行差分测量的已知类型的另外的差分压力传感器10。与先前所描述的类型的传感器相关联的缺点在于以下事实：在还需要监测对应环境的绝对压力P1、P2的情况下，将有必要提供两个另外的压力传感器，一个仅经受压力P1并且另一个仅经受压力P2，或者，可替代地，提供如图1中的差分传感器、测量压力P1(或P2)的绝对传感器、以及检测压力P1与P2之间的差异和绝对压力P1(或P2)并且计算压力P2(或P1)的另外的处理芯片。在任一情况下，都将会消耗面积并且增加成本。另一方面，在特定操作条件下(例如，在用于液压回路的控制系统中)，除差分压力之外，还需要检测其中沉浸有差分传感器的环境的单独压力，例如以监测该环境的特定安全条件(例如，以防止压力P1和P2背离对应的预定义安全范围)。可以在不同于压力传感器和换能器的类型的传感器和换能器中(例如，在用于检测光辐射(IR/UV)的传感器中)注意到上述缺点。
技术实现思路
本技术的目的是提供针对先前所展示的问题的解决方案。根据本技术，因此如在所附权利要求书中所限定的提供了一种换能器模块和电子装置。根据本公开的一个方面，提供了一种换能器模块，包括支撑衬底和帽盖，所述帽盖在所述支撑衬底之上延伸并且与其限定腔室，所述换能器模块进一步包括：第一MEMS换能器，所述第一MEMS换能器具有第一敏感元件，所述第一敏感元件面向所述腔室并且被配置成用于检测第一环境量并根据所述检测到的环境量生成第一换能信号；以及第二MEMS换能器，所述第二MEMS换能器具有第二敏感元件，所述第二敏感元件面向所述支撑衬底并且被配置成用于检测第二环境量并根据所述检测到的环境量生成第二换能信号，其中，所述帽盖具有第一窗口，所述第一窗口被配置成用于仅形成所述第一环境量朝向所述第一敏感元件的接入路径，并且所述支撑衬底具有第二窗口，所述第二窗口被配置成用于仅形成所述第二环境量朝向所述第二敏感元件的接入路径。在一个实施例中，所述第一和第二窗口为贯通开口，所述换能器模块进一步包括隔离区，所述隔离区被安排在传感器模块与所述支撑衬底之间、被配置成用于将所述第二窗口与所述腔室流体隔离开。在一个实施例中，所述换能器模块进一步包括用于将所述第二MEMS换能器固定至所述支撑衬底的固定结构，所述固定结构包括以下各项中的至少一项：围绕所述第二敏感元件的阻焊掩模；围绕所述第二敏感元件的胶层；围绕所述第二敏感元件的粘合层；以及与所述第二敏感元件并排安排的焊料凸块。在一个实施例中，所述换能器模块进一步包括处理芯片，所述处理芯片被安排在所述腔室中或者集成在所述支撑衬底中、功能上耦合至所述第一和第二MEMS换能器以用于在使用中分别接收所述第一和第二换能信号。在一个实施例中，所述处理芯片包括ASIC。在一个实施例中，所述处理芯片通过以下各项中的一项或两项功能上耦合至所述第一和第二换能器：接线键合和导电路径，所述导电路径在所述支撑衬底上延伸和/或集成在所述支撑衬底中。在一个实施例中，所述第一MEMS换能器和所述第二MEMS换能器集成在半导体材料的同一单体本体的相反侧上。在一个实施例中，所述第一MEMS换能器集成在第一芯片中并且所述第二MEMS换能器集成在第二芯片中，所述第一和第二芯片堆叠在彼此上。在一个实施例中，所述第一和第二MEMS换能器集成一个或多个导电通孔，所述一个或多个导电通孔形成针对所述换能信号的从所述第二MEMS换能器到一个或多个对应电接触焊盘的路径，所述一个或多个对应电接触焊盘被安排在所述第一MEMS换能器上。在一个实施例中，所述第一MEMS换能器集成在第一芯片中，并且所述第二MEMS换能器集成在第二芯片中，所述第一和第二芯片彼此并排地安排。在一个实施例中，所述第一MEMS换能器和/或所述第二MEMS换能器选自以下各项：压力换能器、光辐射传感器、UV传感器和IR传感器，所述各项分别被配置成用于从环境压力、可见光辐射、UV辐射和IR辐射中检测环境量。在一个实施例中，所述支撑衬底由半导体材料或环氧树脂制成。根据本公开的另一方面，提供了一种电子装置，包括如上所述的任一种换能器模块，所述电子装置选自包括以下各项的组：手机、PDA、笔记本计算机、录音器、具有语音记录功能的音频播放器、用于视频游戏的操纵台、水诊器、摄影机和/或摄像机、用于测量环境量的仪器、工业绝对压力计、工业相对压力计。本公开提供了可以根据需要适用于不同配置的同时减少了成本和空间要求的换能器模块。