传感器LGA封装结构制造技术

本发明专利技术提供了一种传感器LGA封装结构，所述封装结构包括外壳和基板，该封装结构用来封装换能器芯片，该传感器LGA封装结构还包括垫片，垫片用来粘接换能器芯片，垫片的上下表面贯通有通孔，垫片的底部与基板连接的下表面，由于设有通孔，垫片的其余面积通过胶水粘附在基板上。该封装结构在量产时，通过上述方法，可优化基板应力，解决了由于应力导致的换能器芯片输出的电学信号漂移问题。

【技术实现步骤摘要】
传感器LGA封装结构
本专利技术涉及传感器封装领域，更具体地，涉及一种传感器LGA封装结构。
技术介绍
封装技术对于芯片来说至关重要。目前，半导体芯片的封装技术涵盖FilpChip、COB以及LGA等有多种形式，其中，鉴于LGA封装技术在其接口丰富度、机械稳定性以及散热方面的良好表现，受到越来越多的关注和应用。LGA全称叫做LandGridArray，或者称为平面网格阵列封装，属于集成电路(IC)的表面安装技术，采用这种封装形式的芯片往往是被连接或是直接焊接到印刷电路板(PCB基板)上。具体到传感器的LGA结构封装，例如硅麦克风、压力计、红外传感器、温度计等，往往采用将金属壳体焊接到PCB基板上，从而封住里面的换能器芯片(负责将声音、光学、力学、运动学以及磁等外界非电物理量转变为电学物理量)和专用集成电路芯片(ASIC芯片)的方案。为了提高传感器产品的特性，例如专利CN201383873Y通过设置垫片的方案使硅电容麦克风在其声-电转换中灵敏度更高，频响曲线更好，目前业界通常采用垫片的材质有多种，包括玻璃、陶瓷、铜(镀镍或镀金)、PCB基板以及不锈钢等，另外在连接上，如果采用铜(镀镍或镀金)或PCB基板，往往首选焊接的方式，例如专利CN205122573U，虽然焊接方式生产效率高，但如果在PCB基板上做焊盘或是在铜上镀上可焊接的金/镍等金属，成本比较高，而且锡金属在焊接过程中的温度高达250～300℃，会经历液化并固化的过程，使得锡的形状/收缩率产生较大变化，可能会产生较大内应力，从而影响产品的最终性能。所以业界现在研发出了利用胶粘结方式进行连接的技术方案，在专利CN108012447A中，描述了利用胶水点胶、贴装、固化等主要过程完成了半导体的封装工艺。不过，换能器芯片在利用胶粘封装时还会受到封装应力的影响，这种影响来源于封装材料本身的内部变化以及外部变化。其中，内部变化主要是由于胶水应力释放导致，这种情况下，可以通过选择触变性和固化条件合适的胶水型号规避掉其中的内应力；另外就是外部变化，这种变化一方面因为利用胶水粘结换能器芯片，当向下进行压合固定时，胶水会从换能器芯片边缘溢出，溢出的部分在固化后相当于增加了换能器芯片与垫片、垫片与PCB基板的接触面积，而由于目前使用的PCB基板的材料多见为FR4树脂或BT树脂，这类材料在加工完成后，在受到外界力学、时间、温度、湿度等条件的影响下，会发生不可逆转的塑性形变，这种形变往往会带动在其上方所粘贴的组件的形变，而无论此组件是换能器芯片本身还是通过垫片连接换能器芯片，PCB基板上的形变都会导致换能器芯片在向电学信号转换过程中的输出发生变化，这种现象也称为电学信号的漂移。
技术实现思路
本专利技术特别提出一种换能器芯片的LGA封装结构，以便在量产时通过优化基板应力的影响导致的换能器芯片输出的电学信号漂移问题。具体的技术方案如下：一种传感器LGA封装结构，包括外壳和基板，基板和外壳组成封装结构，封装结构用来封装换能器芯片，该传感器LGA封装结构还包括垫片，垫片的上表面用胶水粘接于换能器芯片的下表面，垫片的上下表面贯通有通孔，除去通孔部位的垫片底面通过胶水粘附在基板上。作为优选的方案，所述垫片的最大边长尺寸不大于所述换能器芯片的最大边长的3倍。作为优选的方案，垫片的上下表面贯通至少一个通孔，为胶水涂敷带来便利。作为优选的方案，通孔贯通所述垫片底面的面积占所述垫片面积的30～70％。作为优选的实施方式，通孔为台阶孔。作为优选的方案，台阶孔的台阶面以下的垫片厚度大于台阶面以上的垫片厚度的2倍。作为优选的方案，垫片的底面边缘位置开有凹槽结构。作为优选的方案，垫片的材料选用不锈钢。作为优选的方案，垫片的材料通过高温淬火、回火、退火中的至少一种热处理工艺处理。作为优选的方案，封装结构还用来封装集成电路芯片。本专利技术的有益效果：1.通过限制垫片的面积或在垫片中间位置开台阶孔，减小了垫片与基板的接触面积，有效减小了基板应力对换能器芯片的影响，从而达到减少传感器输出电信号数据漂移的技术效果；2.