一种气体质量流量传感器及传感器阵列制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种气体质量流量传感器及传感器阵列，能够减少引线损伤。所述传感器包括：第一衬底、气体流量检测组件、所述气体质量流量传感器的多个第一引脚及封装盖帽，其中：气体流量检测组件直接或间接与第一引脚电连接，气体流量检测组件和第一引脚设置在第一衬底的同一面；封装盖帽的第一表面开设有凹槽，第一表面为朝向第一衬底的表面，封装盖帽上除第一表面外的其他表面上开设有进气口和出气口，进气口和所述出气口分别与凹槽连通形成气体流道；封装盖帽键合在第一衬底上，气体流量检测组件位于气体流道内，第一引脚裸露在封装盖帽之外。本实用新型专利技术实施例传感器信号稳定、噪声小，同时简化加工工艺，降低制造周期和成本。

A gas mass flow sensor and sensor array

The embodiment of the utility model discloses a gas mass flow sensor and a sensor array, which can reduce the lead wire damage. The sensor comprises a first substrate, a gas flow detection assembly, a plurality of first pins of the gas mass flow sensor and a package cover cap, wherein: the gas flow detection assembly is directly or indirectly electrically connected with the first pin, and the gas flow detection assembly and the first pin are arranged on the same side of the first substrate; the first surface of the package cover cap is provided with a groove, and the first surface is The surface facing the first substrate is provided with an air inlet and an air outlet on other surfaces of the package cover cap except the first surface, the air inlet and the air outlet are respectively communicated with the groove to form a gas flow channel; the package cover cap is bonded on the first substrate, the gas flow detection component is located in the gas flow channel, and the first pin is exposed outside the package cover cap. In the embodiment of the utility model, the sensor signal is stable, the noise is small, the processing technology is simplified, and the manufacturing cycle and cost are reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种气体质量流量传感器及传感器阵列
本技术实施例涉及气体检测
，尤指一种气体质量流量传感器及传感器阵列。
技术介绍
气体质量流量传感器是根据托马斯(Thomas)的理论“气体放出的热量或吸收的热量与该气体的质量流量成正比”，利用一个微型加热器在气体流道中形成一个对称的温度场，流道中流过微型加热器的气体会带走热量，从而改变温度场的分布。通过测量微型加热器上下游的温度场变化来反映气体的质量流量。气体流量的测量在工业生产、医疗、汽车等行业领域需求广泛，并且对气体流量的测量和控制精度要求越来越高。气体质量流量传感器封装需要提供腔体对其进行保护而且需要一个合适的气体流道供气体流通，以检测气体流速。传统气体质量流量传感器封装主要是将芯片通过粘接剂固定在PCB(印刷电路板)板上，或者在PCB板上挖一个凹坑，将芯片粘接在凹坑里，然后将带有芯片的PCB板部分置于气体管道中，或者采用一个塑料带有流道的盖帽盖在芯片上，并且与PCB粘接在一起，采用上述封装结构的气体质量流量传感器尺寸大，封装工艺繁琐，成本高，芯片损伤较大，而且影响传感器的一致性。还有的气体质量流量传感器需要在硅片上打硅通孔，以将传感器的电极引线由硅通孔引出来。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种气体质量流量传感器及传感器阵列，减少引线损伤、工艺简单。一方面，本申请实施例提供了一种气体质量流量传感器，包括：第一衬底，设置在所述第一衬底上的气体流量检测组件、所述气体质量流量传感器的多个第一引脚，以及封装盖帽，其中：所述气体流量检测组件直接或间接与所述第一引脚电连接，所述气体流量检测组件和所述第一引脚设置在所述第一衬底的同一面；所述封装盖帽的第一表面开设有凹槽，所述第一表面为朝向所述第一衬底的表面，所述封装盖帽上除第一表面外的其他表面上开设有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口分别与所述凹槽连通形成气体流道；所述封装盖帽键合在所述第一衬底上，所述气体流量检测组件位于所述气体流道内，所述第一引脚裸露在所述封装盖帽之外。在一示例性实施例中，所述第一衬底包括以下之一：硅基衬底、设置有含硅层的金属衬底、设置有含硅层的金属氧化物衬底、设置有含硅层的陶瓷衬底。在一示例性实施例中，所述第一衬底的第一表面开设有空腔，所述空腔在所述第一衬底第一表面的开口处设置有悬梁，所述气体流量检测组件设置在所述悬梁上；或者所述第一衬底的第一表面设置膜层结构，所述气体流量检测组件设置在所述膜层结构上，所述第一衬底背向第一表面的第二表面开设有空腔，所述空腔的深度等于所述第一衬底的高度。在一示例性实施例中，所述凹槽在第一衬底上的投影包含所述空腔在所述第一衬底第一表面的开口。在一示例性实施例中，所述进气口和出气口为所述凹槽在封装盖帽上除第一表面外的其他表面上形成的开口，所述凹槽的横截面为矩形或梯形。在一示例性实施例中，所述封装盖帽的一个侧面与所述第一衬底的一个侧面对齐，或者所述封装盖帽的两个侧面与所述第一衬底的两个侧面对齐，或者所述封装盖帽的三个侧面与所述第一衬底的三个侧面对齐，所述侧面是指与所述封装盖帽第一表面垂直的表面。在一示例性实施例中，所述第一引脚设置在所述封装盖帽的一侧或者分别设置在所述封装盖帽的两侧。在一示例性实施例中，所述第一衬底上还设置有专用集成电路ASIC芯片，所述气体流量检测组件通过第二引脚、所述ASIC芯片与所述第一引脚实现电连接，所述ASIC芯片设置在所述封装盖帽之内或者裸露在所述封装盖帽之外。在一示例性实施例中，所述ASIC芯片是基于所述第一衬底制造的。再一方面，本申请实施例还提供了一种气体质量流量传感器阵列，所述传感器阵列包括多个如前所述的气体质量流量传感器，所述气体质量流量传感器阵列满足以下第一条件和第二条件：第一条件：所述气体质量流量传感器阵列中的部分或全部气体质量流量传感器的气体流道尺寸相同，或者每个气体质量流量传感器的气体流道尺寸不同；第二条件：所述气体质量流量传感器阵列中的部分或全部气体质量流量传感器中气体流量检测组件的规格相同，或每个气体质量流量传感器中气体流量检测组件的规格不同。本技术实施例通过将气体流量检测组件与第一引脚设置在第一衬底的同一面，且第一引脚裸露在所述封装盖帽之外，即裸露在气体质量流量传感器表面，使得气体流量检测组件的电极引线可以直接引出，一方面，减少电极引线的弯折，对电极引线损伤小，使制成的传感器信号稳定、噪声小、功耗低、灵敏度高；另一方面，无需对衬底进行打孔即可引出第一引脚，提高衬底使用寿命，气体质量流量传感器制备完成后，可以直接与电路板进行金丝键合，简化加工工艺，降低制造周期和成本，且产品整体尺寸更小、容易集成。本技术实施例所述气体质量流量传感器可以采用MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem)工艺完成带封装结构的传感器制造，实现单一工艺传感器制造封装，气体质量流量传感器批量化制造过程大大简化，成本大大缩减，效率得到提升，制造周期缩短，有助于提高传感器的一致性和稳定性；单位面积上气体质量流量传感器阵列集成度大大提高。本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。图1a为本技术实施例具有一个台阶结构的气体质量流量传感器的立体图；图1b为本技术实施例具有两个台阶结构的气体质量流量传感器的立体图；图2为图1a所示气体质量流量传感器的分解图(图中未示出电极引线和膜层结构)；图3为本技术实施例加热电阻与测温电阻的电路连接图；图4a为本技术实施例双侧设置第一引脚的悬梁膜结构传感器芯片的透视图；图4b为本技术实施例单侧设置第一引脚的悬梁膜结构传感器芯片的立体图；图5a为本技术实施例双侧设置第一引脚的封闭膜结构传感器芯片的透视图；图5b为本技术实施例单侧设置第一引脚的封闭膜结构传感器芯片的立体图；图6为本技术实施例一种设置有ASIC芯片的气体质量流量传感器的立体图；图7a为本技术实施例具有梯形截面凹槽的封装盖帽的剖视图；图7b为本技术实施例具有矩形截面凹槽的封装盖帽的剖视图；图8为本技术实施例一种气体质量流量传感器的结构分解图(图中未示出电极引线和膜层结构)；图9a为本技术实施例晶圆级批量制造封装盖帽的晶圆图；图9b为图9a中A区域的局部放大图；图10a为本技术实施例晶圆级批量制造传感器芯片的晶圆图；图10b为图10a中B区域的局部放大图。上述附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体质量流量传感器，其特征在于，包括：/n第一衬底，设置在所述第一衬底上的气体流量检测组件、所述气体质量流量传感器的多个第一引脚，以及封装盖帽，其中：/n所述气体流量检测组件直接或间接与所述第一引脚电连接，所述气体流量检测组件和所述第一引脚设置在所述第一衬底的同一面；/n所述封装盖帽的第一表面开设有凹槽，所述第一表面为朝向所述第一衬底的表面，所述封装盖帽上除第一表面外的其他表面上开设有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口分别与所述凹槽连通形成气体流道；/n所述封装盖帽键合在所述第一衬底上，所述气体流量检测组件位于所述气体流道内，所述第一引脚裸露在所述封装盖帽之外。/n