附图说明为了更好地理解本技术，现在仅以非限制性示例的方式并参照附图来描述其优选实施例，在附图中：-图1以横向截面图示出了可以用于对环境量执行差分测量的已知类型的MEMS换能器模块；-图2以横向截面图示出了根据本公开的实施例的换能器模块，该换能器模块可以用于对环境量执行差分测量和绝对测量；-图3以横向截面图示出了根据作为图2的实施例的替代方案的实施例的换能器模块，该换能器模块可以用于对环境量执行差分测量和绝对测量；-图4以横向截面图示出了根据本公开的进一步实施例的换能器模块，该换能器模块可以用于对环境量执行差分测量和绝对测量；以及-图5是根据图2至图4的实施例中的任一实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换能器模块(11；51；91)，包括支撑衬底(23)和帽盖(27)，所述帽盖在所述支撑衬底(23)之上延伸并且与其限定腔室(8)，其特征在于，所述换能器模块进一步包括：第一MEMS换能器(12’；53)，所述第一MEMS换能器具有第一敏感元件(19；59)，所述第一敏感元件面向所述腔室(8)并且被配置成用于检测第一环境量并根据所述检测到的环境量生成第一换能信号；以及第二MEMS换能器(12”；54)，所述第二MEMS换能器具有第二敏感元件(29；69)，所述第二敏感元件面向所述支撑衬底(23)并且被配置成用于检测第二环境量并根据所述检测到的环境量生成第二换能信号，其中，所述帽盖(27)具有第一窗口(39)，所述第一窗口被配置成用于仅形成所述第一环境量朝向所述第一敏感元件(19；59)的接入路径，并且所述支撑衬底(23)具有第二窗口(49)，所述第二窗口被配置成用于仅形成所述第二环境量朝向所述第二敏感元件(29；69)的接入路径。

【技术特征摘要】
2016.11.30 IT 1020160001212101.一种换能器模块(11；51；91)，包括支撑衬底(23)和帽盖(27)，所述帽盖在所述支撑衬底(23)之上延伸并且与其限定腔室(8)，其特征在于，所述换能器模块进一步包括：第一MEMS换能器(12’；53)，所述第一MEMS换能器具有第一敏感元件(19；59)，所述第一敏感元件面向所述腔室(8)并且被配置成用于检测第一环境量并根据所述检测到的环境量生成第一换能信号；以及第二MEMS换能器(12”；54)，所述第二MEMS换能器具有第二敏感元件(29；69)，所述第二敏感元件面向所述支撑衬底(23)并且被配置成用于检测第二环境量并根据所述检测到的环境量生成第二换能信号，其中，所述帽盖(27)具有第一窗口(39)，所述第一窗口被配置成用于仅形成所述第一环境量朝向所述第一敏感元件(19；59)的接入路径，并且所述支撑衬底(23)具有第二窗口(49)，所述第二窗口被配置成用于仅形成所述第二环境量朝向所述第二敏感元件(29；69)的接入路径。2.根据权利要求1所述的换能器模块，其特征在于，所述第一和第二窗口(39，49)为贯通开口，所述换能器模块(11；51；91)进一步包括隔离区(31；90)，所述隔离区被安排在传感器模块(21；52)与所述支撑衬底(23)之间、被配置成用于将所述第二窗口(49)与所述腔室(8)流体隔离开。3.根据权利要求1或权利要求2所述的换能器模块，其特征在于，进一步包括用于将所述第二MEMS换能器(12”；54)固定至所述支撑衬底(23)的固定结构(31，38；84)，所述固定结构包括以下各项中的至少一项：围绕所述第二敏感元件(29；69)的阻焊掩模(38)；围绕所述第二敏感元件(29；69)的胶层(31)；围绕所述第二敏感元件(29；69)的粘合层(31)；以及与所述第二敏感元件(29；69)并排安排的焊料凸块(84)。4.根据权利要求1或权利要求2所述的换能器模块，其特征在于，进一步包括处理芯片(22)，所述处理芯片被安排在所述腔室(8)中或者集成在所述支撑衬底(23)中、功能上耦合至所述第一和第二MEMS换能器以用于在使用中分别接收所述第一和第二换能信号。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·O·格西多尼，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：意大利,IT