一種mems壓力傳感校準(zhǔn)模塊的板上芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種MEMS壓力傳感校準(zhǔn)模塊的板上芯片(Chip on Board，COB)封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力傳感器在汽車工業(yè)、航空航天、石油化工、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。不同的領(lǐng)域有著不同的應(yīng)用環(huán)境，因此對(duì)傳感器的性能和封裝要求也不同，但都要求質(zhì)量好、成本低、維護(hù)方便。目前絕大多數(shù)壓力傳感器為金屬封裝或表貼式的塑料封裝，封裝工藝復(fù)雜、成本較高，而且更換維護(hù)麻煩，市場競爭力差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種測量精度高、成本低、安裝維護(hù)方便的MEMS壓力傳感校準(zhǔn)模塊的板上芯片封裝結(jié)構(gòu)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種MEMS壓力傳感校準(zhǔn)模塊的板上芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括PCB電路板，PCB電路板上粘接有MEMS芯片、ASIC芯片和筒形的圍壩；MEMS芯片和ASIC芯片均通過多條焊線與PCB電路板電連接，MEMS芯片位于圍壩內(nèi)，圍壩內(nèi)設(shè)有可傳導(dǎo)應(yīng)力的凝膠體，MEMS芯片以及連接MEMS芯片和PCB電路板的焊線均位于凝膠體內(nèi)，圍壩遠(yuǎn)離PCB電路板的一端設(shè)有蓋板，蓋板上設(shè)有與圍壩內(nèi)部相通的通孔，PCB電路板上設(shè)有包封膠體，ASIC芯片以及連接ASIC芯片和PCB電路板的焊線均位于包封膠體內(nèi)。
[0005]本實(shí)用新型封裝結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了壓力信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，同時(shí)可對(duì)MEMS芯片的零點(diǎn)溫漂、靈敏度溫漂及傳輸特性的非線性進(jìn)行校準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)和封裝工藝簡單，成本低廉，可靠性高，安裝、更換方便，適用于惡劣環(huán)境條件下大多數(shù)無腐蝕性氣體環(huán)境的壓力測量。
【附圖說明】
[0006]圖1是本實(shí)用新型封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0007]圖2是本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖3是本實(shí)用新型封裝結(jié)構(gòu)的外觀示意圖。
[0009]圖中:1.PCB電路板，2.圍壩，3.MEMS芯片，4.第一焊線，5.ASIC芯片，6.第二焊線，7.凝膠體，8.真空腔，9.蓋板，10.腔體，11.通孔，12.限位槽，13.包封膠體。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0011]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型提供了一種測量精度高、成本低、安裝維護(hù)方便的壓力傳感校準(zhǔn)模塊的封裝結(jié)構(gòu)，包括PCB電路板1，PCB電路板I上分別粘接有MEMS芯片3和ASIC芯片5 ；ASIC芯片5通過多條第二焊線6與PCB電路板I電連接，PCB電路板I上設(shè)有包封膠形成的包封膠體13，ASIC芯片5和所有的第二焊線6均位于包封膠體13內(nèi)；MEMS芯片3通過多根第一焊線4與PCB電路板I電連接，PCB電路板I上還粘接有筒形的塑料制成的圍壩2，圍壩2的一端與PCB電路板I粘接，圍壩2的另一端設(shè)有限位槽12，MEMS芯片3和多根第一焊線4均位于圍壩2內(nèi)，圍壩2與PCB電路板I圍成的空間內(nèi)設(shè)有由可傳導(dǎo)應(yīng)力的凝膠(道康寧公司生產(chǎn)的SYLGARD 527雙組份有機(jī)硅介電凝膠)凝結(jié)而成的凝膠體7，MEMS芯片3和多根第一焊線4均位于凝膠體7內(nèi)，凝膠體7的頂面為凹面；圍壩2設(shè)有限位槽12的一端安裝有塑料制成的蓋板9，蓋板9通過限位槽12與圍壩2相連接，蓋板9上設(shè)有通孔11 ;凝膠體7的頂面與蓋板9之間形成腔體10，腔體10與通孔11相通。
[0012]MEMS芯片3和ASIC芯片5粘接于PCB電路板I的正面；圍壩2粘接在PCB電路板I的確定位置上，蓋板9上開設(shè)有與腔體10連通的通孔11，可將外部壓力通過凝膠體7傳遞到MEMS芯片3表面；ASIC芯片5及其金屬焊線使用包封膠保護(hù)，包封膠完全包覆ASIC及與ASIC連接的金屬焊線。
[0013]MEMS芯片3采用絕壓式MEMS壓力芯片，MEMS芯片3由具有空腔的上層硅部分和下層玻璃部分鍵合而成，上層硅部分和下層玻璃部分之間形成真空腔8。上層硅部分表面構(gòu)造有敏感膜片、敏感膜片中部設(shè)有由四個(gè)壓敏電阻組成的惠斯頓電橋。