【技术特征摘要】
1.一种气体质量流量传感器，其特征在于，包括：
第一衬底，设置在所述第一衬底上的气体流量检测组件、所述气体质量流量传感器的多个第一引脚，以及封装盖帽，其中：
所述气体流量检测组件直接或间接与所述第一引脚电连接，所述气体流量检测组件和所述第一引脚设置在所述第一衬底的同一面；
所述封装盖帽的第一表面开设有凹槽，所述第一表面为朝向所述第一衬底的表面，所述封装盖帽上除第一表面外的其他表面上开设有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口分别与所述凹槽连通形成气体流道；
所述封装盖帽键合在所述第一衬底上，所述气体流量检测组件位于所述气体流道内，所述第一引脚裸露在所述封装盖帽之外。


2.根据权利要求1所述的气体质量流量传感器，其特征在于，
所述第一衬底包括以下之一：硅基衬底、设置有含硅层的金属衬底、设置有含硅层的金属氧化物衬底、设置有含硅层的陶瓷衬底。


3.根据权利要求1或2所述的气体质量流量传感器，其特征在于，其中，
所述第一衬底的第一表面开设有空腔，所述空腔在所述第一衬底第一表面的开口处设置有悬梁，所述气体流量检测组件设置在所述悬梁上；或者
所述第一衬底的第一表面设置膜层结构，所述气体流量检测组件设置在所述膜层结构上，所述第一衬底背向第一表面的第二表面开设有空腔，所述空腔的深度等于所述第一衬底的高度。


4.根据权利要求3所述的气体质量流量传感器，其特征在于，
所述凹槽在第一衬底上的投影包含所述空腔在所述第一衬底第一表面的开口。


5.根据权利要求1所述的气体质量流量传感器，其特征在于，
所述进气口和出气口为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许磊，彭书峰，陈栋梁，荣钱，周睿颖，
申请(专利权)人：合肥微纳传感技术有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34