通过在垫片的边缘位置开凹槽结构，可以阻隔换能器芯片与垫片之间以及垫片与基板之间胶水的直接连接，从而减弱基板应力对换能器芯片的影响；3.采用的不锈钢垫片在经过高温退火及回火等热处理工艺后，充分释放掉垫片材料本身的应力，有效阻隔基板应力变化对换能器芯片的影响。附图说明图1是本专利技术中传感器LGA封装结构的结构示意图。具体实施方式以下采用实施例和附图来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本专利技术实施例公开了一种传感器LGA封装结构，以便在量产时通过优化基板应力的影响导致的换能器芯片输出的电学信号漂移问题。如图1所示，本实施例的传感器LGA封装结构，包括外壳10和基板20，基板20和外壳10组成封装结构，封装结构用来封装换能器芯片40，该传感器LGA封装结构还包括垫片60，垫片60用来粘接换能器芯片40，粘接采用胶粘方式，垫片60的上下表面设有一个通孔30，该通孔贯通了整个垫片，除去通孔30部位的垫片60底面通过胶水粘附在基板20上。作为一种优选的实施方式，垫片60的最大尺寸不大于换能器芯片40的最大边长的3倍。也就是说，垫片60的尺寸以尽量小为原则，其长宽方向最大尺寸不大于换能器芯片40最大边长的3倍为最优。作为一种优选的实施方式，通孔30的贯穿垫片60底面面积占垫片60总截面积的30～70％。垫片60开通孔30的目的就是减小垫片60的底面不与下方基板直接接触的面积。一般而言，通孔30的面积越大，垫片60除去通孔30的部位的面积越小，从而实现以减少接触面积的方式来减少电学信号漂移的技术效果。然而另一方面，通孔30过大会导致垫片60侧壁结构的脆弱甚至退化为薄壁结构，在基板20变形或受外界应力作用时易发生失效，从而影响产品的可靠性。因此综合两方面考虑，较佳的选择是使通孔30贯穿垫片60底面面积占垫片60总截面积的30～70％。作为一种优选的实施方式，通孔30为台阶孔。可以进一步分别优化设置垫片上表面和底面通孔的数量和面积，使得垫片60与基板20的接触形状面积以及垫片60与上方换能器芯片40的接触形状面积都可以从应力隔绝角度出发优化得更为合理。考虑到基板20上表面和换能器芯片40的下表面不一定平整，通孔30在垫片60上下两个表面的开孔数目不必相同，形状也不必有对应的全等或相似关系，而是可以分别根据垫片60上下两个表面的接触需求来设置。作为一种优选的实施方式，台阶孔的台阶面以下的垫片厚度大于台阶面以上的垫片厚度的2倍。本方案中，台阶孔将垫片60分割成不同厚度的两部分，即台阶面以下的部分和台阶面以上的部分，台阶孔的台阶面以下的垫片厚度大于台阶面以上的垫片厚度的2倍，这样，一方面可以为容纳下方粘接胶水的溢出留出空间，另一方面可以尽量减少下方基板应力影响。作为一种优选的实施方式，垫片60的底面边缘位置开有凹槽结构，并利用凹槽结构，在垫片四边形成檐壁。本方案中，这种结构与垫片设置台阶孔的目的相同。由于胶水在固化过程中会在毛细力学的作用下沿着垫片或是换能器芯片40的侧壁向上延伸，如果与集成电路芯片50下方的胶水发生混合，会增加换能器芯片40与垫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器LGA封装结构，包括外壳和基板，所述封装结构用来封装换能器芯片，其特征在于，该传感器LGA封装结构还包括垫片，所述垫片用来粘接所述换能器芯片，所述垫片设置有至少一个通孔，所述垫片底面除去所述通孔的部位粘附在所述基板上。

【技术特征摘要】
1.一种传感器LGA封装结构，包括外壳和基板，所述封装结构用来封装换能器芯片，其特征在于，该传感器LGA封装结构还包括垫片，所述垫片用来粘接所述换能器芯片，所述垫片设置有至少一个通孔，所述垫片底面除去所述通孔的部位粘附在所述基板上。2.如权利要求1所述的传感器LGA封装结构，其特征在于，所述垫片的最大边长尺寸不大于所述换能器芯片的最大边长的3倍。3.如权利要求1所述的传感器LGA封装结构，其特征在于，所述垫片的粘附方式为用胶水粘接。4.如权利要求1所述的传感器LGA封装结构，其特征在于，所述通孔贯通所述垫片底面的面积占所述垫片面积的30～70％。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：万蔡辛，
申请(专利权)人：武汉耐普登科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42