[0014]MEMS芯片3和ASIC芯片5分別通過焊接金屬絲線的方式連接到PCB電路板I對(duì)應(yīng)的焊接點(diǎn)上，該焊接點(diǎn)通過印刷線與PCB電路板I上正反兩面的插拔接口連通，使整個(gè)器件的校準(zhǔn)、測試、安裝、更換方便快捷。
[0015]本實(shí)用新型封裝結(jié)構(gòu)的工作原理:待測量環(huán)境的壓力通過蓋板9上的通孔11作用于圍壩2內(nèi)的凝膠體7的表面，并通過凝膠體7傳遞到MEMS芯片3的表面，芯片3表面的敏感膜片在壓力的作用下發(fā)生應(yīng)變，該應(yīng)變被芯片3表面的敏感膜片上的惠斯通電橋轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)經(jīng)過ASIC芯片5的運(yùn)算和放大處理，最終以電壓信號(hào)輸出。
[0016]雖然結(jié)合優(yōu)選實(shí)例已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不違背所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以進(jìn)行修改和變換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MEMS壓力傳感校準(zhǔn)模塊的板上芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括PCB電路板(1)，PCB電路板(I)上粘接有MEMS芯片(3)、ASIC芯片(5)和筒形的圍壩(2) ；MEMS芯片(3 )和ASIC芯片(5 )均通過多條焊線與PCB電路板(I)電連接，MEMS芯片(3 )位于圍壩(2 )內(nèi)，圍壩(2)設(shè)有可傳導(dǎo)應(yīng)力的凝膠體(7),MEMS芯片(3)以及連接MEMS芯片(3)和PCB電路板(I)的焊線均位于凝膠體(7)內(nèi)，圍壩(2)遠(yuǎn)離PCB電路板(I)的一端設(shè)有蓋板(11)，蓋板(11)上設(shè)有與圍壩(2)內(nèi)部相通的通孔(11)，PCB電路板(I)上設(shè)有包封膠體(13)，ASIC芯片(5)以及連接ASIC芯片(5)和PCB電路板(I)的焊線均位于包封膠體(13)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS壓力傳感校準(zhǔn)模塊的板上芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，圍壩(2)遠(yuǎn)離PCB電路板(I)的一端設(shè)有限位槽(12)，蓋板(9)通過限位槽(12)與圍壩(2)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS壓力傳感校準(zhǔn)模塊的板上芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，凝膠體(7)與蓋板(11)之間有腔體(10)，腔體(10)與通孔(11)相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS壓力傳感校準(zhǔn)模塊的板上芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的MEMS芯片(3)采用絕壓式MEMS壓力芯片。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種MEMS壓力傳感校準(zhǔn)模塊的板上芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括粘接有MEMS芯片、ASIC芯片和筒形圍壩的PCB電路板；兩個(gè)芯片均通過多條焊線與PCB電路板電連接，MEMS芯片位于圍壩內(nèi)，圍壩內(nèi)有可傳導(dǎo)應(yīng)力的凝膠體，MEMS芯片及焊線位于凝膠體內(nèi)，圍壩遠(yuǎn)離PCB電路板的一端設(shè)有蓋板，蓋板上設(shè)有與圍壩內(nèi)部相通的通孔，PCB電路板上設(shè)有包封膠體，ASIC芯片以及連接ASIC芯片和PCB電路板的焊線均位于包封膠體內(nèi)。該封裝結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)壓力信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，可對(duì)MEMS芯片的零點(diǎn)溫漂、靈敏度溫漂及傳輸特性的非線性進(jìn)行校準(zhǔn)，適用于惡劣環(huán)境條件下大多數(shù)無腐蝕性氣體環(huán)境的壓力測量。
【IPC分類】B81B7-02, G01L19-00
【公開號(hào)】CN204550045
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420835383
【發(fā)明人】張胡軍, 張運(yùn)娟, 周建國, 楊文杰, 慕蔚, 邵榮昌
【申請(qǐng)人】天水華天科技股份有